Геофизические исследования

ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ, 2017, том 18, № 2, с.27-54. DOI: 10.21455/gr2017.2-2

УДК 550.837.211

Аннотация  Литература  Полный текст

ОПЫТ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАГНИТОТЕЛЛУРИЧЕСКИХ ЗОНДИРОВАНИЙ В ОСАДОЧНЫХ БАССЕЙНАХ

© 2017 г. Н.А. Пальшин⁽¹⁾, Е.Д. Алексанова⁽²⁾, А.Г. Яковлев⁽³⁾, Д.В. Яковлев⁽²⁾, Р. Бревес Вианна⁽⁴⁾

⁽¹⁾ Институт океанологии им. П.П. Ширшова, РАН, г. Москва, Россия

⁽²⁾ ООО “Северо-Запад”, г. Москва, Россия

⁽³⁾ Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия

⁽⁴⁾ ЛАСА Проспексоис Лтд, г. Рио де Жанейро, Бразилия

Исследования осадочных бассейнов методом магнитотеллурического зондирования выполняются уже более полувека. За последние пятнадцать лет объёмы работ этим методом возросли многократно, что потребовало развития технологии анализа, инверсии и интерпретации получаемых данных и вывело информативность метода на новый уровень, благодаря чему он стал востребованным на рынке геофизических услуг. Особенно эффективно применение магнитотеллурических зондирований в областях развития базальтовых траппов, соляной тектоники и в складчатых областях, т.е. там, где сейсмические методы сталкиваются с определёнными трудностями.

В работе рассмотрены особенности электропроводности осадочных пород и ее зависимость от петро- и гидрофизических характеристик исследуемой среды – глинистости и пористости пород, солености флюидов и их температуры. Определены специфические требования, предъявляемые к технологии магнитотеллурических исследований в осадочных бассейнах – по сравнению с глубинными академическими исследованиями это более широкий диапазон используемых периодов и существенно более плотная сеть наблюдений.

Авторами сформулированы основные направления дальнейшего развития магнитотеллурического  метода для повышения эффективности изучения осадочных бассейнов.

Методика анализа и интерпретации магнитотеллурических данных включает анализ размерности и коррекцию приповерхностных искажений, многоэтапную инверсию данных и геологическое истолкование геоэлектрических разрезов. Необходимым является целенаправленное использование априорной геолого-геофизической информации.

В качестве примеров приведены результаты геологической интерпретации магнитотеллурических зондирований, выполненных в пределах крупнейших наземных областей распространения базальтовых траппов – в бассейне Парана (Бразилия) и в Восточной Сибири (Россия), где удалось детально изучить строение осадочной толщи и идентифицировать основные геологические формации. Также представлены результаты магнитотеллурических исследований на п-ове Таймыр (Россия), благодаря которым были обнаружены аномалии электропроводности, предположительно связываемые со скоплениями газогидратов, а также выявлено несколько новых объектов, перспективных на нефть и газ.

Ключевые слова: магнитотеллурическое зондирование, осадочные бассейны, базальтовые траппы, солянокупольная тектоника, складчатые пояса, свойства коллекторов и покрышек, совместная и регуляризированная инверсия.

Литература

Афанасенков А.П., Волков Р.П., Яковлев Д.В. Аномалии повышенного электрического сопротивления под слоем многолетнемерзлых пород – новый поисковый признак залежей углеводородов // Геология нефти и газа. 2015. № 6. С.40–51.

Безрук И.А., Бердичевский М.Н., Ключкин В.Н., Куликов А.В. Применение теории случайных функций к анализу магнитотеллурического поля // Прикладная геофизика. 1964. № 39. C.75–90.

Бердичевский М.Н. Электрическая разведка методом теллурических токов. М.: Гостоптехиздат, 1960. 238 c.

Бердичевский М.Н. Электрическая разведка методом магнитотеллурического профилирования. М.: Недра, 1968. 255 с.

Гажула С.В. Особенности траппового магматизма в связи с условиями нефтегазоносности Сибирской платформы // Нефтегазовая геология. Теория и практика. 2008. Т. 3, № 1. C.1–8.

Дахнов В.Н. Каротаж скважин. Интерпретация каротажных диаграмм. М.: Гостоптехиздат, 1941. 498 c.

Дмитриев В.И., Яковлев А.Г., Голубцова Н.С., Пушкарев П.Ю., Куликов В.А., Хмелевской В.К., Шус­тов Н.Л. Магнитотеллурический метод и научная школа геофизиков МГУ // Геофизика в МГУ. Вчера. Сегодня. Завтра. 1944–2014: Сборник трудов научной конференции, посвящённой 70-летию кафедры геофизики в Московском университете. М.: Сампринт, 2014. С.80–98.

Жамалетдинов А.А. О флюидной природе промежуточных проводящих слоев в земной коре по результатам электромагнитных зондирований и каротажа сверхглубоких скважин // Физика Земли. 2011. № 2. С.53–63.

Зоненшайн Л.П., Кузьмин М.И. Внутриплитовый вулканизм и его значение для понимания процессов в мантии Земли // Геотектоника. 1983. № 1. С.28–45.

Рыжов А.А., Судоплатов А.Д. Расчёт удельной электропроводности песчано-глинистых пород и использование функциональных зависимостей при решении гидрогеологических задач // Научно-технические достижения и передовой опыт в области геологии и разведки недр. М., 1990. С.27–41.

Хаин В.Е., Ломизе М.Г. Геотектоника с основами геодинамики: учебник для вузов  по направлению “Геология”. 2-е изд. М.: Изд-во Книжный дом университет, 2005. 559 с.

Aleksanova E.D., Alekseev D.A., Suleimanov A.K., Yakovlev A.G. Magnetotelluric studies in salt-dome tectonic settings in the Pre-Caspian depression // First Break. 2009. V. 27, N 3. P.105–109.

Archie G.E. The electrical resistivity log as an aid in determining some reservoir characteristics // Petroleum Transactions of AIME. 1942. V. 146. P.54–62.

Berdichevsky M.N., Bubnov V., Aleksanova E., Alekseev D., Yakovlev A., Yakovlev D. Magnetotelluric studies in Russia: Regional-scale surveys and hydrocarbon exploration // Methods in Geochemistry and Geophysics, Electromagnetic Sounding of the Earth’s Interior: Theory, Modeling, Practice (second edition) / Ed. V.V. Spichak. Elsevier, 2015. P.379–401.

Bedrosian P.A. MT+, Integrating Magnetotellurics to Determine Earth Structure, Physical State, and Processes // Surv. Geophys. 2007. V. 28. P.121–16.

Booker J.R. The Magnetotelluric Phase Tensor: A Critical Review // Surv. Geophys. 2014. V. 35. P.7–40.

Frank H.T., Gomes M.E.B., Formoso M.L.L. Review of the areal extent and the volume of the Serra Geral Formation, Paranа Basin, South America // Pesquisasem Geocikncias. 2009. V. 36, N 1. P.49–57.

Haber E., Gazit H.M. Model fusion and joint inversion // Surv. Geophys. 2013. V. 34. P.675–695.

Hudec M., Jackson M. Terra Infirma: Understanding Salt Tectonics // Earth Sci. Rev. 2007. V. 82. P.1–28.

Jegen M.D., Hobbs R.W., Tarits P., Chave A.D. Joint inversion of marine magnetotelluric and gravity data incorporating seismic constraints: Preliminary results of sub-basalt imaging off the Faroe Shelf // Earth Planet. Sci. Lett. 2009. V. 282. P.47–55.

Kelbert A., Meqbel N., Egbert G.D.,Tandon K. ModEM: A modular system for inversion of electromagnetic geophysical data // Computers & Geosciences. 2014. V. 66. P.40–53.

Keller G. Electrical prospecting for oil // Quarterly Journal of the Colorado School of Mines. 1968. V. 63, N 2. P.1–268.

Korja T. How is the European Lithosphere Imaged by Magnetotellurics? // Surv. Geophys. 2007. V. 28. P.239–272.

Medina E., Lovatini A., Andreais F.G., Re S.,Snyder F. Simultaneous joint inversion of 3D seismic and magnetotelluric data from Walker Ridge // First Break. 2012. V. 30. P.85–88.

Patro P.B.K., Brasse H., Sarma S.V.S., Harinarayana T. Electrical structure of the crust below the Deccan Flood Basalts (India), inferred from magnetotelluric soundings // Geophys. J. Int. 2005. V. 163, N 3. P.931–943.

Patro P.B.K. MT studies for petroleum and geothermal resources: Examples with emphasis on Asian region // Surv. Geophys. 2017 (in press).

Pedersen L.B., Zhang P., Rasmussen T. Electrical conductivity structure around the Gravberg well // Deep Drilling in Crystalline Bedrock. V. 1. The Deep Gass Drilling in the Siljan Impact structure, Sweden and Astroblemes. 1988. P.95–103.

Piccirillo E.M., Bellieni G., Cavazzini G., Comin-Chiaramonti P., Pertini R., Melfi A.J., Pinese J.P.P., Zantadeschi P., De Min A. Lower Cretaceous tholeitic dyke swarms from the Ponta Grossa Arch (southeast Brazil): Petrology, Sr-Ndisitopes and genetic relationships with the Parana flood volcanics // Chemical Geology. 1990. V. 89. P.19–48.

Raposo M.I.B., Ernesto M. Paleomagnetism of the dykes of the Ponta Grossa // Arch. Bol. IG-USP, Publ. Esp. 1991. V. 10. P.85–89.

Saunders A.D., Storey M., Kent R.W., Norry M.J. Consequences of plume–lithosphere interactions // Magmatism and the Causes of Continental Breakup / Eds. B.C. Storey, T. Alabaster, R.J. Pankhurst. London: Geological Society of London Special Publication, 1992. V. 68. P.41–60.

Siripunvaraporn W. Three-Dimensional Magnetotelluric Inversion: An Introductory Guide for Developers and Users // Surv. Geophys. 2012. V. 33. P.5–27.

Smirnov M.Yu., Egbert G.B. Robust principal component analysis of electromagnetic arrays with missing data // Geophys. J. Int. 2012. V. 190, N 3. P.1423–1438.

Strack M.A., Soyer W., Hallinan S., Watts M.D. Distortion effects on magnetotelluric sounding data investigated by 3D modelling of high-resolution topography // GRC Transactions. 2013. V. 37.  P.521–528.

Vozoff K. The magnetotelluric method in the exploration of sedimentary basins // Geophysics. 1972. V. 37. P.98–141.

Yoshino T. Laboratory electrical conductivity measurement of mantle minerals // Surv. Geophys. 2010. V. 31. P.163–206.