24

Методы трансформации гравитационных аномалий

§1. Общие принципы трансформаций аномалий

Гравитационные аномалии, которые получают в результате гравиметрической съемки, отражают многие геологические факторы, каждый из которых делает свой вклад в наблюдаемое поле. Поэтому в гравитационном поле геологическое строение проявляется в виде наложенных, сложных, аномалий. При решении конкретных геоло­гических задач из этого суммарного поля необходимо выделить аномалии, отвечающие отдельным, интересующим нас объектам. Для этого исходные гравитационные аномалии преобразуют так, чтобы подчеркнуть, усилить, одни особенности гравитационного поля и исключить или подавить другие. Преобразование, или трансформация, гравитационных аномалий имеет много общего с раз­делением сигналов в теории связи, хотя обладает и своими, только ей присущими специфическими особенностями.

Основная цель трансформации гравитационных аномалий состоит в наиболее полном разделении исходного наблюденного поля на составляющие, каждая из которых отвечает источникам различной геологической природы, залегающим на разных глубинах и т. п. Поэтому трансформация аномалий - это составная часть геологической интерпретации, ее первый этап, иногда в значительной степени определяющий конечный результат. Трансформация направлена на упрощение, разложение гравитационного поля, что приводит в предельном случае к выявлению поля каждого тела.

Задача трансформации наиболее проста в случае, когда отдельные составляющие поля независимы друг от друга и резко различаются характером своего проявления в общем поле. Однако практически такое положение наблюдается чрезвычайно редко, поскольку реальные гравитационные аномалии оказываются частично взаимозависимыми вследствие взаимозависимости геологических структур, густоты сети и точности съемки и т. п. Поэтому в общем случае не удается полностью разделить аномальные эффекты разных источников. Чтобы обеспечить наиболее полное разделение аномалий необходимо привлекать всю имеющуюся геологическую информации Это позволяет наложить дополнительные ограничительные условия на разделяемые аномалии, выбрать наиболее рациональную методику трансформаций.

Надо всегда иметь в виду, что ни одним из методов трансформации нельзя выделить из суммарного наблюденного поля каких - либо новых особенностей, не содержащихся в исходном поле. Иным словами, трансформация не приводит к получению новой информации, а только подчеркивает одни особенности исходного поля, подавляя и исключая другие. С точки зрения теории информации любая трансформация исходных данных ведет к частичной потере содержащейся в них информации. Это положение относится и к транс­формации гравитационных аномалий.

К настоящему времени разработаны многочисленные методы трансформаций гравитационных аномалий. Однако, все они основаны на известном соответствий порядка геологических структур и отве­чающих им аномалий: чем крупнее гравитирующий объект и чем глубже он залегает, тем более обширные по площади и малые по градиенту аномалии он создает, и наоборот, чем меньше размеры объекта и глубина его залегания, тем меньше аномалия по площади и резче ее градиенты.

Обширные по площади аномалии с малым градиентом обычно называют региональными, а аномалии небольших размеров - локальными. Естественно, что понятие региональных и локальных аномалий является относительным и определяется масштабом съемки. Может быть так, что для одного масштаба съемки аномалия будет локальной, а для другого - региональной. Существование простого соответствия порядка аномалий порядку вызывающих их геологи­ческих структур позволяет в простых случаях, не прибегая к слож­ным вычислениям, разделять региональные и локальные аномалии простым графическим методом на основе самых общих представлений о геологическом строении исследуемой территории. Этот метод осно­ван на сглаживании изоаномал или графиков по профилям. Разность наблюденных и сглаженных аномалий относят к локальным, или остаточным, аномалиям.

Этот метод применяют в случаях, когда изолинии гравитацион­ного поля имеют преимущественное простирание в каком-либо одном направлении и располагаются примерно на одинаковых расстояниях друг от друга, т. е. когда региональное поле может быть уподоблено наклонной плоскости. При относительно простом характере поля этим методом можно воспользоваться и тогда, когда региональное поле описывается поверхностью выше первого порядка. Практически исключение регионального фона графическим методом проводится следующим образом. На гравиметрической карте выбирают ряд параллельных профилей, совпадающих с направлением максималь­ного изменения гравитационного поля, и строят графики поля вдоль этих профилей. Анализируя графики, на каждом из них проводят линию регионального фона. Эти линии переносят на карту и строят уже изолинии регионального поля. Разность наблюденного исход­ного поля и регионального фона определяет локальные аномалии. Как уже отмечалось, указанный метод можно применять только при сравнительно простом характере поля. Кроме того, невозможно оценить степень разделения аномалий. Полученный региональный фон существенно зависит от опыта интерпретатора.

Многочисленные аналитические методы разделения гравитационных аномалий, основанные на подобии геологических структур аномалий, можно разделить условно на три большие группы.

1. Осреднение.

2. Аналитическое продолжение гравитационных аномалий как гармонических функций.

3. Вычисление высших производных гравитационного потенциала.

Рассмотрим каждую группу методов разделения аномалий.