Структура литосферы и ее формирование. Поле геологического параметра

При этом принимают допущение об их неизменности в физическом времени, т.е. исследуют только пространственную изменчивость. Это допущение позволяет проводить региональные геологические исследования, геологическую (инженерно-геологическую) съемку и специализированное описание структур и свойств литосферы в статике. Термин «неоднородность», иногда используемый в литературе применительно к показателям свойств горных пород, не является синонимом пространственно-временной изменчивости. По своему объему понятие, обозначаемое термином «пространственно-временная изменчивость», шире понятия неоднородности. Неоднородность представляет собой проявление изменчивости, ее следствие. Неоднородность относится к изменчивости так же, как проявление процесса (его сечение на некоторый момент времени) к самому процессу. Она условно неподвижна в отношении как самих свойств и структуры геологического объекта, так и границ однородных по некоторым признакам объемов литосферы. Неоднородность выявляют путем сопоставления элементов множества в отношении некоторого свойства, установления мер сходства и связи между элементами. Если элементы неразличимы по изучаемому свойству (меры сходства высокие), то объект считают однородным. Если меры сходства низкие, а характер мер связей элементов различен, то объект по изучаемому свойству неоднороден. Исследование неоднородности некоторого объекта предполагает выполнение следующих операций: разделение объекта на сравниваемые части (элементы множества); измерение значений некоторого показателя свойств на каждом элементе множества или выявление признака, по которому оценивают неоднородность; нахождение мер сходства и связей между элементами. При оценке неоднородности исследуемый объем литосферы считают однородным в отношении какого-либо геологического параметра, если его функция, заданная на множестве, или функция меры связи не изменяется при некоторой группе преобразований (например, при преобразованиях смещения, при отражении в самой себе).

Неоднородность литосферы проявляется на разных уровнях ее организации, причем каждому из них отвечает свой уровень неоднородности. Например, можно рассматривать неоднородность литосферы, обусловленную принадлежностью ее различных частей к разным формациям, формационную, генетическую, минерального и гранулометрического состава пород, химического состава подземных вод, свойств грунтов.

Выявление неоднородности всегда сопровождает процедуру классифицирования геологических объектов. Классификация обычно представляет собой иерархическую систему признаков-оснований, в которой таксономические единицы отвечают классам геологических объектов, однородных в некоторых отношении. Классифицирование объектов в конечном итоге сводится к проверке их однородности по свойствам-основаниям классификации.

Пространственно-временная изменчивость литосферы и ее приповерхностной части, взаимодействующей с орудиями и продуктами человеческого труда - геологической среды, всегда отмечается по изменению некоторых признаков или свойств, характеризующих ее вещество или структуру (пространственные отношения компонентов). Эти признаки и их изменение в пространстве или в разные моменты времени можно описать на словах (содержательно, качественно), представить в графической форме (карты, разрезы, колонки, схемы взаимоотношений), выразить аналитически в форме уравнений. В последнем случае описание пространственно временной изменчивости предполагает операции с геологическими параметрами, в виде которых можно представить любой признак литосферы. Геологический параметр - количественная мера любого качества (набора качеств) какого-либо компонента литосферы или его вероятности, или отношений качеств, характеризующих структуру литосферы. Каждой точке пространства внутри некоторого объема литосферы отвечают разнообразные ее свойства и, следовательно, любой точке геологического пространства можно поставить в соответствие некоторый геологический параметр (набор параметров).

В результате получим геометрическое место точек, каждой из которых отвечает какой-либо, но везде один и тот же, геологический параметр или определенный набор геологических параметров (вектор). Все значения геологических параметров строго фиксированы по координатам пространства-времени, и их нельзя менять местами. В пределах исследуемого объема геологического пространства они, следовательно, представляют собой пространственно-временные композиции геологических параметров (наборов геологических параметров).

Под композицией следует понимать упорядоченную в пространственно-временном или в пространственном, или только во временном отношениях совокупность бесконечного или конечного числа объектов любой произвольной, но одной и той же фиксированной природы. Композицию называют неоднородной, если ее элементы есть функции аргументов пространства-времени.

Композицию следует считать однородной в пространстве или однородной (статической) во времени, если признаки, характеризующие ее элементы, не зависят от координат пространства или от времени. Однородная в пространственно-временном отношении композиция является множеством. Различают одномерные (только пространственные или только временные), двух-, трех- и четырехмерные композиции. Число признаков, поставленных в соответствие элементу композиции, позволяет выделить одно-, двух-, многокомпонентные композиции.

Композиции, элементы которых представлены геологическими параметрами, называют геологическими. В результате оценки (измерения) геологического параметра р пределах некоторого геологического тела получают конечную пространственную (или пространственно-временную) геологическую композицию. Ее называют реализацией поля геологического параметра. Реальные геологические композиции - пространственно-временные, бесконечные, многокомпонентные.