Разработка алгоритмического и программного обеспечения для картирования горных пород по их плотностным и магнитным свойствам

Геофизика, как одна из наук о Земле, сформировалась на принципах и
достижениях физического подхода к исследованию окружающего мира и нацелена
на выявление самой сущности или природы явлений и процессов, происходящих в
Земле. Принято следующее определение. Геофизика – это комплекс наук,
исследующих физическими методами формирование, эволюцию, свойства,
строение и вещественный Принятосостав методыЗемли, а иследованятакже атмосфергизкприродные и физческогтехногенные других
процессы, которые происходят в ней. оснвуОбъектом комплесисследования происхдящегеофизики (то Физческесть, изучает
вещстны
что в простанвеконечном методаиитоге применизучает йгеофизика) являетсяОбъе:
– окружающегЗемля в районвцелом и методыее геосфрысферические оболочки (например, детальноглитосфера, следующ
гидросфера, времниатмосфера);
– других геологические иенстро процессы (перемещение происхдяще литосферных Принято плит, Земля
землетрясения);
– физческхгеологические такжесреды (массивы иследованюгорных другихпород и т. п.);
– приоды геологические харктеизуюся объекты (например, котрые месторождения Как полезных также
ископаемых, определяющие итоги геофизических исследований).
Целью работы является создание программного обеспечения с целью
картирования горных пород по их плотностным и магнитным свойствам,
позволяющее более продуктивно решать поставленные задачи, в частности –
решать задачи по определению векторов индуцированной и остаточной
намагниченностей горных пород по данным магниторазведки для поиска полезных
ископаемых.
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
1. Выбрать оптимальный метод минимизации
2. Создание начальной цифровой модели исследуемой площади,
геометрические параметры и физические свойства которой соответствовали
бы современному представлению о геологическом строении этой площади
(используется вся имеющаяся геолого-геофизическая информация о
строении этой площади, т.е. скважины, сейсмические методы,
электоразведочные методы и др.)
3. На основе решения прямых и обратных задач магнито- и гравиразведки
получить новую цифровую модель в соответствии со сходимостью
вычисленных и наблюденных полей.
4. Разделить эффективную намагниченность на векторы индуктивной и
остаточной намагниченности.
5. По полю остаточной намагниченности построить структурно-тектоническую
схему изучаемой (исследуемой) площади
измертьФизические методы исследований непосредственно связаны с измерением
физических величин, которые характеризуют свойства исследуемого объекта или
процесса. В большинстве случаев, исследуемый процесс растянут во времени, а
объект имеет пространственную протяженность. В связи с этим, чтобы их детально
изучить необходимо измерить целые совокупности физических величин,
именуемые физическими полями. Введём определение физическому полю.
Физическое поле – это множество точек, которые распределены в пространстве, и
которые, в свою очередь характеризуются конкретными (постоянными или
переменными) значениями физических величин.
Геофизические исследования широко применяются при прогнозировании и
поисках “открытого” и “скрытого” оруденения. Основу геофизических
исследований, в условиях разных рудных районов и узлов, составляет анализ
результатов аэро- и наземных магнитометрических и гравиметрических съемок в
масштабах 1:50000… 1:25000, а при изучении рудных полей и месторождений в
масштабах 1:10000… 1:2000 – материалов наземных магнитометрических и других
геофизических методов.
Данные магнитометрии, гравиметрии, сейсморазведки позволяют уточнить
или расшифровать геологические структуры, выявить скрытые рудоносные тела,
рудолокализующие структуры, выявить внутреннее строение вмещающего
геологического пространства в физических полях. Все вышеперечисленное
содействует прямому прогнозу рудоносных метасоматитов, крупных рудных
залежей магнетитовых, сульфидных и прочих месторождений. Зоны метасоматоза
(с этими зонами обычно связаны месторождения полезных ископаемых) с
сульфидной минерализацией и рудные залежи в щелочных метасоматитах хорошо
картируются методами ЕП, ВП, радиометрическими исследованиями (гамма-
съемка, радиоактивный каротаж скважин и др.). Методика геофизических работ, их
дальнейшая интерпретация описываются в специальных курсах и поэтому здесь их
рассматривать не будем.
Геофизические предпосылки прогнозирования и поисковые признаки
отражают характер проявления физических полей, интенсивность и контрастность
аномалий. Геологические объекты, которые создают разноконтрастные
геофизические аномалии, могут выходить на дневную поверхность или залегать на
глубине. С увеличением глубины залегания верхней кромки рудных залежей
снижается интенсивность аномалий, в то же время ослабевает их контрастность.
Если аномалии и прочие особенности наблюдаемых физических полей вызваны
непосредственно объектом поиска (рудным полем, рудным телом,
месторождением), то подобные геофизические аномалии необходимо
анализировать как прямые поисковые признаки.
В качестве примера можно привести геофизические поля разнообразных
типов рудных месторождений, рудных полей, узлов – медно-порфировых,
сульфидных, золоторудных и др. Наиболее интенсивные аномалии фиксируются
над залежами магнетитовых скарновых и кварцитовых руд; радиометрические –
над телами радиоактивных руд; аномалии ЕП, ВП – над сульфидными и
графитовыми телами. Если в геофизических полях отражается не объект поиска, а
структура, вмещающая его или же сопутствующий ему геологический признак, то
аномалии, которые были выявлены, рассматриваются как косвенные поисковые
признаки.
Поиски скрытого оруденения методами геофизики проводятся довольно
часто крайне эффективно. Также необходимо не забывать, что при
прогнозировании и поисках слепых рудных тел и месторождений различных
формационных типов, выявляемых в разных регионах, иногда обладают сходством
геофизических нолей, а иногда нет. Нужно учитывать конкретные условия
залегания и возможные параметры возмущающего тела – интрузив, структура,
рудная залежь, и, также, глубину верхней и нижней его кромки, другие данные,
которые способствуют пониманию геологической природы аномалий и оценке их
перспектив.
Существенное значение при прогнозировании и поисках рудных объектов
имеют исследования физических полей региональных и локальных, которые
создаются от геологических структур разного ранга. Геофизические методы
предоставляют уникальную информацию, раскрывая связи явлений глубинного
магматизма, метасоматоза, дианиризма и рудообразования при исследовании
глобальных, региональных и локальных участков земной коры – линейных,
кольцевых, дугообразных, купольных структур, магмо-флюидных
рудообразующих систем. Геофизические данные, которые в тоге получены, дают
возможность направлять поисковые работы на обнаружение новых рудных полей,
рудных месторождений и рудных залежей в перспективных геологических
структурах. При этом региональные геофизические исследования позволяют с
большей уверенностью распознавать разноглубинные рудообразующие системы,
разрабатывать их формационные и генетические модели и на этой основе
выполнять прогнозно- поисковые работы в наиболее перспективных участках
земной коры.
При проведении геофизических работ важнейшую роль занимает
интерпретация полученных материалов, с помощью которой уточняются
структурно-тектонические элементы земной коры, состав и геометрия
прогнозируемых месторождений.
Если в самом начале интерпретация проводилась вручную, графическими
методами или с помощью “палеток”, то, с появлением электронно-вычислительных
машин возможности интерпретации существенно расширились.
В настоящее время большой акцент сделан на разработку новых методик и
программного обеспечения с целью распознавания, и прогнозирования
расположения геологических объектов.
Процесс интерпретации потенциальных полей расшифрован в главе “Обзор
литературы”.
1 Обзор литературы