2.2. Специфика месторождений полезных ископаемых как объектов исследования

Месторождение полезных ископаемых – участок земной коры, содержащий скопление полезных ископаемых, которое по количеству, качеству и условиям залегания пригодно для рентабельной разработки.

Специфику месторождений как объектов исследования характеризуют следующие свойства:

1) пространственность,

2) многоуровенность,

3) многопризнаковость,

4) неповторимость и сложность,

5) изменчивость во времени,

6) относительная недоступность.

Пространственность: месторождения располагаются в пространстве земной коры, модели месторождений д.б. пространственными.

Многоуровенность отражает уровни строения месторождений: залежи полезных ископаемых, участки залежей, минеральные агрегаты, индивиды, химические, физические свойства.

Многопризнаковость - разнообразие свойств месторождений: морфологических, минералого-литологических, химических, физических.

Неповторимость отсутствие в природе точных аналогов.

Изменчивость во времени: месторождения возникают, преобразуются и разрушаются.

Относительная их недоступность: нахождение под поверхностью земли.

Таким образом, месторождения полезных ископаемых представляют собой

крупные

пространственные

многопризнаковые

индивидуализированные объекты,

недоступные для непосредственных наблюдений.

2.3. Специфика методики изучения месторождений полезных ископаемых

Специфика геологических наблюдений:

1) дискретность,

2) малообъемность,

3) системность.

Дискретность (прерывистость): наблюдения ведутся на небольших участках месторождения, вскрытых скважинами, горными выработками. Она связана с большими размерами месторождений и относительной их недоступностью.

Малообъемность: геометрическая база наблюдений (размеры описываемых участков, геологических проб, сфера влияния измерительных приборов и т.п.) несоизмеримо мала по сравнению с размерами самих изучаемых объектов.

Системность: наблюдения ведутся по системе, которая предусматривает равномерное расположение пунктов наблюдений в пространстве (рис. 1). Она обусловлена необходимостью получить цельное представление обо всем пространстве месторождения.

○2

1

○ ○ ○

○ ○ ○

○ ○ ○

○

Рис. 2.1. Схематический план размещения вертикальных скважин при разведке нефтяной залежи. 1 – проекция предполагаемого контура залежи на горизонтальную плоскость, 2 – положение скважин

Таким образом, на геологических объектах проводятся дискретные малообъемные системные геологические наблюдения которые позволяют получить о них цельное представление.

2.4. Общая задача исследования месторождений заключается в необходимости восстановить по системе дискретных малообъёмных наблюдений крупные пространственные многопризнаковые индивидуализированные объекты, недоступные для непосредственных наблюдений.

Конкретные задачи зависят от стадии процесса геологического изучения недр. В конечном счете все они сводятся к выяснению возможности вовлечения месторождения в эксплуатацию.

Стадия 1. Прогнозирование полезных ископаемых.

Задача оценка предпосылок обнаружения месторождений.

Стадия 2. Поисковые работы.

Задача обнаружение объектов прогнозирования.

Стадия 3. Оценочные работы.

Предварительная оценка свойств объекта.

Стадия 4. Разведочные работы.

Возможность рентабельного вовлечения в эксплуатацию.

Стадия 5. Эксплуатационная разведка.

Возможность отработки участка месторождения.

На основе какой методологии можно восстановить строение крупных пространственных объектов?

Методология восстановления свойств месторождений по дискретным наблюдениям заключается в моделировании.

Моделирование – это замена реальных объектов образами, удобными для исследования.

Типы моделей геологических объектов

Временные модели (рис. 2.2)

Статические

Динамические

Ретроспективные

Перспективные

Рис. 2.2. Временные модели месторождений полезных ископаемых

Статические модели отражают состояние месторождений полезных ископаемых на момент исследования.

Динамические модели характеризуют изменение строения и состава месторождения во времени. Динамическая модель базируется на статической, рассматриваемой в качестве фактической основы моделирования.

Ретроспективные модели характеризуют историю формирования месторождений, обычно это генетические модели.

Перспективные модели используются при прогнозировании изменения месторождения в процессе эксплуатации.

При построении ФГМ используются в основном статические модели месторождений полезных ископаемых.

Методические модели

По способу построения модели месторождений можно разделить на материальные и идеальные (рис. 2.3).

Модели по способам построения (методические)

Материальные

Идеальные

Вербальные

Математические

Пространственные

Статистические

Графические

Аналитические

Рис. 2.3. Типы моделей месторождений полезных ископаемых по способу построения

К материальным относятся вещественные модели месторождений, отражающие их строение.

Среди идеальных различают

1. вербальные модели, дающие характеристику объекта с помощью словесного описания,

2. математические, описывающие объект с помощью его обобщенных числовых характеристик (статистические), графических построений, аналитических формул (пространственные).

2.5. Требования, предъявляемые к статическим 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 любая 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 геологичекая 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