Факторный анализ в геологии

Систематизированы сведения по основам факторного анализа и особенностям его применения ори решении геологических задач. Рассмотрены общие принципы подхода к построению моделей геологических процессов Показана роль факторного анализа в системе методов обработки геологических данных Освещен опыт практического применения факторного анализа при решении задач нефтяной геологии (при изучении процессов изменения нефтей, классификации коллекторов, формирования углеводородных скоплений) и при комплексном изучении магматических образований (при геохимических исследованиях).   Приведено  решение экстремальных  задач   на   многообразиях   Грассмана.

Для   широкого  круга   геологов   различных   специальностей   интересующихся применением математических методов и ЭВМ в геологии.

Основная задача научных исследований в геологии — способствовать открытию месторождений полезных ископаемых с минимальными затратами и в сроки, определяемые потребностями отраслей народного хозяйства в минеральном сырье. Путь к ее реше-нию — изучение закономерностей формирования и размещения промышленных скоплений. Одним из мощных современных методов решения этой задачи является метод факторного анализа, рассмотрению которого посвящена настоящая книга. Книга написана на основе обобщения работ советских и учета наиболее значительных результатов зарубежных исследователей и опирается на более чем 15-летний опыт авторов в области применения методов многомерного статистического анализа в геологии. Акцент в ней сделан на методе главных компонент, получившем наиболее широкое признание у советских авторов. Книга написана таким образом, чтобы специалист-геолог при желании мог получить полное представление о сущности метода главных компонент (МГК) и факторного анализа (ФА), о возможных типовых геологических задачах, решаемых с помощью МГК, об особенностях обработки данных и интерпретации получаемых результатов, а специалист по методике и математическому обеспечению — информацию, необходимую для составления алгоритмов и программ. Ориентацией на указанные две группы специалистов, обладающих различной математической подготовкой, и продиктовано построение книги. С этой целью вся математическая часть и специальные проблемы, связанные с использованием и комплексированием МГК с другими методами и требующие для понимания специальной математической подготовки, вынесены во вторую главу. В ней читатель найдет сведения о технике расчетов МГК и ФА. Особого внимания заслуживает здесь раздел, посвященный решению задач на многообразиях Грассмана. Изложение материала в остальных главах дается на уровне, понятном геологу с математической подготовкой, получаемой в институтах геологического профиля. Геологические примеры подобраны таким образом, чтобы с сущностью МГК могли познакомиться как геологи-нефтяники, так и геологи, специализирующиеся в вопросах геологии магматических пород.Большинство приведенных примеров отражает результаты работ, поставленных по инициативе авторов книги и выполненных при их непосредственном участии. Успешное проведение этих исследований оказалось бы невозможным без опыта, знаний, помощи, а в ряде случаев и без участия ведущих специалистов различных разделов геологии — чл.-кор. АН СССР В. Д. Наливкина, д-ров наук Г. И. Амурского, Ю. Б. Марина и Д. А. Родионова, канд. наук О. В. Бескровной, В. Г. Ванштейна, В. В. Гранского, К. П. Ивановой, О. М. Калинина, И. В. Татаринова, Н. М. Невской, Г. П. Сверчкова, В. К. Шиманского и др. Все расчеты производились в ВЦ ВНИГРИ и ВЦ ВСЕГЕИ А. И. Авсиевич, Б. Г. Ван-штейном, В. И. Мишиным, Т. Д. Романовской и Т. Е. Похитоновой. Большая помощь при подготовке рукописи к печати была оказана Т. Е. Похитоновой. Всем указанным товарищам авторы приносят свою искреннюю благодарность. Особую признательность авторы выражают рецензенту рукописи д-ру геол.-минер, наук, проф. А. Э. Конторовичу, чьи замечания способствовали приданию большей целенаправленности и четкости в изложении материала.Введение, главы I, III и V написаны М. Д. Белониным, глава II — В. А. Голубевой, глава IV — Г. Т. Скубловым.Авторы будут признательны читателям за советы и замечания о результатах практического использования рекомендуемых в настоящей работе подходов при решении различных теоретических и практических задач геологии.Успех установления закономерностей в значительной степени зависит от глубины наших знаний о геологических процессах, обусловливающих наблюдаемое размещение месторождений полезных ископаемых и современный облик природных объектов. Расшифровка природных процессов предполагает наше умение на существующей научно-методической основе извлекать требуемую информацию из наблюдений над современным обликом геологических объектов и исследований фактических значений параметров, характеризующих эти объекты, и строить модели геологических объектов в предположении действия определенной совокупности природных факторов.На основании собственного опыта и опыта других исследователей (А. Б. Вистелиус, 1969, 1980 гг.; У. Крамбейн и др., 1973 г.; У. Крамбейн, Ф. Грейбилл, 1969 г.; М. Д. Белонин, К. П. Иванова, В. Д. Наливкин и др., 1973 г. и др.) установлены следующие специфические особенности геологических процессов.

1.   Геологические процессы в большинстве случаев не могут быть изучены экспериментально в лабораторных условиях из-за сложности и многообразия геологических условий и недостаточности наших знаний о характере процессов. Вместе с тем в природе существуют устойчивые закономерности, позволяющие классифицировать геологические процессы.

2.  Действие геологических процессов во времени приводит либо к появлению новых объектов (образованию разломов, возникновению структур, образованию интрузивных тел и т. п.), либо к качественным их изменениям (образованию скоплений углеводородов, рудных тел и т. п.), либо к взаимосвязанным изменениям параметров (например, одновременному увеличению плотности и сер-нистости нефтей и др.).

3.  Суждение о характере процесса составляется, как правило, по результатам его единичного проявления в данной конкретной обстановке. Причем наблюдению доступны далеко не все результаты процесса. Нередко они поддаются изучению в пунктах, расположение которых задается природой и не связано с историей процесса. Поэтому наблюдения в основном имеют случайный характер и не всегда могут быть спланированы заранее. Последнему препятствует также и недостаток информации о характере процессов.

4.   Каждому реально существующему процессу, как правило, нельзя поставить в соответствие конкретные значения показателей. Напротив, доступные определению значения показателей обусловлены в большинстве случаев не одним, а целым рядом процессов, находящихся друг с другом в различных временных и пространственных взаимоотношениях. <...>