Все о геологии :: на главную страницу! Геовикипедия 
wiki.web.ru 
Поиск  
  Rambler's Top100 Service
 Главная страница  Конференции: Календарь / Материалы  Каталог ссылок    Словарь       Форумы        В помощь студенту     Последние поступления
   Геология >> Информационные технологии | Тезисы
 Обсудить в форуме  Добавить новое сообщение

Павлов Д.С. Математический алгоритм построения геологического разреза.

5.03.2006 | Д.С. Павлов/СПбГУ, Санкт-Петербург
    

Геологический разрез показывает соотношение геологических тел под земной поверхностью и вместе с геологической картой отражает объемное строение изучаемого региона. Однако, при составлении разреза геолог обычно имеет весьма ограниченный объем информации о поведении геологических объектов на глубине и по этой причине для построения геологически реалистичного и геометрически непротиворечивого разреза необходимо применение точных методов, описанных в литературе по структурной геологии [напр., 2,5,6,7,8]. Тем не менее, существующие точные методы построения геологических разрезов или чрезмерно трудоемки, или могут быть применены лишь для весьма ограниченного числа структурных обстановок, и построение разреза по картам масштабов от 1:200000 до 1:25000 в большинстве случаев производится исходя из опыта и личных представлений геолога. Цель проделанной автором работы заключалась в том, чтобы спроектировать математически строгий подход, который позволит автоматизировать процесс построения геологических разрезов. При этом алгоритм должен обеспечить:

построение геологического разреза на основании только формальных критериев.


возможность беспристрастной оценки той структурногеологической информации, каковой мы в действительности обладаем.


возможность увеличения детальности геологической структуры при появлении новой структурной информации.


возможность проверки корректности построений.


Для решения поставленных задач были проанализированы сравнительные возможности наиболее разработанных методов построения разрезов (методы стратоизогипс, радиусов, кинкзон и изогон). При этом учитывалось, что основная доступная геологу информация для построения разреза это полученные при картировании территории расположение границ геологических тел, неравномерно распределенные по площади замеры элементов залегания и сведения о мощности картируемых подразделений, тогда как детальное систематическое описание геометрических характеристик региональных и локальных складчатых и разрывных структур обычно отсутствует. В этом случае наиболее подходящим является модифицированный метод стратоизогипс, позволяющий также, в зависимости от степени изученности региона, учитывать данные бурения, геофизических методов зондирования и т.д.


Чтобы использовать компьютерную автоматизацию, любые данные необходимо представить в численном виде. Для стратоизогипсы такими числами являются координаты X, Y и Z точек, через которые она проходит. Набор стратоизогипс характеризует некоторые геометрические поверхности, каждой из которых присваивается дополнительный численный индекс T, определяющий ее стратиграфический возраст. Все эти показатели имеют численную природу и, следовательно, операции над ними поддаются компьютерной автоматизации. При этом предполагается, что при отсутствии несогласных залеганий и разрывных нарушений пересечение стратиграфических поверхностей невозможно.


Логика алгоритма сводится к следующему. Непрерывность стратиграфических поверхностей в большинстве случаев обусловлена разрывными нарушениями (здесь для упрощения наличие значительных угловых несогласий в осадочном разрезе игнорируется). Поскольку автоматическое определение разрыва поверхности невозможно [3], предложена следующая последовательность операций:


1. Разделение геологической карты на блоки, каждый из которых не должен содержать внутри своей области разрывных нарушений с существенными для выбранного масштаба латеральными и вертикальными перемещениями. Блок, внутри которого расположена непрерывная слоистая структура, в дальнейшем будет называться структурным доменом.


2. Нахождение максимального количества стратоизогипс, описывающих слоистую толщу в каждом структурном домене.


3. Пересечение полученной системы стратоизогипс с линией разреза, заданной в интересующем нас направлении. В результате получается набор точек, через которые на профиле проходят стратиграфические границы. Вся процедура полностью автоматизируема и исключает привнесение субъективных представлений геолога.


4. Проверка корректности построений с помощью одной из вариаций метода балансировки разрезов, который основан на предположении о сохранении тех или иных показателей пласта в процессе деформаций. Ими могут быть линейные, площадные и объемные показатели [1,4,6,7].


Рассмотрим теперь более подробно то, что происходит на основном шаге алгоритма (2), который повторяется количество раз, равное количеству выделенных на геологической карте структурных доменов.


Получение набора стратоизогипс возможно различными способами. В наиболее простом случае в пределах каждого домена это можно сделать путем соединения точек пересечения одной и той же стратиграфической границы с одноименными горизонталями. Полученный первичный набор стратоизогипс может пополняться за счет использования разнообразной информации. Например, имея данные о мощности слоя и расположении стратоизогипс на его кровле, можно рассчитать расположение стратоизогипс на его подошве. Или, имея элемент залегания слоя на крыле складки, можно вычислить расположение стратоизогипс вдоль его простирания. Любую другую структурную информацию так же можно преобразовать в форму стратоизогипс. Именно такой подход позволяет совершенствовать модель по мере поступления нового фактического материала.


В целях проверки, автором была разработана компьютерная программа, которая реализует 2 шаг алгоритма, то есть работу алгоритма для структурного домена. В качестве объекта для испытаний была использована учебная геологическая карта, не имеющая на своей территории разрывных нарушений, которая и выступала в роли структурного домена. Испытания этой программы позволили сделать следующие выводы:


Процедура построения геологического разреза может быть автоматизирована и реализована в виде компьютерной программы, которая производит операции над исходными данными.


В процессе работы алгоритма формируется математическая модель исследуемой геологической структуры ее каркас, представленный системой стратоизогипс. Эта модель может быть детализирована при появлении новых структурных данных.


Численная природа модели обеспечивает возможность количественной оценки различных параметров геологической структуры, например, объемов и мощностей пластов, на интересующих нас участках и т.п.


Формально построенный разрез может служить независимым критерием для проверки корректности исходных данных. То есть, помимо технических ошибок, сделанных при полевых замерах, такой разрез дает возможность выявить неточности проведения границ на геологической карте.


Дальнейшее развитие спроектированного алгоритма позволит создать программное обеспечение, предназначенное для решения разнообразных структурногеологических задач. Данное направление является весьма перспективным и для других ветвей геологической науки, поскольку так или иначе, все геологические исследования пространственно привязаны.



Литература



1. Гайдук В.В., Прокопьев А.В. Методы изучения складчатонадвиговых поясов. Новосибирск: Наука, 1999, 172 с.


2. Михайлов А.Е. Структурная геология и геологическое картирование. М.: Недра, 1984, 464 с.


3. Петров А. Н. Геометрические модели слоистых тел и картирование сложнодислоцированных толщ путем интерполяции элементов залегания. Магадан: СВКНИИ, 1988, 49 с.


4. Худолей А. К. Структурнотектонические методы. В: Основы геодинамического анализа при геологическом картировании. М.: МПР РФ, 1997, с. 127179


5. Groshong R. H., Jr. 3D structural geology: a practical guide to surface and subsurface map interpretation. Berlin: SpringerVerlag, 1999, 324 p.


6. Marshak S., Mitra G. Basic Methods of Structural Geology. New Jersey: Prentice Hall, 1988, 446 p.


7. Ramsay J. G., Huber M. I. The Techniques of Modern Structural Geology. Volume 2: Folds and Faults. London: Academic Press, 1987, p. 308700


8. Ramsay J. G., Lisle R. J. The Techniques of Modern Structural Geology. Volume 3: Application of continuum mechanics in structural geology. London: Academic Press, 2000, p. 7011016


 См. также
Дипломные работыМатематический алгоритм построения геологического разреза
Дипломные работыМатематический алгоритм построения геологического разреза: 3.2. Общая концепция алгоритма

Проект осуществляется при поддержке:
Геологического факультета МГУ,
РФФИ
   
TopList Rambler's Top100