3.5. Гравиразведка и магниторазведка

На современном этапе развития геофизики и геологии невозможно обойтись без применения современных компьютерных технологий. Они необходимы не только для облегчения проводимых вычислений, визуализаций полученных результатов, созданий баз данных, но и реализации сложных алгоритмов извлечения информации из комплекса геолого-геофизических данных. Для прогноза нефтегазоносности исследуемой территории необходимо изучить геолого-геофизические характеристики, построить модели эффективных распределенных параметров, провести интерпретацию полученных результатов с применением современных технологий. Построение достоверных физико-геологических моделей среды, выполненных на основе применения современных компьютерных программ и технологий, является одним из важнейших направлений геологоразведочных работ (ГРР), позволяет с различных позиций оценить имеющуюся информацию, систематизировать и интерпретировать геолого-геофизические данные. Среди разработанных отечественных технологий интерпретации гравитационных и магнитных аномалий преобладают два направления: первое, основанное на решении обратных задач, посредством классического детерминистского подхода и второе - на методах вероятностно-статистического подхода и других разделах современной прикладной математики. Наиболее распространенные, базирующиеся на различных способах и методах решения геологических задач и часто применяемые на практике являются комплексы: КОСКАД 3D, СИГМА 3D, VECTOR, GeoVIP [Вельтистова О.М., Мотрюк Е.Н. Анализ современных компьютерных технологий и программных средств, применяемых для интерпретации гравимагнитных данных. //Сборник научных трудов. – 2012. Материалы Научно-технической конференции УГТУ, Ухта, 17-20 апр., 2012 -Ухта.-2012. С. 47-50.].

Для построения истокообразных аппроксимаций гравиметрических и магнитных полей и определения параметров их источников предлагается использовать конечноэлементные технологии интерпретации данных. Создан принципиально новый алгоритм истокообразной аппроксимации гравитационного поля. Вычислительный процесс сводится к решению серии задач одномерной оптимизации, в результате обеспечивается высокая степень совпадения наблюденного и модельного полей при числе источников, которое значительно меньше количества точек задания поля. Предложен алгоритм уточнения конфигурации возмущающих тел при интервальном задании плотности (намагниченности). Применение высокопроизводительных вычислительных кластеров эффективно [Долгаль А.С., Балк П.И., Деменев А.Г и др. Использование метода конечных элементов при интерпретации данных гравиразведки и магниторазведки. //Вестн. КРАУНЦ. Сер. Н. о Земле. -2012. -№ 1, с. 108-127.].

В результате подведения итогов основных этапов развития конечноэлементного подхода к количественной интерпретации данных гравиразведки среди известных разработок выделены монтажные технологии решения обратных задач как наиболее подготовленные к одновременному учету разнородных априорных физико-геологических данных о моделируемых объектах и имеющейся дополнительной информации о свойствах помех в измерениях поля. По ряду основных признаков монтажные алгоритмы можно рассматривать как принципиально новую генерацию методов минимизации, используемых в геофизике при изучении формы и пространственного положения источников поля. Разработчики предлагают перенести идею монтажного подхода на класс смешанных обратных задач при интервальном задании значений плотности горных пород, слагающих изучаемые геологические объекты [Балк П.И., Долгаль А.С., Балк Т.В., Христенко Л.А. Конечноэлементные технологии интерпретации данных гравиразведки. Монтажный метод. //Геофиз. исслед. -2012. -13. -№ 3, с. 18-34.].

Результатом решения обратных задач гравиметрии методом, который называется гарантированным, является объем достоверной информации о возмущающих объектах, которая содержится в полевых измерениях вкупе с априорными ограничениями. В рамках этого подхода предлагается метод решения обратной задачи гравиметрии, где неизвестными являются и геометрические параметры геологических тел и плотности горных пород, слагающих эти тела. Для реализации подхода рекомендуется применять обобщенный монтажный алгоритм В.Н. Страхова [Балк П.И., Долгаль А.С. Обратные задачи гравиметрии как задачи извлечения достоверной информации в условиях неопределенности. //Физ. Земли. -2012. -№ 5, с. 85-101.].

Важнейшим этапом гравиметрических исследований является камеральная обработка полевых измерений, которая заключается в вычислении поправок (редукций) Буге и построении карт (графиков) аномалий силы тяжести. Карты или графики гравитационного поля в редукции Буге представляют собой первичные материалы для последующей геологической интерпретации. Применение самых совершенных интерпретационных технологий не позволяет компенсировать недостатки и ошибки, допущенные при первичной обработке гравиметрических данных, поэтому достоверность окончательных геолого-геофизических схем (разрезов) тесно связана с высоким качеством обработки данных наблюдений. Учитывая, что погрешность определения наблюденных значений поля при современной гравиметрической съемке многократно возросла относительно принятой в «Инструкции по гравиразведке» и составляет ±0.005-0.020 мГал, то поправки, вводимые в наблюденные значения силы тяжести, необходимо вычислять с адекватно высокой точностью [Симанов А.А. Особенности обработки высокоточных гравиметрических данных в горной местности. //Стратегия и процессы освоения георесурсов. -2012. -№ 10, с. 135-137.].

Трансформации геофизических полей являются неотъемлемым этапом процесса исследований. Качество результатов преобразований во многом определяет достоверность результирующих интерпретационных построений. Трансформации осуществляются, в первую очередь, с целью выявить в визуально наблюдаемой форме содержащуюся в поле информацию о его компонентах, связанных с отдельными геологическими объектами. Не вдаваясь глубоко в теоретические аспекты применяемых методов, А.В. Пугин предпринял попытку продемонстрировать пример их успешного применения на практике для решения задач поисков рудных месторождений. Изучаемая площадь расположена в горной местности в пределах Восточного Саяна. Абсолютные отметки рельефа земной поверхности колеблются в диапазоне от 1200 до 2000 метров. Основной целью поисковых гравиметрических работ было выявление интрузий гранитоидного состава, с которыми и связаны в перспективе месторождения прожилково-вкрапленных руд. В качестве эталона служит известное рудное месторождение. Предполагаемая глубина залегания искомых объектов составляет первые сотни метров [Пугин А.В. Трансформации гравитационного поля при решении прикладных задач. //Стратегия и процессы освоения георесурсов. -2012. -№ 10, с. 127-128.: ил.].

В настоящий период стал интенсивно развиваться на базе геофизических методов поисков и разведки полезных ископаемых метод томографии, особенность которого заключается в конечном результате в получении пространственного распределения плотности (намагниченности) в изучаемом объеме геологической среды без использования классических методов решения обратных задач гравиметрии. Интересным является предложение авторов рассматривать «интерпретационную томографию» с позиций теории обработки геоизображений [Долгаль А.С., Бычков С.Г., Костицын В.И. и др. О теории и практике интерпретационной томографии геопотенциальных полей. //Геофизика. -2012. -№ 5, с. 8-17.].

Проведен анализ изменений гравитационного поля (ГП) по данным, полученным в континентальном Китае в 1998 - 2008 гг. Наблюдается значительная неоднородность пространственно-временного распределения изменений ГП. Наибольшие величины изменений были характерны для областей активных разломов, их связывают с подготовкой сильных землетрясений. Большая часть сильных ЗТ (М_S≥ 6,8) континентального Китая происходит в областях значительных изменений ГП, причем разрывообразование происходит в то время, когда сменятся знак изменений ГП [Zhu Yi-Qing, Liang Wei-Feng, Zhan F. Benjamin и др. Исследования динамических изменений гравитационного поля в континентальном Китае. Diqiu wuli xuebao = Chin. //J. Geophys. -2012. 55. -№ 3, с. 804-813].

Представлено описание модернизированного интерферометра абсолютного лазерного баллистического гравиметра ГАБЛ-Э, разработанного в Институте автоматики и электрометрии СО РАН. В качестве источника света в интерферометре применен оптический стандарт с длиной волны излучения 'лямбаэ'=532 нм, состоящий из Nd:YAG-лазера и системы стабилизации частоты. Инструментальная ср. кв. ошибка измерения абсолютного значения ускорения силы тяжести гравиметром не превышает ±5·10^-8 м/с² (5 мкГал). Приведены результаты мониторинга периодических и нерегулярных вариаций силы тяжести в пограничной зоне континент-океан [Сизиков И.С., Бунин И.А., Калиш Е.Н.и др. Мониторинг вариаций гравитационного поля в пограничной зоне континент-океан абсолютным лазерным баллистическим гравиметром. //8 Международный научный конгресс и выставка «Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2012», Новосибирск, 10-29 апр., 2012. Международная научная конференция «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия»: Сборник материалов. -Новосибирск. -2012. -С. 46-52.].