Применение малоглубинной электроразведки для изучения трехмерно неоднородных сред (1100333), страница 15
Текст из файла (страница 15)
На карте есть две аномалии, похожие на дуги концентрических окружностей, и ряд практически прямолинейных аномалии, пересекающих этидве дуги под прямым углом. Помимо этого встречаются крупные изометричные аномальныезоны, которые или являются частью линейной системы дуг и линий, или расположены локальнои опосредованно. Система высокоомных аномалий образует замкнутую полигональную структуру с полигонами примерно одинакового размера.68Рис.
3.7 Карты кажущегося сопротивленияидля участка «Семеновское» дообработки:А. Ориентация питающей линии параллельно оси Х ();Б. Ориентация питающей линии параллельно оси Y ().69Рис. 3.8 Карта инвариантадля участка «Семеновское» после обработки (пункти-ром отмечены аномальные зоны).Первоначальное предположение о связи зон с археологическими объектами не подтвердилось результатами раскопок.
При более детальном рассмотрении и анализе комплексных результатов геофизических работ на участках в с. Бородино, а также при совместном анализе аналогичных структур в других регионах России было выяснено, что подобные полигональныеструктуры являются реликтами криогенного происхождения (Ерохин С.А. и др., 2011). Их проявление в результатах геоэлектрических методов связано с локальным изменением свойствгрунтов верхней части разреза в результате их сезонного промерзания и оттаивания, вероятнеевсего, в период последнего четвертичного оледенения (12.8-11.5 тыс.лет назад).705. Выводы по ГлавеЯ постаралась подытожить результаты своей работы и сделать ряд важных выводов:Использование инвариантов позволяет не только отражать реальную геометрию1.аномальных объектов на картах, но и находить аномалии, которые до их вычисления выделитьбыло сложно.2.Традиционная методика, давно использовавшаяся при съемке ЭП-СГ, лучшеопробованной венгерскими геофизиками тензорной:1)побочные компоненты вносят очень небольшой вклад, которым можно пренебречь,поэтому традиционная методика и тензорная методика дают после обработки практически идентичные результаты, отличающиеся в пределах погрешности измерений;2)тензорная методика трудоемка и требует больших временных затрат, так как предполагает в 2 раза большее количество измерений и обработки, однако это в настоящее время не оправдано, так как она не дает ощутимого выигрыша в точности илидетальности.3.1)На основе результатов численного моделирования:подтверждена зависимость поляризации линейно протяженных аномальных объектов и описано изменение аномалии от азимута питающей линии;2)доказано, что при расчете инвариантов амплитуда и форма аномалии не зависит оториентации двух перпендикулярных питающих линий относительно простиранияобъекта.4.Получены карты кажущегося сопротивления для объекта Бородино (планшет научастке «Семеновское»), отражающие геометрию возмущающих объектов.
Полигональная система, образованная совокупностью этих аномалий, является реликтовой криогенной палеоструктурой, связанной с процессами сезонного промерзания и оттаивания в период последнегочетвертичного оледенения (12.8-11.5 тыс.лет назад) (Ерохин С.А. и др., 2011).71Глава 4. Псевдо-3D-электротомография1. Методики изучения 3D-сред на основе электротомографииРазвитие электроразведочных методов для изучения 3D-сред ускорилось за последние несколько лет (см.
Главу 1). Этому особенно способствовало увеличение количества исследований, где их применение оправдано необходимой высокой детальностью измерений и трехмерным строением изучаемой среды.Традиционная профильная 2D-электротомография является наиболее эффективной технологией в методе сопротивлений, использующейся при детальных исследованиях двумернонеоднородных сред. Но в последнее время возрос интерес к изучению 3D-объектов, и стали интенсивно развиваться многоэлектродные многоканальные аппаратурные системы и алгоритмы3D-инверсии.
Это повлекло за собой, в свою очередь, развитие различных методик сбора и обработки данных для изучения непосредственно трехмерно-неоднородных сред. Спецификукаждой такой методики определяет различие между пространственными подходами к исследованию среды (их соответствующая классификация более подробно описана в Главе 1 настоящейдиссертации):Площадная 2D-электротомография – это профильная съемка по 2D-профилям с 2Dинверсией по каждому и последующим интерполяционным объединением результатов.3D-электротомография – многокомпонентные площадные 3D-измерения сигнала на приемных линиях разного азимута для разных положений питающего электрода и 3D-инверсия.Псевдо-3D- электротомография подразумевает профильную съемку по 2D-профилям ипоследующую 3D-инверсию всего объема данных.Площадная 2D-электротомографияПлощадная 2D-съемка, строго говоря, не имеет математического и физического обоснования для изучения трехмерных сред.
Этот подход возможен только в случае, если требуемаяточность и детальность исследований допускает для каждого профиля аппроксимативное двумерное приближение среды. Поэтому мои научные исследования были направлены преимущественно на развитие в рамках второго и третьего подходов (3D-съемка и псевдо-3D-съемка).Тем не менее, во многих случаях предпочтение в исследованиях отдают именно 2D-съемке, таккак она обладает рядом неоспоримых преимуществ перед другими двумя подходами:метод 2D-электротомографии развивается давно, поэтому алгоритмы, аппаратура иметодики уже разработаны для получения оптимального результата при решенииширокого круга задач;72независимость профилей друг от друга позволяет выбирать произвольную сетьнаблюдений;объемы работ можно корректировать за счет количества профилей и параметров сети наблюдений, в общем случае, это делает площадную 2D-съемку сравнительно более дешевой и производительной.3D-электротомографияЧто касается 3D-электротомографии, она имеет самую высокую степень информативности при изучении трехмерных объектов.
Но в то же время она обладает рядом существенныхнедостатков, и основным является трудновыполнимость. Такие исследования чаще всего подразумевают: во-первых, площадные исследования на участках, размеры которых могут варьироваться в больших пределах, во-вторых, высокое разрешение по горизонтали и, в-третьих, наличие эффекта зондирования по глубине также с высоким разрешением. Для этого, очевидно, требуется большое количество наблюдений и положений электродов, а одновременная коммутацияочень большого числа электродов является непростой аппаратурно-методической задачей.Значительно упрощает решение этой задачи использование специализированной аппаратуры для 3D-измерений при проведении работ.
Основными недостатками является высокаястоимость такой аппаратуры и относительно низкая рентабельность ее использования в настоящее время: существует очень небольшой круг задач, для решения которых 3D-измерения былибы экономически оправданы и выгодны в сравнении с другими методами электроразведки. Ктому же довольно часто просто нет возможности использовать 3D-аппаратуру из-за неименияоной.В то же время при 3D-исследованиях на площади можно успешно использовать болеепростую, доступную и распространенную (и поэтому более проверенную и надежную) аппаратуру для обычной 2D-электротомографии.
Однако именно в этом случае возникают проблемы скоммутацией, поскольку эта аппаратура способна одновременно коммутировать чаще всегоопределенное для каждого аппаратурного комплекса и четко фиксированное число электродов.При профильной 2D-электротомографии электроды располагаются с равномерным шагом попрофилю, и соотношение между их общим количеством и шагом дает возможность добитьсяоптимального соотношения между глубиной исследования, его разрешающей способностью идетальностью.
Но при 3D-электротомографии то же число электродов необходимо расположитьуже на площади, что неминуемо приведет к ограничению либо глубинности, либо детальности,либо того и другого вместе. Кроме того, чтобы покрыть хоть сколько-нибудь значимый участок, его придется разбить на элементарные площадки, размеры и форма которых определяютсяконфигурацией площадной группы электродов, ограниченной аппаратурными возможностями.73Таким образом, разрешение, размеры участка и глубинность при 3D-исследованиях взаимосвязаны и целиком определяются линейными размерами этой площадной группы: числом электродов, шагом между ними и количеством уникальных положений группы.
Помимо существенныхплощадных и глубинных ограничений, значительно возрастает и стоимость таких исследований. Стоимость измерения на одной группе равна стоимости одной раскладки профильной 2Dэлектротомографии, а общая стоимость измерений на площади суммарно соответствует количеству раскладок группы. То есть стоимость исследований на небольшой площади методом 3Dэлектротомографии будет такой же, как и при 2D-электротомографии с тем же числом раскладок – длинном профиле.
А исследованный объем среды и количество принципиально новойинформации о разрезе при 3D-съемке значительно меньше, чем при профильной с тем же числом раскладок.Мое участие в изучении метода 3D-электротомографии ограничилось обзором достижений в этой области, оценкой основных недостатков методики и формулировкой рекомендацийдля ее дальнейшего развития. Оценка недостатков и рекомендации основаны на опыте, полученном при опробовании методики в полевом варианте с электротомографической 2Dаппаратурой и последующей обработки данных с помощью доступных средств (более подробноэто описано в магистерской диссертации – Павлова А.М., 2011).
Намеченные направления развития: разработка аппаратуры и программного обеспечения для предварительной обработкиданных (визуализации, фильтрации), определение оптимальной конфигурации используемыхустановок, оптимизация алгоритмов и подбор параметров инверсии.Псевдо-3D- электротомографияТак называемая псевдо-3D-электротомография – это исследования методом 2Dэлектротомографии по системе профилей, расположенных на площади, с последующей 3Dинверсией всего объема данных.
Система наблюдений чаще, хотя и не всегда, содержит наборпараллельных 2D-профилей, в этом случае она более производительна и проста в привязке иобладает равномерной горизонтальной разрешающей способностью и детальностью.Методиканаблюденийпсевдо-3Dявляетсяхорошейальтернативой3D-электротомографии. Такая съемка, во-первых, направлена на получение результата в рамкахтрехмерной модели среды и, во-вторых, позволяет в большой мере преодолеть обозначенныевыше пространственные и аппаратурные ограничения, свойственные 3D-исследованиям, за счетвозможности использования существующей аппаратуры для 2D-электротомографии: исследования по методике псевдо-3D-электротомографии c 2D-аппаратурой, очевидно, намного прощереализовать.74Благодаря своей относительной простоте и способности достаточно точно решать поставленную задачу, методика псевдо-3D-электротомографии – один из лидеров по количеству исследований трехмерных объектов.
Она является самым распространенным и активно развивающимся направлением в изучении неоднородных 3D-сред со сложной конфигурацией неоднородностей. К настоящему моменту сформулированы рекомендации к осуществлению наблюдений и обработки в рамках методики, доказана ее эффективность для изучения ряда приближенных моделей.2. Цели и задачи исследованияВажным и интересным является вопрос о преимуществах и недостатках псевдо-3Dметодики в сравнении с площадными и даже обычными профильными 2D-исследованиями, поскольку последние, очевидно, обладают лучше изученной теоретической базой и в большинствеслучаев более рентабельны и производительны.
Кроме того, для дальнейшего развития методики псевдо-3D-измерений необходимо определить условия ее применимости, выявить ее преимущества перед 2D-электротомографией, а также разграничить круг решаемых ими задач.Различия между методиками, в основном, касаются строения результирующей модели, детальности, контрастности, проявленности артефактов инверсии, степени их подавления и.т.д. Оценке этих характеристик, базирующейся на сравнительном анализе, как модельных, так и полевыхрезультатов для обоих подходов, я уделяла особое внимание в данной Главе диссертации.Задачи исследования:1.Показатьвозможностьпримененияпсевдо-3D-съемкистрадиционной2D-аппаратурой для построения трехмерной геоэлектрической модели среды;2.Показать принципиальную возможность построения трехмерной объемной геологогеофизической модели среды на основе данных псевдо-3D-электротомографии;3.Оценить производительность методики сбора данных в зависимости от топографических, погодных и других условий для одного участка работ, предложить пути ееувеличения;4.Построить и структурировать последовательный граф обработки данных (имеющимися сейчас средствами): от расчета, визуализации и анализа кажущегося сопротивления до получения и визуализации геолого-геофизической модели;5.Оценить производительность обработки данных для одного участка работ, предложить комплексные решения по оптимизации обработки и минимизации временныхзатрат;6.Оценить условия применимости методики псевдо-3D-электротомографии и определить круг задач, для решения которых целесообразно ее использовать.75В общем случае в трехмерных средах существует зависимость кажущегося сопротивленияв каждой точке измерений от направления поляризации окружающей среды, создаваемая различным влиянием неоднородностей в области изучения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
