И способы ее изучения

Наиболее характерной особенностью геологических объектов является их изменчивость, под которой понимается непостоянство значений признаков в различных точках пространства. Именно эта особенность создает наибольшие трудности при разведке месторождений, осложняя распространение данных, полученных в точках наблюдения, на объем тела, расположенный между этими точками. Если бы не было изменчивости, одно единственное наблюдение в любой точке давало бы полное и точное представление об изученном объекте. В случае же различных результатов наблюдений для достижения этой цели понадобится установить не только пределы изменений наблюдаемых значений, но и закон, по которому они меняются, а также объем тела, в пределах которого этот закон сохраняется. Поэтому умение оценить изменчивость объекта и в соответствии с этим выбрать правильные способы его изучения чрезвычайно важно для геолога.

В понятии изменчивости можно выделить три основных аспекта: ее степень, характер и структуру.

Степень изменчивостихарактеризуется амплитудой колебаний наблюдаемых значений признака. Чаще всего ее определяют через отклонения измеренных значений от их среднего значения, а мерой изменчивости служит коэффициент вариации. Обычно изучается изменчивость мощности рудных тел и качества полезных ископаемых, реже других параметров. По значению коэффициента вариации принято выделять пять групп (Н.В.Барышев, В.Н.Крейтер, 1940):

Характером изменчивости называют способ изменения признака в пространстве. Эта сторона изменчивости имеет важное значение, ибо знание закономерностей изменения признака позволяет прогнозировать значения его для любых точек объекта. При одной и той же степени изменчивости характер ее может быть разным (рис.16). Более сложный характер изменчивости (рис.16, б) требует большего количества точек наблюдения при изучении объекта: при простой изменчивости для полного представления об изменении мощности залежи на данном участке достаточно любых двух замеров, а при сложной - необходимо гораздо больше. Кроме того, в первом случае замеры могут быть выполнены в любых точках, а во втором - желательно в точках перегиба поверхности тела. И, наконец, при простой изменчивости есть полная уверенность в том, что среднее значение мощности определено безошибочно, а значение мощности можно надежно прогнозировать в любой точке на изученном участке и - до определенных пределов - за его границами, тогда как при сложной изменчивости такой уверенности не существует.

Характер изменчивости может быть двух основных типов - случайный, при котором наблюдаемые в различных пунктах значения признаки не зависят друг от друга, и закономерный, при котором такие значения связаны между собой каким-либо законом изменения. Поскольку закономерная изменчивость связана с пространственным положением пунктов наблюдения, ее называют такжекоординированной. В реальных условиях всегда наблюдается сочетание случайной и закономерной изменчивости в различных пропорциях. В зависимости от их соотношения можно выделить три градации изменчивости:

- простая - преобладает закономерная изменчивость на фоне случайных колебаний;

– сложная – закономерная и случайная изменчивость присутствуют приблизительно в равных соотношениях;

– весьма сложная - преобладает случайная из­менчивость, тогда как закономерная изменчивость проявляется в виде тенденции, а иногда и вовсе отсутствует.

Частным случаем закономерной изменчивости является периодическая изменчивость, которая характеризуется частотой или длиной волны и амплитудой периодических колебаний. Возможно сочетание нескольких типов периодической изменчивости с различной длиной волны (рис.17).

Когда встречается сочетание различных видов изменчивости, то задача их изучения сводится к выделению из общей изменчивости закономерной и случайной, а при необходимости и периодической составляющей. Это необходимо, так как различные составляющие изменчивости по-разному учитываются при выборе методики изучения геологических объектов.

Структурой изменчивости называют различия в степени или характере изменчивости (или в том и другом одновременно) в пределах различных частей изучаемого объекта. По структуре изменчивость тел полезных ископаемых может быть изотропной и анизотропной. В свою очередь, анизотропия изменчивости может проявляться по площади тела или по определенным направлениям в его пределах. В первом случае говорят о разделении тела на однородные геологические блоки, каждый из которых характеризуется своим особым типом изменчивости, а во втором - об анизотропии признаков тела по различным направлениям.

В общем случае анизотропия изменчивости является отражением сложной природной структуры геологического объекта, возникшей в результате совместного действия геологических процессов, приведших к образованию объекта и его последующему изменению. Примерами могут служить первичные и вторичные рудные столбы, зоны эпигенетических изменений полезного ископаемого, размывы, раздувы и пережимы залежи, разрывные нарушения и др.

Выделение однородных геологических блоков (или просто геологических блоков) имеет значение при разведке, так как система изучения месторождения в соответствии с принципами равной достоверности должна быть дифференцированной применительно к особенностям этих блоков. Столь же важным, согласно этому принципу, является и установление анизотропии изменчивости геолого-промышленных параметров месторождения.

Все сказанное выше дает полное представление об изменчивости отдельных признаков геологического объекта. Изменчивость же объекта в целом является показателем синтетическим и устанавливается по совокупности характеристик изменчивости всех его параметров. Так, равномерную по мощности и неравномерную по качеству залежь следует относить в целом к неравномерной, а если она к тому же характеризуется сложной изменчивостью условий залегания, – то к весьма неравномерной. Аналогичным образом устанавливается общая изменчивость месторождения, исходя из изменчивости каждого из слагающих его тел или участков.

Кроме того, изменчивость одного и того же геолого-промышленного параметра (например, содержания полезного компонента) зависит от того, к какому объему пространства мы ее относим: в отдельном зерне минерала ею, как правило, можно пренебречь; при сравнении разных зерен этого минерала она меньше, чем при сравнении проб вкрапленных руд; в пределах одного геологического блока она иная, чем по рудному телу в целом и т.д. Это означает, что характеристика изменчивости должна быть связана с детальностью изучения и степенью обобщения данных о геолого-промышленных параметрах тел полезных ископаемых. Иначе говоря, изменчивость геологического объекта представляет собой систему соподчиненных уровней его изменчивости, соответствующих той или иной степени изучения и обобщения фактических данных. В порядке возрастания степени обобщения такими уровнями чаще всего являются: минерал - минеральный агрегат - разведочное пересечение - геологический блок - тело полезного ископаемого - месторождение. Каждому такому уровню соответствует свой условно однородный объект изучения и свои особенности исследования изменчивости.

Правильный выбор уровня изучения изменчивости в зависимости от конкретных задач, подлежащих решению, имеет значение и тесно связан с предполагаемым использованием получаемых результатов. Следует помнить, что ни в коем случае недопустимо применять выводы об изменчивости объекта, полученные для конкретного уровня его изучения, для решения практических задач иного уровня. Например, степень и характер изменчивости содержания полезного компонента, установленные по секционным пробам, не могут служить основанием для выбора густоты сети опробования - для решения этой задачи необходимо проанализировать изменчивость содержаний по разведочным пересечениями.

Способы анализа изменчивости многообразны. Условно - по ведущему принципу изучения - их можно объединить в две группы: геологические и математические способы. В основе каждой из этих групп лежит тип моделей, используемых для отображения изменчивости параметров объекта.