Способ классификации текстур горных пород

 

Изобретение относится к геологии, в частности к оценке качества и однородности минерального сырья. Цель изобретения - повышение точности классификации текстуры. На полированную пластину исследуемой горной породы наносят квадратную сетку с шагом A так, чтобы в квадрат со стороной A попало 1-10 зерен текстурообразующей минеральной фазы, фотометрируют по Z-развертке с шагом A участки поверхности в виде квадратов площадью KA .KA, где K=1,2,3,..,N/2, а N - количество квадратов со стороной A в строке сетки, затем - участки в виде прямоугольников-строк площадью KA .A и участки в виде прямоугольников-столбцов площадью A .KA, где K=2,3,...,N/2, определяют величины разброса значений концентраций и характеристик цвета текстурообразующих минеральных фаз по формуле Θ I=[2Σ(C 1-C K) .100%]/(N .C 1)+33,3, где I=I, II, и III для случаев фотометрирования участков в форме квадратов, прямоугольников-строк и прямоугольников-столбцов соответственно

C 1-средние значения концентрации или характеристики цвета минеральных фаз

значения Θ I, Θ II, Θ III нормируют к сумме 100% и определяют координаты текстуры S I=Θ I/(Θ I+Θ II+Θ III .100%

S II=Θ II/(Θ I+Θ II+Θ III) .1000%

S III=Θ III/(Θ I+Θ II+Θ III) .100%, которые используют в качестве классификационного признака исследуемой горной породы. 1 ил., 1 табл.

„„SU„„1578598

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК щ) С 01 N 21./25

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСИОМ,К СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

flPH ГКНТ СССР (21) 4431938/31-25 (22) 13.04.88 (46) 15.07.90. Бюл. К - 26 (71) Институт геохимии и физики минералов АН УССР (72) В.В.Индутный и И.Н.Таран (53) 535. 61681. 39 (088. 8) (56) Джадд Д., Выщецки Г. Цвет в науке и технике. M.: Мир, 1978, с. 129.

Исаенко Г1.П. Определитель текстур и структур руд. N.: Недра, 1975, с ° 180. (54) СПОСОБ КЛАССИФИКАЦИИ ТЕКСТУР

ГОРНЫХ ПОРОД (57) Изобретение относится к геологии, в частности к оценке качества и однородности минерального сырья. 1\ель изобретения — повышение точности классификации текстуры. На полированную пластину исследуемой горной породы наносят квадратурную сетку с шагом а так, чтобы в квадрат со стороной а попало 1 — 10 зерен текстурообразующей минеральйой фазы, фотометрируют по -развертке с шагом а участки поИзобретение относится к геологии и может быть использогано для количественной оценки качества и однородности минерального сырья.

Цель изобретения — повышение точности оценки текстуры.

На чертеже представлена треугольная диаграмма, с помощью которой оценивается степень анизотропности текстурного рисунка исследуемой по-:

2 верхности в виде квадратов площадью

Ка x Ka, где К=1,2,3,...,N/2; N— количество квадратов со стороной а в строке сетки, затем участки.в виде прямоугольников-строк площадью Ка х а и участки в виде прямоугольниковстолбцов площадью а к Ка, где К 2,3, ...,N/2, .определяют величины разброса значений концентраций и характеристик цвета текстурообразующих минеральных

1 нп фаз по формуле д. =(2 «(С,-С„ ) ° looXg/

/(N С,)+33,3, где i=I, II u III для случаев фотометрирования участков в форме квадратов, прямоугольниковстрок и прямоугольников-столбцов соответственно; С„ - средние значения концентрации или характеристики цвета минеральных фаз, значения 8z, 8 -, 8 а нормируют к сумме 100Х и определяют координаты текстуры: S, = =9 д/ (д + 9;+

+ e;„) 100Х; S „- =8;/(8 + 8„-+ ;) .1O0Z, S =- 8;„ /(8,+ д ц + e ä ) - 100, которые используют в качестве классификационного признака исследуемой горной породы. 1 ил., 1 табл.

1 верхности полированной пластины горной породы.

На чертеже обозначены: 1-3 — точки, соответствующие представленным в 3 табл. 1 координатам S,,Б -,, S -„, on- и ределенным для образцов 1-3; 4— центральный треугольник, в который попадают текстуры с равномерно-случайным распределением минеральных фаз. Высоты в поле треугольной диаг1578598 раммы соответствуют единичным соотношениям S, S S,д ;,.

Способ осуществляют следующим образом.

Пластину горной породы полируют до получения ровной поверхности и производят разграфку по квадратной сетке с шагом а. Шаг зависит от размеров зернистости породы и выбирается таким, чтобы в квадратик со стороной а попало не менее одного зерна текстурообразующего (окрашенного) минерала. Обычно а=1-5 мм. Затем опробуют полученное поле (поле образца должно быть не менее 10 х 10 квадратиков). Опробование производят путем фотометрироваиия исследуемой поверхности по 7-развертке (слева направо и сверху вниз),с изменением геометрии окна опробования и пошаго-i вым увеличением его площади ° При этом б используют три схемы опробования: первую — квадратным окном, вторую " окном-строкой и третью — окном-столбцом (обозначения схем соответственно

II, III). При реализации первой схемы производят оценку концентраций (по полученным значениям величин светоотражения) минеральных фаз и их цвета (вычисляют калориметрические величины: светлоту, чистоту тона, доминирующую длину волны) в каждом из квадратиков, а затем производят оценку этих показателей по более крупной сетке — 2а х 2а (изображение генерализуется в 2 раза, показатель генерализации К=2), далее по сетке Зах хЗа при К=,3, 4а х 4а при К=4 и т.д. до тех rrop, пока К не достигает N/2, где N — количество квадратиков в строке исходной разграфки. Поле, в котором производится оценка содержаний и цвета, независимо от шага масштабной генералиэации и схемы опробования отстоит от предыдущего и последующего полей на расстоянии а,, что соответствует минимально возможному при данной разграфке шагу.. Вторая и третья схемы опробования характеризуются тем, что масштабная генерализация производится по площадям

2а х,а при К=2, За х а при К=З и т.д. до K=N/2 (в схеме II) и по площадям а х 2а при К=2, à х За при К=З и т,д. до K=N/2 (в схеме III).,Данные опробования усредняют для каждого шага масштабной гЕнерализации

10 и оценивают среднюю величину разброса значений содержаний (или цвета) .минеральных фаэ по формуле 12

5 2 T: (С -С к) 1007.

N С, t y где i-=I II и III для случаев фотометрирования участков в форме квадратов, прямоугольников-строк и .прямоугольников-столбцов соответственно;

С; — средние значения концентрации или характеристики цвета минеральных фаз при К=1;

С „ — текущее среднее значение концентрации или характеристики цвета минеральных фаз при К=2, 3,4,...,N/2;

33,3 --коэффициент, позволяющий вес20 ти отсчет координат от центра треугольной диаграммы.

Значения 8, 8;,, 8,д "Дприводят к сумме 100%, а затем определяют координаты текстуры на треугольной диаграмме:

sä =eT /{8 + e ;, +e,-,,) 1ooz;

S;, =.6;, /(Ог + 8ц-+ Од) 1007.; (2)

S,=„= B,""„/(О + 9;, +8;„) 1007., где S, S S;;, - соответственно коорди30 наты точки на треугольной диаграмме.

При оценке среднего содержания окрашенного минерала в соответствии с различными схемами опробования об35 наруживается, что существуют значимые отклонения этой величины от значений, полученных при K=1, зависимые от количества потерянной геометрической информации за счет масштабной трансформации изображения. Величина этого отклонения является характеристической в отношении геометрической сложности рисунка и его структурной анизотропности (нетождественности в от45 ношении двух ортогональных пространственных направлений)..

Пример. Отбирали два образца карбонагной породы (кальцифира).. Первый образец обладал полосчатой текстурой, второй — пятнистой. Из образцов изготавливали две полированные пластины с размерами 120х120х30 мм.

На поверхность пластин при помощи туши была нанесена квадратная сетка

51 с ячейкой 10х40 мм (а=10). При этом масштабе разграфки в ячейку (квадратик) попадает 1-10 зерен окрашенного минерала (сливина) ° что удобно для расчета его концентраций.

Образец

Концентрация текстурообраэующего элемента

1 l 1 I 1 1

K=1 К=2 К=З К=4 K=5 K=6,> д S. (Х) 9,1 (II) 9 1 (III) 9, 1 (I) 6,0

2 (II) 6,0 (III) 6,0 (I) 11,5

3 (II) 11,5 (III) 11,5

9,2 9,1

9,1 8,7

9,2 9,2

5,8 6,3

5,5 6,3

6,1 6,5

11,5 11,4

11,5 11,5

11,5 11,5

-О, 54

29,0

-1,09 — 15 0

-4,9

-8,8

-0,08

-0,34

-0,06

25,6

49,2

25,2

25,7

39,8

34,3

33,4

33,1

33,4

9,1 9,3

8,4 9,2

9,2 9,3

7,3 8,6

6,7 6,2

6,7 . 6,8

11,6 11,4

11,5 11,5

11,5 11,6

9,1

8,4

0,2

7,4

7,3

7,1

11,4

11,49

11,47 рассчитывали отклонение (в Ж) концентрации минеральных фаэ от величины средних концентраций по шагу К=1 для каждой из схем опробования в соответ45 ствии с формулой (1) (4 в таблице), а затем нормировали сумму отклонений по каждой из схем к величине 100Х в соответствии с формулой (2) (величины S в таблице) . Полученные значения определяли положение характеристической точки на треугольной диаграмме (см. чертеж). При помощи треугольной диаграммы не трудно оценить степень анизотропности текстурного рисунка (соотношение Я и $,;, (см. таблицу), а также его выразительность (расстояние от центра треугольной диаграммы), что важно при оценке качества сырья для производства облицовочной плитки, После расчета основных характеристик аналогично опробовали модельное изображение со случайным распределением точек (пауссоновское равномернослучайное распределение), которое получали при помощи ЭВМ (M-4030-1) по стандартной программе (генератор случайных чисел).

При рассмотрении графиков зависимости средних концентраций текстурообразующих минералов от масштаба генерализации К видно, что у каждого из представленных изображений характер изменения значений в каждой из схем опробования (I, II, III) специфичен, что позволяет, используя эти отличия осуществить классификацию самих текстурных рисунков. Для этого

5 1578598

В ка ом иэ квадратиков произво- дующее усреднение производили по плодили оценку концентрации окрашенной, щадям Зах3а (К=З). Процедуру усредне минеральной фазы при помощи биноку- ний продолжали до тех пор, пока ляра со встроенной масштабной сеткой, щадь исследуемого окна не достигла а также фотометрическое изучение ин- четверти величины площади всего истенсивности светоотражения при помощи следуемого образца (если генерализаавтоматизированного однолучевого цию продолжить, то результаты будут спектрофотометра с интегрируюЩей сфе- повторяться в обратном порядке, что рой на базе монохроматора, мини-ЭВМ 1ð нецелесообразно), так как площадь цифрового вольтметра. Это позволило всего поля образца разбита по сетке с высокой точностью (до 17) измеРить 12х12 квадратиков, следовательно, концентрацию текстурообразующей (кон- . общее количество генерализующих претрастной в цветовом отношении) мине- образований равно 6. Затем производиральной фазы в каждом квадратике 1g ли расчет средних содержаний по плоСредние концентрации текстурообразую- щадям, напоминающим строку: 2а х а при щей минеральной фазы заносили в табли-. K=2, Зах а при К=З и т.д. до ба х а цу в столбец, соответствующий первомУ при К=6, а также по площадям, напомишагу масштабной генерализации К=1 (в, нающим столбец: а.х 2а при К=2, а х За . графу I) ° Затем подсчитывали среднее 20 при K=3,...,a x 6а при K=6. значение концентраций по квадратикам с площадями 2а х 2а. Результат запи- Величины средних значений вносили сывали в столбец К=2 строки I. Сле- в таблицу. !

Средние значения концентраций текстурообразующей минеральной фазы

1578598

Яу

Составитель В.Агинский

Редактор А.Лежнина Техред И,Ходанич Корректор Т.Малец

Заказ 1912 Тираж 512 Подписное

BHHHI1H Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35,.Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Гагарина, 101 е его декоративных достоинств и стоимости готовой продукции.

Формула изобретения

Способ классификации текстур горных пород, включающий приготовление полированной пластины горной породы, визуальную оценку средней величины минеральных зерен в ней, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности классификации текстуры, на поверхность пластины наносят квадратную сетку с шагом а так, что в квадрат со стороной а попадает не более десяти зерен текстуро образующей минеральной фазы, фотометрируют по Z-развертке с шагом а участки исследуемой поверхности в виде < квадратов площадью Ка х Ка, где К=

1,2,3,...,N/2, N - количество квадратов.со стороной а в строке сетки, затем участки в виде прямоугольниковстрок площадью Ка х а, где. К=2,3,..., 25

N/2,. и участки в виде прямоугольниковстолбцов площадью а х Ка, где К=2,3, ...,N/2, определяют величины разброса значений концентраций и характеристик цвета текстурообразующих минеральных фаэ по формуле

Ф/2

2 K (С,-С ) 100%

g. = + 33,3, N ° С, где i I II u III для случаев фотометрирования участков в форме квадратов, прямоугольниковстрок и прямоугольников-столбцов соответственно;

С„ — средние значения концентраций или характеристики цвета минеральных фаз при К=I

С вЂ” текущее среднее значение кон к центрации или характеристики цвета минеральных фаз, значения О, 9;, 6;„ нормируют к сумме 100/ и. определяют координаты текстуры на треугольной диаграмме

Б =О /(О +В,уД-+6;<,) x 100%;

8," =88 /(в +96+ва) X 100z3

I которые используют в качестве классификационного признака исследуемой горной породы.