Применение малоглубинной электроразведки для изучения трехмерно неоднородных сред (1100333), страница 5
Текст из файла (страница 5)
В статье (Dahlin T. et al, 2007) авторы привели результаты сравнения3D- и 2D-инверсии для набора данных по площадной сети параллельных 2D-профилей на основе синтетических и полевых данных: при прочих одинаковых условиях (шаг между электродами, размер слоев, затухание и.т.п.) 3D-инверсия показывает лучшие результаты по контрастности и разрешающей способности.Особенно развитию псевдо-3D-съемки способствуют исследования для решения археологических задач, где применение этой методики оправдано необходимой высокой детальностьюизмерений и заведомо трехмерным строением изучаемой среды (Mauriello P.
et al, 1998; Papadopoulos N.G. et al, 2007; Pavlova A.M., Shevnin V.A., 2013; Drahor M.G., 2007; Compare V. et al,2009; Morelli A. et al, 2004). Но и помимо археологии существует множество полевых и модельных исследований, вносящих вклад в развитие псевдо-3D-съемки (Myeong-Jong Yi et al, 2002;Chambers J.E. et al, 2011; Chambers J.E. et al, 2009). А для выполнения подобной съемки на застроенных территориях в условия ограниченной сети наблюдений Chavez-Hernandez предложилпри 3D-измерениях использовать L-установку (Chavez-Hernandez G., 2011), при которой измерительный профиль имеет изогнутую форму.15Метод двух составляющих (МДС) Боголюбова А.Н и ВИЭПДля изучения сложно построенных сред можно измерять также две горизонтальные компоненты электрического поля перпендикулярными приемными линиями.
Основное преимущество таких измерений – в возможности более точно описать поведение горизонтальной составляющей электрического поля, что позволяет определять неоднородности в горизонтальномнаправлении даже в стороне от непосредственной точки записи.
В методах ВЭЗ и ЭП эта идеябыла развита Боголюбовым А.Н., создавшим на ее основе метод двух составляющих (МДС).Суть его заключалась в измерении и продольной (радиальной), и перпендикулярной (азимутальной) составляющих поля и анализе их соотношения (Боголюбов А.Н., 1972; БоголюбовА.Н.
и др., 1984). Этот метод позволял выделять 2D и 3D неоднородности в области профиляВЭЗ или ЭП, оценивать размеры и положение аномальных объектов, используя номограммы.Альтернативное развитие идеи определения компонент вектора было реализовано на кафедре геофизики Геологического факультета МГУ с начала 1990-х годов в рамках метода векторных измерений электрического поля (ВИЭП) (Электроразведка..., 1994; Modin I.N. et al,1994). Метод ВИЭП используется и в настоящее время для картирования горизонтального положения 2D- и 3D-объектов (Геоэкологическое обследование..., 1999; Модин И.Н., 2010).
Помимо расчленения разреза в горизонтальном направлении по данным ВИЭП, Горбуновым А.А.был предложен способ оценки глубины нижней кромки аномального объекта, т.е. способ расчленения разреза по данным ВИЭП в том числе и по глубине (Горбунов А.А., 2001).Методики исследований анизотропных средЗачастую при исследованиях сложно построенных сред эффект анизотропии оказываетсущественное влияние на данные, и его необходимо учитывать, поскольку любое проявлениеанизотропных свойств увеличивает размерность и степень неоднородности среды.
Кроме того,выделяют три причины анизотропии: тонкую слоистость, трещиноватость и ориентированнуюзернистость, – и целью исследований может являться обнаружение анизотропии и определениеее характера и свойств. Явление анизотропии известно давно (Schlumberger C., 1933; СеменовА.С., 1975), но способы его изучения продолжают развиваются в настоящее время (Изучениеанизотропии…, 2012; Перваго Е.В., 1998).Преимущественно предметом изучения является анизотропия сопротивлений в горизонтальном направлении, и основным методом являются азимутальные измерения с различнойконфигурацией установок. Было обнаружено, что нелинейные установки более чувствительны канизотропии (Семенов А.С., 1975; Bolshakov D.K.
et al, 1998). Также было показано, что несимметричное вращение установок позволяет разделять эффекты от анизотропии и двумерных или16трехмерных неоднородностей в области изучения (Watson K., Barker R., 2010). Группа исследователей на кафедре геофизики Геологического факультета МГУ предложила изучать явлениеанизотропии комплексно, используя не только распространенные измерения методом сопротивлений, но и в том числе с помощью азимутальных дипольных индукционных зондирований(ДИП) (Шевнин В.А. и др., 2013).
Эти исследования помогли выявить определенные различиядля гальванического и индуктивного возбуждения и измерения поля. Также в последнее времявозрос интерес к анизотропии в методе естественного поля (ЕП). В частности, предложена новая методика изучения анизотропии гидравлических свойств пород по азимутальным измерениям градиента ЕП для трещиноватых пород (Wishart D. et al, 2006; Wishart D. et al, 2008).
Былопоказано, что она имеет лучшее разрешение по направлению фильтрации, чем измерения методом сопротивлений. Эта методика также успешно опробована для рыхлых песчано-глинистыхпород поймы реки (Шевнин В.А. и др., 2013; Шевнин В.А. и др. 2012; Shevnin V.A. et al,2013).17Глава 2. Влияние трехмерного строения среды на данныедвумерных измеренийЭта Глава моей диссертационной работы посвящена разработке простейшей классификации различных типов трехмерных объектов и рассмотрению способов минимизации их влиянияна результаты двумерных геоэлектрических измерений.Проблема влияния 2D- и 3D-неоднородностей на данные методик исследования горизонтально-слоистых сред (одномерные измерения) существует давно. К настоящему моменту онауже достаточно подробно изучена в рамках традиционных электрических зондирований, описаны различные типы таких искажений, предложены методы их выявления и подавления.
Такжечастично преодолеть ее позволило развитие метода 2D-электротомографии, предназначенногодля изучения двумерно неоднородных сред, который получил широкое распространение в последнее время. Вместо подавления искажений, возникающих от 2D-неоднородностей разреза,электротомография дает возможность извлекать из них полезную информацию о строении изучаемой среды.Однако сейчас происходит дальнейшее развитие методик электроразведки и постепенныйпереход от методик с двумерным приближением геоэлектрической среды к методикам, направленным уже на изучение непосредственно трехмерного строения. Он сопряжен с более сложнойи узкой темой: влияние трехмерного строения на данные двумерных исследований.
Эта проблема стоит менее остро, чем проблема влияния трех- и двумерного строения на данные одномерных измерений, однако ее актуальность постоянно растет. Она появляется, когда исследуемая среда заведомо трехмерная, а полевые условия накладывают существенные ограничения наметодику наблюдений, и существуют только локальные участки, на которых можно проводитьгеоэлектрические исследования с заземлением электродов. И часто в таких случаях невозможнопроведение трехмерной съемки на площади, но есть возможность проводить двумерные профильные геоэлектрические наблюдения (в основном, комбинирование электрического зондирования и профилирования или электротомографию).
Кроме этого, 2D-съемка экономически существенно более выгодна, чем 3D-съемка, а это является основным фактором, определяющимобъемы и методику работ, в том числе и при изучении трехмерных сред.Итак, трехмерная структура среды в изучаемой области при двумерных геоэлектрическихизмерениях часто встречается:при археологических изысканиях;при инженерных геофизических изысканиях в зонах городской застройки,при работах на гидротехнических сооружениях,18при исследованиях вблизи рек, каналов и других водоемов или непосредственно наних (акваторные методы),при исследованиях в условиях горного рельефа;в иных случаях, когда среда трехмерна, а выбор двумерной методики измеренийобусловлен иными факторами (например, экономическим).В рамках двумерного подхода при наличии очевидной и существенной трехмерной неоднородности среды коррекцию ее влияния на данные желательно проводить до решения обратной задачи (инверсии или иных способов).
Этот шаг обработки может проводиться на этапефильтрации данных наряду с отбраковкой, сглаживанием, осреднением или другими типамитрансформаций поля. Полный учет или по крайней мере минимизация влияния трехмерных неоднородностей на данные геоэлектрических измерений – важный элемент обработки данных,но ему в настоящее время в электроразведке уделяется недостаточно внимания.1. Классификация трехмерных неоднородностейПредлагаемая мной классификация трехмерных неоднородностей была создана для решения конкретной задачи: определить характер их влияния на данные двумерных измерений.
Поэтому она основана на пространственных характеристиках неоднородностей относительно выбранного положения профиля измерений. Система координат выбрана также в соответствии сположением профиля: ось Х – вдоль профиля, ось Y – перпендикулярно ему, ось Z – вниз. Отмечу, что принципиальным в этой системе координат является только расположение осей X и Yотносительно главной оси неоднородности, направление оси Z соответствует глубине, поэтомувыбрано вниз, направление осей X и Y выбрано так, чтобы базис был правой тройкой векторов.Если ось Z соответствует, например, абсолютным отметкам и направлена вверх, направленияосей X и Y также можно переопределить.Общая суть проблемы такова. Объем исследуемой среды, имеющий влияние на результаты измерений, зависит от выбранного метода исследования и конфигурации используемойустановки, подчиняясь, строго говоря, одному основному правилу: чем больше разнос, тембольший объем среды вокруг обозначенной точки записи, как в глубину, так и по горизонтали,имеет влияние на данные.
Профильные исследования методом электротомографии подразумевают двумерное математическое приближение геоэлектрической среды ρ=ρ(x,z). То есть предполагается, что структура среды вне точки зондирования или вне линии профиля электротомографии является неизменной по оси Y и подчинена выбранной приближенной модели. Если одновременно реальная среда внутри влияющего объема является трехмерной ρ=ρ(x,y,z), ее неоднородности будут вносить искажения в измеренное поле. Если не учитывать влияние этих ис-19кажающих факторов, есть риск получить в результате ложные аномальные эффекты, и неверноеих истолкование приведет к построению ошибочной геологической модели.С точки зрения выбранной двумерной модели все трехмерные неоднородности отличаетналичие зависимости распределения сопротивления в среде от координаты Y.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
