книги из ГПНТБ / Автоматизированная система обработки и интерпретации результатов гравиметрических измерений

обусловлен первой причиной. Существование эффекта формы приво­

естественные тела заменить элементарными телами с распределенной массой, например системой параллелепипедов с достаточно мелким шагом разбиения. Ошибки формы в таком случае полностью исчезают

запись высот параллелепипеда в компактном виде, с использованием

значение, а 64 в десятичной записи эквивалентно 100 в восьмерич­ ной записи. Тогда высота каждого элементарного тела с точностью

до половины шага таблицы высот представится как z = г ' д2 """ ,

где Zi — значение глубины в каждом элементарном квадрате струк­ туры. Такая запись позволяет записать высоту каждого элементар-

•90

ыого бруса двумя восьмеричными цифрами от 00 до 77, так что в одной строке бланка (перфокарты) может быть записано семь высот. Тем

тудой структуры, практически он всегда на порядок меньше сечения структурной карты и настолько мал-, что запись истинной высоты с помощью таблицы практически не приводит к погрешности в вы­ числении.

О ш и б к а з а к о н е ч н о с т ь п р е д е л о в с у м м и р о ­ в а н и я. Появление этой ошибки связано с тем, что массы вне пределов интегрирования (прямоугольника задания исходной инфор­ мации) для незамкнутых тел типа контактной поверхности не учи­

внутри прямоугольника результатов, будет меняться в зависимости от их близости к точке счета. Взяв два взаимно перпендикулярных профиля вкрест структуры, можно оценить размеры краев с по­ мощью . упрощенной формулы, дающей притяжение вертикального

мулу уступа, можно оценить искомое расстояние х от края резуль­

лии с определенной амплитудой (соответственно градиентом), может быть исключен.

ошибки связаны с тем, что в программе предусматривается не вычис­ ление этих функций по стандартным подпрограммам [11], а выборка

91

пх из таблиц. Известно, что любое число а представляется как а =

ной интерполяции из заранее рассчитанных таблиц. В программе

сократило время вычисления логарифма в 2 раза, в то время как точность не изменилась.

табличное значение арктангенса; х — аргумент функции, а — целая часть от 100а:. Среднеквадратическое отклонение значений арктан­ генса, выбранных из таблиц, от значений арктангенса, вычисленных по стандартной программе, составляет 2,58 - Ю - 8 , при изменениях величин отклонений от 4,19 - Ю - 8 до 0,53-Ю"8 . Значения арктан­ генса на этом же отрезке плавно увеличивается от нуля до единицы.

О ш и б к а а п п р о к с и м а ц и и . Под ошибкой аппрокси­ мации будем понимать погрешность, возникающую за счет вычисле­ ния потенциальной функции не от массы, ограниченной гладкой поверхностью (границей раздела плотностей), а от некоторой сту­ пенчатой фигуры, ее аппроксимирующей. В общем случае погреш­ ность можно оценить как разность между величиной потенциальной функции, создаваемой трехгранной призмой, и величиной потенциаль­ ной функции, создаваемой параллелепипедом, имеющими, одина­ ковую массу и одинаковую площадь основания. Величина погреш­ ности зависит от глубины залегания аномальной массы, угла нак­ лона призмы и стороны основания призмы (шаг s аппроксимации). Расчеты показали [110], что если s выбирать приблизительно рав­ ным сечению карты, то ошибка аппроксимации не будет превы-. шать 2%. Если же угол наклона структуры резко меняется от участка

ошибка возникает, когда по карте изогипс путем интерполяции на-

92

вертикальных материальных линий, вблизи расчетной точки воз­ никает погрешность формы за счет замены параллелепипеда с распре­ деленной массой вертикальной линейной массой. Но, как было показано, разработан алгоритм, по которому проводится выборка оптимального радиуса замены в зависимости от требуемой точности.

и арктангенсов может быть исключена путем применения для их вычисления стандартных программ.

При расчетах Vг от структур, форма которых определена с неко­ торой известной погрешностью («Л/3 сечения карты), и когда нужно

и можно предположить, что они входят с одинаковым весом. В целом

К настоящему времени сложилось несколько направлений в интер­ претации гравимагнитных данных, основанных на широком приме­ нении ЭВМ.

Исключительно заманчивой, но крайне трудоемкой представляет­ ся перспектива — объединив и показав достоинства и ограничения

93

разнообразных направлений, создать автоматизированную систему интерпретации. Поскольку интерпретация всегда направлена на решение определенных геолого-геофизических задач, такая си­ стема (точнее системы), по-видимому, должна быть специализиро­ ванной, т. е. охватывающей определенный круг проблем, связанных с задачами рудной геофизики, нефтяной геофизики, строением зем­ ной коры и т. п. По существу в ряде вычислительных центров де­ лаются первые шаги в этом направлении — накапливаются библио­ теки программ, реализующих задачи, представляющие геологогеофизическнй интерес для определенной геологической провинции.

в решении которых использовались в той или иной последователь­ ности различные операторы, входящие в рассматриваемую автомати­ зированную систему, т. е. проиллюстрировать на ряде конкретных примеров возможности задач, входящих в AGO, для интерпретации данных.

Процесс интерпретации, в котором используется ЭВМ, прихо­ дится делить пока на три этапа.

1. Постановка ряда четких, несколько формализованных геоло­ гических вопросов для каждого структурно-тектонического региона.

2. Разработка и практическое применение методики геофизи­ ческой интерпретации. Для этого нужно выбрать необходимую по­ следовательность произведений операторов п задать содержание и вид функции на выходе. Выбранная последовательность при этом должна обеспечить возможность как проведения качественной интер­ претации, так п получения количественных данных о глубинах, формах, простирании и взаимном расположении аномальных масс.

Методы интерпретации могут быть универсальными, т. е. при­ менимыми для ряда геологических задач, но они должны обязательно обеспечивать требуемую точность решения в зависимости от точ­ ности исходных данных. В случае, указанном выше, возрастает достоверность результатов. Условно, этот этап можно назвать гео­ физической интерпретацией.

3. Геологическая интерпретация. Ее задача в том, чтобы на базе фактического геологического материала и результатов геофизи­ ческой интерпретации давать ответы на поставленные геологические вопросы. Алгоритмы этого этапа не найдены.'

Рассмотрим очень кратко первый этап — некоторые геологичес­ кие вопросы, возникающие в разных районах (Вилюйская впадина, юго-западная окраина Русской платформы, Прибалтийская синеклиза и ряд других регионов), где применялся комплекс методов, реализованных на ЭВМ и входящих в АСО [47, 49, 51, 57].

Для платформенных областей геологические вопросы были сфор­ мулированы следующим образом: 1) изучение рельефа поверхности

94

в практику интерпретации, карты регионального фона стали широко и успешно использоваться всеми исследователями при качественном анализе' глубинных факторов. Кроме того, карты регионального фона существенно помогают выделять крупные блоки фундамента. При­ знаками для прослеживания границ блоков являются: 1) наличие

по розам остаточных аномалий и карте магнитных аномалий и их

этаже интрузивный комплекс не развит, то совпадение глубин масс, полученных по аномалиям A'ga и za , пересчитанным в нижнее полу­ пространство, будет служить косвенным признаком того, что эти аномалии генетически связаны, а массы находятся в теле кристалли­ ческого фундамента. Тем самым можно оценить глубину залегания кристаллического фундамента.

Изучая строение земной коры, мы использовали этот метод интерпретации на территории части юго-западной окраины Русской платформы. Удалось оценить глубины до магнитоактивных и грави-

вопрос разделения гравитационных аномалий, обусловленных рель­ ефом фундамента и его петрографическим составом. Для этого, на­

в комплексе с данными магниторазведки, можно выделить аномалии, обусловленные петрографическим составом фундамента. Последую­ щим этапом в решении поставленной геологической задачи служат расчеты гравитационного эффекта по программе с учетом переменной плотности.

Анализ исходных карт остаточных аномалий состоит в класси­ фикации аномалий по следующим признакам: простиранию, форме,

96

Если глубина кристаллического фундамента на территории исследований не превышает приблизительно 2,5—3 км, то обычно зоны, выделенные по магнитным полям и полям вертикальных производных, совпадают в основных чертах. Это совпадение, есте­ ственно, указывает на то, что природа аномалий Ѵгг, полученных по региональным гравиметрическим съемкам, обусловлена в основном составом и строением верхних частей кристаллического фундамента. Важнейшие элементы, характеризующие поле, — видимое простира­ ние аномалий и их азимуты. Численный, статистический анализ их выполняется по розам простираний. На розах выделяются господ­ ствующие и подчиненные простирания. Господствующему простира­ нию соответствует максимум амплитуд на розе, следовательно, это простирание характерно для относительного (в процентах) большин­ ства аномалий (рис. 18). Подчиненному простиранию соответствует тоже максимум на розе, но меньший по сравнению с величиной максимума господствующего простирания. Следовательно, подчинен­ ное простирание характерно для относительно меньшего числа аномалий. Особый интерес представляют тщательный анализ под­ чиненных простираний и анализ перехода господствующих прости­ раний в подчиненные и наоборот. При наложении складчатостей разного возраста одной на другую происходит переработка преды­ дущего структурного плана. Поэтому, если в какой-то зоне выделяется господствующее простирание, характерное для всей зоны, то дан­ ное направление можно считать характерным для самой молодой фазы тектогенеза данного региона. Прослеживая переход господ­ ствующих простираний в подчиненные на границе смежных участ­ ков и зон, можно делать предположения о том, в какой мере тектони­ ческие преобразования, приведшие к формированию одной зоны, распространились на смежные участки, и об относительном воз­ расте этих преобразований.

Известно, что состав пород, слагающих фундамент, контроли­ руется складчатостью и тектоническим строением.кристаллического фундамента. В связи с этим, при наличии конкретного геологиче­ ского материала, на основе изложенного выше анализа можно дать

В данном случае аномалии Ѵ22, полученные по региональным гра­ виметрическим съемкам в основном отражают общие черты строения осадочного чехла. Тогда возникает необходимость вычисления гравитационного влияния от контактных поверхностей в осадочной толще. Особенный интерес представляют расчеты от контактных поверхностей при переменной плотности. Когда в районе исследо­ ваний установлена зависимость между остаточными аномалиями

и структурами в осадочной толще, простирание остаточных анома­ лий будет определяться простиранием структур. Рационально в этом случае проводить анализ простираний остаточных аномалий по розам

в плане достаточно четко определяет их местоположение и прости­ рание.

При изучении структур, перспективных на нефть и газ, поло­ жительные результаты дает регуляризирующий алгоритм для лока­ лизации и усиления слабоинтенсивных аномалий, обусловленных структурами в осадочной толще [68]. На рис. 19, а, б, в показаны исходное поле аномалий силы тяжести над нефтегазоносной струк­

пользование регуляризирующего алгоритма в сочетании с конкрет­ ным геологическим материалом позволяют изучать простирания складчатости в различных структурных этажах, дают сведения об унаследованном развитии структур, о смещении сводов структур в плане и с глубиной, представляющие непосредственный интерес при поисках нефти и газа.

Рассмотрим примеры, иллюстрирующие применение изложенных задач для интерпретации данных гравимагниторазведки при поис­

истым, особенно интересные результаты дают расчеты регуляризпрующпм алгоритмом. Эти расчеты позволяют: выделять отдельно

до 10—15% общепринятыми методами количественной интерпрета­ ции, повысить точность вычисления аномальных масс, выделять малоинтенсивные аномалии, которые в определенных геологических условиях представляют разведочный интерес.

На рис. 20 видно, что исходная аномалия якобы обусловлена одним

их углы падения и видимую мощность. Если аномалии выявлены системой параллельных профилей, то метод позволяет построить геологическую карту коренных месторождений.

В настоящее время внимание геофизиков привлекает детальное изучение интрузий и их периферийных частей. Интрузивные тела имеют чрезвычайно сложное строение и форму, осложненную много­ численными «аппендиксами», развитыми вне основното тела. К этим пе­ риферийным частям приурочены, как известно, ценнейшие полезные