Методы изучения разномасштабных структур на основе гравиметрических данных и априорной информации

• Автор: Гершанок, Валентин Александрович
• Шифр специальности: 04.00.12
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 51 с. : ил.; 20х14 см

Введение
Актуальность проблемы
Изучение строения разномасштабных структур остается актуальным на рубеже XXI века в связи с обострением сырьевой проблемы. Поиски и разведка полезных ископаемых на больших глубинах, а также рассмотрение на уровне современных требований целого ряда геологических, экологических и горно-технических задач в значительной степени базируются на реализации научной программы глубокого и сверхглубокого бурения. Большое значение в ней уделяется использованию геофизических методов, в том числе гравиметрического, как наиболее мобильного, сравнительно недорогого и экологически «чистого».
Гравитационное и магнитное ноля обладают аддитивном свойством, что предопределяет возможность решения задач в ш 7х: . -логическом диапазоне. Решению предшествует нахождение осо* . бчек> Сингулярных источников) аномалий для определения пред ых глубин изучаемых структур.
Однако в настоящее время, как считает В.Н. Страхов, «необходима глубокая перестройка теории и методов интерпретации потенциальных полей, прежде всего, с точки зрения достижения ее адекватности реальной геофизической практике». В этом направлении представляется важной разработка новых методов изучения строения Земли, состава земной коры и роли геологических процессов с использованием априорной информации.
В идейном плане проблема сформулирована и реализуется в работах Е.Г. Булаха, И.Г. Клушина, А.И. Кобрунова, A.A. Никитина, В.М. Новоселицкого, В.И. Старостенко, В.Н. Страхова, A.B. Цирудьского и др. Тем не менее технологические аспекты проблемы нуждаются в дальнейшем совершенствовании.
Методы и обобщенные результаты их применения излагаются на основе опубликованных работ автора.
Цель и задачи исследований
Целью исследований являлось научное обоснование, разработка и г пробация методов изучения вертикального ряда разномасштабных структур донной толщи, консолидированной части земной коры и верхней мантии, чованных на использовании гравитационных, а также магнитных аномалий с учетом дополнительной геолого-геофизической информации.
Достижение указанной цели осуществлялось путем решения следующих
дач:
- разработка основ теории метода соконтурных кривых для выделения - зитационного влияния плотностных неоднородностей, как многоаспектного рианта выделения эффекта с точки зрения его геологического приложения;
- оценка роли в крупномасштабных съемках учета смещения нуль-пункта савиметра, разработка методических приемов повышения точности

наблюдений и вычисления аномалий силы тяжести, определения криволинейности фона для создания основ микрогравиметрической съемки и гравиметрического мониторинга;
- изучение функциональной связи между гравитационными аномалиями, полученными методом соконтурных кривых, с внутренним строением земной коры и верхней мантии для проведения содержательной геологической интерпретации аномалий;
разработка модификации метода адмиттанса - отношения нормированных гравитационных и магнитных аномалий для изучения распределения плотностных неоднородностей по глубине, картирования и систематизации глубинных разломов;
- научно-методическое обоснование включения разработанных методов изучения' структур, в программу курсов блока специальных дисциплин подготовки специалистов-геофизиков.
Защищаемые положения
1. Метод выделения гравитационного эффекта плотностных неоднородностей по семейству соконтурных кривых как система с управляемыми параметрами. Метод применятся для решения широкого класса задач.
2. Способы повышения точности гравитационных аномалий, методика анализа возможных искажений аномалий и появления фиктивных полей.
3. Изучение по методу соконтурных кривых строения геологических структур в широком диапазоне их образования: от осадочного чехла до консолидированной коры и верхней мантии.
4. Метод совместного анализа гравитационных и магнитных аномалий, основанный на использовании адмиттанса - отношения нормированных интенсивностей полей, для выявления морфоструктур на уровне кристаллический фундамент - нижний этаж осадочного чехла, зон глубинных системообразующих разломов.
Научная новизна
1. Создан [1, 3, 6, 7, 12, 15, 21] метод выделения гравитационного эффекта плотностных неоднородностей, основанный на анализе априорной геолого-геофизической информации и построении геометрической модели искомого поля - семейства соконтурных кривых. Оцифровка кривых проводится путем определения по гравиметрической карте интегральных средних значений аномалий по каждой кривой.
2. Разработан [1, 2, 3, 9] метод определения регионального фона, основанный на экстраполяции осредненных по системе окружностей аномалий в центр системы. Метод применим при анализе региональной и детальной съемок для определения криволинейности фона в условиях сложного аномального поля.

В настоящее время прогнозируемые по гравиразведке уточнения в строении валов и выделяемые локальные структуры получили подтверждение: открыты новые месторождения нефти.
Большое количество месторождений приурочено к Камско-Кинельской системе прогибов и прилегающим к ним землям. Месторождения связаны с облеканием рифов фаменско-турнейского возраста.
Гежское месторождение нефти
Физические свойства пород, слагающих известняковые рифы, и вмещающих их пород отличаются сравнительно мало. Поэтому аномальная плотность может иметь лишь небольшие положительные или отрицательные значения, а в гравитационном поле собственно рифам отвечают очень слабые аномальные поля, которые на картах визуально не проявляются. Они «затушеваны» гораздо более интенсивными влияниями других геологических объектов различной природы и глубинности [1].
Разрешающая способность способа соконтурных кривых была оценена на Гежской рифогенной структуре [22, 24]. Структура относится к типу тектоно-седиментациояных поднятий и прослеживается по всем горизонтам осадочной толщи. Исследования показали, что средние значения аномалий закономерно возрастают при переходе от центра поднятия к его периферии, т.е. своду соответствует минимум гравитационного поля. Амплитуда минимума составляет 03 3 мГ ал. Величина выявленного эффекта соответствует уменьшению плотности пород ка своде структуры по сравнению с ее периферийными частями в среднем на 1д0з - и,из г/см
Сибирское месторождение нефти
Сибирское месторождение нефти, также как и Гежское, расположено в Соликамской впадине и имеет аналогичное происхождение. Аномалиеобразующие источники находятся в осадочном чехле [61].
В 1998 г. в Горном институте УрО РАН была выполнена обработка и интерпретация материалов гравиметрической съемки на структуре по программе VECTOR, В результате выделены локальные аномалии, отождествляемые с девонскими и пермскими органогенными постройками и толщей солей. Используя эти материалы, по способу соконтурных кривых была оценена гравиактивность Сибирского поднятия в границах общего основания (рис. 4.6) и отдельно его Родыгинской (северной) и Сибирской (южной) структур (рис.4.7).
В пределах общего контура поднятия, полученного в результате обработки по системе УЕСТСЖбыли построены пять соконтурных кривых, по которым подсчитаны (рис. 4.6) средние значения поля (от периферии к центру): -0,38; -0,27; -0,13; -003 и -002 мГал:. Соответственно амплитуда поля составила 0,36 мГал; т.е. поднятие выделяется в аномальном поле. По визуальной оценке наблюденного поля уверенно сделать такое заключение невозможно.