Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Спектральный анализ гравитационных аномалий территории бассейна Мелут (Судан) с целью поисков месторождений нефти и газа

ВАК РФ 25.00.10, Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Спектральный анализ гравитационных аномалий территории бассейна Мелут (Судан) с целью поисков месторождений нефти и газа"

На правах рукописи УДК 550.831 681 3

Эльсаед Зейнэльабдейн Халид Абдельрахман

СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ГРАВИТАЦИОННЫХ АНОМАЛИЙ ТЕРРИТОРИИ БАССЕЙНА МЕЛУТ (СУДАН) С ЦЕЛЬЮ ПОИСКОВ МЕСТОРОЖДЕНИЙ НЕФТИ И ГАЗА

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Специалность- 25 00 10 - «Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых»

ООЗ15920В

Москва 2007

003159206

Работа выполнена в Российском Государственном Университете нефти и газа им. И.М Губкина на кафедре разведочной геофизики и компьютерных систем

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор С А. Серкеров

Официальные оппоненты: Доктор физико-математических наук,

профессор А.А. Никитин Кандидат физико-математических наук, ст. научн сотр. А Л Харитонов

Ведущая организация: Московский Государственный

Университет им М В. Ломоносова

Защита состоится «3& >> октября 2007г в ауд 523 в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 212.200 05 при Российском Государственном Университете нефти и газа им. И М.Губкина по адресу: Москва, В-296, ГСП-1,119991, Ленинский пр , д 65

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РГУ нефти и газа им. И.М Губкина

Автореферат разослан « 10 » сентября 2007г.

Ученый секретарь дисертационного г Л.П Петров

совета доцент,

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

Обеспечение ускоренного развития работ по геологическому изучению территории страны, увеличение запасов минеральных ресурсов, в первую очередь топливно-энергетических, зависит от развития геофизических методов поисков и разведки месторождений полезных ископаемых, в частности наиболее мобильных и наименее дорогих из них — гравиразведки и магниторазведки. Развитие этих методов и повышение геолого-экономической эффективности их применения является актуальной народнохозяйственной задачей, решение которой в значительной степени зависит от совершенствования существующих и создания новых более надежных математических методов обработки и интерпретации Такими методами являются и помехоустойчивые методы анализа и интерпретации наблюдаемых суммарных гравитационных и магнитных аномалий, основанные на использование достаточно совершенного математического аппарата спектрального анализа значений полей.

Научной проблемой, решаемой в настоящей работе, является изучение глубинного строения территории бассейна Мелут (Судан) с целью поисков месторождений нефти и газа Она решается с использованием указанного математического аппарата спектрального анализа сигналов Благодаря простоте и универсальности используемый математический аппарат нашёл широкое применение в современной геофизике, причем его роль в научных исследованиях непрерывно возрастает. Именно этим объясняется большое количество работ, основанных на его применении, в которых разрабатываются различные методы анализа и интерпретации гравитационных и магнитных аномалий

В различные направления этой проблемы в разные годы большой вклад внесли многие российские и зарубежные исследователи В.И Аронов, А А Булычев, К В Гладкий, В Н Глазнев, Ф М Гольцман, Т Б Калинина,

В Н.Луговенко, P.B Мелихов, А А Никитин, С.А Серкеров, В Н Страхов, А JI Харитонов MBat, А Spector, F.S.Grant, B.Bhattacharia и ряд других исследователей

В диссертационной работе сделана попытка подойти к решению основных вопросов строения фундамента бассейна Мелут путем интерпретации гравиметрических и магнитометрических материалов с единых методических позиций В работе также сделана попытка охватить все материалы гравиметрических съемок и их интерпретацию сопоставить с результатами интерпретации геомагнитных съемок, а также в довольно большом объеме с результатами дешифрирования космических снимков и данными других геофизических методов

Район исследований Мелут, рассматриваемый в диссертационной работе находится на юго-востоке Судана Он простирается в северо-западном направлении от Эфиопской границы приблизительно на 300 км Максимальная ширина бассейна - около 100 км. Бассейн ограничен долготами 32° 00' 00" В и 34° 00' 00" В и широтами 8° 00' 00" и 10° 45' 00" С

Мелут принадлежит к рифтовым бассейнам центрального Судана, в состав которых входят также бассейны Муджлад, Синий Нил, Баггара, Хартум и Руат По сейсмическим данным установлено, что наиболее мощные отложения (13500 м) накоплены в самых глубоких частях впадин этих бассейнов, которые относятся к центральноафриканской рифтовой системе, которая простирается от впадины Беню в Нигерии до северной Эфиопии Рифтовая система начала развиваться в раннемеловое время в процессе раскола Гондваны и отделения Южной Америки от Африки Формирование всех этих бассейнов было выполнено межкратонными растягивающими силами, в результате раскрытия Атлантики Движения по направлениям главных разломов продолжились и в более позднее время и привели к формированию нескольких глубоких впадин, ограниченных сбросами

Мелут аналогичен другим рифтовым бассейнам Центрального Судана по осадочному составу Он сложен мощными плотными и рыхлыми

обломочными отложениями, наколенными в континентальных средах Эти осадочные отложения являются речными, аллювиальными, озерными, прибрежными и дельтовыми Они состоят из песков, песчаников, илов, алевролитов, глин и аргиллитов, присутствуют также конгломератные песчаники (в меньшей степени).

В разрезе исследуемого бассейна принимают участие породы меловых, палеогеновых, неогеновых и четвертичных отложений Наличие более древних отложений до сих пор не доказано

Скважины Адар-1 и -2, Нал-1, Ел-1 и Собат-1 являются единственными скважинами, пробуренными международной нефтяной компанией Шеврон в бассейне Мелут Максимальная достигнутая глубина составляет около 4500 м, а самые древние породы имеют верхнемеловой возраст

К настоящему времени этот бассейн изучен недостаточно. Поэтому построение трехмерной физико-геологической модели строения основных границ земной коры для территории бассейна Мелут является первым шагом на определение перспективности этого бассейна Зная положения этих границ земной коры можно обоснованно оценить глубины заложения и ориентировки в пространстве поисковых и разведочных скважин, их рационального расположения на местности для подсечения той или иной особенности геологического разреза

Цель диссертационной работы.

Целью исследований, проводимых в рамках диссертационной работы, является изучение геологического строения земной коры территории бассейна Мелут на основе применения спектрального анализа для интерпретации потенциальных полей и разработка методики объемного моделирования глубинного строения основных границ исследуемого региона В соответствии с поставленной целью решались несколько конкретных задач, основными из которых являлись' 1 Изучение геолого-геофизической характеристики района исследований

2. Дешифровка космических снимков района работ, анализ результатов дешифровки и выделение линеаментов.

3 Исследование природы гравитационных аномалий и выявление особенностей распределения глубинных источников гравитационного поля на территории бассейна Мелут.

4 Тектоническое районирование исследуемой территории в комплексе с данными гравитационного и магнитного полей и результатами дешифрирования космических снимков

5 Разработка методики построения объемных физических моделей земной коры по комплексу гравитационных, магнитных и других геолого-геофизических данных применительно к тектонически сложнопостроенным регионам.

6 Построение трехмерных моделей глубинных границ земной коры для территории бассейна Мелут с последующим сопоставлением их со структурно-геологическими данными, включающими верхнюю часть разреза.

7. Разработка рекомендаций для детального изучения глубинного строения земной коры бассейна Мелут и прилегающих территорий по перспективности поисков месторождений нефти и газа

Фактические материалы.

Диссертационная работа базируется на результатах научных исследований кафедры разведочной геофизики и компьютерных систем РГУ нефти и газа им ИМ. Губкина. В основу диссертации положены теоретические и методические разработки автора, выполненные в течение последних 5 лет. Обобщение и анализ материалов, положенных в основу диссертации, выполнены за время учебы в очной аспирантуре на кафедре разведочной геофизики и компьютерных систем Исходными данными явились"

геолого-геофизические материалы, полученные в результате производственной деятельности американской нефтяной компании Шеврон, проводившей работы на территории Судана в 1979 - 19ЕЗ гг К таким материалам относятся значения гравитационного поля, покрывающих исследуемую территорию и данные ГИС по глубоким скважинам (диаграммы плотностного каротажа, диаграмма литологического разреза скважины по данным каротажа, и т.д), десять космических снимков, полученые американским спутникам Ьаг^ваг 5 и ЬапсЬа! 7; карты гравитационного и магнитного полей компании ОЕТЕСН 2000 года; опубликованные технические отчеты и рукописи различных авторов и компаний; литературные источники российских и зарубежных авторов

Научная новизна работы,

В процессе проведенных исследовании получены результаты, обладающие научной новизной:

1 Разработана методика комплексного районирования территории с использованием различных геолого-геофизических данных и данных дистанционного зондирования земли из космоса По этой методике впервые построена схема районирования территории бассейна Мелут, состоящая из шести разных областей.

2 Разработана методика объемного моделирования, основанная на использовании спектральных методов изучения гравитационного поля, которая позволяет в условиях сложнопостроенных тектонических районов изучать закономерности изменения глубинных границ плотностных неоднородностей земной коры

3 С помощью разработанной методики впервые были построены трехмерные схемы поверхности свиты Мелут и поверхности фундамента

4. Определена роль выявленных глубинных неоднородностей земной коры в размещении разведанных нефтяных и газовых месторождений исследуемого

региона Выделены участки перспективные для поисков нефти и газа и шесть сводовых локальных структур

Практическая значимость исследований,

Разработанная методика анализа и интерпретации геолого-геофизических данных в комплексе с результатами дешифрирования космических снимков позволяет выполнить более надежное геолого-тектонического районирование территорий, что помогает определить перспективные зоны для дальнейших поисковоразведочных работ на нефть и газ

Разработанная методика определения глубины залегания основных шготностных границ разреза земной коры позволяет построить трехмерные модели глубинного строения исследуемого региона и подобных областей, что позволяет повысить геологическую эффективность проводимых исследований При определении направлений детальных геологоразведочных работ большую практическую ценность представляют построенные автором в пределах исследуемого региона двух- и трехмерные структурные схемы поверхности фундамента и кровли свиты Мелут. Полученные результаты могут быть использованы различными геофизическими и геологическими организациями для поисков и разведки месторождений нефти и газа

Основные защищаемые положения,

1 Разработанная методика спектрального анализа значений гравитационного поля, позволяющая проводить массовые оценки глубины залегания основных глубинных границ земной коры 2. Разработанная методика объемного моделирования, повышающая экономическую эффективность и позволяющая получить более надежные результаты определения глубины залегания пространственных границ плотностных неоднородностей земной коры 3 Полученые новые геологические результаты, уточняющие основные черты геологического строения исследуемого региона и позволяющие

определить перспективность отдельных участков бассейна Мелут на поиски месторождений нефти и газа.

Реализация и апробация работы.

Основные научные и практические результаты работы обсуждались и докладивались на кафедре разведочной геофизики и компьютерных систем и на конференциях молодых ученых и специалистов в Российском Государственном Университете нефти и газа имени И М Губкина, в 2004 -2007 годах, и на конференциях современных проблем дисстанционного зондирования Земли из космоса в Институте Космических Исследований-РАН, в 2005 - 2006 годах, на конференции CAM/CAD/PDM в Институте Проблем Управления-РАН, в 2005 году, на XI международной конференции математической геологии IMAG06 в Университете Liege — Бельгия в 2006 году

Полученные результаты исследований используются геолого-геофизическими организациями в Судане при поисково-разведочных работах

Публикации,

Основные положения диссертации изложены в шести опубликованных работах [1,2, 3, 4, 5, 6]

Объем и структура диссертационной работы.

Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения; содержит 138 страниц машинописного текста, 3 таблицы и 65 рисунков Список литературы включает 68 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Ведение

Во введении дано описание состояния изучаемой проблемы применения спектрального метода интерпретации данных потенциальных полей для поисков нефтегазовых месторождений в исследуемом регионе (бассейн Мелут), определены целы, задачи диссертационной работы, обосновывается актуальность темы исследований и формулируются основные положения, выносимые на защиту

ГЛАВА 1. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ

В первой главе дано описание изученности исследуемой территории геолого-геофизическими методами, а также краткое описание тектонического строения бассейнов центрального Судана, описание стратиграфических неоднородностей разреза на территории бассейна Мелут, описание закономерностей изменения плотности, а также краткое описание нефтегазоносности исследуемого региона

В первом параграфе проанализирована изученность территории исследуемого региона различными геолого-геофизическими методами и основные этапы ее изучения зарубежными фирмами Приводится краткий геологический очерк исследуемого региона Показано, что особенности геологического и тектонического строения бассейна Мелут рассматривались рядом исследователей, работами которых выявлена длительность, многоэтапность и цикличность развития этого региона Сведения о геологическом строении исследуемого региона представлены по совокупности имеющихся литературных данных

Во втором параграфе приведены сведения о тектоническом развшии Африканского континента в целом, и его связь с региональными и

глобальными тектоническими событиями, рассмотрена роль тектоники плит в формировании Центральноафриканских рифтових систем (включая Судан) и в развитии бассейнов центрального и южного Судана

В третьем параграфе приведены известные сведения о стратиграфическом разрезе на территории бассейна Мелут, характеризующемся наличием двух основных структурных слоев: осадочного слоя и кристаллического фундамента земной коры. Дано краткое описание основных литологических подразделений разреза осадочных отложений района Показано, что для пород осадочного чехла характерны мощные континентальные отложения раннего мела, представленные, главным образом, переслаивающимися песчаниками и аргиллитами, накопленными, как правило, в речно-озерной среде Мощность отложений осадочного чехла достигает около пяти километров и больше Кристаллическый фундамент в бассейне Мелут не вскрыт скважинами

В четвертом параграфе проанализированы сведения о плотности горных пород и сведения о стратиграфическом разрезе по нескольким скважинам и геологическим данным на территории бассейна Мелут. Приведены средневзвешенные значения плотности различных литолого-стратиграфических комплексов в пределах района исследований. Показано, что в пределах осадочного чехла выделяются ряд гравиактивных литологических границ со значительными скачками эффективной плотности, составляющими от 0 04 до 1 1 г/см3, что говорит о применимости гравиразведочных методов при изучении структурных особенностей строения осадочного чехла

В пятом параграфе проанализирована нефтегазоносность бассейнов южного и центрального Судана и, в частности, нефтегазоносность отдельных участков бассейна Мелут (Северный суб-бассейн и Южный суб-бассейн) Дано сравнение нефтегазоносности бассейна Мелут с нефтегазоносностиью

бассейна Муджлад (самый перспективный бассейн в Судане в отношении нефтегазоносности) Основными породами-коллекторами в бассейне Мелут являются свиты Мелут и Ел. Это может свидетельствовать о наличии ниже свиты Мелут не вскрытых бурением пород-коллекторов В месторождении Адар-Ел, свита Ел является промышленным горизонтом Свита Джимиди может включать вторичный резервуар нефти Сделан вывод о возможнсти присутствия нефти ниже не вскрытых бурением пород-коллекторов в бассейне Мелут

ГЛАВА 2. ГЕОФИЗИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ

Во второй главе дано краткое описание изученности исследуемой территории геофизическими методами, а также краткое описание закономерностей изменения гравитационного и магнитного полей и результатов сейсмических исследований исследуемого региона

В первом параграфе дано краткое описание изученности территории геофизическими методами, включая изученность территории аэромагнитными методами, гравитационными методами и сейсмическими методами

Во втором параграфе дано краткое описание гравитационного поля исследуемого региона и рассмотрены, связанные с ним плотностные характеристики для различных типов горных пород. Показано, что гравитационное поле имеет тесную связь с глубинным строением земной коры В нем четко отражаются закономерности залегания и простирания глубинных структурных элементов, их распределение и взаимоотношение

В третьем параграфе кратко рассмотрены пространственные особенности аномального приращения модуля полного вектора магнитного поля и магнитные свойства основных типов горных пород в пределах изучаемой территории В качестве исходного материала для исследований

предполагалось использовать карту модуля аномального магнитного поля с сечением изолиний 10 нТл. Однако, как показали предварительные расчеты, проведенные в рамках этой работы, близость к зоне геомагнитного экватора сильно искажает амплитуду и форму магнитных аномалий, что может привести к потере точности при геофизической интерпретации этих данных

В четвертом параграфе рассмотрены результаты сейсмических исследований на территории бассейна Мелут, проведеные различными национальными и зарубежньми фирмами. Показано, что исследуемая территория недостаточно изучена сейсморазведкой и попытки выделения поверхности фундамента осуществляли сначала в областях буровых скважин, после по редким профилям Хотя эта поверхность и не была вскрыта ни одной из этих скважин, их разрезы показали, что фундамент находится гораздо глубже, чем предполагали ранее Необходимо отметить, что поверхность фундамента до сих пор выделяется неоднозначно. Поэтому в этих условиях наиболее надежным для определения глубины залегания основных физических границ земной коры исследуемого региона следует считать данные гравитационного поля

ГЛАВА 3. ПРИМЕНЕНИЕ КОСМИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ РАЙОНА

В первом параграфе даются описание и характеристика космических снимков района, физические основы аэрокосмических методов, краткая история космических систем, общие характеристики и данные регистрации космических снимков Ьапёэа! 5 и Ьапс^ 7 исследуемого района

Во втором параграфе рассмотрены методы обработки цифровых многозональных снимков, используемых в данной работе. Описаны компьютерные способы обработки космических снимков для улушения четкости многозональных изображений с низким разрешением за счет их слияния с монохроматическими снимками высокого разрешения В качестве

программно-технологической основы было выбрано программное обеспечение ERDAS IMAGINE 8 5. Приведены основные результаты обработки космических снимков различными инструментами и функциями

В третьем параграфе дано описание признаков дешифрирования геологических объектов, а также краткое описание контрастно-аналогового принципа, используемого при геологическом дешифрировании, основанного на предположении, что в одинаковых условях одиноковые геологические объекты выглядят на космических снимках сходным образом

В четвертом параграфе дано краткое описание основных признаков выделения и трассирования линеаментов по космическим снимкам, а также рассмотрена природа линеаментов, проявляющихся на космических изображениях и их связь с отражением на земной поверхности разноглубинных видимых и скрытых разломов земной коры.

С целью дальнейших поисков полезных ископаемых района проведено районирование исследуемого района по результатом интерпретации космических изображений, а именно по размерам и направлений простирания линеаментов и по их расположения.

ГЛАВА 4. ТЕКТОНИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ ТЕРРИТОРИИ

МЕЛУТ ПО ГЕОФИЗИЧЕСКИМ ПОЛЯМ И РЕЗУЛЬТАТАМ ДЕШИФРИРОВАНИЯ КОСМИЧЕСКИХ СНИМКОВ

В первом иараграфе приведены основные результаты выделения региональной и локальной составляющих гравитационного и геомагнитного полей, найденных с целью тектонического районирования территории Мелут. Значения региональной компоненты поля вычислялись осреднением значений поля по площади скользящего квадрата со стороной десять километров Локальная составляющая поля определялась как разность между значениями исходного поля и региональной его составляющей. Размеры скользящего квадрата были выбраны исходя из размеров локальных

14

аномалий, наиболее связанных в данном районе с локальными нефтегазоностными структурами осадочного чехла

Результаты сравнительного анализа локальной компоненты геомагнитного поля после исключения из него региональной составляющей показали, что наибольшую связь с аналогичной гравитационной составляющей, имеет локальная компонента геомагнитного поля. По найденным значениям локальной и региональной составляющих гравитационного и магнитного полей построены карты их изменений для всей территории бассейна Мелут.

Второй параграф посвящен тектоническому районированию территории Мелут по данным гравитационного и магнитного полей. С этой целью использовались исходные значения этих полей, значения их локальной и региональной составляющих, так и значения вторых вертикальных производных.

Значения производных были определены в точках 20 меридиональных профилей по формуле МУ.Сагитова с учетом значений поля на соседних профилях при радиусе осреднения Б = 5 км По найденным значениям вторых вертикальных производных построены карты их изменения в случаях гравитационного и магнитного полей для всей территории Мелут.

Производные гравитационного или магнитного поля имеют повышенную чувствительность к неглубоко залегающим аномальным по плотности или намагниченности тектоническим структурам Вследствие этого они позволяют учесть локальные особенности исследуемой территории и дают возможность более правильно провести ее тектоническое районирование Совместным анализом карт исходных значений гравитационного и магнитного полей, значений локальной и региональной их составляющих, а также карт вторых вертикальных производных этих полей проведено тектоническое районирование территории бассейна Мелут По результатам этого районирования на исследуемой площади выделены шесть

областей различного геологического строения, которым соответствуют различного вида гравитационные и магнитные аномалии Разломные линии, соответствующие границам этих областей, определялись преимущественно по зонам сгущения изолиний исходного гравитационного поля и по характерным особенностям магнитного поля

В третьем параграфе проведено районирование территории бассейна Мелут по комплексу результатов дешифрирования космических снимков и значений гравитационного и геомагнитного полей Проведение комплексного районирования территории бассейна Мелут в программе АгсСТЗ включало следующие этапы:

1) подготовительные работы,

2) приготовление данных для анализа,

3) переклассификация данных;

4) сравнительный их анализ,

5) построение конечной схемы районирование территории Мелут

Для комбинации наборов данных был использован растровый калькулятор — мощный инструмент для того, чтобы решать многократные задачи, позволяющий выполнить математические вычисления, используя операторы и функции Схема комплексного районирования бассейна Мелут была построена с использованием значений функции Р, определяемой из следующего выражения-

Р = 0,7 • [а] + 0,2 • [Ь] + 0,05 - [с] + 0,05 • [ё]

где [а] — классифицированные данные гравитационного поля, [Ь] -классифицированные данные геомагнитного поля, [с] - расстояния от линий разломов, [с!] — зоны линеаментов, цифры - веса раличных типов данных

ГЛАВА 5. РЕЗУЛЬТАТЫ СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА ГРАВИТАЦИОННЫХ АНОМАЛИЙ ТЕРРИТОРИИ МЕЛУТ

В первом параграфе рассмотрены основные сведения из теории преобразований Фурье

Во втором параграфе приводятся аналитические выражения, определяющие аномалии гравитационного поля и их спектры от наиболее применяемых на практике тел правильной геометрической формы, которыми можно представить в виде моделей, различных геологических иеоднородностей (типов тектоническая ступень, разлом, тонкий горизонтальный слой и др )

Третий параграф посвяшен изучению частотного состава гравитационного поля территории Мечут Описана методика спектрального анализа полей с целью определения глубинного строения территории бассейна Мелут, заключающая в последовательном анализе исследуемого гравитационного или магнитного поля и включает в себя следующие этапы:

• определение спектрального состава поля

• определение глубины залегания плотностных или магнитных иеоднородностей земной коры вдоль параллельных профилей.

• определение вертикальной мощности гравитационно или магнитоактивного слоя вдоль параллельных профилей.

• построение трехмерных моделей поверхностей (опорных горизонтов), описывающих границы гравитационно-активных слоев земной коры

Были сделаны многочисленные расчеты, чтобы выделить из аномального гравитационного поля определенные классы аномалий по их размерам с помощью спектрального анализа. Для выделения характерных пространственных размеров гравитационных аномалий поля, снятого с гравитационной карты по сетке 5 км х 5 км, были вычислены спектры методом Фурье для восьми меридиональных и широтных профилей, пять из

которых совпадают с сейсмическими профилями Полученные результаты позволили оценить средние пространственные размеры аномалий

По величине характерных пространственных размеров гравитационные аномалии на территории бассейна Мелут можно разделить на два основных класса

1) локальная компонента аномального гравитационного поля размером L = 30-45 километров

2) региональная компонента размером L = 100 - 150 километров

В четвертом параграфе описан алгоритм спектрального метода определения глубины залегания верхних кромок аномалиеобразующих источников гравитационного поля Анализируются возможности и трудности решения обратной задачи по спектрам гравитационных аномалий При этом основная направленность работы заключается в стремлении к автоматизации процесса интерпретации с использованием ЭВМ.

Показано, что при решении обратных задач существуют два основных подхода при интерпретации данных гравитационного поля. В первом случае решение обратной задачи сводится к оптимальному подбору параметров определенной модели по данным измеренного поля на основании некой априорной информации о возможном типе используемой модели Тогда решение обратной задачи сопряжено с большим количеством параметров подбора, что вызывает затруднения при использовании этих способов интерпретации, основанных на решении систем уравнений Дифференцированный характер гравитационного поля на территории бассейна Мелут приводит к неадекватности применения такой техники интерпретации, которая предназначена в основном для анализа отдельных сглаженных аномалий При этом большие объемы накопленных к настоящему моменту данных по гравитационному полю исследуемого региона потребовали новых подходов к интерпретации, позволяющих решать обратную задачу гравиразведки, для случаев ансамблей случайно

расположенных аномалий в пределах протяженных участков профилей. Поэтому был выбран другой подход, который основывается на непосредственной трансформации наблюденного поля в глубины залегания источников в исследуемой среде.

В работе для интерпретации гравитационных данных использовался спектральный метод оценки глубин залегания геологических тел В пределах скользящего окна по профилю гравитационного поля производился расчет амплитудного спектра Фурье с последующим зондированием глубины до верхних кромок геологических неоднородностей Сравнительная простота решения обратной задачи в случае использования спектрального метода, особенно для тел сложнопостроенной формы, обуславливается тем, что преобразованные по Фурье значения гравитационного поля выражаются математически проще, чем при анализе самих реализаций гравитационного поля Поэтому этот подход более быстрый и экономичный в вычислительном отношении.

Кратко суть используемой методики можно представить в следующем виде На первом этапе вычисляется модуль спектра аномалии гравитационного поля, поскольку в отличие от самого спектра он не зависит от того, находится ли центр скользящего отрезка над эпицентром геологического тела или смещен

После вычисляется логарифм модуля спектра Выражение для логарифма модуля спектра на высоких частотах можно рассматривать как уравнение прямой с угловым коэффициентом Ь| - г лубина залегания ближайшей к поверхности особой точки Затем по множеству значений частоты аналитически определяются значения Ь]

Значения щубин залегания источников вычисляются в каждой точке профиля по кривым нескольких спектров гравитационного поля, вычисленных при разных длинах интервала счета (при разных размерах скользящего окна) Размеры окон определялись по величине частоты максимумов на кривых спектров

В результате таких расчетов в одной точке профиля определяются значения глубин залегания нескольких источников, расположенных по вертикали на разных структурных этажах, т е. происходит как бы вертикальное зондирование геологического разреза по спектрам аномалий.

Эта методика опробована на многочисленных модельных и экспериментальных данных, что показало достаточно высокую эффективность ее использования.

В пятом параграфе приведены основные результаты спектрального анализа значений гравитационного поля

Используя методы решения обратной геофизической задачи по данным спектрального анализа гравитационного поля, было выполнено глубинное гравитационное зондирование земной коры исследуемого района При этом согласно результатам анализа частотного состава гравитационного поля были определены глубины залегания двух основных плотностных границ района, соответствующие пространственным размером двух классов аномалий, рассмотренных выше в третьем параграфе этой главы.

Для определения глубин залегания этих границ спектры поля вычислялись дискретными преобразованием Фурье с использованием скользящих окон, соответствующих найденным пространственным размерам двух классов аномалий гравитационного поля Изложены результаты анализа спектров поля

По найденным значениям глубин построены карты и трехмерные схемы топологии изолиний двух основных гравиактивных границ района, соответствующие кровли свиты Мелут и поверхности фундамента земной коры района Мелут

Проведен анализ результатов построения каждой из этих границ в отдельности. Поверхность фундамента на всей исследуемой территории сильно изрезана разломными структурами, проявляющимися в виде резких изменений глубины поверхности фундамента

Самая северная часть исследуемого региона характеризуется наличием кристаллического фундамента близко к поверхности Земли, чем в центральной части, те относительно меньшей мощностью осадочного чехла Эта часть ограничена резким изменением характера изолиний глубины, связанными вероятно со структурными разломами Центральная и восточная части исследуемого региона характеризуются большой мощностью осадочного чехла. Отличительной особенностью северо-восточной части исследуемой территории является то, что поверохность фундамента земной коры этого региона очень гладкая, без заметных трендов к увеличению или уменьшению глубины этой границы На северо-западной части территории Мелут глубина залегания фундамента меняется очень резко Характерной особенностью этой части является наличием выступов и впадин радом друг с другом.

Определены перспективы нефтегазоносности отдельных участков исследуемого региона Тщательно проанализирована информация о глубине залегания построенных поверхностей. Определены участки с большой вертикальной мощностью продуктивной части осадочного чехла

Наиболее перспективными являются районы центральной, северной и восточной частей бассейна Мелут, поскольку в этих зонах имеется с одной стороны достаточно большая мощность пород осадочного чехла, относительно окружающих регионов исследуемой территории, а с другой стороны имеется региональное валообразное поднятие.

По результатам анализа построенных карт были выделены шесть локальных сводовых поднятий, которые также могут быть перспективными на наличие наиболее распространенных ловушек углеводородов сводового типа Часть этих поднятий имеют унаследованный характер складок от поверхности фундамента до кровли свиты Мелут. Это говорит о том, что большая часть перспективных локальных поднятий образована поднятиями более глубоких границ земной коры

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основе анализа и обобщения имеющихся данных о геолого-геофизическом строении земной коры территории бассейна Мелут показано, что из-за недостаточной детальности проводившихся геофизических работ вопросы глубинного строения данного региона остаются до конца нерешенными Поэтому в диссертации автор стремился решить задачу детального исследования глубинного строения этого региона путем комплексной интерпретации данных гравиразведки, магниторазведки, результатов сейсмических исследований и результатов дешифрирования космических снимков с использованием новых методических разработок по их интерпретации и анализу.

В заключение отметим основные результаты проведенной работы. Рассмотрена геолого-геофизическая изученность, приведены краткий геологический очерк и нефтегазоносность исследуемого региона (бассейн Мелут).

Дано краткое описание плотностной характеристики горных пород Проанализированы закономерности изменения гравитационного и магнитного полей бассейна Мелут

Приведены описание и анализ космических снимков спутника Ьапс18а1, охвативающих район исследовании и прилигаюшие территории Судана

Проведены дешифровка и интепретация космических снимков, выделены разломные структуры территории Мелут

Проведено районирование территории бассейна Мелут по результатам дешифрирования космических изображений.

Проведено районирование территории Мелут по значениям гравитационного и магнитного полей, составлена схема комплексного тектонического районирования территории с использованием схем районирования по дешифровки космических снимков и по гравитационному и магнитному полям

По результатам этого районирования выделены шесть областей различного геологического строения, которым соответствуют различного вида гравитационные и магнитные аномалий

Проведен спектрально-статистический анализ гравитационного поля по 20 меридиональным профилям

Разработана методика объемного моделирования, основанная на использовании спектральных методов изучения гравитационного поля, которая позволяет в условиях сложнопостроенных тектонических районов изучать закономерности изменения глубинних границ плотностных неоднородностей земной коры Она заключается в последовательном анализе исследуемого поля и включает в себя следующие этапы

- определение спектрального состава гравитационного поля,

- определение глубины залегания плотностных неоднородностей земной коры вдоль параллельных профилей,

- построение объемных моделей поверхностей (опорных горизонтов), описывающих границы гравиактивных слоев земной коры

С использованием разработаной методики по значениям спектров гравитационных аномалий найдены значения глубин залеганий границ: поверхности фундамента и свиты Мелут по всем указанным выше 20 профилям

Анализ полученных данных показывает, что разработанная методика интерпретации аномалий по их спектрам, найденным в пределах интервалов счета различной длины, позволяющая определить в одной точке площади глубины залеганий нескольких границ, равносильно методике вертикального зондирования разреза по значениям спектров аномалий потенциальных полей По найденным значениям глубин построены вертикальные разрезы глубинного строения земной коры Сравнение полученных данных с имеющими показало на их удовлетворительное совпадение

С учетом полученных значений глубин залеганий границ земной коры в точках рассмотренных 20 меридиональных профилей впервые построены

тремерные схемы изменения границ поверхности фундамента и поверхности свиты мелут на территории всего района бассейна Мелут

На основании анализа закономерностей изменения этих границ по площади с учетом других геолого-геофизических данных выделены участки наиболее перспективные для поисков месторождений нефти и газа а именно, районы центральной, северной и восточной частей бассейна Мелут Выделены шесть локальных сводовых поднятий, которые также являются перспективными на наличие нефти и газа.

Разработаны рекомендации для детального изучения глубинного строения земной коры территории бассейна Мелут по перспективности поисков месторождений нефти и газа Эти рекомендации будут использованы при проведении дальнеших более детальных работ

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

1 Эльсаед Зейнэльабдейн К А., Альбили А.И. Использование пространственного улушения изображений спутника Ьапдза1 для выделения структурных элементов холмов красного моря, СВ Судана -В кн . Тезисов докладов третьей открытой всероссийской конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса», ИКИ-РАН, 2005, с 174.

2. Эльсаед Зейнэльабдейн К.А. Использование спутниковых изображений в геологической картографии на холмах красного моря, СВ Судана —В кн • Тезисов докладов на пятой международной конференции САМ/САО/РВМ «Системы проектирования, технологической подготовки производства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта», ИПУ-РАН, 2005, с 86

3 Эльсаед Зейнэльабдейн К А Выделение структурных элементов бассейна Мелут (Судан) с использованием спутниковых изображений

Landsat 4 и Landsat 7. -В кн.- Тезисов докладов на четвертой открытой всероссийской конференции «Современные проблемы дисстанционного зондирования Земли из космоса», ИКИ-РАН, 2006, с 180.

4 Elsayed Zemelabdem К А, Albiely A I The application of remote sensing m hydrogeological investigations m arid regions, Red Sea Hills, NE Sudan Int Assoc for Mathematical Geology, XIth International Congress, Université de Liège - Belgium, 3-8 Sep 2006

5 Серкеров С А., Эльсаед Зейнэльабдейн X А Использование данных дистанционного зондирования Земли спутника Landsat-5 в комплексе с наземными гравитационными данными для обнаружения тектонических разломов// Исследование Земли из космоса, №02, 2007г С 82-88

6 Эльсаед Зейнэльабдейн X А, Мохамед Абдалла Е А Тектоническое районирование территории бассейна Мелут (Судан) по данным вторых производных гравитационного и магнитного полей// Естественные и техические науки, №3,2007г. С 166-172

Отпечатано в ООО «Оргсервис—2000» Подписано в печать 14 09.07 Объем 1,56 п л Формат 60x90/16 Тираж 100 экз Заказ № 14/09-1Т 115419, Москва, Орджоникидзе, 3

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Эльсаед Зейнэльабдейн Халид Абдельрахман

Глава 1. Геологическая характеристика района исследований

1.1 Геологоческая изученность района исследований.

1.2 Тектоника.

1.3 Стратиграфия.

1.4 Плотностная характеристика горных пород.

1.5 Нефтегазоносность.

Глава 2. Геофизическая характеристика района исследований

2.1 Геофизическая изученность района исследований.

2.2 Характеристика гравитационного поля изучаемого региона.

2.3 Характеристика магнитного поля района исследований.

2.4 Результаты сейсмических исследований.

Глава 3. Применение космических изображений для изучения геологического строения района

3.1 Описание и характеристика космических снимков района.

3.2 Обработка космических снимков.

3.3 Признаки дешефрирование геологических объектов.

3.4 Результаты интерпретаций космических изображений.

1. Выделение разломов.

2. Схема районирования территории по линеаментам.

Глава 4. Тектоническое районирование территории Мелут по геофизическим полям и результатам дешифрирования космических снимков.

4.1 Выделение региональной и локальной составляющих гравитационного и геомагнитного поля на территории площади Мелут

4.2. Тектоническое районирование территории Мелут по значениям гравитационного и магнитного полей

4.3 Районирование территории бассейна Мелут по комплексу результатов дешифрирования космических снимков и значении гравитационного и геомагнитного полей.

Глава 5. Результаты спектрального анализа гравитационных аномалий территории Мелут.

5.1 Вспомогательные сведения из теории преобразованиий Форье.

5.2 Спектры и энергетические спектры аномалий от некоторых тел правильной формы.

5.3 Изучение частотного состава гравитационного поля территории Мелут.

5.4 Опреление глубины залегания верхних кромок аномалиеобразающих объектов спектральними методами.

5.5 Характеристика глубинного строения бассейна Мелут по результатам спекральпого анализа. 122 Заключение 132 Литература

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Спектральный анализ гравитационных аномалий территории бассейна Мелут (Судан) с целью поисков месторождений нефти и газа"

Актуальность проблемы,

Обеспечение ускоренного развития работ по геологическому изучению территории страны, увеличение запасов минеральных ресурсов, в первую очередь топливно-энергетических, зависит от развития геофизических методов поисков и разведки месторождений полезных ископаемых, в частности наиболее мобильных и наименее дорогих из них - гравиразведки и магниторазведки. Развитие этих методов и повышение геолого-экономической эффективности их применения является актуальной народно -хозяйственной задачей, решение которой в значительной степени зависит от совершенствования существующих и создания новых более надежных математических методов обработки и интерпретации. Такими методами являются и помехоустойчивые методы анализа и интерпретации наблюдаемых суммарных гравитационных и магнитных аномалий, основанные на использование достаточно совершенного математического аппарата спектрального анализа значений полей.

Научной проблемой, решаемой в настоящей работе, является изучение глубинного строения территории бассейна Мелут (Судан) с целью поисков месторождений нефти и газа. Она решается с использованием указанного математического аппарата спектрального анализа сигналов. Благодаря простоте и универсальности используемый математический аппарат нашёл широкое применение в современной геофизике, причем его роль в научных исследованиях непрерывно возрастает. Именно этим объясняется большое количество работ, основанных на его применении, в которых разрабатываются различные методы анализа и интерпретации гравитационных и магнитных аномалий.

В различные направления этой проблемы в разные годы большой вклад унесли многие российские и зарубежные исследователи: В.И.Аронов,

A.А. Булычев, К.В.Гладкий, В.Н.Глазнев, Ф.М.Гольцман, Т.Б.Калинина,

B.Н.Луговенко, Р.В.Мелихов, А.А.Никитин, С.А.Серкеров, В.Н.Страхов, А.

Л.Харитонов M.Bat, A.Spector, F.S.Grant, B.Bhattacharia и ряд других исследователей.

В диссертационной работе сделана попытка подойти к решению основных вопросов строения фундамента бассейна Мелут путем интерпретации гравиметрических и магнитометрических материалов с единых методических позиций. В работе также сделана попытка охватить все материалы гравиметрических съемок и их интерпретацию сопоставить с результатами интерпретации геомагнитных съемок, а также в довольно большом объеме с результатами дешифрирования космических снимков и данными других геофизических методов.

Район исследований Мелут, рассматриваемый в диссертационной работе находится на юго-востоке Судана. Он простирается в северо-западном направлении от Эфиопской границы приблизительно на 300 км. Максимальная ширина бассейна - около 100 км. Бассейн ограничен долготами 32° 00' 00" В и 34° 00' 00" В и широтами 8° 00' 00" и 10° 45' 00" С (рис. 1.1).

Мелут принадлежит к рифтовым бассейнам центрального Судана, в состав которых входят также бассейны Муджлад, Синий Нил, Баггара, Хартум и Руат. По сейсмическим данным установлено, что наиболее мощные отложения (13500 м) накоплены в самых глубоких частях впадин этих бассейнов [65], которые относятся к центральноафриканской рифтовой системе, которая простирается от впадины Беню в Нигерии до северной Эфиопии (рис., 1.2). Рифтовая система начала развиваться в раннемеловое время в процессе раскола Гондваны и отделения Южной Америки от Африки [39]. Формирование всех этих бассейнов было выполнено межкратонными растягивающими силами, в результате раскрытия Атлантики [59]. Движения по направлениям главных разломов продолжились и в более позднее время и привели к формированию нескольких глубоких впадин, ограниченных сбросами.

Мелут аналогичен другим рифтовым бассейнам Центрального Судана по осадочному составу. Он сложен мощными плотными и рыхлыми обломочными отложениями, наколенными в континентальных средах. Эти осадочные отложения являются речными, аллювиальными, озерными, прибрежными и дельтовыми. Они состоят из песков, песчаников, илов, алевролитов, глин и аргиллитов, присутствуют также конгломератные песчаники (в меньшей степени).

В разрезе исследуемого бассейна принимают участие породы меловых, палеогеновых, неогеновых и четвертичных отложений. Наличие более древних отложений до сих пор не доказано.

Скважины Адар-1 и -2, Нал-1, Ел-1 и Собат-1 являются единственными скважинами, пробуренными международной нефтяной компанией Шеврон в бассейне Мелут. Максимальная достигнутая глубина составляет около 4500 м, а самые древние породы имеют верхнемеловой возраст.

К настоящему времени этот бассейн изучен недостаточно. Поэтому построение трехмерной физико-геологической модели строения основных границ земной коры для территории бассейна Мелут является первым шагом на определение перспективности этого бассейна. Зная положения этих границ земной коры можно обоснованно оценить глубины заложения и ориентировки в пространстве поисковых и разведочных скважин, ' их рационального расположения на местности для подсечения той или иной особенности геологического разреза.

Цель диссертационной работы,

Целью исследований, проводимых в рамках диссертационной работы, является изучение геологического строения земной коры территории бассейна Мелут на основе применения спектрального анализа для интерпретации потенциальных полей и разработка методики объемного моделирования глубинного строения основных границ исследуемого региона. В соответствии с поставленной целью решались несколько конкретных задач, основными из которых являлись:

1. Изучение геолого-геофизической характеристики района исследований.

2. Дешифровка космических снимков района работ, анализ результатов дешифровки и выделение линеаментов.

3. Исследование природы гравитационных аномалий и выявление особенностей распределения глубинных источников гравитационного поля на территории бассейна Мелут.

4. Тектоническое районирование исследуемой территории в комплексе с данными гравитационного и магнитного полей и результатами дешифрирования космических снимков.

5. Разработка методики построения объемных физических моделей земной коры по комплексу гравитационных, магнитных и других геолого-геофизических данных применительно к тектонически сложнопостроенным регионам.

6. Построение трехмерных моделей глубинных границ земной коры для территории бассейна Мелут с последующим сопоставлением их со структурно-геологическими данными, включающими верхнюю часть разреза.

7. Разработка рекомендаций для детального изучения глубинного строения земной коры бассейна Мелут и прилегающих территорий по перспективности поисков месторождений нефти и газа.

Фактические материалы,

Диссертационная работа базируется на результатах научных исследований кафедры разведочной геофизики и компьютерных систем РГУ нефти и газа им. ИМ. Губкина. В основу диссертации положены теоретические и методические разработки автора, выполненные в течение последних 5 лет. Обобщение и анализ материалов, положенных в основу диссертации, выполнены за время учебы в очной аспирантуре на кафедре разведочной геофизики и компьютерных систем.

Исходными данными явились: геолого-геофизические материалы, полученные в результате производственной деятельности американской нефтяной компании Шеврон, проводившей работы на территории Судана в 1979 - 1983 гг. К таким материалам относятся значения гравитационного поля, покрывающих исследуемую территорию и данные ГИС по глубоким скважинам (диаграммы плотностного каротажа, диаграмма литологического разреза скважины по данным каротажа, и т.д.); десять космических снимков, полученые американским спутникам Landsat 5 и Landsat 7; карты гравитационного и магнитного полей компании GETECH 2000 года; опубликованных технических отчетах и рукописях различных авторов и компаний; литературных источниках российских и зарубежных авторов.

Научная новизна работы,

В процессе проведенных исследовании получены результаты, обладающие научной новизной:

1. Разработана методика комплексного районирования территории с использованием различных геолого-геофизических данных и данных дистанционного зондирования земли из космоса. По этой методике впервые построена схема районирования территории бассейна Мелут, состоящая из шести разных областей.

2. Разработана методика объемного моделирования, основанная на использовании спектральных методов изучения гравитационного поля, которая позволяет в условиях сложнопостроенных тектонических районов изучать закономерности изменения глубинных границ плотностных неоднородностей земной коры.

3. С помощью разработанной методики впервые были построены трехмерные схемы поверхности свиты Мелут и поверхности фундамента.

4. Определена роль выявленных глубинных неоднородностей земной коры в размещении разведанных нефтяных и газовых месторождений исследуемого региона. Выделены участки перспективные для поисков нефти и газа и шесть сводовых локальных структур.

Практическая значимость исследований,

Разработанная методика анализа и интерпретации геологогеофизических данных в комплексе с результатами дешифрирования космических снимков позволяет выполнить более надежное геологотектонического районирование территорий, что помогает определить перспективные зоны для дальнейщих поисковоразведочных работ на нефть и газ.

Разработанная методика определения глубины залегания основных плотностных границ разреза земной коры позволяет построить трехмерные модели глубинного строения исследуемого региона и подобных областей, что позволяет повысить геологическую эффективность проводимых исследований. При определении направлений детальных геологоразведочных работ большую практическую ценность представляют построенные автором в пределах исследуемого региона двух- и трехмерные структурные схемы поверхности фундамента и кровли свиты Мелут. Полученные результаты могут быть использованы различными геофизическими и геологическими организациями для поисков и разведки месторождений нефти и газа.

Основные защищаемые положения,

1. Разработанная методика спектрального анализа значений гравитационного поля, позволяющая проводить массовые оценки глубины залегания основных глубинных границ земной коры.

2. Разработанная методика объемного моделирования, повышающая экономическую эффективность и позволяющая получить более надежные результаты определения глубины залегания пространственных границ плотностных неоднородностей земной коры.

3. Получение новые геологические результаты, уточняющие основные черты геологического строения исследуемого региона и позволяющие определить перспективность отдельных участков бассейна Мелут на поиски месторождений нефти и газа.

Реализация и апробация работы,

Основные научные и практические результаты работы обсуждались и докладивались на кафедре «разведочной геофизики и компьютерных систем» и на конференциях молодых ученых и специалистов в Российском Государственном Университете нефти и газа имени И.М. Губкина, в 2004

2007 годах, и на конференциях современных проблем дисстанционного зондирования Земли из космоса в Институте Космических Исследований-РАН, в 2005 - 2006 годах, на конференции CAM/CAD/PDM в Институте Проблем Управления-РАН, в 2005 году, на XI международной конференции математической геологии IMAG06 в Университете Liege - Бельгия в 2006 году.

Полученные результаты исследований используются геолого-геофизическими организациями в Судане при поисково-разведочных работах.

Публикации,

Основные положения диссертации изложены в шести опубликованных работах [31,41,47,48,49, 50].

Объем и структура диссертационной работы,

Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения; содержит 139 страниц машинописного текста, 3 таблицы и 65 рисунков. Список литературы включает 68 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых", Эльсаед Зейнэльабдейн Халид Абдельрахман

Основные результаты проведенных исследований заключаются в следующем:

Рассмотрена геолого-геофизическая изученность, приведены краткий геологический очерк и нефтегазоносность исследуемого региона (бассейн Мелут).

Дано краткое описание плотностной характеристики горных пород. Проанализированы закономерности изменения гравитационного и магнитного полей бассейна Мелут.

Приведены описание и анализ космических снимков спутника Landsat, охвативающих район исследовании и прилигаюшие территории Судана.

Проведены дешифровка и интепретация космических снимков, выделены разломные структуры территории Мелут.

Проведено районирование территории бассейна Мелут по результатам дешифрирования космических изображений.

Проведено районирование территории Мелут по значениям гравитационного и магнитного полей, составлена схема комплексного тектонического районирования территории с использованием схем районирования по дешифровки космических снимков и по гравитационному и магнитному полям.

По результатам этого районирования выделены шесть областей различного геологического строения, которым соответствуют различного вида гравитационные и магнитные аномалий.

Проведен спектрально-статистический анализ гравитационного поля по 20 меридиональным профилям.

Разработана методика объемного моделирования, основанная на использовании спектральных методов изучения гравитационного поля, которая позволяет в условиях сложнопостроенных тектонических районов изучать закономерности изменения глубинних границ плотностных неоднородностей земной коры. Она заключается в последовательном анализе исследуемого поля и включает в себя следующие этапы:

- определение спектрального состава гравитационного поля;

- определение глубины залегания плотностных неоднородностей земной коры вдоль параллельных профилей;

- построение объемных моделей поверхности (опорного горизонта), описывающей границу гравиактивного слоя земной коры.

С использованием разработаной методики по значениям спекиров гравитационных аномалий найдены значения глубин залеганий границ: поверхности фундамента и свиты Мелут по всем указанным выше 20 профилям.

Анализ полученных данных показывает, что разработанная методика интерпретации аномалий по их спектрам, найденным в пределах интервалов счета различной длины, позволяющая определить а одной точке площади глубины залеганий нескольких границ, равносильно методике вертикального зондирования разреза по значениям спектров аномалий потенциальных полей. По найденным значениям глубин построены вертикальные разрезы глубинного строения земной коры. Сравнение полученных данных с имеющими показало на их удовлетворительн ое совпадение.

С учетом полученных значений глубин залеганий границ земной коры в точках рассмотренных 20 меридиональных профилей впервые построены тремерные схемы изменения границ поверхности фундамента и поверхности свиты мелут по территории всего района бассейн Мелут.

На основании анализа закономерностей изменения этих границ по площади с учетом других геолого-геофизических данных выделены участки наиболее перспективные для поисков месторождений нефти и газа а именно, районы центральной, северной и восточной частей бассейна Мелут. Выделены шесть локальных сводовых поднятий, которые также являются перспективными на наличие нефти и газа.

Разработаны рекомендации для детального изучения глубинного строения земной коры территории бассейна Мелут по перспективности поисков месторождений нефти и газа. Эти рекомендации будут использованы при проведении дальнеших более детальных работ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

На основе анализа и обобщения имеющихся данных о геолого-геофизическом строении земной коры территории бассейна Мелут показано, что из-за недостаточной детальности проводившихся геофизических работ вопросы глубинного строения данного региона остаются до конца нерешенными. Поэтому в диссертации автор стремился решить задачу детального исследования глубинного строения этого региона путем комплексной интерпретации данных гравиразведки, магниторазведки, результатов сейсмических исследований и космических снимков с использованием новых методических разработок по их интерпретации и анализу.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Эльсаед Зейнэльабдейн Халид Абдельрахман, Москва

1. Али Мохамед Г. А. Прогнозирование нефтегазоносных объектов по данным сейсморазведки и гис в суб-бассейне северный мелут (судан). Диссертация на соискание учёной степени кандидата геолого-минералогических наук,. М., РГУ 2004,140с.

2. Бат М. Спектральный анализ в геофизике. М., Недра 1980,535с.

3. Блох Ю.И. Количественная интерпретация гравитационных и магнитных аномалий. М, МГГА, 1998, 88с.

4. Бондур В.Г., Зверев А.Т. Физическая природа линеаментов, регистрируемых на космических изображениях при мониторинге сейсмоопасных территорий // Современные проблемы дистанционного зондирования земли из космоса, том II, Москва, 2005, С. 177-183.

5. Гайнанов А.Г., Булычев А.А., Гилод Д.А., Мазо Е.Л. Гравитационное поле и строение текгоносферы океанов. М., Бюлл. МОИП, Отд. геол., т. 70, вып. 3, 1995, с. 7-19.

6. Гладкий К.В. Гравиразведка и магниторазведка. М., Недра 1967.

7. Гладкий К.В., Серкеров С.А. Дополнительные главы гравиразведка и магниторазведка. МИНГ им. Губкина, 1976, 61с. с илл.

8. Гладкий К.В., Серкеров С.А. Преобразование Фурье и их приложения в гравиразведке и магниторазведке. МИНГ им. Губкина, 1974, 72с. с илл.

9. Ю.Голиздра Г.Я. Комплексная интерпретация геофизических полей при изучении глубиного строения земной кары. М., Недра, 1988, 212с.

10. И.Гольцман Ф.М., Калинина Т.Б. Статическая интерпретация магнитных и гравитационных аномалий. Л., Недра. 1983. с.248.

11. Грушинский Н.П., Сажина Н.Б. Гравитационная разведка. М., Недра 1988, -364с. с илл.

12. Книжников Ю.Ф., Кравцова В.И., Тутубалина О.В. Аэрокосмические методы географических исследований. «Академия», 2004. 336 е., с цв. илл.

13. М.Комплексирование методов разведочной геофизики. Справочник геофизики. М., Недра 1984, 384с.

14. Космическая информация в геологии. Отв. Редакторы: В.Г. Трифонов, В.И. Макаров, Ю.Г. Сафонов, П.В. Флоренский // М.: Наука. 1983. 370 с.

15. Магниторазведка. Справочник геофизика, М., Наука 1990, 470с, с илл.

16. Маловичко А.К., Костицын В.И. Гравиразведка. М., Недра 1992, 357с., с илл.

17. Мелихов В.Р. Устойчивая численная обработки и интерпретация гравитационных наблюдений на основе спектральных преобразований. Диссертация на соискание учёной степени доктора физико-математических наук,. М., МГУ 1988,438с.

18. Милосердова JI.B., Мацера А.В., Самсонов Ю.В. Структурная геология. Изд. Нефть и газ, 2004, 536с, с илл.

19. Никитин А.А. Статистические методы выделения геофизических аномалий. М., Недра 1979,280с, с илл.

20. Никитин А А. Теоретические основы обработки геофизической информация. М., Недра 1986, 342с, с илл.

21. Никитин А.А., Хмелевской В.К. Комплексирование геофизических методов. Изд. ГЕРС, 2004. -294с., с илл.

22. Серкеров С.А. Гравиразведка и магниторазведка в нефтегазовом деле. М., изд. Нефть и газ, 2006, 512с, с илл.

23. Серкеров С.А. Гравиразведка и магниторазведка: основные понятия, термины, определния. М., Недра, 2006. -480с, с илл.

24. Серкеров С.А. Корреляционные методы анализа в гравиразведке и магниторазведке. М., Недра, 1986. -274с.

25. Серкеров С. А. Спектральный анализ в гравиразведке и магниторазведке . М., Недра 1990, -279с с илл.

26. Серкеров С.А. Теория гравитационного и магнитного потенциалов.М., Недра 1988, -304с с илл.

27. Серкеров С.А. Гравиразведка и магниторазведка. М., Недра 1999,-437с с илл.

28. Серкеров С.А. Теория потенциала в гравиразведке и магниторазведке. М., Недра 2000, -350с с илл.

29. Серкеров С. А., Харитонов A.JI. Определение глубины залегания нижних кромок аномальных тел по данным модуля спектра аномалий. В кн.: Математическая моделирование электромагнитных полей. М, ИЗМИР АН, 1983, с. 207-213.

30. Страхов В.Н., Лапина М.И. О неоднозначности решения обратной задачи магнитометрии. В кн.: Магнитные аномалии земных глубин, Киев, Наукова думка, 1976, с. 185-200.

31. Страхов В.Н., Лапина М.И. Определение интегральных характеристик возмущающих масс аппроксимационным методам в задачах гравиметрии и магнитометрии. Изв. АН СССР, серия физика Земли. М., Наука, 1975, №4, с. 40-75.

32. Страхов В.Н. Линейный анализ потенциальных полей. Прикладная геофизика, вып.83,1976, с. 115-130.

33. Страхов В.Н. О применение формул Парсеваля из теории преобразования Фурье к интерпретации магнитных и гравитационных аномалийй. Геология и геофизика, № 10. 1963. с. 141-157.

34. Страхов В.Н. Основные идеи и методы извлечения информации из данных гравитационных и магнитных наблюдений. В кн.: теории и методика интерпретации гравитационных и магнитных наблюдений. М., Тр. ИФЗ, 1979, с. 146-269.

35. Тархов А.Г. Принципы комплексирования в разведочной геофизике. М., Недра, 1977, 221с.

36. Тархов А.Г., Бандаренко В.М., Никитин А. А. Комплексирование геофизических методов. М., Недра, 1982.

37. Шрайбман В.И.,Жданов М.С., Витвицкий О.В. Корреляционные методы преобразования и интерпретации геофизических аномалий. М., Недра, 1977, 237с. с илл.

38. Andrew, G., Geology of the Sudan. In: Agriculture in the Sudan, Tothill, J.D.(ed), Oxford University Press: London, 1948, pp. 84-128.

39. Browne, S. E., Fairhead, J. D. and Mohamed, I. I., Gravity study of the While Nile Rift, Sudan, and it's regional tectonic setting. Tectonophysics, 113, 1985, 123 -137.

40. Bussert, R. (2002a) The structural and sedimentological evolution of Cretaceous intracratonal basins in central northern Sudan. Journal of African Earth Science.

41. Edmonds, J. M., The distribution of the Kordofan sand (Anglo-Egyptian Sudan). Geol. Mag., 79, (1), 1942, pp. 18-30.

42. Elsayed Zeinelabdein K.A. Delineation of structural elements in Melut Basin (Sudan) using satellite images of Landsat 4 and Landsat 7. 4th All Russia open conference «Modern problems of remote sensing», Moscow, Nov. 13-17 2006.

43. Elsayed Zeinelabdein K.A. The Use of Satellite Images in Geological Mapping, Red Sea Hills, NE Sudan. 5th International Conference and Exhibition CAM/CAD/PDM, Moscow, 25-27 Oct. 2005.

44. Eltayeb, O. A. Kh. Sedimentology of the Kordofan group sequences of the Melut Basin, Southeastern Sudan. M. Sc. Thesis (unpub.), University of Khartoum, Sudan., 1993, pp 93.

45. Fairhead, J.D. and Green, C.M. (1989) Control on rifting in Africa and the regional tectonic model for the Nigeria and east Niger rift basins., 8, (2-4), pp. 231-249, Oxford.

46. Fairhead, J.D., 1988, Mesozoic plate tectonic reconstructions of the central South Atlantic Ocean: The role of the West and Central Africa rift system. Tectonophysics, 155,181-191

47. Franz, G., Breitkreuz, C., Coyle, D. A., El Hur, В., Heinrich, W., Paulick, H., Pudlo, D., Steiner, G. and Smith, R. (1997). Geology of the alkaline Meidob Volcanic Field, late Cenozoic, in Sudan. Journal of African Earth Science, 25, pp. 1-29.

48. Klitgord, K.D. and Schouten, H., 1986. Plate Kinematics of the Central Atlantic. The western North Atlantic Region. The Geology of North America, Geological Society of America, Boulder, Colo., 351-378

49. Lowell, J. D. and Henik, G. D. (1972) Sea floor spreading and structural evolution of southern Red Sea. American association of Petroleum Geologists Bulletin, 56, pp. 247-259, Tulsa.

50. Reeves, С. V., Karanja, F. M. and Macloed, J. N. (1987) Geophysical evidence for a failed Jurassic rift and triple junction in Kenya. Earth Planatary Science Letters, 81, pp. 299-311, Amsterdam.

51. Reynolds, P. 0. Plate tectonic aspects of continental rift basin formation in Central and Western Sudan. In Thorweihe U., Schandelmeier N., (eds.) Geoscientific Research in Northeast Africa. 1993., Palkema, Rotterdam, pp221-225.

52. Ropertson Research International (RRI) and Geological Research Authority of Sudan (GRAS), The Geology and Petroleum Potential of southeastern Central and Eastern Sudan (Unpublished report) 1990.

53. Salama, R. В., Buried troughs, grabens and rifts in Sudan. J. Afr. Earth Sci.3 (3), 1985., 381 -390.

54. Salama, R. В., The evolution of the River Nile, in relation to buried saline rift lakes and water resources of Sudan. Ph.D. Thesis, University of New South Wales (unpublished) 1985

55. Schull, T. J., Rift Basins of interior Sudan: Petroleum exploration and discovery. AAPG Bull, V. 72, No. 10,1988, pp. 1128-1142.

56. Spector A. and Crant F.S. Statistical models for interpreting airomagnetic data. Geophysics. V. 35. № 2, April 1970.