Автор: Шпекторов Александр Андреевич, Главный геолог по проектам развития ООО «Нордголд Менеджмент», основатель и автор сайта ГЕОКНИГА

Актуальность вопроса рассмотрения типичных ошибок при геологической интерпретации, выполняемой средствами ГГИС (Горно-геологические информационные системы), определяется внедрением ГГИС в повседневную работу геолога при недостаточном уровне обучения учету заложенных в программные комплексы методов интерполяции и их соответствия правилам и принципам геологической интерпретации. В настоящей статье рассмотрены некоторые типичные ошибки, допускаемые при геологической интерпретации исполнителями работ, на примере одного из месторождений Талнахского рудного узла, которые были выявлены в процессе создания ресурсных и литолого-структурных моделей. В заключении обоснованы выводы о недопустимости давления на геологическую службу в процессе выполнения интерпретации геологических данных, необходимости геологического контроля над результатами автоматических и полуавтоматических методов построения геологических объектов, о широком распространении ошибочного мнения, что наличие мощных математических аппаратов ускоряют процесс геологической интерпретации. Общее наблюдение за практикой использования ГГИС в процессе геологической интерпретации результатов полевых наблюдений показывает, что использование ГГИС требует существенного контроля – в не опытных руках этот сложный инструмент, некорректное применение которого может совершенно исказить суть работы геолога при интерпретации результатов геологических исследований.

В современной практике работ всех стадий геологического изучения месторождений полезных ископаемых, от общих поисков до эксплуатационной разведки, от рудопроявления до эксплуатации, выполнение работ без применения технологий 3D моделирования уже невозможно представить. Разнообразные программные продукты прочно вошли в практику повседневной работы геологов, существенно упрощая и ускоряя процессы интерпретации получаемой геологической информации и выполнения ряда механических манипуляций, сопутствующих выполняемой интерпретации. Наряду с очевидными и неоспоримыми плюсами, как это обычно бывает, внедрение новых технологий (несмотря на обширную многолетнюю практику применения 3D методов, это направление все еще постоянно обновляется, совершенствуется и модернизируется) сопряжено с большим количеством сложностей и особенностей, которые, в свою очередь, приводят к техническим ошибкам, сводящим на нет всю очевидную полезность применяемых технологий. В данной статье мы рассмотрим некоторые из них, касающиеся технической стороны интерпретации геологических данных и изучения геологического строения на первых этапах ресурсного и геологического моделирования.

Первая, и, пожалуй, самая важная и неочевидная проблема, которая возникает при использовании ГГИС на всех этапах и приводит к ошибкам, это кажущаяся легкость и упрощение геологической интерпретации поступающих данных. Возможность быстро визуализировать информацию, обрабатывать массивы данных в тысячи скважин и проб нажатием нескольких клавиш, наличие мощных математических аппаратов «на расстоянии вытянутой руки по первому требованию», применение которых раньше требовало усилий целых лабораторий – все это создает иллюзию, что геология стала проще, интерпретировать данные стало быстрее, выполнять построения – легче и безошибочнее. Скорость, с которой выполняются все процессы, не оставляет времени обдумать результат работ. Большой уклон ресурсного моделирования в коммерческую сторону негативно сказывается на качестве получаемого продукта – геологи находятся под постоянным давлением и требованием выполнить интерпретацию как можно быстрее, чтобы принимать коммерческие решения. Другими словами, из-за кажущейся легкости выполнения геологической интерпретации методами ГГИС, время на выполнение работ сильно сокращено, что приводит к невозможности критически оценить получаемый продукт. Такое положение дел является недопустимым, и должно всячески пресекаться руководителями геологической службы. Из рассмотренных обстоятельств, в большинстве случаев, проистекают все нижеследующие ошибки.

Вторая проблема – недооценка локальных элементов геологического строения при массовой интерпретации исходных данных. Каждое месторождение и рудопроявление обладает набором уникальных особенностей, которые критически важно учитывать при интерпретации. Массовый подход исследования данных не позволяет в должной мере их учитывать. Данная проблема заключается в том, что, выполняя типовые построения по заранее разработанным методикам, нет времени и возможности оценить корректность локального применения разработанной методики.

Например, на рассматриваемом месторождении Талнахского рудного узла (Норильский промышленный район) была выявлена закономерная особенность геологического строения рудоносной интрузии, которая выражается в наличии двух разновидностей вкрапленных руд, разделяемых по содержанию меди, что выражается в наличие двух математических популяций содержаний при статистической оценке результатов опробования. При общности состава рудной минерализации и единого вмещающего комплекса, обогащенные популяции картируются самостоятельно, для исключения их влияния на основную массу рядовых руд. (рис 1).

Рис 1. Обогащенные участки в массе рядовых руд в блочной модели по вкрапленным рудам. Разрез, фиолетовым цветом – содержания Cu>1,7% (критерий оконтуривания обогащенных участков)

На рисунке 1 показано рядовое положение обогащенных участков основной рудоносной интрузии, которые согласуются с положением основного рудного тела, не нарушая логику строения вмещающей расслоенной интрузии. Обогащенные участки, по данным статистического анализа результатов опробования, геологической документации и наблюдений в керне, занимают субсогласное положение с материнской расслоенной интрузией и имеют вложенный характер с рядовыми вкрапленными рудами. Эта особенность геологического строения рудного тела и интрузии, которую необходимо учитывать при интерпретации. Влияние обогащенных участков при интерполяции в блочной модели на вмещающие объемы рядовых вкрапленных руд исключено. Внешняя простота построения приводит к поверхностной оценке результатов моделирования, выполняемого в полуавтоматическом режиме.

Исходя из вышеопределенных особенностей геологического строения, а также из-за поверхностной оценки результатов полуавтоматической интерпретации в силу недостатка времени на полноценный аудит построений, формируются следующие ошибки интерпретации, которые показаны на нижеследующих рисунках (рис 2, 3)

Рис 2. Ошибочное положение обогащенного участка в массе рядовых руд – ошибка в секущем положении интерпретируемых обогащенных участков относительно основных рудных тел. Разрез.

Ошибка интерпретации (а это именно ошибка, исходя из вышеописанных особенностей геологического строения), показанная на рисунке 2, заключается в секущем положении обогащенного участка относительно границ рядовых руд, распадающихся в указанном месте на два рудных тела. Как видно по опробованию скважины, между рудными участками имеется безрудная интрузия, которая позволяет выделить два рудных тела, состоящих из рядовых руд. Обогащенный участок, занимая вложенное положение относительно рядовых вкрапленных руд (по ранее наблюденным особенностям – это обязательное условие, так как обогащенные участки не являются самостоятельными рудными образованиями самостоятельного этапа рудогенерации), не может пересекать контакты оконтуренных рядовых руд. Эту ошибку можно было бы обнаружить при аудите результатов полуавтоматического построения при достаточном уровне знания об особенностях геологического строения исследуемого объекта и достаточном времени на процедуры контроля.

Рис.3. Завышение параметров экстраполяции и интерполяции контуров обогащенных руд. План в поле рудника.

Условные обозначения:

Каркасы обогащенных типов руд

Устья скважин

Рис 4. Ошибка геометризации при экстраполяции – раздув мощности. Разрез.

Рис 5. Интерпретация тектонических элементов без учета их влияния на сплошность геологических образований (рудных тел и пр.). Разрез

Условные обозначения:

Категория запасов С1

Тектонические нарушения

Категория запасов С2

Блочная модель:

На рисунке 5 показан пример, когда в модели заложена серия тектонических нарушений, которые не смещают рудное тело и вмещающие комплексы. Наличие таких структур в модели не несет смысловой нагрузки (в общем виде), и может быть использовано только для геомеханических или иных вспомогательных узкоспециальных построений. Выделение подобных структур, разумеется, необходимо, как и структур, приводящих к нарушению сплошности, но они должны быть обособлены, как отдельный самостоятельный тип элементов геологического строения: это будет отвечать глобальным представлениям о типах тектонических элементов, иметь практическое значение и не будет вносить искаженное представление о строении тектонического каркаса месторождения.

Вторая группа ошибок, связанная с тектоническими нарушениями – несогласование динамики смещения для одноранговых (одновозрастных, имеющих единое происхождение и т.д. структур (рис 6).

Рис 6. Несогласованность характера смещения одновозрастных структур (условные обозначения см рис 5). Разрез

Условные обозначения:

Категория запасов С1

Тектонические нарушения

Категория запасов С2

Блочная модель:

В общем виде, разломная тектоника на локальном масштабе не может смещать один объект, и не смещать второй, являющийся одновозрастным с первым. Причина таких нестыковок – некорректность условий активации разломов при автоматическом/полуавтоматическом построении, без должного контроля за результатом. Другой причиной может быть попытка увязать данные, находящиеся в противоречии, без выяснения причины этого противоречия – например, недостоверное положение в пространстве результатов бурения, ошибка при документации керна и т.д. (Цыганов В.А., 1994)

Третья группа ошибок – изменение динамики смещения по простиранию тектонического элемента, без наличия предпосылок для такой интерпретации (рис 7).

Рис 7. Необоснованное изменение динамики смещения по простиранию тектонической структуры (условные обозначения см рис 5). Разрез

Приведенный пример показывает, как изменяется динамика смещения блоков относительно тектонической структуры, от сброса к взбросу, без наличия условий для формирования подобной динамики объектов. Расстояние между сечениями – 200 метров. Это продукт математической интерпретации без геологического обоснования, что, как уже упоминалось, не может считаться корректным (исследуемый объект находится в области, где формируются горстовые структуры, или системы параллельных сбросов и взбросов в условиях растяжения, оперяющих региональный сбросо-сдвиг, местами имеющий грабеноподобное строение (Падерин П.Г. и др., 2016 г.)). Подобные тектонические структуры (представленной на рисунке), безусловно, могут формироваться, называются они «шарнирный разлом», но для их формирования нужны определенные условия, не отвечающие условиям сбросо-сдвига.

Важным заключением данной части рассмотрения типичных ошибок, является утверждение, что, приступая к интерпретации, необходимо, чтобы у геолога существовала геологическая концепция строения и развития района, (в т.ч. рудного поля и месторождения), которая и будет определять характер интерпретируемых объектов. Геологическая обстановка и история развития всегда диктуют результат. Формальная, безконцептуальная интерпретация всегда ведет к образованию нелогичных, внутренне противоречивых (с точки зрения геологии), геологически не объяснимых объектов, что, в свою очередь, ведет к неправильной ресурсной оценке и ошибке в принятии технических решений.

Следующая группа ошибок относится к интерпретации непрерывности рудных образований при пересечении тектонических элементов. Суть данной ошибки состоит в том, что при переходе через сместитель, формируемая блочная модель не прерывается, а генерируется как единый сплошной объект, что, в свою очередь, приводит к ошибке в интерполяции содержаний через сместитель (рис 8).

Рис 8. Некорректный учет разрыва сплошности оруденения при построении блочной модели. Разрез

Условные обозначения:

Направление смещения оруденения вдоль нарушения

Тектонические нарушения

Направление непрерывности оценки содержания меди в блочной модели.

Данная ошибка возникает при упрощении создаваемой модели. При сложной тектонической нарушенности объектов, каждый обособленный участок должен интерполироваться самостоятельно (или должны выполняться процедуры восстановления ситуации до формирования смещения, интерполироваться в модель параметры, после чего блоки возвращаются в исходное положение). Иногда это может привести к формированию большого объема локальных моделей, сложных в управлении, и во-избежание такого результата создается некая единая модель, где блокировка создается без разрыва сплошности там, где она должна быть.

Еще одна важная группа технических ошибок, которые формируются из-за недостаточного внимания к результатам полуавтоматических и автоматических процессов интерпретации, это вопросы взаимопересечения каркасов (рис 9).

Рис 9. Взаимопересечение каркасов при полуавтоматических и/или автоматических интерпретациях (в разрезе). Разрез

Условные обозначения:

Участки взаимопересечения каркасов

Контур каркаса рудного тела B

Контур каркаса рудного тела А

Данная группа ошибок интересна тем, что она легко выявляется средствами автоматического контроля, однако, зачастую, в итоге игнорируются исполнителями, как несущественные. Такой подход приводит к формированию геологически некорректных и внутренне противоречивых областей развития участков оруденения, которые не имеют подтверждения при визуальной заверке в процессе эксплуатации (рис 10). Некорректность проявляется, в первую очередь, в наложении ореолов групп (доменов) оруденения, которые в реальности являются единым образованием.

Рис 10. Результат некорректного построения каркасов (каркасирования) с последующим созданием блочной модели. Разрез.

Важно отметить, что ошибкой является не само по себе пересечение, а пересечение каркасов, которые должны иметь или вложенный характер, или «параллельный» - т.е. каркасы, которые по логике и геологии не должны пересекаться.

Не менее часто встречающийся некорректный результат интерпретации исходных геологических данных – это немотивированное усложнение результирующих каркасов (рис 11).

Рис 11. Немотивированное усложнение каркасов (оранжевым цветом) между разведочными сечениями (синие линии – траектория скважин)

Происхождение подобных артефактов, которые можно определить на рисунке, связано с разными причинами. Это может быть неправильно подобранные параметры функции интерполяции от точки к точке, неправильный учет полной и неполной мощности рудного пересечения при интерполяции, ошибка исходной БД (самое очевидное), использование плоских построений без увязки в продольных сечениях и прочее. Наличие таких элементов – естественно в процессе моделирования, однако крайне важно уделять внимание поиску и купированию таких дефектов модели. Их оставление приводит к появлению в модели необъяснимых, сложных по конфигурации структур, которые потом требуют не стандартизированных решений отработки, отдельного внимания и учета – по факту, не существуя в природе.

Следующий тип технических ошибок – это построение каркасов и моделей через разведочные сечения, не имеющих оснований для этого (рис 12).

Рис 12. Некорректная интерпретация рудного тела через разведочное сечение без опробования, содержащего оруденение (вмещающие безрудные комплексы).

Условные обозначения:

Область некорректной интерпретации

Траектория скважины

Отсутствие должного контроля за результатами работы интерпретирующей программы, может приводить к ситуации, когда рудный каркас (а за ним и блочная модель) располагается в пространстве без учета наличия фактических данных о свойствах руд и пород, или вопреки данным - как в указанном примере, блочная модель построена через скважину, которая в этом месте пройдена по вмещающим безрудным породам.

В данной статье рассмотрено только 8 групп технических ошибок, которые часто встречаются при выполнении геологической интерпретации и построении моделей, и являются частью общего списка типовых ошибок. Для примера взят не самый сложный объект, без сложного складчатого строения, с довольно простой тектоникой и, в целом, относящийся к 1-2 группам сложности геологического строения (по Российской классификации, приказ МПР РФ №278). Все они будут справедливы и на более сложных объектах, и внимание к этим проблемам должно быть повышенным.

Рассмотрение приведенных выше примеров важно дополнить комментарием относительно их влияния на результат:

1. Каждая из приведенных ошибок сама по себе может считаться несущественной, но суммарный кумулятивный эффект сложно предсказать, а это неопределенность, которая несет риск принятия неверных решений и искажения в итоге не только геологических интерпретаций, но технико-экономических показателей, определение которых является конечной целью при построении рудных тел;
2. Неизменность глобальной оценки не дает основания принимать локальные решения, на которые каждая из приведенных ошибок оказывает существенное влияние. Другими словами, знание что у нас есть 100 тонн руды «вообще», не даст ответа, где расположить выемочную единицу, какой способ отработки выбрать, какая экономическая целесообразность отработки конкретного участка предполагается и пр. – мелкие, на первый взгляд, ошибки, потенциально окажут существенное влияние на локальные решения и оценки.
3. Видимая несущественность ошибок не является обоснованием выполнять работу неправильно;
4. И самое важное – геологическая интерпретация не должна контролироваться и определяться возможностями программного обеспечения и/или математических аппаратов и/или требования коммерческих структур геологические основы. Безусловно, геологические построения должны учитывать возможности программного обеспечения, подчиняться законам математики там, где они пересекаются, и удовлетворять потребности бизнеса, там, где это необходимо, но не должны подстраиваться под них вопреки существующим представлениям о геологии как науки.

Вывод номер один из перечисленных выше типичных ошибок при выполнении геологической интерпретации: любое использование ГГИС с применением методик полуавтоматического и/или автоматического моделирования в обязательном порядке должно контролироваться с точки зрения выявления противоречий основам структурной геологии и иным разделам геологии и иным направлениям геологических знаний, влияющий на правильность интерпретации. Опыт экспертиз результатов подобных работ показывает, что этой процедуре, зачастую, уделяется ничтожное внимание, что мотивируется несущественностью выявляемых ошибок и необходимостью выполнения работ в крайне сжатые сроки.

Второй вывод - любое давление на геологическую службу с целью ускорения процессов актуализации и интерпретации геологических данных – это прямой путь к получению некондиционных результатов, что не связано с компетентностью исполнителей, а связано с невозможностью сократить время, которое требуется на геологическое осмысление поступающей геологической информации. При отсутствии такого времени у геолога, результат его работ неминуемо будет содержать ошибки, которые будут иметь непредсказуемые последствия для конечного результата.

Геологическая интерпретация в 3D с применением всех достижений IT сферы остается, тем не менее, сложным мыслительным и, в некотором смысле, творческим процессом, требующим большого внимания, опыта, понимания истории геологического развития, структурной геологии и т.д., и т.п. Глубоким заблуждением является убежденность, что наличие математических способов обработать одним кликом мышки массив данных в тысячи объектов может ускорить процесс геологической интерпретации (не обработки исходных данных, а именно интерпретацию). Разумеется, скорость подготовки исходных данных, их визуализация, статистическая оценка – все это стало возможным максимально ускорить при существенном снижении трудозатрат, однако собственно геологическая интерпретация остается (пока) исключительно «ручным» трудом, который локально удается упростить, используя для технических процедур макросы, функции построения простых поверхностей и иные инструменты, недоступные ранее. Попытка заменить опыт и знания геолога чистой математикой (в лице ГГИС) пока не выглядит реализуемой.

Общее наблюдение за практикой использования ГГИС в процессе геологической интерпретации результатов исследований показывает, что использование ГГИС требует серьезного независимого контроля – в не опытных руках этот сложный инструмент совершенно искажает суть работы геолога при интерпретации результатов геологических полевых и лабораторных исследований.

Список литературы:

1.Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1:1 000 000 (третье поколение). Серия Норильская. Лист R-45 — Норильск. Объяснительная записка. Падерин П.Г., Деменюк А.Ф., Назаров Д.В., Чеканов В.И. и др., 2016 г.
_____
2.Надежность геолого-поисковых систем, Цыганов В.А., 1994 г.
_____
3.Оценка минеральных ресурсов и рудных запасов: справочник по передовым практическим методам Австралазийского института горного дела и металлургии. Том 1. 2022 г;
_____
4.Оценка минеральных ресурсов месторождения Октябрьское в границах рудника «Таймырский», SRK, 2018;
_____
5.Подсчет запасов и геолого-промышленная оценка рудных месторождений, Коган И.Д., 1971 г.
_____
6.Приказ МПР РФ от 11 декабря 2006 г. N 278 "Об утверждении Классификации запасов и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых";
_____
7.Структурная геология и геологическое картирование. Михайлов А.Е., 1984 г (4-е изд);
_____
8.Экспертиза подсчетов запасов рудных месторождений, Викентьев В.А. и др., 1988 г;

Оригинал статьи вышел в журнале «Разведка и охрана недр» №5/2023