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
         » » Геологические тела

Геологические тела

12.10.2017

Геологические тела представляют собой части пространства. Тела можно называть по классам их границ, т. е. резкостными, дизъюнктивными, условными первого, второго и третьего классов, произвольными, а также квазидизъюнктивными и нарушенными. Тело, ограниченное отрезками геологических границ разной природы, можно именовать телом пересечения.
При ограничении тела границами разных типов название тела определяется по границам наименьшей степени определенности. Так, тело, ограниченное на одних участках резкостной, а на других произвольной границами, называется произвольным, ограниченное дизъюнктивной и квазидизъюнктивной границами — квазидизъюнктивным телом и т. д.
Среди резкостных тел различаются простые и сложные тела. Простое геологическое тело характерно тем, что в нем нельзя провести ни одной резкостной границы.
Сложное геологическое тело можно определить как тело, которое может быть выделено в целом по некоторой определенной совокупности свойств, измеренных с некоторой точностью, и для которого может быть указана дополнительная совокупность свойств или иная точность измерения значений свойств той же совокупности, по которой тело выделено в целом, позволяющая провести внутри него хотя бы одну резкостную границу. По самому определению внутри любого сложного тела не может быть границ, природа которых в точности совпадала бы с природой внешней границы тела.
Таким образом, понятия простого и сложного тела являются относительными, т. е. для каждого сложного тела могут быть указаны такие характеристики, по которым его можно выделить в качестве простого: такими характеристиками в заданном списке будут те, которые внутри тела не претерпевают разрыва. С другой стороны, существуют простые тела, которые путем введения дополнительных свойств или характеристик могут быть представлены как сложные.
Наряду с простыми и сложными телами для полноты описания пространства следует различать также составные тела. Под составным телом понимается любая связная совокупность неусловных тел, которую ни по одному из свойств нельзя выделить в целом как простое тело. Примером такого тела может служить флишевый ритм (цикл, многослой), состоящий из пластов разного литологического состава (рис. 1).

Из понятия о сложном теле вытекают важные следствия. При соблюдении принятой специализации сложное тело может быть разделено проводимыми внутри него границами на такие простые тела, которые не перекрывают друг друга и между которыми не остается никаких промежутков. Примером здесь может служить стратиграфическое расчленение любой толщи (серии, Системы, яруса и т. д.), если оно проведено по определенному свойству или фиксированному их списку. В таком случае мы можем говорить о простых телах, составляющих сложное тело, как о его структурных элементах. При этом, если наше исходное тело мы отнесем к первому рангу тел, то его структурные элементы будут принадлежать ко второму рангу. Дальнейшее увеличение списка свойств или повышение точности определения их значений может позволить нам тела второго ранга, в свою очередь, подразделить на структурные элементы и получить тела третьего ранга. Эту операцию можно продолжить и достичь выделения тел более высоких рангов. Совокупность и соподчиненность рангов называется иерархией, в нашем случае — иерархией геологических тел. Ранги тел и их иерархии устанавливаются с соблюдением принципа специализации. На составные тела понятия рангов и иерархии, как правило, не распространяются. Исключение представляют составные тела типа ритмов.
Разделение тела на структурные элементы с соблюдением принципа специализации может быть названо элементаризацией. Элементаризация может быть распространена на любую часть геологического пространства. К элементаризации относится любое геологическое районирование, осуществляемое путем проведения резкостных границ по вполне определенным признакам. Возможно, однако, геологическое районирование, проводимое по условным границам, например, по глубинам залегания фундамента, по линиям различного содержания и т. д. Такое геологическое районирование не связано с выделением структурных элементов и к элементаризации отношения не имеет. При геологическом районировании, связанном с выделением структурных элементов, или при любой другой элементаризации геологического пространства важно соблюдение принципа соразмерности. Иными словами, важно, чтобы структурные элементы имели близкие порядки размеров. Так, например, вряд ли имеет смысл разбивать пространство на слишком разнящиеся по размерам элементы — на слои мощностью в 1 км и 1 мм.
За выделением геологического тела следует его описание. Обычно описываются размеры тела, его форма, состав, структура и ориентировка в пространстве. Размеры тела можно выражать в линейных, квадратных, кубических километрах, метрах, миллиметрах и т. д., но можно более обобщенно охарактеризовать их порядками. Часто одни исследователи принимают одни системы порядков, другие — иные системы, причем различные системы не согласуются друг с другом. Например, иногда выделяются крупнейшие, крупные, средние, мелкие и мельчайшие тектонические формы или тела, иногда — большие, средние и малые; в одних случаях первый, второй и третий порядки, а в других — число порядков доводится до пяти и даже восьми. Нами было предложено за основу выделения порядков обязательно брать метрический эталон и придерживаться некоторого определенного правила выделения порядков. В качестве одного из возможных вариантов предложен следующий. Эталоном выбрана планета Земля объемом 10в12 (точнее, 1008в10) км3; было принято правило, что линейные размеры тел смежных порядков отличаются на 10, а объемные их размеры — на 10в3. К первому порядку можно относить тела размером 10в12—10в9 км3, ко второму порядку — 10в9—10в6 км3 и т. д. Тогда, например, ядра соляных куполов и крупные кимберлитовые трубки будут относиться к четвертому порядку.
Аналогичным способом можно составить систему порядков для двумерных тел (моделей), что важно при работе с геологическими картами различных типов, а также одномерных тел (разрезы скважин). Принцип соразмерности заключается в выделении при элементаризации (разбиении) тел одного или двух смежных порядков. Характеристики, которые позволяют при элементаризации выделять соразмерные элементы, называются мощными характеристиками в отличие от маломощных, которые не позволяют осуществлять такое разбиение. Мощность характеристики — это отношение среднего объема элементов к разности объемов наибольшего и наименьшего элементов, выделенных по данной характеристике в рассматриваемой области пространства (сложном или составном теле).
Сложное тело, для которого определены признаки, позволяющие его выделять как целое, рассматривается нами как система, т. е. органичная природная целостность, объединяющая множество взаимно связанных элементов. Поскольку речь пока идет о наблюдениях и построениях в квазистатическом пространстве, будем говорить о сложных телах как о квазистатических системах. Если природное сложное тело (планета Земля), состоящее из оболочек, или горнопородное тело, состоящее из минеральных зерен, представляет собой оригинал системы, то его графическое, математическое или даже словесное отображение с абстрагированием от свойств, «мешающих» решению поставленной задачи, представляет собой модель системы. В системе различаются элементы (в случае квазистатической системы мы назвали их структурными элементами) и структура. Под структурой понимается совокупность связей и отношений между элементами, причем принимаются во внимание, что особенно важно при построении модели, только системообразующие связи. Системам, так же как и сложным телам, свойственна иерархичность.
Описание тел должно быть целенаправленным и экономичным. Каждое тело можно описать сколько угодно пространно, вдаваясь в любые тонкости и детали. На описание одного геологического тела человек может затратить всю свою жизнь, да и того может оказаться мало. Ho оправдано ли это? При описании тела следует соблюдать принцип оптимальной минимизации, описывая существенные и практически полезные признаки.
Важно требование однородности описания. Однородность описания, так же как и специализация при выделении тел, необходима для сравнения объектов, т. е. для вывода общих закономерностей, а значит и прогнозов, в том числе и практических. Короче говоря, однородность описания является необходимой предпосылкой научного исследования.
В идеале правила описания должны быть общепризнанными и узаконенными. Ho в действительности это вряд ли достижимо. Достаточно, чтобы в пределах каждой исследовательской работы или цикла работ применялись бы определенные правила описания, позволяющие сравнивать изучаемые объекты. При проведении сравнительного анализа с привлечением данных других исследований (например, литературных данных) необходимо учитывать принимавшиеся ими правила описания. Особенно это важно при сравнениях по составам: здесь должны быть приняты во внимание способы и точности определения свойств вещества. Нарушение этого требования придает сравнительному анализу «вольный», ненаучный характер и зачастую приводит к ложным выводам.
Описание формы тела должно проводиться в соответствии с задачами и масштабом исследования. Так, при собственно стратиграфических исследованиях, по-видимому, достаточно указать, что исследуемое тело имеет форму слоя. Изгибание слоя, его нарушенность сбросами, раздувы мощностей, массивообразные выступы, связанные с пластическим течением в ядре складок и т. д., при таком исследовании не рассматриваются и в описание форм не входят. В случае приуроченности к слою залежей полезных ископаемых такое описание совершенно недостаточно; следует указать контуры пластообразной залежи, определить положение мощных (толстых) и маломощных (тонких) ее участков, выяснить ее изгибы, глубины залегания и т. д. При описании формы тела необходимо иметь соответствующий «масштаб». Роль его в данном случае должна играть классификация или перечень форм с тем, чтобы была возможность сопоставить описываемые тела с этим «масштабом» форм. Описание формы тела может быть достигнуто эталонными и матричным способами.
Состав тела может быть описан по крайней мере четырьмя способами — в среднем, методом дискретных точек, функционально и статистически.
1. Описание в среднем заключается в общей характеристике тела (например «толщина известняков», «земная кора обладает средней плотностью 2800 кг/м3», «Земля содержит 33,63 % железа» и т. д.); может содержать значение не одного, а многих свойств (например, отражать среднее содержание всех элементов таблицы Менделеева в данном геологическом теле или большую совокупность физических свойств). Оно может быть выполнено в различной специализации или даже по любой совокупности специализаций с различной точностью определения значений свойств в зависимости от задач исследования.
2. Описание методом дискретных точек дает картину распределения свойств вещества внутри тела. Значение свойств (в соответствии с принятым списком) определяется в конечном количестве точек внутри тела, проводятся изолинии или изоповерхности (условные границы первого класса) и таким образом выделяются зоны с различными значениями (содержаниями). При описании состава до дискретным точкам следует придерживаться принципа специализации, так как разные свойства могут быть по-разному распределены в пространстве тела и изоповерхности для различных свойств могут быть различными. Если их нанести на одну карту или разрез, то они будут пересекаться и получится такая сложная и путаная картина, что модель окажется не эффективной в качестве инструмента научного исследования.
3. Функциональное описание проводится, если значение свойства вещества в любой точке тела может быть выражено математически, как функция координат этой точки. Это может быть достигнуто, например, при закономерном увеличении плотности с глубиной в молодых неконсолидированных осадочных толщах, при плавном изменении содержания какого-либо химического элемента в зависимости от расстояния от его источника и т. д.
4. Статистические методы описания состава базируются на методах математической статистики. Простейшими из них являются построение графиков, диаграмм и гистограмм.
Описание ориентировки тела. Каждое тело обладает по крайней мере одним так называемым максимальным (наиболее протяженным) диаметром (осью). При наличии одного диаметра (оси) говорят о вытянутых или линейных телах. Примерами подобных тел могут служить: шток, барьерный рифовый массив, линейная или брахиформная складка. Направление максимального диаметра характеризует его ориентировку в пространстве.
В случае если тело представляет собой слой, его ориентировка в пространстве может быть определена направлением минимального диаметра (например, направлением нормали к границам слоя), так как количество максимальных диаметров, лежащих в плоскости слоя, практически бесконечно и никакой определенной ориентировки они охарактеризовать не могут.
Если тело не обладает единственным максимальным или единственным минимальным диаметром, оно является изометричным, а его ориентировка в пространстве — неопределенной. К таким телам относятся, в частности, шар и сферические оболочки.