Применение современных геоинформационных технологий при решении задач геофизического картирования на акватории Северо-Западного шельфа России
В.В. Васильев1, Е.Г. Васильева1, А.В. Зайончек2.
1 ОАО Морская арктическая геологоразведочная экспедиция, г. Мурманск.
2 ГИН РАН, г. Санкт-Петербург.
Доклад
Введение
Исходными данными при планировании поисковых геологоразведочных работ на нефть и газ являются представления о строении и тектоническом развитии изучаемого района Земли. При исследованиях на акваториях, где прямые геологические наблюдения носят фрагментарный характер, ведущую роль приобретают геофизические методы. Их безусловным лидером является сейсморазведка, однако высокая стоимость работ для Арктического шельфа заставляет максимально полно использовать комплексный подход к интерпретации всех уже имеющихся геофизических данных.
Один из возможных вариантов комплексирования геофизической информации разработан и апробирован в рамках программы составления геофизических основ (ГФО), как предваряющего и сопутствующего этапов создания Государственной геологической карты России масштаба 1:1 000 000 (Госгеолкарты-1000).
На настоящий момент нами закончено создание ГФО на листы R-38-40, S-41-43, T-37-40 и заканчивается геофизическое картирование листа T-41-44 (рис. 1). Технология работ по листам R-38-40 и S-41-43 достаточно полно освящена в работах [5, 6, 7, 8], а также будет представлена в докладе Е.Г. Васильевой "Комплексная обработка и интерпретация геофизических данных на базе ГИС ArcView". В 2003 г. закончен комплект ГФО на лист T-37-40 - первый в РФ лист Госгеолкарты 3-го поколения на шельфе. Вначале мы остановимся на методических аспектах работы.
Рис. 1. Листы геофизической основы Госгеолкарты-1000, подготовленные (R-38-40, S-41-43, T-37-40) и подготавливаемые (T-41-44) в МАГЭ.
Геофизическое картирование Северо-Западного шельфа России
Первая гравиметрическая карта на Арктический шельф СССР масштаба 1:2500000 составлена в 1980 г. (рис. 2) В её основу положена достаточно редкая сеть, в основном, авиадесантных измерений. Составление кондиционных листов гравиметрических карт морей меньшего масштаба стало возможным после совершенствования методики надводной съемки, снижения погрешностей измерений, определения их координат, а также накопления материалов морских съемок. Первые листы Государственной гравиметрической карты (ГГК) масштаба 1:1000000 для морской акватории были составлены в 1980-1982 гг. специалистами МАГЭ по материалам надводных съемок, выполненной экспедицией в Баренцевом море. До 1999 г. были составлены 12 листов ГГК, в том числе 8 сдвоенных и 2 счетверённых (рис.3). Картосоставительские работы велись в МАГЭ В.А. Журавлёвым, Н.Н. Басюковой, Т.А. Поповой, Н.Н. Буглак, И.Я. Французовым. В 1991-1992 гг. в МАГЭ была составлена первая серия листов ГГК масштаба 1:200000 по материалам надводной съемки на Кольском шельфе Баренцева моря. В 2002 г. завершено составление второй серии листов среднемасштабных карт (масштаба 1:200000) для северной части Белого моря. [9]
Рис. 2. Гравиметрическая карта Арктического шельфа СССР и прилегающих областей (западная часть).
Редукция в свободном воздухе. (ПГФЭ "Севморгео", Гапоненко Г.И. и др., 1980)
Рис. 3. Листы Государственной Гравиметрической карты СССР и РФ, подготовленные в МАГЭ
Рис. 4. Картографические материалы, использованные при составлении гравиметрической карты Северного Ледовитого океана (ВНИИОкеангеология, Глебовский В.Ю. и др., 2002)
Составленные ГГК были обобщены в ряде обзорных карт на акватории Арктического шельфа (рис.4). Существенный недостаток этих работ - слабая автоматизация как при составлении каталогов гравиметрических пунктов, так и построения самих карт. Имеющиеся компиляции гравиметрических полей в значительной степени используют не первичные данные, а изданные карты изолиний. Связано это в основном с режимностью материала. Для карт ГГК 3-го поколения такой подход неприемлем.
Результаты аэромагнитных работ на площадь Арктического шельфа России обобщены во ВНИИОкеангеологии в 2002 г. Маршрутные данные переобработаты и увязаны на современном техническом уровне и являются кондиционной основой для геофизического картирования (рис.5).
На рис. 6 представлены сейсмические работы МАГЭ на Баренцево-Карском шельфе. Они носят в основном региональный характер и дают, после обработки современными программными средствами, уникальный материал для изучения глубинного строения района.
Рис. 5. Cхема аэромагнитной изученности Северного Ледовитого океана
Рис. 6. Сейсмические профиля МАГЭ в Баренцево-Карском регионе
ГФО на лист T-37-40
Выполненное нами геофизическое картирование по листу T-37-40 базируется на принципе формирования согласованного цифрового геофизического банка данных (БД) в рамках геоинформационных технологий. Исходной информацией послужили многолетние результаты работ, выполненных различными организациями, и обобщенных в рамках производственных, научно-исследовательских отчетов. Результатом обобщения и интерпретации информации является серия цифровых моделей карт и разрезов, включающая:
- карты аномального гравитационного поля в свободном воздухе и редукциях Буге;
- карту аномального магнитного поля;
- карты градиентов гравитационного и магнитного полей;
- карты остаточных аномалий;
- геолого-геофизические разрезы на основе сейсмических данных;
- карты и схемы, отражающие результаты интерпретации всех геофизических данных.
Обработка такого значительного объема информации выполнена с использованием современных геоинформационных технологий в геоинформационной системе (ГИС) ArcView 3.2. Для облегчения задачи манипулирования, обработки, хранения и отображения информации созданы дополнительные программные модули, интегрированные в среду ArcView.
На рис. 7 и 8 представлены схемы использованных гравиметрических и магнитометрических съёмок. Гравиметрические данные - набортные измерения МАГЭ. Исходные каталоги пунктов были пересчитаны, выявленные ошибки исправлены. После этого произведен расчёт гридов по регулярной сети и по ним построены карты изолиний.
Магнитометрические данные - аэроработы различных организаций и участок среднемасштабной надводной съёмки МАГЭ.
Рис. 9 - схема сейсмической изученности листа. По линиям профилей МОВ ОГТ (А-Б) и комплексного профиля "Севморгео" АР-1 (В-Г) построены геолого-геофизические разрезы. Выполнено плотностное моделирование, рассчитано положение кромок магнитоактивных тел (рис. 10).
Рис. 10. Геолого-геофизический разрез по листу T-37-40 (МАГЭ, Федухина Т.Я. и др., 2003)
Рис. 11. Условные обозначения к геолого-геофизическому разрезу
В комплект карт вошла схема районирования по особенностям геофизических полей. В основу районирования был положен кластерный анализ геофизических полей и их трансформаций. Кластерный анализ, являющийся математической процедурой многомерного анализа, применительно к геофизическим исследованиям позволяет на основе нескольких параметров (геофизических полей и их трансформаций) выделить области, внутри которых характеристики полей сравнительно одинаковые.
В дальнейшем результаты наших работ были использованы при построении геологических карт и схем, в частности, карт тектонического строения и перспектив нефтегазоносности. В качестве примера геологической интерпретации геофизических данных представлены линии разрывных нарушений с тектонической карты (Шкарубо С.И.), нанесённые на гравиметрическую карту (рис. 14), и границы нефтегазовых провинций, областей, тектонических и локальных структур (Вискунова К.Г., Шкарубо С.И.), нанесенные на магнитометрическую карту (рис. 15).
Рис. 14. Гравиметрическая карта на лист T-37-40 (Васильев В.В., Журавлёв В.А.) с нанесёнными разрывными нарушениями (Шкарубо С.И.)
Рис. 15. Магнитометрическая карта на лист T-37-40 (Черных А.А. и др.) с нанесёнными границами НГП/НГО, тектонических и локальных структур (Вискунова К.Г., Шкарубо С.И.)
О работах по геолого-геофизическому картированию Северо-Западного шельфа России вы можете прослушать в докладе ответственного исполнителя работ С.И.Шкарубо "ГИС-комплект листов Госгеолкарты РФ - основа эффективного освоения нефтегазового сырья Баренцево-Карского шельфа".
Заключение
В результате проведённых работ создан БД по комплексу геофизических полей на значительную часть акватории Северо-Западного шельфа России (рис. 1), отработана ГИС-технология их совместного анализа и картографической визуализации. Информационный банк геолого-геофизических данных, основанный на ГИС-технологии, облегчает многократное использование геофизических данных на новом техническом уровне. Эта технология в силу её "открытости" может быть применена при формировании БД в рамках других работ. Целесообразным представляется создание единого геофизического БД на всю площадь Баренцево-Карского шельфа.
Литература:
1. Васильев В.В., Васьковский Б.В., Погарева О.И., Сапрыкин Ю.Ф. Геофизические съемки: проблемы унификации информации. 2-я международная конференция "Проблемы геокосмоса", СПб, 29 июня - 3 июля 1998 г.// Тезисы докладов, с. 29-30.
(Vasiliev V.V., Vaskovskii B.V., Pogareva O.I., Saprikin Iu.F. The geophysical survey: problems of unification of the information. Book of Abstracts 2nd International Conference 'Problems of geocosmos', SPb, June 29-July 3, 1998, p. 29-30.)
2. Коротких Е.Г., Шкарубо С.И. Опыт и проблемы составления Государственной геологической карты в среде ArcView. "Геодезия и картография", 9'1999, с. 37-38.
3.Васильев В.В. Увязка АГС-данных. Международная научно-практическая конференция молодых ученых и специалистов "Геофизика-99", СПб, 9-11 ноября 1999 г.// Программа конференции, с. 19. (III премия)
4. Васильев В.В. Вычисление сводных цифровых моделей полей перекрывающихся АГС-съемок. Международная геофизическая конференция, СПб, 2-7 октября 2000 г.// Тезисы докладов, с. 531-533.
(Vasiliev V.V. The computation of summary digital models of fields in conducting overlapping airborne radiometric surveys. Book of Abstracts International Geophysical Conference, SPb, Oct. 2-7, 2000, pp. 531-533.)
5. Васильев В.В., Васильева Е.Г., Журавлев В.А. Обработка геофизической информации в среде ГИС ArcView. Выездная сессия научно-методического совета по геолого-геофизическим технологиям МПР РФ по секции "Морские работы", Мурманск, 23-25 мая 2001 г.// Тезисы докладов, с. 6-8.
6. Васильев В.В., Васильева Е.Г. Опыт создания цифровых моделей карт изолиний в геоинформационной системе ArcView для геофизического банка данных. Международная конференция "Седиментологические процессы и эволюция морских экосистем в условиях морского перигляциала", Мурманск, 8-10 ноября 2001 г.// Сборник научных трудов, кн. 2, с. 109-116.
7. Васильева Е.Г. Создание цифровых моделей геофизических карт в среде ГИС ArcView. "Геофизический вестник" 11'2001, с. 8-11.
8. Васильев В.В., Васильева Е.Г., Журавлев В.А. Представление в ГИС-технологиях результатов геофизических исследований для морской части Тимано-Печорского нефтегазоносного бассейна. Международная конференция "Нефть и газ Арктического шельфа". Мурманск, 13-15.11 2002.// CD, , http://www.vladsc.narod.ru/work/mur02gfo/mur02gsd.htm
(Vasiliev V.V., Vasilieva E.G., Zhuravlev V.A. GIS-presented Geophysical Results of the Offshore Portion of the Timan - Pechora Oil and Gas Bearing Basin. The International Conference "Oil and gas of Arctic shelf". Murmansk, Nov. 13-15, 2002.// CD, , http://www.vladsc.narod.ru/work/mur02gfo/mur02gse.htm)
9. Журавлев В.А., Французов И.Я., Васильев В.В. Государственная гравиметрическая карта России для Баренцева и западной части Карского морей. Международная конференция "Нефть и газ Арктического шельфа". Мурманск, 13-15.11 2002.// CD, http://www.vladsc.narod.ru/work/mur02gra/mur02gr.htm
(Zhuravlev V.A., Frantsuzov I.Ya., Vasiliev V.V. The State Gravity Map of Russia on the Barents Sea and Western Portion of the Kara Sea. The International Conference "Oil and gas of Arctic shelf". Murmansk, Nov. 13-15, 2002.// CD, http://www.vladsc.narod.ru/work/mur02gra/mur02gre.htm)
10. Инструкция по составлению и подготовке к изданию листов Государственной геологической карты Российской Федерации масштаба 1 : 1 000 000 (третьего поколения). СПб, Изд. ВСЕГЕИ, 2002, 240 с.
11. База гравимагнитных и батиметрических данных Северного Ледовитого океана//
(Gravity, Magnetic and Bathymetry Database of the Arctic Ocean.// )
