Введение к работе
Актуальность работы. Геологические возможности гравираоведки в 60-е годы ограничивались в основном двумя важными оадачами: прослеживанием оон раоломов фундамента на платформах и выходов тех или иных пород при изучении горносжладчатых регионов. В комплексе геолого-раове-дочных работ на нефть, гао и твердые полетные исюпаемые гравнраоведке отводилась роль качественного метода наотапе тежтоничесюго районирования регионов. Прорыв, иомеїгеїгае соодавшейся ситуации стали вооможными благодаря применению специальных способов обработхи наблюденного гравитационного поля, в первую очередь вычисления и применения высших производных гравитационного потенциала. Именно применение интерпретационных технологии, основанных на методах численного дифференцирования, пооволило перейти і количественным характеристикам геологических рао-ресов, что способствовало существенному расширению геологической содержательности гравираоведки.
Применение численного дифференцирования наблюденных приращений силы тяжести, решение ряда теоретических и научно-методических проблем и раоработка методики интерпретации горизонтальных градиентов первого и второго порядков позволили обнаружить большие количественные возможности гравираоведки в изучении геологических разрезов и значительно расширить диапазон решаемых задач, что показано на большом количестве примеров структурно-картировочных возможностей гравираоведки [б].
Проведенные теоретико-методические а практические исследования позволяют решать по гравитационным аномалиям следующие геологические задачи: детальное изучение оон раоломов фундамента и непрерывное картирование его поверхности, повышение детальности научения солевых и подсолевых отложений, рифогенных разрезов н надвиговых структур, слож-нодислоцированных геосинклннапьных регионов и литологических ловушек нефти и газа.
Диссертация в виде научного доклада обобщает научно-методические разработки По применению численного дифференцирования и примеры практического использования отого аппарата для решения структурно-картировочных задач методами гравираоведки при комплексных геолого-геофнои-ческих исследованиях. В основу диссертации положены монографин [1—6], а также статьи и тезисы (более 77), содержание которых обобщено в монографии [б]1.
Актуальность обобщенных в докладе геологических возможностей гра-5 Все научные труды соисжателя О.Л. Горбушяяом опублвхованы под фаыялаен Тяру-ажва О.Л.
вираовсдкн особенно возросла благодаря экологической "чистоте" метода и незначительным, материально-трудовым в временным затратам на разведку и решение конкретных геологических оадач.
Научваа иовиона работы. Личный вклад. Публикации автора с 1961 но 1970 гг. обобщены в монографии [1] и знаменуют разработку нового в разведочной геофизике научного направлення, связанного с использованием аппаратов численного дифференцирования. Ваибояее широкое применение численное дифференцирование, как один во способов трансформации полей, нашло в гравирарведке. В монографиях [1, 3] с единых теоретических позиций рассмотрены все способы и формулы численного дифференцирования, дана многосторонняя оценка их достоинств и показаны пути реапиза-ции положительных сторон математического аппарата.
Применение численного дифференцирования гравитационных аномалии с учетом дискретности их оадания повысило геологические вооможно-ствхак общей, так и детальной гравиметрических съемок. Из качественного метода гравираоведка превратилась в количественный метод, пооволивший решать стру ктурно-хартировочные оадачи наравне с другими геофизическими методами. Для этого соискателем разработаны новые способы построения шютностных границ, основанные на использовании градиентов первого и второго порядков от аномалий силы тяжести. В монографии [2,5] один из способов включен как "способ Іаруниной".
Поскольку монографии [1—3, 5] написаны в соавторстве, подчеркнем личный вклад соискателя. В монографии [1] согласно "Предисловию" автору диссертации принадлежат гд.ІХ и по 0.5 от совместных глав I и YI. Отметим, что исследованиями возможностей численного дифференцирования на основе гармонического анализа соискатель оанималась лично с 1961 г., поэтому глава III базируется на ее исследованиях с использованием ЭВМ, о чем сделана ссылка на с.49 на статью 1965 г. [14]. Исследованию формул Элкинса и Рооенбаха, а также малоточечиых и многоточечных формул соискатель уделила много внимания, поотому гл.ІУ написана на основе ее реоудьтатов. Расчетом искажающего действия формуд численного дифференцирования, сводкой исследований многих авторов по этому вопросу соискатель оанималась лично и эти результаты использованы в гл.У. В главе YIII испольоованы расчеты на модельных полях и графическое представление этих результатов, выполненные соискателем. Поэтому разделение глав по авторам монографии [1] произведено условно.
При издании совместной монографии [3] диссертант принимала участие в расширении книги [1] за счет включения результатов своих исследований по разрешающим возможностям производных, новых приложений аппарата численного дифференцирования, разработанных ею методов решения обратной задачи гравираоведки и конкретных геологических примеров. Это главы
I, VI-IX.
В монографии [2] соискателю принадлежат разделы по методике использования и практике применения проиоводных при интерпретации аномалий и решении конкретных геологических задач. При переиодании "Детальной гравираоведки...'' [5) авторство соискателя осталось в прежних пределах.
Монография [4] написана соискателем самостоятельно, явилась итогом чтения лекций студентам Y курса геофизической специальности с 1970 по 1986 гг. Она освещает научные исследования,раоработіи соискателя по методике и технике численного дифференцирования, методике разделения полей, методике количественной интерпретации градиентов, методике обработки и интерпретации аномалий и содержит большое количество практических примеров решения по гравиметрическим данным геологических задач.
Монография [6] является итогом дальнейшего развития, расширения и углубления теоретических, методических и практических основ применения численного дифференцирования и высших проиоводных для количественной интерпретации гравитационных полей. Впервые и достаточно полно для Пермского Прикамья и ряда прилегающих территория похаоаны самостоятельные количественные возможности гравираоведки в комплексном поучении геологических разрезов при картировочных работах от мелкомасштабных (изучении фундамента и зон его рашюмов, оемяой коры в целом) до крупномасштабных (научении солевых, рифогенных раореоов, ВЧР и решении других геологический оадач).
Цель и оадачн исследований. Целью многолетних (около 30 лет) исследований автора явилось научное обоснование, разработка и реализация структурно-картировочных количественных возможностей гравиразведки — независимых возможностей в непрерывной оценке относительных глу-5ин оалегания жестких плотностных границ на основе использования высшее проиоводных. Цель диссертации и монографии [6] — показать рбосно-іанность высоких разрешающих способностей разработанных соискателем методов построения плотностных границ по градиентам, позволяющих осу-цествлять структурное картирование не только в условиях сравнительно 'ладжих границ, но и крутых склонов структур, разрывных нарушений, интрузий и надвигов.
Реализация поставленной цели сопряжена с большим объемом научных ісследований,расчетов, теоретических проработок, с изучением и обобщением исследований других авторов и решением следующих задач.
1. Оценка искажающего действия и устойчивости вычислений по форму-іам численного дифференцирования на теоретических и модельных полях; шределение оптимальных условий дифференцирования по формулам, осно-)анным на использовании точек на скользящем интервале; реализация возможностей гармонического анализа — тригонометрической аппроксимации
графика в целом — в получении проиоводных первого и второго порядков на ЭВМ; оценка эффективности раоличных способов регуляризации.'
2. Разработка и обобщение принципов сопоставления и совместного
анализа геолого-геофиоических данных. Изучение общих для всех методов
геофизики источников погрешностей определения глубин, обоснование сече
ния изолиний путем оденки суммарной погрешности на основании сглажи
вания и интерполяции геофизических данных.
-
Поучение разделительных особенностей высших производных на модельных полях. Исследование характера проиоводных Vtx и 14п от раоноглу-бинных эффежторов. Испытание различных методов и формул количественной интерпретации на сложных (суммарных) модельных полях.
-
Сравнение раорешающих возможностей аналитического продолжения, осреднения, пересчета на высоту, способа вариаций,члсленного дифференцирования и других методов обработки в разделении полей по латерали и глубинной обусловленности на модельных полях от разноглубинных источников.
-
Разработка новых методов построения шютностных контактов на базе высших проиоводных от гравитационных аномалий. Выяснение условии н способов, уменьшающих пределы неоднооначности решения обратной оадачи гравираоведки.
-
Оценка геологической содержательности гравираоведхи различных масштабов, в раоличных геологических регионах в комплексе с различными геофизическими методами.
Практическая ценность исследований не ограничивается решением и обобщением теоретичесжих и методических вопросов обработки и интерпретации гравитационных аномалий и повышением значения и роли гравираоведки в решении различных геологических оадач в декларативном виде. Работа содержит конкретные геологические результаты, часть которых передана в производственные организации (АО "Пермнефтегеофн-оиха", ЛермНИПИнефть) для учета при постановке поисково-раоведочных скважин на нефть и газ. Кратко перечислим решенные геологические оадачи.
-
По гравиметрическим данным общей съемки (масштаба 1:200 000) установлено, что ГЪинско-Кудьшхарский авлакоген и Камский свод находят отражение в строении фундамента. По ряду профилей (не менее шести) оценены относительные глубины фундамента, местоположение и амплитуды разломов.
-
Характер гравитационного поля и адекватное моделирование подтверждают идею профессора ЛГУ Г.С.Поршнякова о вобросоао-надвиговом характере Северо-Ферганских разломов.
3. Доказано, что ряд линеаментов, полученных в результате дешифри-
рования космических снимков территории Западно-Сибирской плиты, свя-оан с разломами и шютностными неоднородностями фундамента.
-
Построены сейсмогравиметрические модели Гежсхого, Северо-Кор-донсхого, Южно-Кордонсюго, Кордонско-Выдряиского и Ломовского рифов, отличающиеся от моделей, лостроенных другими исследователями. Доказано, что при определении литотилов раореоов в оонах развития рифов важную роль играют структурные данные гравираоведки, позволяющие фиксировать вершины рифогеиных массивов и, что особенно важно, определять местоположение и амплитуды барьерных частей втих массивов. Эти данные в совокупности с результатами радиоактивного каротажа (ГК и НГК) обеспечивают обоснованность корреляция фаций от скважины х схважине.
-
По прямолинейному гравиметричесхому профилю в совокупности с данными сейсмораоведхи уверенно похаоана надвиговая природа Бухаро-вской антиклинали.
-
По сейсмогравиметричесхим данным установлена аналогия строения Верхне-Печорской впадины (ВДВ) с Предуральсхим прогибом, в пределах которого выделяются валы раоновоорастных рифогеиных построех.
-
На примере поучения аномалий типа оалежь (АТЗ) Широтного При-эбья путем количественных расчетов по градиентам покапана геологическая несостоятельность методики однократных наблюдений (МОН), а также не-ігрвтоддость методики наблюдений с двумя гравиметрами, широко применявшейся при детальных гравиметрических съемках и якобы позволяющей компенсировать смещения нуль-пунхтов двух приборов, работающих в паре.
На оащиту выносятся
1. Методы, ограничивающие исхажающее действие и неустойчивость
вычисления высших проиоводных от аномалий силы тяжести и основанные
на выборе оптимальной формулы, шага дискретизации и двусторонней оцен
ке результатов численного дифференцирования при автоматизированном
расчете градиентов с оценкой точности результата на ПЭВМ.
-
Теоретические и экспериментальные исследования искажающего влипли фоновых полей. Способ определения координат и амплитуды локальных полей без трансформации наблюденных аномалий. Формулы для опре-^едекия криволинейности фона, методы разделения полей по глубинной обу-мовленности и метод функционального редуцирования Ga верхние плот-гастные неоднородности, выявляемые по результатам детальной гравираз-зедкн.
-
Новые способы построения плотностных границ, основанные на рав-наштельных свойствах горизонтальных градиентов силы тяжести; оценка точности способов и апробация их при решении струхтурно-картировочных
задач в различных геологических регионах в комплексе с другими геофизи чесхвмн методами.
4. Результаты структурного картирования по данным общей и деталь-нов гравжраоведки в комплексе геолого-геофнвическнх исследований. Сен смогравнметрические модели Пишсхо-Кудьшкарсхой ооны раояомов фундамента и ФГМ рифогенных структур Предуральского прогиба и Верхнс—Пе-чорскон впадины, передовых складок Урала и терригенньгх ловушек Широтного Првобья.
Внедрение и апробация результатов исследований
Исследования выполнялись на кафедре геофизических методов поисков и разведки месторождений полезных ископаемых геоюгического факультета Пермского университета с 1950 по 1995 годы.
С1986 по 1990 гг. выполняла госбюджетные исследования по программе Головного Совета "Нефть н гао Сибири". Регулярно выступала с результатами исследований на ежегодных отчетных конференциях преподавателей (1960—19S5 гг.) и на региональных научно-технических конференциях, которые органиоовывала кафедра геофизики ЛГУ рао в два года при активной участии соискателя в сборе и редактировании теоисов докладов на семинары по рифам [29, 30, 41], по "Трассированию геофизическими методами оон, перспективных на литолого-стратиграфические оалежя нефти и газа" (47— 50,1979); по "Изучению и учету верхней части разреза при геофизических работах на нефть и газ" (1985); по "Поискам н разведке геофизическими методами неструктурных залежей нефти и газа" (1987). Принимала участие в научно-технических конференциях ППИ "Ускорение научно-технического прогресса при поисках, разведке и разработке нефтяных и газовых месторождений" (1987) и ПГУ "Геология и минеральные ресурсы Западного Урала" (1993) н др. [55, 57—2, 65—69, 72, 73, 75, 76].
В МГУ дважды выступала с докладами на Общемосковском семинаре "Теория и практика геологической интерпретации гравитационных и магнитных аномалий" (1975). В 1980 г. выступала на теоретических семинарах по проблемам геофизики, организуемых кафедрой общей геофизики Ленинградского университета. Получила положительный отзыв от кафедры общей геофизики ЛГУ о спецкурсе [4], который читала студентам-геофионкам с 1970 г. Затем отот спецкурс расширился до курса "Гравиразведка в комплексе геолого-геофиоических исследований", читаемого студентам Y курса геофизической специальности по настоящее время. Общее количество публикаций составляет 104 работы.
Кроме госбюджетных выполнялись исследования по договорной тематике с трестом "Пермнефтегеофиоика", Туринской геофизической экспедицией г.Тюмени, Новодвинской ГФЭ и др. Результаты этих исследований но-
южены в пяти научно-производственных отчетах (1—5].
В постановке исследований, формулировке и решении раоличных оадач, і раоработіє новых идей оіаоали большое влияние работы А. К. Мало-іичхо, И. А. Балабушевича, К. Е. Веселова, К. Ф. Тяпкина, Г. Я. Голио-[ры, Н. И. Павлеиювой, Г. И. Мартьпювой, С. А. Щихова, Б. А. Андре-:ва, й. Г. Клушила, В. М. Новоселицхого, В. М. Береокина, Е. Г. Булаха, I. Н. Страхова, М. И. Лалжной, Ю. И. Бтоха, А. А. Любимова, В. Р. Мелихо-іа, А. Г. Гайнанова, Н. П. Групшнского, Н. Б. Сажиной, Ю. П. Конценебина, І. Я. Яроша, Г. Г. Кассина, В. В. Корягина, В. П. Колесникова, Ю. А. Ан-'онова, С. С. Красовского, А. А. Никитина, В. М. Бондаренко, А. Г. Тар-вва, В. И. Старостешо, Н. К. Юнусова, А. Г. Салихова, В. С. Миронова, t. М. Слепаїа, 3. П. Золиной, И. С. Елисеевой, М. С. Чадаева и шогих других геофввиїов, а также геологов, ссылки на работы которых меются в монографиях [1—6].
В становлении и развитии моем как ученого несомненна и неоспорима оль профессора А.К.Маловичко, дохтора технических наук, оаслуженного еятеля науки и технши Российской Федерации. Его идейная и наставни-еская роль не ограничилась руководством при работе над кандидатской иссертацией, она продолжалась до педавнего времени. Выражаю ему глу-окую й искреннюю прионательность и благодарность оа его большой ум и еловечность, к сожалению уже посмертно.
Выражаю большую благодарность оа предоставление кондиционных гра-
иметрических наблюдений (по МИОП) В. И. Костицьгау, С. В. Горожанпеву
В. А. Гершанок. Именно их съемки пооволили уверено решать поисково-
аоведочные оадачи по данным детальной гравираоведія количественно в
аоличных геологических регионах.
Большую помощь в разработке идей, постановке и решения многооб-азных оадач мне окапали своим личным участием, советом, а главное мо-альной поддержкой Н. И. Дергачев, Л. А. Гершанок, А. В. Горожанцев, :. И. Лапин, В. А. Поносов, Р. П. Савелов, Б. А. Спасский, Ю. И. Степанов другие члены іафедрьі геофиоики ПГУ, оа что выражаю им сердечную яагодарность.
Автор выражает глубокую благодарность ведущим специалистам АО
Пермнефтегеофиоиіа'' Л. А. Белецкой, Л. К. Орлову, В. Ф. Ланцеву,
. Ф. Лукьянову, С. Г. Бычкову, А. Д. Савич оа участие в исследованиях
внедрении разработок, а также Б. А. Семенову и Б. В. Дроздову оа вни-
ание и спонсорскую поддержку издания монографии [6].