Геофизические методы решения геоэкологических задач

Реферат

Методы полевой (наземной), скважинной и шахтной (исследований во внутренних точках среды) геофизики

В полевой геофизике выделяются следующие методы: магниторазведка, гравиразведка, электроразведка, сейсморазведка, терморазведка, радиометрия, а также геофизические методы исследования скважин. С помощью магниторазведки изучают особенности распределения магнитного поля, вызванного горными породами и рудами различной намагниченности. Гравиразведка основана на изучении поля силы тяжести и ее градиентов, отражающих плотностные неоднородности геологического разреза. Электроразведочными методами изучают процессы, происходящие в горных породах при прохождении через них электрического тока. Характер этих процессов зависит от удельного сопротивления и других электрических свойств горных пород. Радиометрические методы основаны на измерении интенсивности излучения радиоактивных элементов с целью их обнаружения и определения содержания. Методами сейсморазведки изучают особенности распространения упругих колебаний в горных породах.

В экологии наиболее широко используются: вертикальное электрическое зондирование (ВЭЗ), электропрофилирование (ЭП), электрокаротаж, зондирование методом вызванных потенциалов (ВЭЗ-ВП), резистивиметрия (определение удельных электрических сопротивлений воды), сейсморазведка методом преломлённых волн (МПВ), термометрия, гамма-съёмка, пенетрационный и радиометрический каротаж.

Так как все геофизические поля проявляются в той или иной мере в оболочках Земли, то параметры этих полей, возможно, регистрировать в искусственных и естественных сооружениях, к которым относятся: разведочные скважины, горные выработки шахты, карьеры, кратеры вулканов, зоны крупных разломов, полости подземных выщелачиваний.

Геофизические методы измерения во внутренних точках геологической среды охватывают самые верхние слои земной коры Самая глубокая «Кольская скважина» пересекает толщу, превышающую 13 км. Нефтегазовые скважины имеют глубины порядка 3-6 км. Самые глубокие шахты сооружены на глубинах, не превышающих 1500-1600 м.

По способам применения геофизические методы измерения во внутренних точках геологической среды подразделяются на:

скважинные – геофизические исследования скважин (ГИС);
шахтные – методы подземной геофизики (скважинные и шахтные).

Методы ГИС

Разновидностей методов и способов ГИС большое количество (более 100). Эти методы основаны на использовании всех геофизических полей. Преимущественное значение имеют электромагнитное, сейсмоволновое, радиационное и тепловое.

Методы ГИС подразделяются на:

- электрические;

- сейсмоакустические;

- радиоактивные.

Гравитационные и магнитометрические измерения имеют ограниченное использование.

Методы ГИС предназначены для геологического изучения разрезов геологоразведочных скважин с целью выделения глубины залегания и геометрических параметров полезных ископаемых, выяснения их природы. Техника производства работ предусматривает спускоподъемные операции в скважинах.

В методах ГИС, как и в методах наземной геофизики, используются как естественные, так и искусственно созданные геофизические поля. С помощью этих методов изучается деформация того или иного поля в зависимости от физических свойств геологических образований, которые пересекают скважину, т.е. ГИС – методы геофизического профилирования по стволу скважины, которая и является профилем наблюдения. Например, для проведения электрических методов используется, как и при электропрофилировании, типовая электоразведочная установка, с помощью которой регистрируются значения удельного электрического сопротивления и можно геологический разрез разделять на слои пониженного (глины) и повышенного (песчаники) сопротивления. Аналогичным способом можно изучать другие поля, например, если в скважину опустить скважинный радиометр (РК), то можно изучать естественную радиоактивность пород (у глин повышенная, у песка пониженная).

2. Методы подземной геофизики

Эти методы подразделяются на скважинные и шахтные.

Скважинная геофизика предусматривает изучение объема геологического пространства по схеме:

а) «скважина – скважина»

б) «скважина – дневная поверхность»

в) «скважина – шахта»

Таким образом, изучаемое пространство просвечивается по веерной сетке. По результатам измерений с помощью специальных комплексных программ строят томографические изображения (изучение непрозрачных объектов).

Методы скважинной геофизики используют искусственно созданные электромагнитные и сейсмоволновые поля, т.е. методы скважинной электро- и сейсморазведки.

Шахтная геофизика. В отличие от методов ГИС профили геофизических наблюдений ориентируются по простиранию полезного ископаемого, то есть профилями наблюдений являются подготовительные горные выработки, из которых ведется извлечение полезного ископаемого. Классический пример – угольные и рудные шахты. Измерения можно также выполнять по веерной томографической сетке, используя сейсмоакустические и электромагнитные (включая радиоволновые) поля.

Так как геофизические методы, основанные на этих полях, обладают наибольшей глубинностью, то их обработка возможна по лучевой схеме. А, как известно, распространение сигналов по лучу можно просто описать математической формулой, следовательно, томографическая обработка (алгоритм Радона) вполне приемлема. Перечисленные методы относятся к методам опережающего прогноза тех или иных геологических объектов. В то же время, как в шахтных, так и в скважинных условиях можно выполнять измерения состояния естественных геофизических полей Земли. Эти исследования относятся к мониторинговым наблюдениям преимущественно естественных геофизических полей гравитационного, магнитного, теплового. В этих целях или бурятся специальные скважины, или оборудуются геологоразведочные скважины, или же специально оборудуются участки горных выработок.

В скважины помещаются специально созданные гравиметры, магнитометры, термометры, сейсмоакустические датчики и т.д. Измерения выполняются в режиме текущего времени, т.е. на постоянно «пишущих» радиоэлектронных приборах (шлейфовые осциллографы, цифровые регистрирующие модули и др.)

Методы аэро- и аквагеофизики

Дистанционные методы (ДМ) – это комплекс исследований физических полей Земли, выполняемых приборами, находящихся на космических и воздушных носителях. С помощью ДМ можно получать информацию о строении земной поверхности, верхней части литосферы, происходящих в них процессах.

ДМ в зависимости от дистанционных носителей разделены на аэрокосмические (приборы установлены на космических аппаратах) и аэрогеофизические (приборы установлены на воздушных суднах).

Аэрокосмические методы:

- Космофотосъемка (КФС);

- Телевизионная съемка (ТС);

- Инфракрасная съемка (ИК);

- Радиотепловая съемка (РТ);

- Радиолокационная съемка (РЛ) и др.

Аэрогеофизические методы:

- Аэромагнитная съемка;

- Аэрогравиметровая съемка;

- Аэроэлектрометрическая съемка;

- Аэрорадиометрическая съемка;

- Аэротепловая съемка.

Важнейшей особенностью дистанционных съемок является возможность различной степени генерализации объектов и изменения обзорности (ширины полосы исследований), которые зависят:

от высоты орбиты космического носителя (от 180 до 1000 км) или летательного аппарата (от 500 до 10000 м);
от типа аппаратуры и ее разрешающей способности, масштаба съемки.

В большинстве случаев, чем больше генерализация, тем меньше разрешение на местности.

Особенность ДМ в том, что с их помощью удается, как бы заглянуть внутрь литосферного пространства, получив структурные планы объектов, фрагменты которых только частично выделяются наземными съемками.

1. Краткие сведения об аэрокосмических съемках

Это съемки посредством фотографирования космофотосъемка (КФС) и аэрофотосъемка (АФС). Они разделяются на съемки в видимом и невидимом диапазоне частот, в первом случае при длинах волн = 0,35-12,5 мкм, а во втором - при длинах волн =1,5-14 мкм.

Физической основой фотосъемки в видимом диапазоне частот является изучение отраженного электромагнитного излучения по электромагнитным и тепловым свойствам. Используются фотоматериалы, позволяющие производить съемку в различных диапазонах светового спектра частот. Разрешающая способность КФС от 30 до 2 м.

Физической основой фотосъемок в невидимом диапазоне частот также является изучение отраженного электромагнитного излучения от природных и техногенных объектов, но в более низком частотном диапазоне. Это преимущественно инфракрасное излучение, которое как носитель информации близко к световому изображению. Длины волн >1 мкм. Приборы для производства инфракрасных съемок получаем название тепловизоров. При увеличении частоты до 300 МГц (< 1 м) фотосъемки в невидимом диапазоне частот получили название радиолокационных (радарных). Характер изображения здесь определяется шероховатостью растительного покрова, микрорельефом и рельефом.

Радиолокационные съемки позволяют обнаруживать разрывные нарушения, определять состав пород, картировать участки развития и деградации мерзлоты. В условиях высокого сопротивления зондирование радиолокационными съемками может осуществляться на глубину в несколько десятков метров.

Ультрафиолетовая и лазерная съемки используются для контроля загрязняющих компонентов приземных частот атмосферы, оценки воздействия промышленных объектов на окружающую среду. Датчиками являются лазерные сенсоры (лидары). Лидары способны обнаруживать отдельные атомы загрязняющих веществ. Лидары и лидарные станции могут устанавливаться на воздушных носителях, зданиях и мачтах, на передвижных наземных носителях.

Лидарные станции насчитывают помимо видимого канала, каналы ультрафиолетового и инфракрасного излучения. Канал ультрафиолетового излучения предназначен для контроля загрязняющих газов SO2, NO2, O3, а канал ИК для контроля загрязняющих газов NH3, C2H4 и O3.

2. Краткая характеристика аэрогеофизических методов

Это методы, выполняемые с помощью приборов, установленных на воздушных суднах (самолетах, вертолетах, планерах). Аэросъемки проводятся в более крупных масштабах, нежели аэрокосмические. Основная задача – картировочные работы в геологии и геоэкологии. Масштабы съемок 1:200000 – 1:25000. Наибольшее распространение получили аэромагнитные, аэрогравитационные, аэрорадиометрические и аэроэлектроразведочные съемки. Созданы аэрогеофизические станции. В них имеются квантовый магнитометр, гравиметр, тепловизор, электроразведочная аппаратура, гамма-спектрометр. Последний является одним из основных модулей, предназначенных для разведки на глубинах до 100-200 м.

Перечисленные методы относятся к пассивной группе, где используются естественные геофизические поля. Другая группа методов, где изучаются искусственно вызываемые поля, получила название активной группы.

Пассивная группа включает методы всех геофизических полей, кроме сейсмометрии – методы аэрограви-, аэромагнито-, аэроэлектро-, аэротепло- и аэрорадиометрии. Наибольшее применение имеют методы спектрорадиометрии, аэромагнито- и аэроэлектроразведки.

Аэрорадиометрия, решающая задачи по картированию выходящих на земную поверхность геологических комплексов пород, используется в экологических целях для контроля радиационного фона. С помощью магнито-, электро- и гравиразведки выполняется региональное картирование перспективных участков на различные полезные ископаемые, а также детальное изучение рельефа и, в мониторинговых целях, наблюдения за изменением геологических и географических изменений земной поверхности (оползневые процессы, вулканическая деятельность и т.д.). Картирование выполняется по традиционной для геофизических методов схеме, т.е. профили располагаются вкрест простирания изучаемых объектов. Расстояние между профилями определяется в соответствии с заданным масштабом. По этим же критериям оценивается высота съемки. Наиболее эффективны съемки с вертолетов, но они более дорогостоящие по сравнению с самолетами.

Варианты пассивных аэрогеофизических методов посредством использования естественных электромагнитных полей:

Аэровариант метода естественного электромагнитного поля, где изучается магнитотеллурическое поле в диапазоне частот f = 102-105 Гц.

Над однородным полупространством магнитотеллурическое поле имеет горизонтальную и близкую к круговой поляризацию. Наличие проводящих объектов вызывает появление вертикальных составляющих магнитного поля, а, следовательно, имеет место наклон плоскости поляризации поля.

Входной преобразователь: две взаимно перпендикулярные рамки, оси которых наклонены под углом 45 к горизонтальной плоскости. Разностный сигнал в этих рамках измеряется высокочувствительным устройством. При горизонтальной поляризации магнитного поля сигналы в рамках равны и их разность равна нулю. Если сигнал не равен нулю, значит, имеет место наклон плоскости поляризации магнитного поля. При высоте 200 м. (оптимальная высота) уровень аномалий-помех от приповерхностных неоднородностей невысокий. Глубинность метода большая. Хорошо выделяются протяженные проводящие объекты а также крутопадающие пласты, в частности тектонические нарушения.

Аэроварианты метода радиокип.

Изучаются поля радиостанций в сверхдлинноволновом диапазоне (15-30 кГц). Существует несколько систем:

1) Измеряется активная (Rb) и реактивная (Jm) составляющие двух ортогональных компонент магнитного поля Hx и Hy, расположенных в горизонтальной плоскости. В качестве опорного сигнала используют вертикальную составляющую электрического поля Ez, которая слабо зависит от характера геоэлектрического разреза. Проводящие объекты выделяются на картах изолиний магнитного поля максимумами (), при этом вектор перпендикулярен к простиранию объектов. Наилучшие результаты, когда простирание структур параллельно распространению первичного поля.

Измерение активной и реактивной компонент горизонтального магнитного поля

2) Измеряются активная (действительная) Re Hz и реактивная (мнимая) Jm Hz компоненты вертикальной составляющей магнитного поля, при этом в качестве опорной принимают фазу ().

Измерение Re Hz и Jm Hz компонент горизонтального магнитного поля

Над электрически однородным разрезом первичное магнитное поле горизонтально. Hz связана с изменением геоэлектрического разреза в горизонтальном направлении. Метод эффективен при картировании электрически разнородных толщ.

3) Измеряют отношение сигналов H1 и H2 и судят о наклоне вектора магнитного поля. Установка точно такая же, как и в методе магнитотеллурического поля: две ортогональные рамки, наклоненные под углом 45 к горизонту.

Недостаток всех систем аэровариантов, основанных на изучении полей радиостанций – их чувствительность к рельефу и к неоднородностям в верхней части разреза: появляется большое число аномалий, связанных с нерудными объектами (зонами графитизации, тектоническими нарушениями и пр.).

Активная группа включает методы аэроэлектроразведки, так как имеется широкий круг возможностей для создания искусственных полей как по схеме «земная поверхность - воздушное пространство», так и по схеме «воздушное пространство - воздушное пространство». В первом случае искусственное поле создается на поверхности Земли. Например, на земной поверхности растягивается длинный кабель, который питается током низкой частоты. Этот кабель располагается вдоль простирания изучаемых геологических структур, а вкрест простирания пород размещаются профили геофизических наблюдений.

Кроме кабеля, в качестве источника поля может быть петля большого размера (сторона петли от 5 до 10-15 км). Что касается схемы «воздушное пространство – воздушное пространство», то в этом случае модуль возбуждения поля и модуль приема поля могут находиться как на разных суднах, так и на одном.

Варианты активных аэрогеофизических методов посредством использования искусственных электромагнитных полей:

а) Неподвижный источник поля, расположенный на поверхности земли (бесконечно длинный кабель, незаземленная петля).

В варианте бесконечно длинного кабеля, последний располагается прямолинейно длиной 10-40 км. и заземляется на концах. Питание кабеля на переменном токе.

Аэроэлектроразведочные системы с неподвижным источником поля. Аэровариант метода БДК

Приемная рамка буксируется вертолетом на высоте h, изменяющейся от 50 до 70 м. вдоль профилей, ориентированных вкрест кабелю. Измеряется амплитуда и фаза () на нескольких частотах. Можно измерять Re H и Jm H. Опорный сигнал, необходимый для работы фазочувствительных детекторов, передается от генераторной установки на борт самолета по радиоканалу. Область применения - геологическое картирование линейно вытянутых проводящих зон (тектонических нарушений), контактов крутопадающих пород, неглубоко залегающих хорошо проводящих руд.

В варианте незаземленной петли первичное поле возбуждают с помощью большой прямоугольной незаземленной петли со стороной 3 – 4 км.

Аэроэлектроразведочные системы с неподвижным источником поля. Аэровариант метода незаземленной петли.

Частота f = 100-700 Гц. Датчики поля две горизонтальные или вертикальные рамки Р1 и Р2, которые жестко скреплены между собой и буксируются выпускной гондолой. Измеряются в точках расположения рамок. Профили располагают вне петли перпендикулярно к длинной стороне. Длина профилей достигает 15 км.

б) Системы с жесткой базой.

Это методы дипольного индуктивного профилирования. Источник поля – питающий диполь (ПД) и датчик поля – измерительный диполь (ИД) жестко связаны между собой. ПД и ИД укрепляются на общей жесткой конструкции, которая буксируется на трос-кабеле.

Аэроэлектроразведочные системы с жесткой базой. Генераторный и измерительные диполи установлены на одном и том же носителе

Аппаратура ДИП-ЖСК – дипольное индуктивное профилирование, жесткое крепление. Регистрируются составляющие переменного поля: и др. Частота 625 и 5000 Гц. За счет компенсации первичного поля рамки, измеряется только вторичное поле.

Аэроэлектроразведочные системы с жесткой базой. Генераторный и измерительный диполи в выносной гондоле (система ДИГЕМ)

Длина гондолы 9 м. Генераторная рамка - горизонтальный диполь, ИД – три взаимно перпендикулярные рамки. Шесть каналов регистрации. Низкий уровень шумов за счет компенсации первичного поля, что обеспечивает высокую глубинность исследований.

в) Системы с разнесенными генераторным и измерительным диполями.

Аэроэлектроразведочные системы с разнесенными генераторными и измерительными диполями. Система ДИП

ПД – на летательном аппарате. ИД – на гондоле в нескольких десятках метрах или на другом самолете. Преимущество систем – повышенная глубинность. Недостаток - изменения взаимной ориентации самолета и гондолы за счет воздушных потоков. Источник поля – горизонтальная многовитковая рамка, укрепленная на крыльях и физюляже самолета. Измерение с помощью 2х ортогональных рамок, размещенных в гондоле. Область применения – геологическое картирование и помехи проводящих рудных залежей.

г) Аэроэлектроразведка МПП.

Аэровариант наземного метода МПП, т.е. дипольное индукционное профилирование с нестационарным магнитным полем.

Установка АМПП

ГК – генераторный контур.

ИД – измерительный диполь

ГК питается периодическими импульсами тока прямоугольной или полусинусоидальной формы. С помощью ИД изучается переходный процесс в паузах между импульсами тока. Измерения с различными задержками выполняются в процессе одного полета в отличие от наземного варианта. Следовательно, аппаратура многоканальная. Преимущество АМПП перед аэроэлектроразведкой, использующей гармонически меняющееся поле, - отсутствие первичного поля в момент измерения переходных процессов. Это исключает применения сложных приемов компенсации первичного поля. Но с другой стороны появляется необходимость компенсации паразитного сигнала от вихревых токов, наведенных первичным полем в металлическом корпусе летательного аппарата. Отечественная аппаратура 4х канальная. Три канала одновременно регистрируют компоненты нестандартного поля на трёх временах задержки в интервале 0,5-3 мс, четвёртый канал контролирует помехи. Аппаратура рассчитана на поиски хорошо проводящих руд и реже применяется при геологическом картировании (малые задержки).

3. Аквальные геофизические методы

Это комплекс геофизических методов, которые выполняются в водной среде, и наибольшее значение из которых имеет морская геофизика, преимущественно предназначенная для изучения шельфа с целью поисков и разведки МПИ. Отдельный вид исследования – региональные исследования в водной среде, относящиеся к общей геофизике. Изучение деформации геофизических полей Земли в целом, как и в аэрометрии, выполняются с помощью плавсредств, начиная от крупных океанических и заканчивая лодками и катерами. Среди методов грави-, магнито-, электро-, радио- и сейсмометрии наибольшее значение имеют исследования по сейсмо- и электроразведке, при том, что в отличие от аэрометодов более широко используются методы, основанные на искусственном возбуждении поля (морская и водная сейсмо- и электроразведка).

Классический пример по электроразведке:

Водная среда является идеальным проводником, следовательно, в ней легко производить возбуждения электромагнитного поля и проводить электроразведочные методы, относящиеся к профилированию или зондированию на глубину.

Пример электрического зондирования:

Используется ток низкой частоты. Изменяя расстояние l, осуществляется зондирование, т.е. чем больше расстояние, тем глубже проникает ток. Если транспортировать неизменную по размерам электроразведочную установку, то будет осуществляться электропрофилирование. Также возможны варианты по схеме «водная среда – береговая зона».

Геофизический мониторинг опасных техногенных процессов на урбанизированных территориях

Антропогенно-техногенное вещественное (геохимическое) загрязнение окружающей среды, включая геологическую среду с подземными водами и околоземную часть атмосферы, касается свыше 10% земной суши. Оно образуется за счет:

захоронений радиоактивных отходов, а также последствий аварий и катастроф на ядерных объектах;
отвалов горных пород вблизи шахт, рудников, называемых хвостох-ранилищами, где складируются продукты после обработки полезных руд;
отходов крупных промышленных и строительных предприятий и городских агломераций (свалок);
утечек нефтепродуктов на нефтегазовых промыслах и нефтеперегонных заводах, из трубопроводов, вблизи станций, перекачивающих нефть и газ, нефтехранилищ, складов горюче-смазочных материалов, бензоколонок и т. п.;
сельскохозяйственной деятельности (разрыхления и засоления почв, растворения удобрений и ядохимикатов) и других источников.

В результате вещественного (геохимического) загрязнения геологической среды меняются физические свойства её верхней части. Поэтому искажаются существующие или создаются новые геофизические поля разной интенсивности и частоты.

Аномалии геофизических полей часто не совпадают с местоположением источников загрязнения вследствие миграции поллюантов с воздушными массами, подземными водами, перемещением горных пород и т. п.

С точки зрения геофизики основными видами загрязнения геологической среды являются радиоактивное и геохимическое.

1. Экорадиометрия предназначена для выявления и изучения радиоактивных аномалий природного и техногенного происхождения. Наибольшую опасность представляют радиоактивные заражения разными радионуклидами после аварий и катастроф. Например, после аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 г. площадь зараженных территорий составила 10 тыс. кв. км. Для изучения распределения естественных и искусственных радионуклидов используются радиометрические методы, с помощью которых решаются различные радиоэкологические задачи, а главное - осуществляется проведение радиационного мониторинга.

Основными методами экорадиометрии являются аэро- и автогамма-спектрометрические съемки, предназначенные для измерения не только суммарного гамма-излучения и его составляющих по урану-радию, торию и калию-40, как при геологических поисках, но и по цезию-137, кобальту-60. Важным экорадиометрическим методом является эманационная съемка, которая сводится к оценке концентрации радона как в почвенном воздухе, так и в воздухе горных выработок и помещений.

2. Загрязнение почв, грунтов, подземных вод нефтепродуктами становится особенно частым. При проникновении нефтепродуктов в горные породы в результате непрерывных или залповых утечек они скапливаются в коллекторах (пески, трещиноватые известняки), не проникая в водоупоры (глины, скальные породы). Удельное электрическое сопротивление () нефтепродуктов высокое, но, проникая в породы, они иногда повышают, а чаще понижают у тех же пород, но водонасыщенных.

Основными экоэлектроразведочными методами изучения загрязнений нефтепродуктами являются следующие:

методы естественного поля (ЕП) и вызванной поляризации (ВП);
методы сопротивлений, включая электропрофилирование (ЭП), вертикальное электрическое зондирование (ВЭЗ и радиоволновое профилирование (РВП), и радиолокационные зондирования – (РЛЗ);
термометрия и инфракрасные съемки, предназначенные для расчленения пород по отличию их температур.

Выбор одного-двух из названных методов зависит от геолого-геофизических условий объектов исследований. Периодически повторяя профильные или площадные съемки этими методами, можно судить об изменении загрязненности и осуществлять прогноз (мониторинг).

В пределах шельфа морей, на озерах и реках загрязнение нефтепродуктами изучается с помощью сейсмоакустических, электромагнитных и термических методов.

3. Геохимическое загрязнение почв, грунтов, коренных пород и подземных вод может быть природным, например, за счет естественных электрических полей окислительно-восстановительной природы на рудных месторождениях, и искусственным, например, твердыми отходами при разведке и эксплуатации шахт и рудников, отходами промышленного сельскохозяйственного производства, бытовыми свалками и т. п., жидкими загрязнителями при разливах нефти, нефтепродуктов, стоками от горнопромышленных предприятий, сохраняемых в отстойниках, шлакохранилищах и др., газовыми выбросами при эксплуатации газовых месторождений на химических производствах и др. Такого рода загрязнение приводит к изменению физических свойств пород.

К геофизическим методам эколого-геохимических исследований относятся: радиометрия и различные ядерно-геофизические методы (гамма-спектрометрические, нейтронно-активационные, радиоизотопные и др.), лазерная (лидарная) спектрометрия, ядерно-магнитно-резонансная спектрометрия и др. Они обеспечивают картирование по параметру концентраций химических элементов, осуществляемое дистанционными (бесконтактными) способами, достаточно точно и экономически эффективно.

Как и во всех областях применения геофизики, в геоэкологии эффективны лишь комплексы из нескольких методов. Выбору рационального комплекса методов решения задач в определенных геолого-геофизических условиях должно предшествовать составление априорных физико-геологических моделей экосистем (ФГМЭ). Под ФГМЭ понимается теоретически ожидаемый источник загрязнения геологической среды, который можно аппроксимировать объектом простой геометрической формы (точечный или сферический, линейный или вытянутый цилиндр, площадной, и др.) с заданными отличиями петрофизических свойств от вмещающей среды и интервалом их изменения во времени. Любая ФГМЭ может быть представлена из трех составляющих: исходной петрофизической модели вмещающей среды, устойчивой (квазипостоянной) модели загрязняющего объекта (источника) и изменчивой (импульсно-периодической) модели, характеризующей изменение загрязненности и физических свойств источника во времени. Таким образом, ФГМЭ является четырехмерной (4Д) (три измерения - пространственные координаты, четвертое - время).

ФГМЭ должна быть такой, чтобы для каждого метода геофизики можно было оперативно с помощью ЭВМ решать прямые задачи при разных параметрах моделей. Это необходимо как при проектировании работ и оценке возможностей тех или иных геофизических методов, так и в ходе комплексной интерпретации, когда обратная задача решается методом сравнения наблюденных аномалий с расчетными.

Литература

Абрамов Л. Г., Кочерова Я. Д. Исследование процессов пучения грунтов. — Вестник ВНИИ железнодорожного транспорта, 2006.

Ананьев, В. П. Инженерная геология : учеб. для строит. спец. вузов / В. П. Ананьев, А. Д. Потапов. – 5-е изд., стер. – М. : Высш. шк., 2007. – 575 с.

Беляев К. И. Предотвращение пучинистых деформаций грунтов.— Строительная промышленность, 2007.

Бесков Г. Пучины и их образование. — Морозообразование и морозо-поднятие, 2006.

Черкашин В. А. Опыт борьбы с выпучиванием малонагруженных фундаментов с районе распространения вечномерзлых грунтов. — Основания фундаменты и механика грунтов, 2007.

Геофизические методы решения геоэкологических задач