Автор: Иванов Павел Владимирович
Название работы: Развитие методов интерпретации данных электромагнитных зондирований, применяемых в инженерной геофизике
|
Присвоенная ученая степень: кандидат физико-математических наук
Специальность: 25.00.10 - Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых
Классификационный индекс:
Ведущая организация:
Руководитель:
доцент кандидат физико-математических наук Пушкарёв Павел Юрьевич;
Оппонент:
профессор, факультет вычислительной математики и кибернетики МГУ имени М. В. Ломоносова, заместитель декана доктор физико-математических наук Дмитриев Владимир Иванович;
ЦГЭМИ ИФЗ РАН, директор кандидат физико-математических наук Варенцов Иван Михайлович;
Место защиты: ауд. 308, геологический факультет МГУ
Дата защиты: 2012-03-21 14:30
Издательство: Москва
Количество страниц: 119
Язык: русский
Содержание работы:
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
ГЛАВА 1. Обзор результатов применения низкочастотной электроразведки при решении задач инженерной геофизики
ГЛАВА 2. Современная методика проведения электромагнитных исследований
ГЛАВА 3. Методика бокового зондирования геоэлектрических структур методом аудиомагнитотеллурического зондирования
ГЛАВА 4. Совместная интерпретация данных методов вертикального электрического зондирования и зондирования становлением поля в ближней зоне
ВЫВОДЫ
Работы по теме диссертации
|
Реферат:
Актуальность. Диссертация посвящена развитию методов интерпретации дан-ных электромагнитных зондирований (ЭМЗ), применяемых в инженерной геофизике, которая занимается решением
малоглубинных задач (чаще всего до ста метров). Практически до середины 1990-х годов для решения такого рода задач использова-лись преимущественно методы постоянного тока
и геоэлектрохимические методы. Геофизические методы, основанные на использовании низкочастотного переменного электромагнитного (ЭМ) поля, до этого времени применялись эпизодически
и счита-лись лишь перспективными в этом направлении. Но к концу 20-го века они всё больше входят в практику, что связано с рядом их преимуществ (например, отсутствие не-обходимости
заземления или меньшая трудоёмкость выполнения полевых работ при изучении глубин в сотни метров). Таким образом, данная группа методов применяется уже более 10 лет для решения
различных задач инженерной геофизики. Тем не менее, с тех пор не было сделано никаких обобщений такого рода применения низко-частотных ЭМ методов. Большую часть информации
по ним можно почерпнуть лишь в статьях в специализированных журналах и в докладах на конференциях.
Актуальность диссертации связана с необходимостью повышения эффективности низкочастотных методов для их более активного использования при решении задач инженерной геофизики.
Для этого следует изучить и обобщить современное со-стояние дел в области применения индукционных методов зондирования (аудиомаг-нитотеллурического, становлением поля в ближней
зоне, частотного) в инженерной геофизике, а также выявить и решить тормозящие развитие проблемы, в т.ч. при ком-плексировании различных ЭМ методов.
Целью работы является развитие методики низкочастотных ЭМЗ при решении задач инженерной геофизики. Для этого были поставлены следующие задачи:
Обобщить накопленный российскими и зарубежными геофизиками опыт и выявить наиболее эффективные методы низкочастотной электроразведки для решения раз-личных задач
инженерной геофизики. Причём для каждого метода должны быть рассмотрены оптимальные методики наблюдений и методы анализа и интерпрета-ции, а также современные достижения в
аппаратурном и программном обеспечении.
Разработать систему с программной реализацией, позволяющей проводить анализ магнитотеллурических (МТ) данных, полученных по площадным наблюдениям, с целью выбора
интерпретационной модели и подготовки данных для проведения 1D, 2D или 3D инверсии.
Поскольку МТ зондирования получили с недавнего времени новый виток развития, заключающийся в переходе к 3D интерпретации данных, то в рамках повышения эффективности
их применения необходимо изучить возможности методики боко-вого зондирования геоэлектрических структур, то есть получения по профильным данным информации о трёхмерной среде
в полосе вокруг профиля наблюдений.
Разработать алгоритм совместной интерпретации данных метода вертикального электрического зондирования (ВЭЗ) и зондирования становлением поля в ближней зоне (ЗСБ).
Для этого изучить особенности методов, использующих гальваническую и индукционную составляющие ЭМ поля, оценить возможность их комплексного применения, исследовать и решить
возникающие при этом трудности.
Автором защищаются следующие основные положения:
1. Разработанная автором система с программной реализацией MT_Array позволяет выполнять анализ магнитотеллурических данных, полученных на площадной сети, на его основе выбирать
интерпретационную модель и формировать соответствую-щий набор данных для решения обратной задачи.
2. Разработанная методика анализа и инверсии магнитотеллурических данных, име-нуемая методикой бокового зондирования, в случае контрастных объектов в ква-зислоистом разрезе
позволяет получать геоэлектрическую модель в полосе вокруг профиля наблюдений.
3. Предложенный подход к совместной интерпретации данных методов ВЭЗ и ЗСБ объясняет различия между результатами раздельной интерпретации и обеспечивает наиболее устойчивое
и детальное решение обратной задачи.
Научная новизна. В ходе выполненных исследований получены следующие но-вые научные результаты:
большой арсенал методов анализа и инверсии данных МТ зондирования применён для получения информации о трёхмерной среде в полосе, охватывающей профиль наблюдений,
и оценена надёжность такого рода информации;
выполнено формализованное и подробное сопоставление информационных пре-имуществ и ограничений гальванических и индукционных методов, а также пред-ложена эффективная
методика их совместной интерпретации.
Практическая значимость:
выполненный обзор практического применения методов низкочастотной электро-разведки в инженерной геофизике помогает выбрать оптимальный комплекс методов и их методик
для решения той или иной задачи, а поэтому может использоваться как учебное пособие;
разработанная автором система с программной реализацией MT_Array для анализа площадных МТ данных успешно применяется на практике, в т.ч. внедрена в учебный процесс
студентов и магистрантов кафедры геофизики Геологического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова;
методика бокового зондирования, позволяющая получать информацию о трёх-мерной среде по МТ данным, полученным на одиночных профилях, повышает эф-фективность использования
МТ метода;
представленный алгоритм совместной интерпретации данных ВЭЗ и ЗСБ делает комплексирование этих методов более эффективным, позволяя получать дополни-тельную информацию
об изучаемой среде.
Материалы и методы. Полевые материалы, использованные при совместной интерпретации методов ВЭЗ и ЗСБ, были получены в Томской области РФ при участии автора.
Обзор применения методов низкочастотной электроразведки, включая исполь-зуемые методики наблюдения, аппаратурные комплексы, методы обработки, анализа и интерпретации данных,
был произведён на основе различных публикаций (в виде монографий, статей, тезисов докладов и др.) как российских, так и зарубежных изда-тельств, которые приведены в списке
литературы.
Анализ МТ данных проводился в разработанной автором программе MT_Array.
Эксперименты по моделированию и инверсии МТ данных выполнялись с ис-пользованием программ S. Constable, R. Mackie, W. Siripunvaraporn, а также программ П. Ю. Пушкарёва для
визуализации результатов 2D и 3D инверсии.
Совместная интерпретация данных методов ВЭЗ и ЗСБ проводилась в новой вер-сии программы IPI2win (разработчик А. А. Бобачёв).
Апробация работы. Материалы, полученные с участием автора диссертации и использованные в ней, докладывались на различных конференциях: 4-ая, 6-ая и 7-ая международные научно-практические
конференции и выставки Инженерная и руд-ная геофизика (Геленджик, 2008, 2010; Москва, 2011); XIX и XX международные симпозиумы по ЭМ индукции в Земле (Пекин, Китай, 2008;
Гиза, Египет, 2010); на-учная конференция Ломоносовские чтения (Москва, 2008); XVII и XVIII междуна-родные научные конференции студентов, аспирантов и молодых учёных Ломоносов
(Москва, 2010, 2011); международная конференция по ЭМЗ, посвящённая памяти М. Н. Бердичевского и П. Вайдельта (Москва-Звенигород, 2010); 5-ая всероссийская школа-семинар им.
М. Н. Бердичевского и Л. Л. Ваньяна ЭМЗ-2011 (Петергоф, 2011); 9-й международный геофизический научно-практический семинар "Примене-ние современных электроразведочных технологий
при поисках месторождений по-лезных ископаемых" (Санкт-Петербург, 2011).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ, в т.ч. 1 статья в из-дании по перечню ВАК.
Объём и структура работы. Работа изложена на 119 страницах машинописного текста, состоит из введения, четырёх глав и заключения, содержит 2 таблицы, 100 ри-сунков, а также
список литературы из 73 наименований.
Благодарности. Автор выражает огромную благодарность своему научному ру-ководителю П. Ю. Пушкарёву за постоянную поддержку, помощь, обучение и много-летнее сотрудничество.
Автор очень признателен А. Г. Яковлеву за оказанное участие в его научной деятельности. Также автор благодарен сотрудникам ООО Северо-Запад В. П. Гребневу, Е. Д. Алексановой,
Д. А. Алексееву и доценту Геологического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова А. А. Бобачёву, оказавшим помощь на опре-делённых этапах работы.
|
Библиография:
Статья в журнале, рекомендованном ВАК: 1. Иванов П.В., Пушкарёв П.Ю. Возможности интерпретации магнитотеллурических данных, полученных на одиночном профиле, при изучении трёхмерно-неоднородной среды // Физика Земли. 2010. 9. С. 3-10. Прочие публикации: 2. Иванов П.В., Алексеев Д.А., Бобачёв А.А., Пушкарёв П.Ю., Яковлев А.Г. Совмест-ная интерпретация данных ВЭЗ и ЗСБ // Материалы докладов V Всероссийской школы-семинара им. М. Н. Бердичевского и Л. Л. Ваньяна ЭМЗ. Петергоф, 2011. 3. Иванов П.В., Алексеев Д.А., Бобачёв А.А., Яковлев А.Г. О комплексировании ВЭЗ и ЗСБ // Материалы докладов VII Международной научно-практической конференции и выставки Инженерная геофизика. Москва, 2011. 4. Иванов П.В. Восстановление трёхмерно-неоднородной модели по результатам ин-терпретации магнитотеллурических данных, рассчитанных на одиночном профиле // Материалы докладов XVIII Международной научной конференции студентов, аспи-рантов и молодых учёных Ломоносов. Москва, 2011. 5. Иванов П.В. Программное обеспечение MT_Array для анализа магнитотеллуриче-ских данных // Материалы докладов XVII Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных Ломоносов. Москва, 2010. 6. Иванов П.В., Пушкарёв П.Ю. Об информативности магнитотеллурических данных по отношению к изменениям электропроводности в стороне от профиля наблюдений // Материалы докладов VI Международной научно-практической конференции и выставки Инженерная и рудная геофизика. Геленджик, 2010. 7. Пушкарёв П.Ю., Белов С.В., Иванов П.В., Кошурников А.В., Парамонов А.А., Чер-винчук С.Ю., Шустов Н.Л. Комплексные геофизические исследования при поиске подземных вод в районе Истмия (Греция) // Материалы докладов IV Международной научно-практической конференции и выставки Инженерная и рудная геофизика. Геленджик, 2008. 8. Пушкарёв П.Ю., Иванов П.В. Оценка возможностей трёхмерной инверсии магни-тотеллурических данных, полученных на одиночном профиле // Материалы докла-дов V Всероссийской школы-семинара им. М. Н. Бердичевского и Л. Л. Ваньяна ЭМЗ. Петергоф, 2011. 9. Pushkarev P.Yu., Ivanov P.V. Possibilities of interpretation of magnetotelluric data ob-tained on a single profile over 3D structures // Abstracts of International workshop on EM sounding in memory of professors Mark N. Berdichevsky and Peter Weidelt. Mos-cow-Zvenigorod, 2010. 10. Pushkarev P.Yu., Ivanov P.V. Possibilities to investigate off-profile resistivity varia-tions using MT data: a synthetic study // Abstracts of 20th EMI Workshop. Giza, Egypt, 2010. 11. Pushkarev P.Yu., Koshurnikov A.V., Shustov N.L., Ivanov P.V., Sileva D.S. Electro-magnetic methods in engineering, hydrogeological and permafrost studies // Abstracts of 19th EMI Workshop. Beijing, China, 2008.
|
|
