Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Базовая модель слоистой структуры и ее дополнения: логика построения, алгоритмы построения

ВАК РФ 04.00.01, Общая и региональная геология

Автореферат диссертации по теме "Базовая модель слоистой структуры и ее дополнения: логика построения, алгоритмы построения"

РГ6 од

/ 3 МАЯ ¡::?3

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НШ ПРЕЗИДИУМ ДАЛЬНЕВОСТОЧНОГО ОТДЕЛЕНИЯ

На правах рукописи

Салин- Юрий Сергеевич

БАЗОВАЯ МОДЕЛЬ СЛОИСТОЙ СТРУКТУРЫ И ЕВ ДОПОЛНЕНИЯ: ЛОГИКА ПОСТРОЕНИЯ, АЛГОРИТМЫ ПОСТРОЕНИЯ

Специальность 04.00.01 - Обшая и региональная геология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой'степени доктора reoлого-минералогических наук

Хабаровск 1993

Работа выполнена в Институте тектоники и геофизики Дальневосточного отделения РАН

Официальные оппоненты: доктор геодого-шшералогпческих наук

В.А.Буряк (ДЕШЗ Комитета РФ по геологии и использованию недр)

доктор reo лого-минералогических.наук Г.Л.Кириллова (ИТиГ ДВО РАН)

доктор технических наук Е.Н.Черемисина (ВНИИГеоСистем Комитета ''РФ по геологии и хГспользоЕанияГнедр и РАН)

Ведущая организация: Институт геологии Сибирского отделения РАН

Зашита состоится " /¿~" C(>Mj/,Jpji 1993 г. в_часов

на заседании Специализированного совета Д.002.05 в Президиуме ДВО РАН е конферекц-зале Института тектоники и геофизики.

С диссертацией мояно ознакомиться в библиотеке Института тектоники и геофизики ДВО РАН

Отзывы, заверенные печатью учреждения, просим направлять по 'адресу: 680063, Хабаровск, ул.Ким ЮЧена, 65, ИТиГ. Ученому-секретарю Спецсовета В.Г.Варнавскому.

Автореферат разослан " 3-0 " dtiflfa, ( 1993 г.

Ученый секретарь Специализированного совета доктор геолого-минералогических

В.Г.Варнавский

ВВЕДЕНИЕ

Решающее значение для выявления упорядоченности геологических •объектов и процессов имеет слоистая структура. Состояние науки об изучении слоистой структуры определяет логический уровень и практическую эффективность многих отраслей геологии - стратиграфии, тектоники, геологического картирования, исторической геоло-ь гии, палеогеографии, теории поисков полезных ископаемых и т.д. Слоистые толщи дали возможность сформулировать такие основополагающие геологические утверждения как законы Стен'о и Смита, закон непересечения слоев, закон параллельности подошвы и кровли слоя, закон непересечения изохрон и др. В го же время сами геологи-классики не испытывают удовлетворения от уровня логической строгости даже.самых аксиоматизированных дисциплин, изучающих слоистую структуру (Соколов, 1971). Многочисленны критические замечания и со стороны методологов, математиков. Повышение уровня строгости особенно необходимо в наши дни, когда резко возросшие объемы геологической информации потребовали привлечения ЭВМ и математических методов для ее.обработки.

В шестидесятых годах в Новосибирске зародилось движение формализации геологии, у истоков которого стояли Ю.А.Косыгии, Ю.А. Воронин, В.А.Соло^ъеЕ. Затем оно получило продолжение в Хабаровске, где основное внимание было уделено слоистой структуре. Существо подхода,...развиваемого мной с 1971 года - математическая формулировка традиционных методов геологии.

Традиционная геология накопила огромный опыт идентификации и прослеживания слоев. Так как эта задача имеет проверяемое реше->.'.ние, и все методы и приемы проходили за столетия "естественный . отбор", в нынешнем инструментами геолога не могло остаться неэффективных приемов. Однако формулировка посылок и процедур, определение используемых л них понятий нуждаются в логическом совершенствовании.

•' ' Не следует понимать логико-математическое совершенствование науки просто как внедрение в нее математических методов исследования. Во-первых, любые методы могут давать как верные, так и неверные результаты, это зависит не от "них самих, а прежде всего от средств (эмпирически установленных связей, законов, аксиом), на которых они основаны; кроме того, вряд ли можно рассчитывать на

удовл'емерительные результаты, если операции в рамках данного '■..метода производятся над неудовле те орите дько сконструированными

"'"'понятиями. '

Актуальность работы определяется тем, что традиционнее гео-.--'Ч /логические методы не обладают достаточной строгостью, а имрадз-76 ся математические построения структурной г'еологии не имеют не-■•.■ обходимого эмпирического обоснования. В преодолении этого разры-• ■ да, 2 построений единой системы, где воплощались бы философско-методологическая проработка проблемы, однозначные теоретические конструкции и построенные на их базе алгоритмы и программа, прошение црозерку на практике - цель моих исследований на протяжении более двадцати лет.

Материала диссертация. Личный опыт автора базируется на двадцати пяти полевых сезонах геологических исследований, преимущественно по с?рагкграбйй и съемке в областях развития слоистых толя, тесном сотрудничестве с геояогаыи-црактякаш (нефтяниками и ,сьзмдика:сз) - На протяжении почти двадцати лет я возглавлял ко-ялек-язккз работы лаборатории сяовсигх стрзт-стур в йногнтугз тектонику; к ЛЗО Ш ССС?- Снх заключались в мгггзагсгзгщк ' и алторягшгзации^ологачесгсгх исследований, в изучен;;?; состояния, 'логического '.в" эмгщпчзскогс обоснования геологи. терудко-логнк л понятийной баг:-: сграйграсе:;-; к струзгурноЗ геологии. .Наконец, в восьмидесятые годы бнлгг предприняты трудоемкие и скрупулезные изыскания по возникновение в развитию геологии,'з основном по источникам ХШ-Х1Х веков на немецком, английском, французском, итальянском языках в на латыни.

Новизна работы состоит в г ом,»,что автор не пошел'по пути изобретательства технических приемов идентификации и прослеживания слоев, а занялся подведением логического' фундамента под оправдавшие себя на практике.,слагаемые существующей науки о слоистой структуре. Таких попыток до сих пор не.предпринималось. Новизна полученных результатов определявтся'новизной постановки ' проблемы. В пограничной зоне геологии и математики не хватало многих понятий'. Гак, отсутствовали определения отношений "вышениже ", не было понятия -последовательности, пригодного для целей стратиграфии, в т.д. Новой является однозначность и выводимость из наблюдений определений существующих стратиграфических понятий, непротиворечивая система этих понятий. Новым можно назвать

алгоритм, сопоставляющий разрезы так же, как это делает вручную квалифицированный геолог.. вследствие чего алгоритмические и традиционные результаты оказываются совместимыми в любых соче-•танмях и пропорциях. Наконец/-нз имеют аналогов в работах дру- . гих исследователей введение а использование полятай шума и признаков-помех в описаниях разрезов, .равно как и построенные на ■этих понятиях алгоритмы очищения исходных данных от шума з солс-стЕвленйя плохо коррелируемых разрззов.

А Работы, базирующиеся на близкой философском платформа, проводит Ш.А.Губерман. Принципиально отличаются исследования, направленные на математизацию методов изучения слоистой структуры,- они группируются вокруг проекта № 148 "Методы количественной стратиграфической корреляции" Международной программы геологической корреляции, в котором автор сотрудничал многие годы. Других аналогичных изысканий нет.

Практическая значимость работы определяется в пергую очередь тем. что логика и есть все то общее, что содержится- в любых успешных человеческих операциях, обеспечивающих достижение поставленной цели. Устранение логических ошибок приводит к экономии мысли, экономии труда. Широта охвата предмета логико-математическо--го совершенствования - слоистая структура в целом - свидетельствует о масштабности практических последствий работы.

При получении однозначного непротиворечивого решения некоторой задачи последовательность шагов от того, что дано, до того, что требуется получить, можно реализовать в'качестве алгоритмам программы, и далее заменить затратами машинного времени высококвалифицированный и ■ очень-'дефицитный труд специалистов-геологов. Все это предлагается в диссертации; разработанные алгоритмы апробируются на полигонах, где.-мош-ш оценить как эффективность автоматических '¡процедур, так и геологический смысл получаемого решения.

Ныне существует шохзогзо алгоритмов п программ., применяемых для решения.самых .разнообразных геологических задач. Возникает неразрешимая проблема стыковки,..,,объединения полученных результатов при решении более общих задач*^-"охватывающих имеющиеся в качестве отдельных этапов. Частичные .решения оказываются несовместимыми, так' как они основаны на несогласованных, противоречащих друг другу исходных посылках, используют'' понятия, из которых невозможно образовать единую'систему. Объединить все частности можно только

на основе некоторого общегеологичёского фундамента, каким является стратиграфия. Объединить многочисленные разветвления самой стратиграфии можно на основе общей, базовой модели, какой., является вернеровская схема слоистого строения Земли. Такие охватывающие построения и предлагаются е диссертации.

В то же время, если некоторая идеальная (т.е. нематериальная) конструкция дает лишь решения уже решенных задач, в^чем-то луч-'^ шие, чем ранее существовавшие, это свидетельствуй1 об ее эвристической бесплодности. Полноценные научные построения должны давать больше, чем от них требовалось при их постановке. Неожиданным для самого автора последствием логико-математического совершенствования традиционных геологических действий стало открытие явления неустойчивости стратиграфической корреляции, потребовавшее введение понятия шума для своего объяснения, что в свою очередь привело к получению решения труднейшей практической задачи - сопоставлению плохо коррелируемых разрезов, весьма распространенных в нефтегеологической практике.

Защищаемые положения.: I. Главнейшие представления и термины структурной геологии - залегание, согласное и несогласное отношение, разломы и размывы, антиклинали и синклинали и т.п., равно как и методы стратиграфической корреляции и геологического картирования, возникли лишь с разработкой вернеровской модели слоистого строения Земли, играющей в геологии такую же основополагающую роль, как закон инерции Галилея-Ньютона в физике.

2. Система понятий, необходимых и достаточных для построения базовой модели,, может быть строго и однозначно выведена из отношений "выше-ниже" между двумя точками.

3. Критерийч-выбора геохронологической шкалы, определяющей своим существованием совокупность возрастных геологических понятий - сумма частот всех признаков, входящих в шкалу (частота признака есть^количество разрезов, в которых установлено его присутствие) - позволяет получать схемы геологического строения, в. несомненных й.очевидных, ситуациях достаточно близкие к схемам, получаемым традиционной геологией.

4. Разработанная система понятий .достаточна для построения алгоритма, делающего технологией идентификацию и прослеживание слоев, до настоящего времени остающиеся предметом приложения огромных творческих усилий.

5. Для расширения сферы успешного применения методов идентификации и прослеживания слоев необходимо введение в геологию понятия шума. Шум есть множество признаков-помех. Признак-помеха - такой признак, отдельные местонахождения которого распределены в--данном разрезе случайно. Понятию признака-помехи соответствует традиционное представление о "проходящих признаках", не имеющих л данном разрезе эволюционных, фациалышх, тектонических и любых иных ограничений.

6. Для каждого признака-помехи существует зависимость между его вертикальным интервалом в данном разрезе, количеством местонахождений^, общим числом слоев разреза. Аналитическое выражение этой зависимости позволяет установить для любого признака, является ли он элементом шума,или ж^ он локализован в раз-

..-•рез.ег соответственно каким-либо геологическим закономерностям.

7. Любые реальные описания разрезов содержат от 90 до 100$ шума. Применяя разработанные нами метода очищения массивов исходных данных от иума, мояно объективно и однозначно решать многие практические задачи, до того либо вообще неразрешимые, либо решаемые неуверенно, субъективно, неоднозначно. Особенно эффективны алгоритмы фильтрации исходных данных в практике нефтеразведочной геологии, что показано на избранном нами полигоне Хаткрского бассейна Чукотки.

Апробация работы. Основные положения диссертации излагались на Всесоюзном семинаре по применению математических методов и ЭВМ в геологии (Новосибирск, 1972), Всесоюзных совещаниях "Методология геологических исследований" (Хабаровск, 1974), "Основные направления применения математических методов в палеонтологии" (Кишинев, 1976) и "Экосистемы в стратиграфии" (Владивосток, 1978), международных заседаниях по проекту МПГК 15148 "Ко— ^ яичественная стратиграфия" (Таллин, 1982; Москва, 1984), Между-"'' народном совещании "Глобальные вопросы геологических наук в : прошлом и современности" (Фрайберг, 1990), международном симпозиуме "Закономерности строения и динамики планет земной группы" (Хабаровск, 1992У.

С докладами.по теме диссертации автор неоднократно выступал е Институте тектоники и геофизики и Дальневосточном геологическом управлении (Хабаровск), в Институте вулканологии (Петропавловск-Камчатский), Сахалинском комплексном НИИ, тресте "Саха-

лингеология" и Тихоокеанской экспедиции СоюзМоргео (Южно-Сахалинск) , е Вычислительном центре СО АН СССР (Новосибирск), в Геологическом институте, Институте геологии и разработки горючих ископаемых, Московском Государственном университете, тресте "Аэрогеология" (Москва), во Всесоюзном геологическом институте (Ленинград), институте ВНШМорГео (Рига), в Мурманской 'арктической геофизической экспедиции (Мурманск) и др. .

Публикации. По.теме диссертации автором опубликованы 4 книги (из которых три индивидуальные), более пятидесяти статей в российских и зарубежных журналах- и сборниках..

Приношу искреннюю признательность Ю.А.Косыгину, Ю.А.Воронину, В.А.Соловьеву и А.М.Бо.ровикову, общение с которыми убедило меня в необходимости логико-математич'еского совершенствования стратиграфииГончаровой, многолетнее творческое сотрудничество с которой значительно повысило математический уровень как моих разработок, так и мой собственный, Н.В.Каретниковой, программные комплексы которой позволили проверить на практике все абстрактные логические построения, И.Н.Нюберг, Ш.А.Губерма-ну, И.С.Сидорову, В.И.Синюкову, чья помощь и критика помогли избежать многих ошибок и выбрать наилучшие продолжения, А.Ю.Юн-ову, Н.А.Храмову, В.И.Гвлеву, Д.И.Агапитову, чье искреннее и бескорыстное служение геологии поддерживало уважение к нашей полезной, хотя и небезупречной науке, Е.Г.Микову, открывшему для меня новые грани в философии геологии. Глубоко благодарен я также В.М.Беляевой за добрую помощь в течение многих лет работы.

Глава I ВОЗНИКНОВЕНИЕ-И РАЗВИТИЕ БАЗОВОЙ МОДЕЛИ.

Чтобы построить строгую теорию оснований геологии на самых надежных фундаментальных разработках традиционной геологии, следует рассмотреть 'зарождение и становление геологии хсак науки.

Многочисленные "теории Земли" до сере,дины ХУШ века основывались на смелых гипотезах, а не на пристальном изучении строения недр. Умозрительные натурфилософские конструкции предлагались И.Кеплером, Р.Декартом, Г.В.Лейбницем, Т.Барнетом, В.Вистоном, Д.Вудвордом, а.Бюффоном....

"Героический период" (heroische Zeitalter) э истории геологии, охватывающий 1790-1820 г.г. и выделенный К.ф.Циттелем (Zittei, 1899), означал решительный поворот от абстрактного теоретизирования к исследовании Земли.

Ни о какой структурной специфике слоистых толщ не могло быть и речи, пока слои не были окончательно отделены от жил. В ХУТ Ееке'(Агрикола, 1555, рус.перевод 1962) все плитообразные геологические тела рассматривались как жилы (vena). Дж.Стрэчи (strachey, 1720, 1726) называет песчаные и глинистые пластыг то сбоями (strata),'' го жилами, (veyns). Ж.Э.Геттар пользуется'Чрр-минами "слои" (couches) и "жилы" (vein.es) как синонимами " • (Guettard, 1759). .

В дальнейшем возникла тенденция разделять жили и слои по углу падения (Bergman, 1791). М.В.Ломоносов считал, что жилы от слоев можно отделить по их вещественному выполнению. Перечисленные подходы не могли служить предпосылками разработки фундаментальных моделей стратиграфии.

Заслуга .разделения слоистых и жильных комплексов принадлежит А.Г.Вернеру (Hummel, 1925). По его определению, жилы "почти всегда пересекают слои пород, и поэтому залегают с ними несогласно, а также заполнены более или менее отличной от этих пород

массой. Слои пород - это однородные горные массы, расчлененные

i

параллельными разделами на более или менее мощные плитообразные массы" (Werner, 1791,'S.2).

Эти решения позволили перейти к портроению модели для системы стратифицированных объектов. Согласно представлениям А.Г.Верне-.ра, "по Есему пространству земного шара те же непрерывные слои лежат один на другом в правильном порядке наподобие лепестков

луковицы" (Спенсер, 1868, с.292).'

У А.Г.Вернера были и предшественники. Ж.Э.Геттар в 50-х годах ХУШ вена сформулировал'идею о группах формаций, которые подобно" древесным Г0Д0ВЫМ'кольцам (Jahresringe) окружают всю Землю (Keferstein, 1840). Т.О.Бергман (Bergman, 1791) представлял земную кору состоящей из шарообразных скорлуп (kugelförmige Schaalen). П.С.Паллас писал о гладких и твердых скорлупах (glatte und feste Schale), окружающих земной шар (Pallasj 1777). Еще раньше М.Листер (Lister, 1684) выделял верхнюю песчаную оболочку Земли (cover to Ъе Globe о£ the Earth) и подстилающую глинистую (another Coat of the Terrestrial Glohe). Однако лишь в работах школы А.Г.Вернера модель была использована в качестве фундамента для всех дальнейших построений.

Геологические карты довернеровского периода.(Packe, 1743; Guettard, 1751 И др.; Gläser, 1755; Charpentier, 1778; й др.) нельзя назвать настоящими геологическими. Изображаемые на них объекты не были стратиграфическими подразделениями, не образовывали хронологической последовательности. Карты не содержали третьего измерения, не давали никакого представления о строении недр под поверхностью, не позволяли выявлять геологические закономерности, не годились для прогноза. Цели их составления заключались л выяснении "минералогической географии", т.е. в установлении географического распределения выходов горных пород на даеЕную поверхность.

Есть много параллелей в построении основ физики Ньютоном и основ геологии. Вернером. Оба прибегают к идеализации, наделяют главный объект'своей теории несуществующими характеристиками; = тело, представленное самому себе, .сохраняет свое равномерное и •прямолинейное1движение; слой'сам'по себе не имеет латеральных ограничений. И в геологии, и в физике исходная посылка выполняется только с необходимыми дополнениями: если на тело не .дейст-;( вует никакая сила, оно сохраняет состояние покоя иди равномерного, прямолинейного движения (закон инерции Ньютона); "под именем слоя можем разуметь все пространство однородной объемлемости земного состава, коего две стороны,'большей частью почти параллельные, распространяются в длину и ширину на неизмеримую даль, ежели они не прерываются долинами и плоскими углублениями" (так А.А.Иовский, 1828, излагает взгляды Вернера). В формулировку

Ньютона нужно ввести перечисление сил - тяготение, сопротивление среда и т.д., в определение Иовского - классификацию прерываний бесконечного распространения стратифицированного объекта -разломы, размывы, фациалыше замещения, срезания магматическими, жильными теламй>:. дневной поверхностью и т.д.

Такой подход в геологии, во-первых, позволяет резко упростить описание (стратиграфическая последовательность сразу создает представление""о-геологическом строении описываемого фрагмента земной коры), а во-вторых, дает возможность увязки разрозненных обрывкоЕ слоя ¿'.единое непрерывное 'тело путем сравнения последовательности напластований в разных разрезах.

Приложение модели слоистого строения Земли к полевым описаниям потребовало определения понятий мощности, залегания, возрастной последовательности, простирания, падения, угла падения. Из вернеровской геогнозии вошли в современную геологию также складки (Biegungen der Schichten) - антиклиналь (горб Buckel) И синклиналь (корыто Kulde или вакна Wanna), разлом (Sprung, Verwerfung) определен по соотношениям слоев по разные стороны трещины (Gang - жилы): "Хотя флецы или слои лежат по обе сторо-

лгала з одинаковом порядке и имеют одинаковую мощность, они находятся на одной стороне много выше, чем кг другой" (Heuss, 1S05, 5- 700)-

В качестве расширений и дополнений модели вводятся понятия о согласном а несогласном залеганиях (gleichförmige und ungiei-t: chf ormige begsr^sen;.

Геологическое картирование на осноге модели слоистого строения Земли, будучи начато в 1798 г. в Саксонии, распространилось по всем континентам. Двумя изданиями вышла карта Северной Америки с выделением пяти стратиграфических подразделений (Madure, 1809, 1817), по^шЕяются карты Пиренеев, Финляндии, Польши, первые русские геологические карты (Strangvrays, 1821; Геогностическое описание'; - 1833) и т.д.,,

1808 г. Ж.КюЕье и А.Броньяром были проведены работы по составлению геогностической карты Парижского бассейна (cutíer, Brongniart, I8II). Сопоставление разрезов дает авторам карты •'•'' возможность идентифицировать толщи, для чего использованы "характерные окаменелости" (fosaiiea caracteriatiquea). -Корреляция позволила создать палеогеографическую картину с еысокими раз-

решающими возможностями. Во множестве фиксируются здесь"тонкие v ■ и сложные фациадьные соотношения : отдельные породы "замещают" J'.r друг друга или "замещаются", располагаются1 "не выше и н'е. ниже, ' а рядом", для некоторого стратиграфического подразделения приводится "географический порядок" ((l'ordre géographique) пород. Только термина "фация" нет у Ж.Кювье и А.Броньяра, .,и лишь поэтому ныне признается, что понятие фации введено в геологию л 40-х годах XIX века А-Грессли и К.Прево.

Если е публикации Ж.Кювье и А.Броньяра трудно обнаружить какое-либо отличие, от нынешних геологических описаний и реконст-

■". л *

рукций, то так же трудно найти в ней что-либо общее с мемуаром К.Э.Геттара по, составлению карты того же Парижского бассейна ■ (Guettard, IV5I). У К.Э.Геттара нет ни понятий геологических отношений,.ни терминов, их обозначающих, соответственно, нет и геологической структуры. И поэтому даже элементы, которые могли ■ бы быть поняты как близкие категории, например, bande Геттара и terrain КюЕье и Броньяра, оказываются несопоставимыми. В первом случае это дЕумерная полоса на поверхности, во втором -геологическое тело.

Причина в том, что в промежутке между работами этих исследователей возникла Еернеровская модель слоистого строения Земли, воспринятая и использованная Ж.КюЕье и А-Броньяром.

Стратиграфическая корреляция е довернероЕские времена ндкем не проводилась. Из принятия модели, сущностью которой являются вертикальный порядок и латеральнЬе постоянство, естественным образом вытекали принципы корреляции и прослеживания выделенных геологических тел. Вернеровский подход к корреляции Дж.М.Уэллер характеризует следующим образом: "Корреляция производилась по литологическому сходству и стратиграфическому порядку" (v/eiier, i960, р. 26). Но использовались и окаменелости. М.ГУнтау приводит цитаты из вернеровских рукописей: "Органический мир должен был изменяться постепенно... Для формации флецевого известняка примечательно, что различные слои содержат различные окаменелости". (Guntau, 1984, S. 85). .

Общая формулировка - корреляция производится по сходству признаков, которые в разных разрезах обнаруживают одинаковую пос-ледсвательнос-з_зерту:кг.г.ьнсй смени - ке меняется, какие конкретные данные з нее кг подставляй. На этом равноправии любых - ли-

тологических, палеонтологических, геохимических, геофизических - признаков построен спустя двести лет после Вернера и наш алгоритм стратиграфической корреляции.

Завершая главу, хотелось бы отметить, что в предыдущих трудах по истории геологии обращалось пристальное внимание лишь на эволюционно-генетическую сторону геологических теорий. Возникновение, оформление и развитие структурно-геологических представлений, понятий, геометрических моделей слоистого строения Земли были ранее исследованы лишь в слабой степени, фрагментарно и не систематично. В защищаемой работе это сделано в цельном виде практически впервые.

Установлено, что до разработки вернеровской модели не существовало ни понятий структурной геологии, ни приемов стратиграфической корреляции, ни методов геологического картирования, с чем и связана формулировка первого защищаемого положения.

•Глава П ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕДУР ПОСТРОЕНИЯ МОДЕЛИ

Чтобы сформулировать последовательность логических процедур построения слоистой модели, отвечающую Есем современным требованиям, надо уточнить все'используемые понятия, представить в яз-ном виде, без пропусков и логических крутое есю цепь логического Еывода. Постараемся свести к минимуму количество понятий в системе, число исходных посылок, отдельных шагов в логическом выводе. Будем стремиться к максимальной простоте построения.

Были подвергнуты анализу все существующие методы, теории, посылки, понятия, относящиеся к слоистой структуре. Наиболее-неблагополучной оказалась ситуация с однозначностью и выводимостью из наблюдений.

Если определение неоднозначно, то неизвестно, какое множество объектов охватывается определяемым понятием, какие операции можно и какие нельзя производить над ним, как относиться к результатам, полученным после- некоторых действий над ним. Именно вследствие нестрогости формулировок геологические выводы не обладают такой доказательностью,.как в точных науках.

Если понятия и конструкции 'естественной науки не выводятся йз*'наблюдений, то неясно, каким реальностям внешнего мира соответствуют ее построения. Конечно, каждый геолог выводит все свои

построения в конечном счете из наблюдений, но как именно -остается неизвестным. Фиксированной процедуры логического вывода геологических понятий из наблюдений не сформулировано; неизвестно даже, какое именно множество наблюдений служит эмпирической базой построения слоистой модели.

В процессе анализа были выявлены и другие логические недостатки. Тем не менее были выявлены многие полезные и необходимые представления: зональные последовательности, руководящие вида, законы Стано и Смита, модель Вернера. Они заслуживают логического совершенствования.

Трудность разработки математического аппарата состоит для методов идентификации и прослеживания слоев не в том, чтобы искать в математике или придумывать новые формулировки, а в том, чтобы выбрать из практически используемых приемов наиболее рациональные и придать им однозначную трактовку.

Вернеровская модель согласного комплекса стратиграфических подразделений строится при помощи.геохронологических, геологических временных понятий: к точкам одного и того же стратиграфического подразделения предъявляется требование их взаимной од-новозрастности, к точкам разных подразделений - требование раз-новозрастности

Все построения основываются только на наблюдаемом распределении литологических^ палеонтологических и любых других исходных "данных в послойно описанных разрезах по скважинам или обнажениям. Все понятия выводятся из деух первичных, логически неопределяемых - "разрез" и "признак". Разрезом будем называть вертикальную прямую, направленную снизу вверх.

Так как все реальные разрезы, даже скважины, не строго вертикальны, введем допустимую степень отклонения от вертикали. Если порядок следования слоев на наклонном разрезе не меняется на обратный по сравнению с вертикальным разрезом, отклонение будем считать допустимым. Таким образом допускается использование даже горизонтальных разрезов._

Признаком И.Н.Нюберг предложила считать все то, о чем можно сказать, присутствует ли оно в данном месте или нет (Нюберг, Салин, 1976). Оба понятия - разрез и признак - прямо или опос->-| редованно определяются какими-то операциями наблюдения или измерения.

Первым шагом,в процедуре построения будет определение стратиграфических отношений между-двумя точками. Если точки а и ъ .¡.'.лежат на одном,'.и .том же-разрезе,, то между ними существуют стратиграфические отношения,'при'этом, если а следует за ъ, то отношение а к ъ - стратиграфическое отношение "выше", а отношение ъ к а - стратиграфическое отношение "ниже".. Если точки к и а не лежат на одном м.том же разрезе, между ними нет стратиграфических отношений. . •

Через' отношения между точками определяются отношения между признаками. Если есть хоть один разрез,•л котором фиксированы и точки а и точки ь, то признаки а и в имеют между собой стратиграфические отношения. Если.ни одного такого разреза нет, то есть если признаки встречены только в разных разрезах, то они не имеют стратиграфических отношений. Там, где есть в, нбт л, и где есть'о, нет в. Если во Есех тех\раз.резах, где. отмечены как признак-А, так и признак с,- все точки а.Еыше любой с, то признак А выше с, с ниже А. Назовем такие признаки стратифицирующими относительно друг друга. Стратиграфические отношения "выше-ниже" между признаками обладают свойствами антирефлексивности и асимметричности, но они нетранзитивны.

Если хотя бы в о,дном из разрезов фиксированы и точки а выше ъ, и ъ выше-а, или если есть хотя бы одна точка на любом из разрезоЕ, охарактеризованная одновременно и признаком А и-признаком в, то признаки айв нестратифицируюиие относительно друг друта. ( '.

Далее определяется понятие "стратифвцирушая последовательность признаков" -' такая последовательность признаков, в которой каждый признак выше непосредственно предыдущего и не имеет иных стратиграфических отношений ни .с одним из других предыдущих.

. Стратифицирующая последовательность предназначена для установления возрастных отношений: по сходству признаков этой последовательности я разных разрезах можно однозначно устанавли-> вать одаовозрастносгь, по несходству - разновозрастность. Но хотя при установлении 'возрастных отношений с помощью любой стратифицирующей последовательности противоречий не возникает," результаты, полученные по одной из них, будут противоречить результатам по другой." Например, часто приходится говорить: дан-

ные слоя по моллюскам сопоставляются с миоценовыми толщами, а по фораминиферам - с олигоценогыми.Необходимо выбрать среда всех последовательностей одну, наилучшую, и возрастные отношения, установленные с ее помощью, считать эталонными, истинным по' определению, не подлежащими проверке никакими другими методами .

Часто говорят об "истинном", "реально существующем" времени, как о некоторой:объективной категории внешнего мира. Между тем ■со Бремен по крайней мере Лукреция признается, что "времени самого по себе" не существует. Время - порядок событий, так же,как пространство - порядок тел. По мнению А.Бергсона, временные ка- . '.'•/тегории нужны в физике для упорядочения множества событий. Набрасывая временную координатную сетку на1 множество событий, мы получаем возможность изучать их распределение, выявлять закономерности, имеющие многочисленные следствия. Для тех же целей необходимы временные категории, и в геологии. Чтобы разобраться в соотношениях бесчисленных тел, пачек, линз, свит, фаций, на них так же необходимо набросить временную координатную сетку.

Для построения единого временного порядка необходимо выбрать среди вссх стратифицирующих последовательностей, которые могут быть построены по данному исходному материалу, наиболее, полезную, а наиболее полезной можно считать обеспечивающую наиболее дробное расчленение и наиболее далекое прослеживание выделенных подразделений.

,,.-{ '. Если частотой признака назвать, количество разрезов, в которых он фиксирован, то можно предложить сумму частот всех"признаков данной стратифицирующей последовательности в качестве меры ее полезности. Сумма частот будет увеличиваться с увеличением детальности расчленения (т.е. с увеличением количества подразделений, выделяемых в том же фрагменте изученного пространства) и с увеличением дальности прослеживания, будет уменьшать-, • ся с уменьшением детальности расчленения и с уменьшением дальности прослеживания.

Стратифицирующая последовательность с максимальной суммой частот выбирается в качестве хеохронодогической шалы. Члены шкалы, наилучшие среди всех признаки, назогем в соответствии с традицией руководящими признаками.. Все геологические объекты, оозрпашЕзе один л гог же рузкш'ЖтогЗ дрзгнак» но с пределе-

нию считать одновозрастными, объекты с разными руководящими признаками - разновозрастными, при этом если признак А следует в шкале за в, то он более молодой, если предшествует ему -то более древний.

Чтобы не ограничиваться при установлении возрастных отношений одними руководящими признаками, привлечь весь комплекс имеющихся признаков, определим понятие возрастного диапазона. Ру-коЕодядие признаки в шкале перенумеруем снизу вверх от £ до к.

Если некоторый неруководящий признак выше четвертого и ниже девятого членов шкалы, его возрастной диапазон охватывает 5-ое - 8-ое геохронологические подразделения, он эквивалентен по возрасту нерасчлененным 5-му - 8-му подразделениям.

Возрастные отношения между признаками с непересекающимися возрастными диапазонами есть отношения строгого порядка, они ан-трефяексивны: нй один признак не может быть поставлен в отношение "моложе" или "древнее" сам с собой; асимметричны: если а моложе в, то выражение "в моложе А " всегда неверно; транзитив-ны; если А моложе в, а в моложе с, то А моложе с.

Введено отношение возрастной эквивалентности, или одновозрас-тности; оно рефлексивно (каждый А эквивалентен по возрасту самому себе), симметрично (если А одного возраста с в, то ив того же возраста, что и А ), транзитивно (если А имеет - одинаковый возраст с в, а в - с с, то и А того же возраста, что я с).

Возраст любой точки, слоя, геологического объекта определя-

■ ется как область пересечения, общая часть возрастных диапазонов всех фиксированных здесь признаков. Далее объединяются в одно

и то же стратиграфическое подразделение все слои разных разрезов, имеющие одинаковый возраст.

Теперь в построении вернеролской модели остается всего один шаг. Согласный комплекс - множество стратиграфических подразделений, каждое из которых соприкасается только с вышележащим стратиграфическим подразделением, в геохронологической шкале непосредственно более молодым,' и нижележащим, в геохронологической шкале непосредственно более .древним. Определены порядок стратиграфических подразделений, заданный.геохронологической шкалой,

■ и отсутствие латеральных согласных ограничений в пределах любо-' '' го1 изученного фрагмента пространства. Соприкосновение любого подразделения с чем угодно иным, кроме нижележащего, непосредствен-

/ "

но более древнего, и вышележащего, непосредственно более молодого, будет по определению несогласным отношением или несогласием. Дальнейшие направления пополнения1 фундаментальной геологической модели, - разделение несогласий на стратиграфические и тем:они- ■ ческие, их классификация, введение новых объектов, позволяющих охватить все многообразие картируемой геологической действительности. На базе схемы стратиграфической корреляции и карты строятся палеогеография, историческая геология и теория поисков полезных ископаемых, что в традиционной геологии общепринято. В стратиграфических понятиях и схемах нуждаются все геологические дисциплины, оперирующие геохронологическими понятиями.

Об эффективности подобных словесных упражнений, которые многим кажутся схоластическими, свидетельствует.воплощение вышеизложенной процедуры логического вывода в алгоритм, позволяющий строить конкретные стратиграфические подразделения на конкретном материале автоматически. -'■'.'•

При этом решаются корреляционные задачи-достаточно высокой сложности. Tait, "если характер исходных данных по разрезам I и П неогеновых отложений окрестностей. Усть-Каадчатска не дает несомненных решений (рис.1а), то ndследовательное выполнение всех требований, содержащихся в предлагаемых определениях, обеспечивает получение искомого однозначного решения (рис.16). Непосредственной проверкой в поле, прослеживанием на местности полученное решение подтверждается. ,

В целом главу "Последовательность логических процедур построения модели" можно считать ключевой а защищаемой работе. Здесь впервые однозначно сформулированы процедуры построения Есех понятий единой понятийной системы: сначала в терминах наблюдения определяется отношение'."выше-ниже" между двумя .точками, затем понятия стратиграфических отношений между признаками, из признаков строятся стратифицирующие последовательности, и наилучшая среди них выбирается в качестве геохронологической шкалы, определяющей отношения возрастного геологического:порядка и эквивалентности. R конце всей цепи логического вывода определяются понятия геологического возраста, все объекты одного и того же геологического возраста объединяются.;в стратиграфическое подразделение.

В связи с этим данная глава позволила сформулировать три за- -щищаемых положения (2-е, 3-е и 4-е)'. ' .

а) б)

рис. Га) положение границ признаков в разрезах I и П неогеновых отложений окрестностей Усть-Кашатска; б) корреляция разрезов I и П

Глава Ш ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ. УНИФИКАЦИЯ ПЕРВИЧНЫХ ■ , ' '<• СПИСАНИЙ •

Во время зарождения и оформления геологии как науки йетоды • ^ идентификации и прослеживания слоев базировались на использова-,1'■' нии однотипных исходных данных: Сначала разрезы сопоставлялись > по наличию или отсутствию определенных пород, "затем - по 'наличию или отсутствию некоторых видов окаменелостей. Далее эта линия, можно сказать, генеральная линия развития методов стратиграфической корреляции, привела к возникновению зональной биостратиграфии, ныне определяющей весь облик науки о слоях.

Но по мере расширения сферы интересов стратиграфия привлекла к использованию исходные данные, совершенно отличные от классических био- и литостратиграфических. Пояеились количественные характеристики. О них уже нельзя быт сказать "присутствует" или "отсутствует", альтернатиЕа здесь была иной - "много" или "мало". И если в диатомовом анализе, в палинологии это был дискретный набор - "массовые количества", "фон", "обычно", "редко" - то е приемах сопоставления, основанных на использовании результатов геохимии и минералогии, ряд значений стал непрерывным. Еще дальше отошли от первоначального эталона метода корреляции, базирующиеся на сравнении каротажных диаграмм. За этими методическими различиями совершенно потерялось принципиальное единство любых методов идентификации и прослеживания слоев.

•-' Поэтому, когда разные метода приводят к взаимоисключающим схемам геологического строения, невозможно установить, действительно ли микрсфаунистические данные противоречат минералогическим, или источник-расхождений сле^уегозгскать е различиях процедур обработки этих данных,_ да еще и субъективизм исследователей в отношении к конкретной'корреляционной проблеме, часто остро дискуссионной, нельзя сбрасывать со счетов.

Чтобы исключить подобные сомнения, необходимо любые исходные данные обрабатывать по единой методике, обеспечивающей получение объективных и однозначных результатов. Именно такая методика и предлагается нами. Однако расширению сферы ее приложения препятствует разнородность фактического материала. Это-препятствие необходимо преодолеть.

Будем приводить все эмпирические данные к виду, принятому е

зональной биострагиграфии - наиболее глубоно разработанной стратиграфической отрасли. Имеющийся материал разобьем на отдельные классы объектов, числовых значений или конфигураций таким

образом, чтобы.о каждом из этих классов можно было сказать, ii.-f

присутствует он в данном месте или нет.

При обработке материала можно будет учесть весь комплекс признаков, а'можно дать команду обходить при вводе, допустим, все признаки, кроме минералогических, или - кроме микрофаунис-'* тических. Тогда получим корреляцию только по минералогии, или -только по кикрофауне. Результаты будут сравнимыми, так как обработка проводится единообразно. Возможными окажутся любые комбинации "литология + геохимия + минералогия", или "микрофауна + макрофаунй" и т.п.

Основой литологической классификации служат типы пород, установленные геологом в поле при описании разреза: зеленый косо-слоистый конгломерат, бурый рыхлый песчаник,.диатомовый аргиллит и т.п. Возможно выделение литологических признаков по материалам микроскопического исследования шлифов, горных пород, по соотношениям прослоев отдельных пород в пачке, формации и пр. . Далее признаки подвергаются нумерации. Кроме исходных данных по .разрезам, в память ЭВМ вводятся таете предварительно построенные классификации. Например, литологические разности."диатомовый аргиллит" и "диатомовый алевролит" являются видами рода ".диатомиты", песчаник, гравелит, конгломерат, фангломерат - еи-ды рода "зернистые порода", при этом гравелит, конгломерат, фангломерат - виды подрода "грубозернистые породы" и т.п. По завершении ееодэ исходных данных программа, обращаясь к хранящейся классификации, дописывает признаки "зернистые порода" и "грубозернистые порода" во все те слои, где были фиксированы гравелиты, и т.п..

По группе "макрофауна", вводятся в ЭВМ номера наиболее узких таксонов, которые удалось установить для определяемой окаменелости из данного слоя. Обращаясь к хранящейся в памяти таблице палеонтологической таксономии, программа пополняет список приз-знаков данного слоя номерами более .высоких категорий. Так, если в данном слое значился номер,118 -.Nuculana vengeriensiз, то к нему добавлялись номера 254-Huculana (Sacella), 256 liu-culana, 276 Taxodonta, и т.п.

Микрофаунистические данные, имеишиеся в нашем распоряжении, были количественными. В каждой пробе указывалось, сколько насчитывается раковинок каждого определенного здесь вида (при худшей сохранности - рода). Точно так же, как и для макрофауны, в память ЭВМ вводилась таблица палеонтологической таксономии, где упоминалось для каждого вида, из числа выявленных в данном материале, к какому он принадлежит роду, семейству, отряду, классу. При формировании рода из составляющих его видов прог- • рамма суммировала количества экземпляров всех-видов этого рода, установленных в пробе, то же - при автоматическом выявлении семейства, и т.д. Для видов применялись градации содержания: присутствие, или I экземпляра; 5? 6 экземпляров; II экземпляров, и'т.д. Обрабатывая исходные данные, программа устанавливала,. фиксирован ли в данном слое признак $ 4001 - Шю/ь-йатт1па аарега в количестве > I экз; признак й 4СЭ2 -еъ.азрега в количестве 3= б экз; признак й 4003 - ВЬ.аарега в количестве > II экз., и т.д; признак № 6501 - род Юэ.аЪйаит±па в количестве 5 I экз. и т.д.; признак ^ 7501 - семейство Ав^огМи1йае в количестве ^ I экз. и т.д.; затем-то же - для отряда Аа^ог-Ма±<1а, для агглютинированных фораминифер, для комплекса фо-раминифер в целом.

Очень показательными для отдельных интервалов разреза могут стать также характеристики разнообразия сообществ отдельных слоев.

Начинаем с категории семейства. Подсчитываем по исходным данным, сколько присутствует видов семейства Ав1;хогШг1с1ае, классифицируем видовое разнообразие семейства Ав1;гогМа1аае: признак № 8001 ( ^ 3 видов), 8002 (5= 5 видов), 8003 (> 8 видов), 8004 ( ^ 10 видов), 8005 (> 15 видов), далее по тем же пяти градациям расписываем видовое разнообразие семейства- ы--ЬиоИаае 8006-8010 и т.д. Полученными номерами признаков пополняется описание данного слоя.-

Разнообразие отрядов оценивается на видовом уровне (число видов в данном отряде для пробы данного слоя), на родовом уровне, на уровне-семейств-'Разнообразие агглютинированных и, отдельно, секреционных фораминифер, а таете всего микрофауниети-че.ского комплекса данного слоя,, оценивается на уровне видов, родов, семейств, отрядов.

Подобным же образом обрабатывались количественные данные по микрофлоре (диатомовые), по палинологии. Для микрофлоры, кроме палеонтологических таксонов, выделялись экологические группы морских и пресноводных водорослей; для спорово-пыльцевых спектров - экологические группировки субтропических и тропических растений, умеренно-теплолюбивых, морозоустойчивых; по другому основанию деления - древесных в не'древесных.

; Таков же характер исходных данных и по минералогии и геохимии, близки и процедуры обработки. Однако здесь значения содержаний по каждому окислу или минералу разбивались на градации положительных аномалий (присутствие или > 0,01%; ^ 1% ; 3%; ... > 20%; > 25% ...), отрицательных аномалий ( < 90$; <■ 707= ...; < <,.8$ ... <!%;.<■ 0,01% или отсутствие) и на классы содержаний (10,01-20?; 20,01-3015; и т.д.).

При обработке данных геофизического исследования скважин В.И.Гилевым выделялиоь классы значений некоторого параметра или классы конфигураций кривых КС,ПС,ГК и др. Кривая КС, например, .¡.разбивалась на,'три класса: недифференцированные участки (колебания Значений 1,5 омм)умеренно дифференцированные, резко •;. дифференцированные. Далее конфигурации дифференцированных кри-:' вых классифицировались по таким показателям, как длина интервала, количество пиков, размах пиков, диапазон значений на интервале, максимальное значение. Определялись также комплексные признаки по КС,ПС и каЕернометрии.

Завершая главу "Исходные данные. Унификация первичных описаний", следует отметить,'что она не содержит выводов принципиального характера, ее роль достаточно служебная. Но без унификации разнородных данных первичных описаний разрезов оказалась бы невозможной стратиграфическая корреляция на ЭВМ о использованием всего комплекса признаков по единой методике, предлагаемой в диссертации. ■ ■

Глава 1У АЛГОРИТМ ПОСТРОЕНИЯ МОДЕЛИ.

Любая однозначная последовательность действий может быть реализована.на ЭВМ. Именно такова предлагаемая последовательность построения модели.-Конкретные региональные стратиграфические по. драздедения можно строить путем обработки исходных данных неко-

торых описанных .разрезов в соответствий со всеми условиями, содержащимися в цепи определений. Автоматическое прослеживание стратиграфических подразделений от разреза к .разрезу делает технологией процедуру, требующую в настоящее время от геологов огромных затрат творческих усилий.

•Основные этапы обработки материала таковы.

После ввода данных в ЭВМ анализируется распространение каждого признака по всем разрезам. Результатом является таблица,,, в которой признак записан двумя строками чисел: в. нижней -номер самого нижнего слоя, где -признак отмечен в первом разрет-зе, во втором, в третьем, и т.д., в верхней строке - номер самого верхнего слоя, где он фиксирован в первом разрезе, во втором, в третьем и т.д. Отсутствие признака в данном разрезе • ■ обозначается нулями в обеих строках. Нумерация слоев каждого разреза своя, независимая от нумерации слоев других разрезов, начинается с номера I в видимом низу каждого .разреза.

Далее номера слоев 1-го признака в первом разрезе сравниваются с номерами слоев ¿г-го признака, номера во втором - с номерами во втором и т.д. Если ео всех .разрезах номера 1-го больше номеров- „.я-го, то.х выше сг,- что обозначается единицей, если наоборот, то I ниже ,г, что обозначается .двойкой. Если во всех разрезах отсутствует либо I, либо а, либо тот и другой' одновременно, между ними фиксируется отсутствие стратиграфических отношений, обозначаемое нулем. Тройка символизирует отношение нестратифщирования: либо номера слоев I и .1 в некотором разрезе совпадают, либо есть и номера I больше .Г, и номера J больше г. По результатам сравнений строится квадратная матрица отношений между признаками.

Все признаки, учтенные при построении квадратной матрицы, используются £ качестве возможных начал стратифицирующих последовательностей. Каждому началу и подыскивается возможное продолжение Р: такая строка, в которой на пересечении со столбцом' ;..'! -и стоит •!; далее после просмотра-всех строк матрицы анализиру-, ' утся, можно ли считать найденное Р непосредственным продолжением, то есть имеется'ли строка11, -в которой стоит 2 на пересечении со столбцом и и 2 на пересечении со столбцом р. После нахождения непосредственного продолжения Р последовательность ИР достраивается: разыскивается строка в, имеющая I на пересечении

со столбцом р и О или -I на пересечении со столбцом К и т.д. "до упора".

Далее отбрасывается после,дний пр'изнак последовательности, ищется другое возможное ее продолжение, затем отбрасывается и предпоследний признак, строятся все возможные другие продолжения-и этой оставшейся части последовательности, и т.д. Каждая достроенная до конца последовательность оценивается по суше частот входящих е нее признаков, лучшая выбирается в качестве геохронологической шкалы.

С целью установления возрастных диапазонов всех неруководящих признаков строится прямоугольная матрица, имеющая столько столбцов, сколько членов в геохронологической шкале, и столько строк, сколько насчитывается нерукоЕодащих признаков. Столбцы располагаются слева направо в порядке нумерации членов геохронологической шкалы от самого древнего до самого молодого. Элементами матрицы яеляются установленные ранее отношения неруководящих признаков к членам шкалы. Разыскивая самую правую единицу и самую левую двойку, программа устанавливает, между какими членами шкалы расположен возрастной диапазон признака, при условии, что левее найденной единицы нет троек или двоек, и правее найденной двойки нет единиц или троек. •

Последняя,.программа комплекса находит область пересечения возрастных диапазонов Есех признаков, фиксированных в данном слое, и таким образом расставляет Еозрастные индексы каждому' слою всех введенных в обработку разрезов.

Для проверки работоспособности алгоритма был выбран эталон- . ный участок в, окрестностях Усть-Камчатска. Использованы послой-ные"''описания'15'неогеновых разрезов, в которых изучено распрей,-. деление 149 диалогических и палеонтологических признаков. По *'. этим данным построено 13376.стратифицирующих последовательностей, лучшая из которых по сумме частот избрана в качестве геохронологической шкалы. По шкале были установлены возрастные диапазоны всех неруководящих признаков, затем датированы все слои всех изученных разрезов и построена геологическая карта (рис.2). При последующих полевых исследованиях поведение выделенных стратиграфических подразделений было подтверждено п.рос- • леживанием их на местности. Кроме того, карта, построенная с помощью алгоритма и ЭВМ, обнаружила хорошее совпадение с геоло-

Рис. 2. Геологическая карта окрестностей Усть-Камчатска. Римские цифры - номера разрезов, арабские цифры - номера стратиграфических подразделений.

гическими каргами, построенными ранее традиционными методами. Так как предложенная методика по замыслу должна быть логическим уточнением традиционных геологических методов, совпадение результатов свидетельствует о решении поставленной задачи..

Однако любые строгие математические построения есть льшь формальная вставка с неформальным началом и неформальным концом (Лем, 1968). Даже математики, занимающиеся геологией, разрабатывают методы, не полностью алгоритмические. П1.А-1Убер.ман . (1987). считающий, что "анализ неформальной деятельности дол-, жен заканчиваться ее формализацией" (с.81), подчеркивает, что геологические задачи надо решать "с помощью программ распознавания", а не "методом распознавания" (с.80). Е.И.Гончарова (1987) настаивает, что никакая практическая задача не решается только теоретическими методами, для задач сопромата никогда не бывает достаточно средств, предоставляемых теоретической механикой, для них приходится привлекать всевозможные эмпирические, инженерные приемы.

Модель Вернер'а^ •определяющая возрастной порядок и эквивалентность слоев изученных разрезов,, является топологической. Она не дает о.твета'на вопрос, где%точно прохо,пит. граница между 1-ц и (1+Ъ -м стратиграфическими подразделениями. Сна.свидетельств'.,'... вует, лишь: в каждом разрезе между самой верхней точкой 1-го '.-г' возраста и самой нижней точкой (1+1) -го возраста. В интервале между ближайшими датированными точками границу можно свободно ■ передвигать, чтобы обеспечить выполнение требований других геометрических моделей, следующих в последовательности построения, за вернеровской моделью: дифференциальной, проективной, аффинной и метрической (Салин, Й83).

Модель Хейтса (надрез, 1963) накладывает ограничения на соотношения мощностей стратиграфических подразделений согласного комплекса: мощности должны подчиняться условию перспективного соответствия. Обычно приходится иметь дело с наиболее простым случаем - сохранением мощностей. Поэтому имеющийся "люфт" при нанесении линий корреляции на профиль используется для такого проведения границ, чтобы мощности не менялись от разреза к разрезу.

Не составляет больших трудностей и использование при алгоритмической корреляции аффинных и метрических структурно-геоло-

гических характеристик, обычно используемых на практике: элементов залегания, сейсмических горизонтов и др.

Заключить главу "Алгоритм построения модели" можно следующим образом. Изложенная здесь последовательность процедур автоматического решения задачи идентификации и прослеживания сло-еЕ по данным первичных описаний разрезов не является, по-видимому, единственно возможной. Могут быть найдены иные варианты;-в конце концов, мыслима даже реализация алгоритма и без ЭВМ, задачи небольшого объема можно решать вручную. Обязательным является лишь выполнение требований, сформулированных в определениях стратиграфических понятий.

Предложены также другие методы, сочетающиеся с изложенными алгоритмами, позволяющие использовать другие'данные, не исполь-зоЕанные при обработке по алгоритму. Их привлечение необходимо для ..решения сколько-нибудь сложной геологической задачи.

В связи с техническим, методическим содержанием данной главы по ее результатам не формулируется защищаемых положений.

Глава У НЕЛЮДИМОСТЬ РАСШИРЕНИЯ БАЗОВОЙ МОДЕЛИ.

После того;как предложенные методы были апробированы и отлажены на хороших массивах исходных данных, где стратиграфические схемы и геологические карты строились и традиционными, неформальными методами, мы перешли к следующему этапу, - обработке массиЕОЕ исходных данных, представляющих значительные трудности для корреляции. В качестве такого объекта были избраны третичные отложения Хатырской нефтегазоносной впадины на Чукотке, а,.- Трудности с реконструкцией геологического строения на .Хатыр-ке объяснялись совсем не бедностью материала. Среди исходных данных, предоставленных в наше распоряжение главным геологом Чукотской нефтеразведочной экспедиции Д.И.Агапитовым, были результаты литологического описания керна, определения моллюсков, фораминифер, диатомовых, силикофлагеллят, эбриидей и перидиней, результаты минералогических и химических анализов, данные по плотностям пород, диаграммы -геофизического исследования скважин. Распределение признаков фиксировалось в 23 скважинах глубиной от 279 до 3312 м, а также в шести разрезах по обнажениям.

Обработка материала по.алгоритму привела к открытию-нового

явления, неизвестного ранее в геологической теории и практике. Выявилась неустойчивость стратиграфических схем, когда несущественное изменение исходных данных приводит к значительному изменению результатов.

Анализ показал, что неустойчивые геохронологические шкалы оказались состоящими из наименее представительных признаков, -установленных на всем множестве разрезов по двум-трем местонахождениям. Этот факт необходимо было положить в основание дополнения базовой модели слоистой структуры, чтобы построить алгоритм, позволяющий решать задачи плохо коррелируемых разрезов.

Допустим, в некотором разрезе обнаружен признак р, выше признак к, еще Еыше - признак т, каждый из них в единственной точке (единственном местонахождении). Последовательность р,к,т нельзя считать закономерной, она может оказаться неустойчивой, и е соседней скважине могут быть зафиксированы другие случайные последовательности к,р,т или т,р,к и т.п.

Чтобы добиться повышения устойчивости охе.ч стратиграфической корреляции, следует выбросить из исходных данных признаки, установленные в малом числе местонахождений. Не менее действенным должен быть и другой прием.

Допустим, в низах одного разреза установлены два признака: А. вше в, в верхах другого - тоже а выше в. Бо если каким-либо образом оба разреза идентифицированы: верхи с верхами, низы с.низами, то в,.построенном сводном, или составном, разрезе признаки айв будут.иметь перекрывающие друг друга вертикальные диапазоны и не могут войти в одну и ту же последовательность. Введение лишь одного сводного разреза вместо двух единичных исключит образование огромного множества случайных, неустойчивых стратифицирующих последовательностей.

Применение обоих приемов позволило добиться по материалам третичных разрезов Хатырского прогиба получения устойчивой стратиграфической корреляции. л*

В обработку были включены три сводных разреза. Один из них, по скважинам Р35, МП8, МП2 и МП9, был составлен по данным сейс-мопрофилирования МОП. На других участках, где не были прослежены от скважины к скважине сейсмические горизонты, сводные разрезы по скважинам П36, МП7 и МП4, а также по скважинам МП1 и

МП6, составлялись по результатам локальной детальной корреляции. ■ .

Далее из информационного массива, составленного по разрезам четырнадцати отдельных скважин и по трем сводным разрезам, были исключены признаки, известные нз более чем по двум местонахождениям.. Этот сокращенный массив был обработан-по алгоритму, .изложенному в предыдущей.главе. Была получена геохронологическая шкала и по кзй составлен геологический профиль. Для проверки устойчивости схемы геологического строения были исключены /из массива члены'геохронологической шкалы, и .массив оставшихся признаков был снова обработан'по алгоритму. Однако без руководящих признаков (членов шкалы), определяющих все важнейшие черты первоначальной схемы геологического строения, была получена схема геологического строения, рэзко отличающаяся от первоначальной. Это означало, что'первоначальную корреляцию нельзя расценивать как надежную, достоверную: выявленные с ее помощью ' черты геологической структуры нельзя использовать для дальнейшего планирования поисково-разведочных работ.

Необходима более жесткая отбраковка признаков-помех. Поэтому из информационного массива были исключены признаки, известные не более чем по трем местонахождениям. Эта отбраковка оказалась достаточной. Проверка показала, что основные черты геологического строения установлены устойчиво.

После отбраковки признаков, известных не более чем по трем местонахождениям, на множестве оставшихся признаков были построены все возможные стратифицирующие последовательности, луч-, тая из них была выбрана в качестве геохронологической шкалы. По этой шкале^быля установлены Еозрастйые диапазоны всех неру-, ководящих признаков и затем произведена датировка каждого слоя .;.ао всех разрезах,, позволившая построить о логический профиль .•(рйСчЗа). Некоторые подразделения на этой схеме объединены (например; 1-е со 2-м, 3-е с 4-м), чтобы не оказалась нарушен-; ной норма в проективной модели. Отклоняется от довольно стройкой геологической картины датировка низов скважины МПЗ самыми древними подразделениями геохронологической шкалы. Как можно 27,деть ка рисунке 36,. эта аномалия в геологическом строении не.

ржиЕгв:: лспкстгнля -на устойчивость., ее можно сч?;~ать случай-нал откйонзлнвй и гз тчзныватв- . "-""'-л

С целью проверки устойчивости полученной схемы геологического строения -из обрабатываемого массива бнла исключены руководящие признаки - члена первоначальной гзохрззояЬгзчеокctí шкалы. По оставшемуся множеству построилась другая шкаль. Геологический профиль, построенный на основа вторичной шкалы, 'сохраняет, как можно видеть (рис.36), все лаянейдше черты геологической структуры участка.

Устойчивость схемы геологического стоозшзя далее была подвергнута еже более кестксму испытанию: 7;s обрабатываемого'массива были исключены, кроме членов первоначальной шкалы, еще и члены вторичной шкалы. Оставшиеся признаки были обработана по тому же алгоритму, получена икала.

Схема геологического строения, получзангл нг. базе &ге£ гка-лы (рис.Зв), аодтвзрздаз™, что акткклг'лал;. гкэгеззгея г opeo oí; : на участке м&гду с:асяи»Ш0,.!Ш2 а Ш2, .лзздГ }:ZZ

УК2 с наиболее опущенной частно в района с:га..?С5 иодож} западным крылом - жшю считать очень устойчивых! чертами гзсдс-гии изученной территории, установленными з зисавЗ оезяенл надежно.

Отбраковка членов а трзтьз-2 шкалы сказалась у&з чрезмерной. Вся реконотрувруешя страгаграфкчеcxsmb кегод»Е структура была при этом полностью, разрушена.

Общее заключение по главе У: при обработке пассивов исходных описаний, - плохо коррелируемых традиционными методами, результаты алгоритмической корреляции оказалась неустойчивыми. Это вынудило пополнить -вёрнеровскую "модель прздетазязнкямз о случайных взаимоотяс-шз:^;:;-; «зядг малопрздетазз'-'вльннг.^ признаками, что позволило рзхлть конкретную корреляционную задачу для нефтеразведочной серригорил Хзтырского

Защищаемых положений по данной главз лз предлагается так как введенные понятия шума в дальнейшем hsáos3hi:s spsscficpic.-руются, окончательные формулировки оцределзвиЗ йахоированн именно там.

Глава У1 МОДЕЛИ ШУМА.

."Нет ничего полезнее, - пишет Ш.А.Губерман (1987. с.12), г для развития'теории, чем трудная практическая задача". При пег-..);

Рис. 3. Схема геологического строения восточного участка разбуренной территории Хатырского прогиба (Чукотка) на основе: а) первоначальной, б) вторичной, в) третьей геохронологической шкалы. Цифры на разрезах означают номера стратиграфических подразделений по соответствующей геохронологической шкале.

реходе от квйяяощвдной нефтепоисховой стрзтигргфичесгсой корреляции к внутрзплощгдной нефтеразведочной наибольшие перспективы создает :<:спользозакие границ вместо признаков. Границы часто применяются в геологии: подошва Моас^гар-Ьив ип1£огт±а, кровля извзстнякоб. первое появление в разрезе или исчезновение из разреза глаукснитовых. песчаников и т.п.

Внутрипяощадные сопоставления разрезов по границам на'хаты-рском материале' обнаружила аномальную устойчивость. В паре скважин Р35-''П2 идентифицируются кровля с кровлей, подошеэ с подошвой и при обычном сопоставлении, и л случае сокращения одного из разрззов наполовину, и после того, как слои в одном из ;• разрезов'перетасованы как колода карг/ и даже когда с прямой последовательностью одного разреза корреляруется обратная последовательность другого. Причина и этой крайности лежит в деформирующем влиянии случайных структур.

Представим некоторый разрез. Если выбросить из его описания все признаки, имеющие здесь геологические ограничения - эволю-ционно ограниченные, фацпально ограниченные, тектонически ограниченные, - то останутся "проходящие по разрезу", распространение которых не контролируется в данном разрезе никакими геологическими.факторами. Введем следующие понятия: шум - множество признаков-помех. Признак-помеха - такой признак, отдельные местонахождения которого в данном разрезе распределены случайно. ' •

Шир'ота или узость вертикального интервала распространения такого признака в разрезе будет зависеть от его представительности - от количества его местонахождений. Снизу доверху будут распространены в разрезе представительные признаки, установленные по большому числу местонахождений, их границы должны сосредотачиваться в низах и верхах разреза.. Малопредставительные же признаки, установленные по незначительному числу'местонахождений, в пределе - по одному местонахождению, будут иметь уз- • кие интервалы, устанавливаемые по имеющимся фактическим данным, поведение их границ будет обладать крайним разнообразием.

Получают объяснение как явление, неустойчивости стратиграфических построений, оно имеет,причиной обилие малопредставятель-.-,. нкх "проходящих" признаков, так' и явление аномальной устойчивости, обязанной ¿¿ногочзсленности представителз:-:ых "проходящзх"

признаков. . • ■ ~

Если з поведении отдельного случайного объекта, кет.никаких закономерностей, то поведение больших ансамблей случайных объектов подчиняется очень жестким закономерностям. Выявив зта закономерности,>ш, можем,использовать их для устранений щиа%-..• из исходных данных, для очищения искомой геологической струк-. -туры, которая замаскирована игрой признаков-помех.

Обозначим через к число опробоганных слоев в разрезе; черзз I-вертикальный интервал признака, то есть число слоев между самым вершим в самым нижним его местонахождениями; ш будет означать число местонахождений данного признака, например вида д.-число слоев, в которых''устано£лено.присутствие а. Необходимо выяснить, какова вероятность того, что интервал-признака''А, обнаруженного в ш слоях разреза, состоящего из я слоев, будет не шире, чем I?-Примем, что вероятность попадания местонахождения а на любой конкретный сдой равна вероятности его попадания на любой другой слой.

Пусть е' нашем распоряжении имеется разрез с 5 слоями. Попытаемся случайным образом набрасывать на слои'три'образца одного и того же признака-помехи. • -.' '

Первый образец может попасть на любой из.пяти слоев. При каждом из-положений первого образца второй образец может с равной вероятностью занять любой из четырех оставшихся слоев, всего соединений из двух образцов Кооед>=5х4. При любом' из соединений двух первых образцов третий образец может с равной вероятностью занять любой из трех оставшихся слоев, ^5x4x3.

Более наглядно будет выглядеть-формула для десятислоакого разреза, в котором распределяются 4 образца одного а того же признака-помзхи. ■ '

К~ПР7Г = 10.-9.8.7 я 10.9.8.7 я 10.9.8.7.6.5.4.3.2.]; _ 10!л _ 10! ^ соед.- 1------6оГ4Т572Т1 ~ 61 . (10=47!

В общем виде, для разреза с и слоями, где распределяется га образцов, К„ПЯ7Т - .н,!_

Для двух .образцов одного- и того же признака в число этих соединений попадают как 1,2 так и 2,1, отличающиеся лишь порядком перечисления. Для признака с 3 образцами это 1,2,3; 2,3,1;' 1,3,2; 2,1,3;/3,1,2; 3,2,1 - т.е. их, состоящих из одинаковых

номеров, уже по 6 шг., отличающихся лишь взаиморасположением номеров. Но для нас совершенно.безразлично, попал ли в данный слой первый образец, второй или третий, главное, что слои Й1,

и Д?3 заняты разными образцами одного и того же признака-помехи.

Очевидно, что ето различные перестановки одного и того же сочетания. Сколько перестановок в каждом сочетании?

Для I обр. I I

£ обр. 2=1x2 2!

3 обр. 6=1x2x3 .3!

ш обр. 1x2x3...т т!

Если мы хотим узнать, сколько сочетаний в нашем материале, то мы должны разделить число перестановок по всему множеству на число перестановок в каждом сочетании

Крои = .N1

°04' (н-а)! ш!

Итак, ш различных номеров из н можно выбрать с™ способами. Далее подсчитаем число сочетаний, у которых разница наибольше-_ го и наименьшего номера равна I. В последовательности н интервал I может занимать (Н-1-и) различных положений. В каждом из положений (наибольший и наименьший номер фиксировал) "внутренние" (т-2) номеров могут образовывать с^"! различных сочетаний. Общее число сочетаний, у которых разница наибольшего и наименьшего номера равна I, будет (1Г-1+1) . Если мы хотим узнать число сочетаний, у которых разница номеров не больше I, то нам необходимо подсчитать сумму сочетаний для I, 1-1, 1-2, ..." т+2, т+1, и, имея в виду, что I не может быть меньше'т (десять местонахождений вида А. не могут занять интервал менее, чем в десять слоев). Поделив найденную сумму на с^ , мы получим вероятность того, что т местонахождений займут интервал не шире I.

Анализ результатов показывает, что возможность понижения уровня шума, сильно зависит от опробованности (от числа N опробованных, слоев) и от представительности (числа местонахождений ш) признаков, относительно каждого из которых стоит дилемма -подлежит он исключению из массива как компонент шума или должен быть оставлен как ,-полезный для корреляции.

При хорошей опробованности разрезов использование выявленных

закономерностей е структуре шума позволяет решать корреляционные задачи очень высокой сложности. Так, разрезы скважин Р35 и П36 --(Хатырский прогиб) имели самые неясные, самые запутанные стратиграфические взаимоотношения (рис.4а). После устранения шума-из первичных описаний выяснилось, что задача корреляции имеет очень простое решение (рис.46).

Новое знание о структуре массивов исходных данных подводит к заключению, что сумма частот представляет собой недостаточный набор критериев (наибольшее горизонтальное и наименьшее вертикальное распространение) для выявления руководящих признаков. Как выяснилось, для отличения шума от полезного сигнала Еажен такой показатель, как многочисленность местонахождений признака.

Нетрудно Евести и этот показатель е определение, алгоритм, программу. Будем считать геохронологической шкалой стратифицирующую последовательность с наибольшей суммарной представительностью, т.е. максимальным, сраЕнительно с другими стратифицирующими последовательностями, количеством местонахождений всех входящих е эту последовательность признаков.

Представительность фигурирует ео многих определениях архи-.стратиграфических, руководящих форм - у Н.М.Страхова (1948), Л.С.Либровича (1948), Д.Л.Степанова (1958), В.В.Меннера (1962), Д.Раупа и С.Стенли (1974) и др.

Резюмируя изложение результатов по главе У1 "Модели шума", ^необходимо подчеркнуть, что это один из главнейших разделов диссертации. Так же, как в главе П вводятся понятия, определяющие все методы обработки материала е рамках модели Вернера, здесь задаются понятия, диктующие принципы работы с плохими материалами, содержащими большое количество помех. На основе единственной посылки о равной вероятности попадания некоторого местонахождения на любой из слоев данного разреза выявляются закономерности рассеяния множества местонахождений-признака-помехи в разрезе.

Как в главе П, здесь выдвигаются три защищаемых положения, 5-з, 6-е и 7-з.

* ' №

— — ■ - - ' - - ■"■ -—-■..-! ' — —. ■ — " ------- ' ""

а) . -б)

Рис. 4 а) положение границ признаков в разрезах Р35 и 1136 Хатырского нефтеносного прогиба (Чукотка); б) корреляция разрезов Р35 и П36 ■ ■ '

Глаза УП РЕШЕНИЕ ПРАКТИЧЕС1Ж Е.-ДА.Ч ВЫСОКОЙ СЛОЖНОСТИ. '

• Для разбуренной часта Хатырского прогиба после отбракозкз шума стали ясными многие тенденции геологического развития, . ранее неизвестный Прежде всего это касается развития микрофа-унистическзх комплексов. Выявленные рубежи будем привязывать к глубинам скважины Р35 - самой глубокой '(3312 м) а наиболее тщательно опробованной.

До глубины 3095 м комплексы бедны, на этой от^зткз зперзге ' появляются пробы с содзрканяем раковин более'100 окз. с глубины 2093 и - пробы с содержанием ^ 250 экз. До глуб:::-::: 2905 м нет слоев с четырьмя и более'отрядами мзкрофаукы, начиная с этого'уровня они появляются. С 2105 м фиксируются елок с представителями пяти и более отрядов, с 2024 ш - изсти е более отрядов. С глубины 2905 м в списках слоев отызчекы остатки десяти и более родов, с 2058 м - двенадцати а более, с 2024 -пятнадцати и более.

Комплексы не менее чем с даумя семействами агглютинированных появляются с 3004 м, не менее чем с тремя свойствами -с 2905 м, нз менее чем с четырьмя семействами - с 2333 м. Представители отряда Алтюс11зс1с1а впервые появляются ка глубине 3302 и, уже к отметке 3225 м она достигают разнообразия не менее 3 видов а не менее 3 родов-. Аз-ЬгогМиЗ-ба появляются ка глубине 3004 м, с 2058 м ска достигают содержаний 10 экз.--и разнообразия >' 2 семзйств. А-ЬахорЬга®пИйа впервые появляются на глубине 2905 м.

Известковые фораминиферы в низах разреза бедны и однообразны, начиная с глубины 2024 м появляются их комплексы & 3 отрядов и >: 100 экз. Если з низах присутствуют'лишь немногочисленные булиминиды и роталииды, то с отметки 2105 м появляются Ьаеепхйа, - С-2058 Ь - Н^егоЬеНсд-йа; с 2024 М -' Ш-ИоИйа, а роталииды и булиминиды в середине разреза достигают расцвета: лишь с глубины 2024 м ВиИпйп1йа появляются в количества. ^ 50 экз. на опробованный слой, ноЪаШйа з тех же количествах только с 1422 м. ' ,. ;

Корреляционное'значение имеют также отдельные роды и' виды «V .•.' ■ фораминифер. Приведем лишь некоторые примеры. Первые появления': '' ■

2633 M Asteroammonia, 2105 M - CycXammina japónica, 2058 M

- Bathysiphon 10 ЭКЗ., Euuvigexina, Asteroammonia

5 10 экз., Asteroammonia takanabensis, 1906 M - Epistomi-nello SI0 ЭКЗ., BudasheveXXa semiinvoXuta, Cyclammina piX-voensis >6 ЭКЗ., Plectina nipponica 5=6 ЭКЗ., EpistomineXla pacifica II экз.; и ш.др. Исчезновения из разреза: 2058 м

- Rhabdammina, 1906 M - CycXammina pacifica, 1690 M - Лото- . marginuXina matschigarica, 1422 M - Bathysiphon exiguus

б'ЭКЗ., Asteroammonia takanabensis, PXectina nipponica ; И ш.др.

Если все выявленные нами закономерные границы легко проверяемы на фактическом материале, отсюда еще не следует, что они столь же легко е¿являются по исходным данным. Из'двух границ, похожих в, первичном послойном описании друг на друга, одна может оказаться имеющей геологический смысл, а другая - представляющей случайную комбинацию проявлений шума. Поэтому ни в коем случае нельзя воспринимать перечисляемую здесь последовательность появлений в разрезе или исчезновений из разреза каких-либо признаков как простую, лишь механизированную, регистрацию, требующую только внимательного систематического просмотра материала снизу вверх.

В целом набирается большая совокупность границ, позволяющих успешно коррелировать многие разрезы по одной микрофауне, без привлечения других групп признаков.

Отчетливая тенденция в развитии флоры с кремневым скелетом -постепенное появление скелетных остатков, возрастание их роли в составе породы, расцвет. Выявляется эта направленность развития по любым фиксируемым показателям.

Вот как возрастает обилие вида Coscinodiscus marginatus: > 5 экз. - 1478 м и Еыше, > 30 экз. - 1240 м и Еыше, - > 100 экз. - 1233 м и выше. Возрастание роли и расцвет какого-либо Еида иллюстрируется не только появлением в разрезе высоких содержаний этого таксона, но и исчезновением из разреза низких содержаний. Так, отсутствие.в пробе вида Melosira poXaris перестает фиксироваться в анализах начиная с глубины 908 м, содержания <31 экз., - с глубины 655 м, содержания < 101 экз.

- с глубины 650 м, содержания < '501 экз. 7 с глубины 447 м.

-"Диатомовые 'оказывают' существенную помощь в корреляции раз-

резов с привлечением других групп признаков; некоторые разрезы удается сопоставить даже по одной микрофлоре.

\ Главная черта эволюции минералогических комплексов третич--/. ных толщ Хатырки - неуклонное возрастание содержания неустойчивых минералов (амфибол, пироксен, биотит, хлорит) и эпидота снизу вверх по разрезу. До глубины 1485 м в скважине Р35 прак-' тически отсутсвует амфибол (максимальное содержание в пробах -е,циничные знаки этого минерала). Начиная с отметки 1485 м, регулярно появляются пробы с двумя и более процентами амфибола от аллотигенной части тяжелой фракции.

Начиная с глубины 1328 м в скважине Р35, регулярно появляются пробы с амфиболом ? 8И если на глубинах 1485 - 650 м чередовались пробы с высокими и низкими содержаниями амфибола, то выше по разрезу низкие содержания'исчезают. С глубины 650 м перестает фиксироваться амфибол '< 8%, с глубины 443 м - амфибол ■< 20%. '

Не менее регулярно поведение пироксена. Впервые появившись в пробах на""глубине 3045 м,на отметке 1328 м он достигает содержания s= 3%, на глубине 1324 м 5%, далее исчезают из ра-•■ ; 'зреза низкий, содержания пироксена: 65¿ м *- последняя проба, где присутствия пироксена не фиксировано, 650 м - последняя проба, где содержание амфибола не превышает I447 м - последняя проба,' где содержание пироксена менее 5%, и 315 м - последняя проба, где пироксена менее 20$.

Параллельно увеличению содержаний неустойчивых минералов должны уменьшаться содержания более устойчивых. Нижняя граница признака "рудные < 55$" проходит на уровне 3045 м, "рудные < 40$" - 2835 м; верхняя граница признака "рудные > 70$" -978 м, "рудные > 55$" - 710 м.

Подошеэ признака "хромшпинелиды <г 4$" - 3160 м, < 1% -2510 м, самый нижний слой, где хромшпинелиды не установлены анализом - 1140 м. Из других границ можно упомянуть: "анатаз, от'' сутствие" - 800'м (кровля), "рутил, отсутствие" - 2773 м (подошва); "циркон 3%" - 1434.м (кровля), "циркон > 1%" - 443 м (кровля), "периклаз ^ 1%" - 1900 м (подошва), "периклаз, отсутствие" - 913 м (кровля). ,

Обнаруживается закономерности в поведении и аутигенных минералов. Так, содержания пирита > 95$, не распространяются вы-

ше 1710.м, .'¿а выше Л35.м", 5С$ - выше 650 м, и

30$ - вше 443 м.

Комплекс легких минералов значительно менее информативен. Многие разрезы хорошо сопоставляются друг с .другом по одним минералогическим признакам, в сопоставления других разрезов минералогия оказывает существенную помощь.

В целом, с учетом всех групп признаков, на территории Хаты-рского прогиба реконструируется поступательное обмеление моря и приближение области сноса к области отложения..

Наибольшие трудности вызвала корреляция.разрезов Угловой площади.' Скважша-первооткрывательница Р37 очень плохо сопоставлялась даже с ближайшими, отстоящими от нее на 1-2 км. Ее удалось скоррелировать, лишь разделив разрез по глубине 1400 м на две части и сопоставляя обе половины по отдельности. Нижняя часть Р37 нашла себе место а тех же интервалах других разрезов, что и яерзпмя часть Р37. Такт образов бня установлен разлом., .приведший к удвоению разреза в скважине Р37.

Подвода итога работы программы по корреляции разрезов Хаты-рского нефтегазоносного прогиба, можно констатировать}-что до устранения шума >:з сбрабатгвгз>кх мгссявоэ кззсзмоялс бзтлс нх выявить закогог&рносге-З в гзслогз-зском раззлхззг злгдгж. к." уверенно сопоставить сквглзнк друг с другом, ни проследить продуктивные горизонты по площади. После элиминации шума выявляются для всего осадочного выполнения прогиба < единая тенденция постёпеккого приближения области сноса к области накопления, поступательное обмеление глубоководного морского бассейна вплоть до полного осушения акватории. Установленные закономерности сделали.осуществимым сопоставление разрезов, причем оказалось, что корреляции по разным группам признаков - по литологии, микрофауне, минералогии, диатомовым, по каротажу и плот-ностным характеристикам не противоречат друг другу.

- Эта простота геологической эволюции бассейна позволила раз- решить и самые сложные корреляционные задачи, одновременно являющиеся и самыми важными в. практическом отношении. Установлено, что скважина-первооткрывательница Р37 пересечена разломом ■•(надвигсм?), причем горизонт ,;с промышленной нефтеносностью оказался в поднадвиговом блоке.'эквивалентные ему по возрасту от-.лояения -вскрыты другими скважинами Углоеой площади на глубинах

первых сотен.,мятвов.

Успешное сопоставление плохо коррелируем;: разрезов 2атыр-ского прогиба доказывает правильность избранного пути. Конкретные примеры решения местных поисково-разведочных задач не пополняют числа защищаемых положений диссертации, так как она ориентирована на общегеологдческне проблемы.

ЭАЕЛКШПШ

■■■ В диссертации предпринята попытка проанализировать возн;;;с-:о-вение и развитие геологических отраслей, изучавшие слоистую ^'структуру, их современное состояние, подвести под существующую традиционную конструкцию прочное логико-математическое обоснование.

Наибольшее внимание автора привлекли вопросы стгкодленкд основополагающей модели слоистого строения Ззмли. Поразительным выглядит тот фант, что важнейшие компоненты стратиграфии, структурной геологии и геологического картирования аозззклд практически одновременно. Тем не менее следует признать такое 1 взрывообразное формирование науки о структуре Земля вполне1 закономерным. Оно обязано догадка А.Г.Вернера - основать вс:о геологию на базе представления о слоистом строении Земли. Вели в трудах предшественников А.Г.Взрнера возрастная последователь-, ностъ реконструировалась по отношения;? дрзслопзнЕ« массивов гор, то использование отношений напластования резко изменило всю стратегию геологического исследования. В рамках идеи о слоистом строении естественным образом вводились понятия о складках, несогласиях, расчленении, корреляции'и прослеживакзк геологических тел, эквивалентности, фациях, палеогеографических закономерностях расположения одноаозрастнлх объектов.

Осмысление процессов зарождения и .развития геологии: подтолкнуло к выводу т'подойти и к. логико-математзческому совердекер^ ' твованию структурной геологии' также с вернеровских позиций слоистого строения Земли. В'-рамках модели Вернера удалось построить непротиворечивую систему однозначных стратиграфических понятий, вся совокупность которых "выводится из отношений между двумя точками. Однако математическая строгость и логическая непротиворечивость любой формальной системы недостаточна для

ее функционирования в качестве естественнонаучной конструкции. В конце концов, единственное предназначение теории, - она должна работать.

Алгоритмизация последовательности построения стратиграфических подразделений на основе исходных послойных описаний разрезов позволила решать на ЭВМ практические задачи корреляции и картирования.

Для этого пришлось, приводить к единому виду,..принятому в зональной биостратиграфии, весь набор очень разнородных исходных данных:'литология, макро- и микрофауна,.палинология, минералогия, геохимия, каротаж. Только после обработки всех этих данных по единой методике можно было выяснить, действительно ли существуют расхождения, например, между микрофаунистической и геофизической корреляцией, или эти различия привносятся в процессе обработки первичных данных.

Следующим этапом в развитии, формализованных конструкций стало обращение к самым сложным практическим нефтегеологичес-ким задачам. Итогом явилось открытие такого неожиданного явления как неустойчивость корреляции. Далее на том же обрабатываемом массиве, при переходе от корреляции по признакам к кррре-ляции по границам, было установлено противоположное явление -аномальная устойчивость, независимость результата от самых существенных изменений исходных данных. Необходимостью явилось пополнение базовой вернеровской модели слоистой структуры моделью случайных соотношений между отдельными местонахождениями некоторых признаков.

В рамках этой модели введены понятия шума, признаков-помех, обнаружены закономерности внутреннего строения массивов, состоящих из шума. Если до определения этих понятий всю работу по формализации науки о слоистой структуре можно было квалифицировать как математическую формулировку традиционных геологических методов, то с переходом к обработке трудно коррелируемых ■разрезов пришлось расширять.понятийную'базу геологии комплексом понятий, принципиально .отличных от ранее существовавших..

На определениях этих новых понятий базируются алгоритмы и программы выявления и устранения шума из исходных описаний.•. Эффективность алгоритмов подтверждена результатами их применения на материалах Камчатки, Чукотки и Приамурья.

Основные работы по теме диссертации Книги:

1. Количественные методы в палеоэкологии и биостратиграфии. - Новосибирск: Наука, 1972. 123 с.

2. Стратиграфия и математика. - Хабаровск, кн. изд-во, 1974. 207 с. (Соавторы А.М.Боровиков, Ю.А.Воронин, Н.Г.Горе-

' лова и др).

3. Конструктивная стратиграфия. - М.: Наука,. 1979. 174 с.

4. Стратиграфическая корреляция. - М.: Недра, 1983. 157 с.

Статьи:

1. К палеонтологическому обоснованйю разреза неогена Восточной Камчатки'. - Изв. АН СССР, сер. геол. № 6, 1964, с.86-93.

2. Некоторые вопросы стратиграфии Восточной Камчатки. -Сб. "Стратиграфия вулканогенных формаций Камчатки". М.Наука, 1966, с.28-49 (Соавтор H.A.Храмов).

3. Опыт применения методики количественного учета в палеоэкологии и биостратиграфии. - Еюлл. МОИН, отд.геол., 15 5, 1966.

4. К методике картирования геосинклинальных вулканогенно-

осадочных формаций. - Сб. "Картирование вулканогенных формаций", М.Наука, 1969 (Соавторы Н.А.Храмов, И.В.Флоренский).

5. О проведении стратиграфических построений на ЭВМ. - Сб. "Мат. пробл. геофизики", ВЦ, 1971, с.295-304. (Соавторы К).А. Воронин, В.А.Соловьев, А.М.Боровиков, Х.Х.Бурханов).

6. О теоретическом совершенствовании стратиграфических построений с помощью моделирования на ЭВМ. - В кн.: Применение математических методов и ЭВМ при поиске полезных ископаемых. Новосибирск: ВЦ СО АН СССР, 1972, с.45-79. (Соавторы 10.А.Воронин, А.М.Боровиков, В.А.Соловьев, А.А.Титов).

7. Геологическое строение осевой части Олюторского прогиба. - В кн. Геология,Дальнего Востока. Хабаровск: ДВНЦ АН СССР, 1972, 0.175-igG/ (Соавторы Храмов H.A., Коноваленко A.A.).

8. Некоторые методологические аспекты "математизации" геологии. - В кн.: Применение математических методов и ЭВМ при поиске полезных ископаемых., Новосибирск: ВЦ СО АН СССР, 1973, с. 63-70- ' ' •

9. Время в геологии. - В кн.: Основные проблемы биострати-

графил и палеонтологии Северо-Востока СССР. Магадан, 1974, .с.44-49. (Труды СВКНИЙ ДВНЦ АН СССР, выд. 62)*, (Соавторы Косыгин Ю.А., Соловьев В.А.).

10. Определение.тектоники. - Геотектоника, ii.4,1974, с.116-123. (Соавторы Косыгин Ю.А., Соловьев В.А.).

11. Философские проблемы геологического времени. - Вопр, философии,tö 2, 1974, с.96-104. (Соавторы Косыгин Ю.А.., Соловьев В.А.).

12. Анализ методов стратиграфической синхронизации. - Геология и геофизика, 15 4, 1974, с.27-33.

13. Геология и геометрия. - В кн.: Вопросы общей и теоретической тектоники. Хабаровск: ДВНЦ АН СССР, 1974, с.53-73. (Соавтор Соловьев В.А.).

14. Соотношение третичных толщ северо-западного борга и осевой части Олш.орского прогиба. - Геология и геофизика, й 6, 1974, с.34-48. '(Соавтор Коногаленко A.A.)-

15. Стратиграфическая корреляция ка ЭВМ. - В кк.: Вопросы обшей и теоретической тектоники. Хабаровск: ДВНЦ АН СССР, IS74, с.139-154. "

16. Класс,--зская. .рациональная и конструктивная стратзгра-■ gas. - Игл. 'АН ЕазССР. Сер. геол., й 5, IS75, с.33-35. (Соав-

^оры.Коскгхн Ю.А., Соловьев В.А.).(

17- Сонсзнгя стратиграфическая' модель и вопросы существования з едхнсгзенности решения задача корреляции. - В кн.:.-..Методология геологических исследований. Владивосток: ДВНЦ АН СССР: IS76, с.56-62- (Соавтор Нюберг И.Н.).

18. Математическая формулировка традиционных методов.^стратиграфической корреляции. - Изв. АН СССР., Сер. геол., JS 8," '.,¡,'•1 1976, с.85-92. ... ., ,v- ,

у • 19.,;.Руководящие виды и методика их Еыделбния-: - В кн.: Основные направления применения математических методов в палеонтологии. Кишинев: Титул,•1976, с.58-60. (Соавтор Гончарова Е.И.).

"20. Соотношение физического и геологического времени. - В кн: Методология геологических исследований. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1976, с.167-177. (Соавторы Ю-А-Косыгин, Н.Г.Горелова, В.А.СоловьеЕ.).

21. Алгоритмы построения сводных стратиграфических шкал и

корреляции разрезов. - В кн.: Принципы тектонического анализа. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1977, с.34-41. (Соавторы Гончарова Е.И., Солдатов О.Б.).

22. О способах ретроспективных геологических построений. -В кн.: Методологические проблемы научного познания. Новосибирск: Наука,..1977, с.190-196, (Соавтор Косыгин Ю.А.).

23. Понятие "структурный этаж" и принципы тектонического . картирования. - Геология и геофизика, 15 8, 1977, с.86-94 (Соавторы Е.^Гончарова,' А.А.КоноЕаленко, В.И.Синюков, В.А.Соловьев).

24. К проблеме совершенствования средств геологических исследований. - В кн.: Вопросы методологии в геологических науках. Киев: Наук, думка, 1977, с.33-41.

25. Нелогическая геология во времена Г.Спенсера и в_напш дни. - В кн.: Вопросы методологии в геологических науках. Киев: Наук, думка, 1977, с.121-128.

26. Новые данные о морских неогеновых отложениях западного побережья залива Корф на Камчатке. - В кн.: Стратиграфия кайнозойских' отложений Дальнего Востока. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1977, с.95-101. (Соавтор Челебаева А.Н.).

27. Машинные алгоритмы стратиграфической корреляции. -В кн.: Расчленение и корреляция осадочных толщ. М. Наука, 1978, с. 163-192--(Соавтор 0.Б.Солдатов).

28. Стратиграфия и геологическое время. - Сов. геология, № II, 1979, 0.7-18. (Соавтор Косыгин Ю.А.)-.

•29. Стратиграфическая корреляция методом нахождения системы непересекающихся границ. - Изв. АН СССР. Сер. геол., й II, 197.9, С. 136-140.

30. Исходные посылки стратиграфических построений. - В кн.: Общая стратиграфия (терминологический справочник). Хабаровск, кн. изд-во, 1979, с.87-155. (Соавтор Н.Г.Горелова).

31. Стратиграфические и; геохронологические подразделения. - В той же кн., с.293-709.(Соавторы В.Ю.Забродин, В.В.Крапи-

■»''венцева, В.К.Синюков, Р.Ф.Черкасов).

32. Последовательность логического вывода временных геологических понятий и ее реализация на ЭВМ— В кн.:-Экосистемы в стратиграфии. Владивосток: Далькевост. кн. изд-во 1980, с.48-53.

33. Согласные и несогласные отношения в слоистых толщах. -Геология и геофизика, Л 5, 1980, с.43-50.

34. Проблема времени в конструктивной стратиграфии. - В кн.: Развитие учения о--времени в геологии'. Киев, "Наукова думка",

1982, с.306-318.

35. Судьба вернеролской "луковицы". - Природа', • I,

1983, с.60-69. \' '

36. Основные геометрические модели геологии. Статья первая. Топологические модели. Модель Вернера, ее услоянония и допол- „ нения. - Тихоокеанская геология , й I, 1983., с.92-102.

37. Основные геометрические модели геологии. Статья вторая. Дифференциальные и проективные модели. - Тихоокеанская геология , Я 2, 1983, с.77-84.

38. Основные геометрические модели геологии. Статья третья. Аффинные и метрические модели. - Тихоокеанская геология ,

й 3, 1983, с.64-72.

39. У истоков геологии. - Тихоокеанская геология,$ I. 1986,' с. 109-118. '

40. Устойчивость стратиграфической корреляции. - Изв. АН СССР. Сер. геол., № 7, 1987, с.27-35.

41. "Вернеровская эра" и "героический период" в истории геологии. - Тихоокеанская геология, I 2, 1987, с.117-124.

42. Предыстория геологического картирования. - Тихоокеанская геология, И 1';*:1Э88, с.101-109.

43. Коррелируемость разрезов. - Тихоокеанская геология, Л5 5, 1989, с.84-89.

44. Пригодность исходных данных для построения геохронологических шкал. - Тихоокеанская геология,^ 5, 1990, с.101-105. (ЬЬ^ЕТор Гил ев 'В. И.). ■' •* ' :

45. Шум в стратиграфических описаниях. - В кн.: Методол. и алгоритм, обеспечение геолого-разведочных'и вычислительных центров. Новосибирск, ВЦ, 1990, с.142-149.

46. Стратиграфическая корреляция с помощью вычитания случайной составляющей. - Тихоокеанская геология, Я 2, 1992,

с.128-140 (Соавторы В;И.Гилев, Е.И.Гончарова/ Н.В.Каретникова).

47. Algorithm of etratigraphic correlation. - Mod.Geol., 1976, vol.-5, p.191-199.

48. Basic geometrical models in geology: Wernera topological model. - Journal of the International Association for

I'

* Mathematical Geology, N 5,- p.547-561. ■

49. Computerized stratigraphic correlation by means of a geochronological scale. - Quantitative Stratigraphy. Tallinn, 1989, p.73-80.

50. A,G.Werner und das Grundlagenmodell in der Geologie. -, .Globale Prägen der GeowissenschaftenHn .Vergangenheit und

-'Gegenwart.'. Öerlin, 1990. S.13.

51. Eine logische und linquistische Analyse der geologischen Theorie (nach Schriften von Guettard, Puchsel und Cu-vier)в том se сб., s.11. (Соавтор В.Г.Миков).