Количественная оценка эффектов, обусловленных увязкой данных аэромагнитных съёмок

нальным развитием: мат. VII научн. конф. по тематической картографии; Иркутск, 20-22 ноября 2002 г. Иркутск: Изд-во Института географии СО РАН, 2002. С. 118-119.

8. Методология системного экологического картографирования / Отв. ред. В.В. Воробьев, В.А. Снытко. Иркутск: Изд-во Института географии СО РАН, 2002. 194 с.

9. Михайлов Ю.П. Ресурсные географические карты // География и природ. ресурсы. 1984. № 4. С. 3-8.

10. Пономарев Г.В., Батуев А.Р. Ресурсный потенциал соболя в Сосьвинском Приобье // География и природные ресурсы. 2008. № 4. С. 79-84.

11. Природные ресурсы, хозяйство и население Байкальского региона. - СО-диск. Иркутск: Изд-во Института географии СО РАН, 2009.

12. Салищев К.А. Место картографии в системе научных знаний // Геодезия и картография. 1981. № 2. С. 37-43.

УДК 550.8.053

КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТОВ, ОБУСЛОВЛЕННЫХ УВЯЗКОЙ ДАННЫХ АЭРОМАГНИТНЫХ СЪЁМОК

А.А.Макаров1

«Иркутскгеофизика», Геоинформационный центр, 664025, г. Иркутск, ул. Горького, 8.

Рассмотрено влияние увязки исходных данных аэромагнитных съёмок на качество составления карт магнитного поля. Выполнена количественная оценка. Ил. 4. Библиогр. 7 назв.

Ключевые слова: аэромагнитная съёмка; увязка аэромагнитных данных; погрешности карт магнитного поля; критерий Фишера; количественная оценка.

QUANTITATIVE ASSESSMENT OF EFFECTS RESULTING FROM THE COORDINATION OF

AEROMAGNETIC SURVEY DATA

A.A.Makarov

"Irkutskgeophysics" Geoinformation Center 8, Gorky St., Irkutsk, 664025.

The author considers the effect of the coordination of the original data of aeromagnetic surveys on the quality of the magnetic field cartography. The quantitative assessment has been fulfilled. 4 figures. 7 sources.

Key words: aeromagnetic survey; coordination of aeromagnetic data; the errors of the magnetic field maps; Fisher's criterion; quantitative assessment.

В нашей стране существенные этапы разработки магнитной картографии (МК) связаны с именами В. И. Баумана, П. П. Лазарева. Б.П. Вейнберга, А. А. Логачева, Т.Н.Симоненко, 3. А. Макаровой, Р. Т. Васильева, В. С. Циреля, Н. М. Соловьевой, А. М. Карасика и многих других исследователей.

Особый этап в развитии отечественной магнитной картографии связан с началом систематической аэромагнитной съемки СССР в масштабах 1:200 000 и 1: 1000 000. Эти съемки выполнялись с середины 50-х до начала 70-х годов с применением феррозондовых аэромагнитометров. Для обеспечения единообразия этих карт были разработаны единые правила их составления и подготовки к изданию [2, 6, 3]. Феррозон-довые аэромагнитометры, которые использовались при выполнении аэромагнитной съемки в 50-е — начале 70-х годов, отличались значительной нестабильностью показаний во времени (большим дрейфом), имели чувствительность не выше 2 нТл и аналоговые регистраторы. С их помощью осуществлялись только относительные измерения поля (ДТа). Погрешность аэромагнитных съемок того периода определялась разными способами, в связи с чем в отчетах приводились несопоставимые и даже неверные данные. Внутренняя увязка в те годы предназначалась, прежде

всего, для исключения дрейфа приборов и выполнялась по-разному. Наиболее распространенным был способ ВНИИГеофизики [5], но очень часто использовалась увязка по контрольным и секущим маршрутам в самых различных модификациях. Поэтому графики по отдельным маршрутам или карты (ДТа) в отчетах исполнителей съемок 50 — 60-х годов часто искажены разнообразными систематическими погрешностями.

Специалисты ВНИИГеофизики (Р. Т. Васильев, В. М. Рыманов, О. Н. Соловьев [1]) предложили создать единую всесоюзную опорную аэромагнитную сеть (ВОС). Эта идея была реализована под руководством двух предприятий — ВНИИГеофизики (Р. Т. Васильев и др.) и ВИТР (В. С. Цирель и др.). Во ВНИИГеофизики съемки на маршрутах ВОС выполнялись при помощи аэромагнитометра АММ-13 с дополнительным использованием протонных магнитометров-приставок ЯП-1 (для исключения дрейфа основных приборов). Материалы измерений, полученные на маршрутах, были увязаны по способу, который теперь именуется методом ВНИИГеофизики. Невысокие метрические свойства всего комплекса аппаратуры (фер-розондовые аэромагнитометры, ЯП-1, оптико-механические МВС), очень большая длина маршрутов и некоторые другие методические особенности работ

1Макаров Антон Анатольевич, аспирант ИрГТУ, тел.: (3952)387858, e-mail: maa@gic.irk.ru

Makarov Anton Anatoljevich, a postgraduate student of Irkutsk state technical university, tel.: (3952) 387858, e-mail: maa@gic.irk.ru

привели к тому, что эта сеть не полностью соответствовала своему назначению.

В.С.Цирель (ВИТР) [1] имел в своем распоряжении протонный аэромагнитометр. Полученные на маршрутах ВОС результаты тщательно контролировались, но не подвергались увязке. Результат, судя по опыту картосоставления и данным независимой проверки, выполненной в последующие годы, получился более надежным. Эту опорную сеть, в отличие от первой, иногда называют картографической (КОС).

В дальнейшем при составлении изданных сводных карт (ДТа) использовалась в основном КОС.

Очевидно, что применение КОС упрощало и внешнюю увязку при составлении сводных карт, и получение значений (ДТа). При этом, однако, накапливались погрешности, о наличии которых можно косвенно судить по расхождениям средних значений (ДТа) на стыках независимо увязанных листов карт АМП: «нестыковка» в ряде районов достигала первых десятков нТл. Строгий контроль точности опорной сети, созданной на огромной площади, был невозможен; разные участки этой опорной сети имели существенно неодинаковую точность. Непосредственная экспериментальная проверка в Норильском районе с использованием квантовых приборов показала, что увязка маршрута высокоточной съемки с двумя соседними маршрутами КОС привела к перекосу его нулевого уровня на 25 нТл [1]. Однако применение КОС было прогрессивно и сыграло важную роль. Суммарное влияние систематических погрешностей и региональных аномалий приводит в ряде районов к тому, что магнитное поле на картах (ДТа) (на всей или части их площади) оказывается в области положительных или отрицательных значений, что иногда крайне затрудняет интерпретацию и локальных, и региональных аномалий («нечитаемость» карт). Составителям карт приходилось иногда вносить специальные поправки путем смещения нулевого отсчетного уровня всей площади съемки или листа сводной карты на постоянное значение, выбранное так, чтобы нулевые линии графиков на маршрутах отсекали по обе стороны одинаковые площади.

Упомянутые выше систематические погрешности за счет внешней увязки выражались на картах (ДТа) в основном в виде систематических линейных смещений и плавных наклонов (перекосов) нулевого уровня, что мало влияло на надежность геологической интерпретации.

Геологическая интерпретация в гораздо большей степени, чем систематическими погрешностями, затруднялась тем, что съемки 50—60-х годов выполнялись в очень широком диапазоне высот — от 50 (с комплексными станциями) до 1000 м. В результате данные, приведенные на сводных картах прошлых лет, в ряде регионов не вполне сопоставимы друг с другом - в зависимости от высоты полетов однотипные магнитные поля фиксировались по-разному.

Новый период развития аэромагниторазведки характеризуется прежде всего резким увеличением точности и геологической информативности результатов

съемки, что связано с применением квантовых и нового поколения протонных аэромагнитометров и МВС. Высокая разрешающая способность магнитоизмери-тельной аппаратуры определяется практическим отсутствием дрейфа, высокой чувствительностью (0,1— 0,5 нТл) и быстродействием (выполнение измерений через интервал 0,1—0,2 с). Высокая точность и информативность съемок в настоящее время обеспечиваются не только аппаратурой, но и более совершенной методикой выполнения полевых работ.

Несмотря на то что данные съёмок 50-60-х годов имеют все перечисленные недостатки, изданные карты (ДТа) дали богатую новую геологическую информацию. До настоящего времени они используются при решении геологических задач на площадях, еще не перекрытых современными высокоточными съемками, более того, эти данные на сегодняшний день составляют базу большинства геологических предприятий.

Чтобы оценить влияние фактора работ разных партий, в рамках статьи был проведён сравнительный анализ съёмок. В качестве инструмента использовался предложенный Р. Фишером [7] метод статистического анализа, позволяющий определить достоверность гипотезы о различиях в средних значениях на основании сравнения дисперсий распределений (дисперсионный анализ). Дисперсионный анализ применяют для того, чтобы установить, оказывает ли существенное влияние некоторый фактор У, имеющий ряд состояний У1,..., Ур, на изучаемую величину. Идея дисперсионного анализа состоит в сравнении факторной дисперсии, обусловленной воздействием фактора, и остаточной дисперсии, вызванной случайными причинами. В качестве состояний фактора У1,...,Ур можно рассматривать измерения поля разными приборами, съёмки разными партиями или в разное время. Пользуясь этими статистическими данными, необходимо проверить нулевую гипотезу, согласно которой групповые средние распределений равны между собой. Если проверяемая гипотеза верна, при сопоставлении средних значений по каждому состоянию фактора не должно быть значимого расхождения между ними, если такое расхождение обнаружено, нулевую гипотезу следует отбросить.

Чтобы проверить нулевую гипотезу о равенстве средних для различных состояний фактора, достаточно применить критерий Фишера, сравнивая факторную и остаточную дисперсию, т.е.

Бф

¥ =

Б

ф

Если ¥ < ¥у, где ¥г - у - квантиль распределения

Фишера при заданных уровнях значимости, числе степени свободы числителя и знаменателя, гипотеза о равенстве средних выполняется.

Если ¥ > ¥г, имеет место влияние фактора на

измеряемую величину [4].

Выборки значений магнитного поля на участке стыка карт съёмок, выполненных различными партиями, составляли по 2500 точек и проводились по обе

стороны границы стыка (рис. 1). Величина F для двух выборок по съёмкам составила 35.908, что существенно превышает предельное значение для уровня значимости 0,05 ^ =3.036.

35.908 > 3.036 ¥у.

Рис. 1. Карта изолиний ДТа, построенная по неувязан-ным данным: 1 - пункты магнитной съёмки партии 1; 2 - пункты магнитной съёмки партии 2; 3 - линия выборки по данным партии 1,4 - линия выборки по данным партии 2; 5 - линия разреза

Таким образом, согласно критерию Р. Фишера имеет место влияние фактора на измеряемую величину. Чтобы оценить взаимное расположение съёмок по уровням для каждой партии были рассчитаны уро-венные поверхности по формуле полинома первой степени (рис. 2). Благодаря тому что съёмки двух партий граничат с запада и с севера, полученные интерполированные поверхности пересекаются и можно легко восстановить в точки наблюдений одной партии значение уровня съёмки другой партии. Для приведения одной из съёмок к уровню другой в наблюденные значения была введена поправка, вычисленная по разности между уровнями. График ДТа вкрест простирания западной границы двух неувязанных съёмок до ввода поправки отображён на рис. 3,а. График ДТа после ввода поправки в наблюденные значения по той же линии отображён на рис. 3,б. Для количествен-

ной оценки изменений по полученным данным был произведён дисперсионный анализ. Величина Р составила 0,077, для уровня значимости 0,05 предельное значение ^ =3.036. Согласно Р. Фишеру гипотеза о равенстве средних выполняется, то есть влияние фактора практически исключено.

Исходя из результатов видно, что полученная поправка привела съёмки двух партий к одному уровню (рис. 3 и 4). Поскольку приведение съёмок к общему уровню осуществлялось с применением интерполированных поверхностей, подобная операция возможна только в случае, если съёмки граничат по двум или более границам. Ещё проще, когда съёмки перекрывают друг друга. В случае же, когда съёмки граничат по одной границе, можно вычислить лишь вертикальное расхождение между уровнями, вычислить разницу наклона уровенных поверхностей не удастся. Полученная таким образом поправка не позволит до конца увязать данные, в этом случае полученная карта будет нести в себе искажённые данные, что в дальнейшем скорее затруднит интерпретацию, чем облегчит. В таких случаях лучше не вводить поправок и производить интерпретацию по неувязанным данным.

Рис. 2. Уровенные поверхности, совмещённые по координатам

Также в ходе исследования был выполнен расчёт средних по вычисленным локальной и региональной составляющим для этих же съёмок. Исходные данные были не увязаны.

Для региональной составляющей F = 2.109 при Еу = 3.036. Это означает, что на картину региональной составляющей магнитного поля невязка между съёмками существенно не влияет.

В случае с локальной составляющей F = 11.775

4002000 -200

,паа[

'"и,

'ххх*

, X X X «•< XX X X X X X X

-1-1-1-1-Г-*-1-1-

I »645000 18650000 18655000 18660000 18665000 18670000 18675000 18680000 18685000

б 2П0" 0-20018645000 18650000 18655000 18660000 18665000 18670000 18675000 18680000 18685000

ч

х**\

Рис. 3. Графики ДТа: а - по неувязанным данным, б - по увязанным данным: 1 - значения ДТа партии 1; 2 -

значения ДТа партии 2

при том же критическом значении. Это означает, что присутствует влияние фактора на картину локальной составляющей магнитного поля. >ШШ

OD XXX + + +

a  1 X X ? 1 4

Рис. 4. Карта изолиний ДТа, построенная по неувязан-ным данным: 1 - пункты магнитной съёмки партии 1, 2 - пункты магнитной съёмки партии 2; 3 - линия выборки по данным партии 1; 4 - линия выборки по данным партии 2; 5 - линия разреза В результате исследования было установлено, что невязка между съёмками разных партий, разных лет, или выполненных по разным методикам, может существенным образом повлиять на вид карты аномального магнитного поля и в дальнейшем на интерпретацию. Однако подобное влияние не скажется существенно на карте регионального магнитного поля, построенной по неувязанным данным, что позволяет проводить интерпретацию магнитного поля, отражённого на этих картах, для выяснения строения фунда-

мента и глубинных нарушений. Невязка данных различных съёмок влияет главным образом на локальную составляющую аномального магнитного поля, которая отражает строение осадочного чехла, что затрудняет интерпретацию и выделение перспективных участков на содержания различных полезных ископаемых.

По результатам исследований с применением статистических методов установлено, что невязка между съёмками разных партий, разных лет, или выполненных по разным методикам не влияет существенно на картину региональной составляющей магнитного поля, но в случае с локальной составляющей может существенным образом повлиять на вид карты аномального магнитного поля и в дальнейшем на интерпретацию. Таким образом, для интерпретации данных магнитного поля необходимо перед построением карты изучить материалы исследований, проведённых на данной территории. В случае, если все съёмки граничат друг с другом по одной границе, для интерпретации практически выгоднее использовать карты, построенные по неувязанным между собой данным, при этом необходимо учесть места «сшивок» между партиями, чтобы не воспринимать их за линеаменты, связанные с геологическими объектами. Если граничащие съёмки сняты на разных высотах, при интерпретации это тоже нужно учитывать; а при построении карт необходимо приводить к одной высоте путём пересчёта съёмки с меньшей высотой к высоте съёмки с большей, иначе разные части одной и той же карты будут несопоставимы.

Библиографический список

1. Берлянд Н.Г., Цирель В.С. Анализ и использование материалов опорной картографической аэромагнитной сети. Л.: Недра, 1972. 66 с.

2. Временная инструкция по составлению и подготовке к изданию карт аномального магнитного поля масштаба 1:1000 000 и 1:200 000. М.: Госгеолтехиздат, 1959. 28 с.

3. Инструкция по составлению и подготовке к изданию карт аномального магнитного поля (ДТа) и 7а масштаба 1:500 000 - 1:25 000. Л.: ВСЕГЕИ, 1977. 24 с.

4. Никитин А.А. Теоретические основы обработки геофизической информации: учебник для вузов. М.: Недра, 1986. 342 с.

5. Принципы магнитной картографии и методика составления карт. Л.: ВСЕГЕИ, 1985. 327 с.

6. Техническая инструкция по магнитной разведке. М.: Госгеолтехиздат, 1963. 247 с.

7. Фишер Р.А. Статистические методы для исследователей. М.: Госстатиздат, 1958. 267 с.

УДК 551.214.4

ОСОБЕННОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ И КОНЦЕНТРАЦИИ РУДОГЕННЫХ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В ПИКРИТОВЫХ БАЗАЛЬТАХ

Л.К. Мирошникова1, С.В. Ромашкин2

1Норильский индустриальный институт, 663310, г. Норильск, ул. 50 лет Октября, 7. 2ООО «Институт Гипроникель», 663301, г. Норильск, Ленинский пр-т, 16.

Рассматривается онтогения главных породообразующих минералов - оливина, пироксенов, полевых шпатов, а также геохимия Со, N1, Сг пикритовых базальтов. Аномалии Си, N1, Со, Сг в пикритовых базальтах пространст-

1 Мирошникова Людмила Константиновна, кандидат геолого-минералогических наук, доцент кафедры разработки месторождений полезных ископаемых, тел.: (319)444326.

Miroshnikova Lyudmila Konstantinovna, a candidate of geological and mineralogical sciences, an associate professor of the Chair of

Mineral Deposit Development, tel.: (319)444326.

2Ромашкин Сергей Васильевич, инженер-технолог, тел.: 89135069310.

Romashkin Sergey Vasiljevich, an engineer-technologist, tel.: 89135069310.