Ny algoritme for at sikre mere nøjagtighed i studiet af Jordens indre

En væsentlig forberedelse til bygning og konstruktion eller ressourceudvinding er at studere stedets geologiske struktur. Et af trinene i denne proces er geofysisk undersøgelse. Dette giver et kontinuerligt overblik over de geologiske horisonter frem for kun data om punkter:boringer. Standardmetoderne for geofysik hjælper med at løse dette problem med forholdsvis enkle forhold. Alligevel kan de klassiske likestrømsmetoder føre til alvorlig unøjagtighed, hvis vi skal undersøge geologisk komplekse strukturer med tynde lag af sand- og lerjord.

Blandt de mest populære metoder i geoelektrisk undersøgelse er elektrisk resistivitetstomografi (ERT). Det er en geofysisk metode til billeddannelse af underjordiske strukturer ved hjælp af elektriske resistivitetsmålinger foretaget på overfladen eller i boringer. Det giver geologer mulighed for at 'se' forskellige klippeformationer, da de har forskellig modstand. Alligevel kan den elektriske resistivitetstomografi også resultere i alvorlig unøjagtighed ved måling af geologisk lagtykkelse, og derfor føre til en betydelig stigning i værdier.

"Fejl ved estimering af jordens elektriske egenskaber kan føre til fejl i konstruktion af bunker og andre problemer under byggeriet. Når vi undersøger aflejringen af ​​sandet, sådanne fejl kan føre til forkerte data om sandreserver. Du ved aldrig, hvad der er under jordens overflade. Hvis vi kun tolker vores data efter en formel tilgang, er det en kæmpe chance for at have fejl, "sagde Arseny Shlykov, forskningens første forfatter, Ph.d. og seniorforsker ved Institute of Earth Sciences ved St. Petersborg Universitet.

Elektrisk resistivitetstomografi (ERT) er ikke den eneste metode til at undersøge Jordens undergrund. En relativt ny radiomagnetotellurisk (RMT) metode er ved at blive udviklet af geofysikere ved Sankt Petersborg Universitet og deres kolleger på:Institute of Geophysics and Meteorology (IGM), universitetet i Köln (Tyskland); og Indian Institute of Technology Kharagpur (IIT Kharagpur). Det bruger elektromagnetisk felt af fjerntliggende radiosendere, og giver information om undergrunden til dybder fra 1 til 30-50 meter. Hvis vi bruger kontrolleret kilde radiomagnetotellurisk (CSRMT), vi kan studere undergrunden ned til 100—150 meter.

"Hvis vi bruger begge metoder på et sted med kompliceret geoelektrisk sektion, vi kan få forskellige resultater. Det er fordi væsentligt forskellig struktur i det elektromagnetiske felt, der bruges i CSRMT- og ERT -metoder. Men den fælles inversion af CSRMT- og ERT -data gør det muligt at bruge fordelene ved begge metoder og få mere præcise resultater. Dette er grunden til, at vi havde brug for en algoritme til at slutte sig til dem, "sagde Arseny Shlykov.

Feltforsøget blev udført på feltteststedet for Lomonosov Moscow State University, der ligger i bosættelsen Aleksandrovka i Kaluga -regionen. Det internationale team af geofysikere sammenlignede de opnåede resultater ved hjælp af begge metoder og fortolkede opnåede data både hver for sig og i fællesskab. Dataene opnået ved hjælp af den nyudviklede algoritme var tættest på borehullsdataene.

"Den nyudviklede algoritme er endnu et skridt fremad for at sikre mere nøjagtighed i geofysisk udforskning. Denne algoritme fungerer inden for en en-dimensionelt horisontalt lagret vertikalt anisotrop model af Jorden. De endimensionelle modeller er enkleste. De repræsenterer undergrunden som et pust wienerbrødstærte med flere vandrette lag. Klippernes egenskaber i sådanne modeller kan kun ændre sig i en retning, altså nedad. Derfor kaldes sådanne modeller endimensionelle. Naturligvis, de geologiske medier er mere komplekse. Vi planlægger at fortsætte med at udvikle algoritmen til at kunne bruge den med to- og tredimensionelle geologiske modeller. To-dimensionelle modeller repræsenterer både lodrette og laterale ændringer. Alligevel er de laterale ændringer også kun i en retning. Tredimensionelle modeller er mest komplekse og tæt på det, vi har i virkeligheden. Men det er ikke let at bruge tredimensionelle modeller. Det er temmelig ressourcekrævende og tidskrævende, "sagde Arseny Shlykov.