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
         » » Системный подход к решению геологических вопросов. Ретроспективные реконструкции

Системный подход к решению геологических вопросов. Ретроспективные реконструкции

12.10.2017

В квазистатических системах структурными элементами являются геологические тела, структуры выражаются в пространственных соотношениях элементов, время является фиксированным, а основные принципы исследования — принцип специализации, принцип соразмерности, принципы однородности и минимизации описания. Модели квазистатических систем используются при описании и исследовании фиксированных геологических границ, тел и структур, положение которых существенно не меняется на протяжении всего периода геологических исследований. Разрезы скважин, стратиграфические колонки, профильные разрезы, различные геологические и геофизические карты, а также описания геологических тел (слоев, массивов, толщ и т. д.) представляют собой квазистатические модели, казалось бы, исчерпывающие все виды геологической документации структурных построений.
Однако в геологических исследованиях не меньшую роль играют еще два типа систем — динамические и ретроспективные.
Динамические системы охватывают всю гамму современных геологических процессов (денудация, вулканизм, сейсмичность, современные тектонические движения, современное осадконакопление, тепловой поток, подвижные составляющие современного магнитного поля и т. д.). В динамических системах в качестве элементов выступают геологические события и состояния; структура этих систем образуется пространственно-временными отношениями и причинно-следственными связями, время принимается физическое и определяется применением часов или другими периодическими процессами, а основными принципами исследования являются принципы механики, физики и химии.
Модели динамических систем могут быть представлены графиками, таблицами или формулами с временем в качестве одной из переменных.
Геологические процессы можно наблюдать в природе, воспроизводить в экспериментах или рассчитывать в соответствии с законами механики, физики и химии. Если непосредственные наблюдения над природными геологическими процессами дают достоверные данные, то интерпретация экспериментальных данных и теоретические расчеты будут давать лишь гипотетические представления о геологических процессах. Представления эти надо проверять, чтобы выяснить степень их соответствия с природой. Поэтому при проведении экспериментов или расчетов необходимо указывать способы проверки результатов.
Теоретические построения, выходящие за пределы наблюдаемого времени и наблюдаемого пространства, непосредственно проверить невозможно. Они всегда остаются гипотетическими. Понятие и соответствующий ему термин «сугубая гипотеза» можно принять для выражения представления о таких гипотетических предположениях, для которых не может быть указано удовлетворительных способов непосредственной проверки в обозримом будущем.
В соответствии со сказанным выделяются три модификации динамических систем и их моделей — природные, экспериментальные и гипотетические, соответственно обозначаемые Дп, Дэ, Дт. Кроме того, могут строиться комбинированные модели — ДпДг, ДпДэ, ДэДг и ДпДэДг. Изучение комбинированной трехкомпонентной модели — лучший путь исследования геологических процессов. Природные процессы редко можно наблюдать во всей их полноте. Эксперименты помогают заполнять пробелы и намечать причинно-следственные связи. Естественно, что хорошо должна быть продумана интерпретация экспериментальных результатов и учтены соотношения экспериментальных процессов с природными в свете теории подобия. Теоретическое моделирование чрезвычайно расширяет диапазон и средства исследования за счет использования законов точных наук.
Ретроспективные системы охватывают все геологические построения, касающиеся геологического времени, событий и обстановок геологического прошлого и генетических проблем. Ретроспективные системы могут быть выражены только в моделях. Поэтому они не могут быть непосредственно проверены. Однако существуют многие косвенные методы их проверки, которые всегда сводятся к «обращению» к настоящему.
Среди ретроспективных систем можно выделять ретродинамические и ретроквазистатические системы.
Элементами в ретроспективной системе (модели) являются реконструированные события, обстановки и процессы. Оригиналов ретроспективные системы не имеют. Точнее, оригиналы их находятся в прошлом и не могут быть исследованы на уровне наблюдений.
В основе построения и исследования ретроспективных систем лежат историко-геологические принципы (аксиомы). Прежде всего это принцип актуализма и принцип последовательности формирования геологических тел. Принцип актуализма понимается здесь широко, как возможность сравнения ископаемых геологических образований с образованиями, полученными в результате современных природных и экспериментальных процессов и использования получающихся при этом аналогий. В построениях фигурирует геологическое время, т. е. время, реконструируемое как последовательность событий (логическое время).
Принцип последовательности напластования является модификацией принципа актуализма. Мы можем утверждать, что верхний слой моложе нижнего только по аналогии с наблюдаемыми природными и экспериментальными процессами. Последовательность слоеобразования видна в результатах современных эоловых процессов, ее можно наблюдать в реках, быстро формирующих свои аллювиальные отложения, на вулканах при формировании лавовых или грязевых потоков. Последовательность слоеобразования легко воспроизводится экспериментально (например, при засыпке какой-либо емкости последовательными порциями различных сыпучих материалов). Следовательно, чем позднее образуется слой, тем он занимает более высокое положение в разрезе. Используя принцип актуализма, приходим к выводу, что и в древних толщах имеет место такая же последовательность. Однако принцип последовательности напластования (так же, как и более общий принцип актуализма) не абсолютен, т. е. не всегда ведет к достоверным решениям. Он не распространяется на такие случаи, когда слои образованы не за счет накопления материала на поверхности Земли, а за счет последующего преобразования осадков (диагенез) горных пород (например, доломитизация), за счет зарастания торфяных болот сверху вниз, за счет гравитационной дифференциации внутри остывающих магматических тел.
Структуры ретроспективной системы определяются реконструированными отношениями последовательности (раньше, позже, одновременно) и реконструированными причинно-следственными связями. В первом случае ретроспективные системы могут быть представлены реконструкциями геологического времени, например системами хроностратиграфических подразделений, во втором — генетическими схемами или представлениями. Синтез реконструкций времени и реконструкция генетического типа позволяют перейти к высшему типу ретроспективных систем — историко-геологическим реконструкциям.
Ретроспективные системы основываются на информации квазистатических и динамических систем, объединяют и синтезируют ее; они являются в информационном отношении более богатыми, чем остальные две системы, хотя построения в ретроспективных системах менее достоверны, чем наблюдения в квазистатических ii динамических системах. Если ретроспективные системы являются «сердцем» геологии, то квазистатическая и динамическая системы являются ее двумя «ногами» или ее базисом.
Соблюдение принципа минимизации описания обеспечивает наиболее экономичное описание геологического тела с учетом поставленных задач. Однако наряду с соблюдением этого принципа необходимо обращать внимание на те вещественные и структурные признаки, которые могут быть использованы для ретроспективных реконструкций генетического типа, например: для воссоздания механизма формирования дислокаций, условий формирования горных пород, руд, нефти и т. д. Надо иметь в виду, что ретроспективные реконструкции расширяют горизонты исследования и возможности прогнозирования.
В основе ретроспективных реконструкций геологического времени лежит истолкование последовательности образования геологических тел как последовательности событий. Реконструирование событий и их соотношений является основой определения геологического (логического) времени.
Восстановление временной последовательности по результатам геологических событий прошлого превращается в построение сложнейшей логической реконструкции.
За основу построения геологического времени могут быть приняты различные геологические тела, свойства, отношения, рассматриваемые как свидетельства некоторых событий. Наиболее распространены реконструкции времени, основанные на литологических и биостратиграфических свойствах, на телах, выделяемых по этим свойствам, и на отношениях этих тел. При радиологических реконструкциях геологического времени принимают за исходный материал цифры соотношений материнского и дочернего радиоактивных изотопов, интерпретируемые при помощи некоторой совокупности аксиом как цифры «абсолютного» возраста.
Особое место среди ретроспективных систем занимают реконструкции (модели) генетического типа. Они включают реконструкции фациальных условий, т. е. условий образования или преобразования минералов, горных пород и полезных ископаемых, палеогеографические реконструкции и реконструкции геологических процессов. Все эти модели строятся без учета течения геологического времени. При реконструкции фаций, палеогеографии, геологических процессов прошлого и т. д. мы отвлекаемся от длительности геологического времени и последовательности событий, отмечаемых на хроностратиграфической шкале, и рассматриваем реконструируемые явления так, как будто они приурочены к какому-либо одному «моменту» геологического времени. Подразумевается, что эти явления и процессы протекали не мгновенно, а имели некоторую длительность, занимали некоторый отрезок «физического» времени, но к течению геологического времени не имели явного отношения. Время, к которому мы приурочиваем ретроспективные реконструкции генетического типа, назовем фиксированным геологическим временем. Это то же самое, что и «эмпирическое мгновение» В.И. Вернадского.
В динамических системах мы прослеживаем определенные причинно-следственные связи между условиями, в которых протекает процесс, и результатами этого процесса. Наблюдая же в толще горных пород результаты некоторых процессов геологического прошлого, мы не можем использовать установленные при изучении динамических систем причинно-следственные связи для реконструкции по этим результатам тех обстановок, в которых протекали процессы. Если справедливо прямое утверждение (данные условия приводят к данным результатам), то обратное утверждение (данный результат есть следствие именно данных условий) справедливо далеко не всегда. Чтобы обратное утверждение было справедливым, необходимо знать, что данный результат не может быть получен ни при каких иных условиях. Невозможность применения причинно-следственных связей, установленных при исследовании динамических систем, в ретроспективных реконструкциях заставляет ограничиваться выводами по аналогии.
Установить правильность вывода по аналогии можно только проверкой на уровне наблюдений. В ретроспективных системах такая возможность отсутствует, однако полезно все же ввести некоторые объективные критерии сравнения конкурирующих генетических выводов. Для такого сравнения в принципе может быть введена некоторая вероятностная мера, зависящая от существенности, количества и повторяемости используемых для выводов по аналогии независимых признаков. Однако, если вероятностные характеристики, используемые для предсказаний, могут быть опровергнуты или подтвреждены и уточнены, вероятностные характеристики, используемые при построении ретроспективных систем, останутся гипотетическими.
Хотя способ образования изучаемого объекта может не меняться с течением времени, могут меняться наши представления о нем, причем таким образом, что на одном уровне изученности наиболее обоснованной будет одна из гипотез, а на другом — прямо противоположная. В качестве примера можно привести эволюцию гипотез об условиях образования флиша. Это вполне касается и любых других генетических реконструкций и, в частности, относится к смене представлений о ведущей роли горизонтальных и вертикальных движений земной коры, фиксизма и мобилизма, органического и неорганического происхождения нефти и т. д.
На основании реконструкций геологического времени и ретроспективных реконструкций обстановок и процессов геологического прошлого можно осуществлять ретроспективные реконструкции историко-геологического типа. Для этого рода построений реконструкции генетического типа (обстановок и процессов) приводятся в соответствии с точками или отрезками хроностратиграфической шкалы, т. е. как бы нанизываются на ось геологического времени.
Чем разнообразнее набор реконструкций генетического типа и чем детальнее охарактеризована ими хроностратиграфическая шкала, тем полнее может быть представлена геологическая история. Под разнообразием реконструкций здесь следует понимать множество различных обстановок и процессов, которые реконструируются для данной точки (отрезка) хроностратиграфической шкалы. Например, если реконструируется только процесс образования осадочных пород, то генетическая характеристика, отнесенная к данной точке (отрезку) хроностратиграфической шкалы, будет односторонней. Если же реконструируются, кроме того, условия формирования магматических тел, обстановки и процессы метаморфизма, условия обитания и развития фауны и флоры, процессы формирования месторождений полезных ископаемых и т. д., то такая характеристика будет более полной и разносторонней. Под детальностью историко-геологических реконструкций надо понимать густоту точек хроностратиграфической шкалы (оси геологического времени), охарактеризованных ретроспективными реконструкциями генетического типа.
Историко-геологические реконструкции отражают общую картину смены обстановок и процессов в ходе геологического времени. Если смена обстановок и процессов вдоль оси времени не беспорядочна, а в ней проявляются определенные тенденции, то можно говорить об эволюции геологических процессов, точнее, о ретроспективных реконструкциях такой эволюции.