Файл: Косыгин, Ю. А. Основы тектоники.pdf

множество точек. При решении той или иной практической или науч­ ной задачи нам иногда необходимо знать, какие значения приобре­ тают свойства вещества в любой точке, вне зависимости от того, вхо­ дит она или не входит в то конечное множество точек, которым огра­ ничиваются сделанные наблюдения. Такие пространства, в которых значения свойств определены только для некоторых точек, т. е. все те пространства, которые мы строим непосредственно по данным на­ блюдений (измерений), будем называть неполноопреде­ ленными формальными статическими геоло­ гическими пространствами. Примерами изображения неполноопределенного пространства могут служить карты фактиче­ ского материала, прилагаемые к отчетам по геологической съемке, карты расположения пунктов геофизических наблюдений с указа­ нием значений измеряемых свойств и т. д.

Неполноопределенное пространство используется для построения модели непрерывного геологического пространства, в которой зна­ чения свойств определены (например, путем интерполяции и экстра­ поляции) для каждой точки. В такой модели, называемой также полноопределенным пространством, могут быть проведены границы и определена структура. Переход от неполно­ определенного к полноопределенному пространству будем называть построением модели геологического пространства. Важно подчерк­ нуть, что по одному и тому же неполноопределенному пространству в зависимости от принятых процедур интерполяции и экстраполяции могут быть получены различные модели, находящиеся в различных соответствиях с изучаемым реальным пространством. Примером мо­ дели может служить любая геологическая карта или геологический разрез. На основании одних и тех же данных карты или разрезы

44

могут быть построены в разных вариантах в зависимости от методики построения и принятой рабочей гипотезы.

При построении модели необходимо учитывать исследователь­ ские и практические задачи, для которых модель строится. В отно­ шении геологических карт это может найти отражение в масштабе, легенде и т. д. Всякая модель является лишь приближенным отра­ жением реального геологического пространства, поэтому способы построения модели следует выбирать таким образом, чтобы ее соот­ ветствие с реальным пространством было бы наибольшим. Кроме того, следует принимать во внимание, что неполноопределенное гео­ логическое пространство может быть охарактеризовано неоднород­ ными данными, т. е. оказаться гетерогенным по свойствам, по мас­ штабам измерения свойств. При этом построение модели значи­ тельно осложняется. Возникает необходимость приведения исход­ ного неполноопределенного пространства к гомогенному виду, вы­ равнивания списка свойств, выравнивания точности измерений свойств.

Мы можем говорить не только о трехмерном, но также и о дву­ мерном формальном пространстве в том случае, если формальные точки, входящие в рассматриваемое множество, распределены по некоторой поверхности. Такой поверхностью может быть, например, поверхность Земли, поверхность размыва в толще отложений, по­ верхность напластования и т. д. Построения в двумерном простран­ стве не будут выходить за пределы соответствующей ему поверхности. К подобного рода построениям может относиться составление раз­ личного рода карт для таких поверхностей. Если формальные точки, входящие в рассматриваемое множество, распределены вдоль неко­ торой линии, например вдоль оси скважины, то можно говорить об одномерном геологическом пространстве. К двумерным и одномер­ ным геологическим пространствам полностью относятся понятия о спе­ циализированных, а также неполноопределенных и полноопределен­ ных пространствах. Построения в двумерном и одномерном геологи­ ческих пространствах, заключающиеся в построении карт различных поверхностей, профильных и колонковых разрезов, обычно исполь­ зуются для построения моделей трехмерного геологического про­ странства.

Построения в статическом пространстве осуществляются с не­ посредственным использованием признаков (или совокупностей при­ знаков) определенной специализации. В этом заключается принцип специализации. Признаки других специализаций могут рассматри­ ваться при этом только как косвенные признаки или признаки при­ знаков основной специализации. Для того чтобы использовать в гео­ логических построениях данной специализации косвенные признаки, необходимо установить их корреляционные отношения C основными признаками (корреляция признаков разных специализаций). На основе корреляции признаков двух специализаций можно также решать задачи, связанные с истолкованием (интерпретацией) про­ странства одной специализации на языке другой специализа,-

45

ции (например, геологическая интерпретация геофизических дан­ ных).

Таким образом, для одного и того же реального геологического пространства возможно построить несколько специализированных моделей и, установив их корреляционные отношения, проводить корректирование одной модели по другой или построение по модели одной специализации модели другой специализации.

Сказанное о геологическом пространстве и его формализации может быть, на первый взгляд, воспринято как рассуждения, лишен­ ные какого-либо практического смысла. Действительно, во всех наших исследованиях мы пока благополучно обходились без каких-либо представлений о геологическом пространстве. Однако оказывается, что без введения формальных представлений о геологическом про­ странстве невозможно в избранной нами системе строго определять понятия о геологических границах, телах и структурах; иными сло­ вами, представление о геологическом пространстве выступает как основа структурных построений.

Такие построения, как составление геологических (тектонических, геофизических, геохимических) карт и разрезов, связаны с выделе­ нием в статическом геологическом пространстве различных поверх­ ностей, называемых геологическими границами, а также геологических тел, ограниченных этими грани­ цами.

Геологические границы

Геологические границы можно видеть на местности и изображать на геологических (геофизических) и иных картах, профильных разрезах и колонках. Определений геологических границ, являющихся ос­ новой всех пространственных геологических построений, нельзя, однако, встретить в геологических словарях и учебниках. Считается, по-видимому, что вопрос о геологических границах настолько ясен, что не требует ни разъяснений, ни специального анализа.

Вместе с тем геологические границы заслуживают самого серьез­ ного внимания. Действительно, пусть нашей задачей является оценка залежи полезного ископаемого. Для того чтобы оценить эту залежь, необходимо ее описать (например, с точки зрения распределения в ней интересующего нас минерала). Мы, естественно, не можем описывать распределение содержания вообще; необходимо иметь представление об объекте, который мы описываем. Короче говоря, чтобы описать залежь, надо знать ее пределы, т. е. необходимо выделить ее в ка­ честве геологического тела. Для того же, чтобы выделить геологи­ ческое тело, надо указать его границы.

В колонке скважины мы проводим геологические границы между выделяемыми в ней толщами (горизонтами, свитами и т. д.), пред­ ставленными отрезками прямой. Границы в этом случае изображаются в виде точек. Поскольку колонка представляет собой одномерное

46 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------

геологическое пространство, а граница— вообще не имеет измерения, мерность границы на единицу меньше, чем мерность пространства. Такое же соотношение вытекает из рассмотрения геологической карты (поверхность или двумерное пространство) и границ на ней (линии или одномерные тела), а также объемных геологических моделей и граничных поверхностей в них. В общем, мерность границы всегда на единицу меньше, чем мерность пространства, в котором проведена эта граница.

В колонке скважины, на геологической (геофизической) карте или в объемной модели границу можно провести по некоторым опре­ деленным признакам. Так, ее можно выделять по смене фауны (на­ пример, граница между биозонами), по смене литологического (петро­ графического) состава (например, граница между карбонатной и тер­ ригенной формациями или граница между гранитами и вмещающими осадочными породами), по изменениям скоростей прохождения упру­ гих волн (граница Мохоровичича и другие сейсмические границы), по изменению плотностей, температур, содержаниям рудного эле­ мента и т. д.

Иными словами, к геологическим границам, так же как и к гео­ логическому пространству, применим принцип специализации. Гео­ логические границы являются специализированными по тому свой­ ству или списку свойств, по которому они выделены. Специализация границы называется ее геологической природой. Можно говорить о границах литологической, биостратиграфической («биологической»), сейсмологической и иной природы. Границы раз­ личной геологической природы могут пересекаться.

Не только мерность и природа определяют разнообразие геологи­ ческих границ, они проводятся по-разному, т. е. разными способами. Посмотрим на обычную геологическую карту крупного масштаба. Мы увидим там, во-первых, границы, проведенные по резкой смене петрографического (литологического) состава. Таковы границы мас­ сивов различных изверженных пород, отделяющие их от вмещающих осадочных или осадочно-вулканогенных толщ. На некоторых геоло­ гических картах можно различать границы, основанные на геометри­ ческих свойствах геологических тел, например изолинии (изогипсы, изопахиты и др.), отделяющие участки пространства с различными геометрическими характеристиками данных границ. Таким обра­ зом, существуют различные типы границ по способам их выде­ ления.

Одни границы существуют в природе сами по себе, и наше дело — найти их и проследить; другие— хотя и обусловлены распределением вещества в пространстве, но положение их зависит от наших построе­ ний, т. е. некоторой (или некоторых) применяемой процедуры. На­ конец, есть границы, не зависящие от распределения вещества в гео­ логическом пространстве. Следовательно, границы различаются по их мерности, геологической природе и процедуре их выделения. По мерности выделяются три разновидности, по геологической при­ роде — сколько угодно, а по процедурам выделения — шесть.