Горная энциклопедия - морская геофизическая разведка

(a. off-shore geophysical exploration, off-shore geophysical prospecting; н. geophysikalische Offshore-Erkundung; ф. prospection geophysique marine; и. investigacion geofпsica de mar, prospeccion geofisica de mar, exploracion geofisica de mar, cateo geofisico de mar, reconocimiento geofisico de mar) совокупность геофиз. методов поисков и разведки м-ний п. и. и изучения геол. строения земной коры в пределах континентального шельфа, склона и ложа Мирового ок. Для M. г. p. используются экспедиционные суда водоизмещением 300-2500 т, к-рые оборудуются комплексом геофиз. регистрирующих и обрабатывающих систем, эхолотами для изучения рельефа дна, радионавигац. средствами определения местоположения судна (радиогеофиз. способы, спутниковая геодезия). M. г. p. в осн. выполняется во время движения судна и характеризуется более высокой производительностью и экономич. эффективностью, чем наземная геофиз. разведка.

При проведении M. г. p. используются гл. обр. сейсмические, a также магнитометрич., гравиметрич., ядерно-физ. и электрич. методы исследования, к-рые в ряде случаев комбинируют c бурением и отбором проб г. п. Наиболее широко в морской сейсморазведкe применяется метод отражённых волн (MOB), основанный на регистрации упругих волн, отражённых от литологич. и тектонич. границ в земной коре. Исследования MOB проводятся при непрерывном движении судна, буксирующего co скоростью 5-25 км/ч источники упругих колебаний и приёмные устройства. Для рекогносцировочных и региональных исследований на акваториях широко применяется непрерывное сейсмич. профилирование (НСП) экономичная модификация MOB c одноканальным буксируемым приёмным устройством (БПУ) и регистрацией принятых сейсмич. сигналов в аналоговом виде на магнитную ленту, a также в форме временных разрезов на электрохим. бумагу. Ha временных разрезах выделяются коррелирующиеся вступления сейсмич. волн, соответствующие отражающим границам в осадочной толще и акустич. фундаменту. B качестве источников упругих колебаний при НСП применяются пневматич. излучатели (ПИ) объёмом до 6 дм3, электроискровые излучатели c мощностью единичного разряда до 150 кДж, a также пневматич. устройства (типа "Флексишок"), работающие на принципе "схлопывания" в воде объёма c очень низким давлением на глуб. 1-7 м (см. также Невзрывные источники сейсмических колебаний). Возбуждение сейсмич. волн происходит c интервалом 1-20 c. БПУ для НСП представляет собой маслонаполненный пластмассовый шланг, диаметром 45-70 мм и длиной 50-100 м, внутри к-рого расположены пьезоэлектрич. приёмники давления (до 120 шт.), соединённые в единый приёмный канал. Интерпретация материалов НСП заключается в преобразовании временных разрезов в карты мощностей и структуры осадочной толщи и рельефа фундамента. Глубинность не превышает в осн. 1 км (реже 2 км) и ограничивается помехами за счёт буксировки БПУ, кратными и боковыми отражениями.

При проведении поисково-разведочных работ на нефть и газ сейсмич. съёмка MOB по способу общей глубинной точки (MOB-ОГТ) является осн. методом разведки на региональной и поисковой стадиях, a также при подготовке объектов к разведочному бурению. Работы MOB-ОГТ на акваториях проводятся c применением многоканальных цифровых сейсмич. комплексов. Совр. сейсмич. комплекс (напр., "Mapc-C") обеспечивает возбуждение упругих колебаний c постоянным интервалом во времени (6-20 c) или пространстве (10-100 м); приём сейсморазведочных сигналов, их оцифровку, первичную оценку (редактирование); паспортизацию и регистрацию в формате судовой ЭВМ на магнитную ленту вместе c необходимыми навигац. данными; экспресс-обработку поступающих данных в реальном масштабе времени и графич. отображение результатов обработки c целью оперативного контроля и управления ходом работ. Многоканальные (до 96 каналов и более) БПУ длиной до 5 км обеспечивают многократное перекрытие отражений, что в сочетании c цифровой регистрацией позволяет проводить накапливание полезных сигналов (напр., по общей глубинной точки методу) и существенно повысить отношение сигнал/шум. Такие БПУ, оснащённые датчиками для контроля пространственного положения, обеспечивают возможность при проведении сейсмич. съёмки в шельфовых и переходных зонах надёжно определять скоростные характеристики среды и рассчитывать глубины до отражающих горизонтов. Для подавления кратных и боковых отражений, a также c целью повышения глубинности исследований применяют группирование источников на больших продольных (до 800 м) и поперечных (до 200 м) базах, включающих до 40 излучателей общим объёмом св. 70 дм3. Для детальной сейсмич. съёмки на шельфе разработан трёхмерный сейсмич. метод, позволяющий получать объёмные модели глубинных геол. структур, в т.ч. и нефтегазоносных. Высокая стоимость съёмки при этом окупается за счёт уменьшения кол-ва и оптим. расположения буровых скважин.

Метод преломлённых волн (МПВ) и его модификация Глубинное сейсмическое зондирование (ГСЗ) применяются в M. г. p. при региональных исследованиях для изучения глубинного строения земной коры и при разведке на нефть и газ для изучения поверхности фундамента, определения мощности осн. слоев осадочной толщи, выявления и прослеживания тектонич. нарушений. Метод основан на регистрации сейсмич. волн (головных, рефрагированных, отражённых под углом, равным или превышающим критический) на расстояниях от источника, превышающих две глубины до исследуемых границ. Работы МПВ на акваториях проводятся при неподвижных пунктах приёма и перемещающемся пункте возбуждения сейсмич. сигналов, оборудованном на судне. Для возбуждения упругих колебаний в морских работах МПВ применяются взрывы BB (от неск. сотен г. до неск. т) и мощные пневматич. излучатели, объёмом до 75 дм3, нередко объединённые в группы по два, четыре и более. Приём и регистрация сейсмич. волн в МПВ могут осуществляться на дрейфующих (на глубоководных акваториях) или заякоренных (на шельфе) судах либо c помощью сейсмич. радиобуев или автономными донными сейсмографами; возможна регистрация в скважинах, пробуренных на дне акваторий. Радиобуи (дрейфующие или заякоренные) обеспечивают приём сейсмич. сигналов и передачу их по радиоканалу на судно, где производится регистрация. B качестве приёмников используются пьезокерамич. гидрофоны, погружённые в воду на глуб. ок. 1/4 длины принимаемой волны. Иногда на шельфах используются сейсмич. косы, опущенные на дно. Донные сейсмографы (ДС) обеспечивают приём и регистрацию сейсмич. волн в автономном режиме непосредственно на дне. Для постановки ДС на дно и их подъёма наряду c буйковыми системами используются системы, обеспечивающие всплытие прибора в заданное время или по команде c судна. B качестве датчиков сейсмич. сигналов в ДС применяются сейсмоприёмники, a также глубоководные гидрофоны. C ДС достигается наибольшая дальность регистрации сейсмич. волн и глубинность исследований по сравнению c др. способами приёма и регистрации в МПВ. Применение ДС даёт возможность проводить детальные работы МПВ на акваториях c многоточечными системами наблюдений. Для МПВ (c применением ДС и радиобуев) разработаны методы обработки материалов на ЭВМ путём построения монтажей синхронизир. сейсмограмм. Пo этим монтажам проводят анализ волнового поля, построение годографов, определение скоростей сейсмич. волн. Разработаны алгоритмы интерпретации данных МПВ на ЭВМ (расчёта моделей осадочной толщи, a также земной коры в целом и верхней мантии Земли по годографам и амплитудным кривым).

Морская магнитная разведкa основана на изучении изменения Геомагнитного поля, возникающего вследствие неодинаковой намагниченности г. п., слагающих дно морей и океанов. Геомагнитные наблюдения в акваториях (гидромагнитная съёмка) выполняются магнитометрами, буксируемыми в немагнитных гондолах на расстоянии 2-3 длины судна для снижения его магнитного влияния либо на спец. немагнитных судах. При проведении съёмки буксируемыми магнитометрами измеряется модуль полного вектора напряжённости геомагнитного поля (протонными и квантовыми магнитометрами) или его вертикальные и горизонтальные составляющие (квантовыми и феррозондовыми магнитометрами). Измерения модуля вектора напряжённости осуществляются также непосредственно y поверхности дна океана (на глуб. св. 3 км) протонными магнитометрами, помещёнными в спец. контейнеры. При измерении двухкомпонентными магнитометрами стабилизация магниточувствит. элементов в буксируемой гондоле осуществляется c помощью карданового подвеса либо гироскопной платформы. Погрешности магнитометров при измерениях модуля полного вектора напряжённости поля В±2 нT, компонентов геомагнитного поля +50 нT (в отдельных p-нах В±100 нT). При проведении гидромагнитных съёмок учитывают временные вариации геомагнитного поля, a также изменения магнитного поля, создаваемые морскими волнами и течениями. Для учёта вариаций создаются автономные буйковые и донные магнитовариационные станции c феррозондовыми, протонными и квантовыми датчиками. Влияние геомагнитных вариаций определяется по градиентометрической схеме измерений поля, при к-рой на разных расстояниях от судна буксируются два датчика. Способы учёта магнитного влияния волнения и течений разработаны недостаточно.

Регистрация данных при проведении гидромагнитных съёмок осуществляется в аналоговой либо цифровой форме. Для получения магнитных аномалий из наблюдённых значений поля вычитают значения нормального геомагнитного поля, вычисляемого по единой междунар. аналитич. модели магнитного поля Земли. При первичной обработке результатов съёмок и вычислении магнитных аномалий используются ЭВМ. Результаты мелкомасштабных съёмок представляют чаще всего в виде карт графиков, при крупномасштабных съёмках карт изолиний.

Морская магнитометрич. разведка проводится для изучения геол. строения, тектонич. районирования, датировки возраста ложа океана по специфич. полосчатым аномалиям, a также для поисков и разведки м-ний и геол. картирования шельфов и внутр. морей.

Определение аномалий силы тяжести при морской гравиметрической разведкe проводится при движении судна и осложняется из-за влияния горизонтальных и вертикальных ускорений и наклонов, обусловленных качкой корабля. Эти влияния на неск. порядков превышают значения искомых аномалий силы тяжести. Для уменьшения уровня помех, вызываемых возмущающими переменными ускорениями и наклонами, чувствит. систему морских гравиметров сильно демпфируют, гравиметр устанавливают на гиростабилизир. платформе. Для исключения остаточных влияний возмущающих ускорений и наклонов измеряют величины возмущающих ускорений c помощью спец. приборов (акселерометров, наклономеров) и вводят необходимые поправки.

Для учёта центробежного эффекта Этвеша, обусловленного изменением угловой скорости вращения судна вокруг земной оси, вводят поправку Этвеша

∆g=7,5 V Sin A Cos φ,

где V скорость судна в узлах; A азимут курса корабля; φ геогр. широта. Поправка Этвеша достигает макс, значения в экваториальных широтах при движении корабля в широтном направлении. B CCCP наиболее распространены автоматизир. кварцевые морские гравиметры ГМН (гравиметр морской набортный) чувствительностью 0,1 1В·10-5 мВ·c-2, помещаемые в гиромаятниковый подвес, установленный в свободном подвесе кардана для уменьшения эффективной величины наклонов. Показания гравиметра регистрируются в цифровом виде на перфоленте и в аналоговом виде на бумажную ленту пишущего потенциометра. Зa рубежом наиболее распространены морские автоматизир. термостатированные гравиметры c чувствит. системами, изготовленными из металлич. пружин по принципу маятника Голицына. Набортные гравиметры используются для региональных профильных наблюдений и мелкомасштабных площадных съёмок c использованием опорных гравиметрии, пунктов (ОГП) y берега, в портах стоянки или в пределах акваторий. Для выполнения детальных съёмок (1:50 000-1:200 000) на континентальном шельфе широко применяются донные гравиметры c аналогичным наземным дистанционным управлением.

Результаты морской гравиметрич. съёмки представляются в виде карт или графиков аномалий силы тяжести в редукциях Фая или Буге. Для набортных измерений, когда гравиметр располагается вблизи уровня океана, величина поправки Фая незначительна. При измерениях на дне моря или в подводной лодке учитывают притяжение водного слоя (поправка Прея), для вычисления аномалий Буге водный слой как бы дополняется до плотности верхней части земной коры (σ=2 670 кг/м), см. Геофизическая аномалия. При количеств. интерпретации аномалий Фая над континентальным склоном, подводными хребтами, горами и островами учитывают существование аномалий краевого эффекта, проявляющихся в виде сопряжённых положит. и отрицат. поясов аномалий Фая вдоль краёв континентов. Для исключения влияния краевого эффекта вычисляют аномалии силы тяжести в изостатич. редукциях и в редукциях Буге. Морская гравиметрич. разведка применяется при изучении глубинного строения земной коры, литосферы, верхней мантии под осн. геоморфологии, провинциями океанов и в зонах перехода от океанов к материкам, при исследовании строения верх, частей земной коры c целью прогнозирования возможности обнаружения п. и., поиске и разведке месторождений п. и. на шельфе.

Морская электроразведкa используется в ограниченных объёмах для картирования верх. части геол. разреза при небольших глубинах моря (в осн. модификации методов сопротивления) и для изучения глубинного строения дна океанов и морей (магнитотеллурич. зондирование). Осн. методы картирования (дипольное осевое зондирование и профилирование, методы неустановившегося поля и вызванной поляризации) основаны на изучении искусственно создаваемых полей источниками, расположенными на судне. При проведении исследований питающий и измерит. диполи буксируются на нек-ром удалении друг от друга двумя судами, регистрация ведётся на борту судна морской электроразведочной станцией. Магнитотеллурич. зондирования основаны на изучении колебаний естеств. электромагнитного поля c периодами 1-100 c (для исследования осадочного чехла) и 103-105 c (для изучения глубинного строения). Для определения кажущегося сопротивления г. п. на дне регистрируются вариации горизонтальных компонентов электрич. и магнитного поля или измеряется разность вариаций горизонтального вектора магнитного поля на дне и вблизи поверхности моря (c учётом поправки об удельном сопротивлении морской воды).

Морские ядерно-физическиe методы основаны на изучении естественного и наведённого гл. обр. гамма-излучения морских осадков в условиях природного залегания c целью изучения геол. строения и выявления п. и. морского (океанич.) дна, контроля загрязнения вод и осадков. Исследования ведутся непрерывно по профилям или дискретно (по точкам) c применением аппаратов, буксируемых близ поверхности дна или по его поверхности. Ядерно-физ. методы используются в комплексе геол. работ c целью поисков нефти и газа, россыпей, железо-марганцевых конкреций, зон сульфидизации и т.д. в широком интервале глубин.

B. B. Седов, E. Г. Мирлин, A. Г. Гайнанов, Л. Л. Ваньян.

Литература: Непрочнов Ю. П., Сейсмические исследования на морях и океанах (обзор), в сб.: Итоги науки. Достижения океанологии, ч. 1, M., 1959; Итоги науки и техники. Океанология, т. 3, M., 1975; Морские геофизические исследования, M., 1977; Смолдырев A. E., Методика и техника морских геологоразведочных работ, M., 1978; Гайнанов A. Г., Гравиметрические исследования земной коры океанов, M., 1980; Делинджер П., Морская гравиметрия, пер. c англ., M., 1982; Пантелеев B. Л., Основы морской гравиметрии, M., Ваньян Л. Л., Шиловский П. П., Глубинная электропроводность океанов и континентов, M., 1983.

См. также:

Геофизические исследования, Геофизическая аномалия, Гравиметрическая разведка, Морская разведка месторождений, Морская горная технология, Морские нефтегазовые промыслы