Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Гравиметрический мониторинг земной коры сейсмоактивных и нефтегазоносных районов Туркменистана

ВАК РФ 04.00.22, Геофизика

Автореферат диссертации по теме "Гравиметрический мониторинг земной коры сейсмоактивных и нефтегазоносных районов Туркменистана"

о л

ГРЧ . V !, АКАДЕМИЯ НАУК ТУРКМЕНИСТАНА ИНСТИТУТ СЕЙСМОЛОГИИ

На правах рукописи

УДК 550.312;551.21

ГАИПОВ Батыр Назарович

ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ЗЕМНОЙ КОРЫ СЕЙСМОАКТИВНЫХ И НЕФТЕГАЗОНОСНЫХ РАЙОНОВ ТУРКМЕНИСТАНА 04.00.22. — геофизика

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

АШГАБАТ - 1993

Работа выполнена в Институте сейсмологии Академии наук Туркменистана.

Официальные оппоненты:

Доктор физико-математических наук, член-корр. АН Республики Узбекистан К. Н. АБДУЛАБЕКОВ

Доктор физико-математических наук В. А. Л1УХЛЛШЕДОВ

Доктор технических наук Р. ЭСЕДУЛАЕВ

Ведущая организация: Объединенный институт физики Земли Российской Академии наук.

Защита состоится « » еС/ЛЛ-Р^ЯУ^* года в часов

~—— --—^— .

на заседании Специализированного совета по защите докторских диссертаций на соискание ученой степени доктора наук при Институте сейсмологии АН Туркменистана по адресу: 7-НООО, Ашгабат—Ц., ул. Комсомольская, 20А.

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке Академии наук Туркменистана.

Автореферат разослан « » 1995 г.

Ученый секретарь Специализированного совета, канд. геол.-мин. наук

Г. А. ИШАНКУЛИЕВ

ВВЕДЕНИЕ

Территория Туркменистана богата природными запасами полезных ископаемых, имеет уникальное геологическое строение, сложившееся в процессе эволюции Земли.Вместе с тем, она является одной из высокосейсмичных областей Аль шгаско-Гималайского сейсмического пояса, характеризующейся произошедшими сильными землетрясениями. В сейсмоактивных районах Туркменистана' расположены крупные населенные пункты, промышленные объекты; зедется разработка месторождений полезных ископаемых.Огромное значение в -экономике страны 1шеет разработка месторождений Яефти и газа, а следовательно методы поиска и установления их геологичестшх особенностей. Друг:™ важным научным аспектом Является разработка методов установления зон. возмаглого возникновения сильных землетрясении, . диагностика сейсмоопасных Интервалов времени. На необходимость изучения этой проблема ориентирует Постановление Президента Туркменистана (1931) "О первоочередных мерах по созданию Республиканской системы сейсмологических наблюдений и прогноза землетрясений". Важным Геофизическим методом изучения неоднородного строения земной кора, некоторых,протекающих ней,физико-механических явлений, является гравиметрический мето|ц.

Аят/атьпость работа. Гравитационное поле -одна из фундаментальных планетарных характеристик. Знание его пространственно-временной структуры является необходимым в решении задач по широкому спектру проблем наук о Земле.

В последние годы широкое распространение получили преци-', •зионше наблюдения .пространственно-временных флуктуации гравитационного'поля в пределах локальных объектов-областей подготовки • -землетрясений,месторождений полезных ископаемых,участков земной поверхности, на которых проектируют--

ся,строятся и эксплуатируются особо ответственные и экологически. неблагоприятные объекты. Это обусловлено тем, что тонкая структура гравитационного поля несёт информацию о локальных неоднородности* земной коры и их динамике. Последнее имеет особую важность при оцеке бон возможной их сейсмотектонической 'активизации, разработке методов прогноза сильных землетрясений.В связи с этим особое значение приобретают мониторинговые (полигонные ) виды гравиметрических наблюдений, позволяющие выявлять пространственно-временные неоднородности в земной, коре, зоны современных активных тектонических разломов. Так, методы гравиметрического мониторинга в настоящее время начинают с успехом применять при оценке сейсмического рис^а,. перспектив нефтегазоносности.ка геодинамической основе степени экологической опасности регионов.

С этих позиций крайне важна разработка научно-методических основ гравиметрического мониторинга на территории Туркменистана о целью установления зон возможной сейсмической активизации и областей перспективных на поиски нефти и газа.

Цель работы. Установление • пространственно-временной структуры гравитационного' поля в геодинамически активных областях земной коры , и разработка научно-методической концепции гравиметрического мониторинга сейсмоактивных и нефтегазоносных районов территории Туркменистана. В процессе исследований решались следующце .задачи:

1)Разработка методики прецизионных повторных наблюдений за неприливными изменениями силы т^жеоти и оооснсаание метрологического обеспечения их точности; • • *

2)0ценка возможных источников аномального- прсявяенил флуктуации гравитационного поля,обусловленных помеха,«! раз-

- а-

личного генезиса;

3)Выпвление основных пространственно-Ереме?шых закономерностей динамики гравитационного поля сейсмоактивных и. нефтегазоносных зон Туркменистана;

. . 4)Установлешге механизма- взаимосвязи неприливных варга. ций силы тяжести и современных движений земной поверхности ;в-разломных гонах на территории Туркменистана;

5) Разработка научно-методических рекомендаций по практическому •. использовашго результатов гравиметрического мониторинга в сейсмоактивных и нефтегазоносных районах Туркменистана.

ЭакткчесгсиЛ материал и личное участие.Работа выполнена в Институте сейсмологии Академии Наук Туркменистана.Зкотрпмен-- тальный (материал по неприливным изменениям силы тяжести в сейсмоактивных и нефтеносных районах Туркменистана получен при непосредственном участии автора или под его научно-мето-' дическим руководством в лаборатории гравиметрии и комплексной' оценки сейсмической опасности-и Комплексно!'! опытно-метсдичес-кой сейсмологической экспедиций при КС АН Туркменистана.В ней использованы таете материалы научных изысканий по геологии, тектонике и,геофизике Копетдагского региона. При непосредственном участии автора , созданы и получили свое развитие комплексные системы сейсмических и. геофизических- прогностических наблюдений на территории Туркменистана, а также полигоны для мониторинга комплексом ветодов на месторождении Шатлык г: Восточный НеСит-Даг. • . 1"

Научный анализ, обобщение и интерпретация имеющихся данных вылепиени автором.

Методика исследований ' включает комплекс эксперимента»-

- Б -

кых и теоретических методов исследований. С целью получения высокоточных достоверных результатов использовались специальные методы проведения экспериментальных измерений, статистической оценки и комплексного анализа данных полевых гравиметрических нзблюдений с данными геодезии , гидрогеологии и других методов. Экспериментальные исследования выполнялись с помощью современных высокоточных методов наблюдений с использованием прецизионных приборов. Для анализа, обработки и интерпретации данных автором использованы методы математической статистики и физикоматеыатического моделирования.

Научная новизна.Впервые поставлены и реализованы системы высокоточного гравиметрического мониторинга в сейсмоактивных и нефтегазоносных регионах Туркменистана,позволившие уточнить и получить.принципиально новые результаты о природе непршив-ных вариаций силы тяжести в бонах тектонических нарушений в осадочных бассейнах земной коры на примере Ангабатской сейсмоактивной и Балканской нефтегазоносной районов.

Разработана унифицированная. методика наблюдении,, метрологического обеспечения и обработки результатов -гравиметрического мониторинга , уникальность которой доказана на Ашга-батском геодш:амическом полигоне.

По результатам многократных повторных .гравиметрических наблюдений надежно установлены локальные /протяженностью 1-5 км и амплитудой до 0,25 ыГал(О,0000025 м/сак*сек)/ неприливные вариации силы тяжести,пространственно приуроченные к зонам тектоничеокш{ нарушений (разломов) сейсмоактивных и нефтегазоносных областей Туркмениотана,

Впервые установлен и,систематизирован ряд аномальных вариаций гравитационного поля, предваряющих сейсмические собы-

тия Копетдагского региона. Получены эмпирические соотношения,■' связывающие энергетику сейсмически:-: событии и размеры области подготовки землетрясений применительно к грав!шетрическт.( предвестника.«.

Предложен механизм взаимосвязи неприливных вариаций силы тяжести и современных движений земной поверхности в разломных зонах сейсмоактивных - и нефтегазоносных областей Туркменистан' на,основанный на эффекте параметрического возбуждения ■ зон тектонических нарушений с учетом активной роли их флюидодина-мического режима.

Сформулирована научно-методическая основа и даны практические рекомендации по использованию результатов гравиметрического мониторинга'я сейсмоактивных и нефтегазоносных районах. Впервые поставлены полигонные системы измерений на нефтяном месторождении Восточный Небитдаг и газовом месторождении Восточный Шатлык. . ' ' < •

Защищаемые положения.На залету выносятся следующие наиболее важные: результаты: ■

1. Впервые установлены особенности тонкой структуры неприливных изменений гравитационного поля в зонах сеисмотекто-

I

нической активизации и характер их взаимосвязи о протеканием геодинамических процессов, предложена физико-математическая интерпретация её природы; ' <

2.Концепция постановки и проведения прецизионного гравиметрического мониторинга для сейсмоактивных и нефтегазоносных районов Туркменистана,' позволяющая • контролировать тонкую структуру неприливных вариаций гравитационного поля в областях разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений и' возможной подготовки сильных землетрясений в еонач тек-

- О -

тонических разломов земной коры;

3.Методы метрологического контроля и статистической обработки результатов гравиметрических наблюдений;

4.Формализованный каталог метрологически обеспеченных вариаций гравитационного поля для областей сейсмотектонической ■ активизации земной коры Туркменистана (гравитационные предвестники землетрясений);

Б.Модель формирования локальных пространственно-временных флуктуации гравитационного поля Эемли в разломяых зонах сейсмоактивных и нефтегазоносных областей,обусловленных современным геодинамическим состоянием земных недр;

6.Научно-методические рекомендации по постановке,анализу и применению результатов грав»илетрического мониторинга сейсмоактивных, и нефтегазоносных областей.

Практическая ценность и реализация работы. Предложенные а работе принципы метрологического контроля эталонных гравиметрических базисов использованы для стандартизации парка гравиметров при проведении специальных прецизионных гравиметрических измерений как на Ашгабатском геодинамическом полигоне, так и в странах СНГ, Болгарии .Полученные в работе принципиально новые' экспериментальные данные и развитые на их основе физические представления о пространственно-временной . структуре непршшвных вариаций гравитационного .поля, использованы для оценки сейсмического и экологического'риска сейсмоактивных и нефтегааоноэсных областей территории Туркменистана. Разработанные методические рекомендации' по унификации и оптимизации мониторинговых сиотем наблюдений внедрены в систему Республиканской службы прогноза землетрясений.Методика районирования аномзльных сейсмических ситуаций на гравшетри-

ческой основе используются Республиканским Экспертным Советом по прогнозу землетрясений.Полученные в работе материалы послужили основой для разработки методов оценки негативны;-: -экологических и социально-экономических последствий длительной разработки месторождений УВ, которые были реализованы при эксплуатации Тенгизского нефтяного месторождения,а в .настоя-, ¡дее время используются при эколого-геодиначическом мониторинге Восточно-Небнтдагского и Восточно-Шатлыкского месторождений.

Апробация работы. Публикации. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на международных симлоглг/йах; За-.седании международного гравиметрического бюро /Пария, ; 1979/; симпозиуме КАПГ по -изучении современных движений земной коры /Москва, 1983 /; Генеральной Ассамблее Европейской сейсмологической комиссии / Москва, 1984 /; 7 симпозиуме "Современные движения земной коры /Таллин, 1586 /; симпозиуме КАПГ по'изу-чешш современных движений земной коры /Сочи, 1988 /; Симпозиуме. "Геодезия и сейсмология" /Ереван, 1989 /; симпозиуме "Геодинамическая эволюция осадных бассейнов /Москва/; совещании по измерен!® напряжения состояния горных пород в лптосфе-

I

ре /Москвз, 1994/.

Всесоюзных совещаниях:"Изучение современных движений земной коры на геодинамических полигонач'УАшхабад, 1979 /;/Ленинакан, 1980/; /Петропавловск-Камчатский, 1931/; /Звенигород, 1985/¡/Ташкент, 1991/; "Современнее движение земной коры" /Кишинев,1982/; "Опыт изучения Гаглийских землетрясении и проблей прогнозирования землетрясений" / Таллин, 1965/; "Проблемы прогноза землетрясений" /Душанбе, 1937/.

На заседаниях Междуведомственной ксмиони при Призидиуме

' АН СССР по изучешш невршившх изменений силы тяжести /Москва, .1976, 1977, 1378, 1979, 1980, 1981, 1982, 1983,' 1984, .1985, 1986, 1987, 1388, 1989/; на заседаниях рзбочцх групп МОЕЕС при Призвдиуне АН СССР ю ЕССН и физике очага и прогноза землетрясении /Шсква, Звенигород, 1937 /; Всесоюзной выездной сессии МССОС, крнурочзннай к 40-летию разрушительного Ашхабадского землетрясения 1348 года /Ашхабад, 1988 /; на научных семинарах Икстшузэ ф^эззф -земли АН СССР, Института геологии и разработки горсшя ископаемых МНТП СССР и АН СССР, подразделениях ЫН и Г Туркыепастаиа и др.

Основное содерззнае диссертации изложено в 29 публикациях. ■ .

Объеы работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 гдэв, заключена, списка сспользованной литературы из 1 /э наименований я содержит £ 8 <0 страниц ма-

шинописного текста, &с> иллюстраций /

таблиц. ". . ' •

Настоящая работа ныезтоз итогом многолетней деятельности автора в Институте сэгого^огви АН Туркменистана. Исследования по теме, дцосартацри Ешыднекы в рамках заданий ГКНТ СССР по научно-технйческой црсблеие 0.74.03 "Сейсмология . и сейсмостойкое сгроктеаъсжэ" а.3-х заданий плана НИР Института сейсмологии АН .Тиваювгзхгва'в период с 19В9 по. 1994 годы.

При выполнении работы всбетороннее содействие оказывай сотрудники. руюэаодгада авззрсм Кшшлексной опытно-методической сейсмологической аксЕздацни Д.Алтыев , Г.Аманова, Г.Б.Бе-генджев, А.Гаишь, С.В.Каракан, И.Э.Литман, А..Наврузов,С.С

- и -

Челпанов, сотрудники Института тейсмодогип Э. С.Воронцовой,4 С;Ф. Изюмову , Т.В.Кайзер , О.Б.Кирсте, А.Д.Помог всем им диссертант выражает искреннюю благодарность. Автор диссертации выражает глубокую признательность га доброжелательное отношение к работе, советы и консультации коллегам по работе'и ведущим ученым Академии наук Туркменистана М.К.КурСанову,.: Т.А.Аширову, Г.А.Голинскому , Г.А. Шшнкг/лпеву , Б.С.Каррые-ву, Г.М. Мурадову, О.А.Одекову, З.М.ЭсеЕсву. Глубокую признательность за полезные обсуждения работы и ее разделов, конструктивные дискуссии и плодотворное сотрудничество при выполнении совместных исследований диссертант ЕУраззет П.А.Остро-пике, К.Н.Абдулабекову,. А.А.Аваотшову, П.А.Атрушкевичу, В.В.Бутагову, Ю.Д.Буланже, А.И.Волгиной, Т.Е.Демьяновой, В.Б.ДубоЕскому, В.Г. Кузнецовой, А.Г.Кудрявцеву, В.И.Лыкову, Л.А.Мараховской.А.В.Николзеву., В. Н. Николаевскому , В.А. Ро-манюку, Р.5•Руковипшикову, О. П. СгаЕородкнну, Г.А.Соболеву, В.А.Сидорову.

• Особую ^благодарность эа всестороннее содействие и поддержку автор выражает Ю.О.Кузьыину, с которым автора связывают многочисленные совместные работы во оргазкЗации комплексных мониторинговых систем наблюдений и в творческом содружестве с которым проведены комплексны® исследования современных движений земной коры и вариаций силы тяжести в сейсмоактивных и нефтегазоносных районах.

Глава первая посвящена обзору сг/цэстЕуюотх представлений о динамике гравитационного паля Зеилл в сейзюзктИЕнах и нефтегазоносных зонах (областях).

В связи-с расширяющейся областью применения наших гнаний

о кепршшвних вариациях силы тяжести при решении прикладных и фундаментальных задач, интерес к гравиметрическому .методу исследований в последние годы не ослабевает, как в нашей стране, так и в развитых зарубежных странах. К этим задачам, откосятся . поиски полезных ископаемых и изучение современней геодинамики зон разломов—последнее является фундаментальной проблемой геодинамики Земли. Метод повторной прецизионной гравиметрии пртленяется в комплексе с другими геофизическими методами с целью выявления и изучения предвестников землетрясении. Данные, полученные за последние два десятилетия, в основном, на локальных геодинамических полигонах в сейсмоактивных и асейемичних областях,позволяют судить о реальных пределах изменения поля силы тяжести неприлиЕной природы / Ю.Д.Еу-данже 19?4, Ю.Д.Еуланже,Т.Е.Демьянова и др.19В5, Г.П.Арнаутов 1936,А.Т.Донабедов,В.А.Сидоров 1969, М.К.Курбанов и др.1986, Б.Н.Гаипов 1979,1933, Ю.О.Кузьмин, В.А.Сидоров и др.1988/. Изучению проблемы стабильности силы тяжести во времени в различных пространственно-временных »масштабах посвятили - свои исследования известные советские ученые Ю.Д Булашке, К.Е.Ве-селов, А.С.Фаителъсон, В. А.'Романюк, Ы.У.Сагитов.Н.Н.Парийс-Щ1Й, П.&.Шакпн/ А.П.Юзефович, М.И.Юркина, А.Т.Донабедов, В.А.Сидоров, А.И.Волгина, -М.К.Курбанов, Ш.С.Аганесян.М.Е.Хей-' • фец,'Т.Е.Демьянова,Д.Г.Гриднев, И.И.Науменко-Бондаренко, В.А. Куаиванов, В.А.Волков.. ' - . •

Пси этом, Намерения р.различных регионах выполняется разнотипными гравиметрами, как правила, группами' приборов. Неприливные изменения силы*тяжести, в зависимости от конкретных геологотектонических характеристик региона • исследований, составляют первые 'единицы сотых и десятых долей мГала,■ Су-

ществует множество примеров выявления непршшЕКЫХ вариаций, силы тяжести в связи с подготовкой сейсмического процесса. Подобные результаты получены автором в Туркменистане имеются сведения в странах СНГ, Китае, ' Японии,США, Новой Зеландии и Мексике и др.странах. Как правило, сведения об изменения;* силы тяжести приводятся лишь в виде констатации факта,вопрос же о механизме генерации гравитационного предвестника . остается открытым.Успех в решение этого важнейшего вопроса возможен лишь при наличии детальных знаний о морфологии вариаций силы тяжести при высоком метрологическом обеспечении экспериментальных исследований на полигонах. Эти сведения можно по-• лучить за счет повышенной частоты опросз на стационарной сети наблюдений и долговременного эксперимента. Шея .достаточно продолжительные ряды наблюдений, . путем ретроспективного анализа аномальных пространственно-временных вариаций силы тяжести, возможно определение характерных, признаков предвестника, а также исследование зависимости чувствительности гравитационного' -предвестника, .его длительности от расстояния до очага землетрясения и магшпуды сейаитеакога события.

- Установлено, что, этапы сейсмической активизации в ряде случаев достаточно явно отражаются в пространственно-временном характере неприливных вариаций силы тяжести. Причем, наиболее значимые аномальные изменения поля приурочены -к зонам тектонических разломов." /Б.Н.Гаипов 1903,Б. Н.Га1!По8,Ю.О. Кузьмин 1990/.- Экспериментальные данный о временной структуре вариаций . на примере ' Ашгабзтской сейсмоактивной зоны получены путем режимных- относительных наблюдений на спорных гравиметрических пунктах '•(' /ОГП); в. зонах Передового Копетдагского и Североашгзбатс'кого-разломов, ответственных га сейемотектони-

ческую ситуацию в очаговой зоне Ашгабатских землетрясений. '". Временные аномалии силы тяжести неприливной природы тл-тотеют к зонам тектонических нарушений, амплитуда этих аномалий превышает в несколько раз ошибки измерений. Предположение о том, что причиной возникновения аномалиобрааующих разностей плотностных свойств среды являются флюидодинашпеские процессы в раздомных зонах, . получило экспериментальное подтверждение на . Ашгабатском геодшамическоы полигоне/М. К. Курба-,нов,* Е.Н.Гаипов 1979 /. Это обстоятельство положено в основу создания гравиметрических сетей натурных наблюдении.,

Так, результаты многократных повторных нивелирных и гра- . виметрических наблюдений в пределах раздомных эон.Припятского и Лредкопетдагского прогибов позволили установить тесную пространственную ■ и временную связь современных вертикальных движений вемной. поверхности и изменений силы тяжести /А.Т.До- . ■ набедов, В.А.Сидоров 1969, М.К.Курбанов.Б.Н.Гаипов, В.А'.Сидо-ров,Ю.О.Кузьмин 1986 /.В рассматриваемых регионах деформационные изменения и вариации силы тяжести во времени наиболее контрастно проявляются также в пределах разлоиных зон. ..Важно отметить что, несмотря на асейсмичность Припятскога ' прогиба, амплитуды аномалий . непршшвных изменений силы тяжести в 5том регионе в 1,5-2 раза больше,чем в Ашгабатском сейсмоак-•• тивном регионе . ...-•■'■

Имеющиеся данные позволяют утверждать , что ррадельный уровень амплитуд йеврйливных изменений силы тяжести, связанных с современными геодинамичеоюаш. процесса-ш в' раздомных -зонах осадочных бассейнов,..составляют около •ЗООмКРал.

Подтверждением устойчивости взаимосвязи режима деформирования и вариаций силы тяжести служат результаты сопоставле-

ния изменений деформаций земной поверхности по наклономерным • и' нивелирным данным и изменениям силы тяжести.в.зоне Передового разлома Копетдага. '

В области гравиметрии наибольший интерес представляют результаты исследований неприливных,' изменений силы тяжести (НИСТ).которые по пространственно-временным характеристикам и' предполагаемым механизмам, подразделяются на глобальные , ре-*-гиональные и локальные. Истоками . региональных и локальных" кепршшвнык изменений силы тяжести преимущественно являптся атмосферные процессы, изменения уровня грунтовых вод, вертикальные движения земной коры, сейсмологические процессы, вулканизм, фловдодинампческие явления и др.

Исходя из цели настоящих исследований,, а именно изучения влияния техногенных процессов в.районах интенсивной разработки нефтегазовых.месторождений на силу тяжести, наибольший ira- • терес представляют исследования НИСТ; связанные а флюидодинз-мическими процессами., - . ' .

Одно Из первых упоминаний,об изменениях силы тяжести при .добыче нефти й газа,' дается в работах, которые проводились на месторождении.в Венгрии,с глубиной продуктивного слоя 2 км. В 1977-1931 гг. вдоль нивелирного хода, пересекающего месторождение, 4 .раза проводились измерения с двумя гравиметрами Шарп на 41 пункте с шагом 0,-Б ки. Отмечено общее увеличение значения до'. 90 ' мкГал за .4 года и его 'качественное соответсвие с опусканием до. 6 мм/год. .Модель -месторождения ( дней; диаметром 2,5км и толщиной 130м' с'замещением углеводородов масссй воды 33- 10б т) объясняет", результаты.лишь наполовину. ' В 1380 году для изучения изменения силы тяжести в'Западной .'Венесуэле раз- ' работай специальный, проект.совместных' грзвинетртеских работ,

•выполняемых рядом организаций. Предполагалось проведение повторных наблюдений в районе , оз.Маракайбо и венесуэльских Анд.При этом предполагалось получить заметные изменения силы тяжести и колебания высот,вызванных тектоническими процессами и влиянием .добычи нефти.

. В ■Японии, • в результате повторных гравиметрических измерений и нивелировок вокруг оз.Бива близ Киото и на полуострове Кии центральной части островз Хонсю, на 34 пунктах (точность ' ЮыкГал) с 1967 по 1981 гг. обнаружено постепенное увеличение силы тяжести на южной части озера на 1кмГал/год,' что согласуется с данными повторных нивелировок.На острове Кии Обнаружена связь изменений силы тяжести с откачкой глубинных вод, с регулированием откачки 1976 г. и с дальнейшим накоплением масс воды.

Гравиметрический метод использован для контроля за зонами обводнения на гааавых месторождениях и хранилищах. Так, на Оренбургском газоконденсатном месторождении в. результате повторных гравиметрических измерений показзна эффективность- метода, а также, показана, возможность использования гравиметрического контроля Для решения? других задач,'Связанных с разработкой газовых месторождении при водонапорном режиме.

Учитывая особенности измерения вариаций силы тяжеоти на •'подземных хранилищах газа, важными представляются вопросы выбора оптимальной системы, и.методики'гравиметрических измерений Лги недостаточно точном учете смещения нуль-пункта гравиметра могут быть получены фиктивные вариации силы тяжести.

Анализируя гравитационные эффекты, возникающие при закачке газа в подземные хранилища,экспериментально ■ доказано, что гравитационные э'ффекты. вызваны, в основном, деформацией

трещиноватых горных пород.

Особенностям изменений силы тяжести во Бремени над нефтегазовыми месторождениями посвящен ряд работ, в которых также даются оценки возможных изменений силы тяжести в зависимости от реальных-вариаций пластового давления б земной-коре. Сделан ряд аналитических расчетов для конкретных месторождений. Еысказано предположение о кеобход!шостп использования параметра изменчивости силы тяжести во времени над нефт^газо-насыщеякыми структурам для прогнозирования их продуктивнос--ти.

Вопросы организации высокоточных повторных наблюдений . находятся на стадии своего развития. В то же время совершенно очевидно, что отсутствие теоретических основ методики постанови! и количественной интерпретации неприливных изменении силы тяжести техногенной природы в значительной степени затрудняет широкое использование дачного метода'при нефтетюис-ковых работах. Однако интерес к исследованиям неприливных вариаций силы тяжести в связи с абсолютными определениями силы тяжести, геодинамикой и прогнозом землетрясений , проблема

устойчивости гидросооружений- и экологией, .гидрогеологией и

1 ' .

прогнозом извержения вулканов,, глобальными изменениями гравитационного поля и переопределением гравитационной постоянной и т.д. продолжает расти. ;

Для понимания природы локальных изменении силы тяжести И построения количественной модели,' объясняющей механизм их возникновения, . большой интерес представляют исследования по влиянию гидрологических процессов на силу тяжести. При атом рассматриваются-разнообразные источники, влияющие на гидрологический режим в разрезеземном коры: техногенный, с«гск-

.ный,деформационный и др.

"• Попытки, объяснения локальных изменений силы тяжести за счет изменения плотности сухой горной породы в'процессе их. деформации оказались безуспешными и показали , . что эффекты, . наблюдаемые на нефтяных месторождениях, могут быть объяснены лишь при наличии в породе подвижного агента-флюида. Экспериментально доказано, что величины неприливных изменений порядка 0,?-0,3 мГал,свойственны для "осадочных бассейнов и имеют место "не только в нефтегазоносных районах.

В первом приближении, для объяснения изменений силы тяжести, наблюдаемых на нефтегазоносных месторождениях, следует . иметь ввиду следующие оценки: в условиях сухой породы для объяснения■силы тяжести в 0,1 мГал деформация составит 1-1СГ4 при геометрических размерах объекта, измеряемых первыми километрами. При Наличии флюидной системы в разрезе горных пород тот же эффект изменения возможен при уровне деформации . 1-1ое:

В настоящее время очевидным.можно считать тот факт, -что ■ вариации силы тяжести во времени обусловлены преимущественно явлением флюидопереноса в проницаемой ослабленной среде. Такой средой могут являться активные разломы с высоким уровнем деформационных процессов. . . .

Во второй главе:дана,Научно. - методическая основа построения системы.многофункционального гравиметрического.мониторинга и метрологического обеспечения его результатов.

• Понятие комплексности при создании "полигонных систем (деформационных, геофизических, гидрогеохимических и пр.) наблюдении было введено ч практику изучения нестационарных

процессов, протекающих в земной коре и связываемых с вековыми вариациями геофизических полей,современные движениями вещай ' коры и т.д.,в начале" 60-ых . годов Ю.Д.Буланже,Ю.А.Мещеряковым, В.А.- ■' Магницким,АЛ.- Донабедовкм.М.К.- Курбановым;В.А.- ■ Сидоровым и др. . Позднее комплексирование методов и создание комплексных сейсмопрогностиче'скпх полигонов стало идеологией" ' при создании наблюдательных . систем для изучения .процессов подготовки, землетрясений и изучения их предвестников в виде вариаций во времени различных,достаточно быстро (по сравнению -с масштабами вековых, изменений) протекающих процессов,страна- • ющих напряженно-деформированное состояние. горных пород в зем-• ной коре (В.И.Мячкин.В.В., Костров,Г,А. Соболев,И.Л.Никола-еыА.В. Нерсесов и Др.). ;

■ С появлением, новых представлений о современном геодннз- . мическом состоянии' земных недр,ее соотнопением с сейсмически-мн процессами и флюидогеохшической активностью и в особенностью с установлением' новых закономерностей современной геодинамики разломит зон осадочных бассейнов (Ю.О.Кузьмин,1б8-9,• 1990),- появилась реальная'предпосылка для- создания -науч- ■ но-^методических основ... построения, многофункциональных мониторинговых систем наблюдений для оценки не только' сейсмического ,но и более общего эколого-геодинамического риска.

' Обобщение результатов повторного и многократного нивелирования по региональным и системе зональных прогибов выявило региональную неоднородность нефтегазоносных бассейнов в отношении уровня.и степени.дифференциаций современных вертикальных движений земной поверхности. В каждом из изученных райшсв как правило выделяется система региональных структурно-текто-шгческих. зон, характеризующихся аномальной современной геоди-

• наылческой ¿ктиЕностью.Скорости современных движений венной поверхности в пределах таких вон достигают величин 10-30 ым/год.В этих же вонах определено аномальное изменение во времени гравитационного поля Сдо(2-2,5)-10"6 м/с2 в годЗ.гео-■ магнитного поля ( до 8-10 нТл),( В.А.Сидоров,И.О.Кузьмин и др. ,1994 ).

Аномальные проявления упомянутых полей полученные на ге-одинаыическнх полигонах в Западном Туркменистане и Централь-но-Ко'петдагсксм регионе лежат в тех же пределах. Однако, следует им^ть е виду,что амплитуды аномальных изменений упомянутых полей измеренные в слабосесмических (асейсмических ) об. ластях имеют большую величину,чем аналогичные параметры в сейсмоактивных бассейнах(В. А.- Сидоров,Б.Н.- Гаипов.Ю.О.-Кузьшш и др., 1938- ).При этом пространственные размеры выявленных аномалий- силы тяжести в Копетдагском регионе колеблются в пределах 2-5 км. ■ ,

Таким образам, для получения кондиционной информации .об изучаемом объекте,а именно области наиболее активного проявления геодинамической активизации и активных флюидодинашчес-ких проявлений, необходимо построение наблюдательной сети с интервалом между пунктами от 200 м до 1 км.Это же подтверкдз-йт и проведенные в рамках. работы модельные раочеты по опии«!-' . аироваиюо сетей гравиметрического мониторинга, в зависимости от типа и размеров исследуемого объекта. "-..-•

Следует .также- иметь в виду, что повышенная частота опроса, УЬёЛИЧйБайщйл . ОТаТйОТйЧбОКуй ДОС1иВёрКиОхЬ ' иолучаимыл аномальных изменений неприливных вариаций силы.тяжести .необходима при изучении процессов 'протекающих в сейсмогенных зонах. В то время как"задачи поискового характера (например при

исследованиях в нефтегазоносных рзйонах) допускают и Солее, редкую, частоту опроса ( например,дискретные сезонные измерения).

Одним из важнейших факторов при оценке достоверности гравиметрических наблюдений является выбор методики эталонирования .которая в значительной степени зависит от типа при- . боров.Методика гравиметрического мониторинга,разработанная для сейсмоактивных, и нефтегазоносных районов Туркменистана предполагает использовать в качестве базы гравшетрнческнх приборов отечественной и зарубежной разработки: ГАГ-2, ГАГ-3, Содин, 03-12, ГНУ-КВ, ГНУ-КС, АиТОВИАР и др.

Для гравиметров указанных типов наиболее ванное значение

имеет стабильность во времени цены деления.Гравиметры ГАГ-2 и

ГАГ-3 имеют, масштабный коэффициент 1, поэтому цена .деления

этого типа" приборов полигонного- эталонирования не требу-'

ет.Гравшетр А1Л0(ЖАР-это' новое поколение приборов'' имеет

электронную систему , измерения малых перемещений маятника и

систему автокалибровки. Для '-гравиметров с которыми работал

автор,систематически-калибровка:цены деления осуществляется С

помощью эталонных базисов высокоточного гравиметрического по-

.1

лигона Гаудзн,а'-для гравиметров 63-12 применялся метод эталонирования дополнительными массами,результаты которого приведены в работе. Применяемые в настоящее время гравиметры типа ГНУ-КВ,ГНУ-КС эталонируются- на' эталонных базисах высокоточно-, го Туркменского полигона по программ наблюдений разработанных автором. . Уникальные данные повторных гравиметрических измерений с точностью, 'позволяющей строить карты неприливных вариаций с - речением издишний 5-10 мкГалл и выполненные в последние годы на Ашгабатском и Небнгдагском полигонах Турине-

листана, получены в результате проведения хоздоговорных работ с А/0 ".ЭКОГЕОЦЕНР" (Москва) парком приборов "AFTOSRAF".

.. Глава третья посвящена пространственно-временной, структуре непридивных вариации силы тяжести, в сейсмоактивных и нефтегазоносных районах Туркменистана..

* - Характер пространственного распределения неприливных вариаций силы тяжести на территории Ашгабатского геодинаыичес-кого полигона и его временная структура изучается достаточно длительное время.( 19В4 - 1995 гг.). Основные.выводы этих работ сводятся к районированию территории полигона по принципу выделения тектонически активных участков, в пределах которых аномалиинеприливных изменений силы тяжести превышают ошибки измерений от нескольких раз до порядка, в относительных величинах. Эти вариации во времени'коррелируются с периодами сейсмотектонической активизаций и пространственно приурочены к зонам тектонических.разломов. Однако, дискретность рядов наблюдений как по времени, так и по пространству не позволяли с . достаточной степенью достоверности судить о пространственно-временной структуре вариаций силы тяжести в'периоды сесмо-тектонической активизации и относительного затишья. Высокая пбдверженность прецизионных измерений, выполняемых механическим способом к адучаш^ ощбкам,давала основание для полемики по поводу достоверности выявленных; аномалий, в том числе предвестникового Характера(короткопериодного).. Так да 1978 года на Ашгабатском.геодинзшческом полигоне повторные экспериментальные измерения разностей.силы тяжести на пунктах про. водились не чаще,чем один раз в пол-года, а на региональных профилях через несколько лет. С 1978 года начали проводиться

режимные гравиметрические наблюдения, суть которых сводилась к повышению временной платности рядов'наблюдении•до ежесуточных. При этом, крайне важная роль отводилась навыку оператора и стабильности основных параметров гравиметра^-12 АБкагиа). Исходя из поставленной перед исследованиями задачи, необходимо было получить характеристику, неприливных вариаций силы тяжести,в связи с изменениями напряженно-деформируемого состояния верхних слоев земной коры как во времени, так'и в пространстве. Это позволило бы оптимизировать как полигонную систему наблюдений, так и частоту их повторений, в связи с тем, что и характер и амплитуда вариаций зависят от места ■расположения пункта наблюдения относительно тектонических разломов. Такие работы впервые были проведены на пунктах- Аш-габатского полигона, расположенных в. зоне влияния Передового разлома Копетдага и.Североазгабатского разлома. Автором была специально разработана схема построения.наблюдений, на основании которой получены результаты; позволившие-уверенно выделить -предвестниковуи короткопериоднув аномалию ( зешетрясе1 кил 7 и 16 сентября 1978г.). '

"Полученные результаты во многрм опрёделии пути оптимизации гравиметрических наблюдений и легли в основу методики создания многофункциональных- полигонных - гравиметрических систем. .:'.'-'', ■ ■' . '.

С появлением Небитдагского гёодинамического полигона и материалов,полученных'новыми.типами высокоточных гравиметров АВТОГРАФ, позволивших повысиь точность относительных измерений силы тяжести до'нескольких мкГл.- что на порядок, рыше точноста-гравиметра 03-12. и гравиметров класса ГНУ-К,- появилась возможность получения свэяешш о пространственной струк-

туре неприливных вариаций силы тяжести в нефтегазоносных районах, временной динамике изменений поля и их совместного анализа с пространственными изменениями вертикальных движений земной поверхности. Структура пространственного распределения вариаций поля силы тяжести имеет унаследованные характерётики, полученные по .профильными повторным наблюдениям. А именно: наибольшие по амплитуде- изменения приурочены к зонам тектонических нарушений,вдоль которых наблюдается сгущение изолиний, .имеющж .экстремальные значения разных знаков. Наиболее яркам подтверждением приуроченности аномальных неприливных вариаций к гонам тектонических нарушений является Еыраженная нестабильность поля силы тяжести в районе пункта ОГП-4 .профиля Га-удан. При построении графика вариации на указанном пункте, относительно удаленных от разлома, получаем как бы зеркальное отображение .

Устойчивой характеристикой неприливных вариаций,полученных как на полигонах Туркменистана, так,и в других регионах аьляется отсутствие региональной пространственной трендовой составляющей, что однозначно показывает несостоятельность предположений о жестких перемещениях блоков земной коры во времени соизмеримом с длительностью измерений на полигонах. ■

К новым характеристикам структуры неприливных вариаций • поля- силы тяжести необходимо отнести их соотношение со статическими аномалиями . Воароо о характере; взаимосвязи статических . аномалии гравитационного.поля с неприливными изменениями силы тяжести является .актуальным в научно - методическом плане при организации полигонных систем- повторных гравиметрически. наблюдений. В .связи с этим на примере Ашгабатского_ геоди-нампческиго полигона рассмотрены механизма формирования выше-

указанных типов аномалий, ' выявленных соответственно по результатам гравиметрической съемки и ыногокрзтньаш повторными гравиметрическими наблюдениями. ■ .

В результате выявлены общие"закономерности в пространственной приуроченности градиентных зон в ..поле ' силы тяжести как в статике, так и динамике, которые объясняются наличием тектонически активных зон разломов в земной коре. При этом механизм формирования статических аномалии гравитационного поля от .механизма формирования.неприливных изменений силы тяжести принципиально отличны. В первом случае аномалии вызваны Еысокозмплитудными смещениями ■ бортов 'разлома .пород слоев разреза земной коры с различными плотностнши -характеристиками, во втором случае - флюидомасоопереносом под действием современных деформационных 'Процессов в рааломных гонах осадочного чехла. . .. .

Таким образом, области повышенных градиентов в статическом поле силы тяжести не .могут являться основопологащимн критериями при выборе оптимальной системы повторна*, прецизионных гравиметрических наблюдений на геодинамических полигенах. В то же время изучение неприливных вариаций силы тяжести дает дополнительную информацию о наличии мадоамплитудных.тектонических рззломов.

В главе , четвертая обсуждается возможный механизм формирования выявленных аномальных вариаций'силы тяжести и их взаимосвязь с современной геодинамикой и сейсмичностью земной торы на территории.Туркменистана, Для количественной характеристики которой введен коэффициент взаимосвязи (К) - соответствия, равнин отношению аномального изменения силы тяжести

во времени к аномальному изменению деформации,отнесенному к длине исследуемого участка профиля.Анализ массового материала показал , что этот коэффициент имеет величину

'; К - -

и является устойчивш- с точностью до 25Х , (что соизмеримо с погрешностью измерений на обоих регионах); Наблюдаемые изменения силы тяжести и вертикальных движений земной поверхности имеет устойчивув прямую.зависимость в Ашгабатской сейсмоопас-ной зоне на протяжении всего периода наблюдений. Данный факт противоречит теоретической взаимосвязи этих параметров, кроме тйго получение превышения-на профилях;достигают величины в диапазоне 1-10 им,что повлекло бы за собой изменения силы тяжести, порядка нескольких микрогазл, в то время как наблюденные величины, изменений силы тяжести достигают величины 0,1-0,2 МГл. • •

' ■ Модельная оценка величины вариации силы тяжести в зоне Передового разлома Копетдзга показывает,; ч'го для возникновения аномалии в,0,1 мГл, необходимо изменить плотность в разданной зонес размерами 1'3 км .'углом относительно вертикали в 45° (параметры тектонического нарушения взяты по геологическому разрезу) на 4'10"3 г/см3. Для установления размеров и глубины залегания аномалиеобразуищего источника вариации силы тяжести в раздомных зонах Припятской впадины была проведена • процедура совместного решений обратной'задачи по гравиметрическим и геодезическим данным / В.А.Сидоров, Ю. 0.Кузьмин 1999 /.Основываясь, на единой пространственной приуроченности аномалий силы тяжести и вертикальных движений земной поверх'нос-

ти, технология количественного решения обратной задачи своди-' дась ' к следующему:.-. по дзнным геометрического нивелирования" решалась обратная задача, по. методике предложенной Ю>0. Кузьминым определялись глубины валегания и размеры области повышенной трещиноватости, являющиеся источниками локальных гео-кинематнческих неоднородноотей.Аппроксимируя область повыпешюй трещиноватости прямоугольной призмой,решалась прямая задзча, результаты которой сопоставлялись о наблюдениями, распределением кривой вариации силы тяжести. Минимизируя расхождения между решением прямой задачи и наблюденными ..величинами определялась избыточная плотность , аномалияобраэующего . источника. Следует подчеркнуть, что- применение коплексной методики интерпретации неприливных изменений силы тяжести существенно снижает некорректность решения обратной задачи. '••.■"

В качестве возможного механизма взаимосвязи режима^ -деформировании с локальными временными вариациями силы тяжести могут быть Быбраны две альтернативные модели.. В первой модели предполагается, что режим деформирования определяет изменение ' плотностных'характеристик •'аномалиеобразуюцей.' зоны, причем, масса зоны остается постоянной,.; то есть при-, деформациях происходят ивиенения, как плотностных,так и объемных характеристик разломной зоны. , Условие, постоянства массы приводит'к"ли-■ . - - . ' > нейной связи между удельной плотностью и удельным объемом.

Действительно, имеем: -'.-■■

Ш -рУ; баг- Йр'У + : ; ' ' _ . 5j.IV'

Ко, так как : бт « О,' то: р » - V '

, В зтом случае, если, считать, что эффектная плотность в

зонах' дробления обоих регионов имеет порядок 2-2,5 г/см3, деформация верхних слоев коры, согласно вышеприведенной формуле должна иметь порядок 0.001. Это противоречит установленной экспериментально величине К - коэффициента соответствия.

Таким образом, объяснить- локальные изменения силы тяжести неприлиеной природы величиной в'0,1 - 0.2'мГал в предполо-

*

л с-нии неизменной массы аномалиеобразующей области не представляется возможным. •

Сопоставление результатов решения обратных задач с пет-рофизической и гидрогеологической обстановкой в рассматриваемых разломных зонах, ' позволяет' предложить иную модель взаимосвязи неприливйых изменений силы тяжести и современных вертикальных движений земной . поверхности. Действительно, как указывалось ранее, .выявленные локальные аномалиеобразующие с-бьемы среды соответствуют областям, характеризующихся повы-шеной трещиноваТостью и флюидодинамической активностью. В таком случае, механизм формирования взаимосвязи еыглядит следующим образом: параметрическое, возбуждение современной геод'и-нзмической активности .разлома приводит к локальному разупро-чению (снижению жеоткоотных характеристик) среды разломной зоны, что, в свою очередь, вызывает появление области повышенной трещиноватости в локальном объеме.' Это локальное ра-зупрочение-влечет за собой, с одной стороны, появление аномалии деформации вемной поверхности, с.другой, появление избыточной аномал ¡«образующей плотности под воздействием кратковременного притока (или оттока) флюида и, как следствие, локальное изменение поля Силы тяжести.

Для количественной проверки этого ,.феноменологического механизма привлечена выявленная ранее, так называемая, грави-

деформационная аналогия,/Кузьмин 1983, ГЗЬО.'соглагко котг.р.й амплитуду как деформационной, так и и гравитационной аномалии представим в виде формул: -■' '

Ад - Фд • Г.; ; (1)

Агр -.Фгр - Г;. (2)

где ССд и Фгр есть , так называемые,' физические с;:мн"-жители, описывающие интенсивность деформационной или гравиметрической аномалии,' а Г - геометрический ссмножии-ль, описывающий пространственную конфигурацию деформационной или гравитационной аномалии на земной поверхности, в зависимо .-,ти от формы и размеров модельного аналога аиамалиеобрззусшлй области (цилиндр, сфера, призма и т.д.) Как показывает граькдс-фсрмациояная аналогия, геометрические сомножители'" пзлнигпк совпадают как для деформационных аномалий, так и для гравиметрических в рамках совпадающей по геометрии формы п р£3(.к— ров модельного аналога, активизированного Фрагмента зоны раь-лсмз. В этом случае отноиенне Ад к Агр есть просто значение коэффициента соответствия -. К.

Для того, чтобы Солее точно оценить количественное выражение взаимосвязи между современными вертикальными сме^еганн-.п и неприливныыи вариациями силы тяжести,представим коэМиццент соответствия в несколько видоизмененном виде. Для этого переведем . значение деформации из относительной, (безразмерной) формы в абсолютную (амплитуду смещений)'. Как следует ио Анализа эмпирического материала, типичным 'уровнем. соврем?ииь;; вертикальных смещений поверхности можно принять 1см. £ тзром . случае, коэффициент соответствия .'Судет равняться Г.з. ' = 1см./0.1- мГал. В системе С65 К будет выражаться в секундах в

- ои -

квадрате и будет равен}

- • .

Кэ - 104 С о2.] ; ' .. (3)

Коэффициент К, по формуле есть результат полученной по результата« сопоставления большого массива экспериментальных данных. Для доказательства адекватного описания предложенным механизмом природного.процесса,, проведем сопоставление эмпирического Кэ и, полученного..по сопоставлению теоретических выражений Кг; в рамкач упомянутой аналогии и используя общепринятые значения,. входящих в'выражения величин и ; физических констант; '. ' ' . '.;'.

Известно /Кузьмин,1990 /,'•что аномальное ■ вертикальное смещение поверхности, при параметрическом возбуждении разлом-ной зоны равно:' 1 ' • ....' "'• " - :'''■.■".■'.'.•. '

' а (1-2 и) • б г ■. ' г;

• АД - -^-—-— Ш- - аУ; (4)

' . ■ ' в л ц V • к3'

где:а » 0.01 - относительное изменение объемного модуля в раэломной зоне в результате разупрочения локального объема с1У,б » 10э(дн / см2) - типичный уровень регионального, приложенного напряжения, ц - 3 • 1011(дн/ см2) - модуль сдвига вмещающей разлом среды, и = 0.25 -стандартное янячение коэффициента Пуассона среды.

, Исходя из .известной теории гравитационного потенциала,, амплитуда аномального изменения силы тяжести будет, составлять:

г. •

Агр. - а вр ИГ-м ».. (5)

V р.3 ,

где; В - б,67,1О"0Гсы3 с2 / г] - гравитационная- постоянная, 5р - 1СГ3г/см3 - типичный уровень аномального изменения плотности пород, флвидодинамичеоки.'активизированного рьулома, полученные по независимым наблюдениям. Так как геометрические сомножители Г в (Б) и (4) совпадают (согласно гравидеформзцп-онной аналогии) , то выражение для- модельного (теоретического значения) коэффициента срЬтветствия. Км будет раЕно;

а (1 • 2у) • б

Км. ■ , .-; • (8)

в я ц • а -й р Подставляя перечисленные выае' типичные значения и константы в (б), получим, что Кы • 1.3 •* 104 С с2 3. Таким образом, видно, что эмпирический Кэ н.'ыодельныи Км-коэффициенты соответствия совпадают^ практически, полностью. Это свидетельствует в пользу того, что предложенный механизм взаимосвязи неприливных вариаций силы тяжести и современных вертикальных движений земной, поверхности' достаточно адекватно!: отражают природный процесс. .

Наличие количественной модели позволяет стлеить вопрос о' решении обратных гравиметрических задач- в геодинаппческой постановке, чтр является крайне важным для использования' результатов гравиметрического мониторинга в практических приложениях. 1?

В пятой главе представлены результаты практического по-

¡¡'-■л;.-сования материалов гравиметрического мониторинга сейсмоактивных и нефтегазоносны;-: районов Туркменистана.

Еавдеппим приложением гравиметрического мониторинга гео-дина.шчески' активных зон в земной горе.являются исследования по комплексной оценке сейсмического .рискз. - Эти исследования проводились автором в двух направлениях. Первое направление овягано с методом районирования аномальных сейсмических ситуации (пространственный аспект),.второе с выявлением гравиметрическими предвестникам! землетрясений (временной аспект).

Задачи с выявлением и районированием аномальных сейсмических ситуаций, требуют повышенной временной детальности наблюдений. Кроме того, необходимость.районирования аномальных ситуаций - разделение процессов подготовки местных землетрясений от процессов подготовки далеких, требует специфических построений измерительных сетей.

В связи с этим в АшгаСатской сейсмоактивной зоне реализуется подход гравиметрического мониторинга, при котором наблюдения осуществляются путем гравиметрических связей между двумя пунктами наблюдений, находящимися,, в зонах разломов, относительно исходного " внеразломного". При этом достигается довольно высокая частота опроса (2-3 раза в неделю). Так как обе зоны разломов (Северо-Ашгабатская и Передовая Копетдагская) являются основными сейсмог'енерируювдши структурами Ашгабатс.кого сейсмоактивного района £ Г.П.Горшков, 1987, А.И.Полетаев ^986,М.К.Курбанов, А.К.Горелов и др., 197ьй, то. соблюдается критерий районирования аномальных ■ сейсмически;-.

ситуаций [Б.Н.Гаипов, Ю.О.Кузьмин,19833: при подготовке г ем... Г ■

летрясений вне рассматриваемых.вон, тектонических нарушений, временной'характер изменений силы тяжести .идентичный на обоих

разломах; в случае, когда готовящееся землетрясение приурочено к одной на зон разломов, идентичности не наблюдается.

На основе' анализа многолетнего ряда/.'данных поЕТсрш;-; гравиметрических наблюдений ранее было доказано, что вр£м-:к-ные аномалии силы тяжести неприливной природы тяготеют к ео-наы тектонических нарушений, амшштудз зга< аномалий преныиат в несколько раз ошибки измерений, предположение о тем, что причиной возникновения, аномалиеобразующих разностей шмтност-ных свойств среды являются флюидодинамические процессы ь раз-домных зонах получило свое подтверждение в результате экспериментальных измерении силы тяжести на Ашгабатском геамшз-даческсм полигоне /Б.Н.Гаипов, 1979/. Этот факт был положен в основу создания наблюдательной гравиметрической сети.Наблюдения осуществлялись прецизионным гравиметром (33-12 !1 182 " Ас-кания " с использованием известной программы повторных гравиметрических наблюдений "двойная петля"

При рассмотрении результатов повторных гравиметрических измерений на пунктах Ашгабатского геодинамйче-ского полигона для . оценки динамической активности сейемогенернрусщнх рзлем-ных зон, использованы средние значения разностей силы тдже'с-ти, полученные путем осреднения квартальных серий наблюдений.

Объясняется это,прежде всего,' небходймостыэ повышения стати' 1 »

ческой значимости измеренной разности силы тяжести, а так*е неравноточность(в течении.месяца) ряда наблюдений по числу выполненых- рейсЬв при использован:ш.одного гравиметра, для 60 квартальных зйачений повторных гравиметрических -изменений средней разности силы тяжести-между реперами-0ГП-5022 - ОГП-4 и 0ГП-5022 - ОГП-1397 средняя квадратнческая ошибка составила + 0.045 ■ мГад. Для сравнительной, оценки динамики локальных

процессов, происходящих в разных разломных зонах, предлагает-■:н использовать параметр сравнения Рс :-,..' ■ .

' /А!/- /Д2/ • '

Рс- .-— V ■ (?)

. /А1/4- /А2/, ; ;

где /А 1/ и' /Аг/ - модули аномальных- изменеий гравитационного (пли иного) поля на соответствующих разломах., В данном случае /А}/- степень изменчивости (активность) аномальных изменений гравитационного поля в зоне, Передового разлома Копетдага. Как . видно из формулы (7), параметр Рс меняется в пределах от +1 (относительное повышение активности ' Северо-Ашгабатской .раз-ломной зоны), до -1' (активизация зоны-Передового разлома Ко- '. петдага). Нулевое значению Рс соответствует ситуация, .когда- . сейсмическое событие готовится за пределами указанных, тектонических нарушений; . графически эта зависимость представлена в виде калибровочной кривой изменчивости параметра;Рс в зависимости от соотношения активностей А1/А2, по которому можно определить степень динамической выразительности локальных возмущений гравитационного поля на том или ином разломе, погрешность 'определения ' вычисленных-значений Рс определяется.в основном отношением погрешностей измерения приращения активности 6А к величине'самой активности и не превышает величины порядка 0,10 - 0,1Б (абсолютной мере) или 10 -1БХ от максимально возможного значения Рс. с

На рзет.1в пок-зяаяа гистогоаша, характеризуящая вариадщ параметра Ро по повторным гравиметрическим данным за период с 1981 по 1988 годы, из которой видно, что характер динаничес-кой активности зон разломов изменяется во времени:'-'.".1. .Можно выделить предварительно три этапа. '.Первый этап г.акти-

. . Северо-Аигабатски!! разлом

+ I О

-1-1

а Передово!

мзл(??.1

1 ок •. ¿.Л1 1

Копотдага 1.

81 '02 '83 ' 84' 05'Бб' 87'ЬО 'годы а) Гистограмма рариаииР. параметра Р по попторнш

■ариаиик. ии^чоит^л г. ли

гравиметрическим ДПШ1Ш ОГП-4 ОГП-7

■ мосш01

0.1 мГал г

б) График непршшшшх вариаций силы тяч:сста (ородно-срочииП предвестник). в зоне Породавото разлома Копетдага (1978 - 1979 гг.;

0.1 мГал

1273 - ОГП-4 (1907 г.)

1 •

« М-1А ,Л-

• ■ • ■ 1С*« У> •. • »•

"1

в) Среднесрочный предвестник по гравиметрическим дшшшл в зо1Ю Передового разлома Копетдага

;.Тал

0.20

0.10.

и.оо

(ОГП) 5022 - 1397 .

' 'мУся&ы

г) Среднесрочный предвестник землетрясении ¿¡З.02.1382 г. в районе города Ллггабата по гравимпуричсскы.! дошпш

РиоЛ .

пп?ацпя в гене Севёро-Ашгабатского разлома в,1982-83 годах, Еторой этап - активизация в зоне Передового Копетдагского разлома е 1935,85. п 87 годах и'третий этап - вновь повышение активности в зоне СеЕеро- Апггабатского разлома. Выделенные аномалии отражают сейсмотектоническую обстановку.-в районе исследований.

На рис.16,в,г, представлены типичные непрйливные изменения силы тяжести-перед землетрясениями, . произошедшими в Ко-петдагском сейсмоактивном .регионе, в.радиусе от 25 до 150 км. Графики, полученные по результатам режимных натурны?;. наблюдений отче^лиЕо-демонстрируют.необходимость. учета двух выиеукз-еанных Методологических аспектов.Например на.рис.16,представлены гравитационные предвестники парных, сейсмических событий. Цдно из событий^- местное . -слабое, -.' второе -. далекое сильное, произошедшее на'территории Ирана. " На основании параметров, уверенно выявленных среднесрочных, гравитационных предвестников землетрясений,. произошедших в Копетдагском сейсмоактивном регионе в радиусе 160 км йт системы,полигонных наблюдений,' сделана предварительная оценка корреляционной зависимости аномалий Неприливного изменения силы тяжести с магни-тудой сейсмического события,•имеющая следующий вид: .-

1еТан - 0.187М + 0.995; Р»0.48.М- 1.2251£Тан+ 2.532

Исходны» дянные представлены в таблице '. ■ В то же время следует отметить, что аномальные неприливные изменения силы тяжести -выявлены и в' периоды относительного сейсмического затишья. Например,.аномалии 1985, .1988 годов. Подобные аномальные проявления в поле силы тяжести.могут; быть .связаны с сов-

ременными геодинамическими процессами и достаточно г.ормяо изучены в осадочных бассейнах эвсеисмичных районов, например, Припятский прогиб (Белоруссия)/В.А.Сидоров,'''. Б.Н.Гаипоь и др.1989/.

Таблица.

Среднесрочные гравитационные и деформационные предвестники землетрясений, выявленные на Ашхабадском гс-одинзмичеоко.ч полигоне

I I г

ДАТА|ДЛИТЕЛЬНОСТЬI I т, сут. | Н

I I г^

1е Т |Ашиштуда|К»А/5|Магни |анаыалий 1ыкГад|-туда -I - в| и

—1-1-1-Г-г

| ПО | по | по I по | А I Ф | 10 |

|грав.|дефор.|грав.|дефор|мкГл|сек.| |

| дал.| дан. |дан. | дан.| | | |

J_1__1_1_I_I__:_I

Эпг.ц, ра...-! Р

■Пг

I I

I !

I I

.1 I

I I

1978 120 , 130 2.07 2.11 200 0.9 44 4.4 1.4

1982, 83 75 1.90' 1.88. 200 0.4 80 5.0 25 1.4

1984 100 90 2.00 1.95 115 0.2 ИБ 5.2 30 "1.0

1987 110 100 2.03 2.00 100 0.4 60 5.7 1£0 : 2.1

1987 35 30 1.50 1.48 120 0.25 93 4.4

. 1.4

?

I

) Ч

Полученные эмпирические зависимости для целей практического использования гравитационных предвестников сейсмической активности не являются окончательными, требуют дальнейшего

— J

исследования в том числе шгшшгацди мониторинговых систем полигонных наблюдений в сейсмоактивных и нефтегазоносных районах. Дая террэтории Туркменистана создана основа подобных мониторинговых систем наблюдений за тонкой структурой неприливных вариаций .силы тажести и моделирования механизма генерации гравитационного предвестника в Ашгабахскш сейсмоактивном и Небитдагскал нефтегазоносном районах.

ЗДКЛОЧЕШЕ

Сосновныэ результаты исследований) .

1. Установлены основные пространственна- временные закономерности вдггаций гравитационного пша сейсмоактивных и нефтегазоносных областей Туркменистана и сформирован каталог 1-равЕметрическпх предвестников землетрясений.

.2. разработана концепция постановки. и проведения много-футщиональйого гравиметрического ншщишга сейсмоактивных и нефтегазоносных областей .адаптированная применительно к геалого-геофкмпеским и сейсмотектоническим условиям Туркменистана. ■ ■ - -

3. Сформулирован механизм взаимосвязи неариливных вариаций силы тяжести и современных движений земной поверхности +основанный на аффекте. параметрического возбуждения геодина-маческон акпйности рагжшах вен и активного проявления фл»~ ндодинакичесюк процессов. В рамках этого механизма обоснованы эмпирически рааденные ошшкш . параметрами сенс-, мо-геадлваиической активидДциа земных недр и локальными воз-к/езнияш гравитационного шиз.

4. Разработана научно-методическая основа по метрологическому обеовечензю и оценке точностй результатов гравиметри-

ческого мониторинга.

5. Предложены научно-методические рекомендации по использовании результатов гравиметрического ьювитсринга сейсмоактивных и нефтегазоносных районов Туркменистана в целях изучения динамки разлсмных зон, . контролирующих техногенные процессы.

СХЗЮШЕЕ ПУБЕгХАЩ!!! ПО ТЕ12Е Д15ССЕР1АЩШ 1. ЕОЗМ1Ж-ности гравиметра GS-12 для. изучения вариации гравитационного поля// Изв. АН ТССР. Сер. СТХ и ГН. . Ашхабад: Цлщ.|.-1372.-(16. С. 121-123. ( Соз2?ср КурСааов М.).

2. Комплексное изучение современных движений земной Киры на территории Ашхабадской сейгаюакхивной зоны // Тез. Ашхзйзд: Ыльм.-1973. С.15-16. (Соавторы: КурСаиов Ы.К., Челпанов С. С., Воронцова Э.С., Тагиев С.). -

3. НепрНливные изменения силы тяжести в районе Ашхабада-' кого геодпнзмпческого полигона // Докл. АН СССР. Ы.Наука. -1979.-Том 246 т.е.S37-339 (Соавтор Курбзяов 1.1.К.').

4. Изучение вариаций силы тяжести яа Ашхабадском гесди-намичесизи • полигоне // Сб.СДЗК, Новосибирск: ИГиГ СО Aü CCCP.-1S78. С.14-1В.( Соавтор КурСачсв U.K.).

5. Изучение неприлшнах изменен»! силы тяжести на Ашхабадском геодинамичскш плигоне// Изв.АН ТССР.Сер. -ЗТХиГН.Ашхабад!

Ылш,- 1977.-Н4.С.21-23. *( Соавтор Курбаноц U.K., }

ч ■ . ^1 •

6. Направление и . результаты гамйлекесныхи сследоагялй современной тектонической активности яа Ашхабадском геодпна мическоы полигоне // ■ Современные движения земной коры (теория, методы, прогноз) ,, М: Наука.-1980.С.147-151. (Соавторы: Курбанов М. К., Лыков В.И. п др.).

7. Изучение неприлпвных изменений ускорения силы тяжести на. Лххабадском геодинамическом полигоне// Сб.тр.ПГН КИНИСТ М.ротапринт." 1978.С.10-16. (Соавторы: Буланже Ю.Д., Демьянова Т.Е., Курбанов М.К., Мараховская'Л. А.).

8. A STUDY OF MONTIDAL VARIATIONS OF GRAVITY AT THE ASHKHABAD GEODINAMIC TEST FIELD. J.D. BOULANGER, T.E.DEMAYNOVA, M.K.KURBAHOV BOLLETINO DI GEOFISICA TEORICA ED APPLICATA Vol. XX, N.80 -December 1978 TRIESTE: P. 329-332.

9. Повторные гравиметрические изменения на Ашхабадском геодинамическом полигоне// Сб.тр. ' ПГН КИНИСТ, М: ротапринт.-1979. С.91-97. (Соавторы:-Буланже Ю.Д., Демьянова Т.Е., Курбанов М.К., Мараховская Л.А.).

.10. Экспериментальное измерение неприливных вариаций силы тяжести на ' Алхабадском геодинамическом полигоне //Авто-реф.-канд. дпсс. -Ашхабад: Ылым.-1979. 15 с.

И. Современные движения земной коры и изучение процессов подготовки землетрясений в Ашхабадской сейсмоактивной зо-не//Тез. Сб.СДЗК, П-Камчатский: ротапринт.-1981. (Соавторы: Курбанов м.К. Кузьмин 0.0. Челпанов С.С.) , ■

12. О деформационной природе'неприливных изменений силы' тяжести на Ашхабадском геодинамическом полигоне// Тез.Сб. СДЗК, П-Камчатский: ротапринт.-1981.. ( Соавтор Курбанов М.К.)

13. Короткопериодические неприливные .изменения силы -тяжести в районе Ашхабадского геодинамического полигона// Современные движения ;; деформации земной коры на геодинамических . полигонах,. М: Наука.-1983.' С/40-42

14. Комплексные -исследования предвестников землетрясений в Копетдагском сейсмоактивном регионе// Тез. ЕАС,М: Наука.-1984. ( Соавторы: Курбанов М.К. Аширов Т.Д. Авагимов А. А.

Кузьмин Ю.О.).

15. Предвестниковые' вариации гравитационного'поля в Копет-дагской сейсмоактивной зоне// Тез. докл. Советско-китайского симпозиума по прогнозу землетрясений, Гарм:ротапринт.-1990. С. 29-30.

16. К природе современных движений земной поверхности и неприливных изменений силы тяжести в раэломньк. гонах осадочных бассейнов// Тез. СДЗК, Таллин: ротапринт.-1926 0.73( Соавторы: Курбанов М.К. Кузьмин Ю.О. Сидоров В.А.)

17. Неприливные изменения силы тяжести в зонах, нефтяных месторождений// Тез. 1 Всез.конф. Г&одинашческие основы прогнозирования нефтегазоносности недр, М:-1988. ( Соавторы: Кузьмин Ю.О. Сидоров В.А., и др.)

18. Исследование современных геодинамических процессов в Ко-петдагском сейсмоактивном регионе// Тез.Симпозиума КА1ХГ по СДЗК, Дагомыс,Еоронеж:' ротапринт.-1988. С.41 ( Соавторы: Безденежных Э.Ю. , Кузьмин Ю.О. и др.): '

19. Результаты многолетних повторных гравиметрических наблюдений на Ашхабадском гёодинамическом полигоне// Теэ.Симпозиума КАПГ по СДЗК, Дагомыс,Воронеж: ротапринт.-1988. С.59 (,Соавторы :Вуланже Ю.Д., Демьянова Т.Е., и др.)

20. Исследование динамики раэломных зон методом гравиметрического мониторинга// Изв.АНТ сер.ФТХиГН, Ашхабад: Ылым.~ 1990.-N1. С,100-102 ( Соавтор Кузьмин Ю.О.) ' .

, 21. Прогноз .землетрясений в Туркменистане.'/ Теэ.ыежд.симп. Геодезия - сейсмология,. Ереван: ротапринт.-1989 ( Соавторы: Аширов Т., Авагимов A.A., Кузьмин Ю.О. и др). . 22. Сравнительные особенности ■ вариаций силы тяжести в осадочных бассейнах сейсмоактивных и слабосейсмичных областей//

Тез.межд.симп.Геодезия - сейсмология, Ереван ¡ротапринт.-1989. (Соавторы: Сидоров В.А., Кузьмин Ю.О.).

23. LOCAL GRAVITY CHANGES -AT THE ASHKHABAD GEODYNAMIC TEST-AREA.. J.D. BOULANGER, T.E.DEMAYNOYA, Y.O.KUZMIN, M.K.KURBAHOV, MARAKHOVSKAYA L.A., S.S.CHELPANOV. BULLETIN D'INFORMATION December 1981, N.49, PARIS: P.110-117.

24. Неприливные вариации силы тяжести в нефтегазоносных областях// Тез.Всез.2конф.Прогнозирование нефтегазоносности на геодинамической основе, М: Наука.-1988. (Соавторы: Сидоров б.А. Кузьмин Ю.О. Болдырева В.А.)..'

25. О '«соотношении статических аномалий гравитационного поля с неприливными изменениями силы тяжести в Ашгабатском сейсмоактивном регионе//Тез. XIII Междуведомственного сов. по изучению СДЗК на геодинамических полигонах СССР, Ташкент¡ротапринт.-1991. С. 13 (Соавтор Курбанов М.К.).

26.. Характер взаимосвязи локальных изменений силы тяжести с современными деформациями в районе Ашхабада// Тез.УШ Всез.сов» по,изучению СДЗК, Кишинев: ротапринт.-1992. С. ( Соавторы:' Ю.Д.Буланже,Т.Е.Демьянова, Ю.О.Кузьмин, М.К.Курбанов). ' ' ■ ' '

27. 'Состояние и развитие, сейсмологических исследований в Туркменистане// Сейсмологический бюллетень Туркменистана, Ашгабат: tühm.-1993.-Nl. С.5-9. ( Соавторы: Т.Д. Аширов, Б.С.Кар-рыев, Ю.О.Кузьмин, З.М.Эсенов ).

28. Результаты и перспективы развития комплексных исследований по прогнозу землетрясений в Туркменистане// Сейсмологический бюллетень Туркменистана, Ашгабат:' Ылым.-1933.-Н1. С.23-31 (Соавторы:Курбанов М.К., Аширов Т.А.,Авагимоа A.A., Кузьмин ю.о;).

29. Направления создания системы сейсмопрогнастически:; наблюдений в Туркменистане //Сеймологический бюллетень Туркменистана, Ашгабат: Ылыы.-1994.-Н2. С.4-2СЦ (Соавторы: Г. А.Аширов, А.К.Атаэв, Б.С.Каррыев, Ю.О.Кузьмш/, М. К. ¡чурбанов).

¿В'Огг^'''

. - 44 - ■ • . .

Гысгача назнунн. экспесинентал ве теоретики барлаглар есасынла сеасники таялан итжен ве небит-газлы ерлерин кеп хызнатлы гравинетрик нониторинги-ни Гоянагин ве гечирмегин туркменистанын геология-геоФизики хен-ле сейсмотектоники.шертлерине уйгунлашяырилан. нетрологик упжун этнек ве онун нетижелериник такыклыгина баха ббриек бовкча илны-иетоаик осасы болан конпепииясы Ишленип яузулИи. ' .

илкинжи гезек Туркменистаннн севсники тайяан ишжен хенгле не-бит-гаэли еслеринии гравитаиион непланыныи варйаииясынын эсаои , гииишлик-вагт кануналайыклары Яузе чикарылли ве ер титрене аЛанат-ларынын гравиметрии каталоги лузулли.

Бая экспесинентал наглунатлары цлны таижан анализ этнек эса-синла агыплык руйжунин лашгын билен баглн болмалык вариаиияларынын хен-ле ер устунин хвзиркн эанаН херекетлеринин. езара баглэнмшги-нын жаяЬыклы эоналаринЫ геодинамики йшженлйгинин ве'елюиаолинани-ка лроиеслериник ишжен йузе чикнасыныч паранетрик ояняырнасинын эФФектине даянян неханиэни «0снулирлен1н.шунсханиэнин чвклериняе ер жунйушинии сейсно-геолинамики ишгеклешлирилнеси билен гравитаиион мепланык локал голукланаларынын парайетрлеринич арасынхакы тежрибе ели билен тапылан гатнашиклари всасланяырниы.

илкинжи гезек ер габыгынин.сеясноРен ве техноген проиеслерини коитролирлейжи жаярыклы зоналаеиныч линамикаснны евреннек хен-же небйг-гаэ йтакларнныч енлунлилигинин йереопективасина баха бегаек учин туркненистанин сеяею^си. тайяан ишхеи ве небит-гаэхи этрапла-.рыиыч гравиметрах нониторингиник нетителерини уланмак боюнча ылУ» мы-нетрлик реконенлаииялар хедУРЛенжи. \ .-.