↑ Геологическая интерпретация гравитационных аномалий

В результате полевых гравиметрических работ и количественной интерпретации на поисково-разведочной площади получают: карты аномалий силы тяжести (или графики при профильных наблюдениях), плотностные разрезы и карты глубин структурно-плотностных границ. Для понимания геологической значимости этих данных они анализируются совместно с геологическими материалами: геологическими и структурными картами, геологическими разрезами, построенными по данным бурения, с данными лабораторного определения плотности для различных горных пород. Процесс такого сопоставительного анализа называют геологической интерпретацией данных гравиразведки.

Для плотностных разрезов геологическая интерпретация состоит в определении абсолютных значений плотностей для выделенных на разрезе тел и в оценке их возможного вещественного (литологического) состава. Для структурно-плотностных границ – в стратиграфической привязке построенных плотностных границ.

Геологической (качественной) интерпретации подвергаются и непосредственно карты наблюденных аномалий силы тяжести. Для этого эти карты сопоставляются с различного рода геологическими картами (тектоническими, структурными, литолого-фациальными и др.) и выявляются закономерные связи гравитационного поля с теми или иными геологическими объектами. Впервые такое сопоставление было проведено крупнейшим геологом А.Д,Архангельским и выдающимся геофизиком В.В.Федынским по Восточно-Европейской платформе. Выявленные ими закономерности до сих пор являются основополагающими критериями при геологической интерпретации карт гравитационных аномалий. Вот они:

*геологические структуры четко выражены в изолиниях гравитационного поля, которые фиксируют простирание и контуры структур; нередко крупным структурам соответствуют сложно построенные поля – зоны однородности полей;

*впадины и поднятия в рельефе кристаллического фундамента ярко отражаются в поле силы тяжести соответственно отрицательными и положительными соизмеримыми по площади аномалиями;

*интрузии кислого и основного состава характеризуются соответственно отрицательными и положительными локализованными аномалиями;

*глубинные разломы и зоны разломов в гравитационном поле выделяются цепочками локальных аномалий, высокими горизонтальными градиентами поля (сгущением изоаномал), сменой направлений простираний аномалий.

Такой подход применяется на всякой поисково-разведочной площади, при этом подобные закономерности уточняются, детализируются, выявляются новые, присущие только данной территории. Используя выявленные на основе сопоставительного анализа закономерности, удается по гравитационному полю прогнозировать местоположение и свойства геологических объектов,  вплоть до прогноза месторождений тех или иных видов полезных ископаемых. Поэтому гравитационный метод применяется для решения широкого круга геологических задач: при тектоническом районировании, при геологическом картировании, при изучении глубинного строения земной коры, при решении таких структурных задач, как изучение соляных куполов, антиклинальных структур, для выявления неструктурных ловушек, при прямых поисках месторождений нефти и газа, при поисках и разведке угольных месторождений, а также при поисках и разведке месторождений железных руд, хрома, меди, свинца, олова, алмазов, барита, калийных солей и  пр.).

Рассмотрим некоторые примеры количественной и качественной интерпретации аномалий силы тяжести на территории Беларуси.

↑ Гравитационное поле Беларуси

Поле аномалий силы тяжести на территории Беларуси по своей интенсивности типично платформенное – ±50 мГал (рис. 12). Отличительная  особенность поля – преобладание линейных и линейно-полосовых положительных и отрицательных аномалий  северо-западного и северо-восточного простирания. Для зоны пересечения таких полос характерны  аномалии изометричной либо расплывчатой формы; в поведении изоаномал слабо  прослеживаются  пересекающиеся направления.

На территории Беларуси выделяются три крупные отрицательные гравитационные аномалии, выпадающие из общей линейной закономерности северо-западного и северо-восточного направлений. Это – Новгородская аномалия на севере Беларуси, в форме которой прослеживаются  широтные и северо-восточные направления изоаномал, соответствующая крупному гранитогнейсовому блоку; две крупные аномалии  широтного простирания на юге Беларуси, соответствующие Подлясско-Брестской  впадине и Припятскому прогибу. Широтные простирания поля подчеркиваются и цепочками относительно локальных аномалий, резкими изгибами изоаномал.

Преобладающая линейность аномалий свидетельствует о том, что в формировании аномального поля силы тяжести значительную роль играла разломная тектоника. Сравнительный анализ «видимых» аномалий силы тяжести с данными о плотностях горных пород показал, что подавляющее большинство наблюденных аномалий соответствует плотностям  горных пород фундамента, вскрытых бурением,  то есть основная масса «видимых» линейно вытянутых аномалий  обусловлена вещественными неоднородностями фундамента.

Расчеты показали, что платформенный чехол, средняя плотность отложений которого на 0,4–0,5 г/см3 меньше средней плотности пород фундамента (2,65–2,70 г/см3), сильное  возмущающее влияние оказывает только в Подлясско-Брестской  впадине и в Припятском  прогибе. Кроме того, вендские и девонские эффузивные породы высокой плотности присутствуют в  платформенном чехле  Подлясско-Брестской  и Припятской структурах. Разноориентированность и слабая интенсивность видимых гравитационных аномалий в Оршанской впадине свидетельствуют о том,  что и здесь  гравитационный эффект платформенного чехла значителен. Но в этих структурах  неоднородности вещественного состава фундамента тем не менее  проявляются в  наблюденных аномалиях силы тяжести.

↑ Высокоточная гравиметрия при выявлении залежей нефти в Припятском прогибе

При сопоставлении детальных гравитационных аномалий, построенных по данным высокоточных гравиметрических измерений, с месторождениями нефти и газа российским геофизиком И.Н. Михайловым было установлено, что залежи нефти и газа отображаются в наблюденном гравитационном поле относительно отрицательными аномалиями (минимумами), интенсивностью в несколько десятых долей миллигала. Структура минимума имеет форму типа  «сомбреро». Не вдаваясь в детали этой  структуры  (формы) поля, отметим, что эта закономерность использована белорусским  гравиразведчиком В.Х.Булыгой для выделения в Припятском прогибе по полю силы тяжести участков, перспективных на поиски нефтяных залежей. В процессе исследований В.Х. Булыгой отмечено, что в северной части Припятского прогиба аномалии типа «сомбреро» достигают значений –0,3 – (–0,5) мГал и четко выделяются на  фоне регионального поля. При этом,  например, для Червонослободской и Октябрьской площадей ошибка прогноза нефтяных залежей по аномалиям типа «сомбреро» составляет всего 12,5%. На рис. 13 приведен пример количественной интерпретации наблюденного поля силы тяжести на Вишанском месторождении нефти, где мы четко видим соответствие гравитационного локального минимума известной по данным бурения нефтяной залежи.

Интерпретация гравитационного поля вдоль геотраверса,секущего Оршанскую впадину 

Через Оршанскую впадину проведен  геотраверс VII-VII магнитотеллурических зондирований (МТЗ). Выполненная  интерпретация данных МТЗ показала, что в верхней части земной коры, вероятнее всего, в верхах кристаллического фундамента на глубинах 1–3 км  имеются  электропроводящие зоны. Используя эти данные в качестве начального приближения,  по методу подбора в компьютерном виде с помощью программ С.В.Голобокова сделано гравитационное моделирование. Оно  показало, что в разрезе Оршанской впадины на глубине 1–4 км ниже поверхности фундамента расположен ряд возмущающих тел с относительно пониженными и повышенными плотностями (рис.16). Контуры этих гравитирующих тел неплохо совпадают с контурами электропроводящих зон.

Анализируя данные МТЗ и плотностной разрез совместно, были выявлены следующие две закономерности. Первая – относительно пониженным по плотности телам соответствуют  зонам повышенной электропроводности. Вторая – сочетание относительно повышенных по плотности тел и зон повышенной электропроводности.

Наличие двух  названных закономерностей свидетельствует о том, что природа выделенных в разрезе Оршанской впадины аномальных геофизических зон различна. Первая закономерность отражает, по-видимому, структуру рифейских отложений, обладающих относительно фундамента уменьшенной плотностью и  повышенной электропроводностью. Вторая же закономерность характерна для структуры фундамента: относительно повышенной плотностью могут обладать интрузии гранитоидов и плагиогранитов, рассеченных дайками основных и  ультраосновных пород. Интрузии образуют в фундаменте горсты, поэтому, возможно, характеризуются трещиноватостью, причем такой, что она существенно понижает удельное электрическое сопротивление за счет заполнения трещин минерализованной водой (до 170 г/л), но не оказывает  существенного влияния на плотностные свойства пород.

Таким образом, первая закономерность вероятно характерна для небольших прогибов (грабенов) по поверхности  фундамента, заполненных рифейскими отложениями, а вторая закономерность отражает  поднятия (горсты), образованные интрузиями гранитоидов. На основании такой геологической интерпретации данных грави- и электроразведки  по верхним кромкам гравитирующих тел проведена поверхность, которая отождествляется с поверхностью кристаллического фундамента.

По комплексу геофизических данных,  используя характер расположения в разрезе аномально плотностных тел и зон повышенной электропроводности, построен разрез  поверхности фундамента. Нетрудно видеть, что форма рельефа и глубинность фундамента в новой интерпретации существенно отличаются от поверхности фундамента, представленной ранее на Тектонической карте Беларуси. Отметим также некоторые особенности внутренней структуры фундамента: в южной части профиля между Могилевом и Оршей фундамент однороден, а севернее Орши он латерально неоднороден.

Существование в Оршанской впадине грабенообразных погружений поверхности фундамента более 2,5 км повышает перспективы нахождения здесь залежей нефти и газа. Тем более, что в России, на Даниловской площади Волыно-Среднерусской системы прогибов, генетически связанной с Оршанской впадиной, получены притоки

жидкой высококачественной нефти.