Применение малоглубинной электроразведки для изучения трехмерно неоднородных сред (1100333), страница 20
Текст из файла (страница 20)
А непосредственно под суглинками залегает такая же линейная аномальнаявысокоомная зона, отвечающая аллювиальным пескам. Это подтверждает исходное предположение о наличии на планшете палеорусла р.Воря.На Рис. 4.22 изображены горизонтальные срезы трех трехмерных геоэлектрических моделей: с ориентацией профилей Юг-Север, Запад-Восток и объединенная модель. Опять наблюдается, как и для планшета на плато, некоторая зависимость между ориентацией профилей и результирующей геоэлектрической моделью: первые две модели (левый и центральный столбцыизображений) наиболее существенно отличаются по уровню сопротивлений на отметке -1 м вобласти восточного края планшета. Опять принимая за сравнительный эталон модель по объединенным данным, можно заключить также, что обе модели, в целом, структурно дают примерно одинаковый результат.
Отличие, наблюдаемое на срезе на отметке -1 м вдоль восточногокрая планшета, вероятнее всего, обусловлено краевыми эффектами инверсии, вызванными разной плотностью данных. Целевой же объект – проводящее палеорусло – выделяется в виде линейной проводящей аномалии на всех моделях.Общая невязка между парами моделей рассчитана по формуле 4.1 и показана в Табл. 4.4.Табл. 4.4 Невязка между геоэлектрическими моделями.
Пойма р. Воря.МоделиЗапад-ВостокЮг-СеверОбъединеннаяЗапад-Восток0%18.8%14.3%Юг-Север-0%14.3%Объединенная--0%103Рис. 4.22 Горизонтальные срезы геоэлектрических моделей. Пойма р. Воря.В этом эксперименте (в отличие от планшета на Александровском плато) принципиальноестроение объемной среды, которая исследуется методом псведо-3D-электротомографии, хорошо восстанавливается как по объединенной модели, так и по данным любой ориентации отдельно. Действительно, за исключением колебаний сопротивления и конфигурации отдельныхлокальных аномальных зон, все модели одинаковы: положение вертикальных и горизонтальныхграниц совпадает. Это означает, что съемка с использованием двух ориентаций является избыточной, поскольку при схожем результате вдвое увеличивается количество профилей, значит,вдвое снижается производительность. К тому же, вдвое возрастает стоимость таких работ. Этоможет быть оправдано только в очень редких случаях, когда требуется высокая точность результата и обозначенные выше колебания сопротивления в локальных областях имеют значениедля интерпретации.
Тем не менее, как и в предыдущем эксперименте на Александровском пла-104то, модель по объединенным данным получается более гладкой, охватывает больший объемсреды и учитывает различное направление поляризации в каждой точке. Поэтому одновременно для сохранения обеих поляризаций и производительности в этом исследовании было решеноуменьшить число профилей путем увеличения шага между ними (Табл. 4.5). Такое исследование также дает возможность хотя бы качественно проанализировать, как зависит результат отшага между профилями при неизменном шаге по профилю.Табл. 4.5 Параметры съемки по прореженной сети. Пойма р. Воря.Ориентацияпрофи- Ориентация профилей Обе ориентациилей по оси XШаг между элек- 1 мпо оси Y1м1мтродамиШаг между про- 2 м4м2м4м2м4м6м8м12241248241612филямиКоличество про- 24филейПосле проведения обработки по прореженной системе профилей я сравнила результирующие геоэлектрические модели (Рис.
4.23). Оказалось, что в этом эксперименте для конкретныхполевых данных трехмерная модель, полученная по объединенной системе двух поляризаций,при прореживании и увеличении шага между профилями до 8 м, сохранила все выявленные ранее структурные особенности среды. Общее число профилей при этом составило всего 12. Неравномерность сети наблюдений не оказала большого влияния на результат (Табл. 4.6, Рис.4.23), хотя коэффициент анизотропии сети наблюдений (k = шаг между электродами/шаг междупрофилями) составил 8, при рекомендуемой величине не более 4 (Yang X., Lagmanson M.,2006).В то же время увеличение шага между профилями всего вдвое (до 4 м) при неизменномшаге по профилю 1 м для моделей, полученных по каждой ориентации отдельно (k=4, количество профилей 12), существенно сказалось на общем строении модели (Табл.
4.6, Рис. 4.23).Синим в Табл. 4.6 помечены повторяющиеся данные из Табл. 4.4, красным – модели с взаимной ошибкой более 20 %. При тех же параметрах инверсии и обработки на обеих моделях проявился очень маломощный подповерхностный слой с низкими значениями сопротивления (менее 30-40 Ом·м). Из-за компенсации этого слоя в процессе инверсии в результате сопротивления поверхностных отложений также изменились: выросли более 100 Ом·м, что уже не отвечает «вилке» сопротивлений для суглинков. Таким образом, вместо ранее выделенного слоя суглинков на поверхности оказался слой песков мощностью всего в несколько десятков сантиметров. Такое принципиальное изменение модели, очевидно, является следствием искажения105из-за прореживания сетки профилей, а конечная трехмерная модель в этом случае для любойориентации отдельно получается некорректной.Запад-ВостокЮг-СеверОбъединеннаяМежду электродами 1 мМежду электродами 1 мМежду электродами 1 мМежду профилями 2 мМежду профилями 2 мМежду профилями 2 мМежду электродами 1 мМежду электродами 1мМежду электродами 1 мМежду профилями 4 мМежду профилями 4 мМежду профилями 8 мРис.
4.23 Геоэлектрические модели с разным шагом между профилями. Пойма р. Воря.Табл. 4.6 Расширенная таблица с невязками между моделями по прореженной сети профилей.Пойма р. Воря.Модели и шаг между профилямиЗапад-ВостокЮг-СеверОбъединеннаяЗапад-ВостокЮг-СеверОбъединенная2м4м2м4м2м8м2м0%16.8%18.8%26.4%14.3%16.4%4м-0%23.8%22.1%24.4%26.1%2м--0%16.8%14.3%16.6%4м---0%25.1%20.6%2м----0%12.1%8м-----0%Опыт применения псевдо-3D-съемки на пойме р. Воря также дал положительный результат: по полученным данным построены трехмерные геоэлектрическая и геологическая модели,отражающие основные неоднородности среды. Одновременно это оказался пример такой сре-106ды, для которой результат почти не зависит от азимута профилей. Кроме того, исследованиепозволило заключить, что для данного участка прореживание шага между профилями почти невлияет на трехмерную модель по двум ориентациям.
В то же время для любого азимута отдельно увеличение шага между профилями более чем в 2 раза по сравнению с шагом между электродами может значительно искажать трехмерную модель. Резюмируя, при одинаковой производительности (здесь – по 12 профилей в каждом случае), съемка с увеличенным шагом междупрофилями, но с объединением данных двух направлений поляризации дает лучший результат,чем съемка по параллельным профилям только одного направления, вне зависимости от ихазимута.ШекшовоНа двух экспериментальных участках на Александровском плато и на пойме р. Воря, какотмечалось выше, измерения по методике псевдо-3D-электротомографии носили методическийхарактер.
Цель исследований заключалась в разработке и оптимизации самой методики: определении ее производительности, ограничений, технических характеристик, сравнении результатов при вариации ее параметров, круга решаемых задач и конфигурации неоднородностей визучаемых средах.Описываемый в этом разделе пример полевых результатов носит уже производственноепрактическое значение и показывает, как псевдо-3D-методика позволяет решать конкретнуюзадачу детального картирования археологических объектов.Комплексные геофизические исследования проводились на участке вблизи с. Шекшово(Ивановская обл.).
Основной задачей являлось обнаружение и картирование на исследуемойплощади курганных и одиночных древнерусских захоронений XI века. На момент проведенияисследований единственной информацией об объекте поиска были сведения о незначительной(до 0.5 - 1 м) мощности культурного слоя. Исследования включали в себя метод ЭП-СГ, магниторазведку, георадиолокацию, 2D-электротомографию по отдельным профилям и высокоточную тахеометрическую топографическую съемку, измерения по методике псевдо-3Dэлектротомографии проводились на двух основных планшетах с большим шагом между профилями (1 м между электродами, 5 м между профилями) и на двух планшетах детализации (параметры съемки в Табл. 4.7) для картирования выделенных по комплексу остальных методованомалий (Рис.
4.24).107Рис. 4.24 Карта фактического материала геофизических исследований на участке Шекшово.108Поскольку данный раздел моей диссертационной работы посвящен псевдо-3D-съемке, длякраткости далее я буду подробно рассматривать только 2 планшета детализации. А остальныерезультаты всего комплекса методов представлены в техническом отчете по геофизике (Отчет орезультатах…, 2013).Для характеристики рельефа на исследуемых планшетах детализации ниже приведена подробная топографическая карта (Рис. 4.25). Карта сопротивлений, построенная по результатамэлектротомографии с бόльшим шагом (5 м), чем при детализации, приведена для обоснованиявыбора положения участков детализации (Рис. 4.26).Рис.
4.25 Топографическая карта северной части участка Шекшово.109Рис. 4.26 Карта сопротивлений на глубине 0.5-0.6 м в северной части участка Шекшово.110Измерения на планшетах детализации проводились также с использованием электроразведочной станции «Омега-48». Сеть наблюдений была аналогичной измерениям на участкахвблизи д. Александровка (Рис. 4.11), но с другим масштабом и шагом между электродами ипрофилями (Табл. 4.7).Табл. 4.7 Параметры псевдо-3D-съемки 2-х планшетов детализации.
Шекшово.Планшет 1 (северный)Планшет 2 (южный)Шаг между электродами0.5 м0.5 мШаг между профилями2 м (1.5 на краю между по- 1 мследней парой профилей)Количество ориентаций22Общее число профилей2448Размер планшета23.5 м х 23.5 м24 м х 24 мИспользуемые установкиAmn+mnBABmnAmn+mnBABmnМакс. и мин. разносы0.75 м и 3.75 м0.5 м и 3 м0.75 м и 3.75 м0.5 м и 2 мОбщее число измерений21 30936 348Плотность топосъемки1мх1м1мх1мВ полевых работах принимали участие 4 человека. Суммарное время, затраченное на измерения на двух планшетах, составило около 12 часов.
Общее рабочее время было разбито на 2дня по 6 рабочих часов. Обработка осуществлялась с учетом топографии с одинаковыми параметрами отдельно для каждой ориентации и для объединенных данных двух ориентаций покаждому планшету.По результатам измерений были построены гистограммы распределения кажущегося сопротивления и сопротивления, полученного по результатам инверсии (Рис. 4.27).Участки расположены вблизи друг друга (на расстоянии около 50 м), поэтому гистограммы имеют схожее строение, особенно, в области низких сопротивлений. Согласно априорнойинформации целевые археологические аномалии должны иметь повышенные значения сопротивлений относительно вмещающей среды. Это подтвердилось данными комплекса геофизических методов. Поэтому на обеих гистограммах после инверсии основной пик в области низкихсопротивлений с центральным значением около 10-15 Ом·м соответствует вмещающему разрезу. Литологически такие значения сопротивлений отвечают материковым глинам.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
