CC BY
50
УДК 550.37:519.63/64
А.М. Санчаа, Н.Н. Неведрова, И.В. Суродина
Институт нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН, Новосибирск
ТРЕХМЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ГЕОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ СЛОЖНЫХ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ (НА ПРИМЕРЕ БАРГУЗИНСКОЙ ВПАДИНЫ)
Введение
На территории крупных межгорных впадинах Байкальской рифтовой зоны (Тункинской, Селенгинской, Баргузинской и других) выполнен значительный объем электрических зондирований (ВЭЗ) с использованием установки Шлюмберже. Максимальный размер генераторной линии достигал 10-16 км. Исследования проводились с целью восстановления внутренней структуры впадин. Следует отметить, что к этим осадочным бассейнам часто приурочены месторождения минеральных и строительных ресурсов. В частности все байкальские впадины перспективны на наличие природного газа и нефти.
Тектонические впадины Байкальского рифта расположены в сейсмоактивном регионе и имеют сложное блоковое строение с присутствием многочисленных разломных структур. При этих условиях всегда имеется значительный объем полевого материала, интерпретация которого в программных комплексах одномерного моделирования и инверсии с использованием горизонтально слоистой модели не вполне корректна. В докладе будут показаны возможности применение программ двумерного и трехмерного моделирования для обоснования отдельных геологических структур на примере полевых данных ВЭЗ, полученных в Баргузинской впадине.
Большой интерес вызывают песчаные образования, ярко выраженные в рельефе Баргузинской впадины - это Верхний и Нижний куйтуны. Аналогичные песчаные холмы имеются и в других впадинах, например, массив Бадар в Тункинской долине. Существует множество гипотез относительно их происхождения. Одни рассматривали их как антиклинальные поднятия [1], другие считали куйтуны производными «мерзлотной тектоники» [2]. На рис. 1 показаны профили и пункты электрических зондирований, а также куйтуны, которые проявляются в виде локальных поднятий в рельефе Баргузинской впадины.
• Пункты ВЭЗ я Скважины а Пункты МТЗ
70 0 70 140 КПотйеге
Рис. 1. Теневая модель рельефа Баргузинской впадины
С целью уточнения внутреннего строения Верхнего куйтуна выполнено трехмерное моделирование. Была использована программа EMF_DC3Dmod. Эта программа разработана совместно лабораторией электромагнитных полей ИГФ и ИВМиМГ СО РАН применительно к данным метода сопротивлений и позволяет решать прямую задачу ВЭЗ с установкой Шлюмберже [3]. В программе реализован конечно-разностный метод решения для аномальных полей с применением консервативной схемы для случая разрывных коэффициентов [4]. В расчетах использовался параллельный вариант программы, позволяющий одновременно на 10 процессорах рассчитать пять разносов установки Шлюмберже. Стартовая модель этой структуры была ранее построена с использованием программного комплекса одномерной интерпретации и затем верифицировалась с помощью различных двумерных программ моделирования и инверсии. Все расчеты по трехмерной программе проведены на многопроцессорных ЭВМ ССКЦ СОРАН МВС-128 и Иапшт-2.
В табл. 1(а) представлены модели для пункта ВЭЗ 141, (б) - результаты трехмерного моделирования для представленных моделей и их комбинаций. Модели 1 и 2 по геоэлектрическим параметрам отличаются принципиально. Модели 3, 4 представляют собой комбинации наиболее оптимальных параметров моделей 1, 2, и для них эти параметры меняются незначительно. Наименьшая средняя невязка при расчетах получена для модели 2, которая и признана оптимальной.
Таблица 1(а)
Модель 1 (ВЭЗ 141) Модель 2 (ВЭЗ 141)
УЭС, Ом-м Мощность, м УЭС, Ом-м Мощность, м
900 2.1 1260 7.4
1895 38.5 2719 20.5
263 76 416 118
2280 133 1835 723
24 1156 35 723
20000 4000
(б)
ВЭЗ 141 Полевые Модель 1 Модель 2 Модель 3 Модель 4
данные 30 30 30 30
АВ/2 Рк Рк невязка, % Рк невязка, % Рк невязка, % Рк невязка, %
25 1550 1478,01 4,87 1478 4,87
25 1819 1863,82 2,40 1789,32 1,66
40 1618 1509,75 7,17 1811,13 10,66 1882,86 14,07 1509,75 7,17
65 1345 1351,26 0,46 1414,61 4,92 1672,35 19,57 1351,26 0,46
100 894 1002,78 10,85 902,38 0,93 1201,25 25,58 1002,74 10,84
150 617 700,82 11,96 623,33 1,02 818,93 24,66 700,82 11,96
220 630 615,56 2,35 610,5 3,19 690,87 8,81 708,49 11,08
340 806 746,13 8,02 719,85 11,97 775,56 3,92 685,44 17,59
500 1030 914,48 12,63 881,62 16,83 935,62 10,09 813,85 26,56
750 1087 1061,13 2,44 1045,76 3,94 1093,35 0,58 1026,25 5,92
1000 1060 1059,41 0,06 1086,02 2,40 1109,44 4,46 1084,43 2,25
1500 989 909,25 8,77 958,55 3,18 956,03 3,45 977,53 1,17
2500 538 488,45 10,14 498,67 7,89 492,01 9,35 581,73 7,52
3500 309 277,64 11,30 309,56 0,18 295,02 4,74 301,38 2,53
5000 199 204,45 2,67 209,29 4,92 210,89 5,64 229,18 13,17
6500 230 248,2 7,33 243,51 5,55 245,34 6,25 262,21 12,28
Ср.невязка, % 6,73 5,33 9,52 9,03
На рис. 2 представлена объемная модель Верхнего куйтуна, построенная в результате трехмерного моделирования. Выполненное трехмерное моделирование позволяют сделать вывод о том, что Верхний куйтун, выраженный в рельефе как локальное поднятие, в фундаменте проявляется как погружение.
Рис. 2. Трехмерная модель Верхнего куйтуна Баргузинской впадины
Таким образом, разработанная программа трехмерного моделирования EMF_DC3Dmod позволяет значительно уточнить строение различных сложных геологических объектов.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Замараев С.М. Краевые структуры южной части Сибирской платформы / С.М. Замараев. - М.: Наука, 1967. - 248 с.
2. Флоренсов Н.А. Байкальская рифтовая зона и некоторые задачи ее изучения // Байкальский рифт: сб.ст. / Н.А. Флоренсов. - М.: Наука, 1968. - С. 40-56.
3. Неведрова Н.Н. Трехмерное моделирование при построении геоэлектрической модели Тункинской впадины Байкальской рифтовой зоны / Н.Н. Неведрова, И.В. Суродина, А.М.Санчаа // ГЕО-Сибирь-2006: сб. науч. ст. - Новосибирск, 2006. - С.19-25.
4. Самарский А.А.Введение в теорию разностных схем / А.А. Самарский. - М.: Наука, 1971.
© А.М. Санчаа, Н.Н. Неведрова, И.В. Суродина, 2007
