Восстановление рельефа погребенных структур по элементам залегания пластов, измеренным на цифровых спутниковых материалах сверхвысокого геометрического разрешения

Применение материалов спутниковых съемок при геологоразведочных работах на углеводороды, как правило, ограничивается дешифрированием разрывных нарушений и картографированием эпигенетических изменений пород над нефтегазовыми залежами. Задача же построения рельефа погребенных структур – перспективных для локализации залежей углеводородов отводится для дорогостоящих наземных работ: - сейсморазведка; - бурение и геофизический каротаж скважин. С экономических позиций целесообразно решать задачу построения рельефа поверхности погребенных структур с применением измерительных методов дешифрирования цифровых спутниковых материалов. Известны несколько попыток построения моделей погребенных геологических структур по результатам обработки материалов дистанционных съемок. Как правило, все известные подходы не имеют строго научного обоснования.
В последние годы появились методики автоматизированного определения элементов залегания пластов по цифровым стереопарам, полученным спутниковыми системами сверхвысокого геометрического разрешения. Такой подход позволяет в пределах исследуемых площадей определять десятки тысяч значений элементов залегания. Наличие столь избыточной информации навело на мысль о возможности ее использования для решения задачи восстановления геометрии погребенных складок. Поэтому целью настоящего исследования являлась разработка и апробация количественного метода восстановления погребенного рельефа складчатых структур на основе использования цифровых стереопар, полученных спутниковыми системами сверхвысокого разрешения.
Для разработки методики восстановления форм погребенных складок в зоне сочленения Месопотамского предгорного прогиба (Ирак) со складчатым поясом Загроса были выбраны два участка с хорошо проявленными обнажениями наклонных пластов осадочных пород. Для измерения элементов залегания использованы цифровые снимки (стереопары) сверхвысокого разрешения, полученные спутниками серии Pleiades (геометрическое разрешение 0,5 м) и построенная по этим стереопарам цифровая модель рельефа (ЦМР) дневной поверхности (шаг по высоте 1 м). Измерение элементов залегания выполнялось в интерактивном режиме с помощью пакета программ GDAL. На цифровых снимках оператор трассировал выход на поверхность маркирующего пласта, после чего программа по ЦМР определяла три координаты каждой точки обнажения пласта и по этим данным вычислялся единичный вектор падения пласта (угол и азимут падения, координаты точки приложения вектора). Например, на одном из тестовых участков было получено более 11 тысяч единичных векторов углов падения пластов.
Восстановление поверхности рельефа погребенных структур выполнено исходя из следующих предположений: - рельеф дневной поверхности образован обнажающимися пачками пластов; - погребенная складка является гладкой и не имеет разрывных нарушений, по которым произошло смещение пластов; - форма погребенных складок математически описывается полиномиальной поверхностью не выше третьего порядка. Построение такой поверхности выполнялось на основе решения системы линейных уравнений методом минимизации среднеквадратической ошибки. В результате были построены трехмерные модели погребенных складок, не противоречащие известным геологическим данным.