Источником данных, использованных в статье, являются результаты гравитационной съемки масштаба 1:100 000 — аномальное гравитационное поле в редукции Буге с плотностью промежуточного поля 2,67 г/см3 и учетом рельефа местности по L.N. Prisivanco [1][4]. Точность оценки аномального гравитационного поля по всей площади исследования составила 0,1÷0,25 мГал [3][5][6].

Визуальный анализ аномального гравитационного поля позволяет выделить трендовую компоненту широтного простирания с увеличением значений гравитационного поля от –70 мГал на северо-западе до +15 мГал на юго-востоке (рис. 2А). Северо-западный участок характеризуется самыми низкими значениями аномального гравитационного поля со значениями от –70 до –50 мГал, что отчасти связано с рельефом местности. На востоке и юго-востоке значения аномального поля изменяются от –30 до +15 мГал и поле имеет меридиональное простирание.

В региональном плане в исходном поле выделяются несколько гетерогенных блоков со значениями поля, изменяющимися от –10 до +10 мГал, сконцентрированных в северной, центральной и южной областях исследуемой площади. В юго-восточной части отмечаются положительные аномальные зоны амплитудой от –45 до –30 мГал.

Аномальное наблюдаемое гравитационное поле в силу многих естественных причин носит случайный характер. Следовательно, для интерпретационной обработки гравитационного поля, помимо классических аналитических методов, возможно использование методов вероятностно-статистического подхода, реализованных в компьютерной технологии статистического и спектрально-корреляционного анализа данных «КОСКАД 3D» [2][8][9—11][15]. Кратко рассмотрим существо основных алгоритмов, которые использовались в интерпретационной обработке данных гравиметрических наблюдений.

Оценка статистических характеристик гравитационного поля. Оценка дисперсии (энергии) гравитационного поля в скользящем окне [10][11] рассчитывалась по формуле:

где Xi,j— значение гравитационного поля на i-м пикете j-го профиля в окне; X— среднее значение поля в скользящем окне.

При анализе поля дисперсии необходимо учитывать следующее:

Оценка градиентных характеристик гравитационного поля. Знание градиентных характеристик геофизических полей позволяет детализировать особенности поля и подчеркнуть положение границ аномальных объектов. При анализе градиентных характеристик площадных геолого-геофизических наблюдений обычно вычисляется градиент поля вдоль простирания профилей Δx = ∂f/∂x, вкрест простирания профилей Δx = ∂f/∂y, полный градиент Δxxy = √((∂f/∂x)2 + (∂f/∂y)2) и его направление [10][11].

Анализ градиентных характеристик гравитационного поля позволяет:

Линейная оптимальная фильтрация аномального гравитационного поля. Тренд-анализ и фильтрация геофизических полей занимают важнейшее место в обработке геолого-геофизических данных. С помощью оптимальной фильтрации решается широкий спектр задач [2][10][11]:

Под фильтрацией понимается преобразование экспериментальных данных для выделения полезной информации, создаваемой сигналом (аномалией), на фоне различного типа помех, накладывающихся на сигнал и затрудняющих его выделение.

В данной работе используется фильтрация в окне «живой» формы. При этом фильтр настраивается на оценку наиболее энергоемких аномалий в окрестностях базового окна отдельной точки наблюдений. Практика использования алгоритмов адаптивной фильтрации показала их преимущества перед традиционными методами фильтрации во временной области, особенно при обработке нестационарных геофизических наблюдений.

Фильтрация позволяет выделить компоненты гравитационного поля разной частоты, которым соответствуют аномалиеобразующие объекты, расположенные на разных глубинах.

Методы классификации многопризнаковых наблюдений. Алгоритм, основан на проверке многомерных статистических гипотез [8][9][10][11], позволяющих наиболее полно использовать информацию о структуре взаимосвязей между свойствами различных геофизических полей и их атрибутов. Классификационные алгоритмы направлены на эффективное решение задачи разбиения анализируемой площади на однородные по нескольким признакам области.

Используемые алгоритмы построены на принципах самообучения, учета корреляционных связей всего признакового пространства и возможности корректной работы в условиях отсутствия априорной информации о начальных центрах классов и конечном числе однородных областей.

Результаты фильтрации аномального гравитационного поля. С целью оценки параметров локальных и региональных неоднородностей гравитационного поля на разных глубинах была проведена энергетическая фильтрация аномального гравитационного поля в окне «живой» формы. Результаты такой оценки для глубин 1050, 2100 и 5250 метров приведены на рисунках 2Б—Г.

На рисунке 2 видно, что значение аномального гравитационного поля уменьшается с глубиной. Большая локальная неоднородность в северной части центрального района и в южной части исследуемой площади на глубине H = 5250 м не проявляется. Это свидетельствует о том, что объекты, генерирующие эти локальные аномалии, расположены на небольших глубинах. Значения трендовой компоненты аномального гравитационного поля, увеличивающиеся в юго-западном направлении, отражают особенности глубинного строения изучаемой территории.

Результаты оценки полного градиента гравитационного поля. С целью определения положения и размеров системы тектонических дислокаций было рассчитано поле полного градиента аномального гравитационного поля на разных глубинах (рис. 3). Анализ результатов показывает, что значения полного градиента уменьшаются с глубиной. Так, поверхности значения полного градиента изменяются от 0,0055 (рис. 3А) до 0,003 мГал/м (рис. 3Б), а на глубине 5250 м (рис. 3Г) интервал изменения значений полного градиента лежит в диапазоне от 0,0001 до 0,0016 мГал/м.

Поле полного градиента аномального гравитационного поля наиболее дифференцированно на поверхности, что свидетельствует о наличии в верхней части разреза геологических объектов небольшого размера. Анализ особенностей поля полного градиента на глубине 5250 м позволяет разделить исследуемую площадь на две области — северо-восточную и юго-западную. Первая характеризуется повышенными значениями градиентных характеристик, для второй свойственны низкие значения полного градиента, что может быть связано с увеличением мощности осадочного чехла.

Результат оценки дисперсии (энергии) гравитационного поля в скользящем окне. Максимальные значения поля дисперсии (рис. 4), как и максимумы поля полного градиента, контролируют границы гравитационных аномалий разного простирания и размера. Характер поля дисперсии на разных глубинах совпадает с изменчивостью поля полного градиента. Это объясняется схожестью особенностей исходного поля, которые подчеркиваются в полях этих статистических атрибутов.

Полученные оценки полного градиента и поля дисперсии на разных глубинах хорошо согласуются и дополняют друг друга.

Результаты автоматического трассирования осей аномалий гравитационного поля и его составляющих. На рисунке 5 приведены результаты трассирования осей аномалий аномального гравитационного поля на разных глубинах на поверхности наблюдения (рис. 5А) и на глубинах Н = 1050 м (рис. 5Б), Н = 2100 м (рис. 5В) и H = 5250 м (рис. 5Г).

На рисунке надежно трассируются оси как отрицательных, так и положительных аномалий северо-западного, северо-восточного и широтного простирания. В северной и центральной части исследуемой площади отчетливо выделяются кольцевые структуры. В результатах трассирования более дифференцированно и контрастно проявляются области развития тектонических дислокаций.

Особый интерес в результатах трассирования аномального гравитационного поля представляют места, где пересекаются оси аномалий разного простирания, образуя звездообразные структуры. Обычно такие структурные образования контролируют скрытые кольцевые структуры, которые часто связаны с проявлением дайкового магматизма.

Оценка результатов трассирования на разных глубинах проводилась с целью изучения динамики проявления тектонической активности во времени. Анализ результатов трассирования на разных глубинах представляет интерес с учетом того, что большинство месторождений полезных ископаемых приурочено к областям тектонических нарушений.

Комплексный анализ поля полного градиента, дисперсии, аномального гравитационного поля (рис. 3, 4) и результатов трассирования осей гравитационных аномалий (рис. 5) на разных глубинах позволяет уточнить структурно-тектоническую карту исследуемой территории (рис. 6). Границы областей тектонических дислокаций соответствуют максимальным значениям поля полного градиента, дисперсии и положительным результатами трассирования осей аномального гравитационного поля.

На рисунке 6 видно, что система тектонических нарушений имеет в основном северо-западное, север-восточное и широтное простирание. Выделенные системы разломов образуют границы структурного домена, отражающего тектоническую активность, являющуюся предпосылкой для образования рудных месторождений в регионе.

Выявленные области тектонических дислокаций включают нарушения Трабонга, Пока и Сонгбы, местоположение и направление развития которых полностью совпадают с результатами геологического анализа [7, 12].

Полученные результаты показывают, что предлагаемая методология интерпретационной обработки данных гравиметрии полностью согласуется с результатами предшествующих геологических исследований и дополняет их.

Результат районирования территории центральной области Вьетнама по гравитационному полю и его атрибутам. Результат классификации на однородные области по исходному аномальному гравитационному полю (рис. 2А), результатам оценки поля полного градиентного (рис. 3А) и геологического опробования [5][6] с использованием алгоритма разделения многомерных нормальных смесей (по А.В. Петрову) приведен на рисунке 7. Границы 13 однородных по комплексу признаков областей позволяют повысить достоверность конечных результатов о геологическом строении района исследований.

Анализ результатов классификации подтверждает сложность геологического строения района исследований и наличие трех основных простираний систем тектонических нарушений: северо-западного, северо-восточного и широтного.

Интерпретационная обработка данных гравиразведки по центральному региону Вьетнама с использованием компьютерной технологии «КОСКАД 3D» позволяет:

Большое количество выявленных с помощью методов вероятностно-статистического подхода, реализованных в компьютерной технологии «КОСКАД 3D», областей тектонических дислокаций различного простирания и интенсивности свидетельствует о перспективности исследуемой территории на предмет поиска рудных месторождений.

Полученные результаты интерпретационной обработки данных гравиразведки с использованием компьютерной технологии статистического и спектрально-корреляционного анализа данных «КОСКАД 3D» свидетельствуют о высокой эффективности функционального наполнения компьютерной технологии и надежности получаемых с ее помощью результатов.