автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.16, диссертация на тему:Автоматизированная диагностика и классификация магматических пород и анализ вариаций их состава

АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

НПО " КИБЕРНЕТИКА" ** V

ГГ6 од - 1 № 1Э93

На правах рукописи

ПАЙЗИЕВА ШАИРА ЮСУПОВНА

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ДИАГНОСТИКА И КЛАССИФИКАЦИЯ МАГМАТИЧЕСКИХ ПОРОД И АНАЛИЗ ВАРИАЦИЙ ИХ СОСТАВА

Специальность : 05.13.16 - "Применение вычислительной .

техники, математического моделирования . и математических методов в научных исследованиях"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени . кандидата технических наук

Та^цкеит-1998

Работа выполнена в Институте' геологии и геофизики имеш^Х.М.Абдуллаева АН Республики Узбекистан.

Научный руководитель: академик АН РУз, доктор геолого-минвралогических наук Ф.А.Усманов

Официальные оппоиерты: доктор технических наук, -профессор Юлдашев У. кандидат.геолого-минералогических наук Усманов,А.И.

Ведущая "организация: Ташкентский Государственный ■ Технический Университет имени Абу Райхана Беруни

Защита состоится часов на

заседании специализированной совета' К <515.12.02 в научно-производственном объединении "К»фернетика"' Академии Наук Республики Узбекистан По ' адресу ' 700>25, г.ТашкеЯт-125, ул. Ф-Ходжаева, Я

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института Кибернетики НПО "Кибернетика" АН РУз.

Автореферат разослан " 3 " /¿¿Т^Уу^Аээв года.

■ . $

Ученый секретарь специализированного совета, . доктор технических наук, профессо]

Фазылой Ш.Х.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Классификация и диагностика горных пород играют исключительно важную роль • в петрографии. Трудности классификации пород и неудовлетворительное состояние петрографической номенклатуры и Таксономии отмечали цногие исследователи. Особые трудности возникают из-за ."> недостаточной обособленности видов и большого разНЬ<*лразия пород. Это обстоятельство - основная причина существования многочисленных классификаций пород и трудностей однозначной их диагностики. Кроме того, классификации изменяются с появлением новых инструментов исследования и повышением детальности описания многообразия пород. Каждая .классификация соответствует определенному историческому этапу. Создание и внедрение единой международной классификации до сих пор не увенчались успехом.

Проблема систематики пород приобрела еще большую актуальность именно в связи с широким внедрением компьютеризованных технологий в петрологические исследования. Компьютеризация исследований невозможна без формализации используемых понятий и алгоритмизации решения задач. При этом повышается однозначность, объективность и воспроизводимость результатов классифицирования и диагностирования пород.

Еще однл причин;!, обусловливающая широкое применение компьютерных технологий в анализе петрографических данных 7 это огромные объемы информации, по магматическим породам. Петрохимические данные по регионам исчисляются десятками тысяч химических анализов. Объемы работы, которую приходится выполнить для тачного диагностирования породы по некоторым классификациям такие, что трудно их выполнять без использования компьютеров.

Большинство авто(й\тизирооднных систем для обработки петрохимических данЛ|Х предназначено для решения традиционных • петрохимических задач петрологии (сравнение пород, эволюция их состава, генезис и * т.д.). Важная группа задач региональной петрох11мШ|(региональные вариации состава пород, региональная петрохимическая зональность и • .д.) еще недостаточно* охвачена этими с|1стемами.«Вмеете с' тем именно эти задачи представляют наибольший практический интерес для анализа рудо^сности территорий. ••

Цель исследований. Основной целью исследований была разработка компькЛризованных технологий для диагностики и классификации магматических пород. выявления региональных и локальных закономерностей изменения их состава и обоснования их эффективности на примерах магматических пород Узбекистана. Для реализации этой цели необходимо решить следующие задачи : выполнить методологически^, анализ классификаций магматически.* пород и разработать математическую модель классификаций; разработать общую математическую постановку и реШеше задачи диагностики магматических пород; разработать алгоритмы диагностирования и классифицирован^

магматических пород .по современным классификациям; создать систему

«

компьютерных программ для автоматизации диагностирования и классифицирования пород заданного состава и выявления региональных закономерностей вариации их состава; апробировать разработанные 'алгоритмы и программы на' конкретных материалах .с. получением" геологических результатов, обосновывающих их эффективность.

Методы исследований. В работе исполыойины методы теории вероятностей н математической статистики, теории бинарных отношений, а также разработанные самим автором методики.

Научная новизна. Впервые выполнены методологический анализ и систематизация классификаций магматических пор<>д. Новыми также являются общая математическая модель классификаций, математическая постановка и решение задачи диагностики магматических пород с предлагаемыми методиками. Разработанные автором ■ алгоритмы и компьютерные программы для диагностирования и классифицирования , магматических пород являются компьютерной реализацией известных ' классификаций магматических пород. Результаты автоматизированной диагностики магматических пород Узбекистана получены впервые.

Автоматизированные системы обработки петрографических данных ' разрабатываются в ряде организаций. Разработанная нами система и базы данных отличаются своим предназначением и основными решаемыми задачами, сформулированными в названий работы.

I. Разработаны теоретико-метошческой основы системы автоматизации диагностики и классификации магматических пород, включающие математическую додам, и анхпш классификаций магматических пород.

Предложены теоретико-вероятностная постановка и две методики решения задач диагностики магматических пород.

2. Разработан комплекс алгоритмов и компьютерных программ, составляющих основу автоматизированной системы для диагностики и классификации магматических пород", и статистического анализа региональных вариаций их составов. *

3. В результате применения разработанной автоматизированной системы "ПЕТРОАНДДИЗ" передиагностированы магматические породы Узбекистана по современным классификациям и выявлены закономерности региональной и локальной вариации их состава, обосновывающие ее эффективность.

Практическое значение работы. Разработайная автоматизированная система "ПЕТРОАНАЛИЗ" позволяет диагностировать и классифицировать магматические г)Сроды по современным классификациям более точно, объективно и оперативно. Созданные базы данных по магматическим породам территории Узбекистана и прилегающих районов, а также выявленные системы интрузивов с петрохимической зональностью размещения можно использовать в прогнозно-металяогенических целях. ' Апробация работы. Отдельные¿»еэутМаты работы обсуждались «а Международной конференции "Интеллектуализация систем управления и обработки информации" ("Ташкент, 1995). "Проблемы информатики и управления, перспективы их решения" (Тсикенг, 1996), "Современные , проблемы алгоритмизации" (Ташкент, 1996), на Республиканском сем!шаре "Автоматизированные информационные системы в геологии и геофизике"

(Ташкент, 1996), на Первом республиканском научном коллоквиуме • *

"Узбекистан мустакиллиги унннг фаия на технологияларини ривейклантириш кафолати " (Ташкент, 1996), га Международном научном

симпозиуме " Геодинзмика, принципы и методы палеотехтоннческих « • в °

реконструкций на примере ужладчв'^ля гкяссв Центральной Азии " (Ташкент, 1997). • •

Внедрение результатов. Автоматизированная система и отдельные комплексы программ преданы для ткарети 8 Институт минеральных ресурсов Госкомгеологпи РУз, геолоппсскпП фавугатет Теш ГУ, Институт сейсмологии, в фонд алгоритмов ¿1 програм^'*$!<> "Кибернетика" и в лабараторшо петрологии ИГпГ АН РУз.

Публикации по теме. По теме диссертации опубликовано.4 4 научных работ, «з них 8 статьей в ведущих жу;Ьалах.*

* -5-

Структура и общий обьем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованной литературы, приложений. Общий объем работы 102 страниц текста,^26 таблиц, 27 рисунков.

^ Диссертация выполнена в лаборатории математической геологии Института геологии И геофизику АН РУз под руководством зав. лабораторией акад. Ф.А.Усманова, которому -автор выражает свою глубокую благодарность. Автор также благодарен академикам "Камрабаеву И.Х., Кабулову В.К. за ценные советы, Мамарозикову У. за помощь при сборе материалов по базе данных интрузивных пород Узбекистана. ,.

СОДЕРЖАНИЕ РАЩЩ

Во введении обоснована актуальность темы, сфориули{мдаадоиедь и. . задачи исследования, раскрыт- научная' новизна и, Ч^КТ^Ч^^Л значимость исследований.

В первой главе кратко охарактеризован^ история рзШЯЧЛ классификаций пород, предложена рбщая, математическая , (мод£Л&. классификаций на основе анализа сущрстдущшк классификаций и оп^садо, разработанная систематика классификаций, магматических пород,. Многочисленность существующих клаедфимнщмаглштических пород, од непрерывное изменение с течением, вр}У<К1)((| П^ВОДи. Ч необходимей* сравнивать их и систематизировать. Дгед» дввдботвд, та^ой сиртем'йТТОН! существующие классификации магмати^еад^ пород, <с

логико-математических позиций и на этой.осчрад; едзданй|¥атРИ&таН«К8й» модель классификаций. ' ^

Из общей математической модели следует, чтр ^ажвдя иерархическая классификация пород имеет следующие параметры: п - количество классификационных признаков; О - количество уровней иерархии; N1 - количество таксонов на ¡-ой уровне классификации; N - общее количество всех таксонов классификации. Кроме них, классификации магматических пород характеризуются следующими общими признаками: • математические свойства признаков Х|, XI, .... х», по которым классифицируются породы; область выделения таксонов в пространстве признаков; способ задан,\я таксонов в этом пространстве; полнота классификации; наличие или отсутствие

-4-

перекрШйУгнП таксонов. Перечисленные свойства классификаций 1тссЛ6Лд¥йЖ1сь с логико-математических позиций, и по каждому из них ■МЛШгв'й)! различные типы классификаций, которые приведены в табл. 1.

Показано, что более .-эффективнь!, следующие классификации:-^бврб^ческке. или теоретико-эмпирические "(по сравнению с зШШрЙческими), интервальные (по сравнению с точечными), полные, ЛЛМ-ерйативные. В отношении качественных и количественных кййссйфйкаций йЬЛррс однозначно не решается, так как, и те и другие ЫзгШают некоторыми достоинствами недостатками. Оптимальными являются классификации качественные на одних иерархических уровнях и

количественные на других, что и. реализовано в современных

о

классификациях.

.Логико-математические свойства некоторых клгссификаций сведены

* г-

в табл. 2.

В работе введено бинарное отношение е однотипности двух пород а и Ь в классификации С, определенное следующим выражением:

(V; е е2?)(Уй е 0)[(в в/).)П(« е О Л (аеЬ)), .

1 ' «->

где" .¡-номер таксона ¡-го урог.ля иерархии,^ = знак

эквиваленции по определению (двойная импликация ), П - конъюнкция. Отношение однотипности е непосредственно связано с типами классификаций пород. Если классификация С является полной и альтернативной, Тогда на множестве всех пород, определенных.по этой классификации, отношение е обладает свойствами рефлективности: (V о„е О )[аеа ];<

симметричности: ( V а 6 О Ь е О )[(££&)-» (бея)];

транзитивности: ( V а е £> V Ь % £) ) (V с е й )

( [ ( а с Ь ) П ( Ьг £ с ) ] -> ( а £ с ) } Если Классификация С 4 полная, но не альтернативная (то есть с

перекрывающимися таксонами), тогда отношение е обладает свойствами

(зё^лйкеигёяостл и симметричности, но не обладает свойством

, срнйзпччшгостн. Отношение е й его свойство л^ржно исвользовать для

»¿^«ристики классификаций, особенно в тех случаях, когда границы '

ТаКсойов строго не заданы.

Положение точки г в пр1»наковсм пространстве (следова+ельно,

' Систематика классификаций магматических пород по логике - математическим признакам

Свойство N Признак Наименование типа классификации

Формальные свойства классификационных признаков пород Все признаки.по которым классифицируются породы качественна Качественная классификация „

.Все классифиционные признаки количественные Количественная классификация

Некоторые.» классификационные признаки качественные, остальные количественные Качественно-количественная

Область выделения таксонов Множество всех виртуальных составов Теоретическая (или виртуальная)

Множество всех наблюдаемых составов Эмпирическая

Для части таксонов виртуальные составы, для остальных наблюдаемые Теоретико (виртуально)- эмпирическая

Способ задания таксонов в признаковом пространстве - Задаются границы таксонов Интервальная .о

Задаются центры таксонов Точечная

Полнота Любая наблюдаемая порода входит в один из таксонов-' Полная

Имеются составы пород, не входящие ни в один из -таксонов Неполная *

Наличие или отсутствие перекрываний . таксонов Перекрывания таксонов отсутствуют Альтернативная

Имеются перекрывания таксонов * Неальтернативная

диагностика породы) зависит от среднего содержания компонентов, вариации этих содержаний в изучаемой части магматического тела и погрешностей измерений содержали» компонентов

Все зп» факторы Омет случайный характер. Поэтому наиболее адекватная к реальным усаоммм постановка задачи диагностирования пород должна быть сформулирована ка теоретико-вероятностной основе. Измеренное значение х|сояергхзик* ¿ой компоненты следует рассматривать как реализованное на опыте зиачг те случайной величины X,. Плотность распределения пой величины обозначим через РДх). В общем случае для системы из п случайных ветчин име«м п-мериую плотность распределения

ЛОГИКО - МАТРУ'. Ч1ЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕКОТОРЫХ РАСПРОСТРАНЕННЫХ КЛАССИФИКАЦИЙ МАГМАТИЧЕСКИХ ПОРОД

NN 1111 НАИМЕНОВАНИЕ КЛАССИФИКАЦИИ КАЧЕ-СЛГ" ВЕННАЯ "КОЛИЧЕСТВЕННАЯ КАЧЕСГ- ВЕИНО- КОЛИ- ЧЕСТ- ВпННАЯ ВИРТУАЛЬНАЯ ЭМПИРИЧЕСКАЯ ВИРТУАЛЬНО-ЭМПИРИ ЧЕСКАЯ ИНТЕРВАЛЬНАЯ ТОЧЕЧНАЯ ПОЛНАЯ НЕПОЛНАЯ 1 АЛЬТЕР НАТИВ-НАЯ, НЕАЛЬТЕРНАТИВНАЯ

I КЛАССИФИКАЦИЯ ИНТРУЗИВНЫХ ПОГОД ПО А Н ЧАВАРИИКОМУ + 1 + + + +

ИЬТРОХИМНЧЕС-«КАЯ КЛАССИФ. "МАГМАТИЧ. 1в'1'ОД ПО МАРАКУШЕВУ + г + + + . + ' о

3 КЛАССИФИКАЦИЯ МАГМАТИЧЕСКИХ ПОРОД ; •ЛЕТКОМНПГГА г » + + э + + • +

40 КЛАССИФ. ИНТРУЗИВНЫХ ПОГОД МЕЖД. СОЮЗА ГЕОЛ. НАУК + + + ,+ *

5 КЛАССИФ. МАГМАТИЧЕСКИХ ПОРОД ПО БЛИЗОСТИ СРГЛ ИХ ТИПАМИ + + + + ■ + л

6 ПРЕДГЮЧПГГЕЛЬ-НЫЕ СВОЙСТВА КЛАССИФИКАЦИЙ + + + + + + +

Задачу диагностики пород можно Сформулировать следующим образов: Для исследуемой породы известны значения классификационных

признаков. Известны также методы определения содержаний компонентов

•

и характеристики распределения погрешностей измерений содержаний для э'гих методов. Задана некоторая классификация магматических пород С. На основании этих данных нужно оценить вероятность Pj попадания исследуемой породы в )-й таксон классификации С. В случае, когда С -интервальная классификация, для решения этой задача предложены две методики : 1) основанная на ' распределении значений признаков, 2) основанная на распределении по таксонамколичертва признаков, значения

которых п.опали в области этих таксонов. краткости условно назовем

*

А и Б методиками . А методика наиболее общая и может быть применена для всех интервальных классификаций. Суть ее сводится к следующему. Априори можно допустить, что погрешность определения содержания ' любой компоненты не влияет на погрешность определения содержаний остальных компонент. Распределения содержаний компонентов хь хг,... х„, обусловленные вариацией погрешностей измерений, соответствуют нормальному закону (закон Гаусса). В (уложенных условиях вероятность Попадания содержания / - ой в класс СИ, = 1, Неравна:

где Фо - функция Лалласа; х( • содержания породообразующих

минералов н (или) окислов а породе Я;

С( -средние квадратические погрешности измерения х,;

1*1;, х , у ] Л * а / » * г / } » -••. I { «у » * „ ] - границы интервалов

«»держаний минералов и окислов в классе СФ классификации С.

Вероятность попадаииа породы II в класс С равна: а

• Количество признаков ф , значения которых попали в уй таксон, мы , рассматриваем как реализованное на опыте 'значение случайной величины

(& с математическим ожиданием Ч1 . Допустив пропорциональность

величине ц,- вероятности pJ того, что исследуемая порода относится к ¿-ому таксону, получим

' p~.1l-г) к

Цч, -• ,

* -10 -

Рассмотрим вероятностную диагностику пород для точечных классификаций. Точечная классификация , задает в признаковом пространстве Я" к точек п, п...., гк, соответствующих центрам таксонов или средним составам пород отдельных типов. Через го обозначим точку,

соответствующую составу исследуемой породы. Вычислим расстояние ^

*

между точками го * игу.гдег^е {п,г2т...,Гк};

где Ху, - среднее значение 1-ого признака для ]-ого таксона, ха - значение 1-го признака для исследуемой породы. При вероягноэтном подходе '¡расстояние нужно рассматривать как одно из значений некоторой случайной величттыТ. - ..

Определим интервал в который с вероятностью 095

топадает значение величины Т. При этом будем исходить из условия, что центры таксонов или средние для типов значения содержаний компонентов юроды даны с такой точностью, что можно пренебрегать их гогрешностями. Тогда из предыдущей формулы получим:

ы=

Г * ^Уг

■ ' ч Л

I работе рассмотрен случай, когда доверительный интервал для

дурй ближайшей тцчхн перекрывается только доверительным интервалом ля второй ближайшей точки ('02 > ^02 ) [усть: ,

Э ('о I. >о1) ,<8 ('01 ><4 ). Я ('ю»), Э п , 'о,) зозначают соотвегственно длины написанных в скобках интервалов. 1есь> 'и = /^('оа + В качестве оценки вероятности Р| отнесения

¡следуемой породы к первому таксону можно $шть: ' р - +

* I 1 '

1 второму таксону:

-И,

р ,, ^(*12>*<и)

Чтобы избавиться от нежелательных эффектов несоразмерности совместно Используемых величин, мы их нормируем с применением наименьшего Ь,, наибольшего Ь, и среднего Ь, значений признака X, в магматических

породах. ....

В работе выведены формулы для определения границ доверительных интервалов и оценок вероятностей отнесения породьР к первым двум

а

блйжайшим таксонам в пространстве нормированных признаков.

Во второй главе описаны 5 ■ разработанных алгоритмов

классифицирования по классификациям: Петрографического Комитета для

вулканитов на основе химического состава и среднего состава типов;

Петрографического Комитета (ПК) для интрузивных пород на основе

минерального н -химического состава; Международного союза

"геологических|)аук (МСГН) Для интрузивных пород; А.А.Маракушева для'

магматических пород. Проведен анализ этих классификаций с целью их

с

алгоритмизации и компьютеризации.

В. работе приведена разработанная функциональная схема логической последовательности процедур для определения наименования Пород.

По характеру процедуры отдельные действия (шаги) алгоритмов в

основном бывают двух видов: I) проверка условия: гкуидает ли данное

число в заданный интервал, 2) вычисление расстояния между двумя

точками в многомерном евклидовом пространстве. Первые преобладают в

интервальных классификациях, вторые - в точечных. Соответственно мы

с

выделяем также два типа алгоритмов классифицирования пород -интервальный и точечный.

В третьей главе диссертации разработаны основные составляющие

автоматизированной системы "Петроанализ", предназначенной для

* ■ •

компьютеризации петрологических, региональных петрографических и

о '

петрохимических исследований. Система подразделяете* на две подсистемы, названные подсистемами "Г^ЕТРОДИАРНОСТИКА" и "ПЕТРОСТАТИСТИКА".

Основная функция подсистемы " ПЕТРОД ИАГНОСТИ КА" -даагностнрованне и классифицирование магматических пород по наиболее

распространенным современным классификациям и номенклатурам с максимальным использованием компьютеров.

Основной задачей подсистемы "ПЕТРОСТАТИСТИКА" является выявление региональных и локальных статистических закономерностей изменения состава магматических пород.

Указанные подсистемы представляют собой комплексы взаимосвязанных компьютерных программ, баз данных и технических

средств, осуществляющих ввод, корректировку, предварительную

*

обработку, накопление, систематизацию и анализ информации по вулканическим и интрузивным породам исследуемого региона.

В систему входят две базы данных по вулканическим и интрузивным образованиям региона.

Программы ведения баз данных включены в состав подсистем "ПЕТРОДИАГНОСТИКА" и "ПЕТРОСТАТИСТИКА". При решении тех или иных прикладных задач взаимодействуют все подсистемы и базы данных, что дает основание рассматривать их как единую автоматизированную систему "ПЕТРОАНАЛИЗ".

Программное обеспечение системы "ПЕТРОАНАЛИЗ" состоит из 11 отдельных программ, сгруппированных в 4 комплекса по назначению.

В программах подсистемы "ПЕТРОДИАГНОСТИКА" реализованы разработанные 'алгоритмы классифицирования пород по современным классификациям. Программы сгруппированы в два блока, названные условно блоками А и Б.

Блок А для диагностики и классификации вулканических пород состоит из программ : для ведения баз данных по вулканическим породам (программа "КОНТРОЛЬ", "СТАТ", "ТЕРМИНАЛ", "ВЫБОР", "ПЕРЕФОРМ"); для диагностирования и классифицирования пород по следующим классификациям: I петрографического комитета для вулканических пород (интервальная классификация) (программма "КЛАСС -1");2) по средним составам типов пород (точечная классификация, программа "КЛАСС-2"); 3) А.А.Марэтгушева для вулканических пород (программа "КЛАСС-3").

При создании базы данных по вулканическим породам на л начальном этапе были разработаны собственные (перечисленные выше) программы для ведения баз данных. В настоящее время используется

СУБД DBASE и язык программирования DBASE Ш PLUS.

>

Блок Б для диагностики и классификации интрузивных пород содержит следующие программы: для ведения базы данных по интрузивным породам (программа "ПАРА1И")дая диагностирования и классифицирования пород по следующим классификациям: 1) Петрографического кодекса (программа "КЯАСС-4"); 2) АЛ.Маракушева для интрузивных пород (программа "КЛАСС-5"); 3) МСГН для интрузивных город (программа "КЛАСС-6).

, В завершенном виде функционирование подсистемы представляется следующим образом. Исследователь вводит в компьютер минеральный и (или) химический состав породы и код классификации, по которой нужно ее диагностировать. Вычисления и выходные результаты зависят от типа классификации. Для точечных классификаций вычисляются меры близости изучаемой породы со средними составами пород отдельных типов и выделяются наиболее близкие к дайной породе типы. Для иерархических интервальных классификаций на каждом иерархическом уровне определяется таксон, в который попадает состав изучаемой породы. Если классификация неполная , то находятся п наиболее близких к данной породе таксонов с оценкой вероятности попадания в каждый из них. В этом случае выбор одного из предлагаемых компьютером названий породы (вида) предоставляется исследователю.

В подсистеме "ПЕТРОСТАТИСТИКА" реализованы алгоритмы для статистического анализа вариаций состава магматических пород. Разработан комплекс программ, разделенных на 2 блока и названных условно блоками "С" и "Д". Блок "С" состоит из программ для построения различных классификационных диаграмм и вычисления статистических характеристик , которые позволяют определить петрохимические характеристики состава различных совокупностей магматических пород (формаций, отдельных районов, зон) (Программа "ДИАГРАМ"), выявить корремционные связи, состава магматических пород с различными признаками, вычислить числовые характеристики распределения (Программа "КОРРЕЛ", "СТАТХАР"). Большинство результатов выдается в графическом виде, ото повышает их наглядность и облегчает интерпретацию.

Блок' "Д" Для статистического анализа региональных вариаций позволяет сравнить средние составы зон и отдельных регионов (Программа > "СРЕДВЗВ", "КРИТЕРИЙ"); проанализировать локальных вариаций

состава магматических пород и построения трендовых поверхностей в изолиниях (использован пакет трехмерной графики "SURFER").

В работе приведены описания алгоритмов программ системы "ПЕТРОАНАЛИЗ", требуемые исходные параметры, файлы данных, форма представления результатов диагностирования.

В четвертой главе представлены результаты применения разработанных алгоритмов и программ.

Приведены описания разработанных двух1 баз региональных петрографических данных: по вулканическим породам и интрузивным массивам Узбекистана. В этих базах, в отличие от подобных баз данных, большое внимание уделено точной географической и геологической привязке места взятия пробы для анализа породы, что значительно расширяет спектр решаемых на их основе задач. Основное назначение этих баз данных-информационное обеспечение автоматизированной системы "ПЕТРОАНАЛИЗ", они также выполняют функции справочных информационно-поисковых систем, в которых происходит постоянное

'v

- накопление данных и выдача их по запросам пользователей.

В базе данных по вулканическим породам Узбекистана собраны 1717 силикатных анализов, база данных по интрузивным массивам, разработанная нами совместно с У. Мамарозиховым, включает характеристики 88 гранитоидных массивов.

Эффективность подсистемы "ПЕТРОДИАГНОСТИКА* для диагностирования и классифицирования вулканитов апробирована на примере вулканогенных пород- Минбулакской свиты Кураминской подзоны. При диагностике пород по классификации ПК происходит смешение названий в сторону от кислых к средним и от нормальной щелочности к субщелочным, по сравнению с классификацией А.А.Маракушева. По двум • рассмотренным классификациям породы Мингбулакской свиты Тер^хлинского грабена в среднем более кислые и более щелочные, чем породы этой свиты в Апмалыкском грабене.

Система "ПЕТРОАНАЛИЗ" и база данных по вулканическим породам Узбекистана использованы для изучения распределения вулканитов по составу. На диаграммах "кремнезем-сумма ц.елочей" изолинии плотности распространения вулканитов образуют три максимума: в полях субщелочных базальтов и трахибззальтов, трахиандезито-базальтов и риолнтов. Первый и третий hi этих максимумов соответствуют двум максимумам на кривой зависимости

- 15- "

распространенности эффузивов от содержаний кремнезема по С.П.Соловьеву.

Подсистема "ПЕТРОДИАГНОСТИКА" и данные по минеральному и химическому составу пород, приведенные в "Каталоге интрузивных массивов Узбекистана" , использованы для передиагностирования пород по двум современным классификациям: МПК и МСГН. Всего около трети названий разновидностей пород интрузивных массивов, приведенных в "Каталоге", соответствуетодновременно двум указанным классификациям.

Из 'полученных статистических данных следует, что в интрузивных массивах Узбекистана субщелочные и лейкократовые разности пород распространены, соответственно, в 2 - 3,5 и 2,5 - 4 раза больше, чем считалось до сих пор.

Дтя исследования вариаций состава интрузивных пород нспользана подсисте. 1а "ПЕТРОСТАТИСТИКА" и' база данных по интрузивным массивам Узбекистана и прилегающих территорий.

Рассматривались две задачи : I) сравнение средних составов верхнепалеозойских интрузивных пород зон Срединного и Южного Тянь-Шаня (в их западных частях) и отдельных регионов в пределах этих зон; 2) анализ локальных вариаций составов интрузивных пород.

Выделены два типа регионов ("петрографических провинций") : I) Чаткальсхлй, юго-западно-Гиссарский, Нуратинсхий 2) Кураминский, Кызылкумский* В регионах первого типа средний состав гранитоидов более кислый и более щелочной, второго типа - более основной.

Для исследований локальных вариаций составов интрузивных пород применен метод трендового анализа. В результате такого трендового Лализа средних содержаний породообразующих окислов и минералов выделены системы интрузивов: Пскем-Талассхая, Чаткало-Ангренская, Кураминская, Нуратинская, Кызылкумская, а также Кумбель-Угамская зона ультракислых гранитоидов. Большинство систем интрузивов (Пскем -Таласская, Чаткало-Ангренская,. Нуратинская, Кызылкумская) имеет концентрически-зоналы.ое ' центрально-симметрическое строение: в центральной части зон размещены интрузивы с наиболее кислым и наиболее щелочным средним составом, с удалением от центральных частей в сторону внешных зон кислотность и щелочность в среднем составе интрузивов уменьшается, а основность возрастает, в периферийной зоне размещены интрузивы с наиболее основным средним составом. Размеры систем гнтрузивов в поперечнике варируются в пределах 60-150 км.

- 16-

В заключении сформулированы основные результаты исследования. Для компьютеризации диагностирования и классифицирозания магматических пород и выявления региональных и локальных вариаций их состава выполнен полный цикл теоретико-методических, алгоритмических, программных, эмпирико-зкспериментальных исследований,-а именно: ,

- проведен анализ классификаций магматических пород;

- построена общая математическая модель классификаций и разработана их систематизация

- сформулирована математическая постановка задачи диагностики магматических пород и разработаны 2 методики их решения;

- произведена алгоритмизация современных распространенных классификаций магматических пород;

- созданы две базы региональных петрографических данных: по вулканическим породам и интрузивным массивам западной части Срединного и Южного Тянь-Шаня . (территории Узбекистана и прилегающих территорий);

- изучены распределения магматических пород по составу по изучаемой территории;

- с помощью разработанной автоматизированной системы переопределены породы по. современным классификациям и проведен полный цикл исследований по анализу региональной и локальной вариации их составов по изучаемой территории. . ■ ;

Публикации. Основные результаты диссертации отражены в следующих работах:

1. Пайзиева Ш.Ю. ' Комплекс программ для автоматизированной классификации вулканитов. //Тез. докл. научно-теоретической конференции молодых ученых" Абдуллаевские чтения". Ташкент: Фан, 1984. с, 38-40.

2. Бурлакова Н.К. Пайзиева Ш.Ю. Анализ петрохимического состава вулканогенных формаций 1£жного Тянь-Шаня с использованием ЭВМ. //Тез. 111-го Казахстанского Петрографического совещания" Проблемы петрологии Казахстана" Алма-Ата: Наука, 1984. с. 42.

3. Усманов Ф.А., Пайзиева Ш.Ю. Автоматизированная диагностика вулканитов по химическому составу. 7/Узб. геол. жури. 1994. N 4. с.£2-84,

4. Пайзиева Ш.Ю. Автоматизированная система анализа пстрохнмической , информации. //Тездокл. Международной конференции "Интеллектуализация систем управления и обработки информации " ,'. Ташкент. 1995. с.37-41.

- 1.7 -

5. Усманов Ф.А., Шарипова А.А., Пайзиеаа Ш.Ю., Рахимова Е.Э. Автоматизированные системы анализа геологической информации. //Вопрос«информатики «энергетики. N 1.59%.

6. Пайзиева Ш.Ю. Автоматизированная система для диагностики магматических пород и выявления региональных летрохимических закономерностей.//Узб.'геол. журнал 5996, N3. с.67-70.

7. Усманов Ф.А., • Пайзнева Ш.Ю. Методологические вопросы компьютеризации систематики и диагностики магматических пород. //Узб.геол.журнал 1996, N 5. с. 38-46.

8. Пайзиева Ш.Ю. Автоматизированные системы анализа данных в петрохимии. В кн.: " Проблемы информатики и управления, перспективы их решения ".Ташкент. 1996. с.34-35.

* 9. Пай>иева Ш.Ю. Алгоритмы задач! классификации и диагностики магматических пород. "Современные проблемы • алгоритмизации". Ташкент-1996. с. 90 -91.

10. Пайзиева Ш.Ю. Компьютерная технология анализа, диагностики и классификации магматических пород. "Узбекистан мустакиллиги унинг фани ва технологияпарини ривожлантириш кафолати". Республ. первый научный коллоквиум, Ташкент, 1997. с. 142-144.

,11. Усманов Ф.А. Пайзиева Ш.Ю. Логико-математический анализ и систематизация классификаций магматических пород. //Узб. геол. журнал ¡997, N 1, с. 39-50. '

12. Усманоз Ф.А., Пайзиева Ш.Ю. Компьютеризованная система диагностики и классификации интрузивных пород и ее применение для переопределения пород интрузивны* массивов Узбекистана и прилегающих, территорий, по современным классификациям. И У^.геол.журн. 1997, N4. с. 17-29.

13. Усманов Ф.А., Пайзиева Ш.Ю. Региональная петрохимическая зональность в размещении интрузивных Массивов западной части Срединного и Южного Тянь-Шаня. //Узб. геол. журв. 1997, N 6. с.ЗЗ -45.

14. Усманов Ф.А., • Пайзиева ШЛО. Региональная петрохимическая зональность в размещении интрузивных массивов западной ч;;сти Срединного и Южного Тянь-Шаня и ее геодинамическая интерпретация. В кн..'Геодинамика и принципы палеотектонических реконструкций1, Ташкент: "Университет". 1997. с. 122-125.

МАГМАТИК ЖИНСЛАР ДИАГНОСТИКА ВА КЛАССИФИКАЦИЯ-СИНИНГ АВТОМАТЛАШТИРИЛОГАНСИСТЕМАСИ ВА УЛАР ТАРКЙБИЙ УЗГАРИШИМШШГ ТАЭ^ШЛИ

Пайзиева Г1о1фа Юсушвна.

К[нс^ача мазмун .

» ■

Диссертацияда магматик tof жинсяэдшш диагностика ва классификация ipunuu, улар гаркибнй узсаришишшг ма^аллий, минта^авий цонуниятларини ашпумш, ynyHi ядатяпсш компьютер технологияси курсатиб берилган, дамда. #збекнеадкшшс магматик тог жинслари мисолида самаррдорлиги асослзисаш ♦

Мавжуд матматик тог жинслар классифнкацнялйдшш. -та^лцл ^илиш асосида уларнинг математик модели, яраталди ва, ягона систематика ишлаб чицилди. Магматик tof жинслар» диагностика«! масаласи э\шмоллик назарияси асосида ^уйилиб, уни еч> >инг 2 услуби таклиф цилиндн, ишлаб чи^илган алгоритм ва программалар комплексиникг тавсифи берилдн. ^збекистон вулка1шк ва интрузив ■тог жинсларинйнг маълумотлар базаси . яратилди. Интрузив массивларнинг жойлашишида минтацавий петрокимёвий ^онуниятлар ани^лакди>

Биркнни) марта магматик tof, жикслар классификицкяларини анализ ^илинди, ва сисгемалаштирилди, Магматик tof жинслар диагностикасининг математик ^йилиши ва уни хал 'этишнинг услублари х;ам янги таклиф этшзди. Узбекистан магматик жинсларининг замонавий классификациялар буйича компьютер натижалари биринчи марта амалга оширилди. Назарий- .услубнй ва программалар комгйексинииг самарадарлнги '^збекистон магматик tof жинслари мисолида асослаиди.

AUTOMATED DIAGNOSTICS AND CLASSIFICATION OF MAGMATJC ROCK AND ANALYSIS OF VARIATIONS OF THEIR COMPOSITIONS

Paizieva Shaira Usupovna

in the thesis elaborated computer technologies for • determination and classification of magmatic rock have ik-sn described, regional and local regularities of changes in these rocks composition have been revealed and technologies e«Tlciency has been grounded on the model of magmatic rocks of Uzbekistan. Results of logic-mathematical analysis of the known magmatic rock classifications are presented and a common model and systematization for magmatic rocks classification have been elaborated.

Theoretical-probability statement of the problem of magmatic rock determination has been put and two methods for their solution have been proposed, Characterized are algorithms and the set of computer programs which serve as a base of a computerized system for determination and classification of magmatic rock and for statistical analysis of regional ,and local variations of their composition. Petrographic data bases for volcanic and intrusive rocks Of Uzbekistan-are created. Regional petrochemical regularities in intrusive massif location have been revealed

Logic-mathematical analysis and systematization of magmatic rock classification, presented in the thesis, have been made for'the first time. The common mathematical statement and solution of the problem of magmatic rock determination are also nsw. The author has obtained results of the computer determination, of magmatic rocks of Uzbekistan according to modern classifications for the first time loo. Efficiency of theoretical-methodical regulations and programs has been grounded.