georesГеоресурсыGeoresources1608-50431608-5078Georesursy LLC10.18599/grs.2024.2.6geores-267Research ArticleСТАТЬИRESEARCH ARTICLESВероятностный анализ геолого-структурных перспектив нефтегазоносности Западной Якутии с применением трехмерной эмпирической модовой декомпозиции потенциальных полейProbabilistic analysis of geological and structural Prospects for Oil and gas Potential in Western Yakutia Using three-Dimensional Empirical Mode Decomposition of Potential FieldsКалининД. Ф.KalininD. F.

Дмитрий Федорович Калинин – доктор техн. наук, профессор кафедры геофизики

199106, Санкт-Петербург, Васильевский остров, 21 линия, д. 2

Dmitry F. Kalinin – Dr. Sci. (Engineering), Professor of the Department of Geophysics

2, Line 21, Vasilevsky ostrov, St. Petersburg, 199106

ДолгальА. С.DolgalA. S.

Александр Сергеевич Долгаль – доктор физ.-мат. наук, главный научный сотрудник лаборатории геопотенциальных полей, Горный институт уро рАН

614007, Пермь, Сибирская, д. 78а

Aleksander S. Dolgal – Chief Researcher of the Laboratory of Geopotential Fields, Dr. Sci. (Physics and Mathematics)

78a, Sibirskaya st., Perm, 614007

ВорошиловВ. А.VoroshilovV. V.

Владислав Алексеевич Ворошилов – кандидат техн. наук, ведущий инженер; старший преподаватель, Пермский государственный национальный исследовательский университет

614002, Пермь, ул. Сибирская, д. 94

Vladislav V. Voroshilov – Cand. Sci. (Engineering), Leading Engineer; Senior Lecturer

94, Sibirskaya st., Perm, 614002

Cанкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины IIРоссияSt. Petersburg Mining University of Empress Catherine IIRussian FederationГорный институт УРО РАНРоссияMining Institute of the Ural Branch of the Russian Academy of SciencesRussian FederationАО «ВНИИ Галургии»; Пермский государственный национальный исследовательский университетРоссияAll-Russian Scientific Research Institute of Galurgy JSC; Perm State National Research UniversityRussian Federation20240707202426253–68Copyright © Калинин Д.Ф., Долгаль А.С., Ворошилов В.А., 20242024Калинин Д.Ф., Долгаль А.С., Ворошилов В.А.Kalinin D.F., Dolgal A.S., Voroshilov V.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.geors.ru/jour/article/view/267

Cовременные формализованные методы извлечения геолого-структурной информации из данных гравиметрии и магнитометрии имеют большое практическое значение, чем вызвано их дальнейшее развитие и совершенствование. В работе рассмотрен пример использования алгоритма трехмерной управляемой эмпирической модовой декомпозиции (3D-GEMD) для расчета трансформант потенциальных полей, ассоциируемых с влиянием разноглубинных (разноранговых) геологических структур на сопредельных территориях Западной Якутии. На основе анализа известных месторождений углеводородов Лено-Вилюйской и Лено-Тунгусской нефтегазовых провинций определены два типа групповых эталонов. оценена эффективность формализованных решений о наличии потенциально нефтегазоносных объектов по комплексам наблюденных полей, площадных трансформант полей (модифицированных функций эмпирического разложения), а также пространственно сопряженных комбинаций указанных признаков. В результате комплексирования признаков в пределах апробируемого полигона составлены прогнозно-геофизические схемы, фиксирующие зоны возможного наличия геолого-структурных предпосылок глубинной нефтегазоносности, подобных групповым эталонам. Представлена геологическая интерпретация прогнозно-геофизических построений. Показано, что ряд участков, характеризуемых высокими вероятностями прогноза, соотносится с впадинами рифтовых зон. В сочетании с мощными вулканогенно-осадочными толщами эти впадины являются перспективными геологическими структурами, связываемыми с вероятным наличием нефтегазоперспективных объектов.

Further development of modern formal approaches to extracting geo-structural information from gravimetric and magnetometric data is herein discussed. A practical example of using 3D GEMD (three-dimensional controlled empirical mode decomposition) algorithm to calculate potential fields transforms associated with the impact of deep and medium (of different ranks) geological structures on the adjacent territories of Western Yakutia was considered. Two types of reference groups were determined based on analysis of the known hydrocarbon fields in the Lena-Vilyuy and Lena-Tunguska oil and gas provinces. Statistical efficiency of the observed fields, fields’ area transforms (modified functions of empirical decomposition), and also spatially-linked combinations of the said attributes, aiming to solve the forecasting tasks, was determined. As a result of integration within the testing area, layout diagrams of deep geological and structural prerequisites for oil and gas potential, similar to group standards, were drawn up. A geological interpretation of forecasting and geophysical constructions is presented. It is shown that a number of identified areas predicted with high probabilities correlate with depressions of rift zones. Combined with thick volcanogenic-sedimentary formations, the latter forms most prospective oil and gas content pre-requisites.

нефтегазоносностьгеопотенциальные поляплощадная эмпирическая модовая деком- позицияаппроксимацияинформационно-статистические методывероятностный анализальтернативный групповой эталонгеолого-структурные предпосылкирифтовая зонавулкано-тектоническая структуравыступ фундаментабарьерный рифoil and gas potentialgeo-potential fieldsareal empirical mode decompositionapproximationinformation and statistical methodsprobabilistic analysisalternative group standardgeological and structural prerequisitesrift zonevolcano-tectonic structurebasement highbarrier reefReferencesАсташкин В.А., Варламов А.И., Губина Н.К. и др. (1984). Геология и перспективы нефтегазоносности рифовых систем кембрия сибирской платформы. отв. ред. В.А. Асташкин. М.: Недра, 181 с.Astashkin V.A., Varlamov A.I., Gubina N.K. et al. (1984). Geology and prospects for oil and gas potential of Cambrian reef systems of the Siberian Platform. Ed. V.A. Astashkin. Moscow: Nedra, 181 p. (In Russ.)Бугаец А.Н., Дуденко Л.Н. (1976). Математические методы при прогнозировании месторождений полезных ископаемых. Л.: Недра, 270 с.Bugaets A.N., Dudenko L.N. (1976). Mathematical methods for forecasting mineral deposits. Moscow: Nedra, 270 p. (In Russ.)Гольцман Ф.М. (1982). Физический эксперимент и статистические выводы. Л.: Изд-во ЛГу, 191 с.Cheaney R.F. (1986). Statistical methods in geology. Moscow: Mir, 189 p. (In Russ.)Давыдов В.А., Давыдов А.В. (2010). управление эмпирической модовой декомпозицией сигналов при анализе и обработке геофизических данных. Каротажник, (5), с. 98–114.Davydov V.A., Davydov A.V. (2010). Control of empirical mode decomposition of signals in the analysis and processing of geophysical data. Karotazhnik, 5, pp. 98–114. (In Russ.)Дмитриев В.И., Морозов В.А., Жданов М.с., Никитин А.А., Брусенцов Н.П. (1990). Вычислительная математика и техника в разведочной геофизике: справочник геофизика. Под ред. В.И. Дмитриева. М.: Недра, 498 с.Dmitriev V.I., Morozov V.A., Zhdanov M.S., Nikitin A.A., Brusentsov N.P. (1990). Computational Mathematics and Engineering in Exploration Geophysics: Geophysics Handbook.. Ed. V.I. Dmitriev. Moscow: Nedra, 498 p. (In Russ.)Долгаль А.с., Ворошилов В.А. (2020). Адаптивный алгоритм разложения геофизических полей на составляющие. Геология и полезные ископаемые Западного Урала, (3), с.173–180.Dolgal A.S., Khristenko L.A. (2017). Application of empirical mode decomposition in geophysical data processing. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Assets Engineering, 328(1), pp. 100–108. (In Russ.)Долгаль А.с., Муравина о.М.,, Ворошилов В.А. (2019). Анализ геофизических полей методом эмпирической модовой декомпозиции (EMD). Геология и полезные ископаемые Западного Урала, (2), с. 212–222.Dolgal A.S., Muravina O.M., Voroshilov V.A. (2019). Analysis of geophysical fields using the empirical mode decomposition (EMD) method. Geologiya i poleznye iskopaemye Zapadnogo Urala (Geology and minerals of the Western Urals), 2, pp. 212–222. (In Russ.)Долгаль А.с., Христенко Л.А. (2017). Применение эмпирической модовой декомпозиции при обработке геофизических данных. Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов, 328(1), с.100–108.Dolgal A.S., Voroshilov V.A. (2020). Adaptive algorithm for decomposing geophysical fields into components. Geologiya i poleznye iskopaemye Zapadnogo Urala (Geology and minerals of the Western Urals), 3, pp. 173–180. (In Russ.)Каждан А.Б., Гуськов о.И. (1990). Математические методы в геологии. М.: Недра, 251 с.Goltsman F.M. (1982). Physical experiment and statistical conclusions: textbook. Leningrad, 191 p. (In Russ.)Калинин Д.Ф. (2011). Информационно-статистический прогноз полезных ископаемых. сПб.: ФГуНПП «Геологоразведка»,164 с.Huang N. E., Shen Z., Long S. R., Wu M. C., Shih H. H., Zheng Q., Yen N.-C., Tung с. C., Liu H. H. (1998). The empirical mode decomposition and the Hilbert spectrum for nonlinear and non-stationary time series analysis. Proceedings of the Royal Society of London. Series A. 454, pp. 903–995. https://doi.org/10.1098/rspa.1998.0193Калинин Д.Ф., Яновская Ю.А., Долгаль А.с. (2021). Использование статистических методов интерпретации потенциальных полей для изучения структурно-тектонического строения нефтегазоперспективных территорий. Геология нефти и газа, (2), с. 27–36. https://doi.org/10.31087/0016-7894-2021-2-27-36Kalinin D.F. (2011). Information and statistical forecast of mineral resources. St.Petersburg: Geologorazvedka, 164 p. (In Russ.)Клещев К.А., Шеин В.с. (2010). Нефтяные и газовые месторождения россии. справочник: в 2 кн. М.: ВНИГНИ.Kalinin D.F., Yanovskaya Yu.A., Dolgal A.S. (2021). Statistical methods for potential fields interpretation: studies of structural and tectonic architecture of oil and gas promising territories. Geologiya Nefti I Gaza (Russian Oil And Gas Geology), 2, pp. 27–36. (In Russ.) https://doi.org/10.31087/0016-7894-2021-2-27-36Мигурский А.В. (2017). Крупные останцовые поднятия фундамента на Непско-Ботуобинской антеклизе (сибирская платформа) и нефтегазоносность осадочного чехла над ними. Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2017. Междунар. науч. конф. «Недропользование. Горное дело. Направления и технологии поиска, разведки и разработки месторождений полезных ископаемых»: Сб. материалов. Новосибирск: сГуГиТ, Т. 1, с. 136–139.Kleshchev K.A., Shein V.S. (2010). Oil and gas fields of Russia. Moscow: VNIGNI, 1554 p. (In Russ.)Нефтяные и газовые месторождения ссср. (1987). справочник: в 2 кн. Под ред. с.П. Максимова. Кн. 2: Азиатская часть ссср. М.: Недра, 303 с.Migursky A.V. (2017). Large remnant uplifts of the basement on the Nepa-Botuobinskaya anteclise (Siberian platform) and the oil and gas potential of the sedimentary cover above them. Proc. Int. Sci. Conf.: Subsoil use. Mining engineering. Directions and technologies for searching, exploration and development of mineral deposits. Interexpo Geo-Siberia. Novosibirsk: SGUGiT, vol.1. (In Russ.)Петров А.В., Трусов А.Н. (2000). Компьютерная технология статистического и спектрально-корреляционного анализа трехмерной геоинформации – КосКАД 3D. Геофизика, (4), с. 29–33.Oil and gas fields of the USSR. (1987). Handbook. Ed. S.P. Maksimov. Moscow: Nedra, 2, 303 p. (In Russ.)Пустозеров М.Г. (2006). Элементы глубинного геологического строения и их связь с полезными ископаемыми на юго-западе сибирской платформы. Георесурсы, (1), с. 37–39.Petrov A.V., Trusov A.N. (2000). Computer technology for statistical and spectral-correlation analysis of three-dimensional geoinformation “COSCAD3D”. Geofizika, (4), pp. 29–33. (In Russ.)Чини р.Ф. (1986). статистические методы в геологии. М.: Мир, 189 с. Ярмолюк В.В., Никифоров А.В., Козловский А.М., Кудряшова е.А. (2019). Позднемезозойская магматическая провинция Востока Азии: строение, магматизм и условия формирования. Геотектоника, (4), с. 60–77. https://doi.org/10.31857/S0016-853X2019360-77Pustozerov M.G. (2006). Elements of deep geological structure and their connection with minerals in the southwest of the Siberian Platform. Georesursy = Georesources, 1(18), pp. 37–39. (In Russ.)Huang N. E., Shen Z., Long S. R., Wu M. C., Shih H. H., Zheng Q., Yen N.-C., Tung с. C., Liu H. H. (1998). The empirical mode decomposition and the Hilbert spectrum for nonlinear and non-stationary time series analysis. Proceedings of the Royal Society of London. Series A. 454, pp. 903–995. https://doi.org/10.1098/rspa.1998.0193Yarmolyuk V.V., Nikiforov A.V., Kozlovsky A.M., Kudryashova E.A. (2019). Late Mesozoic magmatic province of East Asia: structure, magmatism and formation conditions. Geotectonika (Geotectonics), 4, p. 60–77. (In Russ.) https://doi.org/10.31857/S0016-853X2019360-77

The authors declare that there are no conflicts of interest present.