Интерпретация результатов гравиразведки

1. Качественная интерпретация

2. Количественная интерпретация

3. Геологическое истолкование полученных результатов (геологическая интерпретация)

В результате гравиразведки получаются карты и графики аномалий Буге Δg_Б, на которых выделяются латеральные плотностные неоднородности гор­ных пород, залегающих на разных глубинах. Положительным аномалиям соот­ветствуют более плотные, а отрицательным - менее плотные породы, но всегда они представляют собой суперпозицию гравитационных полей, обус­ловленных аномалосоздающими объектами разных по глубине структурных этажей.

Интерпретация данных гравиразведки бывает качественной и коли­чес­твенной и сопровождается геологическим истолкованием результатов. При качественной интерпретации выделение аномалий ведется визуально или статистическими приемами. При количественной, расчетной интерпре­тации определяются местоположение эпицентров (проекции на земную поверхность) аномалосоздающих объектов, глубины залегания их центров, формы, размеры, избыточные плотности.

Качественная интерпретация

Первым этапом интерпретации результатов гравиразведки (а в неко­то­рых сложных условиях и при отсутствии сведений о плотности разреза – еди­нственным) является качественная интерпретация. При качественной интер­пре­тации дается визуальное описание характера аномалий силы тяжес­ти по картам и профилям, т.е. отклонений от средних (фоновых) значений Δg_Б. При этом отмечается форма аномалий, их простирание, примерные размеры, амп­ли­­туда. Устанавливается связь гравитационных аномалий с геологическим строением, выделяются региональные аномалии, связанные со строением земной коры, и локальные аномалии, часто представляющие большой разведочный интерес.

Качественная интерпретация, по задачам, носит двойственный характер:

1. С одной стороны, качественная интерпретация является окончательной. По результатам качественной интерпретации проводится геологическая привязка выделенных аномальных объектов. Это характерно для крупно­масштабных региональных работ.

2. С другой стороны, качественная интерпретация является подготови­тель­ным этапом для проведения количественной интерпретации. При качест­венной интерпретации выделяются локальные аномалии, над которыми, в последующем, проводятся количественные расчеты для определения пространственного положения аномального объекта. Это характерно для крупномасштабных (поисковых или разведочных) работ.

Основной задачей качественной интепретации является разделение аномалий на региональные и локальные. Выделение региональных аномалий (плавных изменений аномалий на значительных расстояниях) от локальных называется снятием регионального фона.

Наблюденная (1), региональная (2) и локальная (3) аномалии силы тяжести

Региональные аномалии связаны с глубинными аномалиями плотности, с крупными структурами земной коры, поверхностью кристаллического фун­дамента и неоднородностями его петрографического состава. Локальные, или остаточные аномалии, получающиеся при вычитании из наблюденных анома­лий региональных, приурочены к антиклинальным, синклинальным и дизъю­н­к­тивным структурам в осадочном чехле и фундаменте, залежам полезных ископаемых.

В основе разделения аномалий (снятия регионального фона) лежит положение о том, что аномальные объекты, различающиеся по величине, создают различные аномалии. Т.е. большие объекты, например тектоничес­кие структуры фундамента первого порядка, создают аномалии в десятки или сотки км², более мелкие объекты (тектонические структуры второго или третьего порядка) создают на фоне больших (региональных) аномалий более мелкие (локальные) аномалии.

1– тектонические структуры фундамента

2 – наблюденная кривая Δg

3 – региональная составляющая

4 – локальные составляющие

Таким образом, можно предположить, что региональные аномалии обладают большим периодом, а локальные – малым периодом. Следова­тель­но, разделение аномалий можно считать как частотную фильтрацию, где региональной составляющей соответствуют низкие частоты, а локальным аномалиям – высокие.

Из способов частотной селекции для разделения аномалий наиболее часто применяются два:

1. Способ осреднения

2. Пересчет наблюденной кривой в верхнее или нижнее полупространство

Способ осреднения. Осреднение проводится по выбранному радиусу, обычно используются радиально-кольцевые палетки или программы ЭВМ, реализующие этот алгоритм. Для палеток характерно увеличение весового коэффициента при уменьшении радиуса, т.е. чем ближе точка осреднения к точке расчета, тем выше ее коэффициент. Большой радиус осреднения аналогичен фильтру нижних частот – подавляются локальные аномалии, региональный фон искажается незначительно. При бесконечном радиусе осреднения подавляются все аномалии, единичный радиус осреднения дает исходную карту без каких-либо изменений.

Пересчет наблюденной кривой в верхнее или нижнее полупростран­ство. Пересчет в верхнее полупространство подобен наблюдению не на поверхности Земли, а на высоте пересчета. При увеличении расстояний до возмущающих объектов, мелкие (локальные) аномалии нивелируются, на крупные аномалии увеличение расстояния наблюдения сказывается значительно меньше. Т.е. пересчет в верхнее полупространство аналогичен фильтру низких частот. При нулевой высоте пересчета получим исходную карту, при бесконечной высоте пересчета все аномалии исчезнут. Пересчет в нижнее полупространство аналогичен фильтру высоких частот. Однако пересчет в нижнее полупространство имеет ограничение – плоскость пересчета не должна пересекать аномальные объекты, по мере приближения к аномальным объектам плоскости пересчета резко возрастают погрешности пересчета, обусловленные погрешностями измерений.

С помощью трансформаций наблюденных полей (сглаживание, осреднение, аналитические продолжения в нижнее и верхнее полупространства, расчет высших производных потенциала и др.), разделяются аномалии на региональные и локальные составляющие. Не существует точного регламента на проведение этих трансформаций – в каждом случае интерпретатор сам подбирает радиус осреднения или высоту пересчета. Чаще всего создается целый набор трансформированных карт (с различными радиусами осреднения или с различными высотами пересчета) по которым определяется региональный фон. С этой точки зрения разделение аномалий не свободно от субъективных ошибок интерпретатора.

Качественная интерпретация гравиметрических карт аномалий Буге проводится по определенной схеме:

1. Районирование аномалий по какому-то из признаков (размеры, формы аномалий, густота аномалий на определенных участках карты и т.д).

2. Описание каждого выделенного района, описание отдельных аномалий.

3. Предварительное, а может быть и окончательное, геологическое истолкование выделенных районов карты. На этом этапе интерпретация может быть завершена (региональные работы).

4. Выделение отдельных аномалий для дальнейшей количественной интерпретации, геологическая интерпретация отдельных аномалий на основании количественной интерпретации.

При описании районов или отдельных аномалий придерживаются следующей последовательности:

1. Характеризуют тип аномалии (замкнутая, полосовая).

2. Для замкнутых аномалий описывают их форму (изометричная, вытянутая). Если вытянутая замкнутая аномалия, то оценивают степень вытянутости – соотношение длинных и коротких осей аномалии (как у эллипса).

3. Характеризуют амплитуду аномалии: для замкнутых – это максимальное (минимальное) значение в эпицентре аномалии; амплитуда полосовых аномалий оценивается их горизонтальным градиентом.

По картам аномалий Буге, наблюденным, региональным или локальным, можно сделать качественные заключения об аномалосоздающих геологических объектах. Существуют набор правил (приемов), которые облегчают проведение качественной интерпретации:

1. Центры аномалий располагаются над центрами аномальных по плотности масс, а направление и форма изоаномал примерно соответствуют их простиранию и форме.

2. Ширина аномалий в 2 - 6 раз больше глубины залегания верхних кромок аномалосоздающих геообъектов, а интенсивность пропорциональна избыточной массе и глубине залегания.

3. Зоны повышенных градиентов соответствуют контактам пород разной литологии, сбросам.

4. Аномальные объекты, расположенные ближе к поверхности наблюдения, создают более градиентные аномалии, по сравнению с глубокозалегающими объектами.

Для геологического истолкования аномалий, выявленных при качественной интерпретации, необходимо использовать всю возможную геолого-структурную и петрографо-литологическую информацию.