Введение к работе
Актуальность работы. Магматические горные породы относятся к числу наиболее важных объектов при проведении систематических геологических исследований. Это связано с определяющей ролью магматических пород в формировании и развитии Земли и других планет, а также с их значением в формировании различных типов месторождений полезных ископаемых. В магматогенных комплексах локализованы многочисленные месторождения цветных, редких и благородных металлов, драгоценных камней, для многих других генетических типов месторождений магматические породы служили источником рудного вещества.
Применяемый в настоящее время подход к типизации горных пород связан с определением с высокой точностью минерального состава и содержаний петрогенных элементов, что обусловливает высокую трудоемкость и стоимость петрологических исследований. Однако, потребность в быстром вводе в эксплуатацию новых видов сырья, исследование планет Солнечной системы невозвращаемыми космическими аппаратами, совершенствование программ изучения земной коры требуют разработки экспрессных методов типизации пород, в том числе в естественном залегании. Создание таких методов невозможно без использования нетрадиционных классифицирующих показателей и методов обработки и интерпретации получаемых данных. Itfl"- mr^PTft'iyriHHOH работы состоит в разработке технологии разделения и идентификации магматических пород по петрохимическим (содержания элементов-примесей) и петрофизическим (физические свойства) характеристикам, получаемым физическими и ядерно-физическими методами. Основные яяядчи исгд^лппяний:
-
Оценка информативности косвенных петрофизических и петрохимических характеристик для разделения и идентификации (типизации) магматических горных пород в соответствии с их классификационным положением.
-
Разработка и опробование математических процедур для типизации семейств магматических пород по информативным совокупностям признаков.
-
Обоснование требований к точности определения информативных характеристик для достижения заданной вероятности разделения априорных классов объектов.
-
Разработка процедуры сравнения качества различных вариантов кластеризации объектов.
Основный научные гуучулл-яты и их новизна. Наиболее существенные научные результаты:
1) доказано, что по петрофизическим и петрохимическим характеристикам магматических горных пород, иным, чем заложенные в существующих классификациях, возможно разделять и идентифицировать породы (в том числе in situ) на уровне семейств;
-
разработана и опробована на примере интрузивных пород Кольского полуострова. Южного Урала и Забайкалья эффективная технологическая схема разделения и идентификации семейств магматических пород по петрофи-зическим и петрохимическим характеристикам;
-
обоснована суть и последовательность операций для изучения информативности петрофизических и петрохимических характеристик;
-
модифицирован алгоритм Q-факторного анализа для эффективной кластеризации семейств магматических пород;
-
разработаны непараметрические статистики для объективного сравнения различных вариантов кластеризации с результатами классификации объектов по прямым классифицирующим показателям.
Научная новизна проведенных исследований заключается в следующем:
1) разработана технология комплексной обработки петрофизических и
петрохимических характеристик для кластеризации магматических пород;
2) показана возможность разделения и идентификации магматических пород
на семейства по отобранным образцам и in situ по косвенным характеристи
кам и разработаны критерии оценки качества кластеризации;
3) доказана применимость методики факторного анализа с обучением на
эталонах для решения поставленной задачи.
Фактические мзтесидгч и дтенкй mran аятотеэ. Работа основывается на результатах изучения коллекций интрузивных пород Кольского полуострова и Южного Урала, собранных при участии автора диссертации на кафедре ЯРМ и ГИ ИГРИ и Зал. Забайкалья, предоставленной А.И.Куликовым (кафедра МПИ МГРИ). Определения петрофизических и петрохимических характеристик образцов пород выполнены на каф. ЯРМ и ГИ и в Институте геохимии и аналитической химии им. В.И.Вернадского (ГЕОХИ АН) при участии автора. Исследования, связанные с изучением применимости и модификацией математического аппарата для комплексного анализа значений петрофизических и петрохимических характеристик и оценки качества полученных результатов, выполнены автором лично. Изучение информативности петрофизических и петрохимических характеристик выполнено в соавторстве с А.С.Сердюковой, В.В.Алексеевым, В.Б.Ратнером, Г.А.Шлафштейн при равном вкладе авторов. Математическое моделирование и обработка экспериментальных данных проведены лично автором.
Практическое значение- Полученные новые результаты имеют важное практическое значение для типизации магматических пород в условиях недостаточности информации о прямых классификационных показателях, например, при изучении состава пород спускаемыми космическими аппаратами на планетах Солнечной системы, а также для уменьшения объема лабораторных исследований при проведении геологоразведочных работ.
Внедрение результатов исследований. Разработанные диссертантом методы изучения информативности характеристик и типизации геологических объек-
гов использованы в Институте геохимии и аналитической химии РЛН при разработке комплекса аппаратуры в рамках проекта "Марс-94" и ВНИИ "Геосистем" при разработке полевой аналитической лаборатории. АгтпКдпия работы. Основные научные положения и полученные новые результаты неоднократно докладывались и обсуждались на научных семинарах и конференциях: в МГТИ, ГЕОХИ и международных симпозиумах по сравнительной планетологии (в 1991 и 1992 гг.).
По результатам выполненных автором исследований по теме диссертации опубликовано 4 печатные работы (статьи и тезисы доклада). Oi-uvKTvue работы. Диссертация состоит из введения, заключения, четырех глав, 6 рисунков и 19 таблиц. Список литературы включает 87 наименований.
Автор выражает глубокую благодарность А.С.Сердюковой, явдящейся научным руководителем исследований на всех этапах работы, без опыта и всесторонней помощи которой данная работа вряд ли была бы выполнена.