В.Г. Житков, к. г-м. н.,Томский государственный университет, Учебный центр геоинформационных технологий «Геоинформ»
Томская область является регионом, традиционно перспективным на обнаружение месторождений нефти и газа. В то же время — это «закрытая территория», на которой геологические структуры недоступны для прямого изучения. Появление новых цифровых технологий и расширение рынка материалов космических съемок сделали реальным получение качественно новой информации без грандиозных капиталовложений и достаточно оперативно.
Дешифрирование носило опытно-методический характер и проводилось с целью изучения возможности выявления глубинных геологических структур, прежде всего, зон разрывных нарушений, скрытых под мощным чехлом рыхлых отложений, а также «сквозных», долгоживущих тектонических элементов.
Предметом дешифрирования служили многозональные космоснимки среднего разрешения по двум каналам видимого и ближнего инфракрасного спектров. Снимки были привязаны к цифровой топографической основе масштаба 1:1 000 000. В качестве основного инструмента интерпретации была выбрана программа ERDAS IMAGINE 8.5.
Процесс дешифрирования состоял из ряда этапов и включал обработку отдельных каналов снимков с выявлением эталонов, последующую классификацию с получением тематических растров, визуальное дешифрирование, создание серии различных модификаций синтезированных цветных растров с последующей их классификацией и визуальной интерпретацией. На рис. 1 приведен фрагмент тематического растра. На нем хорошо видны линейные и кольцевые линеаменты (в центре), синим цветом показаны месторождения нефти и газа.
Рис. 1. Фрагмент тематического растра.
В результате была получена первичная карта линеаментов с выделением линейных, кольцевых и дуговых элементов, имеющих различную природу: микро- и макрорельеф, элементы гидросети, тип растительности, влажность почв и т.д.
Рис. 2. Цифровая модель рельефа.
Для получения дополнительной информации был проведен анализ цифровой топографической основы. Изучались гидрографическая сеть и современный рельеф. Интерпретация последнего включала построение цифровой модели (рис. 2). Результатом данной работы явилось построение схем линеаментов, установленных при анализе гидросети и рельефа. Дополнительная схема интерпретации была получена при анализе рельефа, драпированного космическими снимками (пример приведен на рис. 3). На завершающей стадии первичного дешифрирования была построена обобщающая карта линеаментов на территорию Томской области (рис. 4). Желтым цветом на ней показаны месторождения нефти и газа.
Рис. 3. Цифровая модель рельефа, драпированная космоснимком.
Рис. 4. Карта линеаментов.
Анализ этой карты показывает, что линеаменты формируют пучки и зоны различных направлений, значительной протяженности и мощности. Для проверки гипотезы о том, что данные зоны являются отражением глубинной разрывной тектоники, на карту была наложена схема расположения месторождений углеводородного сырья. Оказалось, что местоположение этих объектов контролируется линейными и кольцевыми структурами, выявленными при дешифрировании.
Развитие работы было решено продолжить по пути увеличения «глубинности» интерпретации. С этой целью по данным аэромагнитной съемки в программе ArcInfo была построена цифровая карта изолиний магнитного поля, а затем в ArcView с дополнительными модулями Spatial Analyst и 3D Analyst — поверхность значений этого поля (рис. 5). Для анализа этой поверхности использовались статистические методы расчета таких характеристик как градиент, плотность изолиний и т.п.
Рис. 5. Поверхность магнитного поля.
Совместный анализ карты магнитного поля и карты линеаментов показал, что крупные зоны на поверхности, выявленные при анализе космических снимков, являются отражением глубинных тектонических структур, устанавливаемых и при аэромагнитных исследованиях. Кроме того, ряд кольцевых линеаментных структур имеет соответствие в структуре магнитного поля, что свидетельствует об их глубинной природе.
С целью генерализации линеаментной основы, полученной в процессе дешифрирования, была построена карта плотности распределения линеаментов, показывающая расположение осевых частей наиболее мощных зон и узлы их пересечения. На ней (см. рис. 6) красный цвет соответствует наибольшей плотности, серый — наименьшей аномальности, черным показаны месторождения нефти и газа.
Рис. 6. Карта плотности распределения линеаментов.
Для дополнительной совместной интерпретации всех трех уровней глубинности: поверхности, складчатого фундамента и основного вместилища углеводородных месторождений — баженовской свиты, в ArcView была построена синтетическая карта, на которой яркость и насыщенность (т.е. цвет) характеризуют тектонические элементы по данным сейсмического зондирования и бурения, а значения (рельеф) — магнитное поле, черным показаны месторождения нефти и газа (рис. 7).
Рис. 7. Синтетическая карта магнитного поля и рельефа подошвы баженовской свиты.
Таким образом, совместная интерпретация данных дистанционного зондирования и различных геолого-геофизических методов исследований позволяет выявлять долгоживущие тектонические структуры, являющиеся контролирующими по отношению к месторождениям углеводородов. Ни один из трех изучаемых уровней глубинности сам по себе такой информации не дает. Какова роль разрывной тектоники в формировании месторождений нефти и газа — это отдельный разговор. Наша задача состояла в том, чтобы показать, что она существует.
Дополнительные, хотя и косвенные данные, полученные при дешифрировании космических материалов, усиливают впечатление о значительном влиянии разломной тектоники на распределение и происхождение углеводородных залежей, например, карта плотности озер. Данная карта была построена в ArcView Spatial Analyst на основе тематического растра, созданного в ERDAS IMAGINE методом классификации по эталонам.
Оказалось, что аномально обводненные районы поверхности совпадают с районами распространения нефтяных и газовых месторождений, причем вне зависимости от рельефа. Это, на наш взгляд, хорошо согласуется с существующей гипотезой об «углеводородном дыхании» Земли, которая предполагает поступление больших количеств метана из глубин в верхние слои литосферы с последующим преобразованием его в сложные углеводороды и воду. Другими словами, по крайней мере, часть поверхностной воды может иметь глубинную природу, поступая по проводящим разрывным структурам.
