Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Программно-алгоритмические средства для задач малоглубинной геоэлектрики

ВАК РФ 25.00.10, Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Программно-алгоритмические средства для задач малоглубинной геоэлектрики"

На правах рукописи

БАЛКОВ Евгений Вячеславович

ПРОГРАММНО-АЛГОРИТМИЧЕСКИЕ

СРЕДСТВА ДЛЯ ЗАДАЧ МАЛОГЛУБИННОЙ ГЕОЭЛЕКТРИКИ

25 00 10 — геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

□03444711

НОВОСИБИРСК 2008

003444711

Работа выполнена в Институте нефтегазовой геологии и

геофизики им А А Трофимука Сибирского отделения Российской академии наук

Научный руководитель

доктор технических наук, академик РАН Эпов Михаил Иванович

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Глинский Борис Михайлович кандидат технических наук Ульянов Владимир Николаевич

Ведущая организация

Институт геофизики УрО РАН (г Екатеринбург)

Защита состоится 30 июля 2008 г. в 15 час на заседании диссертационного совета Д 003 068 03 при Институте нефтегазовой геологии и геофизики им А А Трофимука СО РАН, в конференц-зале

Адрес пр-т Ак Коптюга, 3, Новосибирск, 630090

Факс (383) 333-25-13

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИНГГ СО РАН

Автореферат разослан 20 июня 2008 г

Ученый секретарь диссертационного совета, канд геол -минерал наук

Н Н Неведрова

Общая характеристика работы

Объекты исследования - метод малоглубинного индукционного частотного электромагнитного зондирования и метод сопротивлений Первый исследуется на предмет создания программно-алгоритмического обеспечения калибровки, обработки данных и изучения возможностей портативной наземной аппаратуры, второй - на предмет обоснования его модификации и совместного использования с частотными зондированиями для поиска ледовых линз в древних высокогорных курганах, перекрытых каменной насыпью

Для компенсации прямого поля в аппаратуре малоглубинного индукционного частотного электромагнитного зондирования (условное название ЭМС) применена трехкатушечная схема зонда Чтобы обеспечить глубокую компенсацию, приемные катушки должны иметь близкую к постоянной амплитудно-частотную характеристику и, следовательно, небольшие измерительные моменты Эти обстоятельства приводят к необходимости измерять малые сигналы на фоне сильных электромагнитных помех Для высокоточной количественной интерпретации данных аппаратуры ЭМС требуется знать расстояния между центрами генераторной и приемных катушек, а также зависящие от частоты измерительные моменты Определить эти параметры с требуемой точностью прямым измерением или расчетом не удается Имеющиеся в настоящее время подходы к калибровке каротажных и наземных электромагнитных приборов не обеспечивают возможности калибровки аппаратуры ЭМС Таким образом представляется весьма актуальным разработка и внедрение нового способа калибровки аппаратуры в виде программно-алгоритмического обеспечения для теоретического (расчетного) описания соответствующих сигналов, а также верификации данных, полученных в калибровочной установке

Для предварительной (в некоторых случаях итоговой) обработки измерений требуются программно-алгоритмические средства, позволяющие перевести результаты в кажущуюся электропроводность Чтобы представлять возможности аппаратуры при проектировании полевых работ и для обработки данных, необходимо корректно оценивать глубинность исследования в различных геоэлектрических ситуациях На сегодня исследования глубинности зачастую проводятся исходя из толщины скин-слоя для плоской волны, падающей на полупространство Такой подход дает весьма приближенные значения Более точные результаты

можно получить, если учитывать как модели искомого объекта и вмещающей среды, так и параметры конкретной аппаратуры Такие оценки весьма актуальны для оптимального использования существующего аппаратурно-программного комплекса ЭМС и обработки его данных

Созданные программные средства работы с данными аппаратуры ЭМС представляли собой набор консольных приложений, имеющих ограниченные возможности Работу с результатами зондирования требовалось автоматизировать, создать программный пакет с эргономичным интерфейсом, позволяющим оператору сосредоточиться на обработке и интерпретации данных, не затрудняя работу сложностью управления Необходимость этого определяется высокими технологическими требованиями к программному обеспечению, сопутствующему геофизической аппаратуре

До настоящего времени не было методики, позволяющей диагностировать малые объемы мерзлого грунта и льда под каменными курганными насыпями Решение этой задачи необходимо для археологии, поскольку наличие льда в кургане создает условия для сохранения ценных материалов, а его отсутствие приводит к напрасным затратам на проведение раскопок Это определяет актуальность разработки нового геофизического подхода для поисков ледяных линз и оценки их параметров под насыпью, на которой невозможно электрическое заземление

Цель исследований - увеличить достоверность измерений и полноту извлечения информации о геоэлектрическом строении среды на малых глубинах, повысить уровень автоматизации работы с данными частотного зондирования, повысить достоверность обнаружения и локализации линз мерзлоты в древних высокогорных курганах

Основные задачи исследований

- разработать программно-алгоритмические средства для высокоточной калибровки и экспресс-обработки данных аппаратуры частотного электромагнитного зондирования, оценки ее глубинности, а также создать программный пакет для автоматизации работы с данными,

- обосновать целесообразность применения модификации метода сопротивлений и ее совместного использования с малоглубинным частотным зондированием для обнаружения и локализации ледовых линз

Фактический материал, методы исследований и аппаратура

Теоретической основой решения поставленных задач являются уравнения Максвелла Автор опирался на работы А А Кауфмана, Г М Морозовой, JT А Таборовского, М И Эпова, В С Могилатова, Ю А Да-шевского, А К Манштейна, И Н Ельцова и других широко известных специалистов в области малоглубинной геоэлектрики

Основными методами исследования являются математическое моделирование, лабораторный и полевой эксперимент

Результаты математического моделирования согласуются с данными, полученными А А Кауфманом, J1 А Табаровским, М И Эповым, В С Могилатовым, а также результатами других математических (рассмотрение аналитических асимптотических приближений) и физических (лабораторный эксперимент) методов, примененных соискателем

Для реализации алгоритмов и разработки пакета автоматизации использовались среды программирования Compaq Fortran и Delphi

Аппаратура электромагнитного малоглубинного частотного зондирования ЭМС разработана в Лаборатории электромагнитных полей Института геофизики СО РАН (на сегодня Институт нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН) М И Эповым, А К Манштейном и др В течение 2000-2006 гг выполнены многочисленные работы с использованием аппаратурно-программного комплекса ЭМС Значительную часть составляют междисциплинарные геофизические исследования археологических памятников, выполненные совместно с Институтом археологии и этнографии СО РАН под руководством дин, академика РАН В И Молодина Также комплекс применялся для решения различных задач инженерной геофизики по заказу администрации Самарской области (2003 г) и города Новосибирска (2004 г)

В 2002 г в Италии сотрудниками Института геофизики СО РАН, Университета г Феррара и компании „Геостуди Астье" были совместно проведены сравнительные электроразведочные работы При этом наряду с ЭМС использовалось два типа иностранной индукционной аппаратуры (GEM-300 и ЕМ-31) Испытания показали, что аппаратурно-программный комплекс ЭМС находится на мировом уровне и по ряду параметров превосходит другие приборы

В 2003 г в Горном Алтае на плато Укок были проведены комплексные экспериментальные работы по определению мерзлоты в высокогорных курганах с использованием оригинальной модификации метода сопро-

тивлений и метода частотных зондирований (комплекс ЭМС) Аналогичные исследования были проведены в 2005 г в Монгольском Алтае

Высокое качество и работоспособность программно-алгоритмических средств и программного пакета автоматизации подтверждены Институтом проблем освоения севера СО РАН, сотрудники которого использовали ЭМС при исследовании и предварительной разведке на археологических поселениях Тоболо-Ишимья (акт внедрения от 2003 г)

Защищаемые научные результаты:

- Разработаны способ и программно-алгоритмическое обеспечение калибровки аппаратуры малоглубинных частотных зондирований, основанные на подборе параметров аппаратуры при использовании избыточной экспериментальной информации

- Создан и реализован программно алгоритм оценки глубинности аппаратуры частотных зондирований, который в отличие от традиционных учитывает априорные геоэлектрические модели искомого объекта и вмещающей среды, а также чувствительность аппаратуры, создано программно-алгоритмическое обеспечение экспресс-обработки и визуализации данных

- Научно обоснованы совместное применение и алгоритмы интерпретации модификации метода сопротивлений и частотных зондирований для поиска ледовых линз в древних высокогорных курганах

Новизна работы. Личный вклад

1 Разработаны программно-алгоритмические средства для математического моделирования электромагнитных полей в однородной и горизонтально-слоистой изотропной среде Поля возбуждаются магнитным диполем либо петлей конечного размера Расчет сигналов возможен в точечном приемнике и петле конечного размера С помощью этих средств для аппаратуры ЭМС достигнуто следующее

- определены области применимости низкочастотного и дипольного приближений - для частотного диапазона аппаратуры ЭМС может быть использовано только дипольное,

- научно обоснована эффективность трехкатушечной схемы компенсации прямого поля в аппаратуре ЭМС,

- разработан способ (алгоритм) калибровки портативной аппаратуры, основанный на подборе параметров аппаратуры при использовании избыточной экспериментальной информации,

- разработан алгоритм трансформации сигнала аппаратуры ЭМС в кажущуюся электропроводность,

- реализован алгоритм оценки глубинности, позволяющий учесть априорные геоэлектрические свойства искомого объекта и вмещающей среды, а также характеристики аппаратуры

2 Создан программный пакет автоматизации работы с данными аппаратуры ЭМС Программы имеют эргономичный визуальный интерфейс для оперативного выполнения всех необходимых действий, начиная с выгрузки первичных данных из прибора и заканчивая визуализацией обработанных данных

3 Проведено трехмерное математическое моделирование электрических полей, возникающих при использовании метода сопротивлений, который модифицирован для поиска линз многолетней мерзлоты в высокогорных курганах Эта модификация характеризуется специальной схемой расположения генераторных и измерительных электродов по периметру кургана из-за невозможности заземления непосредственно над ним По результатам математического моделирования установлено

- наиболее информативной для обнаружения мерзлоты является параллельная генераторным линиям компонента электрического поля,

- при построении карты аномального потенциала, центр аномалии совпадает с центром искомого изолирующего объекта,

- обосновано совместное применение малоглубинного частотного зондирования и метода сопротивлений для оценки параметров ледовой линзы

Практическая значимость работы

Разработанный подход к калибровке аппаратуры ЭМС позволяет с высокой точностью устанавливать необходимые для описания зонда параметры, что делает возможным количественную обработку экспериментальных данных

Алгоритм трансформации сигнала в кажущееся сопротивление позволяет получить первое приближение при количественной обработке данных частотного зондирования

При оценке глубинности учитывается одновременно ряд факторов, разным образом влияющих на размеры области исследования В результате определяются оптимальные для достижения максимальных значений глубинности рабочие частоты и величины расстояний между генераторной и приемными катушками Также становится возможной оценка максимально возможной глубины исследования существующей аппаратуры ЭМС для решения конкретных задач

Программный пакет автоматизации работы с данными зондирования внедрен с несколькими комплектами аппаратуры и успешно применяется сотрудниками двух российских институтов (Институт проблем освоения севера СО РАН и Институт почвоведения СО РАН) и Генуэзского университета (Италия) Аппаратура и программный пакет используются при проведении лекционных и практических занятий на Кафедре геофизики Геолого-геофизического факультета Новосибирского государственного университета

Разработанные программно-алгоритмические средства позволяют эффективно применять программно-аппаратурный комплекс ЭМС для оперативного, неразрушающего решения малоглубинных задач коммунального хозяйства, строительства и экологического мониторинга, что особенно важно в условиях современных мегаполисов

Математическое моделирование электрических полей, возникающих при использовании модификации метода сопротивлений для обнаружения ледовых линз в высокогорных курганах, позволило провести интерпретацию экспериментальных материалов и выявить наиболее перспективные для раскопок объекты На основе совместного применения метода малоглубинного частотного зондирования с методом сопротивления сделаны количественные оценки параметров ледяной линзы, присутствующей на одном из объектов На выделенных курганах были проведены археологические раскопки Летом 2006 г в Монгольском Алтае было обнаружено сенсационное захоронение (сообщение в газете „Наука в Сибири", 2006, №33-34)

Апробация работы и публикации

Работа выполнена в Лаборатории электромагнитных полей Института нефтегазовой геологии и геофизики им А А Трофимука СО РАН

Основные результаты докладывались на Международной конференции молодых ученых, специалистов и студентов „Геофизика -

2001 "(Новосибирск, 2001) и международных конференциях „Малоглубинная геофизика", организованных Европейской ассоциацией ЕАвЕ в 2004 (Утрехт, Нидерланды) и 2006 (Хельсинки, Финляндия) годах

Результаты исследований и применения разработок автора по теме диссертации опубликованы в девятнадцати работах, из которых шесть -в журналах по перечню ВАК (Геофизика, Геофизический вестник, Археология, этнография и антропология Евразии)

Успешному проведению исследований на всех этапах способствовала доброжелательная поддержка сотрудников Лаборатории электромагнитных полей Института геофизики СО РАН автор благодарен специалистам в области электромагнитных зондирований Ю А Дашевско-му, Г М Морозовой, Ю Н Антонову, В С Могилатову, В Н Ульянову, Е Ю Антонову, И Н Ельцову, К В Сухоруковой, Ю А Манштейну, В Н Глинских, Г А Борисову, В В Потапову, А Ю Соболеву, Е В Павлову, Г Л Панину

Автор признателен академику РАН В И Молодину за научную поддержку Автор благодарен сотрудникам Института археологии и этнографии СО РАН И Ю Слюсаренко, Ю Н Гаркуша, А Е Гришину, содействовавших выполнению междисплинарных работ Нельзя не отметить внимание и всестороннее содействие на всем протяжении исследований со стороны старшего научного сотрудника ИАЭ СО РАН, кандидата исторических наук М А Чемякиной

Необходимо отметить неоценимую помощь кандидата технических наук, доцента А К Манштейна - полезные обсуждения, научные консультации, организацию и помощь в проведении экспериментальных работ, постоянное внимание и всестороннюю поддержку

Автор глубоко благодарен научному руководителю доктору технических наук, академику РАН М И Эпову за многочисленные научные консультации и ценные замечания по диссертации, за корректное руководство

Объем и структура работы

Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения, содержит 114 страниц текста, 51 рисунок и 4 таблицы Библиография содержит 154 наименования

Содержание работы

Глава 1. Программно-алгоритмическое обеспечение малоглубинного частотного зондирования

Достойное место среди множества геофизических методик, применяемых для исследования глубин с первых метров или десятков метров, занимают электромагнитные индукционные методы, работающие в частотной области В частности этот метод реализован в аппаратурно-программном комплексе малоглубинного частотного электромагнитного зондирования ЭМС [4] Он разработан в лаборатории электромагнитных полей Института геофизики СО РАН (г Новосибирск) и предназначен для круглогодичных исследований подповерхностной части земли при решении задач археологии, коммунального хозяйства, строительства, почвоведения и охраны окружающей среды [1,7] ЭМС представляет собой трехкатушечный зонд, состоящий из генераторного контура, излучающего электромагнитное поле на 14 частотах в диапазоне 2 5250 кГц, и двух приемных катушек (рис 1) Моменты и положения последних, включенных навстречу друг другу, подобраны так, что обеспечивается компенсация прямого поля

В этой главе в соответствии с работами Л М Альпина и А А Кауфмана выведены формулы для расчетов электромагнитных полей в однородной среде В качестве источников рассматриваются магнитный диполь и петля конечного размера Расчет э д с производится в катушке конечного размера и при ее точечном приближении Определены границы применения низкочастотного и дипольного асимптотических приближений для аппаратуры ЭМС и показана эффективность схемы компенсации прямого поля [3]

Для калибровки аппаратуры ЭМС разработан подход с использованием металлического проволочного кольца Схема приведена на рис 1 Зонд размещен на высоте более 15м над землей Калибровочное кольцо точно позиционируется под зондом на разных высотах параллельно генераторному контуру Параметры калибровочного кольца выбраны так, чтобы в пределах его возможного перемещения обеспечивать покрытие всего диапазона положительных и отрицательных значений сигнала

Определению при калибровке подлежат следующие параметры эффективные расстояния от центра генераторного контура до центров приемных катушек, эффективные моменты приемных контуров, зависящие от частоты, уточненные положения калибровочного кольца

Установлено, что для определения такого числа параметров недостаточно одиночных экспериментов (при одном положении калибровочного кольца) Предложено использовать избыточную систему измерений и применять минимизацию среднеквадратичного расхождения между экспериментальными и синтетическими данными относительно искомых параметров Система измерений должна перекрывать весь диапазон сигналов, так как подбор параметров по различным поддиапазонам сигналов дает несогласованные результаты Например, при подборе только по отрицательным и только по положительным сигналам получаются неэквивалентные наборы параметров

Из-за большого числа искомых во всем пространстве параметров поиск минимума слишком ресурсоемкий Поэтому необходимо производить минимизацию на некоторых подмножествах полного набора В качестве алгоритма минимизации используются либо метод Ньютона с конечно-разностными производными, либо метод симплексов Для исключения ложных решений задаются диапазоны допустимых изменений подбираемых величин

Глава 2. Трансформация сигналов и оценка глубинности

Здесь приведены формулы [4] для расчета электромагнитного поля над однородным проводящим изотропным полупространством (А А Кауфман) Исследована зависимость синтетического сигнала аппаратуры ЭМС от электропроводности полупространства - она носит нелинейный характер Для получения количественной информации об электропроводности необходимо выполнять трансформацию измерений

На рис 2 представлены зависимости составляющих э д с от проводимости полупространства и частоты Величина э д с , как функция от электропроводности при фиксированной частоте, не является монотонной в рассматриваемом интервале Таким образом, необходимо выделить

Рис. 2. Зависимость э.д.с. над полупространством: а) от проводимости; 6) от частоты

интервалы монотонности для однозначного соответствия электропроводности и сигнала. Для каждой частоты следует решать трансцендентные уравнения для реальной и мнимой частей э.д.с.

Поскольку сигнал измеряется с погрешностью (S), то и кажущиеся проводимости также определяются с некоторым интервалом неопределенности (а re ±<5 те-, i ^гт) • Таким образом, для того чтобы однозначно определить кажущуюся проводимость следует пересечь полученные для каждой из составляющих сигнала диапазоны ([<тге — SТе, arc + ire] П [<уim — 5im, aim + dim]) и взять среднее значение из пересечения.

Глубинность исследования является важной характеристикой любой геофизической аппаратуры. Во второй половине главы описан подход, позволяющий выполнять количественные оценки максимальной глубины исследования частотного электромагнитного зондирования с учетом геоэлектрической модели искомого объекта и вмещающей среды, а также чувствительности существующего аппаратурно-программного комплекса ЭМС [2].

Для оценок используется горизонтально-слоистая модель среды, поле в которой индуцируется вертикальным магнитным диполем, расположенным на ее поверхности. Выражения для электромагнитного поля [2] получены на основании работ B.C. Могилатова. Исследования глубинности осуществлены для двух типов искомых объектов: первый - проводящий слой над изолятором; второй - проводящий слой в слабо проводящем полупространстве.

Вводятся абсолютный и относительный критерии, смысл которых состоит в следующем. Сравниваются сигналы в двух моделях: одна из них содержит объект на определенной глубине, а другая представляет собой только референтную (однородную) среду без объекта. При очень большой глубине залегания объекта сигналы в референтной модели и модели с объектом будут различаться не более чем на погрешность их вычисления (существенно меньше, чем погрешность измерения). По мере приближения к поверхности объект достигает такой глубины, при которой абсолютная или относительная разность между сигналами в рассматриваемых моделях станет равной заданной величине. Эта величина выбирается равной соответствующим абсолютной или относительной погрешностям измерения аппаратуры (для ЭМС - 0.5 мкВ и 5%).

Рис. 3. Глубинность ЭМС: оценка по относительному критерию для квадратурной (а) и синфазной (6) составляющих э.д.с.; в) оценка глубинности для составляющих э.д.с. по относительному и абсолютному критериям на частоте 20 кГц; г) и д) Пересечение двух критериев

Относительный критерий определяет максимально достижимую глубину для заданной геоэлектрической модели, тогда как абсолютный -достижимую глубину при заданном уровне достоверно измеримого сигнала При использовании тестового объекта первого типа определяется толщина проводящего слоя, в котором протекает основная часть индуцированных токов

Рассмотрим результаты для объекта первого типа (рис 3) Видно, что реальная часть э д с (рис За) является более локальной составляющей сигнала На частоте 2 5 кГц при проводимости 10 мСм/м глубинность достигает 15 м, при проводимости 100 мСм/м -6м На частоте 250 кГц при проводимости 10 мСм/м глубинность составляет б м, при проводимости 100 мСм/м - менее метра Для мнимой части сигнала глубинность получается значительно больше (рис 36) Эти значения довольно близки к соответствующим толщинам скин-слоя (различия, в основном, не превосходят 5%) На самой низкой частоте (2 5 кГц) при проводимости 10 мСм/м глубинность достигает 60 м, на самой высокой (250 кГц) при проводимости 100 мСм/м - около 3 м

Однако глубинность ограничивается затуханием сигнала (абсолютным критерием) На рис Зв для наглядности совмещения двух критериев приведены по два графика глубинности для каждой составляющей и модуля сигнала на частоте 20 4 кГц Одинаковым стилем изображены пары графиков - для относительного и абсолютного критериев Видно, что с уменьшением проводимости среды глубинность вначале растет (в соответствии с относительным критерием), но после определенных значений начинает уменьшаться по причине малости сигналов (выполняется абсолютный критерий)

Результаты оценки глубинности, полученные пересечением двух критериев приведены на рис Зг и Зд Глубинность исследования и диапазон допустимых электропроводностей среды значительно ограничивается абсолютным критерием из-за малости сигналов, подлежащих точному измерению Отмеченное ранее преимущество по глубине мнимой части э д с почти исчезает при введении абсолютного критерия Кроме того, абсолютный критерий ограничивает диапазон сопротивлений среды, для которой может применяться мнимая составляющая сигнала по сравнению с реальной

В итоге установлено, что более локальной является квадратурная составляющая Глубинность квадратурной составляющей э д с , измеряемой аппаратурой ЭМС, находится в диапазоне от 5 м (на частоте 2 5 кГц)

до 8 м (250 кГц) Для синфазной составляющей - от 7 м (2 5 кГц) до 11м (250 кГц) Оценка глубинности модуля сигнала дает средние значения Можно также заключить, что набор частот аппаратуры позволяет применять ее в широком диапазоне проводимостей (10-1000 мСм/м) на большинстве типов грунта, достигая глубинности не менее 5 м

На рис Зг и Зд показано, что с увеличением частоты максимальная глубинность растет Это объясняется тем, что абсолютный критерий преобладает в рассматриваемых диапазонах частот и проводимостей

Глава 3. Методика совместного применения

модификации метода сопротивлений и малоглубинных частотных зондирований

До настоящего времени не было выработано методики, диагностирующей малые объемы мерзлого грунта или льда под каменными насыпями археологических памятников Эта задача чрезвычайно актуальна для археологии, поскольку наличие льда в кургане создает уникальные условия для сохранения ценнейших органических материалов пазырыкской культуры (VI-II вв до н э ) Геофизическая разведка особенно важна в условиях возможного глобального потепления климата, с наступлением которого целый пласт уникальной культурно-исторический информации может погибнуть

Курганные захоронения перекрыты сверху каменной насыпью, которая делает невозможным гальваническое заземление над курганом Поэтому применить метод сопротивлений в классическом виде не представляется возможным С другой стороны, применение бесконтактной методики частотных электромагнитных зондирований осложняется высокими сопротивлениями среды и значит низким уровнем сигналов По этим причинам для повышения эффективности исследований применялись оба метода

Использовалась оригинальная модификация метода сопротивлений с электродами, расположенными по периметру кургана (рис 4а) Поочередно переключались пары генераторных электродов, и вдоль фиксированной линии измерялись две компоненты разности потенциалов (Ех и Еу) Измерения проводились симметрично по периметру кургана и над нетронутой средой, строились аномальные электрические поля [5,6]

Для установления возможностей и совершенствования этой модификации было проведено трехмерное математическое моделирование Программы предоставлены И В Суродиной (ИВМиМГ СО РАН) и Э П Шу-

Рис. 4. Исследования курганов и трехмерное моделирование: а) схема расположения электродов: б) модель кургана; в) аномальное поле Ех, Вольт; г) аномальное поле Еу, Вольт

риной (НГТУ). Схема геоэлектрической модели кургана, помещенного в слоистую референтную среду, приведена на рис. 46. Изучены синтетические распределения компонент (Ех и Еу) аномального электрического поля при различных положениях питающих электродов - симметричном, несимметричном, множественном на различном удалении от высокоом-ного тела. На рис. 4в и 4г показаны аномальные поля при применении пары симметрично расположенных питающих электродов. В результате установлены важные особенности полей. Обосновано, что компонента Ех является наиболее пригодной в силу явного и однозначного проявления аномалии, то есть измерительную линию выгодно располагать параллельно питающим линиям (рис. 4а).

Моделирование было также привлечено для интерпретации полевых данных. Для каждого объекта необходимо в первую очередь подобрать конфигурацию референтной среды и далее интерпретировать аномальные поля. На рис. 5а приведена карта поля над референтной средой около одного из курганов. Удалось подобрать ступенчатую границу между двумя проводящими слоями грунта, объясняющую сложное распределение поля.

На основании моделирования аномального поля в полной системе измерений было показано, что применение предложенной модификации метода сопротивлений обеспечивает совпадение центра аномалии ком-

поненты поля Ех с центром высокоомного объекта. Несмотря на то, что определить форму и размеры линзы льда по этим данным затруднительно, возможность установления ее центра при таком типе исследований является новым результатом. На рис. 56 приведена экспериментальная карта сигнала, позволяющая утверждать наличие ледовой линзы в исследуемом кургане [6].

Рис. 5. Результаты исследования курганов методами сопротивлений и частотного зондирования (43): а) поле Ех над референтной средой; б) аномальное поле Ех; в) карта распределения кажущегося удельного электрического сопротивления на частоте 15 кГц; г) изоповерхность, построенная по данным 43 ограничивающая изолятор

На основании данных частотного зондирования аппаратурно-программным комплексом ЭМС была предпринята попытка определения параметров линзы. Благодаря совместной интерпретации сигналов с данными метода сопротивлений был установлен масштаб данных частотного зондирования по глубине. На рис. 5в представлена карта распределения кажущегося электрического сопротивления над курганом. На карте явно выделяется замкнутое тело. В результате выделения высокоомной области была построена изоповерхность внутри которой сопротивление превышает 500 Ом-м (рис. 5г). Это трехмерное тело позволяет судить о размерах линзы мерзлоты.

По результатам интерпретации были выделены наиболее перспективные для раскопок объекты Все рекомендации оправдали себя Летом 2006 г в Монгольском Алтае было обнаружено сенсационное захоронение (сообщение в газете „Наука в Сибири", 2006, №33-34)

Заключение

Результатами работы являются создание программно-алгоритмического обеспечения калибровки и экспресс-обработки данных аппаратуры малоглубинного индукционного частотного электромагнитного зондирования, оценки ее глубинности, обоснование совместного применения модификации метода сопротивлений и частотного зондирования для обнаружения и локализации ледовых линз в высокогорных курганах

Созданные программно-алгоритмические средства обеспечивают достаточно точное определение большого числа аппаратурных параметров зависящие от частоты эффективные моменты приемных катушек, эффективные расстояния между генераторной и приемными катушками, параметры калибровочной установки Определение такого числа величин стало возможным благодаря использованию подбора параметров на основании избыточной экспериментальной информации

Разработанный способ оценки глубинности аппаратуры в отличие от традиционных подходов позволяет учитывать геоэлектрические модели искомого объекта и вмещающей среды, а также чувствительность аппаратуры

Алгоритмы экспресс-обработки данных позволяют оперативно получить количественную оценку распределения кажущейся электропроводности грунта Программный пакет для автоматизации обработки и интерпретации данных аппаратуры ЭМС имеет эргономичный интерфейс и существенно сокращает временные затраты оператора

Результаты трехмерного математического моделирования и апробации полевой методики подтверждают эффективность совместного применения модификации метода сопротивлений и малоглубинного частотного электромагнитного зондирования для обнаружения и локализации ледовых линз в высокогорных курганах Такой подход впервые предложен в мировой археолого-геофизической практике

Перспективным для дальнейшей работы является создание универсального алгоритма и автоматизированного программного пакета для калибровки Представляются целесообразными оценка разрешающей способности аппаратуры ЭМС и разработка алгоритмов инверсии данных

Публикации по теме диссертации

1 Археолого-геофизические исследования городища переходного от бронзы к железу времени Чича-1 в Барабинской лесостепи Первые результаты Российско-Германской экспедиции [Текст] / В И Молодин, А К Манштейн, Е В. Балков и др // Археология, этнография и антропология Евразии - 2001 - .Vs 3(7) -С 104-127 - Библиогр с 126-127 - ISSN 1563-0102

2 Балков, Е В Оценка глубинности наземного электромагнитного индукционного частотного зондирования (Текст] /ЕВ Балков, М И Эпов, А К Манштейн // Геофизика - 2006 - - С 41-44 - Библиогр с 44 - ISSN 1681-4568

3 Валков, Е В Сравнение характеристик двухкатушечной и трехкатушечной реализации индукционных зондов для малоглубинного частотного зондирования [Текст] /ЕВ Балков, А К Манштейн // Геофизический вестник - 2006 -№1 - С 12-17 - Библиогр с 17

4 Балков, Е В Трехкатушечный индукционный зонд в частотном зондировании [Текст] /ЕВ Балков, А К Манштейн // Геофизический вестник - 2001 - Л* 12

- С 17-20 - Библиогр с 25

5 В поисках мерзлоты (результаты геофизических исследований курганных могильников на плато Укок) [Текст] /МИ Эпов, А К Манштейн, Е В Балков и др // Проблемы археологии, этнографии, антропологии Сибири и сопредельных территорий - Новосибирск Институт археологии и этнографии СО РАН

- 2003 - Том IX - С 528-534 - Библиогр с 534 - ISBN 5-7803-0115-8

6 Геофизические исследования археологических памятников в Северо-Западной Монго ши в 2005 i [Текст] /МИ Эпов, В И Молодин, Е В Балков и др / / Проблемы археологии, этнографии, антропологии Сибири и сопредельных территорий - Новосибирск Инячпут археологии и этнографии СО РАН - 2005 -Том XI, часть I - С 503-508 - Библиогр с 508 - ISBN 5-7803-0146-8

7 Манштейн, Ю А Изучение обводненности грунта методом частотного элек-трома1 нитного индукционного зондирования с применением аппаратно-программного комплекса ЭМС-2 [TeKCi] / ЮА Манштейн, ЕВ Балков // Геофизический вестник - 2002 - \»1 - С 24-28 - Библиогр с 28

8 Опыт применения электромагнитного частотного зондирования для решения археолого-i еофизических задач [Текст| /ЕВ Балков, А К Манштейн, МА Чемякина и др //Геофизика - 2006 - №1 - С 43-50 - Библиогр с 4950 - ISSN 1681-4568

9 Balkov, Е V An Approach to Calibrate EMI Multifrequency Sensor [Текст] / E V Balkov, Y A Manstein // 13th European Meeting of Environmental and Engineering Geophysics, Istanbul, Turkey, 3-5 September 2007 Extended Abstracts Book - 2007 - 4 с

_Технический редактор О М Вараксина_

Подписано к печати 04 06 2008 Бумага 60x84/16 Бумага офсет № 1 Гарнитура "Тайме" Печать офсетная

_Печ л 0 Э Тираж 120 Заказ № 8_

ИНГГ СО РАН, ОИТ, 630090, Новосибирск, пр-т Ак Коптюга 3

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Балков, Евгений Вячеславович

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ПРОГРАММНО-АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

МАЛОГЛУБИННОГО ЧАСТОТНОГО ЗОНДИРОВАНИЯ

1.1. Современное состояние малоглубинных частотных зондирований

1.2. Расчет электромагнитных полей в однородной среде.

Поле круговой петли конечных размеров в однородной среде

Поле магнитного диполя в однородной среде

Оценка границ применимости дипольного приближения.

Расчет сигналов в антенне конечных размеров и точечном приближении.

Оценка границ применимости точечной аппроксимации приемника

1.3. Обоснование параметров трехкатушечной установки.

Влияние точности измерения фазы на погрешность измерений двухкатушечного зонда.

Влияние точности измерения фазы на погрешность измерений трехкатушечного зонда.

1.4. Физическое моделирование.

1.5. Калибровка.

Требования к калибровочному устройству.

Калибровочное устройство.

Комплексное сопротивление калибровочного кольца.

Оценка повторяемости сигнала аппаратуры.

Подбор параметров зонда.

Глава 2. ТРАНСФОРМАЦИЯ СИГНАЛОВ И ОЦЕНКА

ГЛУБИННОСТИ

2.1. Трансформация

Нормировка на амплитуду первичного тока.

Нормировка на частоту.

Трансформация в кажущиеся сопротивления.

2.2. Поле круговой петли конечных размеров на поверхности горизонтально-слоистой среды.

Вспомогательные сведения.

Решение прямой задачи в общей постановке.

Источник - токовая осесимметричная петля.

2.3. Оценка глубинности аппаратуры.

Оценка максимальной глубинности.

Оценка принципиально возможной глубинности.

Ограничение глубинности из-за величины измеряемого сигнала

2.4. Программно-алгоритмический пакет ISystem.

Глава 3. МЕТОДИКА СОВМЕСТНОГО ПРИМЕНЕНИЯ МОДИФИКАЦИИ МЕТОДА СОПРОТИВЛЕНИЙ5 И

МАЛОГЛУБИННЫХ ЧАСТОТНЫХ ЗОНДИРОВАНИЙ

3.1. Памятники скифской эпохи Горного Алтая.

Курганы пазырыкской культуры

Расположение и устройство курганных могильников.

Геоэлектрические модели кургана и вмещающей среды

Выбор геофизических методик, применимых для исследования пазырыкских курганов.

3.2. Исследование возможностей модификации метода сопротивлений

Математическая постановка задачи.

Математическое моделирование аномальных полей при наличии изолирующей линзы.

Определение наличия линзы и ее местоположения по синтетическим данным

Математическое моделирование аномальных полей при несимметричном расположении двух и более генераторных электродов.

3.3. Сопоставление экспериментальных данных метода сопротивлений и математического моделирования.

Верификация геоэлектрических моделей и неоднородностей вмещающей среды.

Обнаружение ледовой линзы по экспериментальным данным и определение ее параметров.

3.4. Использование малоглубинного частотного зондирования совместно с методом сопротивлений для определения параметров линзы . 95 Калибровка данных частотных зондирований по результатам вертикальных электрических зондирований.

Построение квазитрехмерной модели высокоомного тела по экспериментальным данным.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Программно-алгоритмические средства для задач малоглубинной геоэлектрики"

Объекты исследования - метод малоглубинного индукционного частотного электромагнитного зондирования и метод сопротивлений. Первый исследуется на предмет создания программно-алгоритмического обеспечения калибровки, обработки данных и изучения возможностей портативной наземной аппаратуры, второй - на предмет обоснования его модификации и совместного использования с частотными зондированиями для поиска ледовых лииз в древних высокогорных курганах, перекрытых каменной насыпью.

Для компенсации прямого поля в аппаратуре малоглубинного индукционного частотного электромагнитного зондирования (условное название ЭМС) применена трехкатушечная схема зонда. Чтобы обеспечить глубокую компенсацию, приемные катушки должны иметь близкую к постоянной амплитудно-частотную характеристику и, следовательно, небольшие измерительные моменты. Эти обстоятельства приводят к необходимости измерять малые сигналы на фоне сильных электромагнитных помех. Для высокоточной количественной интерпретации данных аппаратуры ЭМС требуется знать расстояния между центрами генераторной и приемных катушек, а также зависящие от частоты измерительные моменты. Определить эти параметры с требуемой точностью прямым измерением или расчетом не удается. Имеющиеся в настоящее время подходы к калибровке каротажных и наземных электромагнитных приборов не обеспечивают возможности калибровки аппаратуры ЭМС. Таким образом представляется весьма актуальным разработка и внедрение нового способа калибровки аппаратуры в виде программно-алгоритмического обеспечения для теоретического (расчетного) описания соответствующих сигналов, а также верификации данных, полученных в калибровочной установке.

Для предварительной (в некоторых случаях итоговой) обработки измерений требуются программно-алгоритмические средства, позволяющие перевести результаты в кажущуюся электропроводность. Чтобы представлять возможности аппаратуры при проектировании полевых работ и для обработки данных, необходимо корректно оценивать глубинность исследования в различных геоэлектрических ситуациях. На сегодня исследования глубинности зачастую проводятся исходя из толщины скин-слоя для плоской волны, падающей на полупространство. Такой подход дает весьма приближенные значения. Более точные результаты можно получить, если учитывать как модели искомого объекта и вмещающей среды, так и параметры конкретной аппаратуры. Такие оценки весьма актуальны для оптимального использования существующего аппаратурно-программного комплекса ЭМС и обработки его данных.

Созданные программные средства работы с данными аппаратуры ЭМС представляли собой набор консольных приложений, имеющих ограниченные возможности. Работу с результатами зондирования требовалось автоматизировать, создать программный пакет с эргономичным интерфейсом, позволяющим оператору сосредоточиться на обработке и интерпретации данных, не затрудняя работу сложностью управления. Необходимость этого определяется высокими технологическими требованиями к программному обеспечению, сопутствующему геофизической аппаратуре.

До настоящего времени не было методики, позволяющей диагностировать малые объемы мерзлого грунта и льда под каменными курганными насыпями. Решение этой задачи необходимо для археологии, поскольку наличие льда в кургане создает условия для сохранения ценных материалов, а его отсутствие приводит к напрасным затратам на проведение раскопок. Это определяет актуальность разработки нового геофизического подхода для поисков ледяных линз и оценки их параметров под насыпью, на которой невозможно электрическое заземление.

Цель исследований - увеличить достоверность измерений и полноту извлечения информации о геоэлектрическом строении среды на малых глубинах, повысить уровень автоматизации работы с данными частотного зондирования; повысить достоверность обнаружения и локализации линз мерзлоты в древних высокогорных курганах.

Основные задачи исследований

- разработать программно-алгоритмические средства для высокоточной калибровки и экспресс-обработки данных аппаратуры частотного электромагнитного зондирования, оценки ее глубинности, а также создать программный пакет для автоматизации работы с данными;

- обосновать целесообразность применения модификации метода сопротивлений и её совместного использования с малоглубинным частотным зондированием для обнаружения и локализации ледовых линз.

Фактический материал, методы исследований и аппаратура

Теоретической основой решения поставленных задач являются уравнения Максвелла. Автор опирался на работы А.А. Кауфмана, Г.М. Морозовой, JI.A. Таборовского, М.И. Эпова, B.C. Могилатова, Ю.А. Дашевского, А.К. Манштейна, И.Н. Ельцова и других широко известных специалистов в области малоглубинной геоэлектрики.

Основными методами исследования являются математическое моделирование, лабораторный и полевой эксперимент.

Результаты математического моделирования согласуются с данными, полученными А.А. Кауфманом, JT.A. Табаровским, М.И. Эповым, B.C. Могилатовым, а также результатами других математических (рассмотрение аналитических асимптотических приближений) и физических (лабораторный эксперимент) методов, примененных соискателем.

Для реализации алгоритмов и разработки пакета автоматизации использовались среды программирования Compaq Fortran и Delphi.

Аппаратура электромагнитного малоглубинного частотного зондирования ЭМС разработана в Лаборатории электромагнитных полей Института геофизики СО РАН (на сегодня Институт нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН) М.И. Эповым, А.К. Манштейном и др. В течение 2000-2006 гг. выполнены многочисленные работы с использованием аппаратурно-программного комплекса ЭМС. Значительную часть составляют междисциплинарные геофизические исследования археологических памятников, выполненные совместно с Институтом археологии и этнографии СО РАН под руководством д.и.н., академика РАН В.И. Молодина. Также комплекс применялся для решения различных задач инженерной геофизики по заказу администрации Самарской области (2003 г.) и города Новосибирска (2004 г.).

В 2002 г. в Италии сотрудниками Института геофизики СО РАН, Университета г. Феррара и компании „Геостуди Астье" были совместно проведены сравнительные электроразведочные работы. При этом наряду с ЭМС использовалось два типа иностранной индукционной аппаратуры (GEM-300 и ЕМ-31). Испытания показали, что аппаратурно-программный комплекс ЭМС находится на мировом уровне и по ряду параметров превосходит другие приборы.

В 2003 г. в Горном Алтае на плато Укок были проведены комплексные экспериментальные, работы по определению мерзлоты в высокогорных курганах с использованием оригинальной модификации метода сопротивлений и метода частотных зондирований (комплекс ЭМС). Аналогичные исследования были проведены в

2005 г. в Монгольском Алтае.

Высокое качество и работоспособность программно-алгоритмических средств и программного пакета автоматизации подтверждены Институтом проблем освоения севера СО РАН, сотрудники которого использовали ЭМС при исследовании и предварительной разведке на археологических поселениях Тоболо-Ишимья (акт внедрения от 2003 г.).

Защищаемые научные результаты:

- Разработаны способ и программно-алгоритмическое обеспечение калибровки аппаратуры малоглубинных частотных зондирований, основанные на подборе параметров аппаратуры при использовании избыточной экспериментальной информации.

- Создан и реализован программно алгоритм оценки глубинности аппаратуры частотных зондирований, который в отличие от традиционных учитывает априорные геоэлектрические модели искомого объекта и вмещающей среды, а также чувствительность аппаратуры; создано программно-алгоритмическое обеспечение экспресс-обработки и визуализации данных.

- Научно обоснованы совместное применение и алгоритмы интерпретации модификации метода сопротивлений и частотных зондирований для поиска ледовых линз в древних высокогорных курганах.

Новизна работы. Личный вклад

1. Разработаны программно-алгоритмические средства для математического моделирования электромагнитных полей в однородной и горизонтально-слоистой изотропной среде. Поля возбуждаются магнитным диполем либо петлей конечного размера. Расчет сигналов возможен в точечном приемнике и петле конечного размера. С помощью этих средств для аппаратуры ЭМС достигнуто следующее:

- определены области применимости низкочастотного и дипольного приближений - для частотного диапазона аппаратуры ЭМС может быть использовано только дипольное;

- научно обоснована эффективность трехкатушечной схемы компенсации прямого поля в аппаратуре ЭМС;

- разработан способ (алгоритм) калибровки портативной аппаратуры, основанный на подборе параметров аппаратуры при использовании избыточной эксперименталыюй информации;

- разработан алгоритм трансформации сигнала аппаратуры ЭМС в кажущуюся электропроводность;

- реализован алгоритм оценки глубинности, позволяющий учесть априорные геоэлектрические свойства искомого объекта и вмещающей среды, а также характеристики аппаратуры.

2. Создан программный пакет автоматизации работы с данными аппаратуры ЭМС. Программы имеют эргономичный визуальный интерфейс для оперативного выполнения всех необходимых действий, начиная с выгрузки первичных данных из прибора и заканчивая визуализацией обработанных данных.

3. Проведено трехмерное математическое моделирование электрических полей, возникающих при использовании метода сопротивлений, который модифицирован для поиска линз многолетней мерзлоты в высокогорных курганах. Эта модификация характеризуется специальной схемой расположения генераторных и измерительных электродов по периметру кургана из-за невозможности заземления непосредственно над ним. По результатам математического моделирования установлено:

- наиболее информативной для обнаружения мерзлоты является параллельная генераторным линиям компонента электрического поля;

- при построении карты аномального потенциала, центр аномалии совпадает с центром искомого изолирующего объекта;

- обосновано совместное применение малоглубинного частотного зондирования и метода сопротивлений для оценки параметров ледовой линзы.

Практическая значимость работы

Разработанный подход к калибровке аппаратуры ЭМС позволяет с высокой точностью устанавливать необходимые для описания зонда параметры, что делает возможным количественную обработку экспериментальных данных.

Алгоритм трансформации сигнала в кажущееся сопротивление позволяет получить первое приближение при количественной обработке данных частотного зондирования.

При оценке глубинности учитывается одновременно ряд факторов, разным образом влияющих на размеры области исследования. В результате определяются оптимальные для достижения максимальных значений глубинности рабочие частоты и величины расстояний между генераторной и приемными катушками. Также становится возможной оценка максимально возможной глубины исследования существующей аппаратуры ЭМС для решения конкретных задач.

Программный пакет автоматизации работы с данными зондирования внедрен с несколькими комплектами аппаратуры и успешно применяется сотрудниками двух российских институтов (Институт проблем освоения севера СО РАН и Институт почвоведения СО РАН) и Генуэзского университета (Италия). Аппаратура и программный пакет используются при проведении лекционных и практических занятий на Кафедре геофизики Геолого-геофизического факультета Новосибирского государственного университета.

Разработанные программно-алгоритмические средства позволяют эффективно применять программно-аппаратурный комплекс ЭМС для оперативного, неразру-шающего решения малоглубинных задач коммунального хозяйства, строительства и экологического мониторинга, что особенно важно в условиях современных мегаполисов.

Математическое моделирование электрических полей, возникающих- приi использовании модификации метода сопротивлений для обнаружения ледовых линз в высокогорных курганах, позволило провести интерпретацию экспериментальных материалов и выявить наиболее перспективные для раскопок объекты. Ща основе совместного применения метода малоглубинного частотного зондирования с методом сопротивления сделаны количественные оценки параметров ледяной линзы, присутствующей на одном из объектов. На выделенных курганах были проведены археологические раскопки. Летом 2006 г. в Монгольском Алтае было обнаружено сенсационное захоронение (сообщение в газете „Наука в Сибири", 2006, №33-34).

Апробация работы и публикации

Работа выполнена в Лаборатории электромагнитных полей Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН.

Основные результаты докладывались на Международной конференции молодых ученых, специалистов и студентов „Геофизика - 2001" (Новосибирск, 2001) и международных конференциях „Малоглубинная геофизика", организованных Европейской ассоциацией EAGE в 2004 (Утрехт, Нидерланды) и 2006 (Хельсинки, Финляндия) годах.

Результаты исследований и применения разработок автора по теме диссертации опубликованы в девятнадцати работах, из которых шесть - в журналах по перечню ВАК (Геофизика, Геофизический вестник, Археология, этнография и антропология Евразии).

Успешному проведению исследований на всех этапах способствовала доброжелательная поддержка сотрудников Лаборатории электромагнитных полей Института геофизики СО РАН: автор благодарен специалистам в области электромагнитных зондирований Ю.А. Дашевскому, Г.М. Морозовой, Ю.Н. Антонову, B.C. Могилатову, В.Н. Ульянову, Е.Ю. Антонову, И.Н. Ельцову, К.В. Сухоруковой, Ю.А. Манштейну, В.Н. Глинских, Г.А. Борисову, В.В. Потапову, А.Ю. Соболеву, Е.В. Павлову, Г.Л. Панину.

Автор признателен академику РАН В.И. Молодину за научную поддержку. Автор благодарен сотрудникам Института археологии и этнографии СО РАН: И.Ю. Слюсаренко, Ю.Н. Гаркуша, А.Е. Гришину, содействовавших выполнению междисплинарных работ. Нельзя не отметить внимание и всестороннее содействие на всем протяжении исследований со стороны старшего научного сотрудника ИАЭ СО РАН, кандидата исторических наук М.А. Чемякиной.

Необходимо отметить неоценимую помощь кандидата технических наук, доцента А.К. Манштейна - полезные обсуждения, научные консультации, организацию и помощь в проведении экспериментальных работ, постоянное внимание и всестороннюю поддержку.

Автор глубоко благодарен научному руководителю доктору технических наук, академику РАН М.И. Эпову за многочисленные научные консультации и ценные замечания по диссертации, за корректное руководство.

Объем и структура работы

Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения, содержит 114 страниц текста, 51 рисунок и 4 таблицы. Библиография содержит 154 наименования.

Заключение Диссертация по теме "Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых", Балков, Евгений Вячеславович

Заключение

Результатами работы являются создание программно-алгоритмического обеспечения калибровки и экспресс-обработки данных аппаратуры малоглубинного индукционного частотного электромагнитного зондирования, оценки ее глубинности; обоснование совместного применения модификации метода сопротивлений и частотного зондирования для обнаружения и локализации ледовых линз в высокогорных курганах.

Созданные программно-алгоритмические средства обеспечивают достаточно точное определение большого числа аппаратурных параметров: зависящие от частоты эффективные моменты приемных катушек, эффективные расстояния между генераторной и приемными катушками, параметры калибровочной установки. Определение такого числа величин стало возможным благодаря использованию подбора параметров на основании избыточной экспериментальной информации.

Разработанный способ оценки глубинности аппаратуры в отличие от традиционных подходов позволяет учитывать геоэлектрические модели искомого объекта и вмещающей среды, а также чувствительность аппаратуры.

Алгоритмы экспресс-обработки данных позволяют оперативно получить количественную оценку распределения кажущейся электропроводности грунта. Программный пакет для автоматизации обработки и интерпретации данных аппаратуры ЭМС имеет эргономичный интерфейс и существенно сокращает временные затраты оператора.

Результаты трехмерного математического моделирования и апробации полевой методики подтверждают эффективность совместного применения модификации метода сопротивлений и малоглубинного частотного электромагнитного зондирования для обнаружения и локализации ледовых линз в высокогорных курганах. Такой подход впервые предложен в мировой археолого-геофизической практике.

Перспективным для дальнейшей работы является создание универсального алгоритма и автоматизированного программного пакета для калибровки. Представляются целесообразными оценка разрешающей способности аппаратуры ЭМС и разработка алгоритмов инверсии данных.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Балков, Евгений Вячеславович, Новосибирск

1. Акселърод, С. М. О градуировке аппаратуры индукционного каротажа / С. М. Аксельрод // Известия высших учебных заведений: Нефть и газ. — 1960. - № 5. - С. 19-25.

2. Аксельрод, С. М. Высокоточные методы исследования скважин / С. М. Аксельрод. — М.: Госгеолтехиздат, 1965.

3. Альпин, Я. М. Теория поля / JL М. Альпин. — М.: Недра, 1966. — 384 с.

4. Альпин, JI. М. Теория полей, применяемых в разведочной геофизике / JL М. Альпин, Д. С. Даев, А. Д. Каринский. — М.: Недра, 1985. — 407 с.

5. Антонов, Ю. Н. Высокочастотное индукционное каротажное изопараметриче-ское зондирование (ВИКИЗ) / Ю. Н. Антонов, С. С. Жмаев. — Новосибирск, 1979.- 104 с.

6. Антонов, Ю. Н. Диэлектрический индуктивный каротаж / Ю. Н. Антонов, А. А. Кауфман. — Новосибирск: Наука, 1971.

7. Антонов, Ю. Н. Электромагнитные зондирования при глубинных исследованиях земных недр и каротаже нефтяных скважин / Ю. Н. Антонов, Г. М. Морозова // Геология и геофизика. — 1982. — № 12. — С. 108-117.

8. Антонов, Ю. Н. Высокоточный индукционый каротаж / Ю. Н. Антонов, Б. И. Приворотский. — Новосибирск: Наука, 1975. — 260 с.

9. Антонов, Ю. Н. Метод частотно-геометрической фокусировки в диэлектрическом индукционном каротаже: Метод, рекомендации / Ю. Н. Антонов, JL А. Та-баровский, И. М. Панич. — Новосибирск, 1979. — 48 с.

10. Археологические памятники плоскогорья Укок (Горный Алтай) (Мат-лы по археологии Сибири; Вып. 3) / В. И. Молодин, Н. В. Полосьмак, А. В. Новиков и др. — Новосибирск: Институт археологии и этнографии СО РАН, 2004. — 256 с.

11. Балков, Е. В. Трехкатушечный индукционный зонд в частотном зондировании / Е. В. Балков, А. К. Манштейн // Геофизический вестник, — 2001.— № 12.— С. 17-20.

12. Балков, Е. В. Трехкатушечный индукционный зонд в частотном зондировании / Е. В. Балков, А. К. Манштейн // Международная конференция молодых ученых, специалистов и студентов (Геофизика 2001). Тезисы докладов. — Новосибирск: 2001. — С. 23-25.

13. Балков, Е. В. Сравнение характеристик двухкатушечной и трехкатушечной реализации индукционных зондов для малоглубинного частотного зондирования / Е. В. Балков, А. К. Манштейн // Геофизический вестник. — 2006. — № 1.— С. 12-17.

14. Балков, Е. В. Оценка глубинности наземного электромагнитного индукционного частотного зондирования / Е. В. Балков, М. И. Эпов, А. К. Манштейн // Геофизика. 2006. — № 3. — С. 41-44.

15. Бартеньев, О. В. Современный Фортран / О. В. Бартеньев. — М.: Диалог-МИФИ, 1998.- 397 с.

16. Бердичевский, М. Н. Геоэлектрические исследования в россии / М. Н. Берди-чевский // Изв. FAH. Сер. физика Земли. — 1994. — № 6. — С. 4-22.

17. Бердичевский, М. Н. Электромагнитное поле в тонкослоистых средах / М. Н. Бердичевский, JL Л. Ваньян // Тр. Ин-та геологии и геофизики СО АН СССР. Вопросы разведочной геофизики. — 1961. — Т. 11. — С. 63-72.

18. Блох, А. С. О моделировании высокопроводящей среды для проведения индукционного каротажа / А. С. Блох, JI. И. Дубман // Труды СНИИГГИМС. Методы разведочной и промысловой геофизики. — 1967. — Т. 9. — С. 159-163.

19. Бобровский, С. Delphi 5: учебный курс / Бобровский, С. — СПб.: Питер, 2000.— 640 с.

20. Боганик, В. Н. Расчет эталонировочных колец для аппаратуры индукционного каротажа / В. Н. Боганик, М. И. Плюснин // Известия высших учебных заведений: Геология и разведка. — 1965. — № 9. — С. 124-134.

21. Бородовский, А. П. Археологические исследования умревинского острога / А. П. Бородовский // Проблемы археологии, этнографии, антропологии Сибири и сопредельных территорий. Материалы го-довой сессии ИАиЭ СО РАН 2002 года. 2002. — С. 258-265.

22. Булгаков, А. Ю. Геофизический прибор для автоматизации многоэлектродной электроразведки / А. Ю. Булгаков, А. К. Манштейн // Приборы и техника эксперимента. — 2006. — № 4. — С. 1-3.

23. Бурсиан, В. Р. Теория электромагнитных полей, применяемых в электроразведке / В. Р. Бурсиан. — JL: Недра, 1972. — 368 с.

24. Баньян, Л. Л. К теории дипольных электромагнитных зондирований / JI. JI. Ва-ньян // Прикладная геофизика. — 1957. — Вып. 16.—С. 145-160.

25. Баньян, Л. Л. К теории дипольных электромагнитных зондирований / «Л. JI. Ва-ньян // Прикладная геофизика. — 1959. — Вып. 23. — С. 3-45. '

26. Баньян, Л. Л. Новый способ определения электромагнитного поля диполя, заземленного на поверхности многослойной изотропной среды / JL JI. Ваньян // Геология и геофизика. — 1962. — № 12. — С. 107-109.

27. Ваньян, Л. Л. Основы электромагнитных зондирований / JI. JI. Ваньян. — М.: Недра, 1965. — 109 с.

28. Ваньян, Л. Л. Электромагнитные зондирования / JI. JI. Ваньян. — М.: Научный мир, 1997. — 219 с.

29. Ваньян, Л. Л. Глубинность донных частотных зондирований на примере двухслойной модели дна / JI. J1. Ваньян, 3. Ю. Джатиева // Физика Земли. — 1995. — № 11. С. 82-83.

30. Вешев, А. В. Электропрофилирование на постоянном и переменном токе / А. В. Вешев. — JL: Недра, 1980. — 392 с.

31. В поисках мерзлоты (результаты геофизических исследований курганных могильников на плато укок) / М. И. Эпов, В. И. Молодин, Е. В. Балков и др. // Проблемы археологии, этнографии, антропологии Сибири и сопредельных территорий. — 2003. — С. 528-534.

32. Гарновский, Н. И. Теоретические основы электропроводной связи, ч. II / Н. И. Гарновский. — М.: Связьиздат, 1959.

33. Гасаненко, Л. Б. Поле вертикального гармонического диполя над поверхностью многослойной структуры / JI. Б. Гасаненко // Вопросы геофизики (Труды ЛГУ). — 1959. Вып. 11. - С. 164-173.

34. Гасаненко, Л. Б. Электромагнитное поле низкочастотного диполя в горизонтально-слоистой среде / JI. Б. Гасаненко, Е. А. Маркина // Уч. зап. ЛГУ. Сер. физ. и геол. наук. — 1967. —Вып. 17. —Т. 333. — С. 201-226.

35. Гелъфанд, И. С. Электромагнитное поле горизонтальной рамки в слоистой среде / И. С. Гельфанд // Сб. статей по геофизическим методам разведки. — 1955. — С. 3-17. — Тр. Свердловского горного института.

36. Геофизические исследования археологических памятников барабинской лесостепи в 2002 г. / М. А. Чемякина, А. К. Манштейн, Е. В. Балков и др. // Проблемы археологии, этнографии, антропологии Сибири и сопредельных территорий. — 2002. С. 484-490.

37. Геофизические исследования археологических памятников в северо-западной Монголии в 2005 г. / М. И. Эпов, В. И. Молодин, Е. В. Балков и др. // Проблемы археологии, этнографии, антропологии Сибири и сопредельных территорий. — 2005.-С. 503-508.

38. Геофизические исследования городища чича-1 в 2000 году / М. И. Эпов, А. К. Манштейн, Е. В. Балков и др. // Проблемы археологии, этнографии, антропологии Сибири и сопредельных территорий. — 2000. — С. 447-456.

39. Геофизические исследования городища чича-1 в 2001 году / В. И. Молодин, М. А. Чемякина, Е. В. Балков и др. // Проблемы археологии, этнографии, антропологии Сибири и сопредельных территорий. — 2001.— С. 391-398.

40. Геофизические и археологические исследования могильника сопка-2 в 2000 -2001 году / В. И. Молодин, М. А. Чемякина, Е. В. Балков и др. // Проблемыархеологии, этнографии, антропологии Сибири и сопредельных территорий. — 2001. С. 399-407.

41. Градштейн, И. С. Таблицы интегралов, сумм и рядов и произведений / И. С. Градштейн, М. М. Рыжик. — М.: Наука, 1971. — 1108 с.

42. Даев, Д. С. Высокочастотные электромагнитные методы исследования скважин / Д. С. Даев. — М.: Недра, 1974. — 192 с.

43. Дмитриев, В. И. Расчет электромагнитного поля в методе частотного зондирования / В. И. Дмитриев // Вычислительные методы и программирование. Вып. III. 1965. - С. 386-397.

44. Дмитриев, В. И. Общий метод расчета электомагнитного поля в слоистой среде / В. И. Дмитриев // Вычислительные методы и программирование. — 1968. № 10. - С. 55-56.

45. Дмитриев, В. И. Интегральные уравнения в краевых задачах электродинамики / В. И. Дмитриев, Е. В. Захаров. М.: Изд-во МГУ, 1987. — 167 с.

46. Жданов, М. С. Электроразведка / М. С. Жданов. — М.: Недра, 1986. — 316 с.

47. Журбин, И. В. Геофизика в археологии: методы, технологии и результаты применения / И. В. Журбин. НИСО УрО РАН, 2004. - 152 с. ,

48. Заборовский, А. И. Переменные электромагнитные поля в электроразведке / А. И. Заборовский. М.: Изд-во МГУ, 1960. — 185 с.

49. Заборовский, А. И. Электроразведка / А. И. Заборовский. — М.: Гостоптехиздат, 1963.- 423 с.

50. Иванов, А. П. Методика частотных электромагнитных зондирований / А. П. Иванов, О. А. Скугаревская. — М.: Наука, 1978. — 138 с.

51. Камке, Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям / Э. Камке. — Пер. с нем. М.: Наука, 1976. — 576 с.

52. Кауфман, А. А. Теория индукционного каротажа / А. А. Кауфман. — Новосибирск: Наука, 1965. — 128 с.

53. Кауфман, А. А. Введение в теорию геофизических методов. Часть 2. Электромагнитные поля / А. А. Кауфман. — М.: Недра, 2000. — 483 с.

54. Кауфман, А. А. О глубинности метода становления поля при относительно малых разносах / А. А. Кауфман, Г. М. Морозова // Геология и геофизика. — 1968. № 5. - С. 101-104.

55. Кауфман, А. А. Теоретичесике основы метода зондирования становлением поля в ближней зоне / А. А. Кауфман, Г. М. Морозова. — Новосибирск: Наука, 1970.- 124 с.

56. Кауфман, А. А. Теоретические основы метода зондирований становлнием поля в ближней зоне / А. А. Кауфман, Г. М. Морозова. — Н.: Наука, 1970.— 124 с.

57. Кауфман, А. А. Теория индукционного каротажа методом переходных процессов / А. А. Кауфман, В. П. Соколов. — Новосибирск: Наука, 1972. — 128 с.

58. Ковбасов, К. В. Математическое моделирование электрического поля в неоднородной среде на неструктурированной сетке (задача археологии) / К. В. Ковбасов // Сборник научных трудов НГТУ. — 2006. — Т. 1(43). — С. 19-25.

59. Корн, Г. Справочник по математике для научных работников / Г. Корн, Т. Корн. М.: Наука, 1968. — 720 с.

60. Котельников, И. А. Издательская система: Latex 2е / И. А. Котельников, П. 3. Чеботаев. — Новосибирск: Сибирский хронограф, 1998. — 496 с.

61. Краев, А. П. Основы геоэлектрики / А. П. Краев. — JL: Недра, 1965.?— 472 с.

62. Кузнецов, А. Н. Дипольные частотные зондирования двухслойной среды / А. Н. Кузнецов, Г. М. Морозова, JI. А. и. д. Табаровский. — Новосибирск: ИГиГ СО АН СССР, 1980. 122 с.

63. Кузнецов, Ю. Математические основы моделирования на ЭВМ / Ю. Кузнецов, Н. С. Агипова. — Южносахалинск: Издательство ЮСИЭПИ, 2003.

64. Ландау, Л. Д., Лифшиц, Е. М. Электродинамика сплошных сред. (Т. VIII) / Ландау, Л. Д., Лифшиц, Е. М. — М.: Физматлит, 2001. — 616 с.

65. Ландау, Л. Д. Электродинамика сплошных сред. T.VIII / Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц. — М.: Наука, 1982.

66. Манштейн, А. К Электромагнитное многочастотное зондирование аппаратурой эмс / А. К. Манштейн, Ю. А. Манштейн, Е. В. Балков // Материалы 9-ой Конференции Окружающая среда и инженерная геофизика. — Прага: 2003. — 4 с.

67. Манштейн, Ю. А. Изучение обводненности грунта методом частотного электромагнитного индукционного зондирования с применением аппаратно-программного комплекса эмс-2 / Ю. А. Манштейн, Е. В. Балков // Геофизический вестник. — 2002. — № 1. — С. 24-28.

68. Матвеев, Б. К. Интерпретация электромагнитных зондирований / Б. К. Матвеев. — М.: Недра, 1974. — 232 с.

69. Могилатов, В. С. Импульсная электроразведка / В. С. Могилатов. — Новосибирск: Новосибирский государственный университет, 2002. — 208 с.

70. Могилатов, В. С. Томографический подход к интерпретации данных геоэлектромагнитных зондирований / В. С. Могилатов, М. И. Эпов // Изв. РАН. Сер. физика Земли. — 1999. — № 11. — С. 62-66.

71. Морозова, Г. М. Метод зондирований становлением поля в ближней зоне в глу- • бинных исследованиях / Г. М. Морозова // Теория и опыт применения электромагнитных полей в разведочной геофизике. — 1978. — С. 26-39.

72. Морозова, Г. М. Нестационарное электромагнитное поле магнитного диполя в однородном полупространстве / Г. М. Морозова, А. А. Кауфман // Геология и геофизика. 1967. — № 8. — С. 66-74.

73. Нейман, Л. Р. Теоретические основы электротехники. Ч-Ш / JL Р. Нейман, П. JI. Калантаров. — Москва Ленинград: Государственное энергетическое издательство, 1959. — 232 с.

74. Новый памятник эпохи бронзы в барабинской лесостепи (могильник тартас-1) /

75. B. И. Молодин, А. К. Манштейн, Е. В. Балков и др. // Проблемы археологии, этнографии, антропологии Сибири и сопредельных территорий. — 2003. —1. C. 441-446.

76. Опыт применения электромагнитного частотного зондирования для решения археолого-геофизических задач / Е. В. Балков, А. К. Манштейн, М. А. Чемя-кина и др. // Геофизика. — 2006. — № 1. — С. 43-50.

77. Особенности элетромагнитного поля над геоэлектрическим разрезом, содержащим непроводящий слой / О. А. Скугаревская, Э. А. Федорова, В. И. Дмитриев, К. П. Королева // Изв. АН СССР. Сер. Физика Земли. — 1971. — № 11. — С. 6173.

78. Полосьмак, Н. В. Всадники Укока / Н. В. Полосьмак. — Новосибирск: Изд-во 'ИНФОЛИО-пресс', 2001. 336 с.

79. Радлов, В. В. Сибирские древности: из путевых записок по сибири / В. В. Рад-лов // Записки Русского археологического общества. Новая Серия.— 1895. — Вып. 3/4.-Т. 7.-С. 1-3. /,

80. Результаты геофизических исследований памятника преображенка-2 в барабинской лесостепи / В. Молодин, М. Чемякина, П. Дядьков и др. //.Проблемы, археологии, этнографии, антропологии Сибири и сопредельных территорий. — 2006.

81. Рокитянский, И. И. Индукционные зондирования Земли / И. И. Рокитян-ский. — Киев: Наук, думка, 1981. — 296 с.

82. Романов, В. Г. Обратные задачи геоэлектрики / В. Г. Романов, С. И. Кабани-хин. — М.: Наука, 1991. 303 с.

83. Сборник задач по математическому анализу. Функции нескольких переменных / JI. Д. Кудрявцев, А. Д. Кутасов, В. И. Чехлов, М. И. Шабунин. — Санкт-Петербург: Техническая книга, 1994. — 496 с.

84. Светов, Б. С. Теория, методика и интерпретация материалов низкочастотной индуктивной электроразведки / Б. С. Светов. — М.: Недра, 1973.— 153 с.

85. Светов, Б. С. Электродинамические основы квазистационарной геоэлектрики / Б. С. Светов. М.: ИЗМИРАН, 1984. - 183 с.

86. Светов, Б. С. Аналитические решения электродинамических задач / Б. С. Све-тов, В. П. Губатенко. — М.: Наука, 1988. — 344 с.

87. Система управления аппаратурно-программного комплекса малоглубинного частотного электромагнитного зондировани / А. А. Адайкин, Е. В. Балков, А. К. Манштейн, М. М. Лаврентьев // Международная конференция GraphiCon-2006, Новосибирск. — 2006. — 4 с.

88. Табаровский, Л. А. Применение метода интегральных уравнений в задачах геоэлектрики / Л. А. Табаровский. — Новосибирск: Наука, 1975. — 144 с.

89. Табаровский, Л. А. Оценка разрешающей способности электромагнитных методов и подавление помех в системах многократного наблюдения / Л. А. Табаровский, Э. М. И., О. Г. Сосунов. — Новосибирск: ИГиГ СО АН, 1985. — 48 с.

90. Тамм, И. Е. Основы теории электричества / И. Е. Тамм.— М.: Наука, 1966.— 624 с.

91. Тихонов, А. Н. О становлении электрического поля в однородном проводящем полупространстве / А. Н. Тихонов // Изв. АН ССР. Сер. Геогр. и Геофиз.— 1946. Т. 10, № 3. - С. 213-231.

92. Тихонов, А. Н. О становлении электромагнитного поля в слоистой среде / А. Н. Тихонов // Изв. АН ССР. Сер. Геогр. и Геофиз. 1950.- Т. .14, № 3.-С. 199-223.

93. Тихонов, А. Н. О распространении переменного электромагнитного поля в слоистой анизотропной среде / А. Н. Тихонов // Доклады АН СССР. — 1959.— Т. 126, № 5.-С. 967-971.

94. Тихонов, А. Н. Уравнения математической физики / А. Н. Тихонов, А. А. Самарский. — М.: Наука, 1966. — 724 с.

95. Тихонов, А. Н. Метод расчета электромагнитных полей, возбуждаемых переменным током в слоистых средах / А. Н. Тихонов, Д. Н. Шахсуваров // Изв. АН СССР. Сер. геофиз. 1956. - № 3. - С. 245-251.

96. Тишкин, А. А. Социальная структура и система мировоззрений населения Алтая скифской эпохи / А. А. Тишкин, П. К. Дашковский. — Барнаул: Алтайский университет, 2003. — 430 с.

97. Уэйт, Д. Р. Геоэлектромагнетизм / Д. Р. Уэйт. — Пер. с анг. М.: Недра, 1987. — 235 с.

98. Феномен алтайских мумий / В. И. Молодин, П. Н. В., Т. А. Чикиева и др.— Новосибирск: Институт археологии и этнографии СО РАН, 2000.

99. Хачай, О. А. О проблемах малоглубинной геоэлектрики и некоторых результатах их решения / О. А. Хачай, Е. Н. Новгородова, В. В. Бодин // Физика Земли. — 1999. — № 5. С. 47-53.

100. Хомоненко, А. Д. Delphi 7 / А. Д. Хомоиенко. — СПб.: БХВ-Питербург, 2003.— 1216 с.

101. Шахсуваров, Д. Н. Методика интерпретации результатов наблюдений электромагнитного п оля при дипольном зондировании / Д. Н. Шахсуваров // Изв. АН СССР. Сер. Геофиз. 1959. - № 5. - С. 497-504.

102. Электрическое зондирование геологической среды. 4.1, 4.2 / .Под ред. У. П. ред. Хмелевского В.К., Ш. В.А. — М: МГУ, 1988.

103. Электроразведочное картирование 'замерзших' пазырыкских курганов алтая /

104. М. Эпов, А. Манштейн, Ю. Манштейн и др. // Проблемы археологии, этнографии, антропологии Сибири и сопредельных территорий. — 2006.

105. Эненштейн, Б. С. Интерпретация двухслойных кривых частотного-зондирования / Б. С. Эненштейн // Изв. АН СССР. Сер. Геофиз.— 1957.— № 9.— С. 22-26.

106. Эненштейн, Б. С. Об эквивалентности геоэлектрических разрезов в методе частотного зондирования / Б. С. Эненштейн // Докл. АН СССР. — 1973. — Т. 209, № 9.-С. 597-601.

107. Эпов, М. И. Технология исследования нефтегазовых скважин на основе ВИ-КИЗ / М. И. Эпов, Ю. Н. Антонов.— Новосибирск: Издательство СО РАН, 2000.- 121 с.

108. Эпов, М. И. Прямые и обратные задачи индуктивной геоэлектрики в одномерных средах / М. И. Эпов, И. Н. Ельцов. — Новосибирск: Объединенный институт геологии, геофизики и минералогии СО РАН, 1992. — 31 с.

109. Atkinson, R. J. С. Methodes electriques de prospection acheologie / R. J. C. Atkinson // in Laming, A., Ed., La Decovert de Passe : Picard.— 1952. — Pp. 59—70.

110. Balkov, E. V. An approach to calibrate emi multifrequency sensor / E. V. Balkov, Y. A. Manstein // 13th European Meeting of Environmental and Engineering Geophysics, Istanbul, Turkey, 3-5 September 2007. Extended Abstracts Book. — EAGE, 2007.—4 pp.

111. Barker, R. D. Depth of exploration of collinear symmetrical four-electrode arrays / R. D. Barker // Geophysics. — 1989. Vol. 54. - Pp. 1031-1037.

112. Becker, H. Magnetometry of a scythian settlement in Siberia near cicah in the baraba steppe / H. Becker, J. W. E. Fassbinder // Archaeological prospection. — 1999. — Pp. 168-172.

113. Conductivity-depth imaging of airborne electromagnetic step-response data / J. C. Macnae, R. Smith, B. D. Polzer et al. // Geophysics. — 1991. — Pp. 102-1114.

114. Electromagnetic induction frequency sounding: estimation of penetration depth / E. V. Balkov, M. I. Epov, A. K. Manstein, Y. A. Manstein // Extended, abstracts book of Near Surface 2006 conferece, Helsinki, 4-6 of September. — EAGE, 2006. — 4 PP

115. Elements of calibration and data interpretation of emi sounding device ems / E. V. Balkov, M. I. Epov, A. K. Manstein, Y. A. Manstein // Extended abstracts book of Near Surface 2004 conferece. — EAGE, 2004. — 4 pp.t.

116. Fitterman, D. V. Sources of calibration errors in helicopter em data / D. V. Fitter-man // Exploration Geophysics.— 1998. — Vol. 29. — Pp. 65-70.

117. Fraser, D. C. Resistivity mapping with an airborne multicoil electromagnetic system / D. C. Fraser // Geophysics. — 1978. — Vol. 43. — Pp. 144-172.

118. Gill, P. E. Practical Optimization / P. E. Gill, W. Murray, M. Wright. — Academic Press, New York, 1981.

119. Huang, H. Depth of investigation for small broadband electromagnetic sensors / H. Huang I/ Geophysics. 2005. - Vol. 70, no. 6. - Pp. G135-G142.

120. Huang, H. The differential parameter method for multifrequency airborne resistivity mapping / H. Huang, D. C. Fraser // Geophysics. — 1996.— Vol. 61, no. 1.— Pp. 100-109.

121. Huang, H. Magnetic permeability and electrical resistivity mapping with a multifre-quency airborne em system / H. Huang, D. C. Fraser // Exploration Geophysics.— 1998. — Vol. 29. — Pp. 249-253.

122. Huang, H. Airborne resistivity data leveling / H. Huang, D. C. Fraser // Geophysics. — 1999. — Vol. 64, no. 2. — Pp. 378-385.

123. Huang, H. Airborne resistivity and susceptibility mapping in magnetically polar-izable areas / H. Huang, D. C. Fraser // Geophysics. — 2000.— Vol. 65, no. 2.— Pp. 502-511.

124. Huang, H. Mapping of the resistivity, susceptibility, and permittivity of the earth using a helicopter-borne electromagnetic system / H. Huang, D. C. Fraser // Geophysics. — 2001. — Vol. 66, no. 1. — Pp. 146-157.

125. Huang, H. Dielectric permittivity and resistivity mapping using high frequency helicopter-borne em data / H. Huang, D. C. Fraser // Geophysics. — 2002. — Vol. 67, no. 3. Pp. 727-738.

126. Huang, H. The use of quad-quad resistivity in helicopter electromagnetic mapping / H. Huang, D. C. Fraser // Geophysics. 2002. — Vol. 67, no. 2. — Pp. 459-467.

127. Huang, H. Inversion of helicopter electromagnetic data to a magnetic conductive layered earth / H. Huang, D. C. Fraser // Geophysics. — 2003.— Vol. 68, no. 4.— Pp. 1211-1223.

128. Huang, H, Real-time resistivity sounding using a handheld broadband electromagnetic sensor / H. Huang, I. J. Won // Geophysics. — 2003. — Vol. 68, no. 4. — Pp. 1224-1231.

129. Inversion of airborne electromagnetic data using an occam technique to resolve a variable number of layers / W. Qian, J. Gamey, S. Holladay et al. // in Proceedings of high-resolution geophysics workshop, SAGEEP. — 1997. — Pp. 735—744.

130. Kaufman, A. A. Methods in geochemistry and geophysics. Frequency and transient soundings / A. A. Kaufman, G. V. Keller. — Amsterdam Oxford - New York -Tokyo: Elsevier, 1983. — 685 pp.

131. Kaufman, A. A. Methods in geochemistry and geophysics. Inductive mining prospecting. Part I: Theory / A. A. Kaufman, G. V. Keller.— / Amsterdam -Oxford New York - Tokyo: Elsevier, 1985. — 620 pp.

132. Lakshmanan, J. Depth of penetration of airborne electromagnetics over stratified earth / J. Lakshmanan, M. Bichara // 51st Annual International Meeting, SEG, Expanded Abstracts. — Vol. 32. — 1981.

133. Lapenna, V. Magnetic, gpr and geoelectrical measurements for studying the archaeological site of 'masseria nigro' (viggiano, southern italy) / V. Lapenna, E. Rizzo, D. Chianese // Near Surface Geophysics. — 2005. — Vol. 3, no. 1. — Pp. 13—19.

134. Larson, D. 0. Application of advanced geophysical methods and engineering principles in an emerging scientific archaeology / D. O. Larson, C. P. Lipo, E. L. Ambos // First Break. 2003. — Vol. 21. - Pp. 51—62.

135. McNeill, J. D. Electromagnetic terrain conductivity measurement at low?induction numbers / J. D. McNeill // Geonics Limited Technical Note TN 6, October. — 1980.

136. McNeill, J. D. Why doesn't geonics limited build a multi-frequency em31 or em38? / 1 J. D. McNeill // Geonics Limited Technical Note TN 30, November. — 1996.

137. Multi-frequency electromagnetic sounding tool ems. prototype 3. comparison with commercial devices / Y. Manstein, A. Manstein, G. Santarato et al. //" Abstracts book, EGU Conference. — 2003.

138. N elder, J. A. A simplex method for function minimization / J. A. Nelder, R. Mead // Computer Journal. — 1965. — no. 7. — Pp. 308-313.

139. A new multifrequency electromagnetic sensor / I. J. Won, D. A. Keiswetter, G. R. A. Fields, L. C. Sutton // Journal of Environmental and Engineering Geophysics. — 1996. Vol. 1, no. 2. - Pp. 129-138.

140. Palacky, G. J. Inversion of helicopter electromagnetic data along the kapuskasing transect, ontario / G. J. Palacky, J. S. Holladay, P. Walker // in Current Research, Part E, Geol. Surv. Canada, Paper 92-1E. 1992. - Pp. 177-184.

141. Paterson, N. R. Inversion of airborne electromagnetic data for overburden mapping and groundwater exploration / N. R. Paterson, S. W. Reford // in Airborne resistivity mapping, Palacky G.J. Ed., Geol. Surv. Canada, Paper 86-22,— 1986.— Pp. 39-48.

142. Paterson, N. R. Sources of calibration errors in helicopter em data / N. R. Pater-son, S. Reford // Airborne resistivity mapping: Geol.Surv. Canada Paper 86-22.— 1986. Pp. 39—48.

143. Paul, P. A. Approximate depth of penetration in em dipole prospecting / P. A. Paul,

144. A. Roy // PAGEOPH.— 1970.- Vol. 81. Pp. 26—36.

145. Peltoniemi, M. Depth of penetration of frequency-domain airborne electromagnetics / M. Peltoniemi // Exploration Geophysics. — 1998. — Vol. 29. — Pp. 12—-15.

146. Roy, A. Depth of investigation in directcurrent methods / A. Roy, A. Apparao // Geophysical Prospecting. — 1971. — Vol. 36. — Pp. 943—959.

147. Schlumberger, C. Depth of exploration attainable by potential methods of electrical exploration / C. Schlumberger, M. Schlumberger // Geophysical Prospecting. — 1932.-Vol. 97.-Pp. 127—133.

148. Sengpiel, K. P. Approximate inversion of airbone em data from multilayered ground / K. P. Sengpiel // Geoph. Prosp. — 1988. — Vol. 36. — Pp. 446-459.

149. Sengpiel, K. P. Advanced inversion methods for airborne electromagnetic exploration / K. P. Sengpiel, B. Siemon // Geophysics. — 2000. — Vol. 65. — P. 1983-1992.

150. Spies, B. R. Depth of exploration in electromagnetic sounding methods /

151. B. R. Spies // Geophysics. 1989. - Vol. 54. - Pp. 872-888.

152. Won, I. J. A programmable broadband helicopter-towed electromagnetic sensor gem-2a / I. J. Won, A. Oren, F. Funak // Geophysics.- 2003.- Vol. 68, no. 6.-Pp. 1888-1895.