ИНСТИТУТ ГЕОФИЗИКИ

Направление науки: 1.5. Науки о Земле

Направление фундаментальных и поисковых исследований 1.5.1. «Геофизика», раздел фундаментальных и поисковых исследований 1.5.1.4. «Геофизические методы поисков и разведки полезных ископаемых» Программы фундаментальных и поисковых научных исследований на 2021–2030 годы.

Тема Программы ФНИ

Сведения о результатах по направлениям исследований в соответствии с Программы фундаментальных и поисковых научных исследований на 2021–2030 годы в 2021 году:

1. Комплексирование геофизических методов электроразведки и разработка новых технологий для изучения геоэлектрического строения верхней части земной коры при различных масштабах исследований.

1.1. Выполнены комплексные геофизические исследования (магниторазведка, радиометрия, вертикальные электрические зондирования и магнитовариационное профилирование) по изучению гидрогеологической ситуации вблизи пос. Крылатовский на предмет обнаружения новых источников питьевого водоснабжения поселка. Проведен комплекс исследований по региональному профилю, пересекающему Серовско-Маукский разлом в окрестностях г. Ревды (Свердловская область). В качестве основного метода электроразведочных работ использованы аудиомагнитотеллурические зондирования (АМТЗ). Разработана новая технология учета влияния верхней части разреза на результаты АМТЗ с помощью контролируемого источника в ближней зоне.

Исполнители: Давыдов В.А., к.г.-м.н., с.н.с.

Публикации:

1. Давыдов В.А. Геофизические исследования в районе Крылатовской водозаборной скважины // Известия УГГУ. 2021. Вып. 1(61). С. 65–73. https://doi.org/10.21440/2307-2091-2021-1-65-73
2. Давыдов В.А. Геофизические исследования на Ревдинском пересечении Серовско-Маукского регионального разлома // Известия вузов. Горный журнал. 2021. № 2. С. 64–69. DOI: 10.21440/0536-1028-2021-2-64-69
3. Давыдов В.А. Учет влияния верхней части разреза на результаты аудиомагнитотеллурических зондирований с помощью контролируемого источника в ближней зоне // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2021. Т. 332. № 8. 177–186. DOI: 10.18799/24131830/2021/8/3316
4. Vadim A. Davydov, Olga I. Fedorova, Vitaliy Y. Gorshkov & Sergey V. Baydikov. Assessment of state of earth dam of Elchovka settling pond by combination of electromagnetic soundings and polarization methods // Studia Geophysica et Geodaetica. 22 February 2021.

1.2. Выполнено математическое моделирование электрических зондирований с симметричной AMNB (S) и комбинированной AMN+NМА установками над локальными объектами: шаром, полушаром, аппроксимирующими геоэлектрические неоднородности. Проведены экспериментальные исследования на двух объектах, используя комбинированную и, для сравнения, симметричную установки. По результатам моделирования и экспериментов, можно заключить, что комбинированная установка AMN+NМА имеет некоторые преимущества по сравнению с широко применяемой AMNB установкой и может использоваться для электрических зондирований верхней части геологического разреза, а также в электротомографии горных пород.

Исполнители: Федорова О.И., к.г.-м.н., с.н.с.

Публикация:

1. Федорова О.И. Геоэлектрические зондирования с комбинированной и симметричной установками над геологическими неоднородностями: математическое моделирование и экспериментальные примеры // Вестник ВГУ: серия Геология. 2021. № 3. DOI: https://doi.org/10.17308/geology.2021.3/3653

1.3. Проведены исследования по изучению связи параметров поляризационного процесса во временной и частотной области. На основе комплексирования экспериментальных данных метода сопротивлений на переменном токе на разных частотах предложен алгоритм определения поляризационных характеристик среды.

Исполнители: Шестаков А.Ф., д.ф.-м.н., в.н.с.

Публикация:

1. Шестаков А.Ф. К оценке поляризационных характеристик среды по данным многочастотных измерений в методе сопротивлений на переменном токе // Известия УГГУ. 2021. Вып. 1(61). С. 102–108. https://doi.org/10.21440/2307-2091-2021-1-102-108
2. Шестаков А.Ф. К определению поляризационных параметров среды в частотной области по данным метода сопротивлений на переменном токе // Материалы XIнаучных чтений памяти Ю.П. Булашевича."Глубинное строение, геодинамика, тепловое поле Земли, интерпретация геофизических полей". 20–24 сентября 2021 г. Екатеринбург: ИГФ УрО РАН, 2021. С. 242–246.

1.4. Рассмотрены вопросы теории и интерпретации импульсных индукционных зондирований с измерением становления магнитного поля, создаваемого вертикальным магнитным диполем (ВМД) над слоистой средой или S-плоскостью. Показано, что частотные и временные характеристики магнитного поля с увеличением глубины точки наблюдений изменяются подобным образом, убывая в равной степени. Установлено, что временнóе положение экстремумов магнитной индукции определяется расстоянием от точки наблюдений до диполя и удельным сопротивлением среды, что служит способом его оценки. Проведены расчеты для типичных слоистых разрезов двухслойных и трехслойных сред и показано хорошее соответствие полученных результатов при гармоническом или импульсном режимах изменения тока в источнике.

Исполнители: Ратушняк А.Н., к.т.н., в.н.с; Байдиков С.В., к.т.н., с.н.с.

Публикация:

1. Ратушняк А.Н., Байдиков С.В. Импульсные индуктивные электромагнитные зондирования слоистых сред // Известия ВУЗов. Горный журнал. 2021. № 8. С. 34–44. DOI: 10.21440/0536-1028-2021-8-34-44
2. Ратушняк А.Н., Байдиков С.В. Импульсные индуктивные электромагнитные зондирования слоистых сред. Глубинное строение, геодинамика, тепловое поле земли, интерпретация геофизических полей. XI научные чтения памяти Ю.П. Булашевича. Материалы конференции. Екатеринбург: ИГФ УрО РАН, 2021. С. 200–204.

1.5. Выполнены измерения слабого переменного магнитного поля различными датчиками магнитной индукции в неэкранированном пространстве при отсутствии явных геомагнитных вариаций. Показано, что амплитуда естественного геомагнитного шума в спокойном геомагнитном поле в отсутствие геомагнитных вариаций имеет случайный характер; поэтому градиентные методы измерения слабого переменного магнитного поля ограничены снизу уровнем естественного геомагнитного шума.

Отмечено, что основная часть магнитного шума в феррозондах и магнитомодуляционных датчиках с сердечниками из аморфных ферромагнитных сплавов, полученных методом быстрой закалки, возникает в результате сильного магнитоупругого взаимодействия. Рассмотрены последние достижения в снижении порога чувствительности активных датчиков слабого магнитного поля на основе аморфных ферромагнетиков. Выполнена оценка средней амплитуды магнитного шума магнитомодуляционных датчиков с аморфным ферромагнитным сердечником, работающих в режиме автопараметрического усиления. Показано, что средняя амплитуда магнитного шума магнитомодуляционных датчиков может составлять ~0.45 пТл на частоте 0.1 Гц и менее 0.1 пТл на частотах выше 3 Гц.

Исполнители: Сокол-Кутыловский О.Л., д.т.н., с.н.с.

Публикации:

1. Сокол-Кутыловский О.Л. Измерение слабого переменного магнитного поля в неэкранированном пространстве // Метрология. 2021. № 1. С. 46–59. DOI: 10.1007/s11018-021-01922-4
2. Сокол-Кутыловский О.Л. Магнитный шум феррозондов и магнитомодуляциннных датчиков с аморфным ферромагнитным сердечником // Приборы и техника эксперимента. 2021. № 5. С. 126–130. DOI: 10.1134/S0020441221050110.

1.6. Разработан способ повышения точности инклинометрии в процессе бурения наклонно-направленных скважин в режиме on-line, позволяющий при измерении параметров геометрического положения забоя ствола бурящейся скважины отказаться от введения различного рода поправок. Разработано специализированное устройство и рабочая система, включающая микропроцессор и компенсационные соленоиды, для управления процессом инклинометрии при бурении наклонно-направленных скважин.

Рассмотрено влияние бурового раствора на электрический потенциал каротажа методом спонтанной поляризации и оценена степень уменьшения измеряемой в скважине величины потенциала].

Исполнители: Ратушняк А.Н., к.т.н., в.н.с.; Байдиков С.В., к.т.н., с.н.с.

Публикации:

1. Теплухин В.К., Зенков В.В., Ратушняк А.Н., Байдиков С.В. К вопросу о повышении точности инклинометрии в процессе бурения нефтегазовых скважин // Известия ВУЗов. Горный журнал. 2021. № 6. С.32–41. DOI: 10.21440/0536-1028-2021-6-32-41
2. Исламгалиев Д.В., Ратушняк А.Н. Влияние бурового раствора на величину потенциала спонтанной поляризации при каротаже скважин // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2021. № 11-1. С. 46–54. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_111_0_46

1.7. Рассмотрены экспериментальные результаты синхронного измерения естественного переменного геомагнитного поля различными типами компонентных магнитных датчиков — индукционных и магнитомодуляционного. Рассмотрены методы оценки собственного шума датчиков на основе синхронных измерений. Приведены оценки собственного шума для различных типов датчиков, полученные на основе экспериментальных данных. Проведено сравнение результатов с расчётными оценками. Показано, что магнитомодуляционный датчик имеет слишком высокий уровень шума для измерения геомагнитного поля.

Проведен анализ результатов изучения геоэлектрических разрезов Урала. Установлено, что для исследования глубинного строения Земли в промышленно развитых районах целесообразно проводить комплексом методов, главным из которых является метод магнитотеллурического зондирования, дополнительными – методы, основанные на использовании индустриальных помех.

Предложено устройство для проведения многочастотных измерений с одновременным измерением на нескольких целевых частотах в пределах заданного частотного диапазона.

Исполнители: Вишнев В.С., к.г.-м.н., с.н.с; Коноплин А.Д., к.т.н., с.н.с.; Астафьев П.Ф., к.г.-м.н., с.н.с.

Публикации:

1. Вишнев В.С., Коноплин А.Д., Астафьев П.Ф. О глубинных электромагнитных зондированиях земли на Урале. Глубинное строение, геодинамика, тепловое поле земли, интерпретация геофизических полей. XI научные чтения памяти Ю.П. Булашевича. Материалы конференции. Екатеринбург: ИГФ УрО РАН, 2021. С. 54–58.
2. Вишнев В.С., Коноплин А.Д., Астафьев П.Ф. О некоторых результатах глубинных электромагнитных зондирований земли на Урале // Уральский геофизический вестник. УрО РАН: Екатеринбург. 2021. № 2. С. 4–16. DOI: 10.25698/UGV.2021.2.1.04
3. Коноплин А.Д., Арзамасцев Е.В. Измерительное устройство для геоэлектроразведки. Патент РФ № 2760175. 22.11.2021. Бюл. № 33.
4. Коноплин А.Д., Астафьев П.Ф. Оценка чувствительности компонентных датчиков переменного геомагнитного поля по результатам синхронных измерений // Уральский геофизический вестник. УрО РАН: Екатеринбург. 2021. № 1. С.39–48. DOI:10.25698/UGV.2021.1.5.39

Проведение экспериментальных геофизических исследований с применением новых методических разработок для изучения состояния и мониторинга грунтовых гидротехнических сооружений (ГТС).

Выполнено комплексное исследование состояния грунтовой плотины, ограждающей накопитель жидких химических веществ. Применили методы электрических зондирований в кондуктивном и индукционном варианте с изучением частотной дисперсии электросопротивления. Метод естественного поля был использован для выявления основных фильтрационных потоков, а построение карты вертикального градиента потенциала позволило локализовать области фильтрации воды вглубь плотины и в коренные породы. На исследуемой плотине обнаружены аномалии электропроводности и частотной дисперсии, приуроченные к аномалиям естественного поля, что указывает на разуплотнение грунтов и повышенную фильтрацию в этих частях грунтовой плотины.

Исполнители: Давыдов В.А., к.г-м.н., с.н.с; Федорова О.И., к.г-м.н, с.н.с..; Байдиков С.В., к.т.н., с.н.с.; Горшков В.Ю., н.с.

Публикация:

1. Davydov, V.A., Fedorova, O.I., Gorshkov, V.Y., Baidikov S.V. Assessment of state of earth dam of Elchovka settling pond by combination of electromagnetic soundings and polarization methods // Studia Geophysica et Geodaetica. Vol. 65. Iss. 2. P. 206–218. DOI: 10.1007/s11200-020-0114-1
2. Горшков В.Ю. Определение причин просадки земной поверхности в восточной части пос. Садовый // Уральский геофизический вестник. 2021. № 2(44). С. 16–20. DOI: 10.25698/UGV.2021.2.2.16
3. Горшков В.Ю. Результаты электроразведочных работ по определению наличия карстовых полостей // Материалы XIнаучных чтений памяти Ю.П. Булашевича. "Глубинное строение, геодинамика, тепловое поле Земли, интерпретация геофизических полей" 20–24 сентября 2021 г. Екатеринбург: ИГФ УрО РАН, 2021. С. 77–79.
4. Давыдов В.А. Поиски подземных ходов с помощью сейсморазведки на примере заброшенного монастыря // 2021. № 2(44). С. 21–27. DOI: 10.25698/UGV.2021.2.3.21