呂紹玉

（貴州省地礦局一一三地質(zhì)大隊(duì)，貴州 六盤(pán)水 553000）

數(shù)學(xué)方法在實(shí)際生活當(dāng)中，隨處可見(jiàn)，科學(xué)技術(shù)的更新與發(fā)展離不開(kāi)數(shù)學(xué)方法和思維，隨著數(shù)學(xué)研究領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，也使得礦產(chǎn)地質(zhì)工作與數(shù)學(xué)方法之間越來(lái)越密切。在礦產(chǎn)地質(zhì)工作中，許多步驟環(huán)節(jié)都會(huì)應(yīng)用到數(shù)學(xué)方法，同時(shí)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(shí)間，并且大幅度減少相關(guān)工作人員的實(shí)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(xué)方法在地質(zhì)工作中的具體應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)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(xué)統(tǒng)計(jì)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(shí)際開(kāi)展過(guò)程中，可以充分運(yùn)用概率分析方法，對(duì)地質(zhì)實(shí)踐進(jìn)行全面觀察及預(yù)測(cè)，可采用貝葉斯公式等方法進(jìn)一步勘查和預(yù)測(cè)實(shí)際工作當(dāng)中存在的安全隱患和風(fēng)險(xiǎn)，并及時(shí)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(gè)勘探工作中出現(xiàn)危險(xiǎn)事故，減少財(cái)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(zhǔn)性，也促使固體礦產(chǎn)或油氣地質(zhì)勘查工作與數(shù)學(xué)方法之間的相互協(xié)調(diào)，充分發(fā)揮數(shù)學(xué)方法的作用和價(jià)值，同時(shí)也使得地質(zhì)勘查與經(jīng)濟(jì)學(xué)之間相互融合，通過(guò)數(shù)學(xué)量值呈現(xiàn)具體的評(píng)價(jià)結(jié)果。目前，國(guó)內(nèi)礦產(chǎn)地質(zhì)工作在實(shí)際開(kāi)展過(guò)程中，最為常見(jiàn)的數(shù)學(xué)方法主要有單變量統(tǒng)計(jì)與多元統(tǒng)計(jì)兩種分析方法，前者比較適用于表達(dá)兩個(gè)不同變量間的關(guān)系，如信息量以及單因素方差的計(jì)算與分析，多元統(tǒng)計(jì)分析多適用于多項(xiàng)隨機(jī)變量相關(guān)分析研究過(guò)程中，有助于研究者從多個(gè)角度進(jìn)行深入分析，進(jìn)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(shí)際開(kāi)展過(guò)程中最為常用的是克里金數(shù)學(xué)方法，該統(tǒng)計(jì)方法能夠針對(duì)礦產(chǎn)地質(zhì)工作開(kāi)展過(guò)程中的礦產(chǎn)存儲(chǔ)量、礦石的具體位置以及可能存在的誤差等進(jìn)行科學(xué)合理的估算和預(yù)測(cè)，再比如，礦產(chǎn)地質(zhì)構(gòu)造的周期性變化趨勢(shì)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(xué)方法，能夠達(dá)到事半功倍的效果[1]。

2 特殊數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)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(diǎn)群中心為參照，根據(jù)數(shù)據(jù)的具體離散情況，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)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)?shí)際情況進(jìn)行有效控制，并減少實(shí)際情況和統(tǒng)計(jì)分析間存在的誤差與偏離，最大程度上減少因?yàn)榈V產(chǎn)分布存在差異性，導(dǎo)致數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果之間出現(xiàn)較大誤差，造成更加嚴(yán)重的問(wèn)題。因?yàn)榈V產(chǎn)地質(zhì)工作在實(shí)際開(kāi)展過(guò)程中，需要對(duì)定性以及定量等不同方面都要進(jìn)行深入全面的分析與研究，所以，采用定向數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，如水流方向研究、通過(guò)實(shí)踐研究得出，定性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析過(guò)程中，是不需要具體數(shù)值為基礎(chǔ)參照的，但是會(huì)更加注重研究對(duì)象性質(zhì)之間存在的差異，當(dāng)研究重點(diǎn)更加側(cè)重于具體數(shù)值情況下，便出現(xiàn)了定量統(tǒng)計(jì)方法[2]。

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

通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型，在沒(méi)有隨機(jī)成分的情況下，進(jìn)一步研究與分析具體因果關(guān)系，可采用指數(shù)方程進(jìn)一步明確礦產(chǎn)地質(zhì)工作開(kāi)展中，空隙率與深度之間存在的聯(lián)系，當(dāng)?shù)V產(chǎn)地質(zhì)工作中已經(jīng)陸續(xù)檢測(cè)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(gè)時(shí)候可采用數(shù)學(xué)模型進(jìn)一步深入分析和表達(dá)兩者之間的關(guān)系。

4 質(zhì)過(guò)程的數(shù)學(xué)模擬

礦產(chǎn)地質(zhì)工作屬于長(zhǎng)期系統(tǒng)性的工程，且地質(zhì)系統(tǒng)往往要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的發(fā)展與演變，在實(shí)際工作中，可以有效利用數(shù)學(xué)模擬方法對(duì)一些礦產(chǎn)地質(zhì)狀況以及發(fā)展歷程進(jìn)行真實(shí)全面的反映，從而再現(xiàn)地質(zhì)演變過(guò)程，這樣也能夠?yàn)橄嚓P(guān)研究工作的有序開(kāi)展及效率提供基礎(chǔ)依據(jù)以及科學(xué)的方法，同時(shí)也有助于改善在地質(zhì)工作中，人們對(duì)于材料技術(shù)以及實(shí)驗(yàn)方法的依賴，通過(guò)數(shù)學(xué)模擬，也能夠?qū)⒄麄€(gè)演變過(guò)程真實(shí)直觀的呈現(xiàn)在研究人員的面前，數(shù)據(jù)信息也相對(duì)更加的具體化。如高溫高壓環(huán)境下，巖石當(dāng)中的性能發(fā)生變化，邊界層之間進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化相關(guān)研究過(guò)程中，都是可以充分利用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)以及數(shù)學(xué)方法對(duì)相關(guān)地質(zhì)狀況以及演變過(guò)程進(jìn)行生動(dòng)形象的模擬，這些功能及達(dá)到的效果是傳統(tǒng)研究分析工作以及實(shí)驗(yàn)無(wú)法達(dá)到的效果，也是不可能完成的。目前，計(jì)算機(jī)信息技術(shù)與數(shù)學(xué)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(shí)與數(shù)學(xué)方法之間有效融合在一起，這樣的統(tǒng)計(jì)分析方法也被廣泛應(yīng)用于地質(zhì)工作當(dāng)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(guò)了30 種以上，如特爾菲法、埃德曼法等，隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的快速發(fā)展與普及，以數(shù)學(xué)計(jì)算方法為基礎(chǔ)，通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)輔助礦產(chǎn)地質(zhì)工作的開(kāi)展，有助于提升指揮工作的整體效率，真實(shí)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(shí)也能夠最大程度上保障具體結(jié)果的真實(shí)性與可靠性，通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)也能夠真實(shí)精準(zhǔn)的反映該區(qū)域的整體地質(zhì)環(huán)境全貌，并且對(duì)相關(guān)研究人員提供真實(shí)精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支撐[3]。

5 礦產(chǎn)的統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)

近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)學(xué)方法在各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中都有應(yīng)用，礦產(chǎn)地質(zhì)工作自然也不例外，可以通過(guò)數(shù)學(xué)方法預(yù)測(cè)一些礦產(chǎn)方面相關(guān)工作，如可采用統(tǒng)計(jì)決策方法對(duì)礦產(chǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)，通過(guò)計(jì)算概率，明確礦產(chǎn)的具體位置。以我國(guó)南方某個(gè)地區(qū)的火山巖盆底為例，采用統(tǒng)計(jì)決策方法對(duì)鐵礦進(jìn)行預(yù)測(cè)，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(guò)程中，曾經(jīng)發(fā)生過(guò)比較頻繁的火山活動(dòng)，火山噴發(fā)主要分為四個(gè)階段，整個(gè)厚度在2 千公尺以上。該區(qū)域之內(nèi)已經(jīng)探明8 個(gè)礦點(diǎn)與鐵礦床，而鐵礦預(yù)測(cè)也能夠?yàn)橹蟮目碧焦ぷ饔行蜷_(kāi)展提供基礎(chǔ)依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。

統(tǒng)計(jì)決策屬于統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)方法的一種，統(tǒng)計(jì)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(duì)于可能發(fā)生的情況，采取最優(yōu)化的對(duì)策，統(tǒng)計(jì)決策與策略論之間存在一定的區(qū)別，即前者重點(diǎn)研究無(wú)理智自然狀態(tài)，后者主要研究的是有理智狀態(tài)，統(tǒng)計(jì)決策方法的基礎(chǔ)原理主要是：在進(jìn)行礦產(chǎn)預(yù)測(cè)過(guò)程中，地質(zhì)工作者的預(yù)測(cè)行為也就是策略行動(dòng)?？梢詫⒌V產(chǎn)預(yù)測(cè)工作當(dāng)做是地質(zhì)工作與礦產(chǎn)狀態(tài)間的對(duì)策問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際情況，建立三種空間之間的聯(lián)系，針對(duì)具體的準(zhǔn)則，確定決策函數(shù)，并實(shí)施統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)。采用統(tǒng)計(jì)決策方法進(jìn)行礦產(chǎn)預(yù)測(cè)整個(gè)過(guò)程為：結(jié)合實(shí)際預(yù)測(cè)的地質(zhì)資料當(dāng)中，選擇預(yù)測(cè)因素，并結(jié)合具體數(shù)據(jù)資料以及準(zhǔn)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(dòng)，并完成整個(gè)礦產(chǎn)預(yù)測(cè)統(tǒng)計(jì)。在實(shí)際工作過(guò)程中，很多情況下，會(huì)受到資料不完整因素的影響，導(dǎo)致無(wú)法有效體現(xiàn)以上預(yù)測(cè)的過(guò)程中，為了保障礦產(chǎn)預(yù)測(cè)的結(jié)果準(zhǔn)確性，主要采取礦產(chǎn)概率計(jì)算的方法，屬于近似計(jì)算礦產(chǎn)概率的一種方法。為了進(jìn)一步預(yù)測(cè)礦產(chǎn)區(qū)域，將整體總面積劃分為不同的方格，每一個(gè)方格的面積是一定的，并且分布著礦點(diǎn)與礦床，作為已知方格，針對(duì)具體的地質(zhì)特點(diǎn)，并結(jié)合相關(guān)部門的具體意見(jiàn)，將方格作為無(wú)礦已知方格，并且覆蓋湖泊與河流，由于不能在方格中及時(shí)獲取相關(guān)地質(zhì)信息，對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果產(chǎn)生影響，可選取其中的120 個(gè)方格進(jìn)行預(yù)測(cè)。選擇其中21 個(gè)地質(zhì)特征值，當(dāng)存在某特征時(shí)記為1，不存在某特征值時(shí)應(yīng)當(dāng)記為0，但是并非所有的特征值都是存在一定價(jià)值的礦產(chǎn)預(yù)測(cè)因子，為了選擇具有一定價(jià)值的因子，應(yīng)當(dāng)對(duì)信息度進(jìn)行計(jì)算，信息度主要指的是在礦產(chǎn)預(yù)測(cè)當(dāng)中起到重要作用的某項(xiàng)地質(zhì)特征，此外，還可用于地質(zhì)解釋。通過(guò)計(jì)算地質(zhì)特征值信息度，確定最大特征值，其中有6 個(gè)預(yù)測(cè)區(qū)與生產(chǎn)部門通過(guò)傳統(tǒng)地質(zhì)方法預(yù)測(cè)結(jié)果一致，而采用統(tǒng)計(jì)決策方法發(fā)現(xiàn)了新的預(yù)測(cè)區(qū)。

6 礦產(chǎn)地質(zhì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與處理

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展與普及，可充分采用計(jì)算機(jī)技術(shù)存儲(chǔ)、處理相關(guān)數(shù)據(jù)，這也是未來(lái)的主要發(fā)展方向，當(dāng)前，電子計(jì)算機(jī)應(yīng)用于地質(zhì)工作中主要分為兩個(gè)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(dāng)中的地質(zhì)數(shù)據(jù)表示著不同的地質(zhì)以及化學(xué)變量，并通過(guò)相應(yīng)的程序獲取信息數(shù)據(jù)以及進(jìn)行自動(dòng)處理。采用電子計(jì)算機(jī)能夠自動(dòng)進(jìn)行地質(zhì)圖的繪制，從而有效提升整體工作效率，當(dāng)前各類型的地質(zhì)圖都可以進(jìn)行自動(dòng)化繪制，從而大大的減少了工作人員的實(shí)際工作量[6]。

7 結(jié)語(yǔ)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速更新與發(fā)展，數(shù)學(xué)方法被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中，對(duì)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(kāi)展提供基礎(chǔ)保障，同時(shí)也極大的提升了工作效率和質(zhì)量。在不久的將來(lái)，地質(zhì)勘察、數(shù)學(xué)方法以及計(jì)算機(jī)技術(shù)也會(huì)進(jìn)一步融合，其應(yīng)用范圍也將會(huì)不斷擴(kuò)大，通過(guò)不斷的創(chuàng)新，為我國(guó)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)。