Przedstawiony projekt jest pierwszym (pilotażowym) elementem ciągłego zadania Państwowej Służby Geologicznej (PSG) w dziedzinie kartografii cyfrowej obejmującej modelowanie 3D głównych basenów sedymentacyjnych Polski w obszarach pozaorogenicznych. Jest to zarazem stosunkowo nowe wyzwanie metodyczne w świetle dotychczasowych dokonań w tej dziedzinie w Polsce i na świecie, szczególnie z uwagi na ogromny, użyty tu zasób danych. Dotychczas podobne rozwiązania zastosowano w skali regionalnej tylko w nielicznych opracowaniach i wyłącznie w odniesieniu do wybranych kompleksów stratygraficznych, perspektywicznych pod względem naftowym i geotermicznym.
Podstawowym celem projektu było wykonanie przestrzennego, numerycznego modelu 3D wgłębnej budowy geologicznej pokrywy osadowej Basenu Lubelskiego oraz opracowanie metod jego wizualizacji z wykorzystaniem m.in. przeglądarek internetowych.
Basen lubelski rozciąga się na znacznej części województwa lubelskiego oraz województwa mazowieckiego. Granicami geologicznymi basenu lubelskiego są: strefa Kocka od NE, uskoki Ursynów–Kazimierz i Izbica–Zamość od SW, uskok Grójca od NW, granicę wschodnią stanowi granica państwa. Obszar projektu wpisany jest w czworobok z wierzchołkami o następujących współrzędnych geograficznych: 21,482 E – 52,250 N; 24,239 E – 50,988 N; 24,031 E – 50,063 N; 20,749 E – 51,757 N.
Figura 1. Mapa lokalizacyjna obszaru badań z lokalizacją otworów wiertniczych i profili sejsmicznych 2D wykorzystanych do budowy modelu poniżej kenozoiku.
Złożone opracowanie ma charakter kompleksowego studium obejmującego:
- Opis procesu powstawania modelu, w tym interpretacji danych i konstrukcji modelu,
- Syntetyczny opis ewolucji paleogeograficznej i strukturalnej basenu lubelskiego,
- Komplet interpretacji otworowych w postaci załączonej bazy danych, zawierającej wszystkie interpretacje otworowe wykonane w projekcie oraz przy-kładowej korelacji międzyotworowej
- Opis wybranych zagadnień metodycznych dotyczących konstrukcji modeli geologicznych 3D,
- Zestaw map głębokościowych i miąższościowych,
- Zestaw map strukturalnych stropów wydzieleń,
- Zestaw map ścięć poziomych oraz przekrojów obrazujących strukturę wgłębną basenu lubelskiego,
- Słowniki litofacjalne i słowniki struktur sedymentacyjnych.
- Bazę danych geologicznych zaprojektowaną na potrzeby realizacji projektu,
- Dedykowaną przeglądarkę modelu 3D (program komputerowy), umożliwiającą wizualizację wgłębnej budowy geologicznej basenu lubelskiego.
Model pokrywy osadowej basenu lubelskiego jest udostępniony zainteresowanym osobom i instytucjom poprzez włączenie go do infrastruktury internetowej Państwowego Instytutu Geologicznego – Państwowego Instytutu Badawczego. Stanowi on m.in. przestrzenną interpretację informacji geologicznej archiwizowanej dotychczas w postaci baz danych czy materiałów kartograficznych (w tym analogowych). Zaletą modelu jest możliwość jego ciągłej modyfikacji, podnoszenia rozdzielczości i dodawania informacji (np. parametrów zbiornikowych skał) wraz z dopływem nowych danych. Dodatkowo, po uzupełnieniu modelu odpowiednimi parametrami, może być podstawą różnorodnych symulacji geofizycznych, hydrogeologicznych czy złożowych.
Utworzony w ramach realizacji przedsięwzięcia model numeryczny może stanowić podstawę dla planowania i zarządzania różnymi formami działalności gospodarczej w przestrzeni podziemnej oraz przewidywania skutków tej działalności dla środowiska. Model lub jego fragmenty udostępnione dla podmiotów administracji lokalnej oraz wojewódzkiej może również posłużyć do optymalizacji procesu podejmowania decyzji np. analiz efektywności różnych form gospodarowania lub szacowania skutków działalności gospodarczej na środowisko naturalne. Dodatkowo, model może być wykorzystywany przez przedsiębiorców w dziedzinach: surowców energetycznych, podziemnych zbiorników i składowisk w strukturach geologicznych (np. sekwestracja CO2, magazyny paliw płynnych) oraz geotermii jako model reperowy służący dowiązaniu lokalnych modeli w skali złożowej do obrazu regionalnego lub do modelowania ewolucji basenu dla celów poszukiwawczych (zwiększenie efektywności poszukiwań i bilansowania zasobów lub pojemności kolektorów)
Przestrzenny model strukturalny będzie wykorzystywany do projekcji danych geologicznych w Centralnej Bazie Danych Geologicznych (CBDG) na mapy, przekroje lub w przestrzeń brył. Zwiększy efektywność wykorzystania danych geologicznych w CBDG i podniesie na wyższy poziom stopień syntezy tych danych.
Dodatkowo model przestrzenny wraz z opisem ewolucji struktury geologicznej będzie mógł posłużyć celom edukacyjnym i będzie mógł być wykorzystywany przez studentów, nauczycieli akademickich i naukowców pracujących w obszarze basenu.
Obserwacje i wnioski dotyczące opracowanego modelu przestrzennego mogą stanowić element pomocny przy weryfikacji dotychczas postawionych hipotez odnośnie rozwoju basenu sedymentacyjnego.
W procesie tworzenia modelu geologicznego pokrywy osadowej basenu lubelskiego wykorzystano standardową metodykę modelowania statycznego struktur geologicznych obejmującą trzy podstawowe etapy:
- Budowa osnowy strukturalnej i stratygraficznej
- Budowa pionowej sekwencji stratygraficznej – modelowanie horyzontów i warstw.
- Modelowanie litofacji, litologii, parametrów zbiornikowych i innych własności skał w obrębie warstw.
W kolejnych rozdziałach scharakteryzowane zostały metody wykorzystane w po-szczególnych etapach konstrukcji modelu.
Prace związane z realizacją projektu, a w szczególności z modelowaniem statycznym struktury i parametrów skał, zostały wykonane w programie Petrel 2013.8 firmy Schlumberger oraz w programie SKUA-Gocad v.15. Oba pakiety oprogramowania stanowią wiodące narzędzia stosowane w zaawansowanych pracach z zakresu kartografii wgłębnej w przemyśle poszukiwawczym węglowodorów. Dlatego też możliwości tego oprogramowania mają znaczący wpływ na jakość wykonanego opracowania i jednoznacznie należy podkreślić, że bez dostępu do tych programów wykonanie modelu basenu lubelskiego byłoby praktycznie niemożliwe. Mając do dyspozycji oba pakiety programów zespół wykonawców projektu mógł porównać możliwości i wybrać optymalne dla realizowanego zadania rozwiązania – biorąc pod uwagę zasięg, dostępne dane i specyfikę budowy geologicznej basenu lubelskiego.
Opisywane poniżej etapy prac (zarówno w zakresie modelowania struktury basenu lubelskiego jak i parametrów skał) wykonywane były w obszarze powiększonym o bufor (o szerokości ok. 20–30 km), wyznaczony w celu eliminacji efektów brzegowych (artefaktów obliczeniowych) przy granicach modelu. Bufor obejmuje 37 otworów zinterpretowanych i 13 otworów uzupełniających oraz niewielką część zinterpretowanych profilowań sejsmicznych 2D. Jedynie na wschód od modelowanego obszaru poza granicami Polski nie dysponowano żadnymi dodatkowymi danymi. W prezentowanym w przeglądarkach i na mapach finalnym obrazie modelu basenu lubelskiego obszar buforowy został usunięty.
Pełne wyniki modelowania przedstawione są w cyfrowej wersji modelu geologicznego basenu lubelskiego, dołączonej do tego opracowania. Poniżej, w ramach opisu poszczególnych kroków tworzenia modelu, ilustrujemy na przykładach kolejne poziomy szczegółowości rozpoznania pokrywy osadowej basenu lubelskiego – od modelowania osnowy strukturalnej basenu, po modelowanie parametrów zbiornikowych skał.
Figura 2. Widok modelu osnowy strukturalnej basenu lubelskiego, zawierający wszystkie uskoki główne oraz najniższe horyzonty strukturalne – prekambr, kambr, ordowik i sylur.
Figura 3. Modelowanie chronostratygrafii (grid 3D) na przykładzie modelu karbonu. Standardowe barwy wydzieleń karbonu zmieniono w celu lepszego zobrazowania wy-dzielonych jednostek. Wizualizacja na starszym podłożu. Przewyższenie pionowe x 10.
Figura 4. Modelowanie parametrów zbiornikowych, na przykładzie modelu porowatości całkowitej w karbonie. Wizualizacja na starszym podłożu. Przewyższenie pionowe x 10.
Opracowanie zostało wykonane na zlecenie Ministra Środowiska i sfinansowane ze środków Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej Umowa nr 64/2013/Wn-07/FG-BP-DN/D z dnia 21.02.2013 roku na podstawie ustawy z dn. 27 kwietnia 2001 Prawo ochrony środowiska oraz uchwały Zarządu NFOŚiGW z dn. 27.12.2012 nr B/62/14/2012 i uchwały rady Nadzorczej NFOŚiGW z dn. 08.01.2013 nr 2/13. Inicjatywa dotycząca wizualizacji basenów sedymentacyjnych Polski jest jednym z elementów Polityki Resortu w dziedzinie kartografii geologicznej (na lata 2008-2015) w pozycji 3.3.1 – Opracowanie wgłębnych cyfrowych modeli 3D głównych struktur basenowych Polski – jako pierwszy model 3D niecki lubelskiej.