Применение радиомагнитотеллурических зондирований с контролируемым источником для изучения водных переходов при строительстве линейных объектов (на примере объекта в Ямало-Ненецком АО)

Радиомагнитотеллурические зондирований с контролируемым источником (РМТ-К). Метод, в котором используется собственный источник электромагнитных волн. Такая модификация позволяет работать в различных физико-географических обстановках. В Российской Федерации метод активно развивается и применяется для решения инженерных и экологических задач. Настоящая работа посвящена рассмотрению результатов метода РМТ-К. Целью исследования являлось демонстрация возможностей радиомагнитотеллурических зондирований с контролируемым источником при изучении водных переходов (на примере объекта в ЯНАО). Дана оценка влияние статических смещений на данные РМТ-К. Кроме того выполнен анализ других часто применяющихся методов при переходе через речные русла.

Введение …………………………………………………………………………………………………………………………… 3
Глава 1 Геолого-географическая характеристика района работ …………………………………………… 6
1.1. Географический очерк ………………………………………………………………………………………….. 6
1.2. Геология территории проведения работ ………………………………………………………………… 7
1.3. Геокриология территории …………………………………………………………………………………… 10
Глава 2 Основы метода РМТ-К ………………………………………………………………………………………… 16
2.1. Общая информация………………………………………………………………………………………………… 16
2.2. Измеряемые характеристики поля ………………………………………………………………………….. 18
2.3. Ближняя, промежуточная и дальняя зоны источника ………………………………………………. 21
2.4. Инверсия данных РМТ-К ……………………………………………………………………………………….. 23
Глава 3 Аппаратура, методика измерений, программы обработки и инверсии данных ………. 25
3.2. Аппаратурно программный комплекс РМТ-К …………………………………………………………. 25
3.2. Обработка данных …………………………………………………………………………………………………. 27
3.2 Программа инверсии ZONDMT2d …………………………………………………………………………… 34
Глава 4 Результаты работ ………………………………………………………………………………………………… 37
4.1. Методика измерений ……………………………………………………………………………………………… 37
4.2. Интерпретация данных…………………………………………………………………………………………… 38
Глава 5 Оценка влияния на данные РМТ-К статических смещений кривых зондирования…. 42
Глава 6 Особенности влияния анизотропии на результаты РМТ-К ……………………………………. 47
Глава 7 Анализ результатов методов геофизики при изучении водных переходов …………….. 50
Заключение……………………………………………………………………………………………………………………… 61
Список используемой литературы ……………………………………………………………………………………. 63
УДК 624.131.32

В ходе работ над магистерской диссертацией были изучены геологические
особенности разрезов на участке вблизи г. Салехард. Рассмотрен характер распределения
четвертичных отложений в районе участка. Собранная информация о геологии
демонстрирует сложное строение верхней части разрезов. Геокриологическая обстановка на
участке работ также весьма осложнена, ввиду различной степени водонасыщенности и
льдистости в осадочном разрезе.
В диссертации рассмотрены основы методов, использующих поля удаленных
радиостанций и контролируемого источника, а также способы инверсии данных. Освоена
методика и программные средства обработки и интерпретации данных РМТ-К (программы
SM25M, ZondMT1D, ZondMT2D). Поэтапно разобран алгоритм обработки данных на основе
полученных данных с участка работ. Построенные типичные кривые зондирования
продемонстрировали трехслойное строение геологической среды.
Выполнена 2D инверсия данных РМТ-К в программе ZONDMT2d по профилю через
ручей Ыджид-Иоль и построен геоэлектрический разрез. По результатам интерпретации
показано, что метод РМТ-К позволяет детально расчленять геологический разрез при
изучении водных переходов. Сопоставление данных скважин с геоэлектрическим разрезом
подтвердило существенную эффективность работы метода РМТ-К. Полученная информация
о залегании в интервалах 20-30 м плотных песчанистых горизонтов важна для выбора длины
свай при строительстве моста, при этом длина свай должна быть не менее 20 м.
Для оценки влияния статических смещений выполнена 1D инверсия в программе
ZONDMT1d. Относительно небольшие различия разрезов по результатам 1D и 2D инверсии
говорят о небольшом влиянии статических смещения на данные РМТ-К.
Рассмотрено влияние анизотропии на результаты работ методами с гальваническим
возбуждением (ЭТ, ВЭЗ) и индукционным возбуждением (РМТ-К в дальней зоне источника).
Отмечено, что важные параметры разреза для инженерно-геологических исследований –
мощности слоев, более надежно определяется по данным РМТ-К. Помимо этого, выполняя
работы в промежуточной зоне, с использованием кабеля конечной длины существует
возможность изучить коэффициент “макроанизотропии” в геологических толщах.
В работе был произведен анализ результатов других методов геофизики таких как:
сейсморазведка методом МПВ, ВЭЗ, ЭТ, георадиолокация, РМТ-К и детальная
магниторазведка, на примере реальных объектов, связанных с переходом через долины рек.
Сравнительный анализ опыта применения методов малоглубинной геоэлектрики
показывает, что метод РМТ-К имеет ряд преимуществ перед методами ВЭЗ и ЭТ при
проведении работ в районах развития многолетнемерзлых пород:
– возможность проведения зимних работ с бесконтактными приемными
линиями
– высокая производительность съемки
– достоверное определение мощности анизотропных горизонтов.
Недостатками метода РМТ-К являются:
– необходимость установки генераторной линии большой длины, что требует
дополнительных затрат времени и увеличения состава бригады для обеспечения работы
генератора.

Опубликованная
1.БердичевскийМ.Н.,ДмитриевВ.И.Магнитотеллурическоезондирование
горизонтально-однородных сред. – М.: Недра, 1992 – 250 с.
2.Бердичевский М.Н., Дмитриев В.И. Модели и методы магнитотеллурики // М.: Научный
мир. 2009 680 с.
3.Елкин Е.А., Краснов В.И., Бахарев Е.В., Белова Е.В., Дубатов В.Н., Изох Н.Г., Клец А.Г.,
Конторович А.Э., Перегоедов Л.Г., Тимохина И.Г., Хромых В.Г. Стартиграфия
нефтеганосных бассейнов Сибири. Палеозой Западной Сибири. Академическое издание
Гео. Новосибирск, 2001 г., 165 с.
4.Ершов Э.Д. Общая геокриология Учебник – М Изд-во МГУ, 2002 – 682 с
5.Жданов М.С. Электроразведка: Учебник для вузов. – М.: Недра, 1986. – 316 с..
6.Кашкевич В.И, Полицына А.В. Игнатьев В.И., Рыжова Е.В. Геофизические методы и их
информативность при строительстве трубопроводов методом наклонно-направленного
бурения // Инженерная изыскания 2014 60-61 с.
7.Модин И.Н., Яковлев А.Г. ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКА: Пособие по электроразведочной
практике для студентов геофизических специальностей. Том 1– 2-3 перераб. и доп. –
Тверь.: «ПолиПресс», 2018. -274 с.
8.Писарев С.Б., Борисов А.И., Хотин А.Л. Журнал “Технологическое оборудование и
материалы” №6 июнь, 1998, 56-60 с.
9.Рейнин И.В., Лазуков Г.И., Левковская Г.М. Итоги изучения четвертичных отложений
севера Западно-Сибирской нефтегазовой провинции.// Геология и нефтегазаностность
севера Западной Сибири. Труды ВНИГРИ 1963. Выпуск 225, 102-120 с.
10. Сараев А.К., Симаков А.Е., Шлыков А.А. Метод радиомагнитотеллурических
зондирований с контролируемым источником. Геофизика 1, 2014 18-24 с.
11. ЧумаченкоА.Н.,КрасиловА.А.Инженерно-геологическиеизысканияв
гидротехническом строительстве. Методы и технические средства: учебное пособие/
Москва: Московский государственный строительный университет, ЭБС АСВ, 2011.—
107 c.
12. Шумилова Е.В. Литология и генезис доказанцевских четвертичных отложений низовий
Оби. Изд-во «наука»·сибирское отделение. Новосибирск·1974 – 59 с.
13. Berdichevcky N., Vladimir I Magnetotellurics in the context of the theory of ill-posed problem.
2002, p. 215.
14. Cagniard, L., 1953. Basic Theory of the Magneto‐Telluric Method of Geophysical Prospecting.
Geophysics 18, p. 605–635.
15. Saraev A., Simakov A., Shlykov A., Tezkan B. Controlled source radiomagnetotellurics: A tool
for near surface investigations in remote regions // Journal of Applied Geophysics 146 (2017)
p. 228–237
16. Saraev A., Denisov R., Simakov A., Shlykov A., Tezkan B. Possibilities of the Controlled
Source Radiomagnetotellurics in the Study of Kimberlite Overlying SedimentsSaint
Petersburg State University; University of Cologne. EAGE Conference & Exhibition 2019 3-6
June 2019, p. 10-15
17. Shlykov, A.A., Saraev A.K., Estimation the macroanisotropy of a horizontally layered section
from controlled-source radiomagnetotelluric soundings. Izvestiya, Physics of Solid Earth, 2015
Vol. 51, No. 4, p. 583–601.
18. Shlykov A., Saraev A., Agrahari S. Studying Vertical Anisotropy of a Horizontally Layered
Section Using the Controlled Source Radiomagnetotellurics: an Example from the North-
Western Region of Russia. (Submitted: October 7, 2018; Accepted: February 17, 2019)
Geophysica (2019), 54(2), p. 3–21
19. Tezkan B., Saraev A. A new broadband radiomagnetotelluric instrument: applications to near
surface investigations // Near Surface Geophysics, 2008, p. 245-252
20. Tikhonov, A., 1950. On Determining Electrical Characteristics of the Deep Layers of the
Earth’s Crust. Doklady 73, p. 295–297.
21. Varentsov Iv.M. Methods of joint robust inversion in MT and MV studies with application to
synthetic datasets // Electromagnetic Sounding of the Earth’s Interior: Theory, Modeling,
Practice. Amsterdam: Elsevier. 2015a. p. 191-229.
22. Zonge, K.L., Hughes, L.J. (1991). Controlled source audio-frequency magnetotellurics.
Electromagnetic methods in applied geophysics. V.2 – Applications. Series: Investigations in
geophysics, No 3, P. 713-809.