Методы изучения разномасштабных структур на основе гравиметрических данных и априорной информации тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 04.00.12, доктор технических наук в форме науч. докл. Гершанок, Валентин Александрович

• Гершанок, Валентин Александрович
• доктор технических наук в форме науч. докл.
• 1999

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методы изучения разномасштабных структур на основе гравиметрических данных и априорной информации»

Актуальность проблемы

Изучение строения разномасштабных структур остается актуальным на рубеже XXI века в связи с обострением сырьевой проблемы. Поиски и разведка полезных ископаемых на больших глубинах, а также рассмотрение на уровне современных требований целого ряда геологических, экологических и горно-технических задач в значительной степени базируются на реализации научной программы глубокого и сверхглубокого бурения. Большое значение в ней уделяется использованию геофизических методов, в том числе гравиметрического, как наиболее мобильного, сравнительно недорогого и экологически «чистого».

Гравитационное и магнитное поля обладают аддитивным свойством, что предопределяет возможность решения задач в го . ^логическом диапазоне. Решению предшествует нахождение осог ек ^ нгулярных источников) аномалий для определения пред. .ых глубин изучаемых структур.

Однако в настоящее время, как считает В.Н. Страхов, «необходима глубокая перестройка теории и методов интерпретации потенциальных полей, прежде всего, с точки зрения достижения ее адекватности реальной геофизической практике». В этом направлении представляется важной разработка новых методов изучения строения Земли, состава земной коры и роли геологических процессов с использованием априорной информации.

Б идейном плане проблема сформулирована и реализуется в работах Е.Г. Булаха, И.Г. Клушина, А.И. Кобрунова, A.A. Никитина, В.М. Новоселицкого, В.И. Старостенко, В.Н. Страхова, A.B. Цирульского. и др. Тем не менее технологические аспекты проблемы нуждаются в дальнейшем совершенствовании.

Методы и обобщенные результаты их применения излагаются на основе опубликованных работ автора.

Цель и задачи исследований

Целью исследований являлось научное обоснование, разработка и •обация методов изучения вертикального ряда разномасштабных структур г.дочной толщи, консолидированной части земной коры и верхней мантии, -ованных на использовании гравитационных, а также магнитных аномалий с яггом дополнительной геолого-геофизической информации.

Достижение указанной цели осуществлялось путем решения следующих дач:

- разработка основ теории метода соконтурных кривых для выделения з зитационного влияния плотностных неоднородностей, как многоаспектного сианта выделения эффекта с точки зрения его геологического приложения;

- оценка роли в крупномасштабных съемках учета смещения нуль-пункта ,:авиметра, разработка методических приемов повышения точности наблюдений и вычисления аномалий силы тяжести, определения криволинейности фона для создания основ микрогравиметрической съемки и гравиметрического мониторинга;

- изучение функциональной связи между гравитационными аномалиями, полученными методом соконтурных кривых, с внутренним строением земной коры и верхней мантии для проведения содержательной геологической интерпретации аномалий; разработка модификации метода адмиттанса - отношения нормированных гравитационных и магнитных аномалий для изучения распределения плотностных неоднородностей по глубине, картирования и систематизации глубинных разломов;

- научно-методическое обоснование включения разработанных методов изучения" структур, в программу курсов блока специальных дисциплин подготовки специалистов-геофизиков.

Защищаемые положения

1. Метод выделения гравитационного эффекта плотностных неоднородностей по семейству соконтурных кривых как система с управляемыми параметрами. Метод применятся для решения широкого класса задач.

2. Способы повышения точности гравитационных аномалий, методика анализа возможных искажений аномалий и появления фиктивных полей.

3. Изучение по методу соконтурных кривых строения геологических структур в широком диапазоне их образования: от осадочного чехла до консолидированной коры и верхней мантии.

4. Метод совместного анализа гравитационных и магнитных аномалий, основанный на использовании адмиттанса - отношения нормированных интенсивностей полей, для выявления морфоструктур на уровне кристаллический фундамент - нижний этаж осадочного чехла, зон глубинных системообразующих разломов.

Научная новизна

1. Создан [1, 3, 6, 7, 12, 15, 21] метод выделения гравитационного эффекта плотностных неоднородностей, основанный на анализе априорной геолого-геофизической информации и построении геометрической модели искомого поля - семейства соконтурных кривых. Оцифровка кривых проводится путем определения по гравиметрической карте интегральных средних значений аномалий по каждой кривой.

2. Разработан [1, 2, 3, 9] метод определения регионального фона, основанный на экстраполяции осредненных по системе окружностей аномалий в центр системы. Метод применим при анализе региональной и детальной съемок для определения криволинейности фона в условиях сложного аномального поля.

3. Разработаны [25, 26, 27, 29, 30, 31 и др.] методические приемы получения гравитационных аномалий с точностью на уровне технических возможностей гравиметров. Исследованы причины появления и разработаны приемы идентификации фиктивных аномалий

4. Разработан [59, 61, 64 и др.] метод картирования глубинных разломов верхней части коры на основе совместного анализа гравитационных и магнитных аномалий с вычислением адмиттанса - их нормированного отношения.

5. Научно-методические разработки [1, 2], находятся в соответствии с учебным планом подготовки студентов по специальности 011200 «Геофизика» и внедрены в учебный процесс. В них содержится теоретическая база защищаемых методов, методик и способов.

6. Крупные положительные структуры кристаллического основания образовались в результате «всплывания» соответствующих участков коры в отличие от соседних впадин [1, 3, 7, 8, 10, 13]. Всплывание коры, в свою очередь, происходило в связи с наращиванием ее снизу за счет поступления легких сиалических компонентов из очагов разуплотнения в верхней мантии.

7. Принятые схемы глубинного строения ряда структурных элементов Пермского Приуралья (Пермского свода, Сарапульской впадины и др.) соответствуют характеру гравитационного поля, выделенного по соконтурным кривым

8. На основе установленного [61, 64, 65] местоположения разломов суошкроткого простирапия в тектоническом рй^^нировян;"! и Пермского Приуралья выделены три зоны глубинной неоднородности: северная, центральная и южная, а также проведено районирование гравитационных аномалий по предельной глубине залегания их источников. Разломы и их фрагменты рассматриваются как структуры, которые должны учитываться при выявлении закономерностей размещения месторождений углеводородов и руд.

Научно-методические разработки

В настоящее время большое внимание в решении геологических задач уделяется роли гравимагнитных съемок. При подготовке студентов-геофизиков читается соответствующий спецкурс лекций. Этому курсу отвечает учебное пособие [1], в котором использованы научные достижения автора [5-11].

В систематизированном виде изложены вопросы изучения глубинного строения консолидированной земной коры и верхней мантии, кристаллического фундамента и осадочной толщи. Рассмотрены вопросы поисков и разведки месторождений негорючих ископаемых. По опубликованным работам разных авторов приведены примеры интерпретации гравитационных данных на Курской магнитной аномалии, в Криворожском бассейне, на рудных месторождениях Казахстана, на медно-колчеданных месторождениях Урала.

В учебном пособии [2] излагается сущность основных характеристик скалярных и векторных полей, причем используются не только прямоугольные, но и ортогональные криволинейные координаты, подробно рассмотрены фундаментальная формула Грина, свойства гармонических функций, приведено решение внутренней краевой задачи теории потенциала, рассмотрены другие вопросы, имеющие важное значение в теории интерпретации потенциальных полей. Подробно описаны также конкретные геофизические поля, в том числе много внимания уделено свойствам гравитационного поля.

В известных учебниках по теории поля Л.М.Альпина, Ю.И.Кудрявцева, И.К. Овчинникова, В.Р. Бурсиана основное внимание уделяется вопросам теории электрических и электромагнитных полей. Фундаментальные вопросы теории гравитационного потенциала были изложены в 1932 г. Н.И. Идельсоном. Монография является раритетом. Естественно, что в ней отсутствуют новейшие разработки. Этот пробел в значительной мере восполняют работы С.А. Серкерова.

Актуальность нашего пособия подтверждает изданное в 1998 г. Национальной академией Украины учебное пособие Е.Г. Булаха и В.Н. Шумана. В нем также, как и в пособии [2], подробно проанализирован математический аппарат, применяющийся при изучении геофизических полей, много внимания уделяется гравитационному полю, свойствам гармонических функций, решению внутренней задачи Дирихле, интегралу Пуассона и др.

Научно-методические разработки автора соответствуют учебному плану подготовки студентов по специальности 011200 «Геофизика» и включены в учебный процесс на геологическом факультете Пермского государственного университета.

Внедрение и апробация результатов исследований

Использованы материалы исследований, проведенных на кафедре геофизики Пермского государственного университета с 1966 г. по настоящее время по госбюджетным и договорным работам. Госбюджетные исследования проводились в соответствии с планом Головного Совета «Нефть и газ Сибири», включенного Министерством науки, высшей школы и технической политики в разряд важнейших. В рамках этой тематики автор выполнял работу по теме РК № 76022620 «Исследования по вопросам обработки и интерпретации гравитационных, магнитных и сейсмических полей при разведочных работах на нефть и газ».

Госбюджетные исследования проводились также в рамках программы «Урал» Уральского отделения РАН «Совершенствование комплекса геофизических методов исследования на нефть и газ на основе физико-геологического моделирования».

Наряду с госбюджетными исследованиями выполнялись работы по договорным тематикам с Кайраккумской геофизической экспедицией (1975 г.), Туринской ГФЭ (1980, 1982 г.г.), Новодвинской ГФЭ (1985, 1986). Результаты исследований изложены в четырёх производственных отчётах.

Методы анализа гравитационных и магнитных аномалий использованы при выполнении научно-исследовательских работ в КамНИИКИГС по проблеме «Научное бурение в России» с целью оценки перспектив нефтегазоносности и разработки дальнейших программ геологоразведочных работ на нефть территорий Среднего Поволжья, а также при изучении рифейско-вендских отложений на территории Пермской области и соседних земель для построения карт морфоструктур и выделения систем глубинных разломов.

Результаты разработок докладывались и обсуждались на различных конференциях, совещаниях, семинарах, в том числе: У11 Всесоюзной научно-технической конференции (Львов, 1972); У Всесоюзной школе-семинаре «Теория и практика геологической интерпретации гравитационных и магнитных аномалий» (Ленинакан, 1986); международных, всероссийских и региональных конференциях и совещаниях, проводимых в Перми и других городах России: «Изучение рифогенных структур геофизическими методами», 1977, 1981; «Трассирование геофизическими методами зон, перспективных на литолого-стратиграфические залежи нефти и газа», 1979; «Минеральные ресурсы Западного Урала и их народнохозяйственное значение», 1983; «Геологическая среда и рациональное использование минеральных ресурсов Пермской области», 1986; «Поиски и разведка геофизическими методами неструктурных залежей нефти и газа», 1987; «Комплекс геофизических методов исследований в сложных геологических условиях», 1989; «Построение физико-геологической модели и системный подход при истолковании результатов геофизических исследований, 1990, 1993; «Охрана геологической среды в связи с народнохозяйственным освоением Прикамья», 1990; «Геология и минеральные ресурсы Западного Урала», 1993; «Современные проблемы геологии Западного Урала», 1995; «Моделирование геологических систем и процессов», 1996; «Перспективы нефтегазоносности кристаллического фундамента на территории Татарстана и Волго-Камского региона», (Казань, 1997); «Геология и геоэкология Урала и Поволжья», (Саратов, 1998); «Проблемы геологии Пермского Урала и Приуралья», 1998; «Вопросы теории и практики геологической интерпретации гравитационных, магнитных и электрических полей», (Ухта, 1998; Екатеринбург, 1999); «Геология Западного Урала на пороге XXI века», 1999. Результаты исследований регулярно докладывались также на ежегодных отчетных научных конференциях сотрудников ПГУ с 1967 г.

Свою научную деятельность автору посчастливилось начинать под руководством Заслуженного деятеля науки РФ доктора технических наук профессора А.К. Маловичко. Его постоянное внимание к работе, конструктивная критика способствовали постановке и решению актуальных проблемных задач.

Большое влияние на формирование научных взглядов автора оказали также работы известных геологов и геофизиков Б.А. Андреева, Ю.В. Антонова,

В.М. Березкина, Ю.И. Блоха, Е.Г. Булаха, Г.С. Вахромеева, К.Е. Веселова, П.И. Лукавченко, А.Г. Гайнанова, КВ. Гладкого, Г.Я. Голиздры, Н.П. Грушинского, Н.И. Дергачева, Г.И. Каратаева, И.Г. Клушина, А.И. Кобрунова, Ю.П. Конценебина, В.В. Корягина, В.И. Костицына, С.С. Красовского, Н.Я. Кунина, В.А. Магницкого, В.Р. Мелихова, B.C. Миронова, Л.Д. Немцова, A.A. Никитина, В.М. Новоселицкого, А.Г. Салихова, Н.Б. Сажиной, С.А. Серкерова, З.М. Слепака, В.И. Старостенко, В.Н. Страхова, С.И. Субботина, О.Л. Таруниной, К.Ф. Тяпкина, Д.Г. Успенского, В.В. Федынского, Э.Э. Фотиади, М.С. Чадаева, С.А. Шихова, А.Я. Лроша и других ученых, ссылки на работы которых приведены в наших публикациях.

Выражаю глубокую благодарность сотрудникам кафедры геофизики Пермского университета, в особенности профессорам, докторам наук Б.К. Матвееву, Р.П. Савелову, Б.А. Спасскому, О.Л. Таруниной, доценту Н.И. Дергачеву, а также докторам наук A.A. Маловичко, В.М. Проворову за полезные советы и поддержку.

Особую благодарность выражаю Заслуженному деятелю науки РФ доктору геолого-минералогических наук, профессору В.М. Новоселицкому и доктору технических наук V]. (. Чадаеву за многолетнюю творческую дискуссию.

Публикации

В настоящей диссертации обобщено 66 печатных работ, в том числе одна монография и два учеОнкх посо'оия для студентов геофизической специальности. Общее количество публикаций автора составляет 82 работы, включая учебно-методические разработки для студентов и научно-производственные отчеты.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1.Анализ известных способов разделения полей [1,3,4,5,12]

Разработкой и теоретическим обоснованием способов разделения полей занимались многие исследователи: Б.А. Андреев, Ю.В. Антонов, Ю.Д. Буланже, К.В. Гладкий, Г.Я. Голиздра, Ф.М. Гольцман, М.С. Жданов, Т.Б. Калинина, Г.Г. Кассин, И.Г. Клушин, А.К. Маловичко, В.Н. Страхов, А.Н. Тихонов, К.Ф. Тяпкин, В.В. Филатов, В.И. Шрайбман и другие.

Существующие способы разделения с некоторой условностью можно объединить в следующие группы: графические, аналитические, редукционные. В работах [3, 4, 5, 12] подробно рассмотрены достоинства и недостатки отдельных групп способов. Отметим, что простота применения графических способов, оправданных на ранних этапах решения региональных задач, отягощена явным субъективизмом, ограничивающим их использование при детальных исследованиях.

Россииск* 'л

9 государств!^; ля бЙ'БЯИОТЭКА

Наиболее широко используются на практике аналитические способы. Среди них можно выделить большую группу различного вида осреднений по стандартным площадям, либо по контуру какой-либо правильной фигуры или по профилю. Интенсивность осредненного поля, принимаемого за региональное, а также остаточного (локального), получаемого как разность наблюденного и осредненного, зависят от размеров площадей (контуров) осреднения. В результате несогласованности морфологии поля и применяемого шаблона осреднения могут появляться фиктивные поля противоположного знака.

Для подчеркивания особенностей поля в определенном направлении рядом. исследователей (В.В. Бродовой, И.Г. Клушин, Н.Я.Кунин, В.А. Цареградский и др.) предложено применять анизотропное осреднение по палеткам прямоугольной или эллиптической формы. В этом выражается стремление к привлечению для выбора параметров осредняющих схем априорной геологической информации. Поддерживая идею в принципе, отметим, что анизотропное разделение в должной мере ее не реализует, поэтому оно также может привести к появлению фиктивных полей.

Особое место среди аналитических занимают способы, основанные на использовании математических свойств потенциальных полей. Наиболее известны среди них пересчеты аномалий Vz в аномалии вертикальных градиентов первого Vzz и второго \rzzz порядков, а также методы пересчета на другие уровни.

Пересчет поля на другие уровни, т.е. в верхнее или нижнее полупространства, представляет собой задачу аналитического продолжения аномалий. Пересчет аномалий вниз ставит перед интерпретатором проблему неустойчивости решения и создает дополнительные трудности при разделении полей.

Для осуществления аналитического продолжения предложены различные решения. Наиболее известными из них является способы Н. Rainboy, С. Tsuboi и Т. Fushida, Б.А. Андреева, Ю.В. Антонова, А.К. Маловичко, В.Н. Страхова и других авторов.

При пересчете наблюденных аномалий в аномалии градиентов используется свойство «чувствительности» определенных производных к вертикальному или горизонтальному направлениям, что дает возможность усилить локализацию полей. Обобщающие исследования в применении градиентов провели К.Е. Веселов, А.К. Маловичко, Н.И. Павленкова и др.

С целью повышения разрешающей способности гравиразведки разработан (В.М. Новоселицкий, A.C. Маргулис, М.С. Чадаев) метод векторной гравиметрии. Существенной особенностью метода является то, что за счет избыточной информации по профилям осуществляется устойчивое определение поля градиентов ускорения силы тяжести V^ в связи с возможностью формирования микротригональных полигонов.

К аналитическим можно отнести также способы, опирающиеся на теории случайных процессов и статистику. Ф.М. Гольцман и Т.Б. Калинина предложили решение задачи о выделении сигнала на фоне помех, основанное на классической теории информации, применить к проблеме выделения потенциальных полей. В этом направлении известны работы М.Г. Сербуленко. К.В. Гладкий и С.А. Серкеров рассмотрели задачу разделения полей как процесс частотной фильтрации. Крупный вклад в проблему фильтрации внесли В.Н. Страхов и A.A. Никитин.

Г.И. Каратаев, основываясь на статистическом анализе характера распределения аномалий, предложил построение региональных карт путем статистической обработки наблюденных аномалий с применением формул выравнивания, не учитывающих значения в вычисляемых точках.

Метод выделения полей, основанный на анализе статистических связей между величинами наблюденных аномалий и глубиной залегания контактной поверхности, разработан М.С. Ждановым и В.И. Шрайбманом.

Обобщая отметим, что применение математических способов разделения полей в каждом конкретном случае должно иметь априорное геологическое обоснование. На это еще указывали В.В, Федынский, А.К. Маловичко.

Способы основанные на редуцировании, т.е. вычитании эффектов известных аномальных масс, применяются по мере накопления соответствующей информации. Остаточный эффект будет характеризовать строение интересующих горизонтов. Способ по предложению С. Хаммера получил название «стри1шинг»-метода. Применение его возможно только при наличии подробных сведений о распределении плотности в геологическом разрезе.

Подобный подход, в частности, применяли Э.Э. Фотиади при выяснении крупных черт строения кристаллического фундамента Русской плиты, Г.И. Каратаев - при исследованиях в Западной Сибири, Б.К. Балавадзе - при изучении структуры земной коры на Кавказе.

Основной причиной, ограничивающей возможности применения всех перечисленных способов, является недостаточная полнота сведений о возмущающих массах. Подсчитанный эффект исключаемой толщи может отличаться от действительного и остаточное поле не будет соответствовать распределению оставшихся аномальных масс [1].

Таким образом, широко применяемые методы разделения гравитационных аномалий с целью поисков и локализации интересующих источников чаще всего основаны на формализованных, а может быть и формальных математических преобразованиях, не согласованных с особенностями реального распределения масс. Поэтому выделенные поля могут оказаться непригодными для геологической интерпретации.

2. Метод соконтурных кривых для выделения гравитационного эффекта [1,2,3, 6,9,12,15,17,19,20,21,37,46,47,49,55,56,59]

2.1. Сущность метода

Метод соконтурных кривых для выделения гравитационного эффекта плотностных неоднородностей заключается в том, что на основе анализа геолого-геофизической информации устанавливаются морфологические признаки искомого поля, что позволяет построить геометрическую модель поля в виде гипотетических изоаномал, названных соконтурными кривыми [1, 3, 6, 12, 46, 47, 49, 59]. Они образуют семейство кривых и моделируют геологический облик гравитационной аномалии. Метод является универсальным, т.е. может применяться независимо от формы искомого поля.

Идея метода наглядно просматривается на простейших моделях локализованных источников: изоаномалы соответствующих полей по форме подобны контуру самого объекта.

Фактическую приуроченность аномальных гравитационных полей к границам тектонических структур на Русской плите впервые выявили А.Д. Архангельский и В.В. Федынский. Однако контурную приуроченность не следует рассматривать как простое соответствие. Аномальное поле обладает определёнными потенциальными свойствами и внешний контур его, имея тенденцию к выпуклости, должен быть гладким.

Характер используемой информации для построения семейства на этапах исследований может быть различным [21]. На региональном этапе информация для построения модели извлекается из тектонических схем, структурных планов, аэро- и космических снимков. Для уточнения границ крупных тектонических элементов используются аэромагнитные данные. На последующих этапах, а также при изучении структур второго и третьего порядков, сведения для построения модели получают на основе анализа геолого-геофизических разрезов, структурно-литологических схем, составленных с использованием результатов всех геофизических и геохимических методов, а также бурения.

Таким образом, анализ имеющейся информации - суть база построения контура предполагаемого геологического объекта. Контур рассматривается как изолиния аномального гравитационного поля, которое создает объект. Применительно к основной изолинии добавляется несколько дополнительных изолиний подобной формы как внутри, так и вне неё. Система изолиний имитирует искомое аномальное поле. Она получила название «семейство соконтурных кривых». Для оцифровки кривых необходимо вычислить по гравиметрической карте соответствующие интегральные характеристики на контурах.

Небольшой интенсивности аномальные влияния, обусловленные неглубоко залегающими плотностными неоднородностями, на разных участках площади могут иметь разные знаки и при определении средних значений частично компенсируются или войдут в средние значения по отдельным кривым в виде более или менее постоянной величины. Вследствие этого искажением средних аномалий от одной кривой к другой можно пренебречь. Интенсивные, резко локализованные поля из рассмотрения следует исключать.

Вопрос о соотношении центра соконтурных кривых и центра выделяемого поля решается на основе определения предполагаемого центра тяжести объекта. Решение зависит от полноты априорной информации о распределении плотности. При недостаточности сведений центр кривых согласуется с геометрическим центром объекта. Таким образом семейство соконтурных кривых центрируется экстремумом искомого поля.

После оцифровки соконтурных кривых строится интерпретационный профиль. В зависимости от морфологии поля интерпретация проводится по трехмерным или двухмерным распределениям.

При необходимости семейство соконтурных кривых преобразуется к двухмерному виду. Способы такого преобразования разработаны А.К. Маловичко, К.Ф. Тяпкиным, Г.А. Трошковым, Ю.Б. Шаубом, В.М. Новоселицким и другими учеными.

Размер внешней соконтурной кривой определяется размером изучаемого объекта. При небольших его размерах целесообразно построить несколько внешних кривых за пределами основной соконтурной кривой. Размер внутренней кривой лимитирован масштабом карты и размером объекта. Критерии построения и применения оптимальной системы исследованы в работе [6].

Отметим особенности суммирования. В большинстве традиционных способов осреднения, описанных в разделе 1, происходит «размазывание» аномальных масс по области осреднения, т.к. средние значения определяются на основании отсчётов, характеризующих разные источники.

Иной физический смысл приобретает осреднение в методе соконтурных кривых. Осреднённое значение в этом случае получают на основании отсчётов, каждый из которых состоит из детерминированной части, характеризующей конкретный источник, и случайной, относящейся каждый раз к разным источникам. Последняя при суммировании в значительной мере компенсируется. Следовательно соконтурные кривые приобретают избирательную способность к тому геологическому объекту, применительно к которому выбрана их форма. Достоверность выделения эффекта зависит от степени приближения гипотетических изоаномал - соконтурных кривых к действительным, создаваемых искомым объектом.

2.2. Вычисление осреднённых аномалий в условиях криволинейного регионального фона

Средние значения аномалий, подсчитанные по каждой соконтурной кривой, включают влияние фона, на котором поле выделяется. Влияние особенно ощутимо на небольших по площади, но интенсивных аномальных полях, расположенных в зонах повышенных градиентов аномалий силы тяжести. Например, при исследованиях на нефть и газ установлено, что в таких зонах располагаются приразломные структуры, приуроченные к границам блоков фундамента. В связи с этим в пределах локального поля, которое требуется выделить, фон линейным принимать нельзя и при вычислениях необходимо учитывать его криволинейность [3].

2.2.1. Определение регионального фона

Характер криволинейности регионального фона можно установить по профильному графику его значений. Для определения фона предложен [9] способ, основанный на экстраполяции осредненных по системе концентрических окружностей аномалий в центр системы. Так, при использовании средних значений аномалий по системе из трех эквидистантных окружностей значение в их центре, т.е. региональный фон определяется по формуле

Г /.Г .Г \ I -С где Д, Г2,1з - средние значения аномалий на трех эквидистантных окружностях.

При вычислениях важное значение имеет вопрос об оптимальных размерах радиусов. Средние значения должны с достаточной точностью представлять закономерность изменения регионального поля. Вывод средних должен производиться по значениям, отсчитанным в монотонно изменяющейся части поля.

По одной системе окружностей это условие не всегда можно выполнить. Поэтому используются различные варианты набора систем окружностей, в том числе с неравномерными расстояниями между ними. Так, обозначая средние значения на пяти эквидистантных окружностях Д, f4, f5 и используя различные сочетания из трех значений, приведем несколько формул из работ [3, 9]:

1/3 (8^-6^4), (2.2) й = + (2.3) 1/8 С15Г1 - 10Г3 + 3^), (2-4) 1/6 (15^-10^5), (2.5) й=1/3(5Д-5£, + ЗГ5). (2.6)

Вычисления по различным формулам могут служить хорошим контролем. Заслуживают внимания и варианты вычисления по одной и той же формуле, но при разных шагах q, например, Д, {2> ?з и Ъь, £4, т.е. =

Полученные значения используются для повышения точности при помощи экстраполяции по Ричардсону. Если предположить, что нарастание искажающего действия формулы в зависимости от размера шага происходит по параболическому закону, то при произвольном соотношении д! и необходимая формула имеет вид : рд=й+1Л12/( Ч22- Ч12)]'(^-Ро), (2.7) где £рд - значение экстраполированное, т.е. редуцированное к размеру шага, равному нулю; ^ и Р0 - результаты, полученные при шаге я и 2ц.

Приведенные формулы являются точными в случае параболического фона. В случае более сложного его изменения следует применять формулы на уровне полинома четвертого порядка. Такие формулы приведены в работах [3,

9].

Для набора информации с гравиметрической карты не только по системе окружностей, но и по квадратной сети предложены приемы [17,20].

Следовательно, региональный фон в точках профиля можно определить достаточно уверенно и решить вопрос о его криволинейности.

Градиент фона по разным направлениям в общем случае различен. Поэтому определение фона по системе окружностей следует считать его первым приближением, а для уточнения применять итеративный подход, используя, например, осреднение по эллипсам, построенным с учетом изменения фона по взаимно перпендикулярным направлениям, или по кривым другой формы, согласованной с конфигурацией изоаномал фона.

2.2.2. Влияние криволинейности фона на средние значения аномалий, подсчитанные по семейству соконтурных кривых

Выяснение влияния фона с учетом свойств гармонических функций [2] исследовано в работе [19]. Установлено, что для случая соконтурных кривых в виде окружностей влияние криволинейности 5g фона определяется выражением где г - радиус окружности.

Таким образом, эффект криволинейности зависит от характера регионального поля и радиуса осредняющей окружности. Для конкретной соконтурной кривой величина искажения определяется свойствами графика второй вертикальной производной.

Установлено [3, 19], что если региональный фон на профилях можно аппроксимировать действием горизонтальной линии, то минимальным влияние будет на удалении центра окружности от центра регионального поля на 0,581 (1- глубина источника), а максимальным - на удалении, равном глубине источника. По сравнению с традиционным осреднением эффект криволинейности при применении соконтурных кривых уменьшается приблизительно в два раза.

2.3. Этапы применения метода

Обобщая изложенное, можно заключить, что применение метода соконтурных кривых для выделения гравитационного эффекта геологических неоднородностей в общем случае должно включать следующие этапы:

- сбор априорной геолого-геофизической информации и построение обобщённого контура предполагаемого геологического объекта;

- переход от обобщённого контура объекта к первой гипотетической изоаномале создаваемого объектом поля;

- выбор сечения и количества промежуточных кривых для построения семейства;

- построение различных вариантов семейств соконтурных кривых;

- набор информации с гравиметрической карты;

-оценка достоверности набранной информации;

-оцифровка гипотетических изоаномал в семействах и определение гравитационных эффектов предполагаемых вариантов планового изображения геологического объекта;

-выбор оптимального варианта семейства, а вместе с ним и наиболее реального облика геологического объекта;

- ОПрбДСЛСИЙб рС1 ИО£л£1ЛЪхЮ10 фОдГхй. 11 £1 ^ ¿'ч^л^йСл^^сиИ''—

-геологическая интерпретация выделенного эффекта.

Ведущее значение на первом этапе должно быть отдано данным, не связанным с гравиметрическими наблюдениями. В частности, должны использоваться тектонические схемы, структурные карты, на которых изображены геологические объекты. Основная цель этапа заключается в анализе всех априорных сейсмических, магнитных, электроразведочных и других геофизических данных, а также результатов бурения и в построении различных вариантов контура искомого геологического объекта. Реальность того или иного варианта оценивается по гравиметрическим данным после подсчета средних значений.

Следующий этап связан с тем, что аномальное гравитационное поле, в отличие от планового изображения его источника, является полем, потенциал которого является гармонической функцией, т.е. обладающей определёнными функциональными свойствами. Изоаномалы согласованы между собой по конфигурации, расстояния между ними изменяются закономерно и т.д.

Изогипсы, описывающие объект, напротив, не удовлетворяют таким свойствам. Они могут быть несогласованными друг с другом и больше того -претерпевать разрыв. Поэтому при переходе от обобщённого контура к изоаномале необходимо провести его спрямление. Критерием спрямления контура служит соотношение величины гравитационного эффекта, создаваемого отдельно взятой вогнутостью (выпуклостью), и сечения изоаномал на карте. Спрямление контура тем больше, чем меньше это соотношение.

Спрямленная контурная кривая приобрела свойство гладкости. На следующем этапе кривая должна быть дополнена кривыми подобной конфигурации меньших и больших размеров. Таким образом строится семейство соконтурных кривых, представляющее собой модель гравитационного поля изучаемого объекта. Подробности вопроса рассмотрены в работе [15].

При выделении эффекта по семейству соконтурных кривых может быть решена задача оценки достоверности различных вариантов структурных карт, построенных по данным других геофизических методов и бурения, и выбора оптимального из них на основании величины гравитационного эффекта.

Для оцифровки соконтурные кривые накладываются на гравиметрическую карту. Из рассмотрения должны быть исключены резко локализованные поля, явно не связанные с изучаемым объектом. Особенно важное значение это приобретает при выделении слабых гравитационных эффектов [55, 56]. Влияние помех нарушает закономерность последовательности отсчетов вдоль кривых. Степень ее изменчивости может оцениваться при помощи вычисления автокорреляционной функции. По величине коэффициента корреляции судят о достоверности набранной информации.

Величина оттифт/овки гипотетических изоаномал зависит и от плотности промежуточного слоя. Для правильного выбора плотности предложен метод, изложенный в [37]. За гравитационный эффект объекта следует принимать не абсолютную величину, а разность средних значений аномалий на кривых.'

Далее решается задача выбора наиболее реального с точки зрения гравиметрических данных варианта планового изображения объекта. Ему будет отвечать оптимальное семейство соконтурных кривых, обеспечивающее максимальную разность средних аномалий на крайних кривых [3].

Геологической интерпретации осреднённых аномалий по оптимальному семейству предшествует оценка криволинейно сти регионального фона. Результат интерпретации позволяет оценить фактическую гравиактивность изучаемого геологического объекта и тем самым сделать вывод о реальности его существования и строения.

Семейство соконтурных кривых является системой с управляемыми параметрами. Построение его может быть применено к объектам широкого модельного класса решений. Особенно эффективно его применение на завершающем этапе выделения полей, перед содержательной интерпретацией. В этом видны перспективы совместного развития данного метода и метода векторной гравиметрии.

Таким образом раскрыто содержание первого защищаемого положения.

3. Разработка способов повышения точности гравитационных аномалий [1, 2,3,25,26,27,29-35,39-45, 48,50-54,57,58, 62]

Большой вклад в теорию и практику определения аномалий высокой точности внесли Т.И. Симоненко, К.Е. Веселов, Ю.В. Антонов, В.М. Березкин, И.Г. Медовский, А.К. Маловичко, В.И. Костицын, В.И. Гольдшмидт, И.Н. Михайлов, Л.Д. Немцов, А.Ш. Файтельсон и другие исследователи. Вопрос определения аномалий с высокой точностью не потерял актуальности несмотря на последние достижения в разработке высокоточных гравиметров. Оценку точности следует проводить [54] по разностям наблюденных и сглаженных значений. Она более достоверна, чем оценка по контрольным пунктам.

Точность определения аномалий зависит как от инструментального фактора, методики полевых работ, так и от схем обработки и интерпретации данных. Поэтому необходимо стремиться повысить точность не только на этале полевых работ, но также и камеральных [50, 53]. Доказательством этого является, в частности, методика «VECTOR», разработанная в Горном институте УрО РАН.

Осреднение гравитационного поля по соконтурным кривым на структурах разного порядка (примеры приведены в разделе 4) показало, что с уменьшением размеров структур становится очевидным уменьшение величины эффекта и всё более существенным влияние на осреднённые аномалии различных мешающих факторов. К ним в первую очередь относятся неучтенная криволинейная часть смещения нуль-пункта, а также недостаточная точность исходной информации, снимаемой с гравиметрической карты, т.е. точность наблюденных аномалии.

Для выявления искажений, связанных с неучтённой криволинейной частью смещения нуль-пункта, может использоваться методика соконтурных кривых, которые располагают на плане параллельно линиям магистральных профилей. О наличии искажений свидетельствует закономерное увеличение абсолютных величин осреднённых значений к центру интервала [30].

Что касается повышения точности наблюдённых аномалий, то на практике повысить ее обычно стремятся за счёт более полной реализации технических возможностей гравиметра, уменьшая «чистую» ошибку наблюдения. Для этого применяют методики наблюдений с двумя гравиметрами, с повторением в обратном ходе и др. Причём повторение в обратном ходе предлагают проводить либо в точках прямого хода, либо в промежуточных. Однако наши исследования показали [45, 48], что к радикальному повышению точности это не приводит, а в отношении полноты учёта смещения нуль-пункта не вносит ясности.

Вместе с тем резервы повышения точности остаются неиспользованными. Основные из них - применение специальных методик наблюдений, сводящих к минимуму, а порой исключающих полностью, ряд элементарных ошибок (поправки за смещение нуль-пункта, опорного пункта, привязки к нему) и рациональная структура съемочной сети, допускающая применение необходимых математических приёмов обработки.

Таким образом стратегически целесообразно усилия сосредоточить на достижении максимальной точности наблюденных значений силы тяжести в ходе полевых работ, так и на повышении точности аномалий силы тяжести в процессе камеральных работ.

3.1. Повышение точности определения наблюдённых значений силы тяжести

Согласно А.К. Маловичко и В.И. Костицыну, принципом детальной съёмки является достижение максимальной локальной точности на каждом гравиметрическом пункте, что возможно лишь после анализа сущности всех элементарных ошибок, выяснения степени их влияния на итоговую ошибку и сведения ее к минимуму.

Среди элементарных ошибок, влияющих на наблюдённое значение, наибольший «вес» имеет ошибка т5 поправки за смещение нуль-пункта: т5=с\£2т. Указанная численная величина веса не имеет убедительнпт,г> объяснения. Нами проведено исследование [39, 40] фактической величины этого коэффициента и установлено, что он может достигать величины 0,70т, т.е. ошибка является доминирующей среди других элементарных ошибок.

В характере смещения нуль-пункта принято выделять регулярную и нерегулярную части, гегулярная часть достаточно точно учитывается даже при однократных наблюдениях, опирающихся на опорные пункты. Нерегулярная часть обусловливает криволинейность смещения, создаёт ошибки наблюдённых значений и по результатам однократных наблюдений учтена быть не может. Характер криволинейности можно изучить на основании графика, построенного по методике [34, 35].

Среднеквадратические величины ошибок учёта смещения нуль-пункта возрастают пропорционально длительности рейса [29]. Например, для отечественных гравиметров при длительности рейса 1 час ошибка может составлять 0,013-0,030 мГал, при длительности 1,5 часа - 0,022-0,052 мГал, 2 часа - 0,033-0,062 мГал. При дальнейшем увеличении длительности рейса величина ошибки продолжает возрастать.

Нередко на практике встречается случай, когда отклонения фактического смещения от прямой представляются в виде одной-двух, иногда более, волн, что имеет место в том случае, если ошибка одного знака присутствует в нескольких соседних точках. Такой подход не только существенно снижает точность наблюдённых значений, но и может привести к появлению в наблюдённом поле фиктивных аномальных полей, которые по своим морфологическим признакам идентичны полям типа «нефтяная залежь». Наличие таких искажений, т.е. фиктивных, или ложных аномалий, подтверждается проведёнными исследованиями [32, 62]. Статистическая обработка наблюдённых аномалий по специальной методике, аналогичной корреляционному анализу, показала [33] наличие экстремумов, обусловленных влиянием неучтённой при обработке аномалий криволинейной частью смещения нуль-пункта.

Более отчётливо влияние криволинейности проявляется на графиках конечных разностей второго порядка. Формальная геологическая интерпретация таких графиков приводит к совершенно неправдоподобным результатам: плотностные неоднородности залегают сравнительно неглубоко, от профиля к профилю изменяются довольно контрастно и относятся к срединным участкам профилей, удалённым от опорных пунктов.

Если локализация инструментальных искажений на графиках проявляется слабо, то для их обнаружения целесообразно применять способ межпрофильной корреляции, который также подтверждает [31] факт искажающего влияния криволинейности. Расчёт взаимнокорреляционных функций, вычисленных по значениям поля на двух соседних профилях для одной из площадей Широтного Приобья, показал, что они почти всегда принимают экстремальные значения в средней части межмагистральной зоны. При этом положительные значения встречаются немного чаще отрицательных, а промежутки тесной зависимости получаются сравнительно узкими.

Для максимального уменьшения создаваемых ошибок должны применяться методики наблюдений, обеспечивающие наиболее полный учёт смещения. Из всех известных методик этим требованиям в полной мере удовлетворяет методика измерения отдельных приращений - МИОП, разработанная в 1962 г. А.К. Маловичко. Измерение приращения производится с ошибкой 1,12П12, т.е. лишь немного грубее отсчёта (т2 - «чистая» ошибка наблюдения).

Для повышения точности измерения приращения предложен [25, 27] способ учёта неравенства временных плеч, допущенного при полевых наблюдениях. Приращение в этом случае вычисляется по формуле П1+ пз ~по ~пз п2-п<) А^ + Аг3-Аг2 (3.1)

2 2 А1, где По и Пг - отсчёты на 1-ой точке, а щ и п3 - на 2-ой; Д^, ЬА-г и ЬХ-^ - интервалы времени между отсчётами щ и по; п^ и по; пз и по.

Формулу целесообразно использовать в случае, если максимальное и минимальное временные плечи в звене отличаются не менее, чем в два раза.

В связи с подробным учётом фактического смещения нуль-пункта при МИОП не только получают аномалии с высокой точностью, но и исключают появления фиктивных полей [57]. Технология съёмки не требует обязательного включения в рейс опорных пунктов. Поэтому на точность определения наблюдённых значений силы тяжести не влияют ошибки определения опорных пунктов и привязки к ним. Появление точек с грубыми ошибками исключается внутренним текущим контролем качества съёмки.

3.2. Повышение точности определения аномалий на этапе обработки

Для повышения точности гравитационных аномалий на этапе обработки проводится сглаживание. С этой целью на практике широко применяется пятиточечная формула А.К. Маловичко, полученная путем аппроксимации наблюдённого графика квадратичной параболой. Фактический график аномалий в общем случае от параболы отличается, поэтому точность аппроксимации зависит от размеров осредняемого участка, т.е. расстояния между точками.

Исследование оптимальных размеров осредняемого участка показало [52], что более жёсткие требования приходится предъявлять к трёхмерным полям. Для таких полей при Ь = 0,81 (Ь - длина осредняемого участка, I -глубина аномального источника) получим, что искажения при осреднении не превысят 0,005 мГал. Для двухмерных полей длина Ь может быть увеличена в 1,5 раза, т.е. составлять 1,21. Обобщая все возможные варианты реальных аномальных графиков, для унифицирования соответствующих вычислительных схем за окончательную величину Ь целесообразно принять Ь = 0,81 = 4а (ц - шаг по профилю).

Формулы для сглаживания аномалий выводятся в предположении постоянства шага наблюдений по профилю. Если шаг не выдерживается постоянным, то сглаживание по таким формулам приводит к неоправданным ошибкам. В связи с этим рассмотрено [26, 58] решение задачи на скользящем интервале значений для пяти точек с произвольными расстояниями между ними. Сглаженное значение при этом вычисляется по формуле А(К • М - I2) + В (К • Ь -1 ■ М) + С(1 ■ Ь - К2) {32)

8о~ 5(К • М - Ь2) - 12М + К(21 • Ь - К2) ' } где А - сумма значений аномалий во всех пяти точках интервала, В - сумма аномалий, умноженных на расстояния до средней точки, С - умноженных на квадраты этих расстояний, I - сумма расстояний каждой точки до средней точки, К - сумма квадратов, Ь - кубов и М - четвёртых степеней этих расстояний.

Применение оптимального сглаживания, т.е. сглаживания на оптимальном по длине участке, позволяет эту процедуру повторить два и даже три раза. В итоге после каждого сглаживания квадраты средних квадратических ошибок получаются с коэффициентами 0,49; 0.24; 0,12 и график сглаженных аномалий можно в итоге получить с точностью до 0,01 мГал [51]. Фактическая точность может быть несколько снижена вследствие отягощения наблюдённых аномалий систематическими ошибками.

Наряду с повышением точности сглаженных аномалий на трансформированном поле появляются квазисистематические ошибки.

Исследование характера получаемых искажений проводилось [41, 44] для случая сглаживания по формулам, использующим пять, семь, девять точек и с различной степенью аппроксимирующего полинома.

Установлено, что с увеличением количества точек возникающие при сглаживании фиктивные аномалии становятся шире, а амплитуда их - меньше. Повышение степени аппроксимирующего полинома в формуле приводит к «сужению» получаемого фиктивного поля, зато по его краям появляются дополнительные экстремумы.

Вычисление по сглаженным аномалиям высших производных приводит к новым искажениям. Исследования показали [43], что для конечных разностей второго порядка искажения заключаются в появлении фиктивных полей противоположного знака с эпицентрами в центральных точках и амплитудой, в 2,5 раза большей, чем на сглаженном графике аномалий, и в 1,2 раза превышающей амплитуду ошибки аномалии на наблюдённом графике (при среднем коэффициенте сглаживания формулы 0,49). Возрастает также амплитуда дополнительных экстремумов на краях интервала сглаживания.

Наряду с основным фиктивным полем по обе стороны от него на удалении, равном шагу пересчёта, дополнительно появляются поля-спутники. Амплитуда этих полей почти в два раза меньше амплитуды основного поля, а знак совпадает со знаком исходной ошибки.

Возникновение фиктивных полей, связанных с проведением сглаживания, обусловлено частичным перераспределением случайных ошибок на соседние точки. Избежать этого недостатка в какой-то мере позволяет экспрессный способ сглаживания [42], при котором интервал перераспределения ошибок сводится к одной точке с каждой стороны от центральной.

Вышеприведенные положения служат основой для производства микрогравиметрической съемки т.е. определения наблюденных значений силы тяжести с ошибкой менее ±0.015 мГал и аномалий силы тяжести - ±0.020 мГал.

Таким образом раскрыто содержание второго защищаемого положения.

4, Изучение строения разнопорядковых элементов кристаллического основания и структур осадочной толщи по методу соконтурных кривых [1,3, 7-11,13-16,18,22-24,28,36,38]

4.1. Украинский кристаллический щит (УКЩ)

УКЩ расположен внутри плиты и его гравитационное поле меньше искажено влиянием тектонически отличных зон, чем, предположим, Балтийского щита. Геолого-структурная неоднородность щита отражается на распределении аномалий силы тяжести. Морфологически гравитационное поле имеет мозаичный характер при близкой к нулевой средней величине аномалий. Отдельные положительные и отрицательные локальные поля в пределах щита расположены хаотически и имеют амплитуду в несколько десятков миллигал. В силу мозаичного характера поля о характеристике глубинных плотностных неоднородностей по визуальной его оценке сделать нельзя.

Для выделения эффекта, обусловленного глубинными плотностными неоднородностями, применен метод соконтурных кривых. Поскольку контур щита после спрямления ряда участков можно представить овалом, то в качестве семейства кривых также использовалось семейство эллипсов. Оно изображено на рис. 4.1.

Рис 4.1. Применение соконтурных кривых. Украинский кристаллический щит. 1 - контур щита; 2 - соконтурные кривые

В результате анализа осредненных аномалий установлено, что центральной части щита отвечает гравитационный минимум амплитудой 18,5 мГал [7].

Для геологической интерпретации полученного результата дополнительно рассмотрена связь гравитационного поля с современными вертикальными движениями на территории щита [1,3].

Распределение на земной поверхности вертикальных движений коры по интенсивности и направлению характеризуется сложностью и резко выраженной дифференцированностью. Причем контрастность движений настолько разительна, что их направление часто меняет знак на протяжении немногих километров. Наряду с этим, существуют закономерности регионального порядка. Всё это подтверждает взгляды геофизиков (С.И. Субботин и др., 1964) о том, что вертикальные движения вызваны явлениями различной природы и глубинности.

Мнения о взаимосвязи вертикальных движений и аномалий силы тяжести у исследователей различны. Так, по данным А.Т. Донабедова и др. (1963) на территории УКЩ соотношение между ними прямое, а по данным Г.Т. Собакаря

1966) - обратное. Расхождение в оценке, очевидно, связано со сложностью выделения аномалий.

Для преодоления затруднения выделения гравитационного эффекта глубинных факторов целесообразно выполнить статистическую обработку аномалий, принимая за соконтурные кривые изодинамы современных вертикальных движений.

Проведенные исследования показали [8], что наблюдается закономерное увеличение средних аномалий по мере удаления от центра области поднятия, т.е. уменьшения скорости поднятия. При изменении скорости поднятия с 10 мм/год до 2 мм/год амплитуда составляет 5,8 мГал.

По сложившимся представлениям характер современных вертикальных движений обусловлен геолого-структурными и геоморфологическими особенностями территории: поднятия испытывают, в основном, положительные структуры, а опускания - отрицательные. Многие исследователи связывают современные вертикальные движения и образование крупных структур едиными глубинными процессами, что подтверждается и нашими исследованиями. Эти процессы приводят к изменению объёма, а значит и плотности. Существование в мантии очага, в котором происходит разуплотнение вещества сопровождается выплавлением из него легких сиалических составляющих. Вследствие действия изостазии земная кора под поднятиями всплывает за счет наращивания снизу.

На причины современных вертикальных движений существует и другая точка зрения, объясняющая эти явления оттоками вещества подкорового субстрата из под погружающихся участков и притоками его под воздымающиеся зоны. При этом подкоровое вещество как бы освобождает пространство для перемещения коры вниз в одном случае и приподнимает её в другом. Однако расчеты не подтверждают данную точку зрения. В связи с этим приведем тезис Б. Гутенберга, который ещё более полувека назад писал: «Нельзя принять ни одну тектоническую гипотезу, которая бы находилась в противоречии с наблюдаемыми аномалиями силы тяжести». В этом аспекте С.С. Красовский (1986) считает, что гравиметрический метод должен выступать в качестве своеобразного «ОТК».

В заключение отметим, что перераспределением масс внутри Земли иногда объясняют вариации гравитационного поля, которые могут достигать ощутимых величин - 0,1 мГал/год и больше. Нами показано [18], что перераспределение масс, создающее такие вариации поля, не могут произойти в короткий промежуток времени. Аналогичный вывод для Воронежского массива сделан А.П. Тарковым (1974). Очевидно, причиной вариаций следует считать изменения условий наблюдений, а также влияние факторов, связанных с процессами в осадочной толще.

4.2. Курско-Воронежский массив

За контур массива, послуживший основой для построения семейства соконтурных кривых, принята стратоизогипса с отметкой минус 300 м, которую можно представить в виде овала с осями длиной 560 и 190 км (рис. 4.2,а). В ее а)

Рис 4.2. Применение соконтурных кривых. Воронежский массив: а) адаптация аномалии Дg:

1 - контур массива; 2 - соконтурные кривые; 3 - резко локализованные поля. б) схема строения земной коры; 2,4 - плотности, г/см3 пределах и проводилось изучение гравитационного поля.

Морфологически поле характеризуется рядом локальных минимумов интенсивностью в несколько десятков миллигал, хаотически расположенных на всей территории. Лишь в юго-восточной части наблюдается небольшой интенсивности положительное поле, объединяющее, в свою очередь, отдельные локальные поля.

В качестве семейства соконтурных кривых использовалось семейство эллипсов. При подсчете среднего исключались значения, отсчитанные на резко локализованных полях (на рисунке заштрихованы), явно обусловленных действием неглубоко залегающих масс. Таких полей оказалось всего два. Вместо отсчитанных аномалий в соответствующих точках взято значение местного фона.

При сопоставлении средних значений по мере удаления от внутреннего эллипса к внешнему обнаруживается их закономерное увеличение, т.е. центру массива отвечает минимум гравитационного поля. Амплитуда его составляет 17,5 мГал [7].

Результаты геологической интерпретации приведены в [1,3]. По современным представлениям поверхность Мохоровичича под массивом находится на глубине в среднем 50 км, в то время как под соседними впадинами - 45 км. Плотность «корня», представляющего собой базальтовую часть коры, можно принять равной 2,9 г/см3, плотность мантии - 3,3 г/см3 ( рис. 4.2,6).

В итоге решения прямой задачи установлено, что минимум гравитационного поля составляет 19,8 мГал, что несколько отличается от результата, полученного на основании осреднения по соконтурным кривым (17,5 мГал).

Для достижения согласованности результатов следует допустить наличие очага разуплотнения, как и в случае УКЩ. Вопрос о специфическом строении мантии под поднятиями кристаллического фундамента дискутируется многими авторами. В частности В.В. Белоусов (1976) считает, что под поднятиями

Ватттл/-»тчз/"\ и «•оттт'тут-» * л-атглл гт т* <"\-п"г г\о тюл к -гт/~» тт ггу>\ тттх». *тх ^ттаи пхгтт гт гт ^ т-<4лег у

1хзк/ vA.cim.xyxi ш^п^ хих^хаи^^ и^ш. ¿¡.О/Л, ду^ишш 1 о-Зип. хшах^О^лиш. ^ обусловлено физико-химическими процессами разуплотнения, приводящими к выплавлению лёгкой сиалической компоненты - материала для образования «корней» поднятий. Возникновение, легких корней служит причиной современных вертикальных положительных движений, которые испытывают соответствующие участки земной коры.

На примере Курско-Воронежского массива убеждаемся, что поверхность М оказывает значительно большее действие, чем поверхность фундамента, благодаря чему массив характеризуется общим минимумом поля.

Ю.В. Антонов и В.И. Жаворонкин (1997) также отмечают приуроченность отрицательных гравитационных аномалий на массиве положительным вертикальным движениям, а положительных - отрицательным.

4.3. Пермский свод

Свод часто называют Пермской вершиной Пермско-Башкирского гетерогенного свода, т.к. по кровле артинского яруса он объединяется с Башкирской вершиной. Наиболее отчетливо свод выделяется по девонским и каменноугольным отложениям. По кровле тульского горизонта (в пределах стратоизогипсы минус 1400 м ) он простирается с юго-запада на северо-восток на 140 км при ширине около 70 км. В плане стратоизогипса имеет близкую к эллиптической форму, несколько расширяющуюся вдоль большой оси на юго-запад. Почти по всему периметру свод оконтуривают глубинные разломы и тектонические нарушения фундамента (см. также рис. 5.3 и 5.4). К этим разломам приурочены очаги землетрясений.

1 - стратоизогипса кровли тульского горизота минус 1400 м (контур свода); 2 -соконтурные кривые; 3 - локальные аномалии, б) схема строения Пермского свода.

Поверхности: Ф - фундамента, К - промежуточная (Конрада), М -Мохоровичича и глубины их залегания, км. Цифры в центре - аномальные плотности, г/см3

Ещё в раннем рифее Пермский выступ фундамента занимал наиболее высокое гипсометрическое положение. Однако уже в преддевонское время он оказался опущенным по отношению к окружающим блокам, но с позднего палеозоя, со времени формирования Предуральского прогиба, он вновь представляет собой отчётливо выраженную положительную структуру.

Для изучения глубинного строения свода проведено [11] осреднение гравитационных аномалий по семейству соконтурных кривых. Ввиду того, что свод имеет небольшие размеры, по сравнению с рассмотренными выше крупными структурами, аппроксимировать его контур какой-либо правильной фигурой будет довольно грубым приближением. Поэтому в качестве основной соконтурной кривой была взята сглаженная стратоизогипса с отметкой минус 1400 м. Контур внутренней кривой имел оси около 60 и 30 км (рис. 4.3,а). Участок свода в юго-западной части стратоизогипсой не замкнут, вследствие чего он из рассмотрения исключен (соконтурные кривые в нём не проведены). Анализ осреднённых аномалий показал, что они закономерно уменьшаются при переходе от внутренних кривых к внешним, т.е. своду соответствует региональный максимум гравитационного поля с амплитудой 2,9 мГал.

По современным представлениям гипотетическая модель строения земной коры на своде приведена на рисунке 4.3,6; гравитационное действие её составляет 2,4 мГал.

Как видим оба результата (2,9 и 2,4 мГал) достаточно хорошо совпадают между собой. Отсюда следует, что модель строения земной коры согласуется с характером аномального гравитационного поля. Таким образом, расчеты по гравитационным аномалиям позволяют проследить основные закономерности тектогенеза, поскольку формирование современного плана крупных тектонических структур, несомненно, обусловливалось процессами внутри земной коры, не последнюю роль среди которых играла дифференциация вещества по плотности.

4.4. Сарапульская впадина

Выделение и использование аномалий в случае глубокого погружения фундамента - одного из основных аномалиеобразующих факторов рассмотрено на примере Сарапульской впадины.

Впадина расположена на востоке Русской плиты и является частью Калтасинского авлакогена. Размер её в поперечнике составляет величину порядка 160 км. Выполнена она бавлинскими отложениями мощностью до 4 км.

Гравитационное поле в пределах впадины характеризуется региональным минимумом, причем в центральной части наблюдаются дополнительно несколько локальных минимумов. На фоне общего минимума имеются мозаичного характера локальные поля обоих знаков. В западной части поле менее дифференцировано, чем в восточной, где интенсивность его значительно выше.

Средние значения аномалий вычислены по семейству соконтурных кривых, изображенных на рис. 4.4,а, где смоделирована также изогипса с отметкой глубины 6 км поверхности кристаллического фундамента. В юго-восточной части, со стороны Бирской седловины, изогипса не замкнута, поэтому кривые здесь не проведены и гравитационное поле не учитывалось. В северной части изогипса образует глубокий изгиб и для определения здесь хода основной соконтурной кривой использована методика, изложенная в работе [15].

Анализ средних значений аномалий показал, что центральной части впадины отвечает минимум гравитационного поля амплитудой 6,8 мгал.

По современным данным схему строения земной коры во впадине можно представить следующим образом (рис. 4.4,6). Кристаллический фундамент залегает на глубине порядка 8 км. Поверхность базальтового слоя (поверхность Конрада) выделяется менее уверенно. В основном она повторяет рельеф фундамента: глубина возрастает с 20-21 км на краях впадины до 26 в центральной её части; средняя глубина может быть принята около 24 км. Благодаря согласному залеганию обеих поверхностей мощность гранитоб)

Рис. 4.4. Применение соконтурных кривых. Сарапульская впадина. а) Адаптация аномалии

1 - соконтурные кривые; 2 - изогипса поверхности кристаллического фундамента (контур впадины); б) схема строения земной коры впадины. Условные обозначения на рис. 4.3 гнейсового слоя под впадиной и вне её остается практически постоянной и составляет около 16 км.

Поверхность Мохоровичича, наоборот, под впадиной испытывает подъём с 40-39 км до 35 км; средняя глубина 36 км. Мощность базальтового слоя в связи с этим составляет около 12 км и за пределами впадины увеличивается до 20 км.

Итак, изменение строения земной коры во впадине характеризуется увеличением в среднем на 4 км мощности осадочной толщи и уменьшением на 8 км мощности консолидированной части коры, а именно базальтового слоя. Поэтому общая мощность земной коры оказывается примерно на 4 км меньше, чем на соседних сводах.

Подробности решения прямой задачи приведены в работах [3, 10]. Здесь отметим, что уменьшение силы притяжения к центру впадины за счет неоднородностей осадочной толщи до глубины 4 км составило 0,6 мГал, изменения рельефа фундамента (интервал глубин 4-8 км) - 13,5 мГал, поверхности Конрада (20-24 км) - 13,0 мГал и поверхности Мохоровичича -увеличение на 18,8 мГал, т.е. суммарное действие модели коры оказалось равным 8,3 мГал, что лишь на 1,5 мГал больше, чем получено по осредненным аномалиям. Для достижения полного соответствия достаточно было бы несколько увеличить величину аномальной плотности на любой из рассмотренных контактных поверхностей.

Анализ возможных вариаций плотностей и глубин показал, что при накоплении подробной информации и более тщательном учете всех аномалиеобразующих факторов полученное расхождение в 1,5 мГал, несомненно может быть уменьшено. Это позволяет прийти к выводу, что в верхней мантии плотностных неоднородностей, которые бы существенно влияли на наблюдаемое аномальное поле и которые следовало бы учитывать при интерпретации, нет, а вещество мантии представляется сравнительно однородным. Заметим, что при интерпретации осредненного аномального поля на территории УКЩ и Воронежского массива вывод был противоположным.

Распространено мнение, что образование мощных осадочных толщ является следствием прогиба земной коры и оттока подкорового вещества. Однако строение коры и характер аномального гравитационного поля противоречат представлениям о её прогибе. С этих позиций поверхность Мохоровичича под впадиной должна быть погруженной, хотя в действительности она приподнята.

Сопоставление наблюденного и расчетного от принятой модели земной коры гравитационных полей показало, что влияние различных толщ хорошо сбалансировано. Согласно этому представляется возможным наметить следующую схему развития впадины.

После консолидации базальтовая кора на территориях выступов наращивалась снизу за счёт поступления из очагов разуплотнения легких сиалических дериватов и вследствие изостазии приподнималась. Благодаря этому поднятиям фундамента отвечают опускания границы Мохоровичича.

Итак, во впадине, по всей вероятности, наращивание коры снизу если и имело место, то было незначительным; базальтовый слой после консолидации не претерпел существенных изменений. Формирование коры происходило, главным образом, за счёт наращивания её сверху, т.е. путём поступления продуктов разрушения с соседних сводов и других приподнятых участков Урала. В свете этого гранитный слой на территории впадины должен состоять из метаморфических пород, главенствующую роль среди которых должны играть гнейсы, тогда как на сводах - преобладать изверженные породы. Этим в значительной степени объясняется слабое магнитное поле впадины.

4.5. Шалымский прогиб

Для интерпретации результатов геофизических наблюдений важнейшее значение имеет концепция об образовании и развитии земной коры, о соподчинении структурных элементов разного порядка при их образовании. В основу такой концепции целесообразно положить принцип, согласно которому в течение геологической истории ведущее значение имел постоянно действующий процесс увеличения мощности коры. С этой позиции рассмотрены результаты интерпретации аномалий силы тяжести Шалымского прогиба и более крупных образований, в пределах которых он находится.

Шалымский прогиб является частью Камско-Кинельской системы прогибов и вытянут в субширотном направлении на 150-160 км; ширина его в наиболее узкой части составляет около 55 км (рис. 4.5, а).

А Ч 1 1«т1*/аттатттта ллт^лттччтттт ^ тллТ1гТ)У п/ I 1 Iг. -11ч /мг-11 -1

ГИи 'т.-'. А V ^ОКипху ршэхл лриоЫл. 1.11 И- 1 ::>'. 1\1'1 и приши. а) адаптация аномалий А§:

1 - границы прогиба; 2 - рифогенные массивы; 3 - соконтурные кривые; 4 - разломы, ограничивающие Сарапульскую впадину; б) графики А% через Шалымский прогиб

Прогиб выполнен толщей выклинивающихся к бортам терригенных пород, мощность которых около 350 м. Аномальная плотность пород на границе с вмещающими карбонатными отложениями составляет -0,20 г/см3. По данным С.А. Шихова в гравитационном поле это дает эффект порядка 3 мГал.

Наиболее отчетливо прогиб прослеживается по кровле карбонатных отложений фаменского и турнейского ярусов. Вдоль северного и южного его бортов располагаются рифогенные массивы, преимущественно, барьерного типа. Северный борт осложнён двумя узкими «языками», представляющими межрифовые зоны.

Прогиб расположен в зоне довольно интенсивных отрицательных гравитационных аномалий или относительных минимумов. Наиболее интенсивная часть поля смещена к южному борту. Прибортовые участки расположены в периферийной части минимумов. Барьерные рифы, напротив, характеризуются положительными аномалиями' или относительными максимумами.

Адаптация аномалий силы тяжести для геологической интерпретации проведена с помощью семейства соконтурных кривых [13]. Кривые имеют форму сглаженных бортов прогиба и обрываются на его границах. Причем межрифовые зоны со стороны северного борта, делающие его очертания изрезанными, на форму кривых не повлияли, так как максимальное влияние западного (большего) «языка» оказалось меньше, чем сечение изоаномал на карте. Для уверенного прослеживания изменения осреднённых аномалий соконтурные кривые дополнительно проведены за пределами прогиба на расстоянии 10 км по обе стороны от бортов.

Изменение средних значений . Ag по мере удаления от оси прогиба показано на графике 1 (рис. 4.5,6). График 2 является теоретическим для приведенной модели С.А. Шихова. Для удобства сопоставления экстремальные значения графиков взяты одинаковыми.

Нетрудно видеть, что значительная часть изменения средних значений может быть объяснена выклиниванием терригенной толщи на бортах прогиба. Однако при удалении от его оси графики расходятся и по положению нулевого уровня, и по характеру переходных частей. Расчёты на моделях показали, что это расхождение вполне объяснимо действием крупных плотностных неоднородностей, расположенных за пределами прогиба. Такие неоднородности могут существовать в кристаллическом фундаменте. Что касается действия поверхностей Конрада и Мохоровичича, то они имеют обращённый рельеф, значительную глубину и не могут объяснить несовпадение графиков.

Для интерпретации аномалии необходимо учитывать строение ьарапульскои впадины и еще оолсс крупной структуры - лА.алтасинского авлакогена.

По-видимому, во время консолидации «базальтовая» земная кора под авлакогенами была значительно тоньше, возможно имела мощность, близкую к мощности современной коры на глубоководных акваториях океанов.

Наращивание мощности базальтового слоя является показателем активности процесса разуплотнения и гравитационной дифференциации вещества, действовавшего в области верхней мантии. На ранних этапах развития каналы, подводившие сиаль из очагов разуплотнения к подошве коры, проявляли себя активнее, поэтому и наращивание коры происходило интенсивнее. Образовавшиеся у подошвы «корни» в силу действия изостазии приподнимали соответствующие участки коры. Это приводило к образованию структур в виде сводов. Наряду с этим нет основания отрицать, что на ранней стадии могли функционировать небольшие каналы, которые вскоре прекратили своё существование. По нашему мнению следует учитывать еще растекание корней по подошве и тем самым объяснить увеличенную мощность базальтового слоя под впадинами по сравнению с глубоководными впадинами океанов.

Исключая участие мантийных очагов уплотнения вещества в формировании прогибов и впадин, в тектоническом аспекте целесообразно рассматривать отрицательную структуру как результат отставания в воздымании. Точнее, на сводах воздымание происходило интенсивнее, чем во впадинах, и разностный эффект лишь сугубо в относительном смысле может рассматриваться как опускание.

В качестве примера этого положения можно привести образование Сарапульской впадины. Породы, накопившиеся во впадине в добайкальский этап развития востока Русской платформы, сильно метаморфизованы. Фундамент представлен гнейсами и интрузиями магматических пород. Позднее, в байкальский этап развития, во впадине накопилась мощная осадочная толща рифейско-вендских отложений.

ПТалымский прогиб приурочен к наиболее глубоководной части древнего бассейна упомянутой впадины. Участки, примыкающие к сводам, были менее глубокими. Здесь создавались благоприятные условия для образования мощных толщ известняка. Как известно, степень растворимости СОг в холодной воде гораздо больше, чем в теплой, поэтому поверхностные воды обычно пересыщены СаС03. В тёплых мелких морях, лагунах и других аналогичных бассейнах пересыщенной являлась вся толща воды и на дне вокруг центров кристаллизации происходило выпадение осадка. Условия, характеризующиеся отсутствием терригенного глинистого материала, чистотой воды и небольшими глубинами, были благоприятными для образования коралловых сооружений. Вследствие этого по бортам шельфа росли рифогенные массивы барьерного типа.

4 6 Гтзавитаиионкые аномалии ТСт^аскокамстсо-ТТолаяттвнскот^о и Верещагинского валов

Краснокамско-Полазненский вал

Среди структурных форм второго порядка валы занимают важное место. Однако методика выделения соответствующих им аномальных полей несовершенна. Основная трудность заключается в том, что часто валы не создают заметно локализованных полей и их гравитационный эффект наблюдается на фоне гораздо более интенсивных и более градиентных полей, связанных с плотностными неоднородностями фундамента.

Краснокамско-Полазненский вал расположен на Пермском своде и простирается вдоль его северо-восточного борта примерно на 100 км. Максимальная ширина северо-восточной части достигает 20 км; в юго-западной части вал сужается до 10-13 км. Он прослеживается по всем горизонтам осадочной толщи, поэтому образование его очевидно связано с действием фактора глубинного происхождения, не последнюю роль среди которых играла дифференциация вещества по плотности. Это явление, безусловно, должно найти отражение в характере гравитационного поля.

Наблюденное поле гравитационных аномалий имеет сложное строение: сочетание нескольких локальных минимумов и максимумов не согласовано по своему расположению с конфигурацией вала. Можно полагать, что они связаны с распределением масс доконсолидационной стадии развития фундамента или с внедрением интрузий.

Чёткое прослеживание вала по горизонтам осадочной толщи позволяет достаточно просто построить для осреднения аномалий семейство соконтурных кривых. Основой при построении кривых служил сглаженный контур вала.

В результате осреднения установлено, что в центральных частях вала наблюдается гравитационный максимум с амплитудой 4,5 мГал [14]. Характерно, что осреднение по тем же кривым магнитного поля также позволило установить максимум, амплитуда которого равна 255 гамм. Таким образом вал проявился и в гравитационном, и в магнитном полях.

Расчеты показали, что амплитуда поля за счет изменений рельефа и плотности гравиактивных границ в осадочной толще, может составить не более 1 мГал. Если учесть ещё рельеф фундамента, то величина суммарного влияния может возрасти до 2,0 - 2,5 мГал. Границы Конрада и Мохоровичича залегают сравнительно глубоко и плотностные неоднородности, связанные с ними, на величину эффекта также не повлияли, так как вошли в средние значения по отдельным кривым в виде довольно слабо изменяющегося фона.

Таким образом, основным фактором, объясняющим полученный результат, являются плотностные неоднородности, образовавшиеся при консолидации фундамента. Они имеют преобладающее значение и определяют величину регионального фона. Неоднородности, возникшие в процессе последующего его развития имеют соподчиненное значение. О вещественном составе этих неоднородностей можно судить по характеру магнитного поля.

Верещагинский вал

Вал находится в Верхкекамской впадине, объединяет ряд поднятий и простирается в субмеридиональном направлении более чем на 100 км, имея ширину 10-15 км. По геолого-геофизическим данным и результатам бурения установлено, что в рельефе кристаллического фундамента валу соответствует обращённый на запад уступ с амплитудой около 500 м. К югу, в направлении к Сарапульской впадине, отмечается региональное погружение кровли фундамента до глубины 5,5-6,0 км.

Наиболее отчётливо вал прослеживается по девонским отложениям и вверх по разрезу постепенно выполаживается. Максимальная амплитуда по девонским отложениям более крутого западного крыла составляет около 80 м, уменьшаясь по нижнепермским до 60 м. Восточное крыло более пологое и характеризуется меньшей амплитудой.

С западной и восточной сторон напротив центральной части вала расположены два гравитационных максимума, эпицентры которых находятся за пределами вала. Оба максимума обусловлены аномалиеобразующими факторами, не связанными с влиянием осадочной толщи.

По мере удаления от оси вала к его границе средние значения по соконтурным кривым [16] возрастают на 1,8 мГал.

Анализ результата показал, что действие горизонтов осадочной толщи даёт гравитационный эффект менее 1 мГал, но противоположного знака, т.е. не объясняет изменения средних значений. Поэтому причину увеличения средних значений следует искать в более сильном факторе, который смог не только компенсировать влияние осадочной толщи, но и привести к смене знака аномалии. Таким фактором, очевидно, должен быть кристаллический фундамент, имеющий блоковую структуру и создающий отмеченные выше максимумы поля.

Эти максимумы обусловливают резкую криволинейность регионального фона, который был определён по методике, изложенной в работе [9]. Расчёты показали, что аномалии, осреднённые по соконтурным кривым, возросли за счёт криволинейности фона на 2,5 мТал. Следовательно, полученное в результате осреднения по соконтурным кривым изменение аномалий обусловлено двумя причинами: криволинейностью регионального фона, связанного со структурой фундамента, и влиянием строения осадочной толщи. Первый фактор имеет преобладающее значение и перекрывает менее интенсивное влияние осадочной толщи, амплитуда которого (0,7 мГал) хорошо согласуется с результатом прямых вычислений.

Итак, в условиях криволинейного регионального фона - неизбежного спутника блоковой структуры фундамента - выделение эффекта структур второго порядка, в частности валов, можно проводить путем исключения фона из осредненных по семейству соконтурных кривых аномалий. Рассмотренная на ттпиметзе Весешагикского вала методика позволяет достаточно напежно оценить гравитационное действие таких структур линейного характера.

4.7. Выделение эффектов над локальными структурами

Проблема топливно-энергетического обеспечения тесно связана с развитием нефтегазовой промышленности. В 70-е годы на территории Пермского Прикамья начали широко проводиться геолого-поисковые работы с целью выявления структурных зон, валов и локальных поднятий, перспективных на нефть и газ. В комплекс геолого-геофизических методов были включены и гравиметрические работы, сопровождающие в основном сейсморазведочные и выполняемые по профилям.

Анализ и обобщение профильных гравиметрических наблюдений позволили только в пределах платформенной части территории выделить более 200 перспективных участков (В.М. Новоселицкий, 1965). Эти исследования были продолжены П.А.Софроницким, В.М.Проворовым, С.А.Шиховым и другими исследователями. В.М.Новоселицким (1975) была составлена схема районирования Пермского Прикамья по локальным гравитационным аномалиям и аномалиеобразующим источникам. Эта схема была сопоставлена с известными на тот момент нефтегазовыми месторождениями.

В настоящее время прогнозируемые по гравиразведке уточнения в строении валов и выделяемые локальные структуры получили подтверждение: открыты новые месторождения нефти.

Большое количество месторождений приурочено к Камско-Кинельской системе прогибов и прилегающим к ним землям. Месторождения связаны с облеканием рифов фаменско-турнейского возраста.

Гежское месторождение нефти

Физические свойства пород, слагающих известняковые рифы, и вмещающих их пород отличаются сравнительно мало. Поэтому аномальная плотность может иметь лишь небольшие положительные или отрицательные значения, а в гравитационном поле собственно рифам отвечают очень слабые аномальные поля, которые на картах визуально не проявляются. Они «затушеваны» гораздо более интенсивными влияниями других геологических объектов различной природы и глубинности [1].

Разрешающая способность способа соконтурных кривых была оценена на Гежской рифогенной структуре [22, 24]. Структура относится к типу тектоно-седиментационных поднятий и прослеживается по всем горизонтам осадочной толщи. Исследования показали, что средние значения аномалий закономерно возрастают при переходе от центра поднятия к его периферии, т.е. своду соответствует минимум гравитационного поля. Амплитуда минимума составляет (). 3 3 мГал. Величина выявленного эффекта соответствует уменьшению плотности пород на своде структуры по сравнению с ее псрифсриикыми частями в срсднсм на - w,iJD г/см .

Сибирское месторождение нефти

Сибирское месторождение нефти, также как и Гежское, расположено в Соликамской впадине и имеет аналогичное происхождение. Аномалиеобразующие источники находятся в осадочном чехле [61].

В 1998 г. в Горном институте УрО РАН была выполнена обработка и интерпретация материалов гравиметрической съемки на структуре по программе VECTOR. В результате выделены локальные аномалии, отождествляемые с девонскими и пермскими органогенными постройками и толщей солей. Используя эти материалы, по способу соконтурных кривых была оценена гравиактивность Сибирского поднятия в границах общего основания (рис. 4.6) и отдельно его Родыгинской (северной) и Сибирской (южной) структур (рис.4.7).

В пределах общего контура поднятия, полученного в результате обработки по системе VECTORjOhjih построены пять соконтурных кривых, по которым подсчитаны (рис. 4.6) средние значения поля (от периферии к центру): -0,38; -0,27; -0,13; -0503 и -0,02 мГаЛ. Соответственно амплитуда поля составила 0,36 мГал; т.е. поднятие выделяется в аномальном поле. По визуальной оценке наблюденного поля уверенно сделать такое заключение невозможно.

Рис 4.6. Применение соконтурных кривых на Сибирском поднятии. 1 — изолинии поля Ag (трансформанта), условные единицы (по данным Горного института УрО РАН): 2 — соконтурные кривые и их оцифровка

На рис. 4.7 приведены четыре трансформанты типа наблюденного поля при заданных параметрах обработки по системе VECTOR, которые характеризуют разные диапазоны глубин. Результаты применения соконтурных кривых в отдельности для Родыгинской и Сибирской структур приведены таблице 4.1.

Таблица 4.1

Гравитационный эффект структур

Параметры трансформанты к по системе VECTOR Выделенный эффект структур по соконтурным кривым, мГал

Родыгинская Сибирская

0,20 -1,00 0,041 0,022

0,30-1,00 0,037 0,038

0,40-1,00 0,026 0,054

0,50 - 1,00 0,018 0,067

Рис .4.7.Применекие ажонгурньк кривых .Сибирское место радение нефти: Фильтрация: а )к=0.20-1.00;б )к=0.30-1.00;в )к=0.40-1.00;г )к=0.50-1.00. По данным Горного института УрОРАП. 1- изолинии поля ,2- соконгурныг кри вье

Карта при к = 0.20-1.00 (разность полей при двух параметрах осреднения) характеризует строение верхней части месторождения (диапазон нижнепермских отложений), при к= 0.30-1.00, - более глубокие слои разреза (диапазон карбона), при к = 0.40-1.00 - еще большая глубинность - диапазон нижнего карбона и верхнего девона и при к = 0.50-1.00 - уже глубины низов девона — основания рифа.

Как следует из таблицы, Родыгинская и Сибирская локальные структуры выделяются в адекватных гравитационных полях. Средняя амплитуда соответственно составляет 0,030 и 0,45 мГал. Однако отмечается инверсия интенсивности выделенных структурных эффектов: эффект на Родыгинской структуре с глубиной систематически убывает, на Сибирской - возрастает. Для выяснения причины необходим анализ с привлечением априорной информации. Вместе с тем этот факт еще раз подтверждает необходимость высокоточных съемок для изучения локальных структур.

Таким образом методика выделения гравитационного эффекта по семейству соконтурных кривых опробована на разномасштабных структурах кристаллического основания и осадочной толщи. Выделенные эффекты в каждом конкретном случае позволяют контролировать геологические построения.

Исследованы также возможности метода для картировании неоднородностей ВЧР при изучении зон многолетнемерзлых пород, русел палеорек, карстовых пустот, районов развития суффозионных процессов, при решении задач инженерной геологии и т.д. [36, 38].

Тем самым раскрыто содержание третьего защищаемого положения.

5. Метод адмиттанса гравитационного и магнитного полей [1,2,3,23, 59,60, 61,63,64,65,66]

Сведения о глубинном строении получают в результате интерпретации данных ГСЗ и региональных карт, построенных на основе трансформаций гравимагнитных полей. Основы методики геологического анализа магнитных и гравитационных аномалий заложены А.Д. Архангельским, В.В. Федынским, затем Н.С. Шатским, Э.Э. Фотиади, Г.И. Каратаевым, P.A. Гафаровым, С.И. Субботиным, Б.А. Андреевым, И.Г. Клушиным, Е.Г. Булахом, В.И. Старостенко, С.С. Красовским и другими исследователями.

Специальные вопросы строения фундамента платформенных областей рассмотрены К.С. Шершневым, В.М. Проворовым, В.М. Новоселицким, С.А. Шиховым, A.A. Макушиным, А.Г. Салиховым, Р.Н. Валеевым, А.Я Ярошем, Г.Г. Кассиным, В.В. Филатовым и другими исследователями.

Вместе с тем вопросы, связанные с изучением глубинных разломов и глубинным тектоническим районированием, нуждаются в дальнейших исследованиях. Полезную информацию в этом направлении можно получить на основе совместного анализа гравитационного и магнитного полей, а оценку фактической гравиактивности выделенных при этом геологических объектов дать с помощью использования соконтурных кривых.

5.1. Использование метода адмиттаиса при изучении тектоники Пермского Приуралья

Одновременное использование двух полей значительно расширяет возможности в отношении геологической интерпретации за счёт увеличения информативности, устойчивости решения и ослабления ряда помех.

Теоретические основы анализа выражены формулой Пуассона [2], связывающей магнитный потенциал однородно намагниченного объёма с вертикальной производной потенциала притяжения объёмных масс постоянной плотности, находящихся в том же объёме. Связь между магнитными и гравитационными аномалиями в трехмерном случае исследована В.Н.Страховым (1963). При этом им сделан вывод, что косая намагниченность объекта практически не вносит искажений.

Хотя характер изменения физических параметров пород в конкретных случаях индивидуален, тем не менее за счёт тесной связи физико-химических свойств между собой наблюдается закономерное варьирование по величине плотности и магнитной восприимчивости. Всё это в совокупности позволило выдвинуть положение [64] об одинаковой, достаточно синхронной, изменчивости полей и параметров в определенных пр о стран ств снкых рамках. Глубинные разломы трассируются как линейные протяжённые участки с равной напряжённостью полей. Задача решена при использовании численного отношения (адмиттанса): аномалии силы тяжести к аномалиям магнитного поля.

Разработанный метод применим при решении сложных задач тектоники древних платформ, относящихся к глубинному районированию, выделению и обоснованию систем глубинных разломов, к изучению земной коры и верхней мантии, к оценке их тектонической активности [59].

Для территории Пермского Приуралья и прилегающих районов на основе карты отношений аномалий гравитационного и магнитного полей проведено глубинное районирование структурно-блоковой обстановки земной коры. На рис. 5.1 показаны [64] выделенные глубинные разломы и определены предельные глубины залегания источников гравитационных аномалий [61].

На основе местоположения выделенных разломов субширотного простирания установлены [ 60, 61, 64, 65, 66] три крупные зоны глубинной неоднородности: северная, центральная и южная (рис. 5.2).

Северная граница северной зоны представляется сложной серией разломов, включающей и разломы северо-западного простирания. Эта зона ограничивается от центральной глубинным разломом субширотного направления по линии Кизел-Добрянка-Сива. Граница между зонами практически совпадает с границей распространения рифейских отложений. Преобладающее простирание изолиний адмиттанса меридиональное, а два выделенных такого направления разлома разделяют зону на три подзоны: западную - с пониженными значениями адмиттанса, среднюю - с повышенными и восточную - с низкими. Граница между западной и средней подзонами совпадает с западной границей Соликамской впадины. Детализация выявляет здесь сложное геологическое строение - дополнительно фиксируются фрагменты разломов тиманского направления.

Центральная зона имеет квазиширотное простирание изолиний адмиттанса с высокими отметками и ограничивается от южной зоны разломом субширотного простирания по линии Кунгур-Рождественское-Полозово. Зона подразделяется на две подзоны: северную и южную, граница между которыми соответствует границе распространения калтасинских доломитов.

Южная зона включает две подзоны: западную и восточную, граница между которыми проведена по глубинному разлому субмеридионального простирания.

Границы между выделенными зонами согласуются с границами крупных тектонических элементов, показанных на «Схеме строения фундамента Среднего Приуралья» по 5 .N1. Прозорову, на «Схеме строения дорифеиского фундамента в совмещении с элементами неотектоники» по Г.Г. Кассину и на «Схеме строения фундамента северной части Волго-Уральской провинции» по В.М. Новоселицкому, В.М. Проворову, A.A. Шиловой.

Северная зона соответствует Верхнекамскому гракктогнейсовому куполу позднеархейского возраста, выделенному A.M. Зильберманом, В. А. Цыганковым, южная зона - Красноуфимскому гранитогнеисовому куполу и центральная зона - Пермско-Чусовской линейной зоне нижнепротерозойского возраста. Территория является сейсмоактивной. Определения предельных глубин источников гравитационных аномалий показывают здесь их наиболее глубокие распределения [61].

Изолинии адмиттанса качественно отражают рельеф дорифейского фундамента: более высоким значениям адмиттанса отвечают приподнятые участки фундамента, низким - относительно опущенные.

Северная зона характеризуется, в основном, монотонным опусканием поверхности дорифейского фундамента с запада на восток.

Центральная зона по поверхности фундамента построена сложнее. Здесь складчатые структуры нарушены и имеют более сплошной характер заполнения по сравнению с обычной прерывистой складчатостью платформенного типа, свойственной, например, северной зоне.

Продольные профили р. Камы и некоторых ее притоков имеют ступенчатое строение. Образование ступеней по В.М.Проворову и И.П.Сергееву (1973) объясняется неотектоническими движениями блоков земной коры по разломам.

Рис 5,1. Схема районирования гравитационных аномалий по глубине залегания их источников на территории Пермского Прикамья.

Источники: 1-в осадочном чехле; 2-фундамента; 3- внутрикоровые; 4- коровые; 5-глубинные разломы

Рис. 5.2. Схема глубинного районирования на основе совместного анализа гравитационного и магнитного полей. 1-изолинии адмитанса; 2-глубинные разломы

В центральной зоне, характеризующейся высокими значениями адмиттанса, выделяется Пермский выступ. Несомненна дифференцированная тектоническая активность этой зоны, в которой по данным A.A. Маловичко, Т.С. Блиновой, Ю.П. Платова (1995) возможны землетрясения интенсивностью до 7,5 баллов. Согласно B.C. Дружинину (1995), территория активной зоны характеризуется погружением границы М до отметок 50-55 км. Эпицентры землетрясений приурочены к участкам, на которых по оценкам [61] предельного определения глубин источники гравитационных аномалий находятся во внутрикоровых и коровых слоях.

Фрагмент схематизированной карты морфоструктур кристаллического фундамента по данным КамНИИКИГСа приведен на рис. 5.3 По сравнению с рис. 5.2 здесь дана детализированная карта и условно выделены четыре структурообразующих типа (морфоструктуры) со значениями адмиттанса: свыше 9 (приподнятые элементы фундамента), от 9 до 5 (склоновые части), от 5 до 3 (борта впадин) и менее 3 (впадины).

На рис. 5.4. приведен профиль (по данным КамНИИКИГСа), проходящий через ряд скважин на данном участке. Профиль характеризует увеличенную мощность рифейско-вендских отложений в составе терригенной прикамской свиты, терригенно-карбонатной нижнекалтасинской подсвиты, преимущественно терригенной средкекалтасинской подсвиты, терригенных пород верхнего венда, что подтверждается, например, скважиной 14-Очерская.

Южная зона также имеет сложное строение дорифейского фундамента и отличается максимальными глубинами его залегания, особенно в западной подзоне. В восточной подзоне находится Осинцевско-Красноуфимский выступ.

Глубинные разломы имеют определённую взаимосвязь с разломами в кристаллическом фундаменте и разрывными нарушениями осадочного чехла, установленными сейсмическими работами ОАО «Пермнефтегеофизика».

Тектонические нарушения в дорифейском фундаменте располагаются в плане к линиям глубинных разломов преимущественно диагонально, а в палеозойском осадочном чехле они ориентированы по отношению к простиранию глубинных разломов, как правило, ортогонально.

Глубинные разломы, расположенные в западной части западной подзоны и в восточной части восточной подзоны южной зоны, соответствуют разломам на глубинном геолого-геофизическом разрезе Урала (Свердловское пересечение по профилю Ижевск-Ишим) по данным B.C. Дружинина, JLH. Казачихиной, Л.Ф. Рыбалка, И.Д. Соболева, В.М. Рыбалка). Территория между этими разломами характеризуется наиболее глубоким залеганием кристаллического фундамента и относительно уменьшенной мощностью земной коры.

5 -A—bm 6— — 7 «53-C 3-)f

Рис 5.3 Фрагмент карты морфоструктур на уровне кристаллический фундамент-нижний осадочный чехол. Пермское Прикамье.

Морфоструктуры со значениями адмиттанса: 1 - свыше 9; 2 - 9-5; 3 - 5-3; 4 - менее 3; 5 - граница тектонических элементов, б - глубинные рахломы; 7 -скважины; 8 - скважины, вскрывшие магматические породы в осадочном чехле; I-I —линия профиля. По данным КамНИИКИГСа.

Зональное расчленение земной коры рассматривается как система глубинной неоднородности и может быть использовано при решении широкого круга задач, в том числе связанных с поисками месторождений полезных ископаемых, с оценкой опасности природных и природно-техногенных процессов и явлений в связи с риском возникновения чрезвычайных ситуаций.

5.2. Методы адмиттанса и соконтурных кривых для изучения глубинных разломов

Суперпозиция полей нескольких источников не позволяет визуально выделять морфологические особенности полей разломов, поэтому на практике

3 ЮЙВ

Соколовская Оородвднсш Очуская

51 60 57 55 1 14

Краснокамская" СВ Мазанино j Сеэерокаыгк

Рис. Геологический профиль по линии I-I. По данным КамНИИКИГСа. 1 - скважина; 2 и 3 - поверхности раздела в нижнем осадочном чехле; 4 - поверхность кристаллического фундамента; 5 - разрывные нарушения для их выделения по материалам грави-магниторазведки применяют специальные методы обработки [1]. Один из вариантов решения задачи -способ адмиттанса, позволивший выделить и систематизировать глубинные разломы для Пермского Прикамья и прилегающих районов.

Учитывая, что появление любого разлома связано с перемещением масс, отметим, что морфология создаваемого при этом гравитационного поля будет подчинена конфигурации данного разлома. Это даёт основание выделять аномальное поле конкретного разлома по семейству соконтурных кривых, построенных согласно контура разлома [3, 63].

Интерпретация гравитационного поля, осреднённого по соконтурным кривым, на двух участках [61, 64] глубинных разломов субширотного простирания: северного и южного, отделяющих центральную зону соответственно от северной и южной (рис. 5.1), позволила установить следующее. Северный разлом представляет собой зону внедрения интрузивного тела пониженной плотности, предлоложительно, кислого состава, либо он является зоной дробления пород и поэтому характеризуется пониженной плотностью. Южный разлом в гравитационном поле образует ступень, интерпретируемую смещением блоков по вертикали, а именно погружением южного блока.

Для древних платформ характерна высокая степень дифференциации интрузивных и эффузивных образований. В рассмотренном нами случае северный глубинный разлом представляет собой границу между интрузивными и эффузивными образованиями на платформенной части Пермской области.

Данные бурения на территории Татарстана свидетельствуют о наличии разуплотненных зон, трещиноватости, брекчий, катаклазитов, интрузий габбродиабазов, как несомненных признаков разломов кристаллического фундамента (Р.Х. Муслимов, 1992, 1996).

На территории Пермского Прикамья в зонах глубинных разломов обнаружены гидрогеохимические аномалии [66]; отмечается согласованность схемы разломов и плана крупных тектонических элементов, в том числе приуроченность узловых пересечений разломов к участкам седловин, намечаются определенные закономерности размещения месторождений полезных ископаемых. В частности, на северо-западе области юрская рудоносная пачка (Р.Г. Ибламинов, Г.В. Лебедев, 1995) находится в зоне выделяемого глубинного разлома.

Тем самым раскрыто содержание четвертого защищаемого положения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты исследований автора имеют как научное, так и практическое значение и сводятся к следующему:

1. Разработан оригинальный метод соконтурных кривых выделения гравитационных эффектов геологических структур разного генезиса и масштаба, образование которых сопровождалось дифференциацией вещества по плотности.

2. Область применения метода соконтурных кривых расширена за счет ослабления влияния криволинейности регионального фона на средние значения аномалий. Повышение надежности достигается экстраполяцией осреднённых аномалий по разным системам концентрических окружностей в центр.

3. Для повышения точности определения аномалий на этапе полевых работ по МИОП предложен способ учета неравенства временных плеч, допущенного при наблюдениях. На этапе вычисления аномалий эффективно применение итераций оптимального сглаживания. В результате точность удерживается на уровне технических возможностей отечественных гравиметров.

4. Дана геологическая интерпретация осреднённым по соконтурным кривым аномалиям на конкретных структурах кристаллического фундамента и осадочной толщи. За счёт сокращения области неопределенности геологические построения удовлетворительно согласованы с фактической гравиактивностью структур.

5. Геологическая интерпретация аномалий, осредненных по соконтурным кривым на Украинском кристаллическом щите и Курско-Воронежском массиве, -позволила экспериментально подтвердить точку зрения ряда исследователей о наличии в верхней мантии разуплотнённого очага. Процесс наращивания коры за счёт «всплывания» лёгких масс из очага разуплотнения подтверждается современными вертикальными движениями и слаболокализованным региональным гравитационным полем.

6. Метод изучения геологического строения с использованием отношения: аномалии силы тяжести к аномалиям магнитного поля позволяет выделять глубинные разломы, картировать морфоструктуры на уровне фундамент-нижний осадочный чехол.

7. Предложенные и научно-разработанные два метода изучения глубинных структур и их связи с поверхностными вносят вклад в проблему поисков потенциальных ресурсов углеводородов в крупных депрессиях с мощностью осадочного чехла 8-10 км и более, а также в изучение состава и строения кристаллического фундамента в связи с перспективами его нефтегазоносности.

8. Научно-методические разработки в виде двух учебных пособий и методических указаний для студентов используются в учебном процессе. Они отвечают требованиям государственного образовательного стандарта подготовки специалистов-геофизиков.

ТЭЛЛЛ» |ГЛТУ>ЛТТГТГ ТА ТГПТТГ^ОГЧГТЛТТТТГГ -»-\ОПТ»ТТП^ТТГГ тпопт ч»атлпл ЛГ>«ТЛ«ПТЧ х .1. ^)аоап 1. тл 1 ^сиэ.ш.ш^'х^ш.иг^хчлл и IV!^ ± с/Ди. ^олоапш с новыми задачами, для решения которых необходимы исследования малоамплитудных аномалий, где кардинальным вопросом является выделение гравитационного эффекта.

Кроме традиционных поисково-разведочных задач, в настоящее время в первоочередные выдвинуты задачи гравиметрического мониторинга, изучения структурно-трещинных изменений вмещающих пород, вызванных подземными ядерными взрывами, задачи геодинамики, многочисленные задачи инженерной геологии, в том числе геоэкологии и возможного возникновения чрезвычайных ситуаций, задачи контроля за значительно (свыше 30%) выработанными месторождениями нефти и газа.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

МОНОГРАФИИ

1. Маловичко А.К., Гершанок В.А. Методы геолого-геофизической интерпретации гравитационных аномалий: Учебное пособие / Перм. ун-т. - Пермь, 1982. - 100 с.

2. Дергачев Н.И., Гершанок В.А. Введение в теорию полей, изучаемых в разведочной геофизике: Учебное пособие / Перм. ун-т. - Пермь, 1994. - 176 с.

3. Гершанок В.А. Выделение гравитационного эффекта по семейству соконтурных кривых. Пермь: Изд-во Перм. ун-та, 1998. - 79 с.

СТАТЬИ И ТЕЗИСЫ ДОКЛАДОВ

4. О вычислении горизонтальных; производных по результатам наблюдений по профилю // Разведочная и промысловая геофизика. - М.: Гостоптехиздат, 1963. - Вып. 48. -С. 78-82 (в соавт. с А.К. Маловичко).

5. Об одном способе определения по аномалиям силы тяжести глубины центра аномальных масс // Вопросы обработки и интерпретации геофиз. наблюдений: Учен. зап. Перм. ун-та. Пермь, 1967. - Вып. 7. - С. 90-91.

6. Новый метод вычисления осреднённых аномалий силы тяжести // Вопросы обработки и интерпретации геофиз. наблюдений: Учен. зап. Перм. ун-та. Пермь, 1969. - Вып. 8.-С. 88-91.

7. Об изучении по гравитационным аномалиям глубинного строения унаследованных элементов платформ //Там же. - С. 92-99.

8. О связи вертикальных движений и аномалий силы тяжести на территории

V™ // гтотпта™™ Л и Ч/^/^О V.,»,. Ц»™»». пгг, 1 07Л Птт щ/.±и. п х ^уп^а^^лйй \t\J\Jpiiiii\ ли ^ . . иа^КиЬи 1У (и. - иащ.

33.-С. 61-63.

9. Об определении регионального гравитационного фона в условиях сложного лимч''ЛП.ипГ'п ГГ.Л Г(!/ // К'-у! Л г. Ул П»ЧЛ' 1 О ПIXI * Тч^ гк1> и" О л й ' Л/ч.'.1 '1.Л г I .Л V* . . . ш.^и^ч.ичин . ии^ил. . .

Перм. ун-та. Пермь, 1971. - Вып. 9. - С. 46-53 (в соавт. с А.К. Маловичко).

10. Об изучении по гравитационным аномалиям глубинного строения земной коры на территории Сарапуло-Осинской впадины // Там же. - С. 124-130.

11. К изучению глубинного строения Пермского свода по гравитационным аномалиям // Научное обоснование направлений и развед. работ на нефть и газ в Пермском Прикамье: Тр. ВНИГНИ. - Пермь, 1971. - Вып. 117. - С. 431-434 (в соавт. с М.С. Чадаевым, В.Э. Ветчинкиным).

12. О геологическом обосновании выделения из общего аномального гравитационного поля частных полей // УП Всесоюзная научно-техническая конференция: Тез. докл. - Львов, 1972. - С. 19-21 (в соавт. с А.К.Маловичко).

13. О строении Шалымского прогиба и Осинско-Сарапульской впадины в свете образования разного порядка структурных форм земной коры // Геология и нефтегазоносность севера Урало-Поволжья: Тр. ВНИГНИ. - Пермь, 1973. - Вып. 123. - С. 8893 (в соавт. с А.К. Маловичко).

14. Интерпретация геофизических аномалий в районе Краснокамско-Полазненского вала//Разведочная геофизика. - М.: Недра, 1973.- Вып. 59. - С. 47-50.

15. Построение семейства гипотетических изоаномал на основании плана локальной структуры // Вопросы обработки и интерпретации геофиз. наблюдений: Учен. зап. Перм. унта. Пермь, 1974. - Вып. 11. - С. 104-108.

16. О гравитационных аномалиях на Верещагинском валу // Геофизические исследования севера Урало-Поволжья: Тр. ВНИГНИ. - Пермь, 1974. Вып. 124. - С. 188-191 (в соавт. с В.Э. Ветчинкиным).

17. Об использовании ЭВМ при решении некоторых задач гравиразведки // Там же. -С. 200-204 (в соавт. с В.И. Костицыным, Г.А. Акопяном).

18. Об оценке возможности глубинных процессов, вызывающих вековые вариации гравитационного поля // Вопросы обработки и интерпретации геофиз. наблюдений: Учен, зап. Перм. ун-та. - Пермь, 1974. - Вып. 12. - С. 87-91.

19. О влиянии криволинейности регионального фона при выделении гравитационного эффекта по семейству соконтурных кривых // Геофизические методы поисков и разведки. -Свердловск, 1975. - Вып. 1. - С. 35-38.

20. Об использовании ЭВМ при выделении аномального гравитационного поля по соконтурным кривым // Решение геофизическими и геохимическими методами некоторых геологоразведочных задач / Перм. ун-т. - Пермь, 1976. - С. 8-12. - Деп. в ВИНИТИ 8.06.76, N 2043-76.

21. О наборе информации на картах с целью интерпретации аномалий силы тяжести // Вопросы обработки и интерпретации геофиз. аномалий: Учен. зап. Перм. ун-та. - Пермь, 1977,- Вып. 14.-С. 81-85.

22. Выделение гравитационного эффекта рифогенных структур при помощи осреднения аномалий по соконтурным кривым // Изучение рифогенных структур геофиз. методами: Тез. докл. н.-т. семин., Пермь, 11-13 окт., 1977. - Пермь, 1977. - С. 26-27.

23. К оценке фактической гравиактивности разрезов, перспективных на нефть и газ // Трассирование геофиз. методами зон, перспективных на литолого-стратиграфич. залежи нефти и газа: Тез. докл. н.-т. совещания. Пермь. 3-5 окт.,1979. - Пермь, 1979. - С. 29.

24 Применение статистического анализа гравитационных аномалий на рифогенных поднятиях // Геофизические методы поисков и разведки нефти и газа: Учен. зап. Перм. ун

ТТ . 1 ЛтЛ п 1 Г /Л »'Л та. - иермь, 1У/У,- оьш. и. - ъ. оч-ов.

25. Учёт неравенства временных плеч - фактор повышения точности определения аномалий Буге /'/ Областная отчётная научная конференция (секция геолого-минералогйческйх наук): 1'сз. докл., Пермь, 14-1У апр. 19о0.-Пермь, 1Уои. - С. СО.

26. Сглаживание аномалий силы тяжести при неравномерном шаге по профилю // Геофизические методы поисков и разведки нефти и газа: Учен. зап. Перм. ун-та- - Пермь, 1980. - Вып. 16.-С. 114-117.

27. Вычисление приращений силы тяжести с учетом неравенства интервалов времени между наблюдениями // Геофизические методы поисков и разведки месторождений нефти и газа: Учен. зап. Перм. ун-та. - Пермь, 1981. -Вып. 17. - С. 50-53.

28. О детальной гравиразведке на рифах // Изучение рифогенных структур геофиз. методами: Тез. докл. н.-т. сем., Пермь, 23-25 сент. 1981. -Пермь, 1981. - С. 7-8 ( в соавт. с А.К. Маловичко).

29. Об искажениях аномалий силы тяжести, обусловленных нелинейным смещением нуль-пункта // Геофизические методы поисков и разведки месторождений нефти и газа: Учен. зап. Перм. ун-та. - Пермь, 1982. - Вып. 18. - С. 3-10 ( в соавт. с А.К. Маловичко, В.И. Костицыным).

30. Использование семейства соконтурных кривых для выявления искажений гравитационных аномалий, обусловленных криволинейной частью смещения нуль-пункта // Минеральные ресурсы Зап. Урала и их народнохозяйственное значение, ч.П: Тез. докл. н.-т. сов., Пермь, 12-14 апр. 1983. - Пермь, 1983. - С. 23-24.

31. Криволинейность смещения нуль-пункта - источник фиктивных гравитационных локальных аномалий // Геофизические методы поисков и разведки нефти и газа: Учен. зап. Перм. ун-та. - Пермь, 1983. - Вып. 19. - С. 92-96.

32. О достоверности малоамплитудных аномалий силы тяжести, связанных с нефтяными залежами // Методы геофиз. исследований: Тез. докл. н.-т. сов., Пермь, 11-12 апр. 1984. - Пермь, 1983. - С. 91.

33. Анализ аномалий детальной гравиметрической съёмки, проведённой по методике однократных наблюдений // Геофизические методы поисков и разведки месторождений нефти и газа: Учен. зап. Перм. ун-та. - Пермь. 1985. Вып. 21. - С. 144-147.

34. Искажающее влияние криволинейности смещения нуль-пункта, его свойства и возможности учёта // Геологическая среда и рациональное использование минеральных ресурсов Пермской области: Тез. докл. н.-т. сов., Пермь, 27-28 марта 1986. - Пермь, 1986. - С. 61 (в соавт. с А.К. Маловичко, С.Ю. Назаровым ).

35. О криволинейности смещения нуль-пункта отсчётного устройства гравиметра // Геофизические методы поисков и разведки месторождений нефти и газа: Учен. зап. Перм. ун-та. - Пермь. 1986. Вып. 22. - С. 3-8 (в соавт. с А.К. Маловичко, С.Ю. Назаровым ).

36. Трассирование неоднородностей ВЧР по профилям детальной гравиметрической съёмки // Новые методы поисков, разведки и анализа месторождений полезных ископаемых в связи с комплексным изучением недр Западного Урала: Тез. докл. н.-т. сов., Пермь 7-8 апр., 1987.-Пермь, 1987. - С. 76.

37. Выбор плотностей промежуточного слоя с использованием ЭВМ //Ускорение научно-технического прогресса при поисках, разведке и разработке нефтяных и газовых месторождений: Тез. докл. н.-т. конф., Пермь, апр. 1987. - Пермь, 1987. - С. 40-41 ( в соавт. с С.Н. Поторочиной).

38. Картирование неоднородностей ВЧР унаследованного характера при гравиметрических работах в нефтегазоносных областях // Поиски и разведка геофиз. методами неструктурных залежей нефти и газа: Тез. докл. н.-т. конф., Пермь, 29-30 сент.

1987. - Пермь, 198?! - С. 13-14.

39. Об анализе элементарных ошибок гравитационных аномалий //Геофизические методы поисков и разведки месторождении нсц/ги и газа: Учен. зап. Перм. ун-та. - Пермь.

1988. Вып. 24. - С. 58-60.

40. Об оценке "веса" ошибки за смещение нуль-пункта гравиметра /7 Комплексное исследование недр jan. Урала - путь ускоренного развития народного хозяйства региона: Тез. докл. н.-т. сов. Пермь, 5-6 апр.1988. - Пермь, 1988. - С. 95.

41. Об искажениях графика гравитационных аномалий, возникающих на этапе его обработки // Новые прогрессивные способы комплексного изучения недр Урала - путь ускоренного развития народного хозяйства региона: Тез. докл. н.-т. сов. Пермь, 11-12 апр.

1989. - Пермь, 1989. - С. 92-93.

42. Сглаживание гравитационных аномалий по профилю без перераспределения влияний на соседние точки //Совершенствование методов поисков, разведки и разработки нефтяных и газовых месторождений: Тез. докл. н.т. конф. Пермь, апр. 1989,- Пермь, 1989. -С. 37-38.

43. Об искажениях высших производных гравитационного потенциала, вычисленных по сглаженным аномалиям силы тяжести // Комплекс геофизических методов исследований в сложных геологических условиях: Тез. докл. н.-т. конф. Пермь, 10-11 окт.1989. - Пермь, 1989. - С. 36-37.

44. О квазисистематических ошибках, возникающих при сглаживании гравитационных аномалий по профилю // Геофизические методы поисков и разведки месторождений нефти и газа: Учен. зап. Перм. ун-та. - Пермь. 1989. -Вып. 25. - С. 51-54.

45. О точности гравитационных аномалий при повторении наблюдений в обратном ходе // Охрана геологической среды в связи с народнохозяйственным освоением Прикамья: Тез. докл. н.-т. сов. Пермь, 10-11 апр. 1990. - Пермь, 1990. - С. 77-78.

46. Использование геолого-геофизической информации при моделировании гравитационных полей // Построение физико-геологической модели и системный подход при истолковании результатов геофизических исследований: Тез. докл. н.-т. конф, Пермь, 16-17 окт. 1990. - Пермь, 1990. - С. 17.

47. Системный анализ геолого-геофизической информации при интерпретации гравиметрических данных // Геологические исследования и охрана окружающей среды на Зап. Урале: Тез. докл. н.-т. конф. Пермь, 16-18 окт. 1991. - Пермь, 1991. - С. 80.

48. Об оценке точности определения аномалий силы тяжести // Геофизические методы поисков и разведки месторождений нефти и газа: Учен. зап. Перм. ун-та. - Пермь, 1991.-Вып. 26.-С. 80-83.

49. Применение системного анализа при построении объёмной модели аномального тела // Геофизические методы поисков и разведки месторождений нефти и газа: Учен. зап. Перм.^^ка,- Пермь, Шй.- Вып. 27. - С. 47-50.

ЩШ О повышеЩиточности определения аномалий силы тяжести // Геология и минеральные ресурсы Зап. Урала: Тез. докл. н.-т. конф. Пермь, 13-15 апр. 1993. - Пермь, 1993. - С. 72 (в соавт. с А.К. Маловичко ).

51. Получение гравитационных аномалий максимальной точности // Построение физико-геологической модели и системный подход при истолковании результатов геофизических исследований: Тез. докл. н.-т. конф. Пермь, 28-30 сент. 1993. - Пермь, 1993. -С. 29.

52. О повышении точности гравитационных аномалий // Прогнозирование и методика геолого-геофизических исследований месторождений полезных ископаемых на Зад. Урале: Тез. докл. н.-т. конф. Пермь, 17-18 мая 1994.-Пермь, 1994. - С. 55-56.

53. Анализ резервов повышения точности гравитационных аномалий // Применение геофизических методов при решении геологических, инженерно-геологических и экологических задач: Тез, докл всеплсс. н.-т. сов. Пермь, 27-30 сент. 1994. - Пермь, 1994. - С, 30-31.

54. Способ оценки точности аномалии силы тяжести // Геофизические м его д ы поисков и разведки месторождений нефти и газа: Учен. зап. Перм. ун-та. - Пермь, 1994. -Вып. 28. - С. 35-37.

55. Применение способа соконтурных кривых для выделения малых эффектов // Современные проблемы геологии Зап. Урала: Тез. докл. н. конф. Пермь, 16-17 мая 1995. -Пермь, 1995. - С. 155-156.

56. Выделение малых гравитационных эффектов с использованием соконтурных кривых // Геофизические методы поисков и разведки месторождений нефти и газа: Учен. зап. Перм^ьта. - Пермь,Ц^.- Вып. 29. - С. 72-76.

ВопросыЩрименения гравиразведки при поисках нефтяных и газовых месторождений // Моделирование геологических систем и процессов: Материалы регион, конф. - Пермь, 1996. - С. 193-194.

58. Методическое обоснование определения строения фундамента по гравиметрическим данньм // Геофизические методы поисков и разведки месторождений нефти и газа: Учен. зап. Перм. ун-та. - Пермь, 1996. - Вып. 30. - С. 63-66 ( в соавт. с О.Л. Таруниной).

59. Адаптирование гравитационных аномалий для решения геологических задач // Геология и полезные ископаемые Зап. Урала: Материалы регион, конф. - Пермь, 1997. - С. 184-185.

60. Детализация регионального строения кристаллического фундамента на основе совместного анализа гравитационного и магнитного полей // Перспективы нефтегазоносности кристаллического фундамента на территории Татарстана и Волго-Камского региона: Тез. докл. н.-практ. конф. - Казань, 1997. - С. 60-61 ( в соавт. с М.М. Балашовой, М.С. Чадаевым , А.й. Денисовым , Л.Ф. Мишкиной ).

61. Районирование гравитационных аномалий на территории Пермского Прикамья по глубине залегания их источников // Вестник Пермск. ун-та, вып. 4, Геология. - Пермь, 1997. - С. 193-198 ( в соавт. с М.С. Чадаевым ).

62. Анализ элементарных ошибок с целью повышения точности гравитационных аномалий // Там же. - С. 199-207.

63. Применение соконгурных кривых для оценки достоверности выявленных разломов // Проблемы геологии Пермского Урала и Приуралья: Материалы регион, н. конф. -Пермь. 1998. - С. 187-188 (в соавт. с М.С.Чадаевым).

64. Система глубинных разломов земной коры Пермского Приуралья на основе совместного анализа гравитационного и магнитного полей // Геофизические методы поисков и разведки месторождений нефти и газа: Учен. зап. Перм. ун-та. - Пермь, 1998. - Вып. 31. -С. 38-46 (в соавт. с М.С. Чадаевым). ^^

65. Особенности геологического строения северной частЩРерритории Яркского Приуралья // Вопросы теории и практики геологической интерпретации гравитационных, магнитных и электрических полей: Тез. докл. междунар. конференции.-семинара им. Д.Г. Успенского, 2-7 февр. 1998 г. - Ухта: Ухт. индустр. ин-т, 1998. - С. 70-71 (в соавт. с М.С. Чадаевым ).

66. Внутреннее строение зон глубинных разломов и отражение их в полях различной природы // Геология и геоэкология Урала и Поволжья: Тез. докл. межвед. научн. конф., посвящ. 70-ти летию со дня рожд. В. А. Гаряинова, 8-9 окт. 1998. - Саратов: Саратовск. ун-т, 1998. - С. 24-25 (в соавт. с А.Я. Гаевым, М.С. Чадаевым, Л.А. Гершанок).

Подписано в печать 16.04.99. Формат 60 х 84 1/16. Печать офсетная. Усл. печ, л . 3,25. Тираж 120 экз. Заказ 159.

614600, г. Пермь, ул. Букирева, 15. Типография Пермского университета