Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Принципы интегрированной интерпретации гравиметрических данных 10
1.1 Геолого-геофизические модели Тимано-Печорского и Баренце-воморского осадочных бассейнов и обоснование необходимости использования специализированной методики интерпретации гравиметрических данных 11
1.2 Классификация методов интерпретации данных гравиразведки 26
1.3 Принципы интегрированной интерпретации гравиметрических данных 36
1.4 Выводы 46
ГЛАВА 2. Методика и технология пространственно го структурно-плотностного моделирования среды по гравиметрическим данным 49
2.1 Восстановление объемной структурно-плотностной модели среды по системе профилей 50
2.2 Вычислительные схемы решения прямой трехмерной структурной задачи гравиразведки 57
2.3 Технология восстановления объемной модели среды и расчета гравитационного влияния 61
2.4 Методика и технология объемного структурно-плотностного моделирования среды по гравиметрическим данным 69
2.5 Выводы 74
ГЛАВА 3. Применение методики объемного структурно-плотностного моделирования при решении задач прогноза плотностных характеристик тимано-печорского и баренцевоморского осадочных бассейнов 75
3.1 Формирование исходных модельных представлений и геолого- геофизическая характеристика региона 75
3.2 Предварительная реконструкция объемных структурно- плотностных моделей Тимано-Печорского и Баренцевоморского осадочных бассейнов 89
3.3 Применение методики геоплотностного моделирования для построения пространственной модели среды, удовлетворяющей наблюдаемому гравитационному полю 99
3.4 выводы 116
Заключение 116
Литература
- Классификация методов интерпретации данных гравиразведки
- Принципы интегрированной интерпретации гравиметрических данных
- Вычислительные схемы решения прямой трехмерной структурной задачи гравиразведки
- Предварительная реконструкция объемных структурно- плотностных моделей Тимано-Печорского и Баренцевоморского осадочных бассейнов
Введение к работе
Актуальность
В связи с необходимостью прироста запасов углеводородного сырья главными задачами, стоящими перед геологоразведочной отраслью, являются:
- оценка потенциальных и перспективных ресурсов территорий с выделением зон нефтегазонакопления;.
- опоискование выделенных зон с переводом прогнозных ресурсов в промышленные.
Геологической основой решения этих задач служат количественные региональные, зональные и локальные физико-геологические модели осадочных бассейнов и их компонентов. При реконструкции объемных моделей осадочных нефтегазоносных бассейнов особое место занимает построение структурно-плотностных моделей, что обычно реализуется с использованием достаточно редкой сети протяженных профилей. Это, как правило, региональные сейсмические профили, к которым осуществляется привязка всех имеющихся геолого-геофизических данных. Традиционной является дальнейшая пространственная интерполяция этих данных, которая должна быть проведена с активным привлечением гравитационного поля, поскольку именно гравитационное поле несет информацию об объемном строении плотностной модели среды. Именно такой подход использовался до настоящего времени, однако его ядро составляют корреляционные методы прогнозирования на основе предварительно установленных связей между сейсмическими и гравиметрическими данными. На таком принципе построены многие современные плотностные модели Тимано-Печорского и Баренцевоморского осадочных бассейнов. Этот подход был развит в 70-е годы и с тех пор многократно применялся, но после возникновения современных методов интерпретации геофизических данных он критикуется с точки зрения необходимости построения более достоверных моделей, соответствующих наблюдаемому полю.
В этой связи возникает актуальная задача проверки сделанных построений, и такая проверка нами была выполнена. Она показала, что модели в значи тельной мере не соответствуют реальным гравитационным эффектам и нуждаются в пересмотре. Это несоответствие может привести к пересмотру геодинамических моделей эволюции региона. При этом особо актуальной становится необходимость разработки специализированной методики интегрированной интерпретации гравиметрических данных, основанной на решении обратных задач и адаптированной к условиям Тимано-Печорского и Баренцевоморского осадочных бассейнов.
Цель и задачи исследований
Цель работы - усовершенствование методики и технологии объемного структурно-плотностного моделирования среды по гравиметрическим данным и построение прогнозных плотностных моделей Тимано-Печорского и Баренцевоморского осадочных бассейнов.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1) разработка вычислительных алгоритмов восстановления пространственных модели среды и гравитационного влияния в условиях фрагментарных геолого-геофизических данных для решения задач структурной гравиметрии на территории Тимано-Печорского и Баренцевоморского осадочных бассейнов;
2) создание программных модулей, реализующих созданные алгоритмы;
3) теоретическое обоснование возможности использования профильных технологий интерпретации гравиметрических данных в процессе реконструкции объемных структурно-плотностных моделей геологических сред;
4) формирование геолого-геофизических моделей по региональным профилям и выработка модельных представлений для Тимано-Печорского и Баренцевоморского осадочных бассейнов;
5) анализ адекватности имеющихся модельных представлений о региональном строении Тимано-Печорского и Баренцевоморского осадочных бас-сейнов наблюдаемому гравитационному полю;
6) создание методики и технологии пространственной реконструкции геоплотностной модели среды по гравиметрическим данным, адаптированных к условиям рассматриваемого региона;
7) апробация методики при решении задач прогноза плотностных характеристик Тимано-Печорского и Баренцевоморского осадочных бассейнов.
Научная новизна проведенных исследований
1) Впервые показано, что имеющиеся структурно-плотностные модели строения Тимано-Печорского и Баренцевоморского осадочных бассейнов не удовлетворяют наблюдаемому гравитационному полю и нуждаются в пересмотре;
2) Показана необходимость использования специализированной методики интегрированной интерпретации гравиметрических данных в условиях рассматриваемого региона;
3) Разработана уникальная методика построения пространственных структурно-плотностных моделей сложнопостроенных сред в условиях слабой изученности и фрагментарности данных, характерных для Тимано-Печорского и Баренцевоморского осадочных бассейнов;
4) Найдены принципиально новые технологические решения, позволяющие адаптировать методику для построения объемных плотностных моделей рассматриваемого региона;
5) Построена пилотная пространственная геолого-геофизическая модель строения Тимано-Печорского и Баренцевоморского осадочных бассейнов, согласованная с гравитационным полем.
Защищаемые положения
1) Имеющиеся структурно-плотностные модели строения Тимано- Печорского и Баренцевоморского осадочных бассейнов не адекватны наблюдаемому гравитационному полю;
2) Существующие технологии интерпретации геофизических, в частности, гравиметрических данных, не позволяют решать задачи, направленные на изучение сложнопостроенных образований типа осадочных бассейнов в уело виях слабой изученности и фрагментарности данных;
3) Предложенная методика пространственного структурно-плотностного моделирования геологической среды, основанная на принципах интегрированной интерпретации гравиметрических данных дает возможность использования в максимальном объеме всей накопленной информации о строении региона;
4) Автоматизированная технология обеспечивает возможность реконструкции объемной структурно-плотностной модели Тимано-Печорского и Баренцевоморского осадочных бассейнов, согласованной с гравитационным полем в условиях фрагментарных данных.
Практическая ценность работы. Разработаны и адаптированы к условиям Тимано-Печорского и Баренцевоморского осадочных бассейнов методика и технология интегрированного объемного структурно-плотностного моделирования среды с целью построения прогнозных плотностных моделей сложно-построенных геологических сред. Построена пилотная, адекватная наблюдаемому гравитационному полю структурно-плотностная модель рассматриваемого региона. Методика используется для регионального и зонального прогноза нефтегазоносности в пределах Тимано-Печорского и Баренцевоморского осадочных бассейнов.
Реализация и внедрение результатов работы. Результаты работы внедрены в практику научно-исследовательских работ УГТУ, КРО РАЕН (Институт геотехнологий) и используются в учебном процессе УГТУ при подготовке специалистов по специальности "Геофизика, геофизические методы поиска полезных ископаемых".
Апробация работы. Основные результаты докладывались на Всероссийской конференции "Большая нефть: реалии, проблемы, перспективы. Нефть и газ Европейского Северо-Востока" (г. Ухта, 15-17 апреля 2003 г.), 31-й сессии международного семинара им. Д.Г. Успенского "Вопросы теории и практики геологической интерпретации гравитационных, магнитных и электрических полей" (г. Москва, 26-29 января 2004 г.), XIV геологическом съезде Республики Коми "Геология и минеральные ресурсы Европейского Северо-Востока России" (г. Сыктывкар, 13-16 апреля 2004 г.), научно-технических конференциях УГТУ (г. Ухта, 2002 г. - 2004 г.), межрегиональных молодежных научных конференциях "Севергеоэкотех" (г. Ухта, 2002 г. - 2004 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 3 глав, заключения, списка использованной литературы из 147 наименований и 41 графического приложения. Содержит 134 страницы текста, включая 45 рисунков.
Организационная структура работы состоит из трех глав: геолого-теоретической, методико-технологической, геолого-результативной.
В первой главе автором показаны несоответствие существующих модельных представлений Тимано-Печорского и Баренцевоморского осадочных бассейнов реальному гравитационному полю и необходимость использования специализированной методики интерпретации гравиметрических данных (1.1). Проведенный анализ методов интерпретации геофизических данных (1.2) показал, что необходимо основываться на принципах интегрированной интерпретации в рамках критериального подхода в предположении о слоистом строении среды (1.3).
Во второй главе приведены адаптированные к условиям рассматриваемого региона вычислительные алгоритмы пространственного восстановления среды (2.1)и гравитационного поля (2.2) в рамках структурной модели среды. Дана характеристика оригинального программного комплекса, реализующего созданные алгоритмы. Приведена теоретически обоснованная методическая схема пространственного геоплотностного моделирования, важнейшим звеном которой является взаимоувязанное использование приемов пространственной и профильной интерпретации (2.3).
В третьей главе автором прослежена эволюция структурно-плотностных моделей (3.1), позволившая сформировать геолого-геофизические модели по протяженным региональным профилям и выработать модельные представления Тимано-Печорского и Баренцевоморского осадочных бассейнов (3.2, 3.3). На основании геолого-геофизических данных по сети региональных профилей с помощью созданной методики и обеспечивающей ее применение технологии построена пилотная пространственная геолого-геофизическая модель строения Тимано-Печорского и Баренцевоморского осадочных бассейнов, согласованная с наблюдаемым гравитационным полем (3.2, 3.3).
Классификация методов интерпретации данных гравиразведки
Основной задачей интерпретации геофизических данных принято считать их геологическое истолкование. Непосредственно геологическое истолкование гравиметрических данных предполагает решение двух вопросов: построение плотностнои модели изучаемой геологической среды и последующая геологическая интерпретация полученной плотностнои модели. Различные методы интерпретации геофизических (и, в частности, гравиметрических) данных, призванные решать такого рода задачи, в вычислительной основе своей содержат решение соответствующих обратных задач. Решение обратной задачи гравиразведки является наиболее важным этапом в процессе построения плотностнои модели среды. Для постановки обратной задачи необходимо записать зависимость гравитационного эффекта от вызывающего его распределения плотност-ных неоднородностей в земной коре. Если выбрать прямоугольную систему координат, расположив плоскость XOY параллельно дневной поверхности, и направить ось Z вниз, то распределение плотности, представленной в виде функции координат о(х;у, z) в некоторой области V нижнего полупространства, связано с вертикальной производной гравитационного потенциала Uz(x0j o o) в точке (хоуо о) соотношением: ггг o(v)(z-z0)dv _иЛхо Уо 2о) v [(х-х0У +(у-у0)2 +(z-zoy\ У где у - гравитационная постоянная.
Выражение (1.1) представляет собой оператор прямой задачи гравираз-ведки или нахождение элементов гравитационного поля по заданному распределению источников. Под решением обратной задачи понимают нахождение распределения источников при введенных о них модельных представлениях по заданным наблюдаемой и оператору прямой задачи. Известно, что такая задача является некорректно поставленной [129]. Всякую задачу называют корректной (по Адамару), если ее решение: 1) существует; 2) единственно; 3) устойчиво. Задача называется некорректной, если не выполняется хотя бы одно из условий. Решение вопросов о корректности обратных задач занимает в теории интерпретации геофизических данных центральное место. Так, трудами Тихонова А.Н., Лаврентьева М.М., Иванова В.К., Страхова В.Н.и их последователей развита теория некорректных задач [24, 54, 97, 122]. В основе этой теории лежит идея привлечения в постановку обратной задачи дополнительной информации об искомом решении. Непосредственно поиск решения обратной задач осуществляется с помощью регуляризующих алгоритмов [109, 118, 129 и др.]. Рассмотрению вопросов о проблеме единственности обратной задачи гравиразведки посвящены работы Новикова П.С., Остромогильского А.Х., Страхова В.Н., Старостенко В.И., Филатова В.Г., Чередниченко В.Г.и др. [91, 102,111, 134, 138 и др.]. Результаты исследований в этой области породили так называемые "тео ремы единственности". Доказательство этих теорем возможно при введении некоторых ограничений или упрощений, позволяющих выделять такие типы наборов элементарных тел (классы единственности), параметры которых однозначно определяются по гравитационному полю. Проблема неединственности обратной задачи сопровождается ее неустойчивостью: малые изменения во входных данных порождают различные результаты решения [129]. А так как реальные гравиметрические данные всегда осложнены ошибками, то решение обратной задачи гравиразведки будет неустойчивым. Методы регуляризующих процедур позволили осуществить снижение этого эффекта.
На сегодняшний день множество утвердившихся и разрабатываемых методов решения обратных задач гравиметрии применяются в различных геологических ситуациях. Если рассматривать историю развития теории и методов интерпретации гравиметрических (и в целом геофизических) данных, то можно выделить четыре типа задач, каждый из которых последовательно становился приоритетным на соответствующем этапе интерпретационного обеспечения гравиметрии [106, 115, 119]: 1. Обнаружение геологических объектов. 2. Пространственная локализация геологических объектов. 3. Расчленение геологического разреза. 4. Детальное описание геологического разреза.
Основоположником теоретических методов интерпретации гравитационных аномалий по праву можно считать известного русского ученого прошлого века Слудского Ф.А. В своих работах еще в 1863 году он сформулировал идею моделирования, описал метод подбора, в 1893 году предложил приемы определения глубины центра тяжести по характерным точкам поля. Уровень работ Слудского Ф.А. был достигнут остальной наукой спустя несколько десятилетий - в 30-е годы нашего столетия - в период становления теории интерпретации потенциальных полей. На раннем этапе развития гравиметрии наиболее характерной задачей являлась задача обнаружения геологических объектов, состоящая в принятии решения о наличии, либо отсутствии изучаемых объектов. Величина и форма гравитационной аномалии
Величина и форма гравитационной аномалии подвергались качественному описательному анализу, на основе чего делались соответствующие выводы. Так, впервые в 20-х годах Архангельский А.Д. для изучения строения кристаллического фундамента Русской платформы применял гравиметрические карты в сопоставлении с геологическими картами [3]. Подобный подход наблюдается и в современных методах интерпретации гравиметрических данных, например, в процедурах анализа трансформаций гравитационного поля. Анализу с целью обнаружения объектов подвергается не само гравитационное поле, а его преобразование - трансформация, полученная с помощью тех либо иных вычислительных процедур.
Принципы интегрированной интерпретации гравиметрических данных
Синонимом термина "интегрированная интерпретация", принятого в зарубежных публикациях, в отечественной литературе служит понятие "комплексная интерпретация". В конкретных ситуациях различие между ними может быть проведено отнесением к первому задач построения модели геологической среды в терминах одного физически осмысленного параметра на основа нии всего многообразия данных (интегрированная интерпретация), а ко второму - построение некоторой комплексной модели с не вполне формализованным смысловым наполнением по совокупности физических полей (комплексная интерпретация). Более целесообразно относить оба эти понятия к единому объекту комплексной интерпретации, различая особенности модификаций в выделенных понятиях активной и пассивной ее моделей (терминология В.Н. Страхова).
Рассматривая модели комплексной интерпретации, ограничимся теми, которые основаны на принципах решения обратных задач в детерминированной постановке и направлены на реконструкцию физико-геологической модели изучаемой территории. Это соответствует введению понятия "обратных задач комплексной интегрированной интерпретации" как дальнейшему развитию понятия обратных задач геофизики.
В постановке обратных задач комплексной интерпретации выделяются ее пассивная и активная формы.
Пассивная (интегрированная) форма состоит в том, что данные других методов вводятся в процедуры решения обратных задач гравиметрии - построения плотностной модели среды - в уже проинтерпретированной форме. В этом есть как положительные стороны - использование существующих наработок из инструментария анализа данных других методов, так и отрицательные -невозможность оперативного критического пересмотра в процессе построения плотностной модели введенных данных. Диссертационная работа посвящена разработке интегрированной методики объемного структурно-плотностного моделирования среды по гравиметрическим данным с привлечением данных сейсморазведки и бурения уже в проинтерпретированной форме.
Активная форма основана на создании методов и технологий совместного решения нескольких различных обратных задач, например, совместного решения обратных задач сейсморазведки и гравиразведки. Здесь также есть свои положительные стороны - возможность динамической корректировки результатов нескольких методов, и отрицательные - сложности с введением самого по нятия решения и согласованных модельных представлений.
Типичным примером модели пассивной интегрированной интерпретации служит схема, состоящая в нахождении оптимальной относительно вводимого критерия плотностнои модели среди множества других, удовлетворяющих тому же полю. Узловыми вопросами в такой схеме являются: 1) возможность с помощью надлежащего выбора критерия оптимальности подобрать, настроиться в принимаемой технологии на любую из допустимых по гравитационному полю моделей; 2) наличие методики адекватного выражения разнородного комплекса данных в виде параметров критерия оптимальности.
Критерий оптимальности играет роль приема, интегрирующего и унифицирующего разнородную геолого-геофизическую информацию, приводящую ее к активно используемой в процессе построения модели среды форме.
Одной из реализацией описанного подхода служит, например, хорошо известная группа методов, получившая условное название "критериальный подход к выражению априорной информации". Необходимо заметить, что название "критериальный подход" в данном случае применено не совсем точно, т.к. любая корректная постановка обратной задачи гравиразведки является критериальной. Отличие данного подхода состоит в том, что на основе критерия качества решения, содержащего в свернутом виде априорную информацию о параметрах среды, из множества решений, удовлетворяющих наблюдаемому гравитационному полю формируются классы единственности (экстремальные классы), а полученные на них решения обратной задачи удовлетворяют условиям единственности и устойчивости.
Вычислительные схемы решения прямой трехмерной структурной задачи гравиразведки
Вертикальная производная гравитационного потенциала Uz(x0,y0,z0) в точке A(x0,y0,z0), находящейся на расстоянии г от элементарного объема dV=dxdydz, вычисляется следующим образом: и (г v -Wff ycjz-z dxdydz U2{xQ,y0,z0)-\]]- — /26ч n[(x-Xof+(y-y0f+(z-z0)f К }
Обозначим через UkJc+l {стк+х) - гравитационное влияние слоя, ограниченного поверхностями fk и fk+l с плотностью Jk+i- В том числе U0(a0) влияние полосы с вертикальными координатами ф,/о) и плотностью оь: /0(сг0)=0,0419сг0/0, UNoo(aN+{) - гравитационное влияние области, залегающей ниже границы Мх,у). Тогда гравитационное влияние среды U складывается из следующих компонент: U = U0((T0)+ иол ( ) + ...+ UN_lN (aN ) + UNjx (crN+l) Далее, принимая во внимание линейность способов расчета поля относительно величины плотности, получаем: UN, »(ЛГ+1 ) = С0 - U0(ЛГ+1 ) U0,l (&N+1 ) _ UkM\ (aN+\ )- UN-\,N {&N+\ )=С0 U0,N (aN+l )
Здесь Co - некоторая фоновая постоянная, которую можно представить как гравитационное влияние всей среды от нулевой плоскости до некоторого уровня с плотностью стм+1. Тогда U = U0{a0)+ иол(а1)+ и1Л{а2)+... + -2,ЛМ( ЛМ)+ UN_UN( N) + + Q - U0 (аМ+1) - 0,1 (aN+\ ) - 1,2 (aN+l)--- UN-2,N-l (N+l) UN-\,N (aN+\ ) = = C0 + 27q f0{a0-aN+l)+U = C0 + 0.04\9f0(a0-aN+l)+U. Считаем, что, вне области V, имеющей проекцию на плоскость XOY поверхность S и ограниченную по глубине плоскостью fo и поверхностью 2 = fN(x,y), границы ведут себя известным способом, например, горизонтальные плоскости, уходящие на бесконечность. Неизвестно поведение границ только внутри V: intK В общем случае область К является призмой (рис. 2.5). Обозначим В гравитационное влияние боковых зон, определяемое следую щим образом: В = U - Uv, где Uv - гравитационное влияние части среды, расположенной целиком в области V. Гт ffvv /к(ХҐ (z-z0)dzdxdy s « /,-,( )[(x-x0f +(y-y0)2 +(z-z0)2]/2 f N S k=l dxdy dxdy \x-x,f +0--)2 + (/ы - ff [( -)2 +Си-Л)2+(Л -4?Y2 Г& i- » „чуД&Ь,- =/(й)+4Л 5 [-)2 +(у-Уо? Mfo -%)T s k=1 l(x-%f +(У Уо? +0Ї -) где у - гравитационная постоянная. Если Ь тк=стк+х-(ткік = \,...,И, R(x0,y0,z0,fk)=[(x-x0)2 +(у-у0)2 +(fk(x,y)-z0)2p, то [/=0,+0.041 0- ,)/0+ ..) + + ГІІЇМ A(7kdXt =C + B + I(fo) + A(f). (2.7) k=iJ R(x0,y0,z0,fk(x,y)) Будем считать, что S есть прямоугольник, ограниченный координатами по осям х: х{, х2 и у: ух, у2 со сторонами, параллельными осям координат. Заданными считаются {Ах, Ау} - шаг по оси ОХ и OY, соответственно которым заданы значения глубин залегания каждой из границ Л(х,у), получаемые посредством интерполяции данных по профилям, массив точек {xo,yo,zo}, в которых рассчитывается величина гравитационного поля. Расчет 7(/0):
Объем V2 представляет собой продолжение границ объекта до бесконечности. Он разбивается на 4 полубесконечные прямоугольные призмы (тип I) и 4 полубесконечные треугольные (с прямым углом) (тип II) призмы (рис. 2.7). Они, в свою очередь, разбиваются на разное число горизонтальных слоев с соответствующими плотностями. Для упрощения вычислений будем рассматри вать один слои со средней плотностью ав. в=в+в, (2.12) где p = yj{x-xQ)2+(y-y0f +(z-z0)2 , Si - проекция объема V2 на плоскость XOY. Она разбивается на 4 прямоугольника и 4 треугольника, одна из сторон которых отодвигается на бесконечность (рис. 2.8). Подробное описание расчетных формул для влияния боковых зон сделано в работе Мотрюк Е.Н. [71].
Автором совместно с Мотрюк Е.Н. была проведена апробация разработанных алгоритмов на простейших модельных примерах. Описанные в пунктах 2.1 и 2.2 вычислительные алгоритмы восстановления пространственной модели среды и вычисления гравитационного эффекта от полученной модели реализованы в специализированном программном комплексе GRAST.
Поставленная задача решается с помощью специализированного программного комплекса GRAST, созданного автором совместно с Мотрюк Е.Н.
Программный комплекс GRAST, написанный на языке СИ++, предназначен для решения как детальных, так и региональных задач структурной грави-разведки. С помощью GRAST могут быть решены две последовательные задачи:
восстановление объемной модели среды по системе структурно-плотностных разрезов по профилям, пересекающим изучаемый объект. В результате применения линейной интерполяции границы, ограничивающие пласты и плотности в пределах каждого из пластов, представляют собой однозначные функции пространственных координат;
расчет пространственного гравитационного влияния от объекта слоистой структуры с учетом влияния боковых зон в точках дневной поверхности с заданным шагом и в точках над расчетными линиями с последующим вычислением невязки с наблюдаемым гравитационным полем.
Для того чтобы решить поставленные задачи, необходимо создать в любом каталоге, например, в корнев.ом, папку ГРУППА, в которой должны находиться все программные файлы, а также папки и файлы, относящиеся к входным данным. Папки и файлы, относящиеся к выходным данным, будут созданы программой. Структура автоматизированного комплекса GRAST изображена на следующей схеме (рис. 2.9):
Предварительная реконструкция объемных структурно- плотностных моделей Тимано-Печорского и Баренцевоморского осадочных бассейнов
Район исследования и расположение первоначальных базовых региональных профилей показаны на рисунках 1.2 и 1.3. Для построения исходной структурно-плотностной модели были привлечены сейсмо-геологические разрезы по региональным профилям соответствующей протяженности: АА (1343750 м), ВВ (1558750 м), СС (823750 м), DD (1225000 м), ЕЕ (640000 м), FF (848750 м).
Для составления геолого-геофизических моделей по этим профилям использовались справочные материалы по значениям плотностей и следующие картографические материалы: ? Тектоническая карта масштаба 1:2500000 [125]; ? Карта гравитационного поля масштаба 1:2500000 м с сечением изо-аномал 5мГал; ? Сейсмо-геологические разрезы по региональным профилям АА , ВВ , СС\ DD , ЕЕ , FF [95].
В процессе составления структурно-плотностных моделей по профилям было обнаружено следующее: ? указанный масштаб на тектонической карте и на разрезах не соблюден; ? изогипсы выделенных границ на тектонической карте не совпадают с ними на разрезах.
Все указанные недостатки .были скорректированы, и построены струк-турно-плотностные разрезы по этим профилям (рис. 3.5, приложения 1 - 5) с выделением четырех литолого-стратиграфических комплексов (PZ, Р, Т, T-J). С помощью программного комплекса GRAST проведено восстановление объемной модели среды рассматриваемой территории с последующим вычислением пространственного гравитационного поля по площади и по расчетным профилям АА , ВВ , DD , ЕЕ , FF (гравитационное поле по профилю СС отсутствует). На рисунке 3.5 и в приложениях 1-5 приведены результаты решения прямой трехмерной задачи гравиразведки по рассматриваемым профилям, позволяющие говорить о несогласованности пространственных рассчитанных и наблюдаемых полей, характеризующейся следующими невязками при величинах наблюдаемых полей от -40 мГал до 100 мГал:
Как видно из рисунков (3.5, приложения 1 - 5) и приведенной таблицы 3.2, рассчитанные гравитационные пространственные поля не согласованы с наблюдаемыми полями. В частности, в районе Мезенской синеклизы (по профилю FF (рис. 3.5)) наблюдается гравитационная аномалия до 100 мГал при монотонном поведении рассчитанного поля, очевидно, обусловленная известными [95] рифтогенными нарушениями коры на глубине 30-40 км. Т.е., основной эффект создают аномальные объекты фундамента и более глубоких горизонтов. Несомненно, самой контрастной физической границей разреза является граница Мохоровичича (М). Таким образом, возникла необходимость уточнения структурно-плотностных характеристик рассматриваемой территории не только в пределах осадочного чехла, но и до глубины залегания границы М.
В пределах Печорско-Баренцевоморского осадочного бассейна были выделены и проанализированы основные литолого-стратиграфические комплексы (кембрийско-среднеордовикский, силурийско-нижнедевонский, среднедевон-ско-турнейский, визейско-нижнепермский, нижне-верхнепермский, триасовый, юрский, мел-палеогеновый, палеоген-неогеново-четвертичный), а также структурно-плотностные свойства консолидированной коры и мантии (пункты 1.1 и 3.1):
На рисунках 3.6-3.8 показаны уточненные структурно-плотностные модели по расчетным профилям, пространственные рассчитанные гравитационные поля и наблюденные поля.
В результате предпринятых уточнений получили, что: 1) невязка наблюдаемого и рассчитанного пространственного полей по профилю DD снизилась с 56,98 мГал при максимальной невязке 86,94 мГал до 18,5 мГал при максимальной 45 мГал; 2) невязка по профилю ЕЕ снизилась с 10,18 мГал при максимальной 34,80 мГал до 7,26 мГал при максимальной 20 мГал; 3) невязка по профилю FF снизилась с 15,28 мГал при максимальной 77,21 мГал до 12,89 мГал при максимальной 35 мГал; 4) максимальная невязка по профилю АА снизилась с 92,44 мГал до 50 мГал, хотя средняя осталась на прежнем уровне; 5) невязка по профилю ВВ осталась на прежнем уровне.
Нами подтвержден подъем границы М в рифтовой зоне Мезенской си-неклизы, но по профилям, проходящим по Баренцевоморскому бассейну, поведение полей осталось несходным, поэтому следующим шагом является переход к реконструкциям геоплотностных моделей по сети этих профилей.
Количество итераций при решении обратных задач гравиразведки выбираем такое, чтобы полученные модели по профилям были геологически непротиворечивы. Параметры критериев оптимальности для каждой плотностнои границы пропорциональны средним глубинам их залегания, учитывая достоверность построения нулевых приближений; шаги решения задач - из промежутка от 3000 м до 5000 м, исходя из того, что используемое гравитационное поле съемки 1:500000м. На рисунках 3.9-3.11 показаны геолого-геофизические модели, полученные в результате решения обратных структурных задач по профилям ЕЕ , FF и АА .
