Размещено на http://www.allbest.ru/

Латеральные и глубинные пересчеты дистанционной основы

Мовчан Игорь Борисович,

кандидат геолого-минералогических наук,

доцент Национального минерально-сырьевого

университета «Горный», г. Санкт-Петербург

В данной работе представляется один из результатов внедрения системы количественной и качественной интерпретации поля оптической плотности дистанционной основы. В истории вопроса выделяем три элемента: представление о потенциальности полей, понятие аналитического продолжения и решаемые задачи.

Под потенциальными понимают поля, работа сил которых не зависит от формы пути перемещаемого тела, что означает функциональную связь силовой характеристики поля со скалярным потенциалом. В рамках такого представления лишь гравитационное поле и электрическое поле на постоянном токе относятся к потенциальным, магнитное поле - к условно потенциальным (формально пренебрегаем вихревой компонентой силовой характеристики), поле оптической плотности дистанционной основы и рельеф дневной поверхности - к непотенциальным. Под аналитическим продолжением понимаем численное или аналитическое преобразование функции из области её начального задания в другую область - в область существования геологических аномалеобразующих неоднородностей. Представляемой технологией решались две задачи: методическое обеспечение опережающих оценок в условиях минимума априорной информации; параметрическое обеспечение совместного анализа дистанционной основы и геофизических полей.

Наиболее детально проработанными в выбранной нами тематике оказываются способы решения некорректных задач теории потенциала применительно к грави-магнитным полям. Базовой операцией указанных способов можно назвать покомпонентное разделение геолого-геофизического пространственного сигнала на узкополосные условно независимые составляющие и их аналитические продолжения в геологическое полупространство. Термин «некорректных» означает получение в рамках отдельных алгоритмических и модельных представлений множества эквивалентных решений. Нами создан комбинированный аналитический и алгоритмический подход, в рамках которого семейства эквивалентных решений оказывается возможным сузить либо в рамках структурных, либо в рамках рудных моделей [1]. Это позволяет перейти от параметрических разрезов к разрезам геолого-структурным.

В теории аналитических продолжений корректной в смысле существования аналитического решения считается задача одномерная, в нашем случае приводящая к построению разреза. Дву- и трехмерные решения выступают как численные обобщения одномерной задачи: аналитический пересчет выполняется по строкам и столбцам матрицы исходных данных с последующим осреднением результата. Альтернативный подход состоит в аналитическом продолжении потенциального сигнала по системе профилей, субортогональным доминирующим простираниям структурного плана с последующими интерполяционными обобщениями. Подобная методика допускает детальную оценку морфологии локализованных неоднородностей, а в случае узкополосного разделения обрабатываемого сигнала - реконструкцию разноранговых и, соответственно, разноглубинных неоднородностей. Способ апробирован на широком спектре задач по выполнению опережающего прогноза в диапазоне масштабов 1:25 000 - 1:100 000 [2].

Нередки случаи инициации работ по лицензионным участкам за пределами Российской Федерации в условиях отсутствия геофизического информационного обеспечения. Определяя это как минимум априорной информации, отметим, что такие же ситуации встречаются и в пределах России, что связано с наличием этого обеспечения лишь в фондах и только в аналоговой форме, с одной стороны, либо с аспектами коммерческой тайны, с другой. Здесь топо- и дистанционная основа выступают как единственный материал широкого доступа для выполнения первичных структурных оценок [3]. На фоне принятых в аэрокосмогеологии полуэмпирических подходов нами предлагается система автоматизированного дешифрирования, опирающаяся на алгоритм минимизации дисперсионного функционала и разделение поля оптической плотности на несколько узкополосных составляющих. В итоге получаем структурные схемы на разных уровнях детальности (рис. 1), верифицируемые на отдельных участках дешифрированием ручным.

а) б) в)

Рис. 1 Результат применения авторской системы автоматизированного линеаментного дешифрирования дистанционной основы на разных уровнях генерализации: преобразование площадного изображения (космообраза) полигона в структурный каркас (а - высокочастотный; б - среднечастотный; в - низкочастотный)

оптический дистанционный плотность магнитный

Опыт апробации подхода демонстрирует его эффективность для локализации перспективных объектов при последующей детализации геофизическими и геохимическими методами.

Один из ключевых методических элементов, активно используемых нами в задачах районирования, заключается в картировании границ областей пространственной стационарности в структуре сигнала, задаваемого на площади исследуемого полигона. Под областью пространственной стационарностью понимаем пространственный интервал, в пределах которого амплитудно-частотный состав сигнала не меняется [4]. В основе алгоритма лежит операция свертки, оценка анизотропии направленности осей аномалий, расчет локальных автокорреляционных функций. Итог имеет форму схемы районирования, которая в совокупности с линеаментным дешифрированием и распознаванием образов с обучением допускает решение задачи актуализации геологической основы.

Конечные решения в общем случае должны иметь вид площадных схем и карт, а также системы разрезов. При наличии лишь дистанционной основы стандартное методическое обеспечение под построение разрезов, как разновидность глубинных аналитических пересчетов поля оптической плотности, отсутствует. В аэрокосмогеологии сформировано эмпирическое представление о пропорциональности линейных размеров геоморфологических аномалий глубине залегания структурных и/или вещественных особенностей. Практикуется отнесение отдельных линеаментов в зависимости от их длины к детерминированной глубине, что не содержит в своей основе четкого физического обоснования, за исключением апелляций к механизмам, подобным многоуровневой изостатической компенсации. Представителями Газпрома анонсируется возможность построения «томограмм» месторождений лишь по рельефу дневной поверхности на основе его частотных характеристик [5]. В последнем случае имеет место достаточно интересный алгоритм, но весьма сомнительное физическое обоснование корректности глубинного пересчета с апелляцией к Марковским переходам и к имитации установок для электромагнитного зондирования. С.А. Серкеровым (1991) обоснована возможность унифицированного спектрального пересчета в объем геологического пространства любых геофизических полей и в основе своей данный пересчет подобен [5].

Физическое обоснование сформированному унифицированному подходу к глубинным пересчетам геолого-геофизических полей в 2007 году было опубликовано в работе [6], где рассмотрена гидродинамическая модель неравновесной геологической среды. Ее основные положения:

- в слое вязкой жидкости при нарушении его плотностного равновесия наблюдаются процессы спонтанного упорядочивания, проявляющиеся в закономерной стратификации и ячеистом дроблении поверхностей раздела;

- в системе волновых профилей, экспериментально фиксируемых в этом слое, наблюдается близкое к логистической увеличение длины внутренних волн при движении от кровли к подошве пласта;

- в масштабе геохронологической шкалы геологическая среда ведет себя как вязкая жидкость, обладающая в общем случае неравновесным распределением плотностных неоднородностей во внешнем гравитационном поле;

- в результате процессов спонтанного упорядочивания имеем по латерали геоблоковое дробление, а по вертикали - стратификацию геологической среды. Причем и в системе геоблоков, и в рельефе поверхностей раздела наблюдаем выраженную пространственную периодичность с указанным выше закономерным вертикальным изменением длины волны.

Здесь мы выводим волновую аналогию для аналитического продолжения непотенциальных полей, заданных по профилю. Для её трехмерного обобщения применяется аналогия со ставшим классическим в гидродинамике опытом Бенара, постулирующим существование аналитической зависимости между линейным размером ячейки (геоблока) и мощностью неравновесного слоя, в котором эта ячейка, как трехмерная структура, сформировалась. Применением этих оценок в комплексе с процедурой свертки пересчитываем поле оптической плотности в

- глубинную структурную поверхность, отражающую наличие син- и антиформ, сопоставляемых к эталонными (рудными) объектами;

- систему региональных разломов, восстанавливаемых как зоны высокой коррелируемости между линеаментными схемами разной степени генерализации и, соответственно, разной глубинности;

- семейство структурных разрезов, построенных субортогонально доминирующим простираниям реконструированного структурного плана.

Литература

1. Мовчан И.Б., Яковлева А.А., Сергеев С.П. Совместная обработка материалов дистанционного зондирования и магнитного поля на примере западного побережья Красного моря // Региональная геология и металлогения, ВСЕГЕИ. №50. 2012. с. 55-64.

2. Мовчан И.Б., Кирсанов А.А., Яковлева А.А. Принципы аналитического продолжения непотенциальных полей при создании трехмерной глубинной модели // Труды межд.конф. «Новые технологии обработки и использования данных дистанционного зондирования Земли в геологоразведочных работах и при ведении мониторинга опасных геологических процессов». ВСЕГЕИ. апрель, 2012. 5 С.

3. Мовчан И.Б. Опережающий прогноз и структурная реконструкция на примере участка в окрестности г. Фреснилло (Центральная Мексика) // Журн. науч. публикаций аспирантов и докторантов. Курск. №2. 2012. с. 10-12.

4. Дэвис Дж. Статистика и анализ геологических данных // М., Мир. 1977. с. 187-322.

5. Черников А.Г., Либина Н.В., Матушкин М.Б. Способ выявления внутренних неоднородностей Земли / Заявка: 2004138868/28, Газпром. 30.12.2004. 10 С.

6. Петров О.В. Диссипативные структуры Земли как проявление фундаментальных волновых свойств материи / СПб., ВСЕГЕИ. 2007. 304 С.

Размещено на Allbest.ru