МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОЛНОВЫХ ПОЛЕЙ ДЛЯ УСЛОВИЙ ВЕРХНЕКАМСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ КАЛИЙНЫХ СОЛЕЙ

Аннотация

Ìåòîäû ìàòåìàòè÷åñêîãî ìîäåëèðîâàíèÿ äëÿ ðåøåíèÿ ïðÿìûõ çàäà÷ ñåéñìîðàç- âåäêè øèðîêî ïðèìåíÿþòñÿ ïðèìåðíî ñ ñåðåäèíû 60-õ ãîäîâ 20 â. Ñèíòåòè÷åñêèå ñåéñìîãðàììû, ÿâëÿþùèåñÿ ðåçóëüòàòîì ðåøåíèÿ îäíîìåðíîé çàäà÷è, èñïîëüçóþòñÿ äëÿ èçó÷åíèÿ ïðîöåññîâ ôîðìèðîâàíèÿ îäíîêðàòíûõ âîëí ðàçëè÷íûõ êëàññîâ è îïðå- äåëåíèÿ ýôôåêòîâ, ñâÿçàííûõ ñ èçìåíåíèÿìè ñòðóêòóðû è/èëè ñâîéñòâ òîëù ãîðíûõ ïîðîä. К êîíöó 80-õ ãîäîâ 20 â. â ïðàêòèêó èíòåðïðåòàöèè âîøëî äâóìåðíîå ñåéñìè- ÷åñêîå ìîäåëèðîâàíèå, ïîçâîëÿþùåå ñèíòåçèðîâàòü âðåìåííûå ðàçðåçû, ÷òî ïîçâî- ëèëî âîñïðîèçâîäèòü ðåàëüíóþ òðàåêòîðèþ ïðîáåãà ñåéñìè÷åñêèõ âîëí è ïîíèìàòü ïðè÷èíû îòîáðàæåíèÿ îïðåäåëåííûõ ñòðóêòóðíûõ ôîðì (ñòðóêòóðíîå ìîäåëèðîâà- íèå), ïîëó÷àòü îöåíêó âëèÿíèÿ ðàçëè÷íûõ ôàêòîðîâ, ñâÿçàííûõ ñ èçìåíåíèÿìè ñâîéñòâ ïîðîä, íà äèíàìè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè ñåéñìè÷åñêîé çàïèñè (ñòðàòèãðà- ôè÷åñêîå ìîäåëèðîâàíèå), à òàêæå îöåíèâàòü âëèÿíèå èçìåíåíèÿ êðèâèçíû ãðàíèö è ãðàäèåíòîâ ñêîðîñòåé â ìíîãîñëîéíûõ ñðåäàõ (ìîäåëèðîâàíèå ñåéñìè÷åñêèõ ñêî- ðîñòåé). Ñîâðåìåííûå ñèñòåìû ìîäåëèðîâàíèÿ ÿâëÿþòñÿ ìíîãîïàðàìåòðè÷åñêèìè è ïî- çâîëÿþò ñ âûñîêîé ñòåïåíüþ òî÷íîñòè èìèòèðîâàòü äîïîëíèòåëüíûå ñåéñìè÷åñêèå ýôôåêòû ðàñïðîñòðàíåíèÿ âîëíîâûõ ïîëåé äëÿ ìàêñèìàëüíî ïðèáëèæåííûõ ê ðåàëü- íîñòè ãëóáèííûõ ìîäåëåé. Âû÷èñëèòåëüíûé ìîäóëü "Tesseral-2.5D-3C" (Tesseral Technologies Inc., Кàíàäà) ïîçâîëÿåò ìîäåëèðîâàòü ñëîæíûå ñåéñìîãåîëîãè÷åñêèå óñ- ëîâèÿ íà îñíîâå ðåøåíèÿ êîíå÷íî-ðàçíîñòíûõ 3D óðàâíåíèé â ïðåäïîëîæåíèè ïîñòî- ÿíñòâà ïàðàìåòðîâ ñðåäû âäîëü îäíîé èç îñåé. Ðàññìîòðèì â êà÷åñòâå ïðèìåðà ðåçóëüòàòû èñïîëüçîâàíèÿ âû÷èñëèòåëüíîãî ìîäóëÿ, ïîëó÷åííûå ñ öåëüþ èçó÷åíèÿ îñîáåííîñòåé ðàñïðîñòðàíåíèÿ ñåéñìè÷å- ñêèõ âîëí â óñëîâèÿõ Âåðõíåêàìñêîãî ìåñòîðîæäåíèÿ êàëèéíûõ è ìàãíèåâûõ ñîëåé. Îñàäî÷íàÿ òîëùà ìåñòîðîæäåíèÿ ïî âåðòèêàëè õàðàêòåðèçóåòñÿ ÷åðåäîâàíè- åì òîíêîñëîèñòûõ ïðîñëîåâ, çàëåãàþùèõ â ðàçíûõ èíòåðâàëàõ ðàçðåçà, ñ îòíîñè- òåëüíî ìîùíûìè îäíîðîäíûìè ïëàñòàìè.  ëàòåðàëüíîì íàïðàâëåíèè îáëàñòè êðàéíå ñëîæíîãî çàëåãàíèÿ ñëîåâ ÷åðåäóþòñÿ ñ ó÷àñòêàìè áîëåå âûäåðæàííîãî ãîðèçîíòàëüíî-ñëîèñòîãî ñòðîåíèÿ. Íåîäíîðîäíîñòü ñòðóêòóðû è ñîñòîÿíèÿ ìå- ñòîðîæäåíèÿ îïðåäåëÿåòñÿ íàëè÷èåì ðàçëè÷íûõ ïðèðîäíûõ (íåïîëíûé èëè ïåðå- õîäíûé òèïû ÂÇÒ, çîíû äåôîðìàöèé, òðåùèíîâàòîñòü, äðîáëåíèå, çîíû çàìåùå- íèÿ, äð.) è òåõíîãåííûõ (îòðàáîòêà ïðîäóêòèâíûõ ïëàñòîâ, íàãðóçêà ñîîðóæåíèé 203 ----------------------- Page 204----------------------- íà íåäðà, äð.) îñîáåííîñòåé. Óêàçàííûå ôàêòîðû ñëîæíûì îáðàçîì èíòåãðèðóþò ìåæäó ñîáîé, èçìåíÿÿ ïàðàìåòðû ïðîõîäÿùèõ ñåéñìè÷åñêèõ âîëí, è âëèÿþò íà âîëíîâóþ êàðòèíó â öåëîì. Âðåìåííîé ðàçðåç, ïðåäñòàâëåííûé íà ðèñ. 1, ñôîðìèðîâàí äëÿ ìîäåëè ñ ïëîñêîïàðàëëåëüíûìè ãðàíèöàìè ðàçäåëà ìåæäó ñëîÿìè ñ îäíîðîäíûì è ãðàäè- åíòíûì ðàñïðåäåëåíèåì ñêîðîñòåé ïðîäîëüíûõ è ïîïåðå÷íûõ âîëí â òîëùàõ ïî- ðîä. Èíòåðâàë ïðîäóêòèâíîé òîëùè (ãëóáèíû 200 - 286 ì îò äíåâíîé ïîâåðõíîñòè) õàðàêòåðèçóåòñÿ òîíêîé ñëîèñòîñòüþ ïëàñòîâ, íàëè÷èå êîòîðûõ ïðèâîäèò ê ðåãè- ñòðàöèè óñòîé÷èâûõ èíòåðôåðåíöèîííûõ âîëí (ðèñ. 1).  ðåàëüíûõ óñëîâèÿõ ÿâ- ëåíèå èíòåðôåðåíöèè â èíòåðâàëå ïðîäóêòèâíûõ ïëàñòîâ îñëîæíÿåòñÿ âëèÿíèåì áîëüøîãî êîëè÷åñòâà äîïîëíèòåëüíûõ ôàêòîðîâ, ÷òî çíà÷èòåëüíî çàòðóäíÿåò êîð- ðåëÿöèþ öåëåâûõ ãîðèçîíòîâ. Ãðàíèöû âûøåçàëåãàþùèõ è ïîäñòèëàþùèõ òîëù ïîðîä õàðàêòåðèçóþòñÿ íà âðåìåííîì ðàçðåçå óñòîé÷èâûìè êîíòðàñòíûìè îñÿìè ñèíôàçíîñòè. à) á) Ðèñ. 1. Ñåéñìîãåîëîãè÷åñêàÿ ìîäåëü ðàçðåçà ñ èíòåðâàëîì òîíêîñëîèñòûõ ïëàñòîâ (à), ñèíòåòè÷åñêèé âðåìåííîé ðàçðåç (á) Кàê óêàçûâàëîñü ðàíåå, äëÿ ðàçðåçà Âåðõíåêàìñêîãî ìåñòîðîæäåíèÿ ñîëåé òèïè÷íî ïðèñóòñòâèå íåîäíîðîäíîñòåé ðàçëè÷íîé ïðèðîäû, ðàçìåðîâ, ôîðìû è ñâîéñòâ. Ìíîãîïàðàìåòðè÷åñêîå ïîëíîâîëíîâîå ìîäåëèðîâàíèå èñïîëüçîâàíî â öåëÿõ ôîðìèðîâàíèÿ íàãëÿäíîãî ïðåäñòàâëåíèÿ âîëíîâûõ êàðòèí "áàçîâûõ îáúåê- òîâ" (ðèñ. 2). Ïîëó÷åííûå ìàòåðèàëû ïîçâîëÿþò ñäåëàòü âûâîä î çíà÷èòåëüíî áîëåå ñëîæ- íîì îòîáðàæåíèè íåîäíîðîäíîñòåé â ñèíòåòè÷åñêèõ ïîëÿõ, ñôîðìèðîâàííûõ íà îñíîâå ðåøåíèÿ ñèñòåìû êîíå÷íî-ðàçíîñòíûõ óðàâíåíèé, ïðèáëèæåííîé ê ðåàëü- íûì óñëîâèÿì, ñ ó÷åòîì ýôôåêòîâ îáìåíà, ïîãëîùåíèÿ, çàòóõàíèÿ, ïåðåðàñïðåäå- ëåíèÿ ýíåðãèè íà ãðàíèöàõ è ò.ä. Îáùàÿ ÷åðòà ðàçðåçîâ, ïîëó÷åííûõ ñ èñïîëüçî- âàíèåì ïîëíîâîëíîâîãî óðàâíåíèÿ - ñëàáàÿ êîíòðàñòíîñòü è èíòåðôåðåíöèÿ îòðà- æåíèé íåïîñðåäñòâåííî â îáëàñòè íåîäíîðîäíîñòè è â çîíå åå âëèÿíèÿ. Îáúåäèíå- íèå âîçäåéñòâèé ðàçëè÷íûõ ôàêòîðîâ çàòðóäíÿåò êîíêðåòèçàöèþ ïðîÿâëåíèé ëî- êàëüíûõ îáúåêòîâ â ñåéñìè÷åñêîé êàðòèíå äàæå íà ýòàïå ðåøåíèÿ ïðÿìîé çàäà÷è ñåéñìîðàçâåäêè. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, ìîäåëèðîâàíèå ïðè óñëîâèè ðàñïðîñòðàíåíèÿ â ðàçðåçå òîëüêî ýíåðãèè îäíîêðàòíûõ ìîíîòèïíûõ âîëí ïîçâîëÿåò ñôîðìèðîâàòü íàáîð ïðèçíàêîâ íàëè÷èÿ â ñèíòåòè÷åñêîì ïîëå ëîêàëüíûõ íåîäíîðîäíîñòåé (ñâîåîáðàçèå ôîðìû ïðîÿâëåíèé, èçìåíåíèå äèíàìè÷åñêîé âûðàçèòåëüíîñòè, ðàç- ðûâû è ñêà÷êè îñåé ñèíôàçíîñòè âîëí). Ïîäîáíûå ïðèçíàêè ñâîéñòâåííû è âðå- ìåííûì ðàçðåçàì, ïðè ðàñ÷åòå êîòîðûõ ó÷èòûâàëîñü çíà÷èòåëüíîå êîëè÷åñòâî ïà- ðàìåòðîâ. Èìåííî ñîâîêóïíîñòü óêàçàííûõ õàðàêòåðèñòèê òðåáóåò ïîâûøåííîãî âíèìàíèÿ ïðè èíòåðïðåòàöèè ðåàëüíûõ äàííûõ. 204 ----------------------- Page 205----------------------- à) á) â) ã) ä) å) Ðèñ. 2. Ñèíòåòè÷åñêèå âðåìåííûå "îáðàçû" ìîäåëåé áîðòà ïðîãèáà (à, á), çîí çàìåùåíèÿ ýêðàíèðîâàííîãî (â, ã) è ñêâîçíîãî (ä, å) òèïîâ, ñôîðìèðîâàííûå äëÿ óñëîâèé ðàñïðîñòðàíåíèÿ îäíîêðàòíûõ ìîíîòèïíûõ âîëí (à, â, ä, [3]) è ïîëíîâîëíîâîãî ìîäåëèðîâàíèÿ (á, ã, å)