Лек 2

Темы предыдущей лекции

1. Общие положения

1.1. Предмет и определение дисциплины, её значение в геологическом образовании.

1.2. Основная литература и общее содержание дисциплины "Комплексирование …".

Раздел 2. Моделирование как основа методологии комплексирования методов

2.1. Теоретические и прикладные аспекты проблемы комплексирования методов исследования недр

2.2. Специфика месторождений полезных ископаемых как объектов исследования

2.3. Специфика методики изучения месторождений полезных ископаемых

2.4. Общая задача исследования месторождений, типы моделей

Лекция 2. 24.09.2013

2.5. Требования к моделям месторождений, понятие геологического поля, фгм

Требования к моделям месторождений

а) пространственность,

б) многоуровенность (должна отражать разночастотные составляющие поля),

в) универсальность (должна описывать все свойства залежей).

Перечисленным требованиям отвечает теория геологических полей.

Геологическое поле (U) – это пространство земной коры, каждому элементарному объему которого может быть поставлено в соответствие определенное значение геологического свойства (в том числе геофизического), являющееся функцией координат пространства (x, y, z):

U = F (x, y, z) , (2.1)

а для динамических моделей – еще и времени (t):

U = F (x, y, z, t) . (2.2)

Согласно теории поля залежь полезного ископаемого (М) может быть представлена в виде совокупности геологических полей (2.3).

М = {U₁, ..., Ui, ..., Un}, (2.3)

где М – физико-геологическая модель геологического тела,

n – количество геологических полей, участвующих в моделировании,

Ui – геологическое, в т.ч. физическое поле.

Физико-геологическая модель (ФГМ) – это геологическая модель, в построении которой участвуют физические поля.

2.6. Группы и виды геологических полей, используемые при моделировании месторождений полезных ископаемых (рис. 2.3).

Геологические поля месторождений полезных ископаемых

Группы полей

1. Морфологические

2. Вещественные

3. Физические

Виды полей

1. Морфо-структурные

1.2. Морфометрические

2.1. Лито-лого-петрографические

2.2. Мине-ралогические

2.3. Геохи-мические

3.1. Физических свойств (петрофизические)

3.2. Геофизические

Рис. 2.3. Группы и виды геологических полей месторождений полезных ископаемых

Группа 1. Морфологические поля

1.1. Морфоструктурные поля характеризуют форму и пространственное положение залежи. Аналитически форма поверхности любого замкнутого тела описывается уравнением 2.3:

Fmс (x, y, z ) = 0, (2.3)

где Fmс – функция, описывающая поверхность тела.

На практике задача решается методом графического моделирования, путем построения 1-мерных (одномерных сечений), 2-мерных моделей (плоских сечений и проекций) и 3-мерных (способом изолиний).

Fmс Y Y

А Б В

10

20

Х Х Z X

Рис. 2.4. Одномерные (А)?, двумерные (Б) и трехмерные модели поверхности залежей

Пример трёхмерной морфоструктурной модели поверхности залежи полезного ископаемого (рис. 2.5).

Рис. 2.5. Пострудные разрывные и складчатые нарушения залежи Сарановского месторождения. Проекция восточного бока ЦРТ на вертикальную плоскость в изолонгах (составлена автором по данным геолого-маркшейдерской документации Сарановской шахты «Рудная»): 1 – дайки метапикритов, 2 – дайка габбро-долеритов, 3 – серпентиниты (тектонические «окна»), 4 – разрывные нарушения, 5 – изолонги (линии равных расстояний от расположенной западнее плоскости проекции, м). По вертикальной оси – отметки горизонтов, по горизонтальной – номера маркшейдерских линий

При геофизических построениях часто используются простейшие аппроксимации залежей шаром, цилиндром, параллелепипедом.

1.2. Морфометрические поля отражают количественные характеристики геометрии пространства залежей. Они показывают изменение размеров залежей: толщин (мощностей), площадей сечений и объемов в пространстве.

Обобщающим морфометрическим показателем является объем (V). Теоретически он вычисляется как интеграл функции, описывающей форму залежи полезного ископаемого (2.4):

(2.4)

Группа 2. Вещественные поля

2.1. Литолого-петрографические поля характеризуют изменение в пространстве состава горных пород, слагающих месторождение, их текстурные и другие особенности.

А ргиллит

В НК

Песчаник

Рис. 2.6. Вертикальный поперечный разрез пластовой литологически экранированной залежи. В верхней части пласта слабопроницаемый аргиллит, ниже по падению – проницаемый пористый песчаник с нефтью и водой

Рис. 2.7. Модель плутоногенного Качканарского рудного поля. Рудные тела приурочены к одной разновидности пород (пироксенитам)

2.2. Минералогические поля моделируют изменения минерального состава месторождений: содержания минералов, структуру, текстуру.

2.3. Геохимические поля отражают изменения содержаний химических элементов и их изотопов в залежи полезного ископаемого.

Рис. 2.8. Распределение Cr₂O₃ (изолинии содержаний, вес. %) в рудных телах Главного Сарановского месторождения

Группа 3. Физические поля

3.1. Поля физических свойств (петрофизические) характеризуют изменение в пространстве залежей физических свойств: плотности, крепости, пористости, проницаемости, магнитной восприимчивости и др.

3.2. Геофизические поля описывают создаваемые залежами аномалии нормальных физических полей.

Отметим, что причиной появления аномалий геофизических полей являются вещественные поля, а размеры аномалий и их интенсивность определяются морфологическими полями

На практике восстанавливаются только те геологические поля, с помощью которых можно судить об основных факторах промышленной ценности месторождений (количестве, качестве и условиях залегания полезных ископаемых).