Шукюрова А.А.
ИЗУЧЕНИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ ТРАНСФОРМАЦИИ ПАРАМЕТРОВ ГРАВИТАЦИОННОГО ПОЛЯ *
Аннотация:
в статье рассматриваются вопросы изучения геологического строения площади путем трансформации параметров гравитационного поля. Гравиразведка играет особую роль в процессе геологического изучения земной коры в совокупности с данными других геофизических методов. Актуальным считается совершенствование методов трансформации гравитационного поля для оценки параметров геологических неоднородностей. Создание и практическое использование новых алгоритмов извлечения информации из данных полевых наблюдений, расширяет возможности гравиразведки при решении широкого круга геологических задач. Гравиметрические наблюдения проводились на одной из площади Прикаспийско-Кубинского НГР, по профилям разной направленности. Гравиметрические наблюдения по профилям производились путем однократного измерения. Взаимосвязь наблюдаемого гравитационного поля с особенностями геологической среды была проанализирована на основе корреляции кривых, рассчитанных в разных радиусах. Анализ плотностных характеристик горных пород дал основание предположить соответствие наблюдаемых в области исследования отрицательных значений гравиметрических локальных аномалий юрско-нижнемеловому, а положительных значений локальных аномалий верхнемеловому интервалу геологического разреза. Локальные максимумы и минимумы, обнаруженные в области исследования, практически дополняют карты локальных аномалий, построенных на основе преобразований в радиусе R=2,5км и R=5км. В результате проведенных исследований установлено, что вариации силы тяжести, наблюдаемые в различных радиусах, отражают морфоструктуру поверхности мезозоя, а также соответствуют петрофизическим свойствам отложений между основанием и поверхностью мезозоя.
Ключевые слова:
гравиразведка, трансформация, интерпретация, потенциальные поля, линейные преобразования, поправка Буге, радиус осреднения
DOI 10.24412/2712-8849-2025-384-581-590
Геофизические методы, применяемые при изучении недр, позволяют значительно повысить эффективность геологоразведочных работ. Гравиразведка играет важную роль в процессе геологического изучения недр. В совокупности с данными других геофизических методов позволяет получать информацию о структурно-тектоническом строении изучаемых площадей. Это дает возможность локализовать площади, перспективные для выявления различных видов полезных ископаемых, в том числе углеводородов. Геолого-экономическая эффективность исследований в прикладной геофизике определяется адекватностью методов и технологий интерпретации данных, полученных в реальных физико-геологических условиях. С начала 1990-х годов в теории и практике трансформации геопотенциальных полей наметилась тенденция к применению аппроксимационного подхода. В последнее время появилось новое направление в интерпретации потенциальных полей, связанное с изучением вертикального распределения плотности по данным гравиразведки [1, 2, 3]. В обратной задаче гравиметрии используется подход для вычисления избыточной массы. Создание и практическое использование новых алгоритмов для извлечения информации из данных полевых наблюдений, расширяет возможности гравиразведки при решении широкого круга геологических задач [3]. Одним из наиболее распространённых подходов является трансформация аномального поля.Такой подход представляет собой линейные преобразования, производимые над данными, например, осреднение, сглаживание, аналитическое продолжение в верхнее и нижнее полупространства. Качественный анализ карт аномалий силы тяжести позволяет выделить характерные особенности таких полей. Иногда аномалии имеют небольшое площадное распространение, слабую интенсивность и резкие градиенты, распределение по площади которых носит случайный характер. На общей карте изолиний они проявляются относительно резкими изгибами, не повторяющимися на соседних изолиниях. Эти аномалии создаются неглубоко залегающими мелкими неоднородностями, или же погрешностями наблюдений. Другие аномалии имеют большие размеры и интенсивность, резкий градиент. Их простирание согласуется с общим направлением структур. Они создаются объектами, залегающими в пределах нескольких сотен или тысяч метров. Третьи характеризуются большим площадным распространением, плавным градиентом. Простирание подчиняется направлению крупных тектонических элементов, интенсивность достигает больших величин.Эти аномалии вызываются глубоко залегающими объектами, например, кристаллическим фундаментом или глубоко залегающими массами. Их называют региональным фоном, так как, во множестве случаев при поисках перспективных структур на углеводороды, геологические объекты, создающие такие аномалии, служат как бы фоном, на котором проявляются более мелкие аномалии от локальных структур. Как правило, аномалии от структур принято называть локальными.Для выявления аномалий и выяснения их природы гравиметрические наблюдения проводились на площади Прикаспийско-Кубинского НГР, по профилям разной направленности. Гравиметрические наблюдения по профилям производились путем однократного измерения, расстояния между точками измерения составляло 100 метров. На участке исследования создано 9 опорных пунктов (ОП). Погрешности, наблюдаемые в процессе прикрепления к опорным пунктам составили ±0,02 мГал. Средняя квадратичная ошибка для гравиметрических наблюдений в рядовой сети составляла ±0,04 мГал, а в опорной ±0,02 мГал. Наблюдения на опорных пунктах производились одновременно двумя приборами, в отдельных рейсах - автомобилем специального назначения с 3-кратным измерением. Полевые работы выполнялись двумя гравиметрами типа CG-5 Scintrex Autograv канадского производства. Обработка и интерпретация наблюдений проводились в два этапа. Начальный этап проводился параллельно с полевыми работами и завершался вместе с полевыми работами. Второй этап проводился в камеральный период. Процесс учета вариаций числового значения "ноль пункта" гравиметров осуществлялся в следующей последовательности. Корректировки, относящиеся к текущим опорным пунктам (ОП), рассчитываются в соответствии с таблицей 1.Таблица 1. Обработка данных опорного пункта.В таблице ОП1 - абсолютное значение силы тяжести (gабс) известно, а ОПтек - абсолютное значение силы тяжести - неизвестные опорные точки. Индексами отмечаются время проведения измерений, номера и последовательность опорных пунктов.Затем для каждой точки наблюдения с помощью формулы Гельмерта были рассчитаны нормальные значения силы тяжести [1, 2, 3]:γ0 =978030 (1+0. 005302 sin ²φ-0. 000007sin²2 φ) (1)Чтобы учесть влияние массы между геоидом и плоскостью наблюдения, была рассчитана поправка Буге для промежуточного слоя. В этом расчете плотность промежуточного слоя (σ) принимается равной 2,30 г/см3. Аномалия Буге, характеризующая разность наблюдаемых и нормальных сил тяжести, рассчитывалась по следующей формуле.ΔgB= Sнабл.- γ0 + δgB δgB = (0,3086–0,0419 σ) Н (2)Преобразования аномалии Буге в радиусах R=2,5 и R=5 км рассчитывались по следующей формуле:RS.0= ΔgB(₀) - 0.25 x[(ΔgB (-R)+ ∆gB(+R))+ (ΔgB (-R/2)+ ∆gB(+R/2))] (3)Здесь, RS.0 - радиус осреднения (S - числовое значение радиуса),- ΔgB(₀) - значения в центре осреднения,- ΔgB(-R) и ∆gB(+R) - значения на расстоянии R от центра осреднения слева и справа,- ΔgB(-R/2) и ∆gB(+R/2) - значения на расстоянии R/2 от центра осреднения слева и справа, знаки индексов характеризуют правое и левое направления от текущей точки.В целях определения параметров наблюдаемого гравитационного поля и их пространственных состояний в радиусах R1=1,2 км и R2=2,5 км рассчитаны производные третьего порядка поля Буге [3, 4, 5].Средняя плотность отложений, составляющих геологический разрез в районе исследования, составляет 2,32 г/см3 (в основном нижний мел), а несколько севернее - 2,38 г/см3 (апт-баррем), 2,48 г/см3 (хотерив), 2,63 г/см3 (валанжин). Другими словами, средняя плотность нижнемеловых отложений в районе исследования составляет 2,50 г/см3. Аналогичная ситуация наблюдается и в сопредельных участках. Средняя плотность верхнего мела составляет 2,51 г/см3, а нижнего мела 2,32 г/см3. В исследуемом районе наряду с увеличением глубины наблюдается увеличение плотности горных пород. Анализ плотностных характеристик горных пород дает основание предположить соответствие наблюдаемых в области исследования отрицательных значений гравиметрических локальных аномалий юрско-нижнемеловому, а положительных значений локальных аномалий верхнемеловому интервалу геологического разреза.Взаимосвязь наблюдаемого гравитационного поля с особенностями геологической среды была проанализирована на основе корреляции кривых, рассчитанных в радиусе ∆gB, R2.5, R5, Wzzz0.3 и Wzzz0.5 км. Вдоль линии профиля на кривых R2.5, R5, Wzzz0.3 və Wzzz0.5 km совпадают участки кривых, характеризующиеся убывающими градиентами, рассчитанными от начала профилей до конечного пикета. Можно предположить, что низкочастотные составляющие ∆gB и трансформированных кривых вдоль линии профилей характеризуются в основном параметром, соответствующим глубине поверхности мезозоя. Или же наоборот, высокочастотные составляющие ∆gB и кривых трансформации соответствуют динамическим характеристикам сейсмических записей, наблюдаемых между поверхностью вымывания мезозоя и поверхностью фундамента. Наблюдаемое поле ∆gB, на профилях, и монотонное уменьшение кривых преобразования с северо-востока на юго-запад соответствуют общему объему отложений, характеризуемому коэффициентами акустической жесткости в динамическом сечении глубины. На расстоянии 1 км с северо-востока на юго-запад градиент характеризуется уменьшением на 1 мГал. Фрагменты кривых ∆gB, R2.5 və R5 km, рассчитанные по линии профиля, характеризующиеся повышенными градиентами, соответствуют слабо прослеживаемым участкам хотеривского и валанжинского свитам мезозоя на динамическом глубинном разрезе. Так как, в разрезе динамического глубинного разреза отмеченная часть осложнена разломом, амплитуда которого упала на несколько сотен метров. На кривых Wzzz0.3 и Wzzz0.5 км, составленных по профилям, отмечается влияние зон максимума и минимума. Области, которые могут быть интересны с точки зрения разведки - это минимумы, отмеченные на кривых Wzzz0.3 и Wzzz0.5 км по профилям. Минимумы, наблюдаемые на кривых Wzzz, связаны с заметным увеличением пористости в породах, составляющих дугообразную часть антиклинали (рис. 1).R=2,5 kм (а) и R=5 км (б).Рис. 1. Карты локальной аномалии при радиусе осреднения.Величина аномалии силы тяжести, рассчитанная по редукции Буге (σ=2,30 г/см3) изменяется с запада на восток от -58 мГал до -77 мГал. Градиент уменьшается примерно на 3 мГал на 1 км. На карте изоаномалы перенесены через 0,5 мГал. На карте аномалий Буге аномалии характеризуются максимумами и минимумами различной сложной конфигурации взависимости от их интенсивности и размера. Карта характеризует в интегральной форме свойства гравиметрических полей, возникших в результате воздействия всех элементов геологического разреза. На картах локальных аномалий, составленных методом трансформации аномалии Буге в радиусе R=2,5 и R=5 км, отмечены два максимума. Интенсивность аномалии в первом (северном) максимуме составляет 2,5 мГал, в южном - 1,4 мГал. Длина вдоль оси структуры составляет 6-7 км, ширина - 2-3 км. Причиной возникновения интенсивного гравитационного эффекта (3 мГал) в области ∆gB в зоне максимумов является залегание на меньшей глубине осадочных пород (мела) с большей плотностью. На карте локальной аномалии относительно сложная ситуация видна немного к юго-западу от северного максимума. Здесь отмечен минимум, похожий на залив. Этот минимум, выглядит несколько смещенной к юго-востоку от антиклинальной структуры, отмеченной на карте. Причиной чередования гравитационного эффекта, отмеченного на кривых локальных аномалий в районе, с убывающими градиентами является наличие трансформаций (расщеплений, рубок) и фациальных изменений, вызванных региональным разломом в пределах мелового осадочного комплекса. На карте локальной аномалии отмечено два малых минимума интенсивностью 0,4 Мгал. По центральной оси максимума интенсивность аномалии составляет 1,4 мГал. В синклинали направление минимумов такое же, как и у максимума. Эти минимумы также отражены в кривых трансформации. На рис. 2а и рис. 2б. дается сравнение карт, составленных на основе третьей составной производной аномалии Буге.R=2.5 км (а) и R=5 км (б).Рис 2. Карты третьей производной аномалии Буге в радиусе.Как видно из сравнения, локальные максимумы и минимумы, обнаруженные в области исследования, практически дополняют карты локальных аномалий, построенные на основе преобразований в радиусе R=2,5 км и R=5 км. На карте, построенной на основе преобразования в радиусе Wzzz (S=0,5 км), максимумы и минимумы характеризуются более дифференциальными параметрами. Однако на карте трансформации, рассчитанной по радиусу Wzzz (S=0,3 км), интенсивность и размеры отмеченных аномалий заметно уменьшаются. Здесь шарниры хребтов возвышенностей отмечены в направлении юго-восток–северо-запад относительно параллельной формы и не отражены замкнутыми контурами на региональном плане.Таким образом, выявлено, что вариации силы тяжести, наблюдаемые в результате преобразований ∆gB в различных радиусах, отражают морфо структуру поверхности мезозоя, а также частично соответствуют петрофизическим свойствам отложений между основанием и поверхностью мезозоя.
Номер журнала Вестник науки №3 (84) том 4
Ссылка для цитирования:
Шукюрова А.А. ИЗУЧЕНИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ ТРАНСФОРМАЦИИ ПАРАМЕТРОВ ГРАВИТАЦИОННОГО ПОЛЯ // Вестник науки №3 (84) том 4. С. 581 - 590. 2025 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/22015 (дата обращения: 20.05.2025 г.)
Вестник науки © 2025. 16+