REIST

Программа используется для автоматизированного моделирования гравитационного и магнитного полей.

Технология REIST предназначена для построения модели субгоризонтального слоя с латерально изменяющимися намагниченностью и плотностью. Верхняя кромка слоя задается по данным бурения, сейсмики, электромагнитных зондирований, а также с привлечением данных, полученных с помощью программы ROMGAS. Нижняя кромка слоя, как правило, принимается горизонтальной, а ее альтитуда оценивается по спектру интерпретируемого поля, хотя в принципе и нижняя граница может задаваться на основе априорной информации.

Программа REIST предоставляет следующие возможности:

  • повышение эффективности геологического картирования по данным гравиразведки и магниторазведки за счет перехода от наблюдаемых полей к более дифференцированным распределениям эффективных физических свойств;
  • упрощение и унификация геологической интерпретации магнитных аномалий ΔT за счет устранения различий, связанных с разной направленностью геомагнитного поля в разных регионах Земли и связанным с ним направлением вектора намагниченности пород;
  • ликвидация осложняющих локальных магнитных аномалий индуктивного происхождения, не связанных с геологическим строением, и упрощение обнаружения на их местах слабых локальных аномалий (рис. 1);
  • выявление локальных объектов с высокой естественной остаточной намагниченностью, направление которой не совпадает с направлением современного геомагнитного поля;
  • обнаружение локальных объектов, глубина верхней или нижней кромок которых значительно отличается от заданных для всего слоя;
  • геологическое редуцирование влияния кристаллического фундамента: получаемое в процессе работы программы остаточное поле (неподобранная часть исходного поля) обычно в значительной мере обусловлено строением осадочного чехла и может быть содержательно интерпретировано.

Рис. 1. Пример трехмерной модели: точки наблюдения гравитационного поля на поверхности земли;  полученное распределение эффективной плотности в элементах модели
Рис. 1. Пример трехмерной модели: точки наблюдения гравитационного поля на поверхности земли; полученное распределение эффективной плотности в элементах модели

Рис. 1. Пример трехмерной модели: точки наблюдения гравитационного поля на поверхности земли; полученное распределение эффективной плотности в элементах модели

Для численного решения соответствующих обратных задач построенная модель аппроксимируется совокупностью однородных многогранников, расположенных в один слой (рис. 1). При типовой аппроксимации элементарный многогранник является вертикальной призмой квадратного сечения (шестигранником). Такая аппроксимация применима при достаточно больших глубинах залегания кровли фундамента. При неглубоком залегании кровли, особенно в пределах щитов, используется специальная аппроксимация. Тогда в качестве элемента используется семигранник, у которого вместо одной горизонтальной квадратной грани (как у призмы) верхнюю кромку аппроксимируют две наклонных треугольных грани.

Для моделирования магнитных аномалий необходимо также задать направление вектора намагниченности пород, которое обычно принимается совпадающим с направлением главного геомагнитного поля в изучаемом регионе, то есть намагниченность пород предполагается преимущественно индуктивной и направленной по современному полю. В программе REIST для этого заложена возможность вычисления компонент нормального геомагнитного поля по модели IGRF. На некоторых, как правило, небольших по размерам площадях работ, вектор намагниченности может тотально отклоняться от направления современного поля, из-за чего итерационный процесс может стать расходящимся. В этих случаях предусмотрена возможность задания реального общего направления вектора намагниченности. При заданных условиях избыточные (эффективные) плотности и намагниченности каждой из элементарных призм определяются однозначно по внешним полям.

Результаты моделирования в программе REIST представляют собой эффективные плотности и намагниченности, то есть разности между истинными значениям физических свойств в каждом из элементов и соответствующими значениями в базовой точке, выбираемой программой автоматически или по указанию интерпретатора. Помимо распределения эффективных свойств в изучаемом слое интерпретатор получает остаточное поле, то есть разность наблюденного поля и поля подобранной модели фундамента непосредственно в точках наблюдения. Остаточное поле преимущественно связано с влиянием осадочного чехла, но также содержит помехи: с одной стороны, техногенного происхождения и, с другой стороны, вызванные погрешностями аппроксимации модели. Тем не менее, во многих случаях остаточное поле позволяет эффективно решать задачи по изучению осадочного чехла.

Описанная технология применяется для решения широкого круга разнообразных задач. Одним из первых ее результатов в магниторазведке стала ликвидация побочных индукционных экстремумов, появляющихся в условиях наклонной или даже горизонтальной намагниченности пород. Тем самым она оказалась эффективной альтернативой редуцированию к полюсу при интерпретации магнитных данных. Результаты ее работы, помимо всего прочего, сами указывают те области, в которых модель оказалась отличной от реальных объектов. И из-за локального изменения направления вектора намагниченности, и из-за значительного расхождения в глубине ее верхней кромки, на картах эффективной намагниченности у аномалий появляются специфические побочные экстремумы, легко распознаваемые после сопоставления с исходным полем ΔT. Другим вспомогательным применением ее является редуцирование наблюденных полей, полученных на неравномерной трехмерной сети, на горизонтальную плоскость. Однако основными ее назначениями являются определение эффективных физических свойств пород фундамента и разделение полей кристаллического фундамента и осадочного чехла.

В программе REIST предусмотрено построение моделей со специально формируемыми свойствами. Если интерпретатор желает получить более гладкую модель, он может задать параметры ее дополнительного сглаживания на каждой итерации. Если же, наоборот, требуется контрастирование модели для подавления плавных переходов от одних пород к другим, на каждой итерации производится именно такая операция. Естественно, точность подбора поля при этом ухудшается, но данный процесс сопровождается выводом неподобранной части поля и определением той доли среднеквадратической погрешности, которая связана с примененной операцией. Этого, очевидно, нельзя получить, если ограничиться фильтрацией результирующей модели стандартными способами.

Рис. 2. Результаты определения эффективной намагниченности программой REIST в Ярославской области: а) карта аномального магнитного поля ΔT, б) карта эффективной намагниченности пород верхней части кристаллического фундамента
Рис. 2. Результаты определения эффективной намагниченности программой REIST в Ярославской области: а) карта аномального магнитного поля ΔT, б) карта эффективной намагниченности пород верхней части кристаллического фундамента

Рис. 2. Результаты определения эффективной намагниченности программой REIST в Ярославской области: а) карта аномального магнитного поля ΔT, б) карта эффективной намагниченности пород верхней части кристаллического фундамента

На рис. 2 представлены результаты работы программы REIST на одном из участков в Ярославской области России. Поле ΔT модели кристаллического фундамента воспроизводит здесь исходное аномальное поле со среднеквадратической погрешностью 4 нТл. При этом сопоставление карт аномального магнитного поля и эффективной намагниченности пород кристаллического фундамента демонстрирует, сколь сильно программа подавляет индукционные экстремумы, тем самым существенно изменяя структуру карты и предоставляя возможности значительно более адекватного геологического истолкования данных магниторазведки.