Спосіб прогнозування родовищ корисних копалин

Пропонована корисна модель відноситься до геології, а більш точно - до способу прогнозування родовищ корисних копалин і може бути використана для прогнозування розповсюдження та локалізації родовищ різної природи на Землі. Найбільш близьким до пропонованого є спосіб прогнозування родовищ корисних копалин, що включає операції аерокосмічної зйомки ділянки поверхні Землі, математичне обробляння одержаних даних, за якими прогнозують наявність на досліджуваній ділянці Землі родовищ корисних копалин [Патент РФ №2269799 на винахід, МПК G01V 9/00 (2006.01), G01V 11/00 (2006.01). Опубликовано: 2006.02.10]. Згаданий спосіб є недостатньо достовірним і призначений для виконання регіональних, а не детальних прогнозних досліджень. Зокрема мінімальна площа, яка отримує прогнозну оцінку за описаним способом, вимірюється у квадратних кілометрах, що потребує додаткових трудомістких польових геолого-геофізичних робіт. У основу пропонованої корисної моделі поставлена задача створення такого способу прогнозування, який би дозволив підвищити достовірність прогнозу і зменшити мінімальну площу, яка отримує прогнозну оцінку, у межах від десятків до двохсот-трьохсот квадратних метрів. Пропонований, як і відомий спосіб прогнозування родовищ корисних копалин, включає операції аерокосмічної зйомки ділянки поверхні Землі, математичне обробляння одержаних даних, за якими прогнозують наявність на досліджуваній ділянці Землі родовищ корисних копалин, а, відповідно до корисної моделі, дані, одержані під час аерокосмічної зйомки ділянки поверхні Землі перетворюють у електронні зображення, заносять їх до бази даних комп’ютера, в якому виконують структурне дешифрування одержаних зображень, а саме, виявляють розломи, складки, тріщинуватості та інші структури досліджуваної ділянки і виконують кількісну обробку матеріалів дешифрування - визначають параметри виявлених структур та будують карти щільності сумарної довжини згаданих структур, за якими виконують розрахунки кореляції відповідних значень побудованих карт із відповідними параметрами відомих родовищ, а на основі одержаних даних прогнозують наявність на досліджуваній ділянці Землі родовищ корисних копалин. Результати прогнозу, отримані у відповідності до пропонованого способу, на відмінність від способунайближчого аналога, мають кількісну (імовірнісну) форму. Пропонований спосіб дозволяє отримати прогнозну оцінку ділянки Землі, площа якої не перевищує трьохсот квадратних метрів і не потребує додаткових трудомістких польових геолого-геофізичних робіт. Приклад. Пропонований спосіб прогнозу родовищ корисних копалин був використаний при складанні карти прогнозу покладів нафти та газу на території Тарасівського району Ростовської області Російської Федерації. Попередньо виконували операцію аерокосмічної зйомки згаданої ділянки поверхні Землі. Дослідження проводились на ділянці території площею близько 1000кв.км., яка розташована у межах листів топографічної карти М-37-116,-117, -128, -129. Рельєф району робіт представлений слабко хвилястою рівниною, розчленованою ярами. Максимальні абсолютні відмітки поверхні рельєфу не перевищують 150м, мінімальні - 50м. Гідрографічна мережа представлена невеликими річками, що належать до басейну р. Сіверський Донець. Ґрунтовий покрив змінюється від суглинків на водорозділах до супіщаних та підзолистих ґрунтів на схилах та у западинах. Переважна частина площі району зайнята під сільськогосподарськими культурами. Досліджувана територія розташована на північному схилі Дніпровсько-Донецької провінції Східноєвропейської платформи. У геологічній будові району приймають участь кристалічні породи докембрійського віку, товща кам’яновугільних осадових порід значної потужності, відклади верхньої крейди та палеоген-неоген-антропогенової системи. Кам’яновугільні відклади представлені карбонатними та карбонатнотеригенними комплексами порід, що відносяться до турнейського, візейського та серпухівського ярусів нижнього карбону, башкирського та московського ярусів середнього карбону. Відклади верхньої крейди складають переважно крейдоподібні мергелі та глинисті породи. Потужність осадового чохла збільшується з півночі на південь з 2100м до 3000м. Структуру району визначають по-різному орієнтовані розломи та ізометричні (кільцеві) структури. Серед розломів переважають структури північно-західного та субширотного простягання. За даними сейсморозвідки, по відбиваючому горизонту П, що співпадає з границею нижнього та середнього карбону, виділяються невеликі за площею, малоамплітудні локальні підняття. Усі локальні підняття тісно пов’язані з розломами різного простягання. Всього на досліджуваній території встановлено 20 локальних структур, на більшості з яких відсутні свердловини. В цілому, район робіт недостатньо вивчено геолого-геофізичними методами. В межах району робіт у відкладах нижнього - середнього карбону встановлено 3 переважно нафтових та 3 газових родовища. Біля границь району досліджень відомо ще 2 газоконденсатних родовища. На двох локальних структурах пробурені свердловини, з яких отримано газ. Усі родовища району невеликі за розмірами, їхня площа рідко перевищує 5кв.км. Всі вони контролюються локальними підняттями в осадовому чохлі. Крім локальних підняттів газові родовища контролюються зонами насуву. У якості джерел первинної інформації для побудови прогнозних досліджень можна було використовувати карти лініаментів та ізометричних (кільцевих) структур, побудовані за результатами структурного дешифрування багатозональних космічних знімків КА Landsat і Terra/ASTER, та цифрова модель рельєфу району за даними супутника Shuttle. Аналіз карти лініаментів з використанням спеціальної програми показав, що лініаменти відзначаються закономірним характером просторової орієнтації, вони складають 8 систем, що добре співпадають з орієнтацією розломів кристалічних порід, які встановлені за даними геолого-геофізичних досліджень. Цей факт опосередковано вказує на те, що виділені лініаменти відповідають розривам кристалічних порід району. В подальшому встановлені лініаменти була використані для побудови карт щільності та сумарної довжини лініаментів кожної з виділених систем окремо. Крім того на підставі карти лініаментів була побудована карта щільності вузлів перетину лініаментів. Метод дистанційної фітоіндикації не використовувався у зв’язку з особливостями природних умов району. На досліджуваній території відомо всього два лісових масиви невеликих розмірів (так звані байрачні ліси). На переважній площі дерева зустрічаються лише у вигляді лісозахисних смуг завширшки 5-10м. З метою побудови карти прогнозу у якості об’єктів навчання використані результати випробовування 15 свердловин, з яких було отримано нафту чи газ, без урахування їхнього дебіту. Значення ознак знімались у межах квадрату розміром 500х500м, у центрі якого розташовувалась продуктивна свердловина. Прогнозна оцінка перспективності району на виявлення покладів вуглеводнів виконувалась з використанням програми просторово - ймовірностного прогнозування В.О. Нагорського. Мінімальні розміри ділянки, що отримала прогнозну оцінку, становлять 30х30м. Вона визначалася розміром піксела знімків, що були віддешифровані. З метою побудови карти прогнозу покладів вуглеводнів, було проаналізовано зв’язок між об’єктами прогнозу та наступними ознаками: 1) значеннями щільності та сумарної довжини лініаментів кожної з 8 систем лініаментів. 2) Значеннями щільності вузлів перетину лініаментів усіх систем. 3) Значеннями відміток гіпсометрії рельєфу, що встановлені за цифровою моделлю рельєфу, яка була створена за матеріалами космічної зйомки. 4) Значеннями відстані від пікселів знімків до меж ізометричних (кільцевих) структур. 5) Значеннями інтенсивності переміщення території на неотектонічному етапі розвитку. Оцінювали напрям (відносний підйом чи опускання) та амплітуду переміщення (у балах). За результатами розрахунків встановлено зв’язок вказаних вище ознак з об’єктами прогнозу, тому їх було використано в процесі прогнозної оцінки перспективності району. В подальшому, з метою побудови карти прогнозу було визначено зв’язок об’єктів прогнозу з усім комплексом вказаних ознак. За результатами виконаних досліджень була побудована карта прогнозу вуглеводнів території у масштабі 1:50000. На карті встановлено багато невеликих за площею ділянок з підвищеною перспективністю виявлення покладів вуглеводнів. Загальна площа перспективних ділянок займає менше 10% досліджуваної території. Встановлено, що чим вище значення перспективності ділянок, тим меншу площу вони займають. Ділянки з більш високою перспективністю завжди розташовані у межах ділянок з більш низькою перспективністю. Переважна більшість перспективних ділянок має витягнуту форму з різною орієнтацією у просторі. На карті прогнозу добре видно, що перспективні ділянки складають три смуги північно-західного субширотного простягання. Ці смуги співпадають з розривами, які субпаралельні межам Дніпровсько-Донецької западини (ДДЗ). Аналогічний характер розміщення мають родовища вуглеводнів на всій території ДДЗ. Встановлено, що просторове розташування переважної кількості перспективних ділянок тісно пов’язано з розташуванням локальних антиклінальних структур, які були виявлені сейсморозвідкою. При цьому перспективні ділянки розміщенні не в межах склепінь антиклінальних структур, а на їх крилах або між близько розташованими структурами. Це спостереження підтверджується даними буріння на окремих структурах. Ймовірно, у межах району мають місце поклади вуглеводнів неантиклінального типу, які характерні для розташованих на захід районів ДДЗ. Ці дані необхідно обов’язково враховувати при визначенні місць розташування пошуковорозвідувальних свердловин. За результатами прогнозу на території досліджень було виділено наступні площі: безперспективну, з невисокою, середньою та високою перспективністю. Безперспективні площі займають близько 66% усієї території, невисокої перспективності - 28% площі, середньої перспективності - 5% площі і високої перспективності - 1% площі. Всього на карті прогнозу встановлено 131 локальну перспективну ділянку, розміри яких коливаються від 0,51,0 до 5кв.км. Виходячи з результатів прогнозних досліджень та враховуючи дані попередніх досліджень району й експертні оцінки, в якості першочергових об’єктів для проведення наземних детальних пошуково-розвідувальних робіт (детальна сейсморозвідка та буріння свердловин), рекомендовано 25 перспективних ділянок загальною площею близько 75кв.км. Достовірність результатів виконаних прогнозних досліджень була підтверджена лише опосередкованими даними. Так, високими значеннями перспективності були охарактеризовані площі трьох відомих родовищ вуглеводнів, що розташовані за межами району робіт, безпосередньо поряд з досліджуваною територією. Інформація про ці родовища в процесі прогнозних досліджень не враховувалась. Ще дві локальних структури, розташовані поряд з межами досліджуваної площі, на території яких пробурені свердловини, виявили поклади вуглеводнів, теж охарактеризовані достатньо високими значеннями перспективності. Крім того, у межах досліджуваної площі, на флангах двох відомих родовищ вуглеводнів, вже після виконання прогнозних робіт, були проведені детальні пошуки нових покладів методом вертикального сейсмічного профілювання (ВСП). Результати цих досліджень повністю підтверджують дані прогнозних робіт на підставі космічних знімків. На усіх етапах робіт, починаючи з накопичення первинної інформації, її обробки та аналізу широко використовувалась ГІС-технологія. Растрова інформація була представлена в форматах ArcGIS та ERDAS Imagine. В середовищі ГІС були представлені результати робіт у растровому та векторному форматах. З використанням розробленої методики були виконані прогнозні дослідження покладів вуглеводнів у межах Тімано-Печорської, Західно-Сибірської та Сахалінської нафтогазоносних провінцій, що значно розрізняються за геологічними та природно-кліматичними умовами. Крім того, пропонований спосіб був використаний для прогнозу покладів твердих корисних копалин у межах Українського щита. В усіх випадках одержані результати прогнозних досліджень були підтверджені даними геолого-геофізичних робіт. Таким чином пропонований спосіб є більш достовірним і менш трудоємним за спосіб-прототип, дозволяє одержати результати робіт у вигляді ГІС - проекту, що спрощує роботу з отриманими матеріалами. Крім того, у вигляді електронної Бази даних передається уся первинна інформація, яка була використана в процесі досліджень.