Георадиолокационные модели массива горных пород субарктической зоны Якутии

В данной статье представлены разработанные физико-геологические модели для метода георадиолокации, который в настоящее время активно применяется при исследованиях горно-геологических и геокриологических условий разрабатываемых россыпных месторождений криолитозоны. Актуальность разработки георадиолокационных моделей продиктована необходимостью определения особенностей волновых полей (радарограмм) для надежной интерпретации данных. Рассмотрены типичные модели горизонтально-слоистого строения верхней части геологического разреза (мерзлые рыхлые отложения, в том числе с включением пластового льда, палеорусла) алмазоносных россыпей субарктической зоны Якутии. Компьютерное моделирование проведено в системе gprMax численным методом конечных разностей во временной области. По его результатам построены георадиолокационные модели, содержащие схему геологического разреза с описанием электрофизических свойств и синтетическую радарограмму. Анализ результатов компьютерного моделирования позволил определить особенности структуры радарограмм, параметров георадиолокационных сигналов при наличии пластового льда, участков палеорусла. Результаты проведенных исследований показали, что использование разработанных георадиолокационных моделей способствует совершенствованию процедур обработки сигналов и разработке признаков интерпретации данных при изучении геологического строения и геокриологических условий россыпных месторождений Якутии (на примере «р. Маят» Анабарский район) методом георадиолокации.

Федорова Л. Л., Соколов К. О., Прудецкий Н. Д., Шамаев С. Д. Георадиолокационные модели массива горных пород субарктической зоны Якутии // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2023. — № 12-2. — С. 129—140. DOI: 10.25018/ 0236_1493_2023_122_0_129.

Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (тема №0297−2021−0020, ЕГИСУ НИОКТР № 122011800086−1) с использованием оборудования ЦКП ФИЦ ЯНЦ СО РАН грант №13.ЦКП.21.0016.

Федорова Лариса Лукинична — канд. техн. наук, доцент, ведущий научный сотрудник, https://orcid.org/0000−0002−5002−6140, ИГДС СО РАН им. Н. В. Черского, 677980, Республика Саха (Якутия), город Якутск, пр. Ленина, 43, Россия, e-mail: larfed-90@rambler.ru;
Соколов Кирилл Олегович — канд. техн. наук, старший научный сотрудник, https:// orcid.org/0000−0002−4179−9619, ИГДС СО РАН им. Н. В. Черского, 677980, Республика Саха (Якутия), город Якутск, пр. Ленина, 43, Россия, e-mail: k.sokolov@ro.ru;
Прудецкий Николай Дмитриевич — младший научный сотрудник, https://orcid. org/0000−0002−7570−2985, ИГДС СО РАН им. Н. В. Черского, 677980, Республика Саха (Якутия), город Якутск, пр. Ленина, 43, Россия, e-mail: ndprudetskii@mail.ru;
Шамаев Семен Дмитриевич — старший инженер, ИГДС СО РАН им. Н. В. Черского, 677980, Республика Саха (Якутия), город Якутск, пр. Ленина, 43, Россия, e-mail: sha. sd@inbox.ru.

Прудецкий Николай Дмитриевич, e-mail: ndprudetskii@mail.ru

1. Жариков С. Н. Разработка ресурсосберегающей технологии буровзрывных работ // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. — 2019. — № 1. — С. 21−32. — DOI 10.21440/0536−1028−2019−1-21−32.

2. Дриженко А. Ю. Карьерные технологические горнотранспортные системы / А. Ю. Дриженко. — Д.: Государственный ВУЗ НГУ, 2011. — 542 с.

3. Курилко A. С. Моделирование тепловых процессов в горном массиве при открытой разработке россыпей криолитозоны: монография / А. С. Курилко, С. А. Ермаков и др.; отв. ред. А. В. Омельяченко; Рос. акад. наук, Сиб. отд-ние, Ин-т горного дела Севера им. Н. В. Черского. — Новосибирск: Академическое издательство «Гео», 2011. — 139 с.

4. Васильчук Ю. К. Едома. Часть 1. История геокриологического изучения в XIX и XX веках // Арктика и Антарктика. — 2022. — № 4. — С. 54−114. DOI: 10.7256/2453−8922.2022.4.39339.

5. Шейнкман В. С. Пластовые залежи подземного льда в свете данных об оледенении Сибири // Геосферные исследования. — 2017. — № 2. — С. 14−32. DOI: 10.17223/25421379/3/2.

6. Егупов А. А. Взрывные работы в условиях многолетней мерзлоты / А. А. Егупов. — М.: Недра, 1981. — 103 с.

7. Геокриология СССР. Средняя Сибирь / С. М. Фотиев, К. А. Кондратьева и др.; под. ред. Э. Д. Ершова. — М.: Недра, 1989. — 413 с.

8. Геокриология СССР. Восточная Сибирь и Дальний Восток / Н. Н. Романовский, В. Н. Волкова и др.; под. ред. Э. Д. Ершова. — М.: Недра, 1989. — 516 с.

9. Прудецкий Н. Д., Соколов К. О., Попков П. А. Методика георадиолокационного картирования не затронутых термокарстом повторно-жильных льдов // Успехи современного естествознания. — 2022. — № 12. — С. 186−192. DOI: 10.17513/use.37969.

10. Николаев С. П., Заровняев Б. Н., Федорова Л. Л., Куляндин Г. А. Оценка состояния массива георадиолокационным зондированием для совершенствования буровзрывных работ в условиях криолитозоны // Горный журнал. — 2018. — № 12. — С. 9–13. DOI: 10.17580/gzh.2018.12.02.

11. Dzerins P., Karuss J., Lamsters K., Jeskins J., Kelpe A. Investigation of buried karst sinkholes under a bog using ground penetrating radar (GPR) and electrical resistivity tomography (ERT). Earth Surface Processes and Landforms, 2023, vol. 48, no. 10, pp. 1909−1925.

12. Schennen S., Wetterich S., Schirrmeister L., Schwamborn G., Tronicke J. Seasonal impact on 3D GPR performance for surveying Yedoma Ice Complex deposits. Frontiers in Earth Science, 2022, vol. 10, pp. 1–14.

13. Securo A., Forte E., Martinucci D., Pillon S., Colucci R. Long-term mass-balance monitoring and evolution of ice in caves through structure from motion–multi-view stereo and ground-penetrating radar techniques. Progress in Physical Geography: Earth and Environment, 2022, vol. 46, no. 3, pp. 422–440.

14. Hojat A., Izadi-Yazdanabadi M., Karimi-Nasab S., Arosio D., Zanzi L. GPR method as an efficient NDT tool to characterize carbonate rocks during different production stages. Materials of the EAGE-GSM 2nd Asia Pacific Meeting on Near Surface Geoscience and Engineering, 2019, vol. 2019, pp. 1–5.

15. Омельяненко А. В., Христофоров И. И. Метод двухспектральной георадиолокации для зондирования обводненных геологических сред // Наука и образование. — 2013. — № 1. — С. 33–38.

16. Вахромеев Г. С. Моделирование в разведочной геофизике / Г. С. Вахромеев, А. Ю. Давыденко. — М.: Недра, 1987. — 192 с.

17. Страхов В. Н. Основные идеи и методы извлечения информации из данных гравитационных и магнитных наблюдений // Теория и методика интерпретации гравитационных и магнитных аномалий: сб. ст. / Ин-т Физики Земли АН СССР. — М: ИФЗ, 1979. — С. 146–269.

18. Fedorova L. L., Sokolov K. O., Savvin D. V., Fedorov V. N., Kulyandin G. A. GPR modeling of placer deposits geological profiles of permafrost zone. Materials of the 15th international conference on ground penetrating radar, 2014, pp. 297−300.

19. Бричева С. С. Опыт применения георадиолокации для малоглубинных исследований многолетнемёрзлых пород // Материалы конференции 10th EAGE Scientific and Practical Conference and Exhibition on Engineering Geophysicsю — 2014. — С. 1–4. DOI: 10.3997/2214−4609.20140363.

20. Bricheva S. S. Ground-Penetrating Radar Studies on “Invisible” Ice Wedges in Chara Depression (Zabaykalsky Krai, Russia). Materials of the 13th Conference and Exhibition Engineering Geophysics. 2017, pp. 1–5.

21. Нерадовский Л. Г., Федорова Л. Л., Соколов К. О. Опыт изучения структуры и петрофизики мёрзлых грунтов участка автодороги «ВИЛЮЙ» в г. Якутске методом георадиолокации // Известия Петербургского университета путей сообщения. — 2020. — Т. 17, № 3. — С. 353–365.

22. Фролов А. Д. Электрические и упругие свойства мерзлых пород и льдов. — Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 2005. — 607 с.

23. Warren C., Giannopoulos A., Giannakis I. gprMax: Open source software to simulate electromagnetic wave propagation for Ground Penetrating Radar. Computer Physics Communications, 2016, vol. 209, pp. 163−170.

24. Финкельштейн М. И. Применение радиолокационного подповерхностного зондирования в инженерной геологии / М. И. Финкельштейн, В. А. Кутев, В. П. Золотарев; под ред. М. И. Финкельштейна. — М.: Недра, 1986. — 128 с.

25. Федорова Л. Л., Куляндин Г. А. Опыт применения метода георадиолокации при эксплуатационной разведке россыпных месторождений золота Якутии // Успехи современного естествознания. — 2018. — № 11. — С. 160−165. DOI: 10.17513/use.36921.