Области применения гравиразведки

Гравиразведка находит широкое применение при глубинных исследованиях Земли, структурно-геологическом изучении земной коры, региональных, поисковых работах, поиске и разведке различных полезных ископаемых (нефти, газа, рудных, нерудных), при инженерно-геологических изысканиях.

Глубинные исследования Земли и изучение земной коры. Выше отмечалось
(п. 14.2), что геосинклинальные области характеризуются интенсивными (до -400 мГал) отрицательными аномалиями, платформы характеризуются небольшими аномалиями разного знака, а на акваториях наблюдаются интенсивные положительные (до +400 мГал) аномалии, причем тем большие, чем меньше мощность земной коры. Это объясняется тем, что подошва земной коры (граница Мохоровичича) разделяет породы разной плотности: 2,8-3,0 г/см³ выше и 3,1—3,3 г/см³ ниже границы. Поэтому кривая  отражает форму границы Мохоровичича, т.е. мощность земной коры. Эти данные хорошо согласуются с данными глубинных сейсмических исследований.

Региональные гравиметрические работы на суше и акваториях. Общей региональной съемкой покрывают территорию всей суши и океана в масштабах мельче 1:200 000. Основными задачами региональной съемки, наряду с изучением литосферы и земной коры, являются тектоническое районирование; выявление крупных структур; изучение строения фундамента; выявление перспективных площадей для поиска полезных ископаемых, в том числе нефти и газа.

По региональным гравиметрическим аномалиям положительного и отрицательного знака и гравитационным ступеням выделяют платформенные и геосинклинальные области, глубинные разломы с вертикальными перемещениями соседних блоков. На платформах с большой мощностью осадков (свыше 2-3 км) кривая  показывает поведение кровли кристаллического фундамента: максимумам соответствуют поднятия в фундаменте, минимумам - прогибы. При небольшой глубине фундамента (до 2 км) кривая  характеризует как рельеф, так и литологический состав фундамента.

Поисковые и разведочные работы. Важным применением гравиразведки являются поиски и разведка нефтегазовых структур: антиклинальных складок, куполовидных платформенных структур, рифовых массивов, соляных куполов и др. Наиболее благоприятны для разведки соляные купола, поскольку соль отличается низкой плотностью (2,15 г/см³) по сравнению с окружающими породами (2,2-2,6 г/см³) и резкими крутыми склонами. Соляные купола, находящиеся в пределах Прикаспийской, Днепровско-Донецкой впадин и в других районах, выделяются изометрическими интенсивными отрицательными аномалиями, по которым можно судить не только об их местоположении и форме, но и о глубине залегания. Пример аномалии силы тяжести над соляным куполом показан на рис. 14.7, а. Известны случаи, когда данные гравиразведки помогают уточнять форму фланговых частей куполов, что используется при составлении глубинно-скоростных моделей для глубинной миграции в сейсморазведке.

а                                                                          б

Рис. 14.7. Аномалии силы тяжести:

а - отрицательная аномалия над соляным куполом; б - положительная аномалия (пунктир) над антиклинальной складкой

Антиклинальные складки хорошо выделяются при достаточных контрастах плотностей отдельных толщ осадочного разреза и представляются вытянутыми изолиниями аномалий  положительного и отрицательного знака в зависимости от плот­ности пород, залегающих в ядре складок. Пример такой гравитационной аномалии приведен на рис. 14.7, б. Интерпретация таких карт в основном качественная, изредка количественная.

При благоприятных условиях гравиразведку успешно применяют для изучения рифов, в которых могут находиться скопления нефти и газа. Породы, залегающие над рифами, часто неоднородны по плотности и могут быть представлены терригенными, соленосными и карбонатными породами. В первых двух случаях рифы обычно выделяются положительными аномалиями, а в последнем случае аномалии могут быть отрицательными.

Куполовидные платформенные поднятия, к которым также нередко приурочены месторождения нефти и газа, отличаются малой амплитудой и большой глубиной залегания. При изучении их гравиразведкой существуют определенные проблемы. Однако применение высокоточных гравиметров позволяет вести поиски и разведку и этих структур, выделяющихся слабыми отрицательными аномалиями за счет разуплотнения пород над поднятиями.

К настоящему времени накоплен значительный материал по результатам высокоточных гравиметрических съемок над место­рождениями нефти и газа антиклинального типа. По данным этих съемок из-за пониженной плотности нефтегазовой залежи подобные локальные поднятия могут осложняться локальными минимумами амплитудой до 0,4-0,8 мГал на фоне положительных аномалий, вызванных самими структурами.

Мониторинг нефтегазовых месторождений. Мониторинг осуществляется путем периодически проводимых гравиметрических съемок над нефтегазовыми месторождениями в процессе их разработки. Он позволяет определить режим эксплуатации и степени разработки газовых и нефтяных залежей. По значениям вариации силы тяжести при повторных наблюдениях можно получить сведения о режиме эксплуатации месторождений и о движении контура нефтегазоносности. При таких исследо­ваниях могут быть разные варианты: при водонапорном режиме значение силы тяжести должно увеличиваться, посколь­ку при извлечении нефти и газа поровое пространство замещается более плотной водой, при вытеснении нефтяной залежи газом - уменьшаться. Картина осложняется, если вода замещает залежь частично или ее приток отстает от темпов добычи.

Изменения гравитационного поля над нефтегазовыми месторождениями могут вызываться также изменениями внутрипластового давления, которое может изменяться в результате эксплуатации залежи на десятки атмосфер в год. Расчетные данные показывают, что вариации силы тяжести над газовыми месторождениями, обусловленные изменениями пластового давления, могут достигать десятых долей миллигала и уверенно фиксироваться современной гравиметрической аппаратурой.

Периодические повторные гравиметрические наблюдения над подземными газохранилищами позволяют осуществлять контроль за степенью заполнения газохранилищ и расходованием газа.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Какими основными геологическими факторами формируются аномалии Буге?
2. Какие способы трансформации гравитационных аномалий Вы знаете и в чем их сущность?
3. Раскройте смысл различных способов трансформации гравитационных аномалий с позиций частотной фильтрации.
4. Как отображается структурная информация в гравиметрических данных? Приведите примеры качественной интерпретации данных гравиразведки.
5. В чем заключается решение прямой и обратной задачи гравиразведки?
6. Покажите, как аналитически решается прямая и обратная задачи гравиразведки для шара.
7. На примере шара покажите, в чем состоит неоднозначность решения обратной задачи гравиразведки.

8. Какие геологические задачи решает гравиразведка? Дайте примеры ее успешного применения.