數學方法在礦產地質勘查工作中的應用

呂紹玉

（貴州省地礦局一一三地質大隊，貴州 六盤水 553000）

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

1 一般數學統計分析方法在礦產地質工作中的應用

礦產地質工作實際開展過程中，可以充分運用概率分析方法，對地質實踐進行全面觀察及預測，可采用貝葉斯公式等方法進一步勘查和預測實際工作當中存在的安全隱患和風險，并及時采取相應的措施加以預防，這樣也能夠最大程度上避免在整個勘探工作中出現危險事故，減少財產損失以及人員傷亡，有效提升固體礦產或油氣勘查工作的可靠性與精準性，也促使固體礦產或油氣地質勘查工作與數學方法之間的相互協調，充分發揮數學方法的作用和價值，同時也使得地質勘查與經濟學之間相互融合，通過數學量值呈現具體的評價結果。目前，國內礦產地質工作在實際開展過程中，最為常見的數學方法主要有單變量統計與多元統計兩種分析方法，前者比較適用于表達兩個不同變量間的關系，如信息量以及單因素方差的計算與分析，多元統計分析多適用于多項隨機變量相關分析研究過程中，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系，如回歸分析、方差分析等方法。目前，礦產地質工作實際開展過程中最為常用的是克里金數學方法，該統計方法能夠針對礦產地質工作開展過程中的礦產存儲量、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測，再比如，礦產地質構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學方法，能夠達到事半功倍的效果[1]。

2 特殊數學統計分析方法在礦產地質工作中的應用

目前，相關工作人員主要是以數據點群中心為參照，根據數據的具體離散情況，進行統計分析，這樣也能夠最大程度上清晰直觀的呈現礦產的地質環境狀況，采用該方法也能夠對實際情況進行有效控制，并減少實際情況和統計分析間存在的誤差與偏離，最大程度上減少因為礦產分布存在差異性，導致數據統計結果之間出現較大誤差，造成更加嚴重的問題。因為礦產地質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，采用定向數據統計方法具有重要的現實意義，如水流方向研究、通過實踐研究得出，定性數據統計分析過程中，是不需要具體數值為基礎參照的，但是會更加注重研究對象性質之間存在的差異，當研究重點更加側重于具體數值情況下，便出現了定量統計方法[2]。

3 數學模型在礦產地質工作中的應用

通過建立數學模型，在沒有隨機成分的情況下，進一步研究與分析具體因果關系，可采用指數方程進一步明確礦產地質工作開展中，空隙率與深度之間存在的聯系，當礦產地質工作中已經陸續檢測出了三氧化二鉻的數據信息，并全面了解不同含量之間的聯系，這個時候可采用數學模型進一步深入分析和表達兩者之間的關系。

4 質過程的數學模擬

礦產地質工作屬于長期系統性的工程，且地質系統往往要經過長期的發展與演變，在實際工作中，可以有效利用數學模擬方法對一些礦產地質狀況以及發展歷程進行真實全面的反映，從而再現地質演變過程，這樣也能夠為相關研究工作的有序開展及效率提供基礎依據以及科學的方法，同時也有助于改善在地質工作中，人們對于材料技術以及實驗方法的依賴，通過數學模擬，也能夠將整個演變過程真實直觀的呈現在研究人員的面前，數據信息也相對更加的具體化。如高溫高壓環境下，巖石當中的性能發生變化，邊界層之間進行能量轉化相關研究過程中，都是可以充分利用計算機信息技術以及數學方法對相關地質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，計算機信息技術與數學方法被廣泛應用于礦產地質勘察與研究工作中，也使得地理理論知識與數學方法之間有效融合在一起，這樣的統計分析方法也被廣泛應用于地質工作當中，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的快速發展與普及，以數學計算方法為基礎，通過計算機技術輔助礦產地質工作的開展，有助于提升指揮工作的整體效率，真實全面的呈現出礦產地質環境、土壤分布、地形狀況以及區域地貌等相關信息，同時也能夠最大程度上保障具體結果的真實性與可靠性，通過計算機技術也能夠真實精準的反映該區域的整體地質環境全貌，并且對相關研究人員提供真實精準的數據支撐[3]。

5 礦產的統計預測

近年來，隨著科學技術的快速發展，數學方法在各個領域當中都有應用，礦產地質工作自然也不例外，可以通過數學方法預測一些礦產方面相關工作，如可采用統計決策方法對礦產進行預測，通過計算概率，明確礦產的具體位置。以我國南方某個地區的火山巖盆底為例，采用統計決策方法對鐵礦進行預測，該區域受到大斷裂以及破碎帶控制的影響，整體構造非常復雜，在該地區地質發展與演變過程中，曾經發生過比較頻繁的火山活動，火山噴發主要分為四個階段，整個厚度在2 千公尺以上。該區域之內已經探明8 個礦點與鐵礦床，而鐵礦預測也能夠為之后的勘探工作有序開展提供基礎依據和數據支撐。

統計決策屬于統計預測方法的一種，統計決策和決策論之間有著密切的聯系，策略論主要指的是對于可能發生的情況，采取最優化的對策，統計決策與策略論之間存在一定的區別，即前者重點研究無理智自然狀態，后者主要研究的是有理智狀態，統計決策方法的基礎原理主要是：在進行礦產預測過程中，地質工作者的預測行為也就是策略行動。可以將礦產預測工作當做是地質工作與礦產狀態間的對策問題，應當結合實際情況，建立三種空間之間的聯系，針對具體的準則，確定決策函數，并實施統計預測。采用統計決策方法進行礦產預測整個過程為：結合實際預測的地質資料當中，選擇預測因素，并結合具體數據資料以及準則，建立決策函數，結合決策函數，采取相應的決策或者行動，并完成整個礦產預測統計。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，導致無法有效體現以上預測的過程中，為了保障礦產預測的結果準確性，主要采取礦產概率計算的方法，屬于近似計算礦產概率的一種方法。為了進一步預測礦產區域，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，針對具體的地質特點，并結合相關部門的具體意見，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地質信息，對預測結果產生影響，可選取其中的120 個方格進行預測。選擇其中21 個地質特征值，當存在某特征時記為1，不存在某特征值時應當記為0，但是并非所有的特征值都是存在一定價值的礦產預測因子，為了選擇具有一定價值的因子，應當對信息度進行計算，信息度主要指的是在礦產預測當中起到重要作用的某項地質特征，此外，還可用于地質解釋。通過計算地質特征值信息度，確定最大特征值，其中有6 個預測區與生產部門通過傳統地質方法預測結果一致，而采用統計決策方法發現了新的預測區。

6 礦產地質數據的存儲與處理

隨著計算機技術的快速發展與普及，可充分采用計算機技術存儲、處理相關數據，這也是未來的主要發展方向，當前，電子計算機應用于地質工作中主要分為兩個方面：即一般用途以及專門用途的數據系統，后者包括鉆孔信息、礦產資源、古生物等，數據系統當中的地質數據表示著不同的地質以及化學變量，并通過相應的程序獲取信息數據以及進行自動處理。采用電子計算機能夠自動進行地質圖的繪制，從而有效提升整體工作效率，當前各類型的地質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 結語

隨著計算機技術的快速更新與發展，數學方法被廣泛應用于各個領域當中，對各行各業都產生了極大的影響，將其應用到地質工作中，為地質工作的穩步有序開展提供基礎保障，同時也極大的提升了工作效率和質量。在不久的將來，地質勘察、數學方法以及計算機技術也會進一步融合，其應用范圍也將會不斷擴大，通過不斷的創新，為我國礦產地質行業的健康穩定發展奠定了良好的基礎。