Модели объектов как основа комплексирования рациональных методов поисков

Под геологической моделью рудного объекта понимается оптимально упорядоченная совокупность имеющихся о нём сведений, способствующих решению прогнозно-поисковой задачи. Моделирование предполагает процедуры абстрагирования и идеализации. В геологии предметом моделирования являются сложные природные системы, поведение которых зависит от многих взаимосвязанных факторов различной природы. Моделирование глубоко проникает в теоретическое мышление и практическую деятельность. Это не только одно из средств отображения реальных процессов и явлений, но и критерий проверки научных знаний путем сравнения предложенной модели с другой моделью или теорией, более обоснованной и адекватной. По характеру моделей выделяют знаковое и предметное моделирование. При знаковом моделировании создаются модельные схемы, чертежи, формулы, например, математическое моделирование структуры объекта или его поведения. Предметное моделирование проводится на модели геологического объекта, воспроизводящее геометрические, физические, динамические и иные характеристики объекта-оригинала — рудного района, рудного узла, рудного поля, месторождения, рудного тела [Моделирование…, 2008].

В геологии и в геологоразведочной практике активно развивается геологическое, физико-геологическое, геохимическое, физико-химическое, структурное, геолого-математическое моделирование рудоносных площадей и месторождений различных полезных ископаемых. Необходимость моделирования рудоносных площадей и месторождений определяется задачами создания обобщенных образов природных объектов для прогноза, поисков и разведки с целью повышения эффективности геологоразведочных работ на всех стадиях геологоразведочного процесса. В последние десятилетия работы по моделированию геологических объектов получили широкое развитие не только в России, но и за рубежом. Они направлены на создание геологических (формационных, геологоструктурных, минералогических), геофизических (физико-геологических) и геолого-математических (статистических) моделей основных формационных и геолого-промышленных типов месторождений для целей их прогноза, поисков и разведки. Такие модели стали основой разрабатываемых прогнозно-поисковых комплексов.

Разработка моделей рудных полей и месторождений имеет цель создания их обобщенных образов как непротиворечивого сочетания характеристик. При геологическом моделировании требуется соблюдать условия аналогии или подобия, представительности и возможности экстраполяции. Модели должны отвечать требованиям целевой направленности и возможности практических предсказаний. Процедура моделирования включает построение самой геологической модели, ее использование и экстраполяцию полученной новой информации на конкретные объекты.

Принципы моделирования природных объектов сводятся к следующим основным положениям [Каждан, 1984]:

> моделирование строения, состава или отдельных свойств геологических объектов должно проводиться путем системного подхода к оценке особенностей строения и свойств. На каждом из выявленных уровней объект должен выделяться как система, состоящая из совокупности множества структурных единиц, которые при данном масштабе моделирования могут считаться элементами неоднородности системы;

> суждения о структуре и изменчивости параметров изучаемого объекта в промежутках между пунктами наблюдений возможны лишь по принципу аналогии с использованием результатов по участкам детализационных работ;

> ограниченность экспериментальных данных и прерывистость сети наблюдений приводят к необходимости создания обобщенных геологических моделей, способствующих выявлению закономерных составляющих пространственной изменчивости изучаемых признаков;

У выбор наиболее приемлемой модели определяется условиями соответствия ее свойств свойствам объекта моделирования. Модель геологического объекта должна отражать достигнутую степень его изученности. Модели свойств геологических объектов должны разрабатываться на основе типовых геологических моделей.

Особенностями моделирования рудоносных участков и свойств полезных ископаемых в недрах является то, что моделируются не истинные геологические структуры и свойства полезных ископаемых, а представления о них, полученные при заданной детальности геологоразведочных работ. Необходимость моделирования природных объектов диктуется тем, что при изучении сложных природных систем приходится учитывать многие факторы различной физико-химической природы, участвующих одновременно в формировании рудных полей и месторождений. Поэтому понятие закона заменяется в геологии более широким и менее строгим понятием модели. При этом даже самая совершенная модель позволяет судить не обо всех, а лишь о некоторых свойствах геологической системы.

Каждая стадия геологоразведочных работ обеспечивает получение собственного комплекса геологических, геофизических, минералогических, геохимических характеристик. Целью разработки моделей рудных объектов является создание их обобщенных образов как непротиворечивого сочетания характеристик, доступных для выявления имеющимися средствами и методами. По способу представления информации модели подразделяются на графические, табличные, текстовые и комбинированные. Они могут содержать качественные и количественные характеристики геологических объектов (табл. 10).

Таблица 10

Типовые модели рудных полей и месторождений полезных ископаемых для прогноза, поисков и разведки

Каждая стадия геологоразведочных работ обеспечивает получение собственного комплекса геологических, геофизических, геохимических характеристик того или иного геологического объекта. В соответствии с полученными данными и составляются тс или иные геологические модели (см. табл. 10).

Особенности разработки геологических моделей заключаются в следующем. При разработке геологоструктурных и иных моделей после анализа критериев, признаков оруденения и условий картирования их в районе работ, а также степени представительности эталонных объектов следует определить перечень конкретных задач, которые должны решаться с помощью разрабатываемых моделей. Затем определяется набор элементов структур, их признаков, типы связей, которые должны отражаться в моделях, способ представления моделей и их объединение в систему. Конечный вариант модели должен обеспечить решение задачи при минимуме элементов, их признаков, связей и по возможности должен быть наглядным. Перегруженность модели второстепенными деталями не улучшает качество модели.

При крупномасштабных и детальных исследованиях рудных полей и месторождений с помощью геологических моделей производится оценка уровня эрозионного среза территории. Осуществляется объемное геолого-геофизическое, геохимическое изучение конкретных рудоносных участков, их структурных элементов, контролирующих оруденение с оценкой прогнозных ресурсов категорий Р2 И Р|. Для этого модели должны отражать особенности глубинного и приповерхностного строения рудных объектов, их геохимическую зональность или тенденции изменения состава и физических свойств рудоконтролирующих геологических тел с глубиной.

Главными приемами моделирования служат изучение эталонных рудных объектов, имеющих различный уровень эрозионного среза, объемное геологогеофизическое, геохимическое моделирование этих эталонных объектов. Результаты исследования конкретных рудных объектов увязываются в единую обобщающую модель. Ошибки в процессе моделирования возникают при неучёте различий объектов одной рудной формации, проявленных в разных тектонических блоках одной минерагенической зоны, рудного поля. Такие модели должны отражать связь рудных полей и месторождений с разными структурами, с зонами площадных гидро-термально-метасоматических пород, приразломного диафгореза, контактового метасоматоза, особенности создаваемых ими геофизических и геохимических полей. Для таких рудных полей, месторождений, рудных тел характерна пространственная связь с интрузиями, метаморфитами и метасоматитами. Важными диагностическими признаками служат наличие гравитационного минимума, гравитационных ступеней, зон разуплотненных глубинных и приповерхностных блоков пород, метаморфической-метасоматической зональности. По результатам количественной интерпретации данных гравимагнитных аномалий можно предполагать на глубине гранитоидный плутон или метаморфический-метасоматический купол с золотокварц-сульфидной, золото-серебряной, касситерит-силикатно-сульфидной рудными формациями. Могут фиксироваться и другие рудоносные тела и структуры.

При разработке моделей следует анализировать характер устойчивых связей рудных полей и месторождений с выходами фундамента или скрытыми плутонами, гранито-гнейсовыми куполами, зонами тектоно-магматической активизации, с метаморфической и метасоматической зональностью, с пликативно-разрывными структурами, зонами трещиноватости, а также особенности геофизических и геохимических полей. Должны выделяться главные и второстепенные рудоконтролирующие элементы-контакты интрузивов, элементы расслоенных плутонов, рудоносных стратиграфических уровней, вулканогенно-осадочных, метаморфических, метасоматических комплексов, пликативно-дизъюнктивных структур.

В поисково-разведочной практике чаще используются модели графического, объемно-макетного и геолого-математического моделирования. Применяется также имитационное моделирование.