Два в одном

Изучение местной геологии необходимо перед любым строительством или добычей полезных ископаемых. Один из самых распространенных методов — электротомография: она основана на изучении полей постоянного тока на поверхности и в скважинах. Метод позволяет геологам «видеть» разные горные породы из-за вариаций их удельного электросопротивления и довольно быстро дает объемную картину разрезов земных пород. Однако если геологическое строение сложное, например присутствуют тонкие слои песка или глины, не исключены ошибки; так, толщина слоев может быть завышена в несколько раз.

Геофизики Санкт-Петербургского государственного университета вместе с коллегами из Института геофизики и метеорологии Университета Кельна и Индийского технологического института в Харагпуре развивают другой, относительно новый метод: комбинацию электротомографии и радиомагнитотеллурического зондирования. Последний основан на измерении электромагнитных полей, создаваемых специализированными радиостанциями, и позволяет заглянуть на глубину до сотен метров. Как оказалось, алгоритм совместной интерпретации результатов зондирования обоими методами позволяет значительно повысить точность изысканий. «На участках, где есть сложные горизонты, два метода могут дать совершенно разные результаты, однако их правильное совместное применение повышает точность получаемой информации», — поясняет участник работы Арсений Шлыков из Института наук о Земле СПбГУ.

Полевой эксперимент международная команда провела на полигоне МГУ имени М.В. Ломоносова в селе Александровка Калужской области. Измерения проводили обоими методами, а потом данные интерпретировали отдельно или совместно. Оказалось, что именно совместная обработка дает результаты, наиболее близкие к результатам бурения. Сегодня алгоритм работает в рамках самой простой модели: она представляет землю как слоеный пирог с чередующимися слоями горных пород, свойства которых не меняются в горизонтальных направлениях. Реальный геологический разрез устроен значительно сложнее, поэтому авторы развивают алгоритм для двумерного и трехмерного приближений геологической среды.

(Journal of Environmental and Engineering Geophysics, 2021, 26, 1)