CC BY
11
УДК 553.982(571.1)
DOI: 10.18303/2618-981 X-2018-1-217-223
ОЦЕНКА СХОДСТВА ПОВЕРХНОСТЕЙ СЛОЕВ С ТИПОВЫМИ ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКИМИ И ТЕКТОНИЧЕСКИМИ ФОРМАМИ
Владимир Валентинович Лапковский
Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3, кандидат геолого-минералогических наук, тел. (383)306-63-70, e-mail: lapkovskiivv@ipgg.sbras.ru
Предлагается вычислять меру похожести поверхностей слоев и современного рельефа на одну из элементарных форм: уступ, тальвег, гребень, бровка террасы, тыловой шов террасы. Мера сходства определяется в процессе вращения элементарной формы вокруг вертикальной оси при ее наилучшем совпадении с реальной поверхностью. Представлены результаты по анализу рельефа района ленточных боров южной части Западной Сибири и для выявления разрывных нарушений по данным кубов МОГТ на Медвежьем месторождении.
Ключевые слова: сходство форм, анизотропные палетки,геоморфологические формы, тектонические формы, обнаружение разломов.
ESTIMATION OF THE SIMILARITY OF LAYARS SURFACES WITH TYPICAL GEOMORPHOLOGICAL AND TECTONIC FORMS
Vladimir V. Lapkovsky
Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, 3, Prospect Аkademik Koptyug St., Novosibirsk, 630090, Russia, Ph. D., phone: (383)306-63-70, e-mail: lapkovskiivv@ipgg.sbras.ru
It is proposed to calculate the measure of the similarity of the surfaces of the layers and the modern relief to one of the elementary forms: the ledge, the thalweg, the crest, the edge of the terrace, the rear seam of the terrace. The measure of similarity is determined in the process of rotation of the elementary form around the vertical axis, with its best coincidence with the real surface. The results are presented for relief analyses of southern part of Western Siberia and for seismic data.
Key words: similarity of forms, anisotropic pallets, geomorphological forms, tectonic forms, fault detection.
При анализе современного рельефа или погребенных слоев важно с единых позиций формально устанавливать границы структурных элементов и оценивать степень их похожести на простые типовые формы. Решение этой задачи может достигаться вычислением мер сходства фрагментов исследуемых поверхностей с одним из пяти типов вращающихся анизотропных палеток (рис. 1).
Такая оценка выполняется следующим образом: выбирается шаблон (палетка), для которой задается горизонтальный размер - радиус. Центр шаблона последовательно совмещается со всеми узлами анализируемой числовой модели поверхности. Затем вычисляется степень его похожести на покрытый им фрагмент поверхности. В качестве меры похожести принят коэффициент корреляции между анализируемой поверхностью и палеткой. При этом мера похожести оказывается различной при вращении шаблона вокруг вертикальной оси,
соответственно можно найти положение лучшего совпадения и значение коэффициента корреляции для лучшего совпадения. Эта величина, умноженная на масштабный коэффициент, определяемый диапазоном изменения амплитуд анализируемой поверхности в окрестности вращающегося шаблона, и является результирующим индикатором.
Рис. 1. Типы вращающихся анизотропных палеток: а) уступ, Ь) тальвег, с) гребень, ф) бровка террасы, е) тыловой шов террасы
В качестве примера применения метода вращающихся анизотропных палеток к анализу форм рельефа приведем результаты вычислений для части территории Алтайского края и Новосибирской области, где растут реликтовые ленточные боры. Они протягиваются на расстояние до 400 километров и ориентированы с северо-востока на юго-запад по сети стока, вызванного таянием ледников последнего оледенения. Большое количество песчаного материала в руслах водотоков создало благоприятные условия для произрастания здесь сосны.
В геоморфологическом отношении это ложбины с небольшими речками и цепочками озер и разделяющие их гряды. Обращает на себя внимание их линейность, субпараллельность и чередование на выдержанном расстоянии. Здесь находится зона сочленения глыбово-складчатых сооружений горной системы Алтая и Западно-Сибирской эпигерцинской платформы. На схеме новейшей тектоники Алтая, представленной в работе [1] в этой области показан левосторонний сдвиго-всброс, простирание сместителя которого, близко к линейным структурам рельефа данной территории. Учитывая, что речные системы часто закладываются по зонам тектонических нарушений, такое совпадение представляется естественным.
С этих позиций (существование современного регионального сдвига-взброса и окружающих его деформаций) оценим результаты вычислений, представленные на рис. 2.
Рис. 2. Рельеф зоны ленточных боров Алтая и карта коэффициентов сходства
с речными долинами:
а) копия фрагмента цифровой географической карты района; Ъ) карта изолиний цифровой модели рельефа; с) карта коэффициентов подобия, построенная по цифровой модели рельефа
Для лучшего ориентирования на рис. 2, а показана географическая карта местности с нанесенными на ней основными населенными пунктами, дорогами, руслами рек, озерами и лесными массивами. Карта 2Ь - показывает современный рельеф. Это поле высот позволило вычислить с помощью асимметричной вращающейся палетки характеристическую функцию локальной похожести данного поля на формы рельефа типа тальвег - карта 2с. Высокие значения данной функции точно соответствуют положению речных долин.
Этот результат не является банальным по следующей причине. Безусловно, все долины видны и на карте изолиний исходного рельефа, но само значение высоты не может быть функцией, характеризующей принадлежность точки местности к типу рельефа - днищу долины.
Кроме того, есть особенности, которые не слишком бросаются в глаза на рис. 2, Ь, но которые хорошо заметны на рис. 2, с. Это система ленеаментов, имеющих достаточно выдержанное простирание около 100 градусов. Данная система относительно мелких тальвегов особенно заметна юго-западнее Алейска.
Известно, что при образовании крупных сдвигов возникают оперяющие (касательные), разрывные нарушения более мелкого порядка [2, 3]. В приведенных статьях также показано, что в зависимости от времени формирования оперяющих разломов относительно времени хрупкого разрушения среды в главном разломе эти оперяющие системы имеют с ним различный угол. Возможно, отмеченные линеаменты являются проявлением в рельефе разломов, оперяющих региональные сдвиги.
Некоторые заметные линеаменты основного направления левобережья Оби можно проследить через широкую речную долину, заполненную современными осадками, на правый берег в район южной части Приобского поднятия. Это также является косвенным свидетельством того, что речные долины данного ранга связаны с тектонически нарушенными зонами, а не являются исключительно поверхностными образованиями.
Выделяется необычная, почти горизонтальная линейная зона изменения значений поля в центральной части карты 2с. Возможно, она связана с одним из разломов, который не принадлежит ни к основной, ни к оперяющей системам. Этот объект практически не виден на исходной карте рельефа.
Выделение амплитудных разрывных нарушений
Одна из значимых задач структурной интерпретации сейсмических разрезов и кубов МОГТ - выделение разрывных нарушений. Для нефтегазоносных районов ее решение имеет как научное, так и прикладное значения. Понять, как развивался бассейн, и как в нем происходили процессы миграции флюидов, невозможно без выделения сети разрывных нарушений и оценки их проницаемости в различные периоды времени.
Для выделения разрывов по отражающим горизонтам часто строят карты поля модуля градиента или кривизны, на которых разрывы отслеживаются по зонам аномально высоких значений. Такой подход имеет один недостаток - поля производных очень чувствительны к высокочастотным компонентам и случайным погрешностям измерений. На картах градиентов, полученных из реальных сейсмических данных, даже на заметных разрывах значения градиента могут мало отличаться от влияния высокочастотных компонент поля. Если поле сглаживать или проводить высокочастотную фильтрацию, то это существенно изменяет его вид в области разрывов, которые необходимо обнаруживать. Эффективно данную задачу можно решать с помощью вращающейся палетки типа «уступ».
Рассмотрим возможности применения данного метода на примере интерпретации карт времен отражающих горизонтов Медвежьего месторождения.
Медвежье месторождение расположено на северо-востоке Западной Сибири и приурочено к линейно вытянутому антиклинальному поднятию. Именно с открытием в 1972 г. Медвежьего месторождения началась история освоения гигантских газовых ресурсов севера Западной Сибири. Здесь залежи газа, в основном, приурочены к сеноманским пластам, обладающим уникальными фильтрационно-емкостными свойствами. Открытая пористость, определенная в образцах керна, достигает 40 %, а среднее значение составляет 28,8 % [4].
Большое число разрывов отражающих горизонтов в пределах мезо-кайнозойского осадочного чехла выявляется и при автоматической трассировке фазовых особенностей волнового поля. Здесь желтыми линиями показаны наиболее выраженные разрывы, они проявляются в смещении осей синфазности. Амплитуда разрывов достигает 300 мс, что соответствует смещениям в первые сотни метров. Разрывы имеют сложные формы сместителей, иногда они группируются в широкие зоны, которые характеризуются уменьшением амплитуд волнового поля и хаотичностью его рисунка. Такие зоны, возможно, являются газо-проводящими каналами и их можно прослеживать от верхнеюрских до се-номанских отложений по характерным особенностям волнового поля.
Карта изохор, для отражающего горизонта по кровле баженовской свиты показана на рис. 3. Разрывные нарушения визуально проявляются здесь в виде серий уступов.
Рис. 3. Карта Т0 по отражающему горизонту Б - кровля баженовской свиты центральной части Медвежьего месторождения
Для трассировки контуров разрывов по площади месторождения могут использоваться различные карты вычисляемых параметров - углов наклона, модуля градиента, кривизн и др. Области высоких значений этих вычисляемых параметров рассматриваются как индикаторы существования разрывов. Это вполне естественно, но задача осложняется тем, что при создании карт дифференциальных характеристик случайные погрешности построения модели или высокочастотные компоненты поверхности вносят в результат заметный уровень шума.
Результат вычисления угла наклона показан на рис. 4, а. На рис. 4, Ь представлен результат вычисления коэффициента локального сходства поверхности с вращающейся палеткой типа уступа.
Рис. 4. Критерии выделения разрывов на поверхности отражающего горизонта:
а) величина угла наклона поверхности; Ь) сходство с вращающейся палеткой типа уступ
Результат, представленный на рис. 4, b лучше соответствует целям обнаружения разрывов поверхности, здесь отсутствуют хаотичные, аномально высокие значения, связанные не с реальными видимыми разрывами, а со случайными погрешностями в построении модели.
Представленные результаты позволяют констатировать: метод вычисления меры сходства с вращающимися анизотропными палетками позволяет обнаруживать те детали и особенности строения рельефа и поверхностей слоев, которые слабо различимы на гипсометрических моделях.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Новиков И. С. Морфотектоника Алтая. - Новосибирск : Изд-во СО РАН, филиал «Гео», 2004. - 313 с.
2. Осокина Д. Н., Яковлев Ф. Л., Войтенко В. Н. Изучение тектонического разрыва как объекта, объединяющего мега-трещину, ее поля (напряжений, деформаций) и вторичные структуры (тектонофизический анализ) // Проблемы тектонофизики к 40-летию создания М. В. Гзовским Лаборатории Тектонофизики в ИФЗ РАН. издание ИФЗ РАН, 2008. -C. 89-102
3. Стефанов Ю. П., Бакеев Р. А. Формирование «цветковых» структур разрушения при продольном сдвиге массива горных пород // 2-ая Российско-Китайская научная конференция «Нелинейные геомеханико-геодинамические процессы при отработке месторождений полезных ископаемых на больших глубинах». Сб. научных трудов. - Новосибирск : ИГД СО РАН, 2012. - С. 39-44.
4. Тер-Саркисов P. M. Разработка месторождений природных газов. - М. : ОАО «Издательство "Недра"», 1999. - 659 с.
REFERENCES
1. Novikov I. S. Morfotektonika Altaya. // Novosibirsk: Izd-vo SO RAN, filial "Geo", 2004. - 313 s.
2. Osokina D. N, Yakovlev F. L., Vojtenko V. N. Izuchenie tektonicheskogo razryva kak ob"ekta, ob"edinyayushchego mega-treshchinu, ee polya (napryazhenij, deformacij) i vtorichnye struktury (tektonofizicheskij analiz). // Problemy tektonofiziki k 40-letiyu sozdaniya M.V. Gzovskim Laboratorii Tektonofiziki v IFZ RAN. izdanie IFZ RAN, 2008, - C. 89-102
3. Stefanov Yu. P., Bakeev R. A. Formirovanie «cvetkovyh» struktur razrusheniya pri prodol'nom sdvige massiva gornyh porod // 2-aya Rossijsko-Kitajskaya nauchnaya konferenciya «Nelinejnye geomekhaniko-geodinamicheskie processy pri otrabotke mestorozhdenij poleznyh iskopaemyh na bol'shih glubinah». Sb. nauchnyh trudov. g. Novosibirsk: IGD SO RAN, 2012. -S. 39-44.
4. Ter-Sarkisov P.M. Razrabotka mestorozhdenij prirodnyh gazov. // M. OAO \"Izdatel'stvo \"Nedra\", 1999. - 659 s.
© В. В. Лапковский, 2018
