Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Большинство промышленных рудных месторождений Южного Казахстана расположено в горных областях и опоискование этих областей является насущной задачей геокартировочных и поисковых работ. Геологическое доизучение может привести к реальному расширению сырьевой базы при условии выявления глубинных факторов, влияющих на распределение и концентрацию рудного вещества.
Одним из эффективных геофизических методов для изучения глубинного строения в горных районах является аэромагниторазведка, когда применение других геофизических методов в площадном варианте затруднительно.
Аэромагнитная съёмка 1:25000 и l:50tf00 масштабов широко проводится в горных районах Южного Казахстана с целью геологического картирования пород и зон тектонических нарушений, выделения и локализации скрытых объектов поисков и геотектонического районирования. Эти задачи решаются по относительно слабым аномалиям (дТ)а сложным по структуре полям, выявленным в результате измерений на криволинейной поверхности. .
Сложная структура магнитного поля определяется резкорасчлененным рельефом и неоднородным геологическим строением горных районов, характеризующимся слож — ной складчатостью, интенсивной разрывной1 и надвиговой тектоникой, частой сменой по вертикали и латерали пород различного генезиса и состава с широким изменением магнитных свойств пород.
В горных районах, когда перепады высот рельефа существенно превосходят высоту полета, особенности магнитных полей в значительной мере определяются резко — расчлененным рельефом, влияния которого приводит не только к искажению деталей аномального поля, но и появлению ложных аномалий. Истолкование таких искажённых полей не может дать правильных представлений о геологии района, т.е. о месте, морфологии, намагниченности и природе локальных объектов. Поэтому учет аномалий, связанных с влиянием рельефа местности, является актуальный вопросом повышения эффективности аэромагнитных исследований.
Современное состояние вопроса показывает, что полного и общепринятого решения этой проблемы пока не найдено. Сама методика учета влияния рельефа делится на два этапа: 1) снятие высотных отметок дневного рельефа с топографической карты, т.е. создание цифровой модели рельефа; 2) собственно расчет поправок решением прямой задачи магниторазведки.
Большинство работ, посвященных этой проблеме, в основном рассматривают вторую часть методики, тогда как основные затраты времени связаны с первой ее частью.
Существующие ныне алгоритмы решения прямой задачи хотя и позволяют вычислить поправку за рельеф с необходимой точностью, но достигаются они ценой больших затрат машинного времени. Это связано с тем, что элементарным телом, аппроксимирующим рельеф, является объем, что требует большего количества элементов и объема машинного времени на расчет поправок.
В работе рельеф рассматривается как совокупность тел произвольной формы и предлагается эффективный и быстродействующий алгоритм решения прямой задачи от трехмерного тела произвольной формы. Для этого решается прямая задача магниторазведки через поверхностное распределение магнитных масс, где верхняя полуповерхность рельефа аппроксимируется тригональными площадками, а нижняя — плоскостью. При этом для сокращения затрат машинного времени на расчет поправок актуальным является определение зон учета влияния рельефа и выбор оптимальных размеров аппроксимирующих элементов~каж~-^~~ дой из зон с учетом погрешности съемки.
Создание цифровой модели рельефа как исходной информации при решении прямой задачи магниторазведки — один из самых трудоемких процессов в целом по проблеме учета влияния рельефа. Поэтому в работе уделяется особое внимание вопросам выбора:
а) исходного материала, несущего информацию о рельефе местности;
б)необходимого и достаточного количества исходных дискретно— заданных информативных точек для решения обратной задачи — восстановления поверхности рельефа;
в)считывающих устройств и способа считывания информативных точек, ввода, вывода и хранения их в памяти ЭВМ;
г)способа интерполяции, аппроксимации и построения математической поверхности рельефа с учетом погрешности съёмки.
Технология создания цифровой модели рельефа основывается на использовании современных мощных ЭВМ и периферийных устройств ввода — вывода.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Разработка методики учета влияния рельефа для повышения геологической эффективности аэромагниторазведки в сложных горных геологических условиях.
С этой целью решаются задачи:
Разработка методики и технологии создания цифровой модели рельефа как исходной информации при решении прямой задачи магниторазведки. Создание программно — математического обеспечения на ЭВМ типа ЕС и ПЭВМ типа IBM.
Разработка методики и технологии учета рельефа в данные дТ применительно к съемкам масштаба 1:25000 и 1:50000.
Практические результаты и выработка методических рекомендаций при учете влияния рельефа на участках Биже —Коксайский и Кегенский.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. В результате проведенных исследований предлагается теоретически обоснованная и практически -реализованная методика учета влияния рельефа в аэромагниторазведке. Разработанная методика позволяет быстро и эффективно снять влияние дневного рельефа. По магнитному полю, исправленному за влияния рельефа, строится геологически содержательное решение, оказывающее существенную помощь при составлении кондиционных геологических карт 1:50000 и 1:200000 масштабов и выделении перспективных прогнозно —геологических участков.
СВЯЗЬ С НАУЧНЫМИ ПЛАНАМИ. Работа связана с исследованиями, проведенными в 1979—1986 гг. на кафедре рудной геофизики политехнического института при непосредственным участии автора как ответственного
Г 1 7 I исполнителя по НИР -~г407.Опытно —методические работы
по совершенствованию способов повышения эффективности и качества аэромагнитных исследований в Южном Казахстане" и 1647 "Опытно — методические работы по совершенствованию и внедрению методики учета влияния рельефа в аэромагнитных данных", "Опытно — методические работы по учету влияния рельефа в аэромагнитные данные и геологическому истолкованию исправленных карт магнитного поля на участке Биже — Коксайский масштаба 1:50000". Номера госрегистрации тем соответственно: 01827029493, 018350019286, 018440018171.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. На основе разработанной методики учета влияния рельефа создан адаптированный комплекс программ, который опробован при обработке производственных материалов ЮКГГЭ и ПСЭ "Южказ— геология" и внедрен в учебный процесс по подготовке инженерных кадров КазНТУ по специальности "Геофизические методы поисков и разведки".
\ АППРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Материалы диссертационной
работы докладывались и обсуждались на XVI,XVII,XIX научно—технической конференциях профессорско — преподовательского состава КазПТИ (Алма-Ата, 1982 г.,1984 г., 1986 г.); IV Всесоюзной школе — семинаре "Теория и практика геологической интерпретации гравитационных и магнитных аномалий" (Алма-Ата, 1984 г.); Республиканской школе передового опыта "Основные направления развития геофизических работ в рудных районах Казахстана" (Мча — - -іАта, 1989 г.); XIX Всесоюзном семинаре им.Д.Г.Успенского "Теория и практика геологической интерпретации гравитационных и магнитных аномалий" (Алма-Ата, 1990г.).
ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 14 статен. По результатам выполненных исследований подготовлено 4 отчета по НИР.
ОБЪЁМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ. Диссертационная работа содержит 183 страниц машинописного текста, 66
, рисунков, 2-х таблиц, наименований литературы 87 и
\ состоит из введения, четырех глав и заключения.
\ Во введении поставлена цель исследований, обоснована
j их актуальность, сформулированы защищаемые положения. В первой главе рассмотрено современное состояние
проблемы учета влияния магнитного рельефа, дан краткий обзор имеющихся методов, обоснована общая постановка задачи исследований. Во второй главе рассматривается вопрос методики создания цифровой модели рельефа (ЦМР) как исходной информации при решении проблемы учета влияния рельефа в аэромагниторазведке. В третьей главе дается краткий обзор существующих способов решения прямой задачи магниторазведки для тел произвольной формы. Предложен способ решения прямой трехмерной задачи магниторазведки через поверхностное распределение магнитных масс при учете влияния рельефа. В четвертой главе рассматриваются основные результаты применения предложенных разработок при решении задач геологического картирования и поиска местрождений полезных ископаемых на практических примерах. В заключении подводятся итоги выпол ненных исследований.
Автор выражает глубокую признательность и
благодарность научному руководителю доценту
Е.Н.Нусипову за помощь и консультации при выполнении диссертации.
Автор также искренне благодарен Р.С.Сейфуллину,
В.Л.Гульницкому, Л.В.Соколову, Г.А.Жылкыбаевой за
добрые советы и постоянное внимание к работе.
Основные защищаемые положения диссертации формулируются следующим образом:
1. Оригинальные методические приемы задания
исходных информативных точек трехмерного рельефа,
точности восстановления поверхности рельефа с учетом
погрешности съемки и технология создания цифровой
модели рельефа (ЦМР) с использованием периферийных
устройств ввода —вывода и ЭВМ позволяют быстро и
экономично формировать информацию о рельефе.
2. Предлагается в отличие от имеющихся, способ
решения прямой задачи магниторазведки через поверх
ностное распределение магнитных масс, который позволяет
быстро и точно производить расчет поправок за рельеф.
3. Поверхность рельефа, представленная в . виде
матрицы высот, аппроксимируется тригональными площад
ками. Зоны учета влияния рельефа и оптимальные размеры
аппроксимирующих элементов каждой из зон предлагается
выбирать на основе изучения поля единичной тригональной
.,--?—--
площадки, величины поправки с учетом погрешности съемки в точке расчета и среднего превышения всех элементов зон, позволяющих резко сократить затраты машинного времени на расчет поправок.
4. Применение оригинальных методических приемов учета влияния рельефа позволяет извлекать качественно новую геологическую информацию из аэромагнитных данных и представить более детально общее геологическое строение изучаемого объекта.