ПРЕДИСЛОВИЕ К НОМЕРУ

В настоящий тематический выпуск журнала “Наука и технологические разработки” включены статьи, посвященные описанию некоторых методических аспектов применения электромагнитных методов в геофизических исследованиях. Электромагнитная разведка является одним из основных методов при изучении глубинного строения Земли, она используется при поиске и разведке месторождений различных полезных ископаемых, в первую очередь металлических руд и углеводородов, в экологии, гидрогеологии, инженерной геологии и при решении ряда других фундаментальных и прикладных задач. В арсенале электроразведки такое разнообразие различных методов, что рассмотреть их все в одном номере журнала не представляется возможным.

Тем не менее, несмотря на очень небольшой объем номера, в нем в той или иной мере затронуты проблемы: 1) изучения естественных электромагнитных полей; 2) зондирований на постоянном токе с управляемыми источниками, в том числе с многоэлектродными электроразведочными системами, открывающими возможность построения двумерных и трехмерных моделей среды методами электротомографии; 3) решения обратных задач электроразведки, в том числе применительно к ее достаточно новому направлению – длительному прецизионному электрическому мониторингу с целью детального изучения временных вариаций удельного электрического сопротивления среды на различных глубинах; 4) математического моделирования влияния простейших форм рельефа на результаты инверсии данных электротомографии; и некоторые другие. При этом две статьи связаны с работами, ориентированными на поиск электромагнитными методами влияния тектонических процессов и сейсмичности на состояние земной коры.

В первой статье номера, как это следует из ее названия, можно было бы ожидать описание истории развития сейсмоэлектродинамики. Однако на самом деле в ней рассмотрен гораздо более широкий круг вопросов. Это не только и не столько историко-аналитический обзор становления и развития сейсмоэлектродинамики, но и детальный анализ возможностей и ограничений сейсмоэлектродинамики, в статье дан глубокий анализ ее современного состояния, сформулированы задачи и намечены перспективы дальнейшего развития, рассмотрены основные проблемы. Уже в начале статьи автор определяет сейсмоэлектродинамику как теорию возбуждения переменного электромагнитного поля при землетрясениях и подчеркивает, что рассматривает в представляемой статье сейсмоэлектродинамику именно в этом узком ее понимании.

Представляется достаточно интересным тот факт, что автор очень точно определяет момент рождения сейсмоэлектродинамики – это середина 1960-х годов, точнее, 1966 г. – дата публикации статьи Ф. Элемана⁰, с которой, по мнению автора обзора, началось становление сейсмоэлектродинамики как самостоятельной научной дисциплины. В обзоре дан краткий анализ большого количества публикаций, рассмотрены основные возможные механизмы генерации в земной коре косейсмических магнитных вариаций, приведено их математическое описание и дано общее уравнение генерации, которое учитывает основные элементы механики горных пород.

Автор приводит теоретические основы предложенного им спектрально-поля­ри­зационного метода выявления сейсмомагнитных волн на фоне помех и конкретный пример успешного использования этого метода для обнаружения магнитного поля волны Лява на эпицентральном расстоянии 6400 км от эпицентра землетрясения магнитудой M=7.7. Большое внимание уделено обсуждению теории импульса магнитного поля, который возбуждается в очаге землетрясения в момент образования разрыва.

Выделены три основных направления исследований сейсмоэлектромагнитных явлений: 1) поиск и физическая интерпретация косейсмических электромагнитных сигналов; 2) разработка электромагнитных методов прогноза землетрясений и 3) изучение и разработка теории силового, теплового и/или химическое воздействия переменного электромагнитного поля на горные породы.

Считаю необходимым подчеркнуть, что автором обсуждаемого обзора является один из крупнейших специалистов в области изучения и теоретического описания ультранизкочастотных электромагнитных волн Анатолий Владимирович Гульельми, что делает этот обзор особенно привлекательным и интересным.

Во второй статье номера описан разработанный авторами новый методический подход к оценке влияния простейших форм рельефа дневной поверхности на результаты инверсии данных электротомографии. Для этого использовано численное моделирование на основе метода конечных элементов независимым от инверсии электрических данных способом. На примере рва треугольного сечения в однородном полупространстве показана возможность возникновения ложных аномалий и рассмотрены различные возможные варианты искажения результатов электротомографии, в том числе влияние рва на возможность обнаружения в разрезе реальной неоднородности, поиск которой может быть основной задачей выполняемых электротомографических исследований. В частности, сделан вывод, что в зависимости от соотношения значений электрического сопротивления неоднородности и вмещающей ее среды возможна как интерпретация ложной аномалии в виде реальной, так и усиление или маскировка реально присутствующей неоднородности. Описанный подход и опыт его применения может найти широкое применение и дать положительный эффект при планировании и интерпретации результатов малоглубинных эдектротомографических исследований.

Третья статья выпуска посвящена вопросам оптимизации алгоритма расчета временных вариаций удельного электрического сопротивления горных пород земной коры по данным длительного многолетнего мониторинга методом ВЭЗ. Цель оптимизации – минимизация погрешностей оценок удельного электрического сопротивления и его временных вариаций. В качестве исходных данных использованы результаты уникального эксперимента на Гармском полигоне в Таджикистане. Анализировались около 4000 кривых ВЭЗ, полученных в разные дни по одной кривой в день с помощью специально разработанной прецизионной аппаратуры на многоэлектродной установке с набором разносов питающих электродов от 6 до 650 м. Задача решалась в рамках горизонтально-слоистой модели среды на примере оценки параметров сезонных вариаций удельного электрического сопротивления отдельных слоев четырехслойной модели⁰. На основе полученных результатов разработан оптимальный алгоритм расчета вариаций удельных электрических сопротивлений по данным режимных ВЭЗ.

References

Eleman, F. The response of magnetic instruments to earthquake waves II, J. Geomag. Geoelectr., 1966, vol. 18, no. l, pp. 43–72.

Deshcherevskii, A.V., Modin, I.N., Sidorin, A.Ya., Constructing the optimal model of the geoelectric section using vertical electrical sounding data: Case study of the central part of the Garm research area, Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics, 2018, vol. 54, no. 10, pp. 1490–1511. https://doi.org/10.1134/S0001433818100031

А.Я. Сидорин