數(shù)學方法在礦產(chǎn)地質(zhì)勘查工作中的應(yīng)用

呂紹玉

（貴州省地礦局一一三地質(zhì)大隊，貴州 六盤水 553000）

數(shù)學方法在實際生活當中，隨處可見，科學技術(shù)的更新與發(fā)展離不開數(shù)學方法和思維，隨著數(shù)學研究領(lǐng)域不斷擴大，也使得礦產(chǎn)地質(zhì)工作與數(shù)學方法之間越來越密切。在礦產(chǎn)地質(zhì)工作中，許多步驟環(huán)節(jié)都會應(yīng)用到數(shù)學方法，同時也能夠大幅度提高整體工作效率和質(zhì)量，節(jié)省材料成本和時間，并且大幅度減少相關(guān)工作人員的實際工作量，受到了從業(yè)人員的廣泛重視。文章就一些常用的數(shù)學方法在地質(zhì)工作中的具體應(yīng)用進行了簡要分析，希望可以為相關(guān)從業(yè)人員提供些許借鑒。

1 一般數(shù)學統(tǒng)計分析方法在礦產(chǎn)地質(zhì)工作中的應(yīng)用

礦產(chǎn)地質(zhì)工作實際開展過程中，可以充分運用概率分析方法，對地質(zhì)實踐進行全面觀察及預(yù)測，可采用貝葉斯公式等方法進一步勘查和預(yù)測實際工作當中存在的安全隱患和風險，并及時采取相應(yīng)的措施加以預(yù)防，這樣也能夠最大程度上避免在整個勘探工作中出現(xiàn)危險事故，減少財產(chǎn)損失以及人員傷亡，有效提升固體礦產(chǎn)或油氣勘查工作的可靠性與精準性，也促使固體礦產(chǎn)或油氣地質(zhì)勘查工作與數(shù)學方法之間的相互協(xié)調(diào)，充分發(fā)揮數(shù)學方法的作用和價值，同時也使得地質(zhì)勘查與經(jīng)濟學之間相互融合，通過數(shù)學量值呈現(xiàn)具體的評價結(jié)果。目前，國內(nèi)礦產(chǎn)地質(zhì)工作在實際開展過程中，最為常見的數(shù)學方法主要有單變量統(tǒng)計與多元統(tǒng)計兩種分析方法，前者比較適用于表達兩個不同變量間的關(guān)系，如信息量以及單因素方差的計算與分析，多元統(tǒng)計分析多適用于多項隨機變量相關(guān)分析研究過程中，有助于研究者從多個角度進行深入分析，進一步闡述不同變量之間的聯(lián)系，如回歸分析、方差分析等方法。目前，礦產(chǎn)地質(zhì)工作實際開展過程中最為常用的是克里金數(shù)學方法，該統(tǒng)計方法能夠針對礦產(chǎn)地質(zhì)工作開展過程中的礦產(chǎn)存儲量、礦石的具體位置以及可能存在的誤差等進行科學合理的估算和預(yù)測，再比如，礦產(chǎn)地質(zhì)構(gòu)造的周期性變化趨勢分析、金屬礦體礦段或油氣水層勘探劃分工作等都可以采用該數(shù)學方法，能夠達到事半功倍的效果[1]。

2 特殊數(shù)學統(tǒng)計分析方法在礦產(chǎn)地質(zhì)工作中的應(yīng)用

目前，相關(guān)工作人員主要是以數(shù)據(jù)點群中心為參照，根據(jù)數(shù)據(jù)的具體離散情況，進行統(tǒng)計分析，這樣也能夠最大程度上清晰直觀的呈現(xiàn)礦產(chǎn)的地質(zhì)環(huán)境狀況，采用該方法也能夠?qū)嶋H情況進行有效控制，并減少實際情況和統(tǒng)計分析間存在的誤差與偏離，最大程度上減少因為礦產(chǎn)分布存在差異性，導(dǎo)致數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果之間出現(xiàn)較大誤差，造成更加嚴重的問題。因為礦產(chǎn)地質(zhì)工作在實際開展過程中，需要對定性以及定量等不同方面都要進行深入全面的分析與研究，所以，采用定向數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法具有重要的現(xiàn)實意義，如水流方向研究、通過實踐研究得出，定性數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析過程中，是不需要具體數(shù)值為基礎(chǔ)參照的，但是會更加注重研究對象性質(zhì)之間存在的差異，當研究重點更加側(cè)重于具體數(shù)值情況下，便出現(xiàn)了定量統(tǒng)計方法[2]。

3 數(shù)學模型在礦產(chǎn)地質(zhì)工作中的應(yīng)用

通過建立數(shù)學模型，在沒有隨機成分的情況下，進一步研究與分析具體因果關(guān)系，可采用指數(shù)方程進一步明確礦產(chǎn)地質(zhì)工作開展中，空隙率與深度之間存在的聯(lián)系，當?shù)V產(chǎn)地質(zhì)工作中已經(jīng)陸續(xù)檢測出了三氧化二鉻的數(shù)據(jù)信息，并全面了解不同含量之間的聯(lián)系，這個時候可采用數(shù)學模型進一步深入分析和表達兩者之間的關(guān)系。

4 質(zhì)過程的數(shù)學模擬

礦產(chǎn)地質(zhì)工作屬于長期系統(tǒng)性的工程，且地質(zhì)系統(tǒng)往往要經(jīng)過長期的發(fā)展與演變，在實際工作中，可以有效利用數(shù)學模擬方法對一些礦產(chǎn)地質(zhì)狀況以及發(fā)展歷程進行真實全面的反映，從而再現(xiàn)地質(zhì)演變過程，這樣也能夠為相關(guān)研究工作的有序開展及效率提供基礎(chǔ)依據(jù)以及科學的方法，同時也有助于改善在地質(zhì)工作中，人們對于材料技術(shù)以及實驗方法的依賴，通過數(shù)學模擬，也能夠?qū)⒄麄€演變過程真實直觀的呈現(xiàn)在研究人員的面前，數(shù)據(jù)信息也相對更加的具體化。如高溫高壓環(huán)境下，巖石當中的性能發(fā)生變化，邊界層之間進行能量轉(zhuǎn)化相關(guān)研究過程中，都是可以充分利用計算機信息技術(shù)以及數(shù)學方法對相關(guān)地質(zhì)狀況以及演變過程進行生動形象的模擬，這些功能及達到的效果是傳統(tǒng)研究分析工作以及實驗無法達到的效果，也是不可能完成的。目前，計算機信息技術(shù)與數(shù)學方法被廣泛應(yīng)用于礦產(chǎn)地質(zhì)勘察與研究工作中，也使得地理理論知識與數(shù)學方法之間有效融合在一起，這樣的統(tǒng)計分析方法也被廣泛應(yīng)用于地質(zhì)工作當中，隨著方法不斷的更新與演變，類型也在不斷增加，甚至超過了30 種以上，如特爾菲法、埃德曼法等，隨著計算機信息技術(shù)的快速發(fā)展與普及，以數(shù)學計算方法為基礎(chǔ)，通過計算機技術(shù)輔助礦產(chǎn)地質(zhì)工作的開展，有助于提升指揮工作的整體效率，真實全面的呈現(xiàn)出礦產(chǎn)地質(zhì)環(huán)境、土壤分布、地形狀況以及區(qū)域地貌等相關(guān)信息，同時也能夠最大程度上保障具體結(jié)果的真實性與可靠性，通過計算機技術(shù)也能夠真實精準的反映該區(qū)域的整體地質(zhì)環(huán)境全貌，并且對相關(guān)研究人員提供真實精準的數(shù)據(jù)支撐[3]。

5 礦產(chǎn)的統(tǒng)計預(yù)測

近年來，隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)學方法在各個領(lǐng)域當中都有應(yīng)用，礦產(chǎn)地質(zhì)工作自然也不例外，可以通過數(shù)學方法預(yù)測一些礦產(chǎn)方面相關(guān)工作，如可采用統(tǒng)計決策方法對礦產(chǎn)進行預(yù)測，通過計算概率，明確礦產(chǎn)的具體位置。以我國南方某個地區(qū)的火山巖盆底為例，采用統(tǒng)計決策方法對鐵礦進行預(yù)測，該區(qū)域受到大斷裂以及破碎帶控制的影響，整體構(gòu)造非常復(fù)雜，在該地區(qū)地質(zhì)發(fā)展與演變過程中，曾經(jīng)發(fā)生過比較頻繁的火山活動，火山噴發(fā)主要分為四個階段，整個厚度在2 千公尺以上。該區(qū)域之內(nèi)已經(jīng)探明8 個礦點與鐵礦床，而鐵礦預(yù)測也能夠為之后的勘探工作有序開展提供基礎(chǔ)依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。

統(tǒng)計決策屬于統(tǒng)計預(yù)測方法的一種，統(tǒng)計決策和決策論之間有著密切的聯(lián)系，策略論主要指的是對于可能發(fā)生的情況，采取最優(yōu)化的對策，統(tǒng)計決策與策略論之間存在一定的區(qū)別，即前者重點研究無理智自然狀態(tài)，后者主要研究的是有理智狀態(tài)，統(tǒng)計決策方法的基礎(chǔ)原理主要是：在進行礦產(chǎn)預(yù)測過程中，地質(zhì)工作者的預(yù)測行為也就是策略行動?？梢詫⒌V產(chǎn)預(yù)測工作當做是地質(zhì)工作與礦產(chǎn)狀態(tài)間的對策問題，應(yīng)當結(jié)合實際情況，建立三種空間之間的聯(lián)系，針對具體的準則，確定決策函數(shù)，并實施統(tǒng)計預(yù)測。采用統(tǒng)計決策方法進行礦產(chǎn)預(yù)測整個過程為：結(jié)合實際預(yù)測的地質(zhì)資料當中，選擇預(yù)測因素，并結(jié)合具體數(shù)據(jù)資料以及準則，建立決策函數(shù)，結(jié)合決策函數(shù)，采取相應(yīng)的決策或者行動，并完成整個礦產(chǎn)預(yù)測統(tǒng)計。在實際工作過程中，很多情況下，會受到資料不完整因素的影響，導(dǎo)致無法有效體現(xiàn)以上預(yù)測的過程中，為了保障礦產(chǎn)預(yù)測的結(jié)果準確性，主要采取礦產(chǎn)概率計算的方法，屬于近似計算礦產(chǎn)概率的一種方法。為了進一步預(yù)測礦產(chǎn)區(qū)域，將整體總面積劃分為不同的方格，每一個方格的面積是一定的，并且分布著礦點與礦床，作為已知方格，針對具體的地質(zhì)特點，并結(jié)合相關(guān)部門的具體意見，將方格作為無礦已知方格，并且覆蓋湖泊與河流，由于不能在方格中及時獲取相關(guān)地質(zhì)信息，對預(yù)測結(jié)果產(chǎn)生影響，可選取其中的120 個方格進行預(yù)測。選擇其中21 個地質(zhì)特征值，當存在某特征時記為1，不存在某特征值時應(yīng)當記為0，但是并非所有的特征值都是存在一定價值的礦產(chǎn)預(yù)測因子，為了選擇具有一定價值的因子，應(yīng)當對信息度進行計算，信息度主要指的是在礦產(chǎn)預(yù)測當中起到重要作用的某項地質(zhì)特征，此外，還可用于地質(zhì)解釋。通過計算地質(zhì)特征值信息度，確定最大特征值，其中有6 個預(yù)測區(qū)與生產(chǎn)部門通過傳統(tǒng)地質(zhì)方法預(yù)測結(jié)果一致，而采用統(tǒng)計決策方法發(fā)現(xiàn)了新的預(yù)測區(qū)。

6 礦產(chǎn)地質(zhì)數(shù)據(jù)的存儲與處理

隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)展與普及，可充分采用計算機技術(shù)存儲、處理相關(guān)數(shù)據(jù)，這也是未來的主要發(fā)展方向，當前，電子計算機應(yīng)用于地質(zhì)工作中主要分為兩個方面：即一般用途以及專門用途的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，后者包括鉆孔信息、礦產(chǎn)資源、古生物等，數(shù)據(jù)系統(tǒng)當中的地質(zhì)數(shù)據(jù)表示著不同的地質(zhì)以及化學變量，并通過相應(yīng)的程序獲取信息數(shù)據(jù)以及進行自動處理。采用電子計算機能夠自動進行地質(zhì)圖的繪制，從而有效提升整體工作效率，當前各類型的地質(zhì)圖都可以進行自動化繪制，從而大大的減少了工作人員的實際工作量[6]。

7 結(jié)語

隨著計算機技術(shù)的快速更新與發(fā)展，數(shù)學方法被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域當中，對各行各業(yè)都產(chǎn)生了極大的影響，將其應(yīng)用到地質(zhì)工作中，為地質(zhì)工作的穩(wěn)步有序開展提供基礎(chǔ)保障，同時也極大的提升了工作效率和質(zhì)量。在不久的將來，地質(zhì)勘察、數(shù)學方法以及計算機技術(shù)也會進一步融合，其應(yīng)用范圍也將會不斷擴大，通過不斷的創(chuàng)新，為我國礦產(chǎn)地質(zhì)行業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。