Разведка месторождений полезных ископаемых - Каждан А.Б.
Скачать (прямая ссылка):
§ 4. Моделирование месторождений и свойств полезных ископаемых в недрах
Моделирование как средство познания закономерностей позволяет судить о свойствах изучаемого объекта путем изучения свойств созданной модели. Оно производится на основе теории подобия, определяющей масштабы моделей и критерии подобия, при соблюдении которых сравнение модели и объекта правомерно.
Моделирование геологического строения месторождений и свойств полезных ископаемых в недрах на основе выборочных геологоразведочных данных представляет собой основной метод их познания в процессе геологоразведочных работ. На различных стадиях этого процесса моделирование может проводиться в масштабах рудных полей, месторождений, тел полезных ископаемых или их участков.
В геологоразведочной практике широко используются графические, объемно-макетные, горно-геометрические и геолого-математические модели строения и свойств скоплений полезных ископаемых в недрах.
Создание графических моделей — геологических разрезов и планов — общепринятый метод познания геологической обстановки, условий залегания природных скоплений полезных ископаемых, их форм и внутреннего строения. Он широко используется при любых геологических исследованиях и сохраняет ведущее значение на всех стадиях геологоразведочных работ. Однако графические модели дают только качественную оценку результатов геологоразведочных работ.
О б ъ е м H о-м акетные модели представляют собой уменьшенные скульптурные, рельефные, скелетные или прозрачные копии рудных полей, месторождений или их участков. Часто они создаются на прозрачной основе, что позволяет наблюдать закономерности изменения изучаемых свойств в пространстве. Объемные модели используются не только для демонстрационных, но и для познавательных целей.
Горно-геометрическое моделирование представляет собой специфическую разновидность графического метода. Основоположником этого метода является IL К. Соболевский. В основе созданной им геометрической модели лежит представление о функциональных связях наблюдаемых свойств с пространственными координатами. П. К. Соболевским сформулированы принципы и разработана методика геометрического моделирования тел полезных ископаемых.
Геометрическое моделирование числовых значений любого свойства производится графическим путем с помощью изолиний. На планах и разрезах изолинии образуют топографические поверхности и могут рассматриваться как графические выражения функций типа z = f(x; у). Аналитическое выражение таких топо-функций практически невозможно вследствие их исключительной
сложности. Поэтому П. К. Соболевским разработан оригинальный математический аппарат, с помощью которого можно производить с топофункциями любые арифметические и алгебраические действия.
Для случаев сильной природной изменчивости свойств или прерывистости строения полезных ископаемых, когда наблюдаемые значения геологоразведочных параметров не удовлетворяют условиям непрерывности и плавности, они подвергаются операции «сглаживания». Способы сглаживания исходных данных представляют собой не строго математические, а описательные приемы, вуалирующие и смещающие экстремальные значения параметров. Облик скользящей средней зависит от количества проб в скользящем окне, от количества последовательных сглаживаний и от характера перераспределения весов проб в скользящем окне. Частные значения объемных геологоразведочных параметров относятся при сглаживании не к реальным физическим объемам (объемам проб или зон их влияния), а к произвольным объемам недр, зависящим от размеров выбранного скользящего окна. Все это лишает горно-геометрическую модель объективности и математической строгости. Однако из-за наглядности и простоты горногеометрические модели широко используются їв структурной геологии, в геологии полезных ископаемых, в рудничной геологии, при поисках и разведках полезных ископаемых. Методы горно-геометрического моделирования изучаются в курсах маркшейдерии и геометризации недр [23, 44].
Г е о л о г о-м а т е м а т и ч е с к и е модели способствуют описанию количественных характеристик изменчивости свойств полезных ископаемых как основы для оценки вероятных погрешностей разведки и подсчета запасов, повышения информативности исходных данных и оптимизации условий геологоразведочных работ. Кроме того, геолого-математические модели способствуют обобщению и систематике наблюдаемых закономерностей.
Основные принципы геолого-математического моделирования определяются рассмотренными ранее особенностями изучения недр:
— приемлемость математической модели определяется условием соответствия ее свойств свойствам объекта моделирования, точнее, тому представлению, которое сложилось у геолога к моменту моделирования. Практически это означает, что математические модели свойств полезных ископаемых в недрах разрабатываются на основе типовых геологических моделей;
— сложность строения природных скоплений полезных ископаемых и ограниченность эмпирических данных препятствуют широкому применению детерминированных моделей. Большинство моделей строятся на вероятностной основе, хотя проявление случайной изменчивости изучаемых свойств свидетельствует не об отсутствии геологических закономерностей, а лишь о недостатке знаний на данном этапе изучения недр;
