Введение к работе
з Актуальность темы диссертации
Верхняя часть сейсмогеологического разреза (ВЧР), т.е. толща пород мощностью десятки - первые сотни метров, резко отличается по своим физическим свойствам от нижележащих толщ осадочного чехла и в условиях Пермского Прикамья осложнена развитием карстовых и суффозионных процессов.
В регионе на закарстованных территориях расположены многочисленные промышленные и жилые здания, различные инженерные сооружения и коммуникации, нефте- и газопроводы, железные дороги, автомагистрали, др. Поэтому прогнозирование структуры и морфологии зон изменения свойств пород, а также обусловленных ими возможных деформаций внутри карстующегося массива, является актуальной задачей. Кроме того, недоучет неоднородностей скоростного строения верхней части геологического разреза при проведении сейсморазведочных работ на нефть и газ, снижает точность построения целевых отражающих границ при обработке материалов метода отраженных волн по методике общей глубинной точки (МОГТ), а также осложняет решение задач при интерпретации данных, полученных методом преломленных волн (МПВ).
Использование годографов волн, регистрирующихся в начальной части стандартных сейсмограмм МПВ и МОГТ (первых волн), при формировании соответствующей технологии обработки данных полевых наблюдений, позволяет определять параметры ВЧР, выделять местоположение в ней ослабленных зон, попутно решать ряд других геологических, экологических и инженерных проблем.
На сегодняшний день база, с помощью которой возможна аргументированная корреляция карстопроявлений в сейсмических полях первых волн, недостаточно разработана.
Перспективные пути решения указанной задачи связаны с применением процедуры сейсмомоделирования и поиском новых технологий локализации карстовых неоднородностей в массиве пород.
.'ОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА С. Петербург 09 ШЦ*\
Целью работы является разработка технологии локализации неоднородностей, обусловленных карстовыми процессами в верхней части разреза, по параметрам преломленных волн применительно к условиям региона.
Основные задачи исследований:
-
Разработка сейсмогеологических (скоростных) моделей участков изменения упругих свойств массива пород в верхней части разреза карстовых районов.
-
Использование сейсмомоделирования для выявления основных закономерностей изменения волновых полей первых волн и их характеристик, обусловленных карстовыми и карстово-суффозионными процессами в ВЧР.
-
Формирование набора поисковых кинематических и динамических признаков для выявления (локализации) карстовых неоднородностей в сейсмических полях первых волн.
-
Апробация на примере ряда территорий Пермского Прикамья возможностей предлагаемых технологий обработки и интерпретации первых волн для выделения карстовых участков в верхней части геологического разреза.
Основные защищаемые положения:
-
Сейсмогеологические модели карстовых участков в верхней части разреза ряда территорий Пермского Прикамья, разработанные на основе анализа информации об особенностях строения среды и характера протекания карстовых процессов.
-
Кинематические и динамические признаки карстовых неоднородностей в сейсмических полях первых волн, сформированные на основании сейсмомоделирования для территорий с различным типом карстующихся пород.
-
Новые геологические результаты для территорий, характеризующихся различным типом карстующихся пород, по результатам обработки и интерпретации волновых полей первых волн.
Научная новизна
-
Для территорий Пермского Прикамья разработаны сейсмогеологические модели карстовых форм и карстовых районов, отличающихся по типу карста и литологии массивообразующих пород.
-
Установлены закономерности изменения волновых полей первых волн и полей первых вступлений, позволяющие локализовать карстовые и трещиноватые зоны различных размеров и глубины залегания.
-
Доказана возможность выделения карстовых неоднородностей на основе вычисления вертикальных производных первого порядка времен прихода первых волн.
-
Обоснована возможность использования начальной части записей на сейсмограммах МОП, полученных в разные годы при работах на нефть и газ, для изучения верхней части разреза и локализации зон изменения свойств карстующихся пород.
Практическая значимость исследований
-
Разработаны сейсмогеологические модели верхней части разреза, характерные карстовых районов Пермского Прикамья.
-
Выявлены кинематические и динамические признаки изменения сейсмических полей первых волн, позволяющие локализовать карстовые и трещиноватые зоны.
-
Для ряда площадей Пермского Прикамья определено положение неоднородностей, обусловленных карстовыми процессами в верхней части разреза.
-
Разработанная технология локализации карстовых неоднородностей, базирующаяся на обработке сейсмических полей первых вступлений сейсмограмм МПВ и МОГТ, позволяет изучать скоростное строение верхней части разреза без дополнительных полевых затрат по уже имеющимся данным.
-
Разработанная технология может применяться в других регионах России.
6 Личный вклад автора
Диссертация отражает результаты исследований автора с 1998 г. по 2004 г., выполнявшиеся по госбюджетной и договорной тематикам на кафедре геофизики Пермского государственного университета. Автором выполнены модельные и экспериментальные исследования, разработана технология локализации неоднородностей, обусловленных карстовыми процессами в верхней части разреза.
Публикации и апробация работы
По теме диссертации опубликована 21 печатная работа. Основные результаты исследований и положения диссертационной работы докладывались с 1998 г на международных и региональных конференциях. В их числе: региональные научные конференции 1-я - 5-я Уральские молодежные школы по геофизике (Екатеринбург, 2004, 2002, 2000; Пермь, 2003, 2001), «Геология и полезные ископаемые Западного Урала» (Пермь, 1998-2002), «Геология и геоэкология: исследования молодых» (Апатиты, 2002).
Доклад автора по работе «Использование первых вступлений сейсмограмм метода ОГТ для изучения скоростного строения верхней части разреза» признан лучшим на конференции «Геологи XXI века» (Саратов, 2004). Доклад по работе «Использование первых волн при сейсмических работах МОГТ для изучения соляного карста (на примере Соликамской депрессии)» занял 2 место на международной конференции «Геофизика-2001» (Новосибирск, 2001) и был опубликован в центральной печати («Геофизический вестник»).
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения. Изложена на 244 страницах, включая 97 рисунков, 13 таблиц, и список использованной литературы из 185 наименований.
Работе над диссертацией способствовала поддержка коллег - сотрудников кафедры геофизики Пермского государственного университета, Горного института УрО РАН, ОАО «Пермнефтегеофизика». Автор глубоко благодарен
научному руководителю - доктору геолого-минералогических наук, профессору Б.А. Спасскому и выражает искреннюю признательность кандидату геолого-минералогических наук, доценту И.Ю. Митюниной за поддержку, полезные советы и постоянное внимание к работе. Автор признателен за полезные советы: Л.А. Гершанок, А.В. Горожанцеву, СВ. Горожанцеву, В.П. Дублянскому, В.Н. Катаеву, СИ. Лапину, Б.К. Матвееву, ВА. Поносову, И.А. Санфирову, О.Л. Таруниной, СА. Шихову, В.М. Шувалову и другим. Спасибо за помощь при написании диссертации А.И. Бабкину, Н.В. Веселковой, Ф.Г. Верхоланцеву, Д И. Голубу, Р.А. Дягилеву, А.М. Пригаре, АВ.Пугину, Н.Ю. Молоштановой, ТА. Овечкину, П.Ю. Шелковникову. Автор благодарен за предоставленные материалы при подготовке диссертации: В.Ф. Ланцеву, В.М. Неганову, МА. Нурсубину, Л.К. Орлову.
