Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер
Строительная теплофизика
Прочность сплавов
Основания и фундаменты
Осадочные породы
Прочность дорог
Минералогия глин
Краны башенные
Справочник токаря
Цементный бетон




13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017





Яндекс.Метрика
         » » Геологическое пространство

Геологическое пространство

12.10.2017

В качестве фундаментальных понятий тектоники, а вернее геологии вообще, принимаются понятия о геологических телах и геологических границах. Они фундаментальны потому, что на них базируются представления о геологических структурах любой сложности. Тела и границы выделяются в пространстве, которое было названо геологическим пространством. Этим термином обозначается пространство, занятое планетой Земля в целом или любой ее частью. При его исследовании следует использовать геоцентрическую систему координат, причем начало координат должно быть жестко привязано в какой-либо точке нашей планеты. При глобальных построениях удобно помещать начало координат в центре Земли, а при региональных — в любой точке ее дневной поверхности, поверхности уровня моря или другой поверхности, удобной по тем или иным соображениям. Геоцентричность координат делает тектонические построения независимыми от вращения Земли и движения ее з космосе. В топологическом отношении геологическое пространство не является непрерывным, оно скорее дискретно, т. е. при достаточном сгущении точек наблюдения мы попадаем в тело кристалла или зерна, где сталкиваемся с минералогическими и кристаллографическими законами построения структуры, выходя, таким образом, за сферу геологических (тектонических) построений. Короче говоря, геологическое пространство представляет собой дискретное множество точек, максимальная степень сгущения которых определяется расстояниями между центрами масс частиц, образующих горную породу.
Геологическое пространство является трехмерным пространством, в котором границы двумерны, поскольку мерность границ на единицу меньше мерности пространства. Однако в тектонических построениях широко используются двумерные модели геологического пространства (например, карты и профильные разрезы) с одномерными границами, а также одномерные модели (разрезы скважин, стратиграфические колонки) с нольмерными границами, обозначаемыми точками.
Поскольку в повседневной геологической практике, укладывающейся в рамки продолжительности человеческой жизни, мы имеем дело с весьма незначительными изменениями геологической структуры, мы можем в своих построениях использовать неподвижное метрическое, геологическое пространство, которое изображаем на геологических картах, разрезах и другой специальной графике (геофизические, геохимические, денситометрические и иные модели). Такое «неподвижное» пространство в наших публикациях 1964—1974 гг. определялось как «статическое пространство». Однако эпитет «статическое» здесь неправомерен, и от него пришлось отказаться, поскольку он предполагает равновесие, а в данном случае имеет место как бы моментальный фотографический снимок неравновесного в общем процесса. Проиллюстрируем это простейшей формулой кинематики — S=Vt. В случае статического пространства S=0, V=0, a t представляет собой любую величину, соответствующую длительности существования статической системы. В случае же «моментальной фотографии» S=0, t=0, а V представляет собой неопределенность; иными словами, каждая точка нашей модели может двигаться, но скорость ее нам остается неизвестной. Поэтому наше «неподвижное» пространство будем называть квазистатическим геологическим пространством, в противоположность динамическому геологическому пространству, в котором геологические тела и границы могут находиться в движении и изменении. К понятию о динамических пространствах мы в дальнейшем обращаться не будем, квазистатическое же пространство будем называть просто геологическим пространством.
По математическому определению пространство — это множество точек. Это относится и к геологическому пространству. Оно может быть представлено множеством точек, в каждой из которых определены какие-либо свойства вещества. Однако свойств может быть очень много (плотность, магнитная восприимчивость, химический состав, содержание какого-либо элемента или изотопа, палеонтологические остатки, пористость, проницаемость и т. д.). Необходимо определенное однообразие точек в смысле определенного списка измеряемых в них свойств, а также ограничения количества точек, в которых производятся измерения. Все это диктуется, в частности, соображениями экономичности. Например, при составлении геологической карты наблюдения обычно проводятся в отдельных обнажениях, а в закрытых участках — в ограниченном числе выработок (шурфов, скважин). Только в сравнительно редких случаях возможно непрерывное прослеживание пластов, даек и т. д., но и тогда наблюдения над данным пластом или дайкой, например: фиксирование мощности, описание петрографического состава, отбор проб для химических анализов, сборы фауны и т. д., проводятся лишь в выбранных точках. В результате ограничения числа точек наблюдения мы можем представить себе изучаемое геологическое пространство как конечное множество точек. В процессе любого исследования не может быть изучена вся совокупность свойств вещества в каждой точке, принадлежащей этому множеству. При биостратиграфических исследованиях, например, изучается только распространение остатков фауны и флоры; при более специализированных исследованиях палеонтолог может ограничиться рассмотрением только какой-либо одной разновидности фауны и флоры. Сейсмолог, тщательно исследуя упругие свойства, не уделяет внимания распределению органических остатков, химическому составу и т. д. Таким образом, при изучении геологического пространства исследователь абстрагируется от всех свойств, кроме тех, которые составляют предмет его исследования, что является необходимой предпосылкой для раскрытия закономерностей и получения научных выводов.
В итоге такого абстрагирования геологическое пространство может быть представлено как конечное множество точек, каждая из которых охарактеризована лишь некоторой определенной конечной совокупностью независимо измеряемых свойств, так как измерение различных совокупностей свойств в различных точках пространства делает его неконструктивным. Необходимым требованием является также то, чтобы во всех точках свойства были бы измерены с одинаковой точностью.
Геологические пространства могут быть специализированы по совокупности свойств, которые изучаются при специальном исследовании. Специализированными геологическими пространствами могут быть биостратиграфическое, петрографическое, геохимическое, гравиметрическое, геотермическое и т. д. При исследовании каждого специализированного пространства мы абстрагируемся от всех посторонних ему свойств. Выяснение же природных геологических закономерностей, т. е. закономерностей строения и развития Земли в зависимости от поставленных задач, может потребовать исследования любой совокупности свойств геологического пространства.
Правило однородного описания точек по фиксированному списку свойств с одинаковой точностью и с одинаковым способом определения этих свойств названо принципом специализации, который является краеугольным камнем всех структурных геологических построений. Для одного реального пространства (т. е. фиксированного объема участка Земли или Земли в целом) может быть построено весьма много специализированных пространств, исследование каждого из которых может внести свою лепту в изучение объекта.
Однако все эти данные надо объединить, что достигается комплексностью исследований; как уже говорилось, для этого необходима единая цель в изучении специализированных пространств. Обобщение данных различных специализаций достигается интерпретацией, т. е. переводом языка одной специализации на язык другой и сведением в результате таких последовательных процедур, число которых будет отвечать числу специализированных пространств, всех данных к одному специализированному языку или к одному специализированному пространству. В геологии, и в частности, в тектонике, таким специализированным языком, к которому обычно стремятся свести данные других специализаций, является петрографический язык. Наиболее распространенным видом интерпретации в геологии и тектонике является геологическая интерпретация геофизических данных.
Геологическое пространство может быть регулярным и нерегулярным. В первом — точки размещаются по правильной геометрической сети, во втором — беспорядочно и неравномерно. Для геологических построений предпочтительнее регулярное пространство, так как оно обеспечивает равномерность построений для всего пространства. Регулярность пространства может достигаться регулярным расположением выработок или других точек наблюдений (отбора проб, геофизических измерений) или трансформированием нерегулярного пространства в регулярное путем интерполяции или других приемов.
Однако не во всех случаях регулярное пространство является оптимальным для решения практической задачи. Регулярность пространства обеспечивает только равномерность исследования, для практических же целей в ряде случаев нерегулярное пространство предпочтительнее. Так, учет особенностей распределения в исследуемом пространстве различных геологических признаков (состав пород и флюидов, проницаемость, трещиноватость, наклоны и изгибы слоев и т. д.) и при необходимости математическая их обработка позволяют запроектировать такую сеть разведочных выработок, которая при ее нерегулярности может более способствовать решению поставленной задачи. В данном случае может идти речь об оптимизированном нерегулярном пространстве. Именно на этой основе А. Ф. Белоусов разрабатывает наиболее эффективные сети скважин для разведки нефтяных месторождений.
Очень существенны представления о неполноопределенном и полноопределенном пространстве. Первое представлено дискретными точками (например, карта фактического материала или точки геофизических измерений, профилей и т. д.), второе — полями сплошной закраски, разделенными или пересеченными границами (геологические, тектонические и другие карты). В полноопределенном пространстве предполагается, что свойства известны в любой его точке. Это достигается путем построений, в значительной степени основанных на интерполяции. Полноопределенное пространство несет в себе, таким образом, элементы гипотез и прогноза; оно представляет собой модель, а его построение — процедуру построения модели.