[Павлов Д.С.] <Математический алгоритм построения геологических разрезов> [оглавление]

ВВЕДЕНИЕ

Главной задачей геологических исследований является изучение геологических тел (их формы, состава и свойств), взаимоотношений, зависимостей и процессов между ними на различных уровнях иерархии - от микроскопического до масштабов всей планеты - за интервал времени, прошедший с момента образования Земли.

Раздел геотектоники, называемый структурной геологией, занимается формой и пространственным положением геологических тел, явившихся как следствие деформаций в горных породах. Одним из основных направлений в структурной геологии является изучение структурного состояния горных пород и участков коры, что достигается посредством рассмотрения геологических разрезов и структурного анализа геологических карт, позволяющих устанавливать пространственные соотношения дислокаций.

Построение геологических разрезов позволяет получить представление о поведении геологических тел под поверхностью Земли. При составлении разреза геологи используют те немногочисленные сведения, которые получены в результате геолого-съемочных работ (сведения о положении стратиграфических границ подразделений, измеренные в обнажениях элементы залегания горных пород и т.д.). Также могут использоваться данные бурения, геофизики и других видов геологических работ. Даже при хорошей изученности района исследований, перед геологом стоит достаточно сложная задача, заключающаяся в том, чтобы интерполировать поведение геологической структуры на том пространстве, где нет непосредственных замеров положения структурных элементов. Вследствие чего, на результирующий геологический разрез существенное влияние оказывают представления о структуре того или иного специалиста.

Такое положение дел вряд ли можно оправдать, даже если автор разреза имеет огромный опыт и интуицию. Сам факт, что геолога в этом случае можно назвать автором, говорит о том, что разрез является скорее результатом творчества и не может восприниматься как геологический документ. При ручной обработке имеющихся данных, математические методы, позволяющие производить интерполяцию, слишком трудоемки. Поэтому специалисты предпочитают рисовать разрез от руки, используя главным образом свое профессиональное чутье. При этом часто учитывается только та информация, которая на карте находится вблизи линии разреза, что является добровольным сужением базы структурных данных и отражается на результате построений.

Тем не менее, существуют математические методы, которые могут и должны быть применены при построении геологического разреза. Это в первую очередь точные геометрические построения, которые при введении системы координат могут быть заменены аналитическими выражениями. Здесь также могут быть применены широко распространенные и активно используемые в других направлениях геологической науки методы статистического анализа. Иными словами, геологический разрез должен представлять собой результат совершения воспроизводимых операций над конечным множеством значений измеряемых величин, а также должна имеется возможность проверки легитимности полученного разреза. К сожалению, на настоящем этапе развития геологической науки об этом говорить не приходится.

Причиной этому может служить то обстоятельство, что на данный момент не существует общего подхода, алгоритма построения разреза, то есть мы не имеем последовательности действий, которые необходимо совершить для достижения качественного, лишенного совсем или, по крайней мере, большей части субъективных представлений, точного, на сколько это возможно, и проверяемого результата.

Создание основ именно такого алгоритма и было положено автором в качестве цели данной работы. При этом ни в коем случае не пропагандируется отстранение геолога от принятия решений в процессе построения. Наоборот, данный алгоритм должен задавать математически точную среду для анализа специалистом имеющейся структурной информации и синтеза новой. Поскольку применение математических методов требует значительных вычислительных ресурсов, естественным будет использовать возможности ПК¹, который освободит человека от рутинных вычислений и предстанет перед ним в качестве своеобразной настольной лаборатории.

Данная работа состоит из четырех глав. В первой главе рассказывается о степени применения математических методов в геологии в целом, а также представлен краткий очерк наиболее близких по тематике литературных источников.

Затем во второй главе описываются используемые сейчас методики построения геологических разрезов, такие как метод радиусов, метод кинк-зон, метод изогон и метод стратоизогипс. Здесь же обсуждаются проблемы, связанные с их применением и способы внесения поправок.

Третья глава, по существу является основным содержанием работы и содержит описание предлагаемого автором алгоритма. В ней обсуждаются исходные данные, постановка задачи, общая концепция алгоритма, а также функции, посредством которых происходит взаимодействие объектов, участвующих в построении геологического разреза.

В четвертой главе рассматривается базовый блок общего алгоритма построения разреза, представленный в виде компьютерной программы, которая написана автором для демонстрации структуры и принципа работы алгоритма и чей исходный код прилагается к работе.

Разработанная автором программа позволяет строить геологический разрез для складчатых структур с горизонтальным положением шарниров, и которые не осложнены разрывными нарушениями со значительными в масштабе исследовании перемещениями по сместителям. В программу интегрирована возможность векторизации исходных данных и сохранения этой информации на жесткий диск компьютера. Эта программа является отправным пунктом для создания ПО² , предназначенного для решения задачи построения разреза при более сложных геологических ситуациях.

Последняя часть работы, заключение, посвящена выводам, перспективам дальнейшего развития темы работы, а также возможным проблемам и путям их решения.

[назад] [оглавление] [далее]