Всероссийский научно-исследовательский геологический институт им А П Карпинского

Всероссийский научно-исследовательский геологический институт им. А. П. Карпинского ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЕ РАБОТЫ

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ГЕОФИЗИЧЕСКОЙ СЛУЖБЫ ИНСТИТУТА: • • • Работы по созданию государственной сети опорных геологогеофизических профилей, параметрических и сверхглубоких скважин; Региональные геолого-геофизические работы; Выполнение гравиметрических работ; Курирование государственных гравиметрических работ; Подготовка к изданию государственных гравиметрических карт. ГРАВИМЕТРИЧЕСКАЯ ПАРТИЯ выполняет весь цикл гравиметрических работ: проектирование; организационное обеспечение полевых исследований; высокоточная гравиметрическая съемка; планово-высотная привязка геофизических измерений; интерпретация геофизических данных; интеграция геологогеофизической информации в проекты ГИС; составление гравиметрических карт.

Области применения современной высокоточной гравиметрии • • • Региональная съемка – структурно-тектоническое районирование, поиск нефтяных бассейнов; Разведка месторождений твердых полезных ископаемыхгравиразведка используется на всех стадиях, вплоть до доразведки месторождений (в комплексе с другими геофизическими методами); Нефтяная геология – гравиразведка используется на всех стадиях, в т. ч. и для прямых поисков залежей нефти и газа; Инженерная геология – обнаружение карстовых полостей и пустот, зон дезинтеграции и разуплотнения; Поиски россыпей – используется для обнаружения, оконтуривания и прослеживания погребенных русел и долин; для отбивки плотика.

Гравиметрическая партия оснащена современной гравиметрической и спутниковой аппаратурой геодезического класса, вездеходной и снегоходной техникой, полевым оборудованием, а также высококвалифицированными специалистами с большим опытом полевых и камеральных работ.

Гравиметрическая аппаратура Автоматические гравиметры AUTOGRAV CG-5 «Scintrex» Данные приборы на сегодняшний день являются самыми высокоточными в классе гравиметров, измеряющих приращения силы тяжести между пунктами наблюдений. Основные технические параметры гравиметров CG-5: • • • разрешение: 0. 001 м. Гал; погрешность: 0. 005 м. Гал; диапазон измерений: около 8000 м. Гал; температурная компенсация (термостатирование); низкий остаточный дрейф «нуль-пункта» прибора; накопление и осреднение данных с дискретностью: 1 измерение в секунду; фильтрация «выбросов» ; непрерывная коррекция наклона; поправки за лунно-солнечные вариации; память до 12 -ти Мб.

Геодезическая аппаратура Trimble R 7 GNSS , Javad Legacy-E • • • Точность измерений - первые сантиметры. Спутниковые измерения проводятся в дифференциальном режиме с удалением от базовой станции до 25 км. GPS-данные обрабатываются в режиме «постобработки» . Благодаря описанной GPS-аппаратуре исключены порубочные работы и практически не применяются традиционные методы планово-высотной привязки.

Компьютерная техника и программное обеспечение • Полевая камеральная обработка ежедневно проводится на переносных компьютерах (NB) в полевых лагерях. • Обработка дифференциальных спутниковых наблюдений осуществляется в специализированной программах Trimble Business Center, Pinnacle, Trimble Geomatic Office. • Для обработки и интерпретации гравиметрических и др. геофизических данных используется программный пакет Oasis Montaj ( «Geosoft» ), Коскад 3 D (МГГУ). • Построение моделей геологогеофизических разрезов проводится в программе GM-SYS, входящей в Oasis Montaj.

Методика и техника полевых работ Гравиметрическая съемка Гравиметрические измерения проводятся в соответствии с техническими и методическими инструкциями. Основным руководящим методическим документом является «Инструкцией по гравиразведке» , М. , 1980 г. Гравиметрическая съёмка проводится по следующей схеме: 1. Создаётся полевая гравиметрическая опорная сеть. 2. Полевая опорная сеть привязывается к государственной опорной сети. 3. Точность определения силы тяжести на опорных пунктах в 1. 5 -2 раза выше, чем на рядовых. 4. Наблюдения на пунктах опорной сети проводятся, в основном, по центральной или двухступенчатой системе. 5. Наблюдения на рядовой сети проводятся, как правило, по однократной методике с опорой на ОГП. 6. Учет смещения нульпункта проводится по каждому звену рейса. 7. Для оценки качества съемки проводятся независимые контрольные наблюдения в объеме 5 -10%. 8. Для оценки качества построения гравиметрической карты проводятся наблюдения на интерполяционных профилях с шагом вдвое более частым, чем на рядовых профилях. По мере поступления материалов полевых измерений выполняется текущая обработка материалов гравиметрической съёмки (ежедневно). Она включает: - вычисление наблюденных значений силы тяжести; - учет нормального поля; - введение поправок за высоту и притяжение промежуточного слоя; - вычисление аномалий силы тяжести (Буге). Камеральная обработка материалов выполняется после завершения полевых работ. Она включает: - вычисление поправок за влияние рельефа местности; - вычисление аномалий силы тяжести с различной плотностью промежуточного слоя; - составление каталога опорных и рядовых пунктов; - построение окончательных карт и графиков аномалий силы тяжести; - выполнение различных трансформаций и геологическая интерпретация; - составление отчета.

Топогеодезические работы Топографо-геодезические работы проводятся с целью планово-высотной привязки пунктов гравиметрических наблюдений. Работы выполняются в Государственной системе координат высот. Техническим руководством при производстве работ служат: - инструкция по топографо-геодезическому и навигационному обеспечению геологоразведочных работ, 1997 г. ; - инструкция по гравиразведке, 1980 г. Определение высот и координат производится с использованием комплектов двухчастотной GPSаппаратуры Trimble R 7 в дифференциальном кинематическом режиме с постобработкой. Базовые станции располагаются на полевой базе партии и в пределах площади работ. Текущая обработка полевых материалов проводится ежедневно на полевой базе. Она включает: 1) Проверку качества полевых измерений после переноса данных с полевой аппаратуры на компьютер. 2) Ввод дифференциальных коррекций. 3) Передачу неуравненных координат и высот от базовых станций к пунктам полевых наблюдений. 4) Оценку качества полученных векторов и невязки замкнутых полигонов. Камеральная обработка материалов выполняется после завершения полевых работ. Она включает: 1) Увязку базовых станций с пунктами государственной геодезической сети и друг с другом. 2) Увязку полевой сети гравиметрических наблюдений с базовыми станциями и пунктами триангуляции. 3) Оценку качества съемки по результатам контрольных измерений. 4) Составление каталога координат и высот пунктов наблюдений. Метрологическое обеспечение работ • • • Гравиметрическая аппаратура Ежегодно, перед началом съёмочных работ, проводится метрологическая поверка гравиметров на гравиметрическом полигоне № 5 г. Санкт-Петербурга. Точность полевых измерений обеспечена соблюдением инструктивных положений и рекомендаций по выполнению полевых работ. GPS-аппаратура для планово-высотной привязки Используемые GPS-приёмники Trimble R 7 проходят поверку в ЗАО НПП «Навгеоком» (Москва) и допущены к применению в качестве рабочего средства измерений.

Состав гравиметрической партии Кошевой Валерий Вилорьевич - ведущий специалист. Начальник гравиметрической партии. Закончил Санкт-Петербургский Горный Институт в 1988 г. по специальности геофизические методы поисков и разведки месторождений редких и радиоактивных элементов. Стаж работы в геофизике – 22 года, в т. ч. в гравиразведке – 17 лет. Организационное обеспечение полевых работ, выполнение полевых исследований, полевая камеральная обработка геофизических данных в программе Oasis Montaj, обработка спутниковых наблюдений в программах Trimble Business Center, Pinnacle, Geomatic Office, методическое и технологическое обеспечение полевых гравиметрических и топо-геодезических измерений. Камеральная обработка и интерпретация гравиразведочных данных в программах Oasis Montaj, Коскад (МГУ). Березюк Николай Игоревич – ведущий геолог. Закончил Свердловский Горный Институт в 1987 г. по специальности геологическая съемка, поиски и разведка месторождений полезных ископаемых. Стаж работы в геологии – 23 года, в т. ч. в гравиразведке – 6 лет. Выполнение полевых исследований, техническое обеспечение полевых работ, работа в геоинформационных системах Arc. GIS, Arc. View, Map. Info, Clobal Mapper, интегрирование геолого-геофизической информации в ГИС-проекты, ведение ГИС-проектов. Коваленко Евгений Александрович - инженер-геофизик. Закончил Санкт-Петербургский Горный Институт в 2006 г. по специальности геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых. Стаж работы в гравиразведке – 4 года. Выполнение полевых исследований, технологическое обеспечение работы компьютерных устройств, сетевое администрирование. Камеральная обработка геодезических данных в программе Map. Info.

Состав гравиметрической партии Кузнецова Татьяна Викторовна – ведущий инженер. Закончила Санкт-Петербургский университет технологии и дизайна в 1994 г. по специальности инженер-системотехник. Стаж работы в гравиразведке – 7 лет. Выполнение полевых исследований, обработка спутниковых наблюдений в программах Trimble Business Center, Pinnacle, Geomatic Office. Камеральная обработка данных в программе Map. Info. Компьютерное оформление материалов, компьютерный дизайн. Медведев Олег Юрьевич – ведущий специалист-геофизик. Закончил Санкт-Петербургский Горный Институт в 1988 г. по специальности геофизические методы поисков и разведки месторождений редких и радиоактивных элементов. Стаж работы в геофизике – 9 лет, в т. ч. в гравиразведке – 5 лет. Организационное обеспечение полевых работ, выполнение полевых исследований, методическое и технологическое обеспечение полевых гравиметрических и топо-геодезических измерений. Моделирование геолого-геофизических разрезов в программе GM-SYS входящей в состав Oasis Montaj. Пылаева Галина Юрьевна – геофизик 1 -й категории. Закончила Санкт-Петербургский Университет геологический факультет в 1989 г. по специальности рудная геофизика. Стаж работы в геофизике – 12 лет, в т. ч. в гравиразведке – 3 года. Выполнение полевых исследований, ежедневная полевая камеральная обработка гравиметрических рейсов в программе Oasis Montaj, ежедневная обработка спутниковых наблюдений в программах Trimble Business Center, Pinnacle, Geomatic Office. Камеральная обработка и интерпретация гравиразведочных данных в программе Oasis Montaj, компьютерное оформление материалов. К выполнению полевых работ в случае необходимости привлекаются специалисты (геологи и геофизики) института, имеющие большой опыт работ в полевых условиях.

Опыт работ • на п-ове Таймыр: - мыс Челюскин (М 1: 200 000, S=14 000 км 2) – подготовка геофизической основы для составления Госгеолкарты масштаба 1: 200 000, - Барковская площадь (М 1: 200 000, S= 5 500 км 2) – составление Государственной гравиметрической карты масштаба 1 : 200 000, поиски золота, серебра, меди, платиноидов, - Гулинская площадь (М 1: 50 000, S=2000 км 2 ) – поиски золота и платиноидов, - п-ов Нордвик (М 1: 50 000, S=60 км 2) – поиски нефти; • в Тюменской обл. (М 1: 50 000, S=300 км 2) - поиски нефти; • на Волге (М 1: 50 000, 100 пог. км) - поиски нефти; • в Республике Коми (М 1: 50 000, 100 пог. км) - поиски нефти; • север Туруханского района Красноярского края (М 1: 50 000, S=1600 км 2) - структурно-тектоническое районирование, поиски медно-никелевых руд. • Монголия (М 1: 50 000, 606 пог. км) – поиски нефтегазоносных бассейнов

Примеры решения структурно-картировочных и геолого-поисковых задач по результатам интерпретации материалов гравиметрической съемки

Государственная гравиметрическая съемка масштаба 1 : 200 000. Гравиметрические исследования в заполярном районе полуострова Таймыр выполнены с целью создания геофизической основы прогнозно-поисковых работ на золотое, медно-серебряное и полиметаллическое оруденение и изучения структурнотектонического строения территории

Гравиметрическое поле на карте отражает основные структурные элементы Таймырской складчато-надвиговой системы северо-восточного простирания Карта аномалий силы тяжести в редукции Буге Плотность промежуточного слоя – 2, 67 г/см 3

Для решения структурно-тектонических и прогнозно-поисковых задач использовались различные трансформанты потенциальных полей Карта полного горизонтального градиента гравитационного поля Карта трансформанты гравитационного поля TDR_ Dg= arctg(VDR/THDR) Карта вертикального градиента гравитационного поля Карта трансформанты гравитационного поля HD_TDR Dg= √((d. TDR/dx)²+(d. TDR/dy)²) Геологическая схема

На схеме показаны основные тектонические нарушения и геоблоки, имеющие контрастное отражение в гравитационном поле Структурнотектоническая схема

На разрезе показаны моделируемый рельеф кровли дорифейского кристаллического фундамента и границы основных структурноформационных комплексов Геологогеофизический разрез

Схема участков перспективных на обнаружение золотого, медносеребряного и полиметаллического оруденения

Наземные гравиметрические работы масштаба 1 : 50 000 для изучения морфологии ультраосновных и трапповых массивов заполярных областей Восточной Сибири (Норильский район и др. ) и выявления перспективных участков на поиски медноникелевых и платиновых руд

Карта аномалий силы тяжести отражает суммарный гравитационный эффект от блокового поднятия кристаллического фундамента и массива дифференцированных интрузий трапповой формации Карта аномалий силы тяжести в редукции Буге

Для решения структурно-тектонических и прогнозно-поисковых задач использовался практически весь набор трансформант потенциальных полей Карта полного горизонтального градиента гравитационного поля Карта вертикального градиента гравитационного поля Трапповые интрузии, выходящие на дневную поверхность Карта полного градиента гравитационного поля Геологическая карта

На схеме показаны основные элементы геологического строения изучаемой площади, отражающиеся в гравитационном поле: тектонические нарушения различных порядков и наиболее мощные тела дифференцированных интрузий основного состава Структурнотектоническая схема

На 3 D-модели отражены основные гравитирующие геологические объекты: приподнятый блок кристаллического фундамента с предполагаемой гипербазитовой интрузией в кровле и выходящие на поверхность тела дифференцированных интрузий трапповой формации Плотностная 3 D-модель

На разрезах показана форма и залегание потенциально-рудоностных интрузивных тел, смоделированные по гравитационному полю Геолого-геофизические разрезы

На схеме по результатам комплексной геологогеофизической интерпретации оконтурены участки под поисковое бурение. На Cu-Ni-Pt руды Схема прогнозных участков

Картирование соляной тектоники по материалам гравиметрических работ масштаба 1 : 200 000 – 1 : 50 000

Локальные изометричные отрицательные аномалии избыточной плотности отражают солянокупольные структуры (соляные диапиры) Карта эффективной избыточной плотности

Соляной купол, на крыльях которого вскрыты залежи нефти Разрез эффективной избыточной плотности

Карта аномалий Буге Соляной диапир 3 D-модель соляного диапира

Выявление нефтегазоперспективных структур и ловушек УВ-сырья по результатам гравиметрических работ масштаба 1 : 50 000

На 3 D- модели показаны главные гравитирующие структурные поверхности, суммарный эффект которых проявляется в аномалиях гравитационного поля Структурноплотностная 3 D-модель по гравиметрическим и сейсмометрическим данным

Структурнотектонические зоны, трассируемые по максимумам полного горизонтального градиента гравитационного поля Тектоническая схема по гравиметрическим материалам (карта полного горизонтального градиента гравитационного поля)

Комплексная интерпретация данных материалов сейсморазведочных и гравиразведочных исследований – выделение плотностных неоднородностей в нефтегазогенерирующем блоке пород Карта вертикального градиента эффективной плотности нефтегазогенерирующего блока пород заключенного между отражающими горизонтами С 1 t и D 3 к

Оценка эффективности использования гравиметрических данных для определения параметров рифтовых структур на юге Монголии

Поисковое значение выполненных работ состоит в определение границ юрских – раннемеловых рифтовых структур, перекрытых более поздними параплатформенными комплексами, выделении осадочных, потенциально нефтегазоносных бассейнов, определении по линиям гравиметрических профилей глубины залегания подошвы рифтового комплекса– кровли палеозоя, разломов, ограничивающих рифт и основных разломов, осложняющих его строение. Схема структурно -тектонического районирования Плотностные разрезы по линиям гравиметрических профилей Геолого-геофизические разрезы по линиям гравиметрических профилей