Лекция 2 Получение данных и введение поправок Обработка данных



Дата22.03.2018
өлшемі445 b.
#62541
түріЛекция


Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

  • Лекция 2

  • Получение данных и введение поправок

  • Обработка данных


Получение данных и введение поправок

  • 1. Первая стадия геофизических работ – проведение измерений в поле.

  • 2. Вторая стадия геофизических работ – первичная обработка данных полевых съемок.

  • Эти виды работ (получение данных и преобразование к унифицированной форме) всегда проводятся до передачи материалов геологам и являются общими для всех геофизических методов.



1.1. Производство измерений

  • Большинство геофизических измерений проводится на дневной поверхности (или с использованием летательных аппаратов – в воздушной среде). Чаще всего инструментальные съемки выполняются вдоль линий – маршрутов.

  • Обычно измерения выполняются через определенный интервал (чаще-постоянный). Измерения выполняются на точках наблюдений или станциях.

  • Если объект исследования имеет вытянутую форму (жила, разлом) - профили задаются вкрест простирания. Серия профилей часто задается таким образом, чтобы установить характер замыкания тела.

  • Если объект изометричен – маршруты м.б. проведены параллельно с регулярным расположением на площади исследований точек съемки (для того, чтобы сеть наблюдений обеспечила оконтуривание объекта исследований).



Профиль

  • Когда измерения увязаны (после расчетов) формируется профиль.



1.2. Введение поправок (потенциальные поля)

  • Часто данные геофизических съемок геолог не может использовать напрямую для решения конкретных задач – небходимо введение поправок.

  • Пример. Выделение положительной гравитационной аномалии, отвечающей дайке. Необходимо введение поправок за высоту над уровнем моря и за влияние рельефа дневной поверхности.

  • В магнитном поле – поправки за вариации АМП во время съемки (аномалии, обусловленные магнитными бурями могут забить полезный сигнал).

  • Цель введения поправок – выделение аномалий.

  • Аномалия – часть физического поля, выделяемая вдоль профиля или на карте, отличающаяся от вмещающей среды



Введение поправок (сейсморазведка)

  • В сейсморазведке – еще более сложная система введения поправок.

  • Прямые наблюдения – это сейсмические сигналы, записанные на сейсмограмме через приемники (а).

  • Для геологов необходим разрез в реальной шкале времени или, еще лучше, глубины.



1.3 Сигнал и помеха

  • Даже после введения поправок проявление сигнала от объекта может быть неочевидным за счет влияния помех.

  • Помеха – нежелательные вариации измеряемого параметра.

  • Сигнал – интересующая исследователя часть измеряемого параметра.

  • Пример из сейсморазведки: помеха – движение транспорта или людей. Сигнал – отклик геологических структур. В ряде случаев (при наличии нерегулярной помехи) возможна повторная съемка. При сложении результатов мулучшается качество выделения сигнала.

  • Пример из гравиразведки:

  • - сигнал – аномальный эффект гранитоидного плутона,

  • - помеха – эффект вариации мощности чехла. У нас имеются возможности избавиться от этой поменхи.



1.4 Моделирование

  • Моделирование - переход от наблюденного геофизического поля физическим телам или структурам, имеющим такие параметры как глубина, морфология, физические характеристики (плотность, скорость и др.).

  • Модель всегда упрощение (генерализация) природного объекта!

  • Причины:

  • - эквивалентность (одинаковые аномалии создаются разными по форме и физическим параметрам объектами),

  • - невозможность полностью избавиться от помех,

  • - недостаточная разрешающая способность метода, например точки наблюдений располагаются недостаточно плотно для того, чтобы отобразить все детали сигнала.



Прямая и обратная задачи моделирования

  • Обратная задача – оценка параметров аномальных источников по форме и величине аномалии без привлечения априорной информации. Решается в общем случае неоднозначно.

  • Прямая задача – расчет теоретического аномального эффекта от объекта с заданными морфологией, размерами, физическими параметрами. Задача решается однозначно.

  • Можно с учетом априорной геологической информации задать параметры объектов рассчитать их теоретический эффект и сравнить с наблюденным полем. Расхождение – уменьшается путем корректировки модели. Эта операция м.б. выполнена в автоматизированном режиме до достижения оптимального «подбора» - аппроксимационные методы моделирования.



Типы моделей

  • 2D двухмерные модели – обеспечивается построение разреза – тела бесконечны по оси «y»,

  • 23/4 модели – в расчетах вдоль сечения профиля учитывается третье измерение

  • 3D – трехмерная модель – геологическое пространство разбивается на систему элементарных ячеек и расчет ведется по всей площади исследований.



Формы представления результатов съемок



Типы моделей

  • Под «4-D» моделью понимается «3-D» модель, выполняемая в мониторинговом режиме.

  • Применяется, в частности, в ходе эксплуатации месторождений нефти и газа.



1.5 Геологическая интерпретация

  • Геологическая интерпретация – процесс преобразования физической модели в геологическую. При волекаются большие объемы априорной информации. Прежде всего – карта.

  • Строить разрез без карты – нельзя. Т.о. современная модель глубинного строения – 3-D/

  • Что означает термин «глубинный разрез»?

  • - Геологический? Если построения глубже уровня прямых геологических наблюдений – некорректно. Геологическая карта (разрез) – это прежде всего возраст. Таких данных у нас нет.

  • - Глубинный разрез – по смыслу это тектоническая модель. В тектонике и геодинамике имеется свой инструментарий – модели, эталоны, механизмы.



Выводы

  • 1. Геофизические съемки выполняются путем измерений вдоль рейсов или по прямоугольной сети.

  • В данные наблюдений необходимо вводить поправки, исключающие нежелательные помехи или для преобразования данных в более подходящую форму.

  • 3. Фактические данные содержат интересующий нас сигнал и помехи. Отнесение к тому или иному типу зависит от решаемой геологической задачи.

  • 4. Моделирование – это выделение физического тела или структуры, аномальный эффект которого более или менее соответствует фактическим данным. Модель всегда проще реального объекта. Моделирование может быть прямым и обратным.

  • 5. Геологическая интерпретация – перевод физических тел в геологические тела или структуры с учетом доступной геологической информации.



ОБРАБОТКА ДАННЫХ

  • Даже после того, как в результаты съемок введены поправки и проведена их первичная обработка, полученные данные не могут полностью обеспечить решение геологической задачи- необходимо применение специальных методов обработки для того, чтобы обеспечить максимальный уровень извлечения нужных геологических результатов из геофизической фактуры.

  • Пример.

  • - консолидированный фундамент перекрыт чехлом (г/см3); аномальный эффект чехла – зеленая линия;

  • - гранитный плутон (г/см3) находится во вмещающей среде (г/см3); аномальный эффект плутона – красная линия;

  • - приборными наблюдениями установлен суммарный эффект – черная линия.

  • Задача: изучить морфологию плутона, для чего необходимо вычленить его аномальный эффект из суммарного поля.



Анализ Фурье

  • Сущность анализа Фурье состоит в разделении полей на составляющие по их размерам (ширине) для того, чтобы в чистом виде выделить интересующий нас сигнал.

  • длина волны) – повторяющееся расстояние между соседними гребными (седловинами)

  • а (амплиттуда) – максимальное отклонение от невозмущенной поверхности.



Формула гармонического анализа Фурье

  • Гармонический ряд состоит из набора сиснусоид, каждая из которых номер, равный числу полуволн, попадающий в интервал L.



Обработка временных сигналов

  • Те же идеи применяются при обработке временных сигналов.



Гармонический анализ

  • Достоинством анализа Фурье является то, что любая кривая, например гравитационный профиль, может быть воспроизведен путем суммирования членов ряда и далее можно использовать математические процедуры для анализа кривой.

  • Помните: в этой операции используются волны только с определенной длиной волны, связанной с длиной профиля выражением: L/n

  • Эти волны называются – гармоники.



Примечания

  • 1. Компоненты кривых, обусловленных различными геологическими телами, часто состоят из некоторого диапазона волн разной длины. Отсюда разделение искомых аномалий и помех – неполное.

  • 2. Длины волн-гармоник зависят от длины профиля.

  • 3. Исключение коротковолновых составляющих часто понимается как вычитание аномалий, расположенных вблизи от поверхности, но это не всегда так.

  • 4. Фурье анализ по площади с целью разделения поля на составляющие выполняется по серии профилей, параллельных границам прямоугольных участков.



Цифровая фильтрация

  • Фильтрация – альтернативный рядам Фурье путь исключения помех. В повседневной жизни мы используем фильтры для того, чтобы отдельть большие частицы от малых: например фасоли от риса с использованием сита; фильтры в радиотехнике – настройка.

  • Один из простейших математических фильтров – расчет среднего значения из 3-х ближайших точек с приписыванием полученного значения средней точке.



Цифровая фильтрация

  • Коротковолновые аномалии 5-ти точечный фильтр сглаживает лучше 3-х точечного.

  • «Вес точки» изменяет эффективность фильтра в «окне расчета». Например 7-ми точечный фильтр можно рассчитать:



Расчет простого фильтра

  • Выбор параметров фильтра определяется с учетом:

  • - интервала опробования;

  • - числа точек в окне;

  • - величин весов точек в окне.

  • Интервал опробования выбирают т.о. чтобы он был короче, чем самая коротковолновая гармоника, которую мы желаем сохранить. Оптимальный интервал =1/4самой короткой гармоники.

  • Коэффициенты и число точек рассчитываются математически т.о. чтобы обеспечить максимальные отличия между изучаемым сигналом и помехой



Фильтрация на площади

  • Круговые фильтры



Выводы

  • Обработка данных используется для подчеркивания или выделения изучаемых аномалий и сигналов за счет удаления помех.

  • При обработке данных используются математические методы, главные из которых – гармонический анализ Фурье и фильтрация.

  • Анализ Фурье подбирает временные или пространственные сигналы системой синусоид – гармоник. Анализ направлен на нахождение амплитуд этих гармоник.

  • После проведения Фурье анализа гармоники-помехи удаляются, а оставшиеся обеспечивают изучение объекта исследований.

  • Анализ Фурье выполняется в 1D и 2D вариантах.

  • Цифровая фильтрация выполняется путем суммирования величин нескольких сближенных точек в скользящем окне с разным весом. Помехи удаляются выбором интервала опробования, числом точек в окне и их весовым коэффициентом.

  • Фильтры могут быть длинно- и коротковолновые, полосовые, в 1D и 2D вариантах. Фильтры могут быть использованы для выделения линей2ных особенностей заданного направления или подчеркивания кромок.

  • 8. Фильтры оперируют с частью данных, в то время как Фурье анализ задействует всю информацию на профилях и по площади. Фильтры используются чаще, в то время как Фурье анализ более фундаментальный и в ряде случаев используется для обоснования параметров фильтров.



Пример низкочастотной фильтрации



Карта АМП

  • АМП площади исследований определяется суммарным аномальным эффектом источников разных размерностей, глубины залегания и интенсивности намагничения.

  • Карты АМП- одна из основ геологического картирования во всех масштабах исследований:

  • - 1:2 500 00- 1:5 000 000 сводный масштаб;

  • - 1:1 000 000 – региональный масштаб ГГК-1000,

  • - 1:200 000 – среднемасштабное картирование (ГГК-200),

  • - 1:50 000 – 1:10000 детальные работы.



Результаты спектрального анализа потенциальных полей и группирования гармоник в заданном частотном интервале (алгоритм И.Б. Мовчана)

  • Результаты спектрального анализа потенциальных полей и группирования гармоник в заданном частотном интервале (алгоритм И.Б. Мовчана)



Фильтр «псевдомагнитная литология»



Фильтр «Псевдомагнитное поле»



«Скелетизация» - фильтр краевых зон аномалий





Достарыңызбен бөлісу:




©stom.tilimen.org 2022
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет