Файл: Булах Е.Г. Автоматизированная система интерпретации гравитационных аномалий (метод минимизации).pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 28.07.2024

Просмотров: 105

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Геологическое картирование сложных районов

Рассмотрим небольшую территорию в пределах Среднего Побужья. Здесь было собрано много фактического геологического и геофизического материала. Исходными данными для подбора слу­ жили наблюденная аномалия силы тяжести и первичный геологи­ ческий разрез с плотностными характеристиками всех разновидно­ стей пород. Расчет производился по системе параллельных профилей, пересекающих основные геологические структуры района, а также по небольшим профилям в пределах отдельных структур. Такое

расположение

профилей позволяет коррелировать по

простира­

нию

не

только

крупные структуры, но и отдельные протяженные

тела.

В

районе

исследования есть геологические объекты,

конфигу­

рация которых довольно хорошо изучена геологическими и геофи­ зическими методами. В этом случае размеры тел закреплялись и не могли изменяться в процессе дальнейших расчетов. Примером могут служить отдельные участки детально разбуренной Тарноватской синклинали. Она выполнена породами метабазитового и ультрабазитового комплекса, резко отличными по физическим свойствам от довольно монотонной толщи мигматитов. Последние наиболее широко распространены в данном районе и служат как бы вмещающей массой для всех других комплексов пород. После

решения

прямой задачи от первоначального геологического разреза

в схему

вносились различные добавления и исправления. Трудо­

емкость

этого этапа полностью зависит от достоверности первона­

чальной

геологической схемы.

На рис. 30 приведена схема геологического строения одного из участков района исследований. Здесь четко выделяется Тарноватская синклиналь. В северной части — это неглубокая (150—200 м) складка с очень пологим падением крыльев. К югу наблюдается погружение шарнира складки на глубину 600 м и более при одно­ временном уменьшении ширины структуры. Этим вызвано постепен­ ное увеличение крутизны крыльев складки до образования опроки­ нутого залегания пород восточного крыла. Структура сложена плотными (а = 3,04 г/см3) породами метабазитового комплекса, но к югу в ее строении принимают участие пласты амфиболовых гнейсов (плотность 2,9 г/см3). Четко фиксируются небольшие тела серпентинитов (плотность 2,46 г/см3). Они обусловливают локальные минимумы в зонах максимумов силы тяжести. Эти максимумы вы­ званы плотными породами продуктивной толщи. Анализируя поле силы тяжести, мы получили основание предполагать наличие не­ скольких небольших тел серпентинитов в неглубоких синклинальных складках к западу от Тарноватской синклинали.

Удалось установить, что тела серпентинитов и серпентинизированных ультрабазитов пространственно совпадают с массивами метабазитов и обычно слагают небольшие согласные массивы не­ значительной мощности. Относительно большие площади отдель­ ных тел в плане в пределах Тарноватской, Капитановской и

101



Деренюхинской синклиналей обусловлены очень пологим залегани­ ем пластов пород ь пределах этих структур.

Таким образом, удалось выделить в плане и проследить на

глубину значительное количество крупных и

мелких

складчатых

структур,

а

также

множество

отдельных

протяженных

тел,

участвующих

в образовании

складок.

 

 

 

 

В районе исследования выделены небольшие геологические тела.

Они

сложены

очень

плотными и сильно магнитными породами

скарнового типа, которые, судя по результатам

геологических

иссле­

дований, приурочены

к зонам

контактов пород метабазитового и ги-

пербазитового

комплексов с гранитами. В редких случаях

мощность

таких

тел

достигает

100 м при довольно значительной

протяжен­

ности. Образование

их, вероятно,

следует связывать

с

интенсив­

ным привносом свободного магнетита в зону активного контакта. Даже в участках слабой дифференциации аномалии силы тяжес­ ти над структурами антиклинального типа удается определить про­

странственное положение отдельных тел плотных пород, принимаю­ щих участие в их образовании. На известных до сих пор геологиче­ ских картах и схемах в ядерных частях таких структур изображали крупные массивы чарнокитов, наличием которых объясняли вы­ сокий фон (до 1000 у ) и мозаичный характер магнитного поля. На наших построениях массивов чарнокитов нет, а характер магнит­ ного поля объясняется сложным строением этих участков, в преде­ лах которых отмечается значительная насыщенность мелкими телами плотных интенсивно магнитных пород типа амфиболитов,

пироксеновых, амфиболовых

и

биотитовых

гнейсов, чарнокитов

и

магнитоактивных розовых

мелкозернистых

гранитов. Высокая

магнитная интенсивность перечисленных пород обусловлена преж­

де

всего значительным (от 1

до

3%) содержанием свободного тон­

кораспыленного магнетита. Этот минерал обнаружен в шлифах. Породы, составляющие мелкие тела в пределах антиклиналей, ха­ рактеризуются, в первую очередь, наличием свободного магнетита. Эти же породы в синклинальных структурах проявляются как прак­ тически немагнитные.

Вероятно, выделение свободного магнетита обусловлено более высокой степенью гранитизации пород нижнего структурного этажа. Ксенолиты этих пород имеют периклинальное замыкание при отно­ сительно крутом (60—70°) падении от центра. Эго послужило осно­ ванием для выделения таких структур как антиклинали или ку­

полообразные поднятия. На наших построениях они

представляют

образования нижнего структурного этажа в виде

жестких

глыб,

которым подчинено развитие линейной складчатости

пород верхне­

го структурного этажа.

 

 

Д л я правильного картирования пород необходимо знание

текто­

нического строения района исследований. Разломная тектоника, обусловливая блоковое строение территории, создает своего рода ре­ гиональный фон для мелких структур самой верхней части земной коры, определяющих интенсивную дифференциацию наблюденного

102


 

/ ~-.2

J

-'S

v-5

л-7

h-g

p-g x-fO +-11 ~-1Z —13

Р и с .

30. Геологическая схема и разрезы

одного

из участков Среднего Побужья :

/ —

наблюденная

аномалия

силы тяжести,

2 — аномалия, рассчитанная от подобранного

разреза, 3 — аномалия за счет разломной тектоники, 4 — значение избыточной

плотности,

5

— серпентиниты,

6 — амфиболиты, 7 — амфиболовые гнейсы, 8 — биотнтовые гнейсы,

9

— пироксеновые

гнейсы, 10 — чарнокнты,

/ / — граниты, 12 — мигматиты,

13 — тек­

 

 

тонические

нарушения .

 

поля силы тяжести. Исключение или учет этого фона дает возмож­ ность правильно проводить количественную интерпретацию ано­ малий как по отдельным профилям, так и в плане. В районе иссле­ дования четко определены границы крупных блоков, которые не­ значительно отличаются по плотности. Эти тектонические контакты сбросового типа, прослеживаются на значительные расстояния по простиранию и на глубину.

Структурно-тектонический план участка предопределен нали­ чием двух систем тектонических нарушений — северо-западной и северо-восточной, из которых первая оказывает более значительное влияние на формирование мелкоблокового характера докембрийских образований участка. При этом отмечается ступенчатое возвы­ шение (типа горста) центральных частей жестких глыб. Возможно, этими поднятиями обусловлено образование пологих складок, сло­ женных породами гнейсовой толщи. Нужно отметить, что не только складчатость пород верхнего структурного этажа подчинена конту­ рам жестких глыб, а и тектонические нарушения проявляют тен­ денцию к огибанию центральных частей этих глыб.

Характерно, что приподнятые блоки сложены более легкими породами. Блоковые подвижки отразились главным образом на строении вмещающей толщи, представленной монотонными мигма­ титами с многочисленными ксенолитами более плотных пород. Поэтому можно сделать вывод, что с глубиной плотность пород вме­ щающей толщи уменьшается до определенного предела. Такую за­ кономерность можно объяснить более высокой степенью грани­ тизации и, соответственно, уменьшением количества ксенолитов плотных пород. Вероятно, именно этим следует объяснить значи­ тельные колебания плотности мигматитов (2,51—2,67 г/см3).

Приведенные примеры демонстрируют эффективность примене­ ния метода минимизации при решении задач структурной геологии в различных ситуациях и при разном состоянии изученности. Ес­ тественно, чем лучше в геологическом отношении изучена террито­ рия, чем достовернее схема первоначального приближения, тем эффективнее применение автоматизированной системы. Однако да­ же при самой скудной геологической информации система позво­ ляет с количественной стороны оценить достоверность какой-либо предпосылки и выбрать из многих вариантов наиболее оптимальную геологическую схему. Последняя может послужить опорой для кон­ кретизации геологических исследований.


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В этой работе изложены некоторые вопросы применения метода минимизации для интерпретации гравитационных аномалий. Полу­ чена довольно полная автоматизированная система интерпретации: оценка первоначального варианта геологической схемы-гипотезы, подбор фоновой функции, уточнение плотностных параметров и уточнение конфигурации геологических объектов. На протяжении нескольких лет этот метод опробовался на разнообразных примерах. Всегда удавалось получить хорошие результаты. Можно отметить, что иногда при очень несовершенной геологической схеме началь­ ного приближения получались результаты, противоречащие геоло­ гическим предпосылкам. Анализ такого решения всегда позволял интерпретатору целенаправленно перестроить схему-гипотезу и пре­ одолеть возникающие противоречия.

Такой же метод может быть применен для создания автоматизи­ рованной системы интерпретации магнитных аномалий [50]. Ко­ нечно, описанная методика наиболее эффективно может быть при­ менена в тех случаях, когда границы возмущающих тел составляют крутые контакты.

Наконец, описанную систему можно считать как подсистему некоторой более общей системы, в которую будут входить другие методы расчетов.

Л И Т Е Р А Т У Р А

1.

А л е к с е е в

 

А.

С ,

Л а в р е н т ь е в

M . М . —

В

к н . : Математические

про­

 

блемы

геофизики,

в.

1. Изд-во С О А Н СССР, Новосибирск, 1969.

 

 

 

 

2.

А л е

к с и д з е

М.

 

А.

Р е д у к ц и я

силы

тяжести .

«Мецннереба»,

Тбилиси,

 

1965.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

А н д р е е в

Б .

А.,

К л у ш

и н

И.

Г. Геологическое истолкование гравита­

 

ционных аномалий .

 

Гостоптехиздат,

Л . ,

1962.

 

 

 

 

 

 

 

4.

А р о н о в

В.

П.—

В

к н . : Геофиз. разведка, в.

 

6. «Недра», М.,

1961.

 

 

5.

А р о н о в

В .

И . ,

 

К о н о в а л ь ц е в

И. В . — И з в . вузов, геология и

раз­

 

ведка,

1963,

10.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.

Б

а л

а и а д з е

Б .

 

К. Гравитационное поле и строение земной коры в Гру­

 

зин . Изд-во АН

ГрузССР ,

Тбилиси,

1957.

 

 

 

 

 

 

 

7.

Б

а с

Р . Г. и д р . —

Геофиз. сб. АН

УССР,

1970,

 

в. 38.

 

 

 

 

8.

Б

е р е ж

и а

я

Л .

 

Т . ,

Т е л е п н и

М. А.— В

кн . :

П р и к л а д н а я

 

геофизика,

 

в.

46.

«Недра»,

М.,

1965.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.

Б е р е ж н а я

Л .

 

Т.,

Т е л е п и и

М. А . — В

кн.:

Разведочная

 

геофизика,

 

в. 16. «Недра», М.,

1966.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10.

Б

е р е з и м И . С ,

 

Ж и д к о в

Н .

П . —

Методы

вычислений,

1—2.

Физ-

 

матгиз, М.,

1959.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IV,

 

 

11.

Б о и

д а р е

и к о

 

Б .

В . , К

р а в ч у к

Д . Н . —

Д А Н Б С С Р , I960,

 

12.

12.

Б

о и д а р е н к

о

 

Б .

В . —

Труды

Ин-та геол.

 

наук А Н Б С С Р ,

 

1961,

в.

3.

13.

Б

у д а к

Б . М.,

В а с и л ь е в

Ф.

П . — Приближенные методы

решения

за­

 

дач оптимального управления, в. П . Изд-во МГУ ,

1969.

 

 

 

 

14.

Б

у л а X

Е. Г. Интегральные

соотношения для

 

интерпретации гравитацион­

 

ных аномалий . «Наукова думка»,

К-,

1965.

 

 

 

 

 

 

 

15.Б у л а X Е. Г., M а р к о в a M . Н . Методическое руководство и сборник программ для решения обратных задач гравиразведки на Э Ц В М Мииск-22. «Наукова думка», К., 1971.

16.Б у л а X Е. Г. и др . Методическое руководство и сборник программ для ре­ шения прямых задач гравиразведки на ЭВМ «Минск-22». «Науков а дѵмка»,

1971.

17.

В е с е л о в

К.

Е . ,

С а г н т о в М.

У. Гравиметрическая разведка . «Недра»,

 

М., 1968.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18.

В о л о д а р с к и й

Р . Ф. и др . Применение

электронно-счетных

машин

для

 

интерпретации

гравитационных

и

магнитных

полей.

Гостоптехиздат,

М.,

 

1962.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

19.

В о л о д а р с к и й

Р . Ф.,

Л

а н д а

Т. И .

Геологическая

интерпретация

 

гравитационных

и магнитных

полей с помощью ЭВМ . «Недра», М . ,

1970.

 

20.

Г о л ь ц м а н

Ф. М. Статистические

модели

интерпретации .

«Наука»,

М.,

 

1971.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21. Ж у р а в л е в

И .

А . — Д А Н

УССР,

 

1970, серия

Б , №

10.

 

 

 

22.3 а г у с к и н В . Л . Справочник по численным методам решения уравнений . Физматгиз, М., 1960.

23.3 у X о в и ц к и й С. И . , А в д е е в а Л . И. Линейное и выпуклое програм­ мирование . «Наука», М . , 1967.

24.

И

в а н о в

В .

К-— Мат. сб., 1963, 61,

2.

25.

И

в а н о в

В .

В . — Д А Н СССР, 1962,

143,

№ 4.

106