Математические методы в геологии

Курсовая работа Математические методы в геологии

Содержание Цели и задачи математических методов в геологии Введение Задание

Дифференциальные зависимости Интегральные зависимости Эволюционные кривые Заключение

Цели и задачи математических методов в геологии Задачи вытекают из требований геологоразведочной службы страны и квалификационной характеристики специалистагеолога.

В грамотной математической обработке и интерпретации современной геологии нуждаются данные полевых наблюдений, описания петрографо-минералогических лабораторий и аналитические результаты физико-химических, материалы магнитных гравиметрических, электроразведочных, сейсмических и т. п. съемок подземного, наземного, аэровоздушного и космического исполнения.

Современный поток геологических данных столь интенсивен, а данные эти так разнообразны, что обработка их с необходимой детальностью в отводимые сроки без математических методов и услуг компьютера становится невозможной.

Овладеть математическими методами решения геологических задач, значит получить способ действий, управляемый набором правил, применение которых всеми заинтересованными исследователями сведет к минимуму ошибки интерпретации, уменьшит неясность и неопределенность в выводах при обработке данных.

Введение

Рассматривая роль и место математики в геологии, академик В. И. Смирнов отмечает, что математика вошла в геологию и в начале вероятностной ветвью и дала много полезного для объективной оценки геологических выводов, основанных на выборке, почти одновременно геологи начали использовать теорию корреляции для суждения об одних геологических величинах по другим, связанным с первыми генетически, парагенетически или пространственно, по мере развития математических методов в наш обиход была вовлечена дискретная математика по модели распознавания образов в связи с оценкой перспектив выявления геологических объектов, компьютерная математика захватила широкие сферы геологии, обусловила разработку математических моделей природных процессов.

Объектами геологических исследований могут быть металлогенетические провинции, рудные районы, узлы и поля, месторождения, зоны оруднения, тела, рудные столбы, минеральные агрегаты, зерна минералов, породы, окаменелости, процессы осадконакопления, стадийность магматизма и многое другое. Математические методы изучения имеют дело не с материальными объектами и явлениями, а с совокупностями значений оцениваемых признаков, которыми эти объекты и явления обладают. Чтобы не допустить грубых ошибочных заключений, получаемых на их основе, необходимо избегать использования таких совокупностей в отрыве от реальной природы изучаемого.

Определение объекта изучения в каждом конкретном случае зависит от решаемой задачи и формулировки условий, при которых осуществляется оценка признаков.

Некоторые типы геологических задач, решаемых математическими методами:

— оценка средних значений измеряемых признаков;

— характеристика изменчивости их;

— математическое описание распределения значений признаков на объектах изучения;

— установление характера и силы связи между признаками, отражающими специфичность неоднородности строения объектов и факторами, определяющими направленность протекания процессов, реализуемость явлений;

— математическое описание установленных корреляционных зависимостей;

— решение вопросов сходства — различия изучаемых объектов, процессов и явлений на основе сравнения средних значений, характеристик изменчивости, законов распределения замеряемых параметров, характера и тесноты корреляционных зависимостей между значениями их;

— установление закономерной и случайной составляющих изменчивости изучаемых параметров на линий, площади, в объеме;

— выбор наиболее информативных признаков и последующая классификация объектов изучения, выделение слабых сигналов на фоне случайных помех;

— построение карт комплексных показателей перспективности оцениваемых территорий на конкретные виды полезных ископаемых;

— оценка прогнозных ресурсов изучаемых площадей;

— выбор сети наблюдений, оптимальных кондиций для разведуемых месторождений, систем вскрытие и обработки промышленных объектов;

— подсчет запасов на основе методов пространственностатистического анализа;

— моделирование геологических явлений с целью познания процессов осадконакопления;

Характерной особенностью современной геологии является широкое проникновение математических методов в практику повседневной обработки данных. Наряду с традиционными описаниями признаков и событий вводится количественный анализ фактов, а словесная аргументация подкрепляется математическими обоснованиями устанавливаемых закономерностей.

Моделирование с целью познания процессов и явлений применяется при изучении систем, не поддающихся экспериментальным исследованиям и строгому описанию одновременно действующих многочисленных факторов. Природные геологические процессы в большинстве случаев относятся именно к таким системам и при их изучении строгое понятие «закон» заменяется расплывчатым «модель». Модель в отличие от закона, имеющего на данном уровне знаний характер абсолютной истины, обеспечивает лишь приближенное представление о возможном протекании описываемого геологического процесса, исхода события, об изменении состояния или закономерностей размещения объектов.

К уяснению существа и возможностей математического моделирования можно пройти через понятие метода аналогий, широко используемого в геологии, позволяющего оценивать трудно определяемые признаки по хорошо проявляющимся и не требующим для изучения больших затрат средств и времени. Если объекты, А и Б характеризуются рядом одинаковых свойств, а у одного из них наблюдается еще и дополнительное, то на основе метода аналогий предполагают, что и второй не лишен такого свойства, но по каким-то причинам оно не проявилось или наличие его пока не установлено. При этом помнят, что предположение не достоверно и подлежит проверке.

Модели — это искусственно созданные (умозрительные или материально реализованные) объекты, фигуры и математические выражения, воспроизводящие свойства и характеристики изучаемых объектов, явлений и процессов.

С появлением вычислительной техники моделирование стало одним из важнейших методов научного познания. С его помощью можно ответить на вопросы, возникающие на этапах замысла и предварительного проектирования будущей системы без применения дорогостоящего метода проб и ошибок, имитировать особенности функционирования системы в обстановках, нереализуемых в натурных ситуациях, уменьшить потребность в сложном оборудовании и сложных лабораторных испытаниях, сократить сроки испытаний от месяцев и лет до секунд и минут, дать информацию о развитие (функционировании) системы во времени.

Задание: код тектонического элемента № 5 — 42 объекта Таблица 1.

Исходя из таблицы 1 составляем таблицу 2.

Разбивка по пятилеткам.

Таблица 2.

nколичество залежей открытых в пятилетку;

Nнакопленные залежи;

Qсуммарные залежи;

Vнакопленные суммарные залежи;

qсредние размеры залежи открытые в эту пятилетку;

По данным из таблицы 2 строим дифференциальные и интегральные зависимости Дифференциальные зависимости Динамика подготовки запасов

Q= Q (t)

Динамику подготовки запасов можно разделить на 3 этапа. На 1-м этапе (1961;1970 гг.) видно, что подготовка запасов с 1961 г. была высокой и резко упала до 215 622тыс.т. к 1970 году. На 2-м этапе (1970;1975гг.) наблюдается скачок. Начиная с 1980 года (3-ий этап 1981;2000 гг.) происходили небольшие колебания, т.к. наибольшее количество запасов было уже подготовлено к разработке. С 1995 по 2000 гг. подготовка запасов практически не велась.

Динамика открытия залежей

n= n (t)

Динамику открытия залежей можно подразделить на 4 этапов. На 1-м этапе 1961;1970 гг. было открыто мало залежей. Начиная со 2-го этапа 1970;1980 гг. заметно скачкообразное увеличение залежей до 15, выделено наибольшее количество залежей, это стало возможно потому, что было отчислено достаточно средств, различного оборудования, машин.

Затем в 3 период с 1981 по 1995 гг. произошло снижение до минимума. Может быть это связано с недостатками выбранного района, малым финансированием работ и т. п.

Вначале 4 этапа наблюдается небольшой подъем на протяжении этапа 1996;2000гг. открытые залежи были равны 6.

Интегральные зависимости Динамика открытия залежей.

N=N (t)

Динамика открытия залежей разделяется на 3 этапа. Из данного графика видно сначала постепенное, а затем резкое увеличение объема открытых залежей.

На 1-м этапе (1961;1970 гг.) было открыто 2 залежи. Это может быть связано с началом бурения на данном месторождении. Начиная со 2-го этапа (1971;1975 гг.) произошло резкое увеличение открытых залежей. На 3-м этапе (1976;2000 гг.) наблюдается дальнейший рост динамики открытия залежей. В связи с достаточными инвестициями и различными условиями, работы по открытию залежей стали целесообразней.

Динамика средней залежи

q=q (t)

Динамика средней залежи делится на 2этапа. 1-ый этап (1961;1975 гг.) характеризуется высоким подъемом, а затем плавным спадом средней залежи. На 2-м этапе (1976;2000 гг.) видны низкие уровни средней залежи, но в период с 1986 по 1990 гг. был незначительный подъем.

Динамика подготовки запасов.

V=V (t)

Подготовка запасов на 1-м этапе (1961;1975 гг.) проводилась на достаточном уровне с постепенным ростом подготовленных запасов и достижение максимальных темпов роста. Это связано с увеличением количества открытых залежей. На 2-м этапе (1976;2000 гг.) подготовка стабилизируется и остается практически на одном и том же уровне.

Эволюционные кривые Кривая показывает изменение количества залежей

Кривая показывает изменение количества запасов По данной эволюционной кривой мы можем предположить, какие запасы УВ содержатся во всех месторождениях района. Анализируя уравнение линии тренда мы можем спрогнозировать общее количество запасов УВ.

По данной эволюционной кривой мы можем предположить с определенной долей точности, какое максимальное количество месторождений можно открыть в данном районе поисково-разведочных работ.

Заключение

динамика запасы залежи В этой курсовой работе мы научились моделировать поисково-разведочный процесс на нефть и газ, строить дифференциальные и интегральные зависимости; эволюционные модели. Также научились на основе построенных графиков анализировать данные.

По дифференциальным зависимостям можно судить об открытых залежах и о подготовленных запасах. Здесь графики скачкообразные, на них хорошо прослеживаются этапы проводимых поисковых работ.

Интегральные зависимости тоже не отличаются: открытие залежей с каждым этапом увеличивается, подготовка запасов также имеет тенденцию роста.