3.3. Комплексирование геофизических методов

Цель разработки рациональных комплексов геофизических методов - достижение однозначности геологического столкновения геофизических аномалий. До сих пор еще применяются приемы визуального сопоставления аномалий, выделяемых по различным физическим полям. С внедрением персональных компьютеров в практику стали внедряться различные способы распознавания образов. В пределах исследуемой площади выделяются участки с доказанной бурением рудоносностью и участки с доказанным ее отсутствием, то есть эталонные объекты. Комплексная интерпретация заключается в сопоставлении совокупности признаков по исследуемому участку неизвестной геологической природы с соответствующими совокупностями признаков эталонов. Если согласно некоторому критерию совокупность признаков по исследуемому участку ближе к признакам рудных эталонов, принимается решение об его рудоносности, и наоборот. Исследуемый участок выступает в качестве образа, геологическую природу которого следует установить (распознать). Имеется много способов распознавания образов, используемых при комплексной интерпретации. Важным вопросом практического применения способов распознавания образов является выбор эталонных объектов, по которым производится оценка статистических характеристик признаков. Наиболее эффективные результаты комплексной интерпретации будут получены в случае равномерного чередования эталонных и распознаваемых объектов по площади исследования. Алгоритмы распознавания (применяемый математический аппарат) делятся на 3 группы:

1. Использующие средства математической логики. Сущность логических способов распознавания основывается на применении таких алгоритмов, которые устанавливают меру сходства (аналогии) исследуемых объектов с эталонными по величине суммарной информативности признаков.

2. Базирующиеся на проверке статистических гипотез. Оценка зависимости статистических характеристик от алгоритма распознавания включает вычисление средних значений дисперсии, коэффициентов корреляции признаков, построение гистограмм их значений.

3. Основанные на регрессионном анализе. Эффективность интерпретации существенно зависит от учета корреляционных связей между изучаемыми признаками. Включение сильно зависимых признаков в число используемых при интерпретации приводит к ложным заключениям об эффективности распознавания [Логачева В.М., Ефремова О.А. Комплексная интерпретация геофизических данных при наличии априорной информации о геологических объектах. //28 Научная конференция Д.И. Менделеева, Новомосковск, 2011. -Новомосковск. -2011. -С. 78-79.].

Комплексы геофизических методов в последние десятилетия широко применяются при проведении инженерных изысканий для целей промышленного и гражданского строительства: уточнения инженерно-геологических характеристик площадки строительства, а также оценки прочностных и деформационных характеристик грунтов. При этом одной из наиболее важных задач является выявление и трассирование тектонических нарушений. Для решения этой задачи наиболее целесообразным представляется применение комплекса геофизических исследований, содержащего в минимальной конфигурации сейсморазведку МОВ ОГТ и методы электроразведки - вертикальное электрическое зондирование (ВЭЗ), или зондирование становлением электромагнитного поля в ближней зоне (ЗСБ). В ряде случаев этот комплекс может быть дополнен другими методами, такими как микромагнитная и газоэманационная съемки. Г.А. Горшков, Е.А. Дудко и др. считают предложенный ими комплекс методов в составе сейсморазведки МОВ ОГТ и электроразведки ЗСБ/ВЭЗ эффективным при выявлении тектонических нарушений в условиях высокогорного рельефа на различных объектах Адлерского района. [Горшков Г.А., Дудко Е.А., Рудомаха Н.Н., Томишинец Т.И. Возможности сейсморазведки МОВ ОГТ и электроразведки ВЭЗ/ЗСБ при выявлении тектонических нарушений. //ГеоИнжиниринг. -2012. -№ 3, с. 36-39.].

На основе многолетних авторских полевых и лабораторных исследований создан комплекс геофизических методов, оптимальный при поиске и разведке золоторудных месторождений. Комплекс включает в себя высокоточную магниторазведку, электропрофилирование СГ-ВП или СГ-БИЭП, электрозондирования ВЭЗ-ВП, ЗСБ, петрофизику. Предлагаемый комплекс геофизических исследований апробирован на шести золоторудных месторождениях и показал, что в условиях Северо-Востока России способен решать весь круг основных задач на стадии поисков и разведки наиболее распространенных типов золоторудных месторождений: изучение структурно-тектонических особенностей рудных полей потенциально перспективных участков, исследование масштабов и характера распределения в плане и разрезе наложенной кварцевой, кварц-сульфидной и сульфидной минерализации с последующим выделением наиболее перспективных блоков и зон на выявление золотого оруденения различных морфогенетических и морфологических типов. Создатели комплекса считают, что по сравнению с другими геофизическими комплексами поисков и разведки золоторудных месторождений он является более производительным и менее затратным [Хасанов И.М., Шарафутдинов В.М. Создание оптимального комплекса геофизических исследований при поисках золоторудных месторождений Северо-Востока России. //Фундам. исслед. -2012. -№ 1, с. 1078-1084.].

Создание и внедрение в практику разведки и разработки месторождений углеводородов инновационных подходов к комплексной интерпретации материалов геофизических исследований скважин (ГИС), геологическому и гидродинамическому моделированию полезно, так как этим обеспечивается наиболее полное восстановление геологического строения и нефтегазоносности отложений. На этой основе возможна выработка эффективных мероприятий по добыче газа, газового конденсата и нефти на разных стадиях разработки месторождения, включая обнаружение и вовлечение в разработку остаточных запасов. ООО «Геоинформационные технологии и системы» выполняет подобные научно-методические и сервисные работы в области геолого-геофизического изучения толщ горных пород и залегающих в них нефтегазоконденсатных месторождений [Афанасьев С.В. Новый взгляд на геолого-геофизические исследования. //Энерг. стратегия.–2012. –№ 3, с. 10-11.: ил.].

А.И. Кобруновым сделана попытка проанализировать логический формализм, лежащий в основе математического обеспечения интерпретационного процесса для комплекса геолого-геофизических данных Он основан на системном подходе к изучаемому геологическому объекту. Базовые принципы системного анализа геолого-геофизических данных с целью построения содержательных физико-геологических моделей (ФГМ) включают: (1) общность прообраза для всех компонент содержательных ФГМ, что позволяет применить принцип подобия при создании системы моделей; (2) адекватность процедур моделирования природным законам; (3) существование моделируемой истории формирования объектов как выражение причинно-геологической связи компонент ФГМ. Основываясь на трех принципах системного анализа, автор сформулировал задачу системной инверсии комплекса геолого-геофизических данных и предложил принципы ее решения на основе декомпозиции задачи и последующего синтеза результатов. Существующие технологии инверсии в рамках конкретных модельных классов и идей оптимизации могут рассматриваться как элементы декомпозиции задачи системной инверсии, но требуют включения в процедуру синтеза решений [Кобрунов А.И. Системная инверсия комплекса геолого-геофизических данных. //Геофизика. -2012. -№ 6, с. 8-15.].

Использование комплекса хотя бы двух методов электроразведки с разными составляющими электромагнитного поля (ЭМП) позволяет с одной стороны уменьшить область эквивалентных решений, с другой – получить более полную информацию о геологической среде. Это показал П.В. Иванов на базе комплекса, включающего лишь вертикальное электрическое зондирование (ВЭЗ) и зондирование становлением поля в ближней зоне (ЗСБ) в рамках одномерных моделей [Иванов П.В. Совместная интерпретация данных методов вертикального электрического зондирования и зондирования становлением поля в ближней зоне. //Зап. Горн. ин-та. -2011. -194, с. 183-187.].

Широкое применение многоспектральных космических съемок и доступность получаемых данных вызвали необходимость применения методов комплексной обработки и анализа результатов этих съемок в сочетании с геолого-географическими и геохимическими данными, прежде всего, в интересах прогноза перспектив нефтегазоносности поисковых объектов. В этой связи Д.М. Трофимов, В.Н. Евдокименков и М.К. Шуваева составили монографию, в которой отразили физические основы дистанционного зондирования Земли из космоса и определили возможность использования получаемых данных для целей прогноза нефтегазоносности поисковых объектов. Была составлена структура программно-математического обеспечения комплексной обработки многоспектральных данных ДЗЗ в сочетании с геолого-геофизическими материалами. Авторы считают, что их разработка может быть практически использована для оценки перспектив геологической изученности [Трофимов Д.М., Евдокименков В.Н., Шуваева М.К. Современные методы и алгоритмы обработки и анализа комплекса космической, геолого-геофизической и геохимической информации для прогноза углеводородного потенциала неизученных участков недр. Физматлит. - М. - 2012. 342 с.: ил.]

Как утверждают В.М Мегеря, В.Г. Филатов, В.И. Старостенко и др., геосолитонная концепция образования месторождений углеводородов (УВ) позволяет разрабатывать эффективные методы проведения комплексных геофизических работ, способных обеспечить успешные поиски и разведку сложнопостроенных залежей нефти и газа, контролирующихся геосолитонным механизмом дегазации Земли. Главные признаки месторождений УВ в рамках этой концепции - геосолитонные трубки и вихревой характер физических полей, проявляющихся в материалах сейсморазведки, электроразведки МТЗ, в гравитационных и магнитных полях. Для решения некорректных задач геофизики (грави-, магнитометрии, электроразведки) вследствие ограниченных выборок используют устойчивые методы обработки и интерпретации на основании регуляризации, оптимальной фильтрации и интрапродолжения геополей в площадном варианте. Наиболее общим и наиболее перспективным подходом теории интерпретации геопотенциальных полей является направление эквивалентных перераспределений. Концепция геосолитонной дегазации Земли прошла практическую апробацию в Западной Сибири. Методика проведения комплексных геофизических исследований, разработанная на основании указанной концепции, повысила эффективность поисков и разведки месторождений нефти и газа [Мегеря В.М., Филатов В.Г., Старостенко В.И. и др. Возможности и перспективы применения несейсмических методов для поисков скоплений углеводородов и геосолитонная концепция их образования. //Геофиз. ж. -2012. -34. -№ 3, с. 4-21.].

В настоящее время наиболее остро стоит вопрос о необходимости учета сейсмической опасности при строительстве газо- и нефтепроводов, АЭС, тоннелей и других ответственных сооружений. Опасность заключается в геологических процессах, происходящих в зонах глубинных, региональных и локальных разломов, связанных с сейсмодислокациями, которые могут стать местами вероятного возникновения сильных землетрясений. Проблема обнаружения зон тектонических разломов решается комплексированием геофизических методов. Комплексирование предполагает применение классических методов сейсморазведки и электроразведки. Эти методы позволяют наилучшим образом выделить зоны ослабленных трещиноватых коренных пород, которые рассматриваются как потенциальные тектонические нарушения. Это показано на примере газопровода «Южный поток» [Титаренко М.Л., Саликова Е.О. Комплекс инженерно-геофизических методов для поиска и трассирования тектонических нарушений. //ГеоИнжиниринг. - 2012. - № 3, -с 60-63.].