Національна академія наук України

Інститут географії

Тарангул Дмитро Олександрович

УДК 528.94.77:553.98

Великомасштабне аерокосмічне картографування території

з метою пошуку нафти і газу

(теорія і практика робіт в Україні)

11.00.12 — географічна картографія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата географічних наук

Київ — 2001

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Центрі аерокосмічних досліджень Землі Інституту геологічних наук НАН України

Науковий керівник: доктор географічних наук,

член-кореспондент НАН України,

директор Інституту географії НАН України

Руденко Леонід Григорович

Офіційні опоненти: доктор географічних наук

Пархоменко Галина Орестівна,

науковий радник

Закритого Акціонерного Товариства

"Інститут передових технологій"

кандидат географічних наук

Приседько Владислав Леонідович,

доцент кафедри геодезії і картографії географічного факультету

Київського національного університету ім. T. Шевченка

Провідна установа: Чернівецький національний університет

ім. Ю. Федьковича Міносвіти і науки України, м. Чернівці

Захист відбудеться "2" березня 2001 року о 13 год. 30 хв. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д.26.163.01. при Інституті географії НАН України за адресою: 01034, Київ – 34,

вул. Володимирська, 44

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту географії НАН України (01034, Київ – 34, вул. Володимирська, 44)

Автореферат розісланий "1" лютого 2001 року

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради І. Й. Кавецький

Загальна характеристика роботи

На етапі трансформаційних перетворень в економіці України склалася напружена ситуація в паливно-енергетичному комплексі і, в першу чергу, нафтогазовій промисловості. У надрах нашої країни є великі запаси паливно-енергетичної сировини, але, на жаль, їх об'єм видобутку не відповідає потребам держави. Особливо це помітно на прикладі нафтогазовидобувного регіону України — Дніпровсько-Донецької западини (ДДЗ), де відбувається скорочення об'ємів буріння, зменшення видобутку вуглеводнів (ВВ), викликане як загальною кризою в державі, так і високою освоєністю, розвідуваністю великих і середніх нафтогазоносних родовищ, техніко-економічними причинами. Значна частина перспективних площ, підготовлених до пошуків ВВ, є або локальними структурами невеликих розмірів і амплітуд, або периферійними ділянками соляних штоків, що значно погіршує їх пошуки і розвідку. Це вимагає, поряд із традиційними методами проведення геологорозвідувальних робіт на нафту і газ, впровадження і застосування нових, ефективних та нетрадиційних методик і технологій, серед яких чільне місце займають аерокосмічні дослідження. Інформацію, що отримують при дистанційному зондуванні земної поверхні, використовують для пізнання глибинної будови Землі, що дозволяє за сукупністю дешифрувальних ознак космо- і аерознімків виявляти і картографувати глобальні, регіональні та локальні тектонічні елементи, які знаходяться під значними покривами, і зіставляти їх між собою.

Актуальність теми. У практиці геологорозвідувальних робіт на різних рівнях досліджень усе ширше та інтенсивніше використовують аерокосмічну інформацію для уточнення нафтогазогеологічного районування осадових басейнів, а також картографування перспективних зон та першочергових об'єктів для пошуків ВВ. На сьогодні вже проведено космофотогеологічне картографування нафтогазоносних територій України в масштабах 1:1000000 (1:500000) і 1:200000 (1:100000).

Практичне застосування матеріалів дистанційного зондування Землі (ДЗЗ), в основному на регіональному етапі досліджень структурних форм, знайшло своє відображення в багатьох працях вчених Європи, Америки, Азії. Ці проблеми розробляли також російські та українські науковці. Особливий внесок зроблено Н. В. Башеніною, О. О. Берлянтом, Р. Я. Бєляєвцевим, В. Н. Брюхановим, В. С. Готиняном, В. І. Грідіним, Ю. Г. Кельнером, Ю. П. Кієнком, Ю. Ф. Книжніковим, В. І. Кравцовою, І. Ю. Левицьким, В. І. Ляльком, А. Й. Недошовенком, Б. О. Ніколаєнком, Г. О. Пархоменко, В. М. Перервою, М. Г. Распоповою, О. О. Ромашовим, К. О. Саліщевим, Л. Є. Смірновим, О. Д. Федоровським, І. І. Чебаненком та ін.

Проте сучасний рівень досліджень ставить перед наукою і практикою низку нових важливих завдань. Серед них — необхідність забезпечення зацікавлених організацій і відповідних галузей народного господарства великомасштабними прогнозними картами нафтогазоносних територій України на пошуковому етапі геологорозвідувальних робіт на нафту та газ на локальному рівні їх досліджень. Особливо слід підкреслити необхідність та подальший розвиток комплексного картографічного вивчення перспективних за дистанційними матеріалами малорозмірних, слабовиражених структур-пасток ВВ осадочного чохла і фундаменту ДДЗ.

Вказані дослідження, як свідчить практика проведення робіт, необхідно виконувати в рамках їх спеціалізованого аерокосмогеологічного виду — великомасштабного аерокосмічного картографування (ВАКК), яке дозволяє локалізувати ділянки геофізичних і геохімічних робіт на стадії виявлення та підготовки об'єктів для пошукового буріння, сконцентрувавши їх на більш перспективних площах. Сучасні практичні потреби щодо забезпечення геологорозвідувальних і нафтогазовидобувних організацій України прогнозними великомасштабними аерокосмічними картами і зумовили виконання цього дисертаційного дослідження.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота пов'язана із тривалими науково-дослідними та тематичними дослідженнями Центру аерокосмічних досліджень Землі (ЦАКДЗ) Інституту геологічних наук (ІГН) НАН України щодо використання матеріалів дистанційних зйомок при нафтогазопошукових роботах, зокрема, у рамках Державної космічної програми України (напрям "Зондування", Постанова КМ України від 07.06. 94 № ) та Тематичного плану НДР "Держнафтогазопрому". В основу досліджень покладені результати комплексного дешифрування матеріалів ДЗЗ, що отримані автором при виконанні госпдоговірних тем для Відкритого акціонерного товариства (ВАТ) “Укрнафта” протягом 1981 – 1996 рр. Її основні положення розроблені при виконанні наступних науково-дослідних робіт:

1. “Методические исследования по использованию среднемасштабной (1:200000, 1:100000) аэрокосмической информации в Днепровско-Припятской газонефтеносной провинции ”, 1987 – 1990 рр., держ. реєстр. № 39-87-26/7.

2. “Совершенствование теоретической модели формирования ландшафтных признаков нефтегазоносных структур и их связи с геодинамическими и флюидогеодинамическими процессами”, 1992 – 1994 рр. Постанова бюро ВНЗ НАН України № 6 § 75 від 28.04.92, держ. реєстр. № 39-92-118/2-5.

3. “Комплексування аерокосмогеологічних та геолого-геофізичних методів дослідження з метою прогнозування та простеження горстоподібних зон на ділянці Юліївка-Лебедин, ” 1995 – 1996 рр., держ. реєстр. № У-95-35/4.

Мета і задачі досліджень. Метою дисертаційного дослідження є розробка теоретичних і методичних питань картографування складних природних систем на основі матеріалів ДЗЗ, топографічних карт і польових досліджень, пов'язаних із створенням серій великомасштабних тематичних карт для прогнозування перспективних на нафту і газ локальних аерокосмогеологічних об'єктів (АКГО). Для досягнення поставленої мети вирішувалися наступні основні задачі:—

аналіз досвіду розвитку дистанційного методу дослідження і застосування його при геологічному картографуванні природних ресурсів Землі;—

розробка методики складання серії великомасштабних тематичних карт для виявлення локальних АКГО і з'ясування їх геологічної природи; —

розробка принципів, методів, прийомів і способів картографування розривних та плікативних дислокацій;—

виділення та вивчення структурних елементів глибинної будови ДДЗ за допомогою матеріалів дистанційних зйомок та геолого-геофізичних даних; —

обґрунтування оптимального комплексу методичних прийомів та методів сумісної інтерпретації даних ДЗЗ, тематичних великомасштабних карт і результатів геолого-геофізичних досліджень для вивчення тектонічної будови фундаменту і осадочного чохла відповідно до конкретних ландшафтно-геологічних умов;—

прогнозування на основі запропонованих серій тематичних карт типів локальних структур, перспективних на нафту та газ.

Об'єктами дослідження є геоструктурні зони земної кори, що проявилися в рельєфі Дніпровсько-Донецької западини, а предметом — локальні структури, що були змодельовані на відповідних великомасштабних тематичних картах.

Дослідження проведене з широким використанням і поєднанням багатьох методів. Серед них основним був картографічний (способи оцінювання якісного стану явищ, побудови різного характеру профілів, розрізів, блок-діаграм й інших трьохмірних картографічних моделей, картометричних і морфометричних робіт та ін.). Крім цього, використовувались методи дешифрування та фотограмметрії, що застосовувались при роботі із аеро- і космознімками, методи системного аналізу і статистики.

Наукова новизна одержаних результатів. У результаті виконання дисертаційного дослідження:—

опрацьовано періодизацію історії становлення дистанційного зондування Землі і вперше висвітлено етапи, періоди розвитку аерокосмічного знімання та аерокосмоструктурного, космофотогеологічного картографування території України;—

розроблені теоретичні та методичні аспекти ВАКК локальних пасток ВВ;—

вперше розроблена технологічна блок-схема методики робіт щодо складання геологічної серії великомасштабних тематичних карт нафтогазоносних територій з використанням аерокосмічної інформації;—

набув подальшого розвитку метод комплексної тематичної інтерпретації результатів ВАКК і геолого-геофізичних матеріалів для прогнозування нафтогазоперспективних об'єктів;—

вперше виявлено і закартографовано на основі сумісної інтерпретації результатів даних ДЗЗ і геолого-геофізичних досліджень у межах центральної частини ДДЗ АКГО різного порядку і ступеня перспективності;—

запропонована методика складання картосхем геоіндикаційного та структурного дешифрування, що стали об'єктивною основою для структурно-геологічної інтерпретації;—

обґрунтовано наукові основи визначення системи умовних знаків для геоіндикаційних карт;—

створена і впроваджена у практику нафтогазопошукових робіт серія оригінальних великомасштабних карт різної тематики і змісту.

Практичне значення одержаних результатів. На основі розробленого раціонального комплексу методів і методичних прийомів проведення ВАКК запропоновані варіанти картографічного вирішення як науково-дослідних, так і виробничих завдань із розробкою тематики карт, систем показників і легенд, зразків окремих карт та їх серій для дослідження лінійних, лінійно-площинних та площинних морфологічних форм геологічних структур різного генезису і віку. При цьому використаний комплекс спеціальних методів і розроблена методика створення карт, за допомогою яких можна вирішувати завдання планування трудомістких геолого-геофізичних і бурових робіт, що потребують значних коштів. Складені картосхеми прогнозних нафтогазоперспективних об'єктів (розривних та складчастих структур) на Охтирську і Гнідинцівську ділянки ДДЗ. Уточнені межі відомих структур і виявлені нові морфоаномалії, що є перспективними для пошуків локальних нафтогазоносних пасток у докембрійському кристалічному фундаменті та осадочних відкладах палеозою.

Методичні розробки і результати впровадження аерокосмогеологічних досліджень (АКГД) автора у ДДЗ у 1984 р. були удостоєні бронзової медалі ВДНГ.

Основні положення дисертації у вигляді рекомендацій впроваджені в практику ряду виробничих і наукових організацій (ВАТ “Укрнафта”, державних геологічних підприємств “Укргеофізика”, “Полтаванафтогазгеологія”, “Чернігівнафтогазгеологія”, АТ “Український нафтогазовий інститут”, Центральної науково-дослідної лабораторії (м. Івано-Франківськ) тощо. Підготовлені рекомендації, паспорти, звіти детальних АКГД щодо картографування локальних АКГО щорічно враховуються при плануванні обсягів сейсморозвідувальних робіт, а також при складанні проектів на пошукове та параметричне буріння.

За період 1981 – 1996 рр. у центральній частині ДДЗ проведено ВАКК, яке виконувалось Київським відділом Інституту геології та розробки горючих копалин (КВ ІГ і РГК) і ЦАКДЗ ІГН НАН України, що дозволило виявити 302 локальні прогнозні об'єкти різного ступеня перспективності, дешифрування, картографування і обґрунтування яких було здійснено безпосередньо дисертантом. Детальними сейсморозвідувальними і геохімічними роботами було перевірено 124 об'єкти, з них 96 відповідають структурам верхньої частини докембрійського фундаменту і нижнім горизонтам пізньопалеозойського структурного поверху осадочного чохла.

Особистий внесок здобувача. Дисертаційна робота виконана на основі результатів досліджень, отриманих автором при проведенні держбюджетних та госпдоговірних науково-дослідних робіт у ДДЗ (замовником яких виступали Міннафтопром, Держкомнафтогаз та ВАТ “Укрнафта”) протягом 1981–1996 рр. Автором особисто виконано детальне комплексне дешифрування масштабного ряду матеріалів ДЗЗ на площі біля 30 тис. кв. км. Здобувач безпосередньо був відповідальним керівником та виконавцем цих досліджень, що знайшли відображення у десятьох науково-дослідних звітах (Держ. рег. №№ 39-76-31/6, 39-81-134/8, 39-87-26/7, 39-88-90/1, 39-89-1/7, 39-91-65/4, 39-92-118/2-5, 39-93-37/9, У-95-35/4, 39-84-133/13) та опублікованих працях. Найбільш значними доробками є: опрацювання теоретико-методичних аспектів ВАКК локальних пасток ВВ; розроблення методики робіт щодо складання серії великомасштабних тематичних карт нафтогазоносних територій з використанням аерокосмічної інформації; виявлення і картографовання із застосуванням даних ДЗЗ і геолого-геофізичних досліджень локальних об'єктів у межах центральної частини ДДЗ перспективних для пошуків ВВ.

Апробація результатів дисертації. Основні положення і результати досліджень доповідалися автором на ХІІ конференції молодих вчених ІГ і РГК щодо прогнозу і пошуків родовищ нафти та газу (Москва, 1988 р.), на республіканських, міжгалузевих і галузевих науково-технічних та геологічних нарадах з питань використання методів ДЗЗ при уточненні геологічної будови, пошуках, розвідці родовищ нафти та газу у таких містах, як Полтава (1985, 1988 рр.), Прилуки (1989 р.), Івано-Франківськ (1990, 1992 рр.), Долина (1994 р.), Київ (1993, 1994 рр.), на республіканській науково-практичній конференції з проблем прискореного виявлення нових типів пасток і ресурсів нафти та газу в ДДЗ (Чернігів, 1987 р.), на ХІУ Губкінських читаннях геологічного факультету Інституту нафти і газу з питань розвитку ідей І. М. Губкіна в теорії і практиці нафтогазової справи (Москва, 1996 р.), на У Міжнародній конференції УНГА “Нафта-Газ України-98” (Полтава, 1998 р.). Карти за темою досліджень демонструвалися у виробничих і наукових організаціях.

Публікації. За темою дисертації опубліковано 14 наукових праць загальним обсягом 5,5 д. а., з них 4 — у фахових виданнях, зареєстрованих ВАК України.

Обсяг та структура дисертації. Робота складається із вступу, трьох розділів, висновків та додатків (усього 178 стор. машинописного тексту, 30 рис., 12 табл. і два додатки на 21 стор.). Список використаних літературних джерел включає 178 найменувань.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ

У розділі 1 “Теоретико-методичні положення застосування аерокосмічного картографування в дослідженні природних ресурсів” на основі літературних джерел, картографічних матеріалів і власних досліджень розглянуто історичні особливості становлення аерокосмічного методу та його роль у розвитку прийомів і способів картографування, а також опрацьовано етапи та періодизацію цього процесу.

Перший етап становлення дистанційного методу (від початку ХVIII ст. до середини ХІХ ст.) завершився візуальними спостереженнями земної поверхні з повітряних куль, які давали змогу доповнювати схематичні карти більш повною інформацією. Найбільш раннім історичним фактом становлення дистанційних досліджень є запуск першого аеростата братів Монгольф'є , в Аноні біля Ліона, 4 червня 1783 р. Пізніше французькі аеронавти зробили обліт Парижа, а згодом фізик Ж. Шарль на заповненому вуглеводнем аеростаті пролетів на висоті 3,5 км на відстань більше 50 км.

Для наступного етапу аерокосмічних досліджень характерна поява реєстрованих систем при вивченні поверхні Землі. Значний вплив на розвиток аерофотознімання мала фотографія. Перший фотознімок земної поверхні було зроблено з аеростата у 1838 р. в Англії. У Росії спроба аерофотознімання з аеростата була здійснена у 1886 році А. М. Кованьком, який отримав знімки міст Санкт-Петербурга і Кронштадта. Бурхливий розвиток авіації після Жовтневої революції в Росії сприяв проведенню аерофотознімання на Україні. Зокрема, у 1922 р. в районі м. Харкова була проведена аерофотозйомка дослідницького характеру.

Найбільш широкого застосування в нашій країні набувають аерометоди в цілях картографування земної поверхні і природних ресурсів, в першу чергу, для створення топографічних карт. 1924 р. є початком систематичних дослідних аерознімальних робіт в Україні, які проводилися при акціонерному товаристві “Укрповітряшлях”. У результаті цих робіт отримували матеріали у вигляді контактних відбитків, фотосхем, контурних планів, які базувалися на геометричній сітці або теодолітних ходах.

У 1933 – 34 рр. почали застосовувати аерофотозйомку для геолого-геоморфологічного картографування і пошуків корисних копалин території СРСР. 30-ті роки характеризуються застосуванням стереофотограмметричних зйомок (М :50000 і 1:25000) і появою радарних методів знімання, що майже одночасно були започатковані в СРСР, США, Німеччині та Англії.

У роки Великої Вітчизняної війни подальшого розвитку одержали зйомки в радарному тепловому, а особливо у видимому діапазонах при вирішенні задач переважно військової розвідки (у тому числі і в межах України). Одразу після війни збільшилися обсяги аерознімання, а топографічні роботи всіх масштабів, що виконувалися на Україні, базувалися на основі застосування АФЗ. Всесоюзний аерогеологічний трест виконав експериментальні і методичні дослідження застосування аерометодів у геології практично в усіх регіонах. Для підвищення ефективності аерознімання було збільшено швидкість, висоту, а також тривалість польоту і маршрутів фотографування. Характерним для цього періоду є розвиток теорії фотограмметрії, перехід до фіксування в польоті елементів зовнішнього орієнтування, створення фотограмметричних приладів.

Отже, другий етап (від середини ХІХ ст. до середини ХХ ст.) ознаменувався систематичними топографічними зйомками із застосуванням нового аерокосмічного методу — аерофотозйомки, а також використанням її для цілей тематичного картографування.

Третій етап ДЗЗ бере початок з середини ХХ ст. і характеризується активним упровадженням аерокосмічних методів у геологозйомку і пошукові роботи. Це етап запуску космічних апаратів, автоматичних міжпланетних станцій, а пізніше і пілотованих космічних кораблів, з яких почали проводити космічні фотознімання і телевізійні зйомки.

Найперші сканерні космічні знімки (КЗ) з орбітальних космічних літаючих апаратів були отримані під час польотів метеорологічного супутника Землі “Тайрос” та космічних кораблів “Меркурій 1-4” у 1960 – 1962 рр. За кольоровими відбитками отриманих зображень була відкрита і закартографована велика кількість нових тектонічних порушень, виявлено невідомі раніше виходи корінних порід різного віку, визначена форма їх залягання і зроблено багато інших важливих відкриттів на островах Карібського басейну та території Північно-Західної Африки. У 1962 р. космонавт Г.С. Тітов (СРСР) з космічного апарата “Восток” вперше здійснив фотозйомку Землі у видимому діапазоні електромагнітного спектра.

На цьому етапі у 1962 р. О.О. Звягельському, В.М. Федірченку вперше вдалося отримати цілу низку нових даних, які переконливо свідчили про практичну можливість використання АФЗ при геологічному картографуванні і пошуку корисних копалин в умовах напівзакритих і закритих районів північної частини Українського кристалічного щита (УКЩ). Згодом матеріали аерофотознімання також були застосовані І.С. Причиною, В.І. Шунько при дешифруванні структурно-тектонічних елементів ДДЗ.

Поява космічних апаратів природоресурсного призначення (“Лендсат”, “Спейс шатл” (США), “Метеор”, “Космос”, “Союз”, “Ресурс”, “Океан”, “Мир” (СРСР), “Спот” (Франція),“Січ-1” (Україна), “Океан-0” (Україна, Росія), обладнаних бортовою спектро- та радіометричною апаратурою, яка забезпечує зйомки земних утворень в ультрафіолетовому, видимому, інфрачервоному та радіодіапазонах дозволила вченим провідних інститутів НАН України обґрунтувати теорії і методики використання дистанційних зйомок земної поверхні, їх комплексної геологічної інтерпретації для пошуків нафти, газу, сульфідних руд, ділянок живлення і розвантаження підземних вод регіонів України.

На цьому етапі можна виділити три періоди космічних досліджень, протягом яких були створені в Україні нові види геокартографічної документації: космофотогеологічні карти масштабу 1:1000000 (1:500000), космоструктурні — М 1:200000 (1:100000), з допомогою яких в основному вирішувалися структурні задачі регіонального і частково детального рівнів геологорозвідувальних робіт.

Для першого періоду (70-і роки ХХ ст.) характерним було використання в основному КЗ континентального і регіонального рівнів генералізації, які дозволяли вибірково і легко виділити фізіономічні об'єкти ландшафту переважно незначної кількості форм. Це дало змогу створити космофотогеологічні карти глобального та регіонального рівнів, визначити закономірності розповсюдження мінеральних концентрацій.

Другий період становлення космічних досліджень (кінець 70-х – друга половина 80-х років ХХ ст.) — якісно новий період удосконалення технічних засобів, які значно розширили діапазон отримання різних фотозображень території України з космічних та авіаційних носіїв. Це початок систематичного фотографування за допомогою стаціонарних фотокамер (“Союз-12”) і застосування прицільного знімання з апаратів “Ресурс-Ф1” і “Спот” сканером високої здатності. У цей період відбувається удосконалення багатозонального знімання за допомогою нових фотокамер МКФ-6, МСК-4, що дозволило покращити фотометричні характеристики і перейти від регіональних масштабів досліджень до середньомасштабних (М 1:200000).

Основні результати другого періоду свідчать, що за допомогою аерокосмічних методів досліджень уточнюються раніше виявлені і картографуються нові структурні елементи. Особливе значення має те, що на космофотокартах усіх регіонів з'являються лінійні (розломні) та кільцеві структури. За допомогою дешифрування космофотозображень підвищується ступінь об'єктивності ранжування геологічних структур і тектонічного районування.

Третій період (кінець 80-х років) знаменується початком використання космічних матеріалів детального рівня фотозображення для вирішення пошукових задач на стадії планування геофізичних, геохімічних робіт і буріння, що дозволяє скорочувати обсяг і строки виконання. Для нього характерний перехід від якісного підходу до кількісного аналізу комплексу даних для оцінки перспективності прогнозованих локальних АКГО.

Таким чином, здійснений аналіз показав, що перспективи розвитку тематичного картографування природних ресурсів безпосередньо будуть залежати від створення науково-методичної бази розробки карт, а також формування геоінформаційних систем, в яких будуть використані засоби автоматизації при обробці аерокосмічної, геолого-геофізичної, геохімічної та іншої інформації.

У розділі 2 “Методика великомасштабного аерокосмічного картографування з метою дослідження і пошуків нафти та газу” викладена методика практичної реалізації розробленої автором технологічної блок-схеми створення серій великомасштабних тематичних карт з використанням матеріалів ДЗЗ (рис.). ВАКК засновано на дешифруванні матеріалів аерокосмічних зйомок, аналізі топографічних карт і комплексній структурно-геологічній інтерпретації даних дешифрування, геологічних, геофізичних і геохімічних матеріалів. Воно проводиться у масштабі 1:50000 і включає наступні види робіт щодо виявлення і попереднього вивчення структур осадочного чохла і фундаменту в межах нафтогазоносних зон:—

підбір оптимального масштабного ряду аеро- і космознімків, топографічних, картографічних тематичних матеріалів, що відповідають вимогам складання тематичних карт геологічної серії;—

топогеодезичну підготовку і фотограмметричну обробку знімків, а також монтаж і тиражування фотопланів, фотосхем;—

вивчення і встановлення основних ландшафтно-індикаційних закономірностей активних локальних структур, рухливість яких призводить до деформації земної поверхні;—

перетворення матеріалів ДЗЗ;—

структурне, геоіндикаційне, структурно-геоморфологічне дешифрування різномасштабних, різночасових і різноспектральних фотознімків та матеріалів їх первинної обробки (збільшені відбитки, перетворені зображення, фотосхеми, фотоплани та ін.);—

ландшафтно-індикаційну, спектрометричну, порівняльно-морфологічну та інші види тематичних інтерпретацій знімків і комплекс робіт щодо складання серій тематичних карт нафтогазоперспективних площ з урахуванням природних умов і сучасного стану природного середовища;—

побудову морфометричних карт, що передають кількісні показники образів геологічних об'єктів осадочного чохла і поверхні фундаменту, які дешифруються;—

морфоструктурний аналіз, що базувався на морфологічній класифікації платформних структур осадочного чохла з позицій їх генезису, морфології та історичних умов формування;—

польові наземні та аеровізуальні маршрутні спостереження; —

газортутні і геотермічні роботи, необхідні для отримання додаткової інформації геологічного змісту про АКГО;—

геологічну інтерпретацію аерокосмічних, геофізичних, атмогеохімічних та ін. даних щодо встановлення корелятивних зв'язків між будовою верхніх горизонтів осадочного чохла та структурою його нижніх горизонтів і фундаменту;—

формування уявлень про історію геологічного розвитку тектонічних елементів, зон нафтогазонакопичення, геодинамічну обстановку формування структур, сприятливих для утворення і збереження покладів нафти та газу;—

складання результативної комплексної карти прогнозних нафтогазоперспективних АКГО глибинних горизонтів осадочного чохла та фундаменту, які можуть вміщувати нафтогазоносні комплекси.

Попередні камеральні роботи — найбільш тривалий етап, який вимагає 50–60% загальних витрат часу, передбачає: підготовку до розробки карт; попереднє ознайомлення з ділянкою досліджень; дешифрування матеріалів ДЗЗ; складання макетів карт структурних елементів, геоіндикаційної і стуктурно-геоморфологічної картосхем та їх легенд на основі віддешифрованих контактних відбитків, фотосхем тощо; побудову морфометричних карт та попереднього макету результативної карти (прогнозних АКГО).

Для вирішення питань, пов'язаних з підтвердженням і уточненням місцезнаходження морфоаномалій і лінеаментів, попередньо закартографованих на макетах карт, а також для отримання додаткової інформації про особливості прояву в рельєфі та інших компонентах ландшафту пошукових об'єктів, достовірність інтерпретації яких викликала сумніви, проводилися польові роботи, як найбільш важливий і трудомісткий етап, який вимагав 10 – 15% затрат часу. Завданням польових досліджень було: 1) виявлення еталонних (ключових) структурних ділянок, на яких проводилася вибіркова перевірка якості дешифрування, а також доповнення таблиці структурних геоіндикаційних показників; 2) детальне дослідження і картографування літоіндикаторів, морфоіндикаторів і ландшафтних індикаторів у межах морфоаномалій, попередньо виділених в якості перспективних об'єктів на нафту і газ; 3) перевірка геоіндикаційної, структурно-геоморфологічної інтерпретації результатів попереднього структурного дешифрування об'єктів, а також вивчення елементарних форм прояву тектогенезу четвертинних відкладів. У польовий період проводилися контрольні перевірки попередніх макетів карт як рекогносцировочно на всій території, так і детально на окремих ключових ділянках. При такій перевірці виконувалися пошукові наземні маршрути (автомобільні і пішохідні), структурно-картувальне буріння (за допомогою мотобура), гірничі роботи (проходка закопанок, неглибоких шурфів) для розкриття приповерхневих горизонтів антропогенових утворень.

У комплексі польових досліджень для підтвердження на місцевості інтерпретованих на попередніх картосхемах дешифрування контурів лінеаментів і морфоаномалій використовувалися на деяких площах газортутна зйомка і геотермічні роботи.

Польові дослідження здійснювалися також за допомогою аеровізуальних спостережень, які виконувалися як доповнення до наземних досліджень. Їхніми завданнями були: а) фіксація генетичних типів рельєфу, характеру рослинності, інколи — літології поверхневих відкладів; б) уточнення морфологічних особливостей структури ландшафтів та дешифрувальних ознак геологічних об'єктів; в) корекція попередніх результатів дешифрування.

Матеріали дистанційних зйомок використовувалися при всіх видах робіт (аеровізуальних, наземних маршрутах), особливо при польовому тематичному дешифруванні. Основною метою їх застосування було коректування складених попередніх макетів карт. Усі види польових досліджень документувалися за стандартною формою, прийнятою при геолого-географічних дослідженнях.

Після проведення польових робіт виконується остаточна камеральна обробка знімків: уточнення положення границь об'єктів на картах з урахуванням усіх зібраних матеріалів, перенесення результатів польових досліджень усіх природних об'єктів, у тому числі й уточнених контурів морфоаномалій на фотооснову.

При складанні вихідних оригіналів карт проводилося додаткове дешифрування перетворених матеріалів ДЗЗ і викреслювання контурної частини карт, адже відомо, що перетворення знімків призводить до зміни фотометричних і геометричних властивостей зображення. Проведені дослідження показали, що такий процес дає повніший обсяг геологічної інформації при дешифруванні нафтогазопошукових об'єктів. Встановлюються корелятивні зв'язки локальних аерокосмологічних об'єктів із структурою маркіруючих і перспективних нафтогазоносних горизонтів платформного чохла та елементів будови фундаменту.

Ідентифікація змісту та контурного викреслювання об'єктів проводилася при додатковому дешифруванні аерокосмофотозображень і матеріалів їх первинної обробки в період складання вихідних оригіналів карт з використанням геоіндикаційної та структурно-геоморфологічної картосхем.

Заключні камеральні роботи завершуються осмислюванням і узагальненням усієї зібраної інформації, складанням заключного варіанта картосхеми прогнозних нафтогазоперспективних АКГО (розривних і складчастих структур). На основі карти зіставлення результатів структурного дешифрування матеріалів ДЗЗ і геолого-геофізичних даних, а також оцінки факторів, сприятливих для локалізації покладів нафти і газу, виділяються першочергові площі для постановки геофізичних, геохімічних і бурових робіт.

Таким чином, слід відмітити, що використання матеріалів ДЗЗ на базі розробленої методики ВАКК локальних АКГО дозволяє констатувати, що отриманий при цьому обсяг інформації значно розширює можливості виконання завдань на пошуковій стадії геологорозвідувальних робіт на нафту і газ, які пов'язані з виявленням і картографуванням раніше невідомих структурних елементів земної кори.

У розділі 3 “Реалізація методики великомасштабного аерокосмічного картографування при пошуках нафти і газу в Дніпровсько-Донецькій западині” викладена розроблена автором методика практичної реалізації технологічної схеми створення тематичних карт геологічної серії, а також детально висвітлюються результати ВАКК локальних аерокосмогеологічних об'єктів, що відображають дрібні глибокозалягаючі малоамплітудні складки осадочного чохла і терасоподібних виступів фундаменту. До останніх належать структурні форми, які безпосередньо на денній поверхні і відповідно на матеріалах ДЗЗ не мають прямого вираження. В основному це поховані структурно-тектонічні елементи плікативного і диз'юнктивного характеру, які мають посереднє відображення в рельєфі та інших компонентах ландшафту. Тому для картографування подібних об'єктів ДДЗ найбільш доцільно проводити ландшафтно-індикаційне дешифрування геозображень (фотографічних, телевізійних, сканерних, комп'ютерних (екранних і картографічних) за допомогою використання прямих і непрямих дешифрувальних ознак. До останніх належать безпосередньо ті, що сприймаються на матеріалах ДЗЗ: зовнішні обриси (контур) форми, розмір, тон, колір, внутрішньоконтурний малюнок (текстура) і малюнок, що утворений системою контурів. Інформація про просторове розміщення індикаторів геологічних об'єктів фіксується графічною подібністю знаків легенди і геоіндикаційними об'єктами, що картографуються.

Тематичне картографування і побудова взаємопов'язаних карт (структурних елементів, геоіндикаційної, стуктурно-геоморфологічної та ін.) спрямовані на виявлення та прогнозування локальних АКГО як нафтогазоперспективних стуктур для проведення в їх межах геофізичних, геохімічних та бурових робіт. Для складання цих карт використовувалась єдина основа, яка забезпечила однозначність складених карт як за змістом, так і за вимальовуванням основних контурів об'єктів.

Створення серій великомасштабних тематичних карт (М 1:50000) із використанням матеріалів ДЗЗ для виявлення локальних АКГО і з'ясування їх геологічної природи було проведено автором на двох ділянках: Охтирській і Гнідинцівській. Вони помітно відрізняються одна від одної як за геолого-географічним положенням, так і за можливостями дешифрування. Ці ділянки розміщені у різних поздовжніх тектонічних зонах і нафтогазоносних районах ДДЗ.

У результаті проведення на Охтирській і Гнідинцівській ділянках структурного, структурно-геоморфологічного і геоіндикаційного дешифрування КЗ, АФЗ, РЛЗ різних видів знімання і рівнів генералізації, аналізу гіпсометричних, морфометричних і грунтових карт виявлена і закартографована складна мережа лінеаментів, ізометричних та полігональних об'єктів, що дають можливість вивчити загальні риси геологічної будови, охарактеризувати неотектонічну активність території, оконтурити передбачувані локальні структури (морфоаномалії), а також дати оцінку їх нафтогазоносності з точки зору лінеаментної тектоніки.

У межах ділянок досліджень на картах структурних елементів виділяються чотири найбільш виражені системи лінеаментів: субмеридіональна (з азимутами простягання від 3450 до 150 ), субширотна ( в інтервалах від 265 до 2800 ), північно-західна (від 3000 до 3150) і північно-східна (від 350 до 600). Усі системи цих лінеаментів щодо значення в історії геологічного розвитку, протяжності, глибини закладання можна порівнювати, напевно, з початковими етапами формування земної кори і розглядати як загальнопланетарну закономірність. Це добре видно на карті прогнозних аерокосмогеологічних об'єктів. Каркасну роль у морфоструктурному плані відіграють лінеаменти різних рангів, які ділять дану територію на неоднакові за розміром новітні полігональні морфоструктури.

За характером геоіндикаційної вираженості лінеаменти і їх зони поділяються нами на п'ять груп, а залежно від протяжності — на чотири ранги: трансрегіональні, регіональні, зональні і локальні. За відношенням до різних кільцевих структур їх можна класифікувати як радіальні, січні, дотичні лінеаменти і наскрізні структури лінійного типу.

Запропонована класифікація лінеаментів чотирьох порядків за протяжністю, на нашу думку, може бути покладена в основу умовних позначень картосхем прогнозних нафтогазоносних об'єктів та тектонічних карт великих масштабів — від 1:50000 до 1:25000.

Вивчення виявленої на матеріалах ДЗЗ сітки лінеаментів показало, що їх орієнтування тісно пов'язане зі структурними особливостями. З лінійними елементами дуже часто пов'язані вузькі зони піднять і прогинів.

Для підтвердження АКГО при ВАКК застосовувався метод польової геотермічної зйомки, який показав, що локальні передбачувані структури фіксуються позитивними температурними аномаліями (величина значень досягає 2,50 C).

Під час перевірки лінеаментів експериментально було доведено, що газортутна зйомка також дозволяє оперативно виявляти і розбраковувати розривні порушення та зони розущільнення гірських порід за ступенем їх флюїдопровідності.

Для більш повної характеристики новітніх тектонічних рухів у межах морфоструктур і морфоаномалій, крім дешифрування масштабного ряду КЗ і АФЗ, значне місце в серії карт займають морфометричні побудови, за допомогою яких у межах досліджуваних ділянок були виділені лінійні, лінійно-площинні, площинні структурні форми та визначена якісна оцінка деференційованих новітніх рухів останніх.

На матеріалах ДЗЗ за допомогою структурно-індикуючих показників дистанційних образів у межах поздовжньо орієнтованих тектонічних блоків Охтирської і Гнідинцівської ділянок закартографовано низку більш дрібних кільцевих мікроструктур (морфоструктур, морфоаномалій), більшість із яких відповідає локальним підняттям і прогинам або тектонічним структурам четвертого порядку. це брахіантикліналі, блоки, зрідка куполи і т.п. Багато позитивних структур тією чи іншою мірою ускладнені соляним тектогенезом. Він проявляється діапіризмом з різними стратиграфічними рівнями підйому солі. Формування соляних підняттів, як відомо, супроводжувалося утворенням специфічних систем локальних диз'юнктивних порушень (грабенів просідання, радіальних незгідних, сегментних скидів і т.п.). Останні дешифрувалися нами тільки на аерокосмофотоматеріалах з високою роздільною здатністю.

Морфоаномалії в основному індикуються плановим малюнком більш дрібної ерозійної сітки (яругами, улоговинами, вибоїнами першого і другого порядків), інтенсивністю площинної і лінійної ерозії, розміщенням розгалужених водотоків, нахилом русел, тальвегів тощо. У більшості випадків, структурам четвертого порядку відповідають аномалії гравітаційного і магнітного полів, які відображають неоднорідності як в осадочному чохлі, так і кристалічному фундаменті.

На основі серії тематичних карт, які були створені при ВАКК, та оцінки факторів, що сприяють локалізації покладів нафти і газу, було виділено низку морфоаномалій (Буднівська, Груньська, Гринченківська, Лайківська, Червонобережна та ін.), у межах яких рекомендується проведення сейсморозвідувальних і бурових робіт.

Таким чином, можна відмітити, що за допомогою застосування методики ВАКК на стадії підготовки структур до пошукового буріння, розміщення мережі сейсмічних профілів і свердловин необхідно проводити з урахуванням картосхем прогнозних АКГО, що дозволить зменшити строки і затрати на виявлення перспективних на нафту і газ пасток, а також буде сприяти підвищенню геологічної інформативності сейсморозвідки і достовірності її результатів.

ВИСНОВКИ

Виконані раніше в Україні роботи щодо застосування матеріалів ДЗЗ і їх картографічній інтерпретації стосувались принципових питань відносно регіональних середньомасштабних і дрібномасштабних досліджень. У даній роботі поглиблено теорію і опрацьовано методику великомасштабного картографування, в основу якого покладено аеро- і космічні знімки, що відображають локальні структури ДДЗ.

За результатами проведеного дослідження запропонована і значною мірою підтверджена фактичним матеріалом у процесі впровадження окремих розробок нова методика великомасштабного аерокосмічного картографування території з метою вивчення її нафтогазоносності на пошуковому етапі геологорозвідувальних робіт. Основним елементом цієї методики є складання базових тематичних великомасштабних карт. При цьому передбачається проведення цілого комплексу досліджень, які базуються на системному розумінні і вивченні зв'язків ландшафту регіону із структурно-геологічними об'єктами, виділенні провідних індикаторів цих об'єктів та їх закономірних поєднань. Запропонована методика характеризується об'єктивністю методів і способів, можливістю здійснення контролю за отриманими результатами. Вона знайшла широке застосування при геолого-пошукових роботах.

З урахуванням складної геологічної будови структурних зон у межах центральної частини ДДз специфіка складання серії тематичних карт має такі особливості: —

система зображувальних засобів (умовні позначення нових елементів, що отримані за результатами дешифрування аерокосмічних зображень) використовується з максимальним наближенням до традицій, які склалися в різних галузях тематичного картографування;—

смислові значення і зображення галузевих систем умовних позначень приводяться до єдиного зразка, а для елементів, які раніше не зображалися на традиційних (геологічних, геоморфологічних) картах, розробляються нові позначення;—

виявлення локальних АКГО (розривних і плікативних дислокацій та локальних структур) здійснюється в геологічно закритій газонафтоносній області за допомогою дешифрування аеровисотних і космічних знімків різних типів з високою роздільною здатністю (діапазоном масштабів у декілька порядків — від 10-3 до 10-5);—

встановлення найбільш повного багаторівневого зв'язку дистанційних образів геологічних об'єктів, виявлених при структурному, геоіндикаційному, геоморфологічному дешифруванні ДЗЗ, з геологічними, геофізичними і геохімічними даними за різними зрізами і структурними поверхами земної кори, що вміщують нафтогазоносні перспективні комплекси, проводиться тільки в рамках карт масштабу 1:50000;—

інтерпретація здійснюється з урахуванням щільності вихідних дистанційних і геолого-геофізичних даних на основі забезпечення узгодженості серій великомасштабних тематичних карт за принципом послідовних наближень від дистанційного образу до геоіндикаційної, фізико-геологічної моделей і далі — до геологічного об'єкта.

Використання аерокосмічної інформації при створенні серії тематичних великомасштабних карт вимагає спеціалізованих координованих видів робіт з картографії, геології, геоморфології, геофізики та інших наук про Землю. Слід відмітити, що саме такий підхід до великомасштабного високоточного і детального картографування ДДЗ дозволив отримати нові дані про геологічну будову вивченої території, встановити походження низки відомих тектонічних порушень або окремих їх фрагментів, виділити в межах зон розломів лінеаменти прогнозованої або достовірної диз'юнктивної природи, протрасувати прогнозні локальні розривні порушення та виявити складчасті структури різних морфогенетичних типів.

Інтерпретація матеріалів ДЗЗ у комплексі з геолого-геофізичними даними відкриває великі можливості для аналізу розломно-блокової тектоніки фундаменту ділянок, що досліджуються. Так, у межах Охтирської і Гнідинцівської ділянок виділена велика кількість лінеаментів, різнопорядкових блоків і кільцевих утворень земної кори, а також закартографовано прогнозні малоамплітудні складки осадочного чохла та горстоподібні виступи фундаменту, що проявилися на матеріалах ДЗЗ регіонального, локального і детального рівнів генералізації.

Основні наукові результати, отримані при великомасштабному аерокосмічному картографуванні території ДДЗ, дали можливість зробити наступні висновки:

1. Встановлена за матеріалами ДЗЗ і підтверджена геолого-геофізичними дослідженнями давня ортогональна і діагональна регматична мережа, що відповідає чотирьом основним системам (субмеридіального, субширотного, північно-західного і північно-східного) простягання розривних дислокацій ДДЗ, які закладені в напрямі планетарного тектонічного поділу земної кори. Вони проявлялися як у рифейсько-фанерозойський час, так і на сучасному етапі розвитку регіону. Це підтверджується лінеаментним полем і кільцевими утвореннями, що зафіксовані на фотоматеріалах аерокосмічних зйомок.

2. Розроблена таксономічна класифікація аерокосмогеологічних об'єктів і встановлені етапи у формуванні лінійних та ізометричних структурних елементів земної кори. залежно від протяжності лінійні структури, які виділені на матеріалах ДЗЗ і відповідають розривним деформаціям тектоносфери, ранжуються на чотири головні порядки: трансрегіональні, регіональні, зональні і локальні.

У процесі аерокосмоструктурного картографування (залежно від діаметра) виділені також чотири основні групи кільцевих структур: наноструктури (0,1–1,0 км), мікроструктури (1,0 – 5,0 км), мезоструктури (5,0 – 20 км) і макросруктури (20 – 100 км).

3. Отримані нові дані, які дозволили доповнити схему структурно-геологічного районування фундаменту центральної частини ДДЗ, який характеризується складною мозаїчно-блоковою будовою. Виявлені і закартографовані блоки земної кори різних порядків і розмірів (Чупахівський, Кириківський), поперечні мезоблоки і мікроблоки (Великокруцький, Пирятинський, Журавківсько-Білоцерківський, Мільківсько-Чорнухинський, Жолобківсько-Буднівський, Митяївсько-Хухрянський та ін.) відображаються в особливостях будови докембрійської основи та осадочного чохла і характері фізичних полів.

4. Відзначається наявність зв'язку між дислокаціями та найновішими розломами, з одного боку, і локальними структурами — з іншого, що дозволяє цілеспрямовано намітити пастки вуглеводнів.

Найбільш перспективними в нафтогазовому відношенні є ділянки виділених макроблоків фундаменту (Лебединського і Богодухівського, Зіньківського та Карлівського), а також поперечна зона Ворсклянського глибинного розлому, що розмежовує їх. Ворсклянський тектонічний елемент можна розглядати як зону субдукції. У зв'язку з проблемою нафтогазоносності фундаменту північного борту западини, саму зону можна прогнозувати як нафтогазоперспективний об'єкт. Колекторами тут можуть бути пластоподібні тіла базит-гіпербазитів структурного шва. Для підтвердження нафтогазоносності фундаменту пропонується буріння параметричної свердловини (в контурі Південно-Золотарівської морфоаномалії).

5. Вперше на північному борті за КЗ встановлені кільцеві макроструктури (Золотарівська, Висторопська, Славгородська, Бакирівська). Відповідно до наших передбачень у їх межах можуть концентруватися вуглеводні: а) у зовнішніх або периферійних контурах; б) у зонах взаємного перетинання лінеаментів різних рангів з дугоподібними та кільцевими порушеннями; в) в областях інтерференції кільцевих структур різних як за розмірами, так і за генезисом.

6. Отримані нові дані