Основні методологічні проблеми теорії та практики прикладної металогеніі.

В.П. Орлов, Л.В. Оганесян

Методологічні проблеми прикладної металогенії - геологічного прогнозу-є основою оптимізації геологорозвідувальних робіт і, образно кажучи, визначають правила "гри" на всіх стадіях геологічних досліджень.

Термін "геологічний прогноз" традиційно використовується в двох значеннях. У одному випадку, як правило, мається на увазі рання стадія геологорозвідувального процесу. У такому розумінні цей термін є певним символом і не має нічого спільного з загальноприйнятим у теорії прогностики терміном "прогноз" (3).

Під другому випадку мається на увазі передбачення деякого геологічної події, частіше просторових координат, кількісних і якісних характеристик вивчається або що підлягає вивченню геологічного об'єкта. У такому трактуванні прогнози властиві всіх стадій геологорозвідувальних робіт. Вони мають особливо важливе значення при прийнятті межстадійних рішень, тобто при оцінці можливих наслідків подальших дій. У цьому сенсі геологічний прогноз сприяє ухваленню рішення у прикордонних, тобто найбільш складних, ситуаціях.

Важлива особливість геологічного прогнозу полягає в тому, що його достовірність, до проведення дорогого комплексу геологорозвідувальних робіт, може бути оцінена тільки критеріями, в основі яких закладені неоднозначні генетичні подання. Навіть після такої емпіричної перевірки не завжди можна строго сформулювати критерії оцінки достовірності негативних результатів раніше виданих позитивних прогнозів. Що ж стосується негативних геологічних прогнозів, то їх достовірність взагалі не перевіряється. Ці фактори вкрай ускладнюють проблему вдосконалення теоретичних і практичних основ геологічного прогнозування, оскільки приводять до формування незакономірний усічених статистичних вибірок, в яких відсутні не тільки окремі гілки, але й утворюються інтервали "незнання".

В Загалом же проблема вибору критеріїв оцінки надійності геологічних прогнозів залишається одним з найважливіших завдань прикладної металогенії. Це завдання ускладнюється не тільки відсутністю емпіричних даних про істинність негативних прогнозних висновків, а й відносно невеликий вибіркою реалізованих позитивних прогнозів при великій кількості ознак прогнозованих об'єктів або процесів. У зв'язку з цим важливе значення набуває створення експертних систем, що містять бази не тільки фактографічних даних, а й знання, що включають інтуїцію фахівця, в основі якої теж лежить знання, але в мегаінтегрірованном вигляді. Геологічна наука зараз тільки приступає до створення цих складних інтелектуальних систем.

При геологічному прогнозуванні створюються логічні моделі, що відображають зв'язку та взаємини між комплексом геологічних, геофізичних, геохімічних, мінералогічних та інших властивостей досліджуваного геологічного простору, з одного боку, і скупченнями корисних копалин, з іншого. Об'єктивною основою для вирішення подібних завдань є реальна анізотропія геологічного простору і розгляд шуканого об'єкта як аномалії в цьому просторі.

Загальновідомо, що геологічний прогноз на будь-яких стадіях геологорозвідувальних робіт здійснюється в умовах дефіциту інформації. Але важливо відзначити те, що цей дефіцит принципово не може бути ліквідована. Він обумовлений не тільки неможливістю повного виявлення властивостей і взаємозв'язків об'єктів, що утворюють геологічне простір. Справа в тому, що, частково компенсуючи дефіцит інформації на одному ієрархічному рівні прогнозних побудов, дослідник виявляється знову ж таки в умовах дефіциту інформації при вивченні геологічних об'єктів на інших рівнях. І це неминуче, оскільки в міру збільшення детальності досліджень змінюються порядок досліджуваних об'єктів, передбачувана їх структурно-речова організація, мета прикладних металогенічних досліджень і вся прізнаковая система досліджуваного геологічного простору. Коріння дефіциту інформації криються також у конвергентної і дівергентності геологічних процесів. Саме на ці загально методологічні проблеми конвергентної і дівергентності у своїх класичних працях звертав особливу увагу В.І. Смирнов - на конкретних прикладах і на основі глибокого наукового аналізу величезного різноманіття геолого-мінерагенічних ситуацій.

конвергентної і дівергентность, що лежать в основі природних процесів і генетичної суті природних об'єктів, у тому числі геологічних, визначають їх невичерпне різноманіття. У зв'язку з цим геологічний прогноз будь-який детальності на будь-якому відрізку геологорозвідувального процесу є ймовірносним. Йому властиві всі особливості імовірнісних процесів і імовірнісних висновків. Це означає, що прогнозні висновки, які формулюються в результаті металогенічних прикладних досліджень і лежать в основі стратегії і методики геолого-розвідувальних робіт, мають певний рівень імовірнісних оцінок і, отже, містять помилки двох родів.

Помилка першого (I) роду полягає в тому, що може бути відбраковані обсяг геологічного простору, в межах якого є шуканий об'єкт. Помилка ж другий (II) роду виникає, коли насправді в межах досліджуваного обсягу цікавить об'єкт відсутній. Інакше кажучи, під помилкою I роду слід розуміти випадок, коли сказано "ні", а насправді "так". Помилка ж II роду означає: сказано "так", а насправді -- "ні".

Цікаво відзначити, що вивчення досить великого обсягу ретроспективного матеріалу по результативності прогнозно-металогенічних та інших геологічних висновків показує: геологи частіше уникають помилки I роду. В результаті підвищується рівень помилки II роду. Створюється враження, що геолог, прагнучи убезпечити себе від помилок I роду, інтуїтивно розширює контури площ або опускає глибини прогнозу і збільшує кількість виділених перспективних об'єктів, як би пом'якшуючи критерії прийняття позитивних рішень. Інакше кажучи, фахівець більше схильний до позитивних висновків. Причини, що зумовлені таке положення, мають глибокі економічні та психологічні корені. На фахівця тисне небезпека пропуску рудоносних об'єкта, пропуску свого шансу, яке визначило целеустановку і мотиви його трудової діяльності (1).

Оскільки про наявність (або відсутність) об'єкта, що цікавить в даному обсязі геологічного простору можна говорити лише з певною ймовірністю, то можливість появи помилок I і II пологів ніколи не можна виключити. Тут створюються ножиці: зниження рівня помилки одного роду підвищує рівень помилки іншого роду. Отже, потрібно вибрати таку стратегію геолого-розвідувальних робіт, яка забезпечила б мінімальний рівень сумарних втрат, що виникають через помилки I і II пологів. Цей принцип є основоположним у будь-яких "ігрових" ситуаціях, коли рішення приймається в умовах дефіциту інформації та коштів.

Рішення завдання з вибору рівнів помилок I і II пологів ускладнюється в умовах слабкого знання ціни помилок, що, як правило, має місце при проведенні геологічних досліджень і геологорозвідувальних робіт. Саме з цих причин "розумний сенс "давно підказав принцип поетапного проведення геологорозвідувальних робіт. Це означає, що комплекс робіт і процедур, що визначають суть геологічного прогнозування, орієнтується не на прямі пошуки шуканого об'єкта на кінцевій точці технологічного ланцюжка, а на послідовне скорочення обсягу, всередині якого цей об'єкт знаходиться (2). Кожен наступний крок геологорозвідувальних робіт спрямований на отримання інформації, яка може зменшити невизначеність про просторове розташування і властивості кінцевого об'єкта.

Оскільки будь-яке завдання вирішується в умовах обмеженості ресурсів, у тому числі часу (найважливішого становить ресурсів), а кожен крок потребує витрат частини ресурсів, постає завдання мінімізації кількості кроків (стадій, етапів). Але при цьому зростає небезпека допущення помилки I роду, оскільки мінімізація числа кроків в умовах обмеженості ресурсів може бути досягнута тільки в внаслідок значного скорочення обсягу досліджуваного після кожного кроку. Збільшення ж обсягу одночасно відбраковані частини геологічного простору призводить до зростання імовірності включення шуканого об'єкта в відбраковані обсяг.

Більше конкретно - оптимізація процесу реалізації геологічних прогнозів передбачає вирішення двох взаємопов'язаних завдань: 1) знаходження оптимального способу поетапного скорочення обсягу досліджуваного геологічного простору, що, в кінцевому рахунку, означає пошук шляхів раціональної стадійності і, відповідно, розподілу ресурсів між стадіями геологoразведочних робіт; 2) раціональне поєднання методів вивчення геологічного простору на різних стадіях, що еквівалентно раціонального комплексуванню методів, тобто оптимального розподілу ресурсів всередині стадій.

Мінеральносирьевая база за ступенем та достовірності вивченості, а також за структурно-речовій організованості в загальному вигляді представлена прогнозними ресурсами, оціненими запасами і розвіданими запасами. Оптимальні співвідношення між цими структурними компонентами, а також їх абсолютні величини визначають надійність і стійкість мінерально-сировинної бази. Накладає свій відбиток також просторовий розподіл зазначених складових частин мінерально-сировинної бази і їх інфраструктурне забезпечення. Створення та підтримка всіх компонентів мінерально-сировинної бази, тобто її відтворення, на всіх стадіях забезпечується шляхом геологічного прогнозування - використання методів і наукового арсеналу прикладної металогенії. У зв'язку c цим, однією з найважливіших задач прикладної металогенії стає створення системи наскрізного геологічного прогнозування об'єктів різних ієрархічних рівнів (5).

Таким чином, геологічне прогнозування виділяється як прикладне напрям металогенії - науки про закономірності формування та просторової локалізації рудоносних об'єктів всіх ієрархічних рівнів. У більш загальному вигляді геологічне прогнозування - специфічний процес пізнання будь-яких геологічних об'єктів і процесів через "відбитки" в кам'яній літопису Землі, спрямований не на майбутнє (що має місце в інших системах прогнозування), а вглиб геологічної історії. Його положення, структура і методологія на різних етапах геологічних досліджень і геологорозвідувального процесу обумовлені цілями та відповідними їм об'єктами. Формулювання цих цілей, визначення характеризують об'єкти інформативних параметрів, ознак наскрізного тренду розвитку геологічних процесів, розробка та реалізація методів їх реєстрації, а також оцінки результативності та рівня достовірності прогнозно-металогенічних висновків є однією з найважливіших проблем прикладної металогенії.

За суті, мова йде про систему безперервного активного прогнозування на будь-якому відрізку технологічного процесу геологічних досліджень і геолого-розвідувальних робіт, що передбачає забезпечення оперативного регулювання ходу геологорозвідувальних робіт, у тому числі внутрістадійное (5).

До теперішнього часу в більш-менш систематизованому вигляді склалися стійкі уявлення про загальні закономірності, що дозволяють з достатньо високою надійністю визначати металогенічної спеціалізацію великих регіонів, металогенічних провінцій, геологічних епох, великих тектонічних структур і геологічних формацій. Вивчено металогенія головних структурних елементів земної кори - геосинклінальної-складчастих областей, платформ, областей тектономагматіческой активації, серединних масивів, рифтових зон. З меншою детальністю встановлені закономірності розміщення корисних копалин у межах більш дрібних таксономічних одиниць металогенії - Рудних районів, вузлів, рудних полів.

Особливістю всіх складових металогенічної знання є збільшення ступеня подтверждаемості прогнозів у міру віддалення від конкретного емпіричного базису, тобто від родовища до рудному полю, району, металогенічної провінції і т.д. У цьому ж напрямку зростає ступінь теоретичної обгрунтованості різних тенденцій і закономірностей, що визначають просторове розміщення рудоносних об'єктів в земній корі. На базисному ж рівні (родовище, рудне поле) переважає слабо структурізованний фактичний матеріал, який на перший план висуває індивідуальні особливості об'єктів і затушовує, безумовно, існуючі наскрізні закономірності. Проте саме цей матеріал головним чином складає основу локального та широкомасштабного кількісного геологічного прогнозування. У процесі спеціалізованих досліджень лише в окремих рудних районах і по обмеженому колу корисних копалин встановлені відносно надійні емпіричні залежності параметрів оруденення від геологічних факторів, дозволяють розробити надійно обгрунтований прогноз. Зверху вниз, у міру зниження рівня узагальненості матеріалів, різко зростає число всіляких гіпотез і емпіричних знань і залежностей, що часто мають суперечливий характер (5).

З цього випливає, що головна проблема і наукова задача геологічного прогнозування - узагальнення та аналіз фактичного матеріалу на низовому структурному рівні з метою обгрунтування закономірностей розміщення родовищ корисних копалин стосовно до конкретних рудним районах і рудним полям.

Особливе місце займає питання про закони металогенії. Ряд дослідників вважають, що геологічні, в тому числі металогенічної, закони існують як спільноти стійких закономірностей, які широко використовуються в теорії і практиці. Однак відсутність методологічних принципів поки не дозволяє їх сформулювати у відповідно до загальних вимог. Тому на ділі для металогенії основне значення набувають загальні закони природознавства.

Разом з тим, можна сформулювати деякі конкретні критерії та вимоги до геологічним прогнозами. Суть їх полягає в тому, що ізольованою проблеми локального прогнозу не існує. Вона органічно пов'язана з усією системою прогнозів через єдині моделі формування рудоносних об'єктів певних типів. У основі локальних прогнозів повинні лежати уявлення про наскрізний моделі формування рудоносних об'єктів усіх рівнів та вираженості контролюючих мінералізацію факторів у вигляді фіксованих природою наслідків реалізації єдиного сценарію. При цьому, на кожному конкретному рівні формуються власні специфічні чинники контролю рудоносних об'єктів (4).

Ігнорування будь-якого попереднього або проміжного по детальності ланки призводить до руйнування всієї системи прогнозів, негативні наслідки чого рельєфно проявляються в міру наближення до кінцевих стадіях геологорозвідувальних робіт. Рішення задач локального прогнозу у відриві від усієї системи прогнозів у загальному випадку приречена на невдачу, а позитивні результати можуть бути наслідками лише випадкового збігу сприятливих обставин, а також реалізації інтуїції і досвіду суб'єкта-дослідника, здатного оперувати категоріями цілісних систем.

Багаторазовий повернення до раніше прогнозованих рудоносних об'єктам (якщо виключити можливість шлюбу попередніх досліджень) є процесом закономірним та неминучим -- це накопичення нових знань про природні закономірності у вигляді моделей з ймовірносними можливостями реалізації.

В викладеному аспекті проблеми прикладної металогенії - геологічного прогнозування як способу наукового пізнання та методу розвитку мінерально-сировинної бази - виходять за межі спеціальної металогенії і охоплюють економіку мінеральної сировини і надрокористування. Це зайвий раз підкреслює особливість геологічного прогнозування як наукового напрямку, зароджується на стику геологічних та економічнихнаук і зв'язує їх з геологорозвідувальної та гірничодобувної практикою.

В зв'язку з цим до першочергових завдань належать доробка і розвиток методології прогнозування, створення геолого-економічних моделей - образів родовищ, організація обліку геологічних прогнозів, підготовка навчально-методичних матеріалів та навчання спеціалістів (5).

Важливим резервом геолого-економічної оптимізації геологорозвідувального процесу є скорочення стадійності робіт і перехід на перманентну технологію робіт. Але розробка і реалізація такої технології пов'язані з великим економічним ризиком і в зв'язку з цим мають потребу в надійному науковому обгрунтуванні.

Само положення мінеральносирьевой бази на початковій точці відліку сфери матеріального виробництва обумовлює пріоритетний розвиток наукових напрямків, максимально підвищують надійність очікуваних результатів геологорозвідувальних робіт.

Ці проблеми ставилися неодноразово і раніше. Проте в нових економічних умовах, коли необхідно корінним чином прискорити процес окупності інвестицій, вони здобувають особливо важливе значення. Завершальні стадії геологорозвідувальних робіт повинні бути за часом максимально наближені до початку відпрацювання родовищ. У більшості ж випадків повинен бути реалізований єдиний процес поєднання у часу розвідувальних та експлуатаційних робіт, але без шкоди відтворенню, раціонального використання і охорони мінеральносирьевих ресурсів. Тому створення і розвиток єдиної методології прикладної металогенії - геологічного прогнозування - як самостійного науково-виробничого напрямку в сучасних умовах представляється настільки ж назрілим і необхідним, як це було кілька десятиліть тому для загальної та спеціальної металогенії.

Список літератури

1. Єремєєв А.Н., Оганесян Л.В., Митрофанов І.В. Логіко-методологічні аспекти процесу геологічного пошуку. Методика комплексної обробки геолого-геофізичної інформації за допомогою математичних методів і ЕОМ при прогнозування та оцінки родовищ. - М., 1977.

2. Крейтер В.М. Пошуки і розвідка родовищ корисних копалин. - М.: Госгеолтехіздат. Ч. 1, 1960.

3. Лисичкин В.А. Теорія та практика прогностики. - М.: Наука, 1972.

4. Оганесян Л.В. Багаторівневий і локальний прогноз рудоносності: нові методологічні підходи. Вітчизняна геологія, № 4, 1996.

5. Орлов В.П. Геологічне прогнозування. - М.: Недра, 1972.

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://geo.web.ru