Разработка комплекса геофизических методов для решения прикладных задач почвенного картирования

Коснырева, Мария Владимировна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Разработка комплекса геофизических методов для решения прикладных задач почвенного картирования
ВАК РФ 25.00.10, Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Разработка комплекса геофизических методов для решения прикладных задач почвенного картирования"

На правах рукописи

КОСНЫРЕВА МАРИЯ ВЛАДИМИРОВНА

РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСА ГЕОФИЗИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПРИКЛАДНЫХ ЗАДАЧ ПОЧВЕННОГО КАРТИРОВАНИЯ

Специальность 25.00.10 Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва - 2007

003160501

Работа выполнена на кафедре геофизических методов исследования земной коры геологического факультета Московского государственного университета им М В Ломоносова

Научный руководитель кандидат геолого-минералогических наук,

доцент Золотая Людмила Алексеевна

Официальные оппоненты доктор физико-математических наук,

профессор Никитин Алексей Алексеевич, Московский государственный геологоразведочный университет им Серго Орджоникидзе

кандидат геолого-минералогических наук, ведущий научный сотрудник Жигалин Александр Дмитриевич, Институт Геоэкологии Российской Академии Наук им Е М Сергеева

Ведущая организация Государственный геологический музей им

В И Вернадского Российской Академии Наук

Защита состоится 31 октября 2007 года в 1_4 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д 501 001 64 при Московском Государственном Университете им M В Ломоносова по адресу 119991, ГСП-1, Москва, Ленинские горы, ГЗ МГУ, зона «А», геологический факультет, аудитория 308

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке геологического факультета МГУ (ГЗ МГ У), зона «А», 6-ой этаж

Автореферат разослан 28 сентября 2007 года

Ученый секретарь Диссертационного совета

Никулин Б А

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы

Земная кора представляет собой сложную слоистую структуру Ее верхний слой, мощностью от 30 до 200 см называют почвой Один сантиметр почвенного слоя образуется в среднем в течение 100 лет, и основными факторами, влияющими на строение, состав и свойства почв являются горная порода, на которой формируются почвы, климат, растительный и животный мир и условия рельефа, что определяет большое разнообразие типов почв Таким образом, почва является одним из интереснейших объектов исследования двух научных дисциплин почвоведения и геологии

Актуальность диссертационной работы связана с тем, что почвы в настоящий момент стали объектом пристального внимания в рамках решения задач оценки земель и их эксплуатации на территории Российской Федерации

Роль почвы в хозяйстве человека огромна Изучение почв необходимо не только для сельскохозяйственных целей, но и для развития лесного хозяйства, инженерно-строительного дела Знание свойств почв необходимо для решения ряда проблем здравоохранения, разведки и добычи полезных ископаемых, организации зеленых зон в городском хозяйстве, экологического мониторинга

С каждым годом расширяется круг задач, решаемых геофизическими методами Последнее десятилетие геофизика достигла значительных успехов для решения широкого спектра археологических задач, фактически сформировав новое научное направление - археологическую геофизику По мере развития этого направления, а так же при решении некоторых инженерных задач многие исследователи, в том числе и сам автор, начали сталкиваться с проблемой выделения полей от целевых объектов в почвенном слое В рамках задач археологической и инженерной геофизики было показано, что пренебрежение влиянием почвенного слоя на измеряемые параметры физических полей приводит к серьезным ошибкам на этапе интерпретации геофизических аномалий Анализ исследований, проведенных автором диссертации, показал, что почвы заслуживают серьезного изучения как самостоятельный объект исследования

К сожалению, в почвоведении, почвенно-мелиоративной земледельческой практике и смежных областях геофизические методы пока еще не нашли широкого применения в силу слабого научного обоснования для их практического использования и недостаточного освещения в научной литературе Среди обобщающих работ по этой проблематике следует особо отметить монографии «Магнетизм почв» (1995) и «Полевая электрофизика почв» (2001), написанные учеными, работающими в области применения физических методологий в почвоведении Оценка перспективы развития этих направлений обозначила необходимость разработки дистанционных геофизических методов, позволяющих быстро и без особых затрат проводить исследования на почвенных объектах

Эффективность применения геофизических методов в геологии, гидрогеологии, грунтоведении и других дисциплинах не вызывает сомнения Современная высокоточная геофизическая аппаратура и новые методики исследований создают перспективу для успешного применения магнитометрии, электроразведки и георадиолокации для решения задач изучения неоднородности почвенных разрезов и проведения площадного картирования почв

Автором впервые показана высокая результативность данного комплекса геофизических исследований для решения некоторых задач почвенного картирования

Цель и задачи исследования

Целью исследований является разработка рационального комплекса геофизических методов для решения задач почвенного картирования Для достижения поставленной цели решались следующие задачи

1 Проведение экспериментальных лабораторных и полевых наблюдений магнитной восприимчивости (х) на почвенных образцах (монолитах) и реальных почвенных раз-

резах - траншеях для различных типов почв Изучение характера изменения магнитной восприимчивости с глубиной и построение магнитных профилей почвенных разрезов

2 Магнитное моделирование контактов различных типов почв и анализ аномальных характеристик магнитных полей над ними

3 Расчеты синтетических радарограмм для типичных моделей почвенных разрезов на различных частотах

4 Проведение профильных и площадных комплексных геофизических исследований методами магниторазведки, электроразведки на постоянном токе и георадиолокации на почвенных полигонах

5 Применение современных программных комплексов спектрально-корреляционного анализа данных для интерпретации результатов площадных магнитных съемок

Защищаемые положения

1 По результатам экспериментальных лабораторных и полевых измерений магнитной восприимчивости почв и результатам магнитного моделирования почвенных разрезов показана четкая контрастность почв по магнитным свойствам и дано обоснование применения магниторазведки для решения задач почвенного картирования

2 По результатам физико-математического георадиолокационного моделирования дано научное обоснование для практического применения георадиолокационных съемок при решении задач почвенного картирования Рекомендована оптимальная частота георадиолокационного зондирования -1200МГц, при мощности почвенного разреза до 1 5 м

3 Рекомендован рациональный комплекс геофизических методов изучения почвенного покрова включающий площадные наблюдения методами магниторазведки и георадиолокации, дополненный электроразведкой на постоянном токе

4 Предложено использование алгоритма спектрально-корреляционного анализа площадных магнитных наблюдений, позволяющего составлять формализованные прогнозные экспресс-карты, отражающие неоднородность почвенного покрова

5 Показана возможность применения мониторинга магнитных наблюдений для оценки деградации земель, связанной с разрушением гумусового горизонта

Научная новизна

Создана методика изучения магнитных свойств неоднородных почвенных разрезов в их естественном залегании По результатам физико-математического моделирования почвенных разрезов дано научное обоснование для практического применения магнитных и георадиолокационных съемок при решении задач почвенного картирования Впервые на примере комплекса серых лесных почв Владимирского Ополья (ВНИИСХ) получены карты аномального магнитного поля и его градиентов, отражающие пространственную неоднородность почвенного покрова Показаны возможности и ограничения георадиолокационного метода при изучении почвенного покрова Предложен рациональный алгоритм спектрально-корреляционного анализа площадных магнитных наблюдений, позволяющий составлять формализованные нрошозные экифесс-кар1ы, отражающие неоднородность почвенного покрова Проведен уникальный комплекс геофизических работ на почвенных траншеях Показана возможность применения мониторинга магнитных наблюдений для оценки деградации земель, связанных с разрушением гумусовых горизонтов почв

Практическая ценность

Геофизиками накоплен большой опыт использования опережающих геофизических съемок для решения задач геологического картирования Автор научно обосновал рациональный комплекс использования магниторазведки и георадиолокации, позволяющий до начала почвенных исследований осуществлять построение прогнозных экспресс-карт, отражающих сложность и неоднородность почвенного покрова Практическая ценность выпол-

ненной научно-исследовательской работы состоит в том, что комплекс геофизических методов позволяет значительно сократить объемы трудоемких почвенных исследований без потери качества решаемых задач

Фактический материал

В основу работы положены 2325 измерений магнитной восприимчивости 160 монолитов из коллекции почв факультета почвоведения и Музея Землеведения Московского Государственного Университета им М В Ломоносова В работе анализируются опубликованные материалы по магнетизму почв Используются данные измерения % реальных почвенных разрезов в объеме около 9500 точек, полученных автором в ходе полевых экспериментальных работ Более 100000 измерений аномального магнитного поля, выполненных автором на территории почвенных полигонов в комплексе с данными георадиолокации и электроразведки на постоянном токе, дают возможность предложить рациональный комплекс геофизических исследований, который можно с успехом использовать для решения широкого спектра задач в почвоведении

Апробация работы

Результаты исследований, а также основные положения диссертации докладывались и обсуждались на VI Meeting of the Environmental and Engineering Geophysical Society (European Section), Германия, Бохум, 2000, на Всероссийском съезде геологов, посвященном 300-летию основания горно-геологической службы России, «Геологоразведка -2000», г Санкт-Петербург, на 30-ой сессии Международного семинара им Д I Успенского, Москва, РГГУ, 2003, на научной конференции «Ломоносовские чтения» Москва, МГУ, 2002 и 2005, научно-практической конференции «Инженерная геофизика - 2005», г Геленджик, научно-практической конференции «Инженерная и рудная геофизика - 2007», г Геленджик Публикации

Основные положения диссертации и некоторые выводы изложены в 12 работах, в том числе в 4 статьях и 8 тезисах докладов

Структура и объем работы- Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, содержит 135 страниц текста, 4 таблицы, 68 рисунков Список литературы составляет 82 наименования

Благодарности"

Автор благодарен и глубоко признателен своему научному руководителю и вдохновителю кандидату геолого-минералогических наук, доценту Людмиле Алексеевне Золотой за постоянную помощь, поддержку и участие при написании данной работы

Автор благодарен сотрудникам кафедры физики и мелиорации почв факультета почвоведения МГУ профессору Шеину Е В и ассистенту Бутылкиной М А за содержательные консультации в области почвоведения и предоставленную возможность совместных научных исследований

Автор признателен сотруднику кафедра геофизики Паленову А Ю за помощь в проведении полевых работ

Автор искренне признателен сотрудникам кафедры сейсмометрии и геоакустики геологического факультета МГУ доктору геолого-минералогических наук, профессору Владову М Л и кандидату геолого-минералогических наук Шалаевой Н В , а также сотруднику НПЦ «ГЕОТЕХ» Еременко А В за ценные консультации и практические советы в области применения георадиолокации

Автор выражает благодарность доктору физико-математических наук, профессору Петрову А В за помощь при освоении автором программного комплекса «КОСКАД 3Dt»

Важную роль в улучшении работы сыграли советы и критические замечания доктора геолого-минералогических наук, профессора Хмелевского В К и научного сотрудника Ги-лод Л А

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, определены цели и сформулированы основные задачи исследований, отмечена практическая значимость и научная новизна работы

Первый раздел посвящен оценке перспектив применения геофизических методов для решения прикладных задач почвенного картирования Рассмотрены теоретические и практические аспекты существующих методик измерения магнитных и электрофизических свойств горных пород и почв Проведен анализ состояния изученности решаемой проблемы

Первая часть раздела посвящена описанию основных лабораторных методов исследования электрофизических и магнитных свойств горных пород и почв

Приводится аналитический обзор использования баллистического, магнитометрического, электродинамического, пондемоторного, индукционного и других методов лабораторных исследований магнитных характеристик магнитной восприимчивости, остаточной намагниченности насыщения, коэрцитивной силы и др Особое внимание уделено анализу методов измерения магнитной восприимчивости (%)

Рассмотрены основные электрофизические характеристики почв и дано краткое описание лабораторных методов измерения удельного электрического сопротивления и диэлектрической проницаемости горных пород и почв

Обобщение материала этого раздела приводит к выводу, что результаты лабораторных исследований физических характеристик почв создают предпосылки для их использования при изучении неоднородности различных типов почв

Во второй части раздела проведен анализ предшествующих работ по изучению физических свойств почв и возможностям использования магниторазведки, электроразведки методом сопротивлений и георадиолокации при решении различных задач почвоведения

Анализ результатов магнитных исследований различных типов почв показал, что все почвы в большей или меньшей степени обладают магнитными свойствами Это связано в первую очередь с тем, что основные элементы минерального состава почв характеризуются явно выраженными парамагнитными особенностями, а так же наличием в них соединений железа, обладающих ферромагнитными свойствами Минеральный состав почв включает в определенных количествах магнетит (магнитный железняк РегОз РеО), пирротин (магнитный колчедан Ре„ вп+О, ильменит (титанистый железняк РеО Т1О2), лимонит (бурый железняк РегОз п НгО), гематит (окись железа РегОз) и др

Проведенные в течение последних лет исследования магнитных свойств почв показали, что магнитные характеристики могут закономерно изменяться с глубиной в пределах почвенного разреза Они различны для разных почвенных типов, подтипов и более низких таксонов, что обнаруживает тесную связь магнитных характеристик с процессами почвообразования По величине магнитной восприимчивости хорошо диагностируются некоторые типы почв, а так же элементарные почвенные процессы типа оглеения, засолонения, оглине-ния Вадюниной А Ф , Смирновым Ю А , Водяницким Ю Н, Бабаниным В Ф , Трухиным В И , Карпачевским Л О , Ивановым А В , Морозовым В В и другими учеными обозначена широкая перспектива использования магнитных измерений при изучении почв и отмечена необходимость разработки новых экспресс-методик для проведения массовых измерений магнитной восприимчивости для типизации почв и почвенных процессов

Основные результаты применения полевой электрофизики почв Вопросам изучения электрических свойств почв и применения электрических методов для почвенного картирования посвящено большое количество публикаций, но все они носят разрозненный характер и посвящены применению электрофизики при решении только частных задач Наиболее значимой работой в этой области является монография Позднякова А И «Полевая электрофизика почв» (2001 г) В этой монографии не только собран и проанализирован весь имеющийся

опубликованный по данной тематике материал, но и всесторонне освещаются возможности применения полевой электроразведки и ее технологий и почвоведевин, мелиорации и экологическом мониторинге, Поздняковым А. И. дано научное обоснование применения методов полевой электроразведки: естественного электрического ноля, вертикальных электрических зондирований, элек'фопрофилироваиия, и других в практике почвенных исследований. В своей диссертационной работе автор использует некоторые научные выводы этих исследований по применению электроразведки в области почвоведения.

Возможности георадиолокации для изучения почвенных разрезов- В опубликованной литературе практически не встречаются работы по результатам непосредственных полевых наблюдений с использованием I еорадара для изучения почвенных объектов. При этом исследования с помощью переменных электромагнитных полей диэлектрических свойств почв, связанных с физическими процессами, протекающими в сложных многофазных гетерогенных системах - почвах, были начаты еще в начале КО-х годов. Результаты лабораторных исследований диэлектрических свойств почв разных типов показали, что эти характеристики зависят от влажности и ¡ранул о метрического состава почв. Используя зависимость диэлектрической проницаемости от формы и содержании влаги в почве одного I рану л о метрического класса (суглинки, глины), можно отличить дерново-подзолистые почвы от чернозёма. Тем самым показаны физические предпосылки для использования георадиолокационного метода дли изучения почвенных неоднородное!ей.

Во втором разделе приведено описание результатов непосредственных измерений магнитной восприимчивости на лабораторных образцах почв (монолитах)

Автором изучены 160 монолитов из коллекции почв факультета почвоведения и музея землеведения Московского Государственного Университета им. М.В, Ломоносова, из них: 26% - черноземов, 16% - солодей, солончаков, солонцов. 1 ]% -каштановых почв, 20% - подзолов, 19%- ссрык почв, 8% - желтоземов н красноземов различных областей Российской федерации. Общий объем составил 2325 измерений. Описана методика измерения магнитной восприимчивости •/ Полевым каппаметром КТ-5.

Анализ полученных экспериментальных данных проводился с ПОМОЩЬЮ методов математической статистики. Известно, что в основе анализа результатов экспериментов, всегда лежит представление о характере распределения измеряемых величин.

Для всех типов почв обнаружено, что распределение магнитной восприимчивости (х) является логнормадьным. Проверка гипотезы о логнормальном распределении магнитной восприимчивости выполнялась к шести подгруппах по типам почв при помощи критерия Колмогорова. Для всех тНПОВ ночь обнаружено, что эта гипотеза не отвергается при уровне значимости 10-20 %. Это также иллюстрирует рис. 1, на котором представлены гистограммы магнитной восприимчивости для различных типов почв. Как видно из рисунка, практически не различаются по средним значением магнитной восприимчивости черноземы, серые почвы и каштановые почвы: область значений % лежит в пределах от 5*10"'\ао 90*10""' ел Си, а среднее значение х - 20 * I О"5 ед. Си, Нан-

Черышсны

0 20 40 60 № |(Й 320 I. I;спичнм

0 20 Ю Ш 80 100 120 ¡г и едСЙ

Снищи. << 10м:ц<

О £1 40 м я т ш

^ я 10-5 виз СИ

КПП! I ¡1110и 1.1? ийн1 им

О 20 АО Ш ВО 100 120 х* 10-4 ОД.СVI Крас комм ыдал токм и

0 20 -40 60 80 100 ¡20 Я* 10-5 ад СИ

О 11» 200 Ж! -Ю0 ЧО 001) * к 10-5 вд.СИ

тхШ'слСИ -среднее значение, N - количество образцов

Рис. 1. Гистограммы магнитной восприимчивое™ различных типов почв,

меньшими значениями (и наименьшей дисперсией значений) магнитной восприимчивости отличается группа солодей (солончаков) и подзолов их % варьирует от 5хЮ"5 до 50x10" 5 ед Си, среднее 10хЮ"3-15х10"5 ед Си

Наибольшим разбросом значений % обладают красноземы и желтоземы, их магнитная восприимчивость меняется от 50х10*5 до 6()0х10'5ед Си Статистический анализ показал, что красноземы и желтоземы по среднему значению % равному 100x10"5 ед СИ, уверенно отличается от всех изученных почв Это вполне согласуется с представлениями о том, что эти почвы содержат значительное количество железа, в том числе в виде гематита, который и обусловливает их окраску

Большой интерес представляет характер изменения магнитной восприимчивости с

Со лоди Ъ-п-

"Н1__

(Г

[Л ТЬ

ТЬ

ц- 1

г 1

: Т"

Серые

Черноземы

12 18 24 30

« 36

142

£ 48' 4560 66 72 78 84

0 20 40 60 80 Х*10! ед СИ

.ГЪги^

Г ТТ-Л

Г "игА

г Ъ-г^;

г "Ы

г Т1+,

г -Л 1

г -Р1[

р т_

0 20 40 60 Х*10" ел СИ

гГ

1-гА-'

■ПЬ

11 _

г!" Л—

ти- .

к—

■ Г

0 20 40 60 80 120 Х*Ю5 едСИ

ТЗ-,

п/

1 /

-4 и/

(51

Г V

0 20 40 Х*10! едСИ

. обобщённый магшггный профиль —— 30% доверительный шперпал

Рис 2 Магнитные профили различных типов почв

Х»105 ед СИ

глубиной - магнитный профиль почвы Для выяснения особенностей поведения магнитных профилей почв были построены гистограммы % на различных уровнях по глубине (рис 2) На основе полученных гистограмм были рассчитаны обобщенные магнитные профили для различных типов почв Из рисунка 2 видно, что магнитный профиль может быть важной характеристикой типа почв Наиболее ярко среди изученных типов почв выразились магнитные профили черноземов и каштановых почв Для них отмечается резкое (примерно вдвое) уменьшение значений магнитной восприимчивости в диапазоне глубин от 40 до 50 см Можно предположить, что эта граница отвечает переходному горизонту В, который отделяет собственно почвенный слой А от материнской породы С Для других типов почв такой резкой границы не наблюдается, что, возможно, определяется меньшей степенью изменения материнской породы в процессе почвообразования Магнитный профиль солодей и серых почв характеризуется тем, что % остается почти постоянной, как по величине, так и по дисперсии значений на всех глубинных срезах Автором выявлено, что магнитный профиль для подзолов нетипичен для изученных почв для них характерно некоторое возрастание^ с глубиной Отличие магнитных профилей изученных монолитов почв может лечь в основу их диагностики и разделения

Статистический анализ экспериментальных данных, включающих более 2325 измерении магнитной восприимчивости, позволяет сделать следующие выводы а) магнитная восприимчивость изученных почв подчиняется логнормальному распределению, свойственному

осадочным горным породам; 5) изученные типы пожв по среднему значению магнитной восприимчивости можно уверенно разделить две группы: -слабом агнитные почвы с магнитной восприимчивостью от 5* 1 (Г5 до К0*10'5 ед.Си (цодзолы, солоди, серые, каштановые, черноземы) и сильномагнитные с % пт Ю0>10"5 до 600х 1ед. Си, (желтоземы и красноземы); в) разные типы почв обладают различными законами изменчивости магнитной восприимчивости но глубине (магнитным профилем), что может служить важным диагностическим признаком.

Ii I ретьем разделе анализируются результаты расчетов магнитных и георадио л окшш-онных моделей для типовых почвенных разрезов.

Перист часть раздела посвящена магнитному моделированию, Процесс моделирования проходил в три этапа. В начале, но программе двумерного моделирования ТМ-2 (Ьулы-чев Л. Л. и др.) были проведены расчеты для реально существующих е природе контактных границ различных типов почв: а) черноземы - деряйво-иодзолистые почвы, □) каштановые -солоди; и) серые лесные - дерново-подзолистые почвы. Почвенный разрез аппроксимировался совокупностью, элементарных ячеек прямоугольной формы, при этом минимальный размер ячейки составлял 0.0бм*6,06м, максимальный - 0.2м*0.5 метров. Каждой элементарной ячейке задавалось значение индуцированной намагниченности (,7 ), в соответствии с полученными в ходе экспериментальных исследований магнитными профилями, свойственными данному тину почв. Значения индуцированной намагниченности в моделях варьировали от 0.005 А/м до 0.02 А/м. Моделирование проводилось при следующих параметрах: нормальное магнитное поде То~51000нТл, наклонение 1о = 75°, уклонение Do=5°E.

По результатам проведенного магнитного моделирования автором показано, что наибольшая интенсивность магнитной аномалии (12нТл - [ 1яТл) соответствует контакту солодей н каштановых почв Наименьшая интенсивность магнитной аномалии возникает при контакте серых лесных и дер ново-подзол истых почв. Отметим, что современная магниторазве-дочная аппаратура позволяет надежно фиксировать подобные амплитуды магнитных аномалии, в случае методического обеспечения прецизионных магнитных съемок.

11а втором этапе, были проведены расчеты от более сложных магнитных моделей, содержащих микроформы репьефа. Анализ подученных данных показал, что при наличии, например Отрицательных форм рельефа, модельная кривая сильно осложняется. Этот результат очень иажен при поиске целевых магнитных объектов, погребенных в почвенном сдое, так как даст возможность правильно истолковывать наблюдаемые магнитные аномалии.

Рис. 3 Моделировании реального г юч вин но го разреза. А - разрез магнитной восприимчивости н наолюленнос нал мим магнитное поле. Б ■ Модель почвенного разреза, рассчитанное модельное поле.

Для подтверждения проведенных теоретических расчетов над магнитными моделями почвенных разрезов, на третьем этапе, автор провел следующий полевой эксперимент На вертикальной стенке почвенной траншеи, размером 8м*4м, была проведена детальная площадная каппаметрия по сети 20см по горизонтали и 6см по вертикали Вдоль этой траншеи так же были выполнены высокоточные профильные магнитные наблюдения магнитометром ММП-203 с шагом 40 см На рис ЗА представлен разрез магнитной восприимчивости исследуемой траншеи и график аномального магнитного поля вдоль нее На рис ЗБ представлена магнитная модель почвенного разреза, где каждой элементарной ячейке присвоено реально измеренное значение магнитной восприимчивости Расчеты проводились по программе трехмерного моделирования И1РОЫ (автор Ермохин К М) Анализ проведенного моделирования показал, что расхождение измеренных значений аномально магнитного поля и модельной кривой в целом не превышает 3%, при этом аномальные поля совпадают как по форме, так и по амплитуде По мнению автора, причиной наблюдаемого расхождения аномальных магнитных полей, может быть, недоучет остаточной намагниченности отдельных частей почвенного разреза

Результаты расчетов, проведенных в этом разделе, свидетельствуют о правомерности предложенных автором подходов к магнитному моделированию и дают богатый материал для выбора рациональной методики магнитной съемки при проектировании работ на разнотипных почвенных объектах

Георадиолокационные модели разнотипных почвенных горизонтов Целью данной работы является обоснование применения комплекса геофизических методов, обеспечивающих изучение как горизонтальной, так и вертикальной неоднородности почвенного покрова По результатам экспериментальных измерений магнитной восприимчивости и магнитного моделирования, автор показал возможности магниторазведки при изучении почв Что бы оценить возможности использования георадиолокационного метода, автор, следуя общей логике научно-исследовательской работы, впервые осуществил попытку построения синтетических радарограмм типичных почвенных разрезов Параметризация модели проводилась на основании опубликованных данных по диэлектрическим свойствам исследуемых типов почв

Георадиолокационное моделирование было проведено в программе расчета синтезированных радарограмм, разработанной на кафедре сейсмометрии и геоакустики геологического факультета МГУ Н В Шалаевой Построение моделей проводилось при двух допущениях 1 - при моделировании использовались только скоростные характеристики среды (не учитывается сложная зависимость затухания электромагнитных волн от частоты зондирования), 2 - в качестве зондирующего импульса использовался один период синусоиды Автором был проведен массовый расчет моделей, в которых варьировались следующие параметры частота зондирующих импульсов, мощности слоев, скорости распространения электромагнитных волн, формы границ разделов сред с различными диэлектрическими свойствами На рис 4 приведены синтезированные радарограммы на трех частотах зондирования для трехслойных разрезов серых лесных, каштановых и черноземных почв На рисунке отчетливо видно, что намеченные в моделях границы для всех типов почв уверенно фиксируются по осям синфазности в синтезированных волновых шлях на выбранных частотах (250МГц, 500МГц, 1250МГц)

Однако, при уменьшении в моделях мощностей промежуточного слоя (А2В) до 1020см и усложнении формы зондирующего импульса (рис 5) задача расчленения почвенного разреза резко усложняется Отчетливо видно, что на частотах 250МГц и 500МГц верхние границы раздела начинают интерферировать с прямой волной, при этом уверенное выделение отражающих границ происходит на частоте 1250МГц

Таким образом, полученные результаты магнитного и георадиолокационного моделирования почвенных разрезов, показали возможности и условия применения этих методов при решении прикладных задач почвенных исследований и создали предпосылки для их практического использования

I, д»ип(|*грич№;анприницасмос[1., V ■ ежцпсть ало I р^адг | ¡и | ръц скди1 («гис)

Рис. А Синтезированные радарограмиы для различных гигов почв на трех частотах 250МГц, 500МГц, 1250МГц

Рис. 5. Синтезированные радйрограмны при сложной форме е зондирующего сигнала, близкого к реальному ятя частот 250МГц, ЗООМГц, 1250МГц.

В разделе 4 изложены результаты комплексных почвекно-геофизических исследований на территории полигона ВНИИСХ Владимирского Ополья.

В первой чисти раздела рассматриваются почвенные характеристики объекта исследований.

Комплекс почвенных и геофизических научно-исследовательских работ проводился в Суздальском районе Владимирской области (Владимирское Ополье) i; пределах опытного хозяйства Владимирского НИИСХ на экспериментальном участке размером 84x280 метров. Владимирская область входит в зону подзолистых почв. Все оти почвы бедны гумусовым Веществом. Содержание его колеблется от 0.5% до 1,5%. наиболее бедны гумусом песчаные почвы. На этом фоне, в плане почвенного районирования, ярко выделяется Владимирское Ополье. Эта площадь характеризуется темноцветными серыми лесными оползолепными почвами. отличающимися большей мощностью и высоким плодородием по сравнению с остальными светлыми подзолистыми почвами Среднее содержание гумусового вещества и этих почвах около 6.R %. Отличительной особенностью является наличие участков почвенного покрова, где в разрезе присутствует второй гумусовый горизонт (далее ВГТ), о происхождении которого ученые спорят до сих пор.

Своеобразие почв Владимирского ополья привлекало внимание исследователей еще я XIX столетии. Благодаря темной окраске их называли Юрьевскими черноземами. В работах Л,П. Рубцовой. А.Н. Тюргоканова и Т.Д. Быстрицкой, R.M А лиф ан она, Ё. В, Шеи па И др. отмечается наличие отчетливо выраженного комплекса почв, образование которого связывают с палео-рельефом. На рис. 6 представлен фрагмент почвенной карты участка исследования. Почвенный покров достаточно неоднороден и предстал лен комплексами серых лесных освоенных остаточ-но-карбонатпых почв на повышениях микрорельефа, и серых лесных освоенных почв с ВГТ на микропонижениях. В пределах участка выделены следующие почвы: серая лесная (Л2сЛ), серая лесная елабооподзоленпая (Л^'еЛ). серая лесная ереднеоподзоленная (Лз™2сЛ), серая лесная с иль но о подзоле иная (Л^'сЛ), серая лесная ереднеоподзоленная со 2 м гумусовым горизонтом (Л}сЛ), серая лесная сильнооподзоленная со 2 м гумусовым горизонтом (Лз^^сЛ), серая лесная грунтоно-слабоглеевая (Л/'сЛ), серая лесная остаточно-карбонатная (Л/ксЛк). Основные особенности структуры почвенного покрова Владимирского Опольм проявляются в широком распространении почвенных комбинаций, на формирование которых повлияли процессы гидроморфизма, оиодзоленноети, смытости, остаточной карбонатности покровных обложений, мощности гумусовой части профиля и особенно в наличии (отсутствии) BIT. Основные механизмы дифференциации почвенного покрова основаны на различиях в увлажнении н минеральном составе (карбонатыости).

О 7 14 21 28 35 42 метры

б Фрагмент почвенной карты района исследований.

Строение почвенного разреза. Изучение структуры почвенного разреза, а так же агрофизических характеристик почвенного слоя, проводилось при участии автора в рамках комплексных почвенно-геофнзических исследований на траншеях в 2002 и 2003 голах. Типичная для этого участка схема строения почвенного профиля приведена на рис. 7. 11ри изучении морфологического строения почвенного разреза были выявлены неко торые особенности, характерные для изученных траншей. Пахотный горизонт характеризуется одинаковой мощностью и сходными характеристиками на всем протяжении каждой из траншей. Подпа-

Рис. 7. Принципиальная схема строения почвенного профиля в пределах опытного учаегка :^: :V1V'• X

хотные слои представлены горизонтами Н|, В3> КВ. ВГ-, АН, АЬЕ. И том случае, если под пахотным горизонтом располагается ВГГ ь виде АН, наблюдается следующее строение почвенного профиля А пах - АЪ - АЪЕ - ВЕ - В( - В2. Если мощность ВГГ невелика (10-20 см), то нижняя граница гумус о во-аккумулятивной толщи (АЬ+АЬЕ) достаточно ровная, лишь иногда имеет волнистый характер. Если мощность ВГГ превышает эти пределы, то его нижняя граница приобретает форму языка (конуса), вершина которою направлена вниз и может достигать глубины более 100 см. Максимальной мощности ВГГ достигает приблизительно в центре этого языка, и его мощность уменьшается по направлению от центра к его краям.

Агрофизическая характеристика почв. Традиционно при почвенных исследованиях проводят измерения следующих агрофизических параметров почв: плотность, сопротивление пенетрации, влажность, водопроницаемость, наименьшая влагоемкость, коэффициент фильтрации. В ходе полевых исследований на траншеях Владимирского Ополья по сети I м><0.2 м были измерены Следующие агрофизические характеристики: плотность, влажность, наименьшая влагоемкоеть, водопроницаемость. Как видно ш рисунка К. А плотность почвы (О) максимальна на дне траншеи (1,5+1,8 м) и в под плужной подошве на глубине 0.2м (Аз пах), при этой размах варьирования величины плотности минимален на дне траншеи. Минимум платности приходится на горизонты глубины 0,44-0,6 м, что соответствует горизонтам АЬ, АЬЕ, СВ. Наибольшая неоднородность по о (1.30 - 1.44 г/см ) характерна для глубин 0,0+0,2 м (горизонт А|Пах). 11а рис. К, Б представлен 1.1 статистики изменения агрофизических характеристик с глубиной. Для влажности хорошо выражена тенденция увеличения с глубиной. Влажнойъ верхних горизонтов (0,0+0,2 м) колеблется в пределах от 4 до 12 %. На глубинах 50-60 см происходит резкое увеличение влажности с 12% до 20%, Па этих глубинах находятся переходные горизонты АЕ и ЕВ и, очевидно, такое увеличение диапазона колебаний влажности связано с генетической неоднородностью этого слоя. Анализ статистик рас-

Л..... (современный пахотный горизонт)

А^Т^тарййхотный горизонт)"

А_ Е (перехйднейГмёжд^ртОрым Еумусоньш и^по,дуо/л1стым) ЕВ (всрявяйчай^^ризощ^-с^пьтоо^одтоявнный)

{иллювиальный гори: с ореховатой структу!

ВЕ (Верхняя чгэт'ь ™р.иои-1оВ-сяа6ооподзол;вииь1Й)

Серая лесная

Серая песная средне/сипъноопедзоленная Серая лесная

со вторым гумусовым горизонтом слэ1зо/ср&дне?сальнооподзопенная

наименьшая впагоемкость, % водопроницаемость, мал'мин 18ВН - - »

0 ь ее Н

0.2 | кии [ ГьЕ | 0.2

м ■ ш- 0.4

0 5 Ш~\ 0 6

£ -0« -й] 03

11 1.2 \-ш\ |. НИ 12

1.4 ЬйН к

1.6 | Ш: ■

1.В пШЧ 1 =

0 г»Н

02 *

0.4 -

0.6 I шт

Ц^Н_

1 1 гШ-

12 ш—

1,4 - 1-й—1

1 е - 1

1 е №—1

Рис. К. Схемы распределения агрофизических характеристик вертикальной стенки траншеи 200211 на примере плотности (о, г,'си!) (Л). Статистики распределения влажности, нлаюемкостн н подо проницаемое™ с глубиной, (Б).

пределенил водопроницаемости и влатоемкости вдоль траншей показывает, что наименьший величины этих параметров приурочены к глубинам 0,2-^0,4 м, что соответствует горизонтам Лзпах и ЛЬ. Итак, сложность почвенного покрова определяет "мозаичность" распределения физических свойств. Физические свойства почв, исследуемого автором опытного участка Владимирского Ополья, сильно дифференцированы по влажности, плотности и водопроницаемости и др. Автору представляется, что выявленная контрастность агрофизических характеристик создает предпосылки для постановки геофизических работ методами георадиолокации и электроразведки, данные которых, могут быть включены в экспертноещеночные. физически обоснованные показатели.

Вторая часть раздела 4 содержит основные результаты комплексных геофизических исследований, выполненных автором на почвенных траншеях.

Исследования проводились на двух почвенных траншеях Владимирского Ополья: 2002г. - Западная, 2003г. - Восточная* и включали следующие методы: площадная каипамет-рия на вертикальной стенке траншеи, электроразведка на постоянном токе в модификации сплошных электрических зондирований (С!ЭЗ), георадио.чокация в диапазоне частот 250МГц-1200МГц. Уникальность подобного рода работ состояла в том, что автору заведомо было известно детальное почвенное строение объекта исследования, а так же в распоряжения автора имелись данные о распределении стандартных агрофизических характеристик, определяемых в процессе почвенных исследований (плотность, влажность, влагоемкоеть. сопротивление пенетрации и т.д.). Целью проведенных исследований являлось изучение закономерностей распределения магнитных, электрических и диэлектрических свойств по генетическим горизонтам почв, а так же выявление характера изменения свойств в пределах выделенных горизонтов.

Как было сказано выше, распределение магнитной восприимчивости по вертикали позволяет изучить структуру почвенного покрова, выделить отдельные генетические горизонты, особенно те, которые характеризуются повышенными значениями магнитной восприимчивости. Чаще всего такими характеристиками обладают гумусовые горизонты.

магнитная восприимчивость магнитная Еюсприимчяросгь

jiMiO-5 ед СИ лиЮ-^ед СИ

и и ^ (Л л 4 ^ О Q СЗ О О 13 О

Рнс.9 .Пример раоп^дслення у_вер Iикальной стенки траншей (Л) и результаты тистнческой обработки магнитных измерений (Б).

Исследования неоднородности магнитной восприимчивости проводились на 2 почвенных траншеях длинной порядка 20 метров и глубиной I .X м Общий объем измерений магнитной восприимчивости составил более 9500, Па вертикальных стенках траншей проводилась площадная каппаметрия по сети 25 емхб см. Один из примеров распределения магнитной восприимчивости стенки траншеи приведен па рис, 9, Как видно из рисунка, измене-пня магнитной восприимчивости с глубиной имеют сложный характер. До глубин 15 см наблюдаются неск-илько пониженные значения Хер [43x10"5-45 vj О' еД. СИ). Максимум /.г приходится на глубины 25-30 см, где значения Хер достигают 50x10""V55x 10"3ед. СИ, далее на глубинах 50 - 60 см наблюдается резкое понижение ytT до ЗОхЮ'5-^ 20x10 "ед. СИ. и в интерпале глубин 60-180ем среднее значение магнитной восприимчивости практически не меняется и лежит в пределах 25 х I0'^20х 10леД- СИ. Для сопоставления результатов измерения магнитной восприимчивости с морфологическими особенностями изучаемых траншей были построены статистики '( в пределах генетических горизонтов (рис. 9Б). Анализ статистик показал, что области наиболее повышенных значений х До80х10 5ед, СИ приурочены к пахотному (Alp), подпахотному (А2р), и структурно выраженному в почленном разрезе, второму г ум у-

совому горизонту Ahunib. Таким образом, именно эти горизонты будут наиболее ярко проявляться н аномальном магнитном поле.

Массовые измерения магнитной восприимчивости на траншеях были дополнены зле к троразвеяочными работами по методике СЭЗ и георадиолокацией в диапазоне частот 250МГц- ¡200M Гц.

Сплошные электрические зондирования проводились при помощи комбинированной трехэлектродной установки со следующими параметрами: длина приемных линий - 0.5, I м; разносы - 0.5, I, 1.5, 2, 2.5, 3, 4, 5 и 6 м; ток в питающей линии - 10 мА; шаг по профилю -0.5 м. В качестве аппаратуры использовался генератор АНЧ-3 (4.88 Гц), и измеритель из

комплекта ЭРА.

мепрь, Гео электрический разрез

г j? ', ° .....нТт J'."!!?'

. . дающий с положением пахотного

« почвенный рлярез.раншеи .. ----------горизонта, обозначенного в мор-

нородный слой сложной формы" характеризующийся сопротивлением около 30 Ом м на фоне пониженных значений р= 10-15 Ом-м. Интерпретация этих данных позволяет сделать вывод о том, что данный слой соответствует конфигурации опод-золенного горизонта ЕВ.

На рис. t ОБ, 1013, ЮГ представлены георадарограммн для трех частот зондирования (250МГц, 400M Гц , 1200МГц). Наиболее детальное расчленение разреза на горизонты получено для антенны 1200МГц, при использовании которой, уверенно выделяются четыре отражающие границы. Опи соответс твуют конкретным генетическим горизонтам: транице пахотного горизонта 10. Сопоставление результатов -электроразиедочвых и геира- д ,|,|Х. второго гумусового ГОрИ-диолокационных работ с почвенными морфологическим характер«- 30нта горизонтов и ВЕ

стиками траншея. '

Сопоставляя эту радарограммму е

результатами георадио локации для частот 250МГц и 400 МГц нельзя не заметить, что на этих частотах не удается детально расчленить верхнюю часть разреза, что подтверждает достоверность теоретических расчетов, выполненных автором в разделе 3.

Я третей части раздела автор анализирует результаты площадных геофизических съемок масштабов 1:1400. 1:700. 1; 100. выполненных методами магниторазведки и георадио-

раоарогпаыма на частого..

радарограмма на частоте ?5lj

Пциэхшктричвскйй разрнз

Рис.

локации с целью изучения пространственной неоднородности почвенного покрова на опытном участке В! 1ИИСХ.

Перед началом магнитных исследований автор, в большом объеме, провел опытно-методические работы с Отечестве иной н зарубежной магниторазведочной аппаратурой разного класса точности. Отдельно, для оптимизации учета поля магнитным вариаций, исследовались поля естественных и искусственных пом ^ мех Проведенные опыт но-методически с ис-

? ?_° ? ? следования позволили автору добиться высо-

а /~У Г t \ '"'¡||НИИ куй точности измерений магнитного поля,

о 1 ' W' : V f /(^¡Ши^ЯН варьирующей в пределах от ±0.6 н'Гл до / ■)' fc ^/Ьм.' 'Ч ±1.2 н'Гл, а так же выбрать оптимальную вы-

! " V ' f^ñ /"Ч Ш] соту съемки (0.5-0.7 м) и шаг наблюдений,

о ;' ■ JjÉÉMS^ií ])Общий объем измерений превысил 100000

[ 1[) ja ЖЯРШ 'С\.--'¡иГ^Вп точек наблюдений. При этом высокая точ-k 1 л^&ШЩЯШмф 1 ' гХ^^В1- ноеть наблюдений обеспечила возможность о построения магнитных карт с сечением

■ tf1 ^---W SW¡ЙИмв 1^2п'Гл. На рис. 11 представлен фрагмент кар-

/ч .jaj^lj^L Им ть| аномального магнитного поля ДТа, мае-

g У--Ш- -iSs,«fi't-^K-^ЗаИ-ШУ штаба 1:100 по одному из исследованные уча-С á -ТИйВЙ^иИЭ^^иЯ CTK0Ii- В структуре магнитного поля отчетливо

выделяются зоны положительных магнитных аномалий интенсивностью до 12 нТл сложной конфигурации с поперечными размерами в среднем 10 м.

Сопоставление полученных материалов площадных магнитных съемок с почвенными картами показало, что выделенные зоны положительных аномалий пространственно кор-релируются с участками распространения почв со вторым гумусовым горизонтом. Такая закономерность подтверждена для всех опытных участков, где проводились магнитные площадные съемки. Автор показывает, что этот результат следует рассматривать, как диагностический признак почвенных 11еолнора дн остей, который можно использовать как экспресс - оценку сложности почвенного покрова.

Для исследования площадных неодно-. родносгей почвенного покрова и выделения границ, связанных с существованием второго гумусового горизонта, улучшающего агрономические свойства почв, при участии автора бьг-ли проведены в большом объеме (5 погонных километров) reo радиолокационные исследовании. На рис. 12 представлен набор радарограмм по результатам измерений i сорадарим ОКО-2, на частоте 12иОМГц. Интерпретация этих данных проводилась с учетом рассчитанных синтетических радарограмм и результатов траншейных исследований. Это позволило, на исследуемой площади, надежно ^картировать положение в почвенном разрезе пахотного гориЗонта Апах, второго гумусового горизонта Ahum и переходных оподзоленных горизонтов BE и ЕВ.

Важно, что выделенные пространственные границы гумусового горизонта в целом совпадают и с почвенной картой и положением обозначенных выше магнитных аномалий.

контуры ПОЧ8 С ВГГ, снятые с почвенной карты.

Рис. 11. Карта аномально то магнитного ноля на ояком нз о цветных участков полигона ВНИНСХ.

Рис. 12. Призер результатов интерпретации площадной гесралиолокапионной съемки.

В заключение раздела, автором показано, что комнлскеиронаиие методов магниторазведки и георадиолокацик, выполняемых без нарушения сплошности почвенного покрова, может с успехом применяться для изучения горизонтальной и вертикальной неоднородности почв. Впервые показано, что опережающий комплекс геофизических методов способен решать картировочные задачи, схожие с Широким спектром задач геологического картирования.

В заключительном, пятом разделе проводится оценка возможное ¡'ей комплекса геофизических методов при решении задач почвенного картирования.

В первой части раздела, автором описан рациональный алгоритм спектралмго-корреляцнонного анализа площадных магнитных наблюдений, позволяющий строить формализованные прогнозные экс пресс-карты, отражающие неоднородность почвенного покрова.

Диализ и обработку материалов площадных магнитных съемок масштаба Щ00, обшей площадью 8400м1, автор проводил в программном комплексе "КОС1 К АД 3D" (Никитин А.А Петров A.B., Алексашин А. С.), который прекрасно зарекомендовал себя для решения задач геологического картирования.

При анализе магнитных полей автор использовал следующий комплекс признаков: аномальное магнитное поле, статистические характеристики магнитного поля (среднее значение, дисперсия, асимметрия, эксцесс), рассчитанные в скользящем окне н значения полного градиента* Основной задачей использования данного комплекса являлась качественная интерпретация наблюденных магнитных полей с целью разделения их на различные типы, или иными словами классификация по выбранному набору признаков. При проведении расчетов количество выделяемых классов варьировалось от 3 до 15. С точки зрения автора наибольшая сходимость почвенной карты с результатами построения формализованных карт достигаете» при выборе L классов соответствующих основным типам почв, распространенных на данном участке, что проиллюстрировано на рис. 13.

Сопоставляя полученную формализованную карту неоднородности с почвенной, отчетливо видно, что пространственная граница почвы со вторым гумусовым горизонтом (Л2ь"л2сЛ) имеет очень высокую корреляцию с классом 4. Также наблюдается достаточно хо-

Рис. Ij. А - Результаты классификации по А. Ii. Петрову (4 класса), R- фрагмент почвенной кар ;>: исследуемого участка.

Лнуч плите ''' 1 ''-X ПМС flUßl! f.-ill НО:.-'

I НТВ н 1Л

рошая корреляция класса 2 с участками распространения серой лесной слабооподзолеиноЙ почвы (Jl2<",îcJl) и класса 1 с положением серой лесной почвы (Л;сЛ). Этот результат убедительно доказывает правомерность использования выбранной методики анализа материалов магнитных съемок.

Во второй чисти раздела обсуждаются возможности использования режимных магнитных наблюдений для мониторинга состояний отдельных генетических горизонтов. Как уже говорилось, почва является сложной, многофазной динамично изменяющейся под воздействием множества факторов системой, Одним из наиболее негативных процессов, протекающих а почвах, является разрушение (деградация) гумусового горизонта, что приводит к резкому сип жению уровня плодородия иичв. Поскольку гумусовый горизонт в магнитных полях проявляется как наиболее магнитоактивный слой, можно предположить, что изменение его мощности приведет к нарушению структуры аномального магнитного поля Для оценки ВОЗМОЖНОСТИ мониторинга таких процессов, посредством магнитных съемок, автором в программе DIP0LI (Ермохин K.M.) было проведено трехмерное магнитное моделирование. Модель была построена па основании фрагмента реальной почвенной карты (рис 14.А), где темным цветом обозначены места присутствия 2-го гумусового горизонта (BIT), имеющего модность 0.2м (рис. 14В). При расчете моделей использовались реальные магнитные свойства гу м у с 0 во го горизонта и вмещающего (переходного) горизонта, определенные по результатам более 1000 полевых измерений магнитной восприимчивости на траншеях. На рисунке 14Г изображено магнитное поле, рассчитанное от этой модели (рис. 14В). Проведенный расчет показывает, что характеристики модельного магнитного поля (14Г) практически совпадают с данными полевой магнитной съемки (рис. 14Б),

МцрДОЬ ■ г туиу_,>!_']т> I". J. .. : .

М'гНЛТНис ише i к.()

■ | J I I' L - ■."---■" Т " " ■.. L-. 1 ••

• «ИГ 1дси

ШШШШ

pt;wep ячвйки ■ 0.2 и Высота • 0.9 ы

глубина верхней кромки - 0.4 ы

Модtnt. второго гумуивапо rofmsorm с рашытой исрс.иычызй

п ¿ЩШШШ?

Д SssS^SMé-'œ-, *>■•

■шгаавааввацавава' /•ЗО»^ еД.СН

OB]чар ПЧ«И«И - 0.2 M Bi.!COT* СЪСмим ■ 0-4 м

глубин» в*р1ней кройки • 0.4 ч

Малмпюв поле (модельное) с

Рис. 14. Трехмерное магнитное моделирование проиесса разрушения гумусового горизонта,

Трехмерное моделирование еше раз подтвердило природу выявляемых положительных магнитных аномалий, которые однозначно связаны с присутствием в почвенном разрезе второго гумусового горизонта. Чтобы оценить стабильность и надежность такого решения автор построил ряд магнитных моделей, отражающих деградацию (разрушение) гумусового горизонта. Как видно из рисунков 14 Д и 14 F, «размытый» участок соответствует резкому изменению структуры магнитного поля.

Чтобы удостоверится в возможности использовании магнитных данных для оценки стабильности существования неизмененных гумусовых горизонтов автор, на одном из участков, провел режимные наблюдения магнитных полей с периодичностью 3 года. lia рис. j5, приведены карты аномального магнитного поля масштаба 1:100 по результатам съемок 2003 и 2006 года. Анализ структуры магнитных полей показывает, что пространственнее границы контуров положительных магнитных аномалий, вызнанных присутствием в почвенном разрезе BIT. практически не изменились, что может интерпретироваться как отсутствие процессов

Рис.! 5 Сопоставление результатов площадных магнитных съемок масштаба I Ï 00 за 2003 и 2006т,

деградации гумусового горизонта.

Материалы этого раздела, показывают возможность применения мониторинга магнитных наблюдений для оценки деградации земель, связанной с разрушением гумусового горизонта. Предложенная методика спектрально-корреляционного анализа площадных магнитных наблюдений, позволяет составлять формализованные прогнозные экспресс-карты, отражающие неоднородность почвенного покрова.

В заключении подведены итоги выполненных комплексных геофизических исследований и приведены защищаемые положения.

Основные результаты исследований по теме диссертации и некоторые отдельные выводы опубликованы в следующих работах.

1 Золотая JI А , Калишева М В (Коснырева) Типы магнитных профилей почв //Тезисы докладов МК «Железо в почвах», 1999, с 10-11

2 Золотая Л А Калишева М В (Коснырева), Тихоцкий С А Применение магнитных измерений для изучения вертикальной и горизонтальной зональности почв // Тезисы съезда « Геологоразведка -2000» , г Санкт-Петербург, изд -во ВИРГ, сентябрь 2000, с 241242

3 Zolotaya L А, Kalisheva М V , Tikhotsky S А Magnetic properties of soils and soil cross-section mfluence on anomalous magnetic field structure // VI Meeting of the Environmental and Engineering Geophysical Society (European Section), 2000, P-GM06

4 Бобачев А А , Большаков Д К, Еременко А В , Калишева М В (Коснырева), Кац С Е , Модин И Н Строение верхней части о Озерки по данным малоглубинной геофи-зики//«Разведка и охрана недр», №3, март 2001, с 21-24

5 Золотая JI А Калишева М В (Коснырева) Комплексирование микромагнитных и георадиолокационных исследований при изучении почвенных разрезов //Тезисы доклада на научной конференции «Ломоносовские чтения», апрель, 2002, с 21-23

6 Куприн П Н, Золотая Л А , Калишева М В (Коснырева) Магнитная восприимчивость глубоководных отложений Южного и Среднего Каспия , //ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, 2002, №4, с 419-430

7 Золотая Л А , Калишева М В (Коснырева), Еременко А В , Мищенко И А , Калашников А Ю Исследование закономерностей пространственного распределения генетических свойств почв по данным магнитной съемки, электрических зондирований (СЭЗ) и георадиолокации //Мат-лы 30-ой сессии Международного семинара им Д Г Успенского, 2003, том№1, с 44-46

8 Золотая Л А , Калишева М В (Коснырева), Хмелевской В К, Мищенко И АА Возможности геофизических методов при изучении состава и структуры почвенного покрова // «Разведка и охрана недр», 2004, №5,с 47-49

9 Почвы - новый объект комплексных геофизических исследова-ний//Ломоносовская школа МГУ по геофизическим методам исследования земных недр прошлое, настоящее, будущее В сборнике научных трудов под редакцией В К Хмелевского Москва МГУ 2004 с 184-189

10 Калишева М В (Коснырева), Золотая Л А , Бобачев А А Геофизические исследования почв //Тезисы доклада на научной конференции « Ломоносовские чтения», апрель , 2005

11 Калишева М В (Коснырева), Золотая Л А , Бобачев А А Применение электроразведки и магниторазведки при картировании почв //Тезисы научно-практической конференции «Инженерная геофизика - 2005 »с 167-169

12 Золотая Л А , Коснырева М В Возможности магнитных измерений при решении некоторых классификационных проблем в почвоведении //Геофизический вестник, 2007, №1, С 7-13

13 Золотая Л А , Коснырева М В , Паленов А Ю , Воронин А И , Стерлигов Б В Возможности магнитных съемок полного вектора т и его градиентов при площадном картировании почв //Тезисы научно-практической конференции «Инженерная и рудная геофизика -2007», с 212-214

Ошечагано в копицентре «С'1 ПРИНI» Москва, Ленинские горы, МГУ, 1 I уманитарный корпус www stpiint ru e-mail zakaz-@,stprint ru тел 939-33-38 Тираж 120 экз Подписано в печать 27 09 2007 i

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Коснырева, Мария Владимировна

ВВЕДЕНИЕ.

РАЗДЕЛ 1. ОЦЕНКА ПЕРСПЕКТИВ ПРИМЕНЕНИЯ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПРИКЛАДНЫХ ЗАДАЧ ПОЧВЕННОГО

КАРТИРОВАНИЯ.

1.1. Представления об основных лабораторных методах исследования электромагнитных свойств вещества.

1.1.1.Методы измерения магнитной восприимчивости почв.

1.1.2. Методы измерения электрофизических свойств горных пород и почв.

2.1. Эволюция представлений о возможностях геофизических методов изучения неоднородности почвенного покрова.

1.2.1. Анализ результатов магнитных исследований различных типов почв.

1.2.2. Основные результаты применения полевой электрофизики почв.

1.2.3. Оценка возможностей георадиолокационных исследований при изучении почвенных разрезов.

РАЗДЕЛ 2. РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ МАГНИТНОЙ

ВОСПРИИМЧИВОСТИ НА ЛАБОРАТОРНЫХ ОБРАЗЦАХ

ПОЧВЕННЫХ МОНОЛИТОВ.

2.1. Аппаратура и методика измерений магнитной восприимчивости почв полевым каппаметром КТ-5.

2.2. Статистический анализ магнитных характеристик основных типов почв.

2.3. Основные закономерности изменения магнитной восприимчивости почв с глубиной.

РАЗДЕЛ 3. ПОСТРОЕНИЕ МАГНИТНЫХ И ГЕОРАДИОЛОКАЦИОННЫХ

МОДЕЛЕЙ ОСНОВНЫХ ТИПОВ ПОЧВ.

3.1 Расчет и анализ магнитных моделей почвенных разрезов.

3.1.1. Отражение контактных границ разнотипных почв в характеристиках аномальных магнитных полей.

3.1.2. Изучение влияния вертикальной неоднородности почв и рельефа поверхности наблюдений на характер магнитного поля.

3.1.3. Магнитное моделирование реальных почвенных разрезов.

3.2. Георадиолокационные модели разнотипных почвенных разрезов.

РАЗДЕЛ 4. КОМПЛЕКСНЫЕ ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НА ПОЧВЕННОМ ПОЛИГОНЕ ВЛАДИМИРСКОГО ОПОЛЬЯ.

4.1. Характеристика объекта исследования.

4.1.1. Физико-географический очерк.

4.1.2. Структура почвенного покрова.

4.1.3. Структура почвенного разреза.

4.1.4. Агрофизические характеристики почв.

4.2. Комплексные геофизические исследования на почвенных траншеях.

4.2.1. Изучение вертикальной и латеральной неоднородности магнитных свойств разнотипных почвенных горизонтов.

4.2.2. Анализ результатов электроразведочных исследований на постоянном токе вдоль траншеи.

4.2.3. Основные результаты георадиолокационных исследований в диапазоне частот от 250 МГц до 1200 МГц.

4.2.4. Анализ результатов комплексных полевых почвенно-геофизических исследований на траншеях.

4.3. Результаты площадных съемок на почвенном полигоне Владимирского Ополья.

4.3.1. Обоснование выбора аппаратурной базы и сети наблюдений для производства высокоточных магнитных съемок.

4.3.2. Результаты площадных георадиолокационных исследований.

РАЗДЕЛ 5. ВОЗМОЖНОСТИ КОМПЛЕКСА ГЕОФИЗИЧЕСКИХ

МЕТОДОВ ПРИ РЕШЕНИИ ЗАДАЧ ПОЧВЕННОГО КАРТИРОВАНИЯ.

5.1. Построение экспресс - карт неоднородности почвенного покрова по площадным магнитным данным.

5.2. Использование режимных магнитных наблюдений для мониторинга состояний отдельных генетических почвенных горизонтов.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Разработка комплекса геофизических методов для решения прикладных задач почвенного картирования"

Актуальность проблемы

Земная кора представляет собой сложную слоистую структуру. Её верхний слой мощностью от 30 до 200 см называют почвой. Один сантиметр почвенного слоя образуется в течение 100 лет, и основными факторами, влияющими на строение, состав и свойства почв являются: горная порода, на которой формируются почвы, климат, растительный и животный мир и условия рельефа, что определяет большое разнообразие типов почв. Таким образом, почва является одним из интереснейших объектов исследования двух научных дисциплин: почвоведения и геологии.

Роль почвы в хозяйстве человека огромна. Изучение почв необходимо не только для сельскохозяйственных целей, но и для развития лесного хозяйства, инженерно-строительного дела. Знание свойств почв необходимо для решения ряда проблем здравоохранения, разведки и добычи полезных ископаемых, организации зеленых зон в городском хозяйстве, экологического мониторинга и пр.

Актуальность диссертационной работы также связана с тем, что почвы в настоящий момент стали объектом пристального внимания в рамках решения задач оценки земель и их эксплуатации на территории Российской Федерации.

С каждым годом расширяется круг задач, решаемых геофизическими методами. За последнее десятилетие геофизика достигла значительных успехов для решения широкого спектра археологических задач, фактически сформировав новое научное направление - археологическую геофизику. По мере развития этого направления, а так же при решении некоторых инженерных задач многие исследователи, в том числе и автор, начали сталкиваться с проблемой выделения полей от целевых объектов и почвенного слоя. В рамках задач археологической и инженерной геофизики было показано, что пренебрежение влиянием почвенного слоя на измеряемые параметры физических полей приводит к серьезным ошибкам на этапе интерпретации геофизических аномалий. Анализ исследований, проведенных автором диссертации, показал, что почвы заслуживают серьезного изучения как самостоятельный объект исследования.

К сожалению, в почвоведении, почвенно-мелиоративной земледельческой практике и смежных областях геофизические методы пока еще не нашли широкого применения в силу слабого научного обоснования для их практического применения и недостаточного освещения в научной литературе. В настоящее время наиболее значимыми работами по этой проблематике являются монографии «Магнетизм почв» (1995) и «Полевая электрофизика почв» (2001), написанные учеными, работающими в области применения физических методологий в почвоведении. Рассмотрение перспективы развития этих направлений обозначило необходимость разработки дистанционных геофизических методов, позволяющих быстро и без особых затрат проводить исследования на почвенных объектах.

Эффективность применения геофизических методов в геологии, гидрогеологии, грунтоведении и других дисциплинах не вызывает сомнения. Современная высокоточная геофизическая аппаратура и новые методики исследований создают перспективу для успешного применения магнитометрии, электроразведки и георадиолокации для решения задач изучения неоднородности почвенных разрезов и проведения площадного картирования почв.

Автором впервые показана высокая результативность данного комплекса геофизических исследований для решения задач почвенного картирования.

Цели и задачи исследования

Целью исследований является разработка рационального комплекса геофизических методов для решения задач почвенного картирования.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Проведение экспериментальных лабораторных и полевых наблюдений магнитной восприимчивости (%) на почвенных образцах (монолитах) и реальных почвенных разрезах - траншеях для различных типов почв. Изучение характера изменения магнитной восприимчивости с глубиной и построение магнитных профилей почвенных разрезов.

2. Магнитное моделирование контактных границ разных типов почв и анализ аномальных характеристик магнитных полей над ними.

3. Расчеты синтетических радарограмм для типичных моделей почвенных разрезов на различных частотах.

4. Проведение профильных и площадных комплексных геофизических исследований методами магниторазведки, электроразведки на постоянном токе и георадиолокации на почвенных полигонах.

5. Применение современных программных комплексов спектрально-корреляционного анализа данных для интерпретации результатов площадных магнитных съемок.

Научная новизна. Создана методика изучения магнитных свойств неоднородных почвенных разрезов в их естественном залегании. По результатам физико-математического моделирования почвенных разрезов дано научное обоснование для практического применения магнитных и георадиолокационных съемок при решении задач почвенного картирования. Впервые на примере комплекса серых лесных почв Владимирского Ополья (ВНИИСХ) получены карты аномального магнитного поля и его градиентов, отражающие пространственную неоднородность почвенного покрова. Показаны возможности и ограничения георадиолокационного метода при изучении почвенного покрова. Предложен рациональный алгоритм спектрально-корреляционного анализа площадных магнитных наблюдений, позволяющий составлять формализованные прогнозные экспресс-карты, отражающие неоднородность почвенного покрова. Проведен уникальный комплекс геофизических работ на почвенных траншеях. Показана возможность применения мониторинга магнитных наблюдений для оценки деградации земель, связанных с разрушением гумусовых горизонтов почв.

Практическая ценность. Геофизиками накоплен большой опыт использования опережающих геофизических съемок для решения задач геологического картирования. Автор научно обосновал рациональный комплекс использования магниторазведки и георадиолокации, позволяющий до начала почвенных исследований осуществлять построение прогнозных экспресс-карт, отражающих сложность и неоднородность почвенного покрова. Практическая ценность выполненной научно-исследовательской работы состоит в том, что комплекс геофизических методов позволяет значительно сократить объемы трудоемких почвенных исследований без потери качества решаемых задач.

Фактический материал. В основу работы положены 2325 измерений магнитной восприимчивости 160 монолитов из коллекции почв факультета почвоведения и Музея Землеведения Московского Государственного Университета им. М.В. Ломоносова. В работе анализируются опубликованные материалы по магнетизму почв. Используются данные измерения % реальных почвенных разрезов в объеме около 9500 точек, полученных автором в ходе полевых экспериментальных работ. Более 100000 измерений аномального магнитного поля, выполненных автором на территории почвенных полигонов в комплексе с данными георадиолокации и электроразведки на постоянном токе, дают возможность предложить рациональный комплекс геофизических исследований, который можно с успехом использовать для решения широкого спектра задач в почвоведении.

Структура и объем работы: Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, содержит 135 страниц текста, 4таблицы, 68 рисунков. Список литературы составляет 82 наименования.

Заключение Диссертация по теме "Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых", Коснырева, Мария Владимировна

Основные выводы диссертационной работы приведены в защищаемых положениях

1. По результатам экспериментальных лабораторных и полевых измерений магнитной восприимчивости и результатам магнитного моделирования показана четкая контрастность почв по магнитным свойствам и дано обоснование применения магниторазведки для решения задач почвенного картирования.

2. По результатам физико-математического георадиолокационного моделирования дано научное обоснование для практического применения георадиолокационных съемок при решении задач почвенного картирования. Рекомендована оптимальная частота георадиолокационного зондирования -1200МГц, при мощности почвенного разреза до 1.5 м.

3. Рекомендован рациональный комплекс геофизических методов изучения почвенного покрова включающий площадные наблюдения методами магниторазведки и георадиолокации, дополненный электроразведкой на постоянном токе.

4. Предложено использование алгоритма спектрально-корреляционного анализа площадных магнитных наблюдений, позволяющего составлять формализованные прогнозные экспресс-карты, отражающие неоднородность почвенного покрова.

5. Показана возможность применения мониторинга магнитных наблюдений для оценки деградации земель, связанной с разрушением гумусового горизонта.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключительном разделе диссертационной работы, представленной автором, хотелось бы отметить наиболее значимые результаты по каждому этапу проведенных изысканий.

В основу работы положен экспериментальный материал по магнитным, георадиолокационным и электроразведочным исследованиям, полученным лично автором в течение 7 лет, при выполнении научно-исследовательской программы по теме «Разработка комплекса геофизических методов для решения прикладных задач почвенного картирования».

На первом этапе магнитных исследований в лабораторных условиях были проведены 2325 измерений магнитной восприимчивости (%) на 160 уникальных монолитах шести основных типов почв различных регионов России. Статистический анализ измерений % позволил автору сделать следующие выводы: а) магнитная восприимчивость почв подчиняется логнормальному распределению так же, как и магнитная восприимчивость осадочных горных пород; б) выделены 2 группы почв: слабомагнитные почвы с магнитной восприимчивостью от 5х10"5 до 80х10"5 ед.Си (подзолы, солоди, серые, каштановые, черноземы) и сильномагнитные с % от 100x10'5 до 600х10"5 ед. Си, (желтоземы и красноземы); в) для каждого из шести изученных типов почв определен характер изменения магнитной восприимчивости с глубиной - магнитный профиль, определяющий генетический тип почвы.

На втором этапе магнитных исследований автор провел двухмерное магнитное моделирование для ситуаций реальных контактов разнотипных почв, распространенных на территории России. Проведенные расчеты позволили оценить формы магнитных аномалий и их амплитуды, интенсивность которых может варьировать от 4 до 15 нТл.

На третьем этапе по результатам большого объема детальных магнитных съемок масштаба 1:100 на опытном полигоне ВНИИСХ выявлена пространственная корреляция зон положительных магнитных аномалий с участками распространения почв со вторым гумусовым горизонтом. Автором впервые показаны возможности магниторазведки с использованием современной аппаратуры для решения картировочных задач почвенных неоднородностей. В дополнение к этому, для построения экспресс-карт, отражающих неоднородность почвенного покрова, автор рекомендует к использованию алгоритм спектрально-корреляционного анализа КОСКАД 3Dt (авторы: A.A. Никитин, А.В Петров, A.C. Алексашин), позволяющий значительно сократить объемы трудоемких почвенных исследований при составлении почвенных карт.

На основании материалов трехмерного магнитного моделирования и режимных магнитных съемок оценены возможности магнитных наблюдений для оценки деградации земель, связанной с разрушением гумусовых горизонтов почв.

Георадиолокационные исследования проведены в два этапа. На первом этапе проведено математическое моделирование для оценки возможностей применения георадиолокации при изучении вертикальной неоднородности почвенных разрезов. По результатам построения синтетических радарограм-мам для трех частот зондирования (250МГц, 500МГц, 1250МГц) оценена оптимальная частота зондирования, для исследованных почвенных разрезов.

На втором этапе анализ материалов площадных георадиолокационных исследований позволил автору выполнить построение карт мощностей отдельных генетических горизонтов. Кроме того, по результатам интерпретации этих данных составлена «псевдопочвенная» карта, отражающая неоднородную структуру почвенного покрова участка исследования.

Особый интерес представляют опытно-методические исследования на почвенных траншеях. Уникальность подобного рода работ состояла в том, что перед началом геофизических работ автору было известно детальное почвенное строение исследуемого разреза, что позволило оценить возможности используемых методов - каппаметрии, магниторазведки, георадиолокации и электроразведки на постоянном токе. Комплексирование почвенных исследований и геофизических работ позволило разработать рациональный комплекс геофизических исследований для изучения латеральной и вертикальной неоднородности почвенного покрова.

На основании выполненной автором научно-исследовательской работы впервые показана высокая результативность комплекса геофизических исследований для решения прикладных задач почвенного картирования.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Коснырева, Мария Владимировна, Москва

1. Александровский А.Л. Эволюция почв Восточно-Европейской равнины в голоцене. М.: Наука, 1983. - 150 с.

2. Алексеев O.A., Ковалевская И.С., Моргун Е.Г., Самойлова Е.М., «Магнитная восприимчивость почв сопряженных ландшафтов», Почвоведение, 1988, №8, стр. 27-35

3. Алифанов В.М., «Серые лесные почвы центра русской равнины. Ис-торико-генетический анализ. Институт почвоведения и фотосинтеза АНСССР,1984, С.157-162.

4. Бабанин В.Ф., Маланьин А.Н. Магнитная восприимчивость некоторых почв в связи с их химическим составом. // Научн. Докл. Высшей школы. Биол. Науки. 1972.№1.С.111-116

5. Бабанин В.Ф. Трухин В.И. и др. Магнетизм почв. Ярославль: Типография ЯГТУ,1995. -222с.

6. Бабанин В.Ф. Формы соединений железа в твердой фазе почв: Дис. . докт.биол.наук, Москва, 1986

7. Бабанин В.Ф., Баладко П.Н., Верховцева Н.в., Палечек Л.А. Магнитная восприимчивость почв и аллювиальных отложений поймы р. Оби // Почвоведение.1982.№5.С.133-136.

8. Бобачев A.A., Большаков Д.К., Еременко A.B., Калишева М.В., Кац С.Е., Модин И. Н. Строение верхней части о.Озерки по данным малоглубинной геофизики. //«Разведка и охрана недр», №3, март 2001. С.21-24.

9. Бондарь К. М. Естественная остаточная намагниченность современных почв Украины и ее геофизическое значение: Автореф. дис. . канд. геол. наук. Киев, 2004, 20 с.

10. Вадюнина А.Ф., Кириченко A.B., Проценко A.A., Силева Т.М. Электрические свойства темно-каштановой почвы. // Вестн. МГУ. Сер. 17, Почвоведение, 1986, №4, С. 12-16.

11. Вадюнина А.Ф., Кириченко A.B., Хан К.Ю. Картирование и контроль засоления по удельному электрическому сопротивлению. // Повышение эффективности использования мелиорируемых земель в Сибири. Красноярск, 1976. С. 32-34.

12. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. М.: Изд-во Моск. Ун-та, 1972.-399с.

13. Вадюнина А.Ф., Смирнов Ю.А. Использование магнитной восприимчивости для изучения почв и их картирования. // Почвоведение, 1978, №7, С.87-95.

14. Вадюниной А.Ф., Бабанин В.Ф., Магнитная восприимчивость некоторых почв СССР, Почвоведение, 1972 г. №10. С. 55-65.

15. Величко A.A., Морозова Т. Д., Нечаев В. П., Порожнякова О. М. Позднеплейстоценовый криогенез и современное почвообразование в зоне южной тайги на примере Владимирского Ополья. // Почвоведение, 1996, №9, с.1056-1063.

16. Владов М. П., Старовойтов А. В. Георадиолокационные исследования верхней части разреза. 2002, Из-во МГУ, С. 91.

17. Владов М. П., Старовойтов А. В. Введение в георадиолокацию. Издательство московского университета, 2005,153с.

18. Водяницкий Ю.Н Образование ферромагнетиков в дерново-подзолистой почве./ Почвоведение, 1981 №5. С.114-122

19. Водяницкий Ю.Н., «Образование ферромагнетиков в дерново-подзолистой почве», Почвоведение, 1981 №5, стр 114-122.

20. Водяницкий Ю.Н., Большаков В.А., Сорокин С.Е., Фатеева Н.М. Техногенная аномалия в зоне ия Череповецкого металлургического комбината // Почвоведение. 1995.№4.С.489-507.

21. Водяницкий Ю.Н., Опыт составления картограммы магнитной восприимчивости дерново-подзолистой почвы. //Почвоведение, 1979г. №11. С. 498-507.

22. Воронин А.Д. Основы физики почв. М.: МГУ, 1986. 244с.

23. Геоэкологическое обследование предприятий нефтяной промышленности» // под ред. В.А. Шевнина.И.Н. Модина, изд. RUSSO, Москва 1999г.

24. Зонн C.B. Железо в почвах (генетические и географические аспекты). М.: Наука, 1982.-208с.

25. Иванов A.B. Магнитное и валентное состояние железа в твердой фазе почв. II Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук. М., 2003, 242 с.

26. Инструкция по магниторазведке (наземная магнитная съемка, аэромагнитная съемка, гидромагнитная съемка) М-во геологии СССР. -Л.: Недра, 1981.-263с.

27. Калинников В.Т., Ракитин Ю.В. Введение в магнетохимию. М.: Наука, 1980. 302 с.

28. Карлин П. Магнетохимия. М.: Мир, 1989. 399 с.

29. Карпачевский И.О., Поздняков А.И., Строчков А.Я. Электрическое сопротивление некоторых почв гумидной зоны II Почвоведение. 1983. № 1.С. 45-54.

30. Кипнис В.М. Электрические параметры почв солонцового комплекса и их использование при почвенно-мелиоративной диагностике: Автореф. дис. канд. биол. наук. М., 1977. 26 с.

31. Кобранова В. Н. Физические свойства горных пород. Под ред. В. Н. Дахнова. ГОСТОПТЕХИЗДАТ, Москва 1962,490с.

32. Коллективная монография под ред. В.И.Кирюшина. Модель адаптивно-ландшафтного земледелия Владимирского Ополья. М.: «Агро-промконсалт», 2004. 456 с. Е.В.Шеин. Глава 4.4. Агрофизическая характеристика пахотного слоя.

33. Копикова Л.П. Изучение электрической проводимости почв и поро-вых растворов в целях диагностики засоления: Автореф. дис. канд. биол. наук. М., 1984.28 с.

34. Куприн П. Н., Золотая Л. А., Калишева М. В. Магнитная восприимчивость глубоководных отложений Южного и Среднего Каспия. //Литология и полезные ископаемые, 2002, №4, с. 419-430

35. Куприн П. Н., Ферронский В. И., Поповчак В. П., Шлыков В. Г., Золотая Л. А., Калишева М. В. Состав донных осадков каспийского моря как показатель изменения его водного режима. //ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ, 2003, ТОМ 30 №2, с. 154-172

36. Лукшин А.А, Румянцева Т.И., Коврига В.П., Магнитная восприимчивость основных типов почв Удмурдской АССР/Почвоведение, 1968 №1

37. Лыч A.M., Лис Л.С. Электрофизические свойства торфа и их практическое применение. Минск: Наука и техника, 1980.174 с.

38. Макеев А.О., Дубровина И.В. География, генезис и эволюция почв Владимирского ополья //Почвоведение,1990, №7. С. 5-25.

39. Модин И. Н., Болдин И.В., Калишева М.В., Еременко A.B. Исследования оборонительных сооружений летописного Любутска археологическими и геофизическими методами. //«Вопросы археологии, истории и природа Верхнего Поочья », вып.9, Калуга, 2001, с.14-24

40. Молостовский Э.А., Абакшин О.В., Еремин В.Н. «Почвенно-магнитные аномалии урбанизированных земель»/Проблемы геоэкологии г. Саратова и области, 1998, выпуск 2. С. 51-55.

41. Монюшко A.M., Пушков A.M., К геохимической характеристике чо-крак-караганских глин Центрального Предкавказья / Проблемы инженерной геологии Северного Кавказа. 1977 г. вып. 3.

42. Оценка фоновых содержаний тяжелых металлов в почвах Курской области. Бондарева К.Г., Сулима А.Ф., Карпинец Т.В., Бондарев В.П. //Вопр.соврем.земледелия.-Курск,1997.-Ч.2.-С.14-16.

43. Перфильева В. Д. Исследование процессов поглощения почвой энергии переменного электромагнитного поля. //Афтореф. дис. . канд. биол. наук. М., 1984. 19с.

44. Поздняков А. И., Позднякова Л. А. , Позднякова А. Д, Стационарные электрические поля в почвах. КМК Scientific Press Ltd, Москва 1996 г.-358с.

45. Поздняков А. И. Полевая электрофизика почв. -М.: МАИК «Наука //Интерпериодика», 2001.-187с.

46. Поздняков А.И., Хан К.Ю. Использование методов постоянных электрических полей в почвенных исследованиях. // Почвоведение. 1979. № 7. С. 57-65.

47. Почвенная карта России и сопредельных государств. М-б 1:4000000 //Под ред. М.А.Глазовской.1995.

48. Раисов О.Ж. Агрофизические, электрические и мелиоративные свойства почв северо-западной части Казахстана: (на примере Улетин-ского совхоза Уральской области): Автореф. дис. . канд. биол. наук. М., 1974. 30 с.

49. Раисов О.Ж. Зависимость удельного сопротивления лугово-серо-земного солончака от температуры. //Вестн. МГУ. Сер. Биология, почвоведение. 1973. № 3. С. 12-16.

50. Раисов О.Ж. Микровертикальные электрические зондирования при почвенных исследованиях // Науч. тр. Саратовского с/х ин-та. 1976. Вып. 74. С. 17-19.

51. Рогозов Г.Г. Определение активной влажности грунтов методом электрокаротажа в условиях инфильтрации влаги. //Применение математического и физического моделирования в мелиорации. Л.: Метеоиз-дат, 1977. С. 127-134.

52. Рубцова Л.П. О генезисе почв Владимирского ополья // Почвоведение, 1974, №6. с. 17-27 7.

53. Савич В.И. Комплексная оценка подвижности ионов в почве // Особенности почвенных процессов дерново-подзолистых почв. М.: Сельхоз-издат, 1977. С. 34—37.

54. Соловьева Т.П. Изменение магнитной восприимчивости серой лесной почвы в пространстве и во времени. Тезисы докладов III съезда Докучаевского общества почвоведов (11-15 июля 2000 г. Суздаль), кн. I Москва, 2000. - С. 208.

55. Соловьева Т.П. Магнитная восприимчивость почв Хакасии. //Автореферат дисс. канд. биол. наук. Новосибирск, 1999. 17 с.

56. Ткаченко Ю.Г. Исследование электрических свойств некоторых типов почв в диапазоне почвенной влаги: Автореф. дис. канд. биол. наук. М., 1972.24 с.

57. Тюрюканов А.Н., Быстрицкая Т.Л. Ополья Центральной России и их почвы. М.: Наука, 1971. 240с.

58. Физические свойства горных пород и полезных ископаемых (Пет-рофизика). Справочник геофизика. Под ред. Н. Б. Дортмана. Изд-во «Недра», 1976г. 527с.

59. Хан К.Ю. Картирование засоленных почв методом микровертикального электрического зондирования (МКВЭЗ) // Основные проблемы охраны почв. М.: Изд-во МГУ, 1975. С. 23-28.

60. Хан К.Ю. Электрическое сопротивление и естественные электрические потенциалы почв светло-каштанового и черноземно-лугового комплексов. //Афтореф. дис. канд. биол. наук. М., 1977. 32 с.

61. Хан К.Ю., Кириченко A.B. Электросопротивление почв солонцового комплекса в полевых условиях // Вестн. МГУ. Сер. Биология, почвоведение. 1976. №5. С. 87-94.

62. Чечерников В. И. Магнитные измерения Издание второе, Под редакцией профессора Е. И. Кондорского. М.:Изд-во МГУ.1969

63. Чумаченко И.Н., Прошкин В.А. Алексютин М.В. и др. Экспресс-метод оценки загрязнения земель тяжелыми металлами на основе картирования магнитной восприимчивости почв. //Агрохим. вестн. 1998, № 1, С.ЗЗ-35.

64. Шеин Е.В. Описание почв на траншеях. // научных полевых экскурсий III съезда Докучаевского общества почвоведев. (11-18 июля 2000г., Суздаль). М., 2000, с.31-54.

65. Шеин Е.В., Иванов А.Л., Бутылкина М.А., Мазиров М.А. Пространственно-временная изменчивость агрофизических свойств комплекса серых лесных почв в условиях интенсивного сельскохозяйственного использования. //Почвоведение, 2001, №5. С. 578-585.

66. C. Dobson, F. T. Ulaby, M. T. Hallikainen, and M. A. El-Rayes, "Microwave dielectric behavior of wet soil Part II: Dielectric mixing models," IEEE Trans. Geosci. Remote Sens., 23, pp. 35-46,1985.

67. D. Wobschall, "A theory of the complex dielectric permittivity of soil containing water, the semidisperse model," IEEE Trans. Geosci. Electron., 15, pp. 49-58,1977.

68. Detsch, R.M., T. F. Jenkins, S. A. Arcone, G. Koh, and K. O'Neil. 1998. Environmental effects on detection of buried mines and UXO. Proceedings of the SPIE 3392, pp. 1261-1264.

69. Fritzsche, M. 1995. Detection of buried landmines using ground penetrating radar. Proceedings of the SPIE 2496, pp. 100-109.

70. G. C. Topp, J. L. Davis, and A. P. Annan, "Electromagnetic determination of soil water content:measurements in coaxial transmission lines," Water Resour. Res., 16, pp. 574-582,1980.

71. Hendrickx, J.M.H., Wierenga, P.J. & Nash, M.S. "Variability of soil water tension and soil water content." Agricultural Water Management, 18; 135-148. 1990.

72. J. R. Wang and T. J. Schmugge,. "An empirical model for the complex dielectric permittivity of soils as a function of water content," IEEE Trans. Geosci. Remote Sens., 18, pp. 288-295,1980.

73. Johnson, P.G., and P. Howard. 1999. Performance results of the EG&G vehicle mounted mine detector. Proceedings of the SPIE 3710, pp. 1149-1159.

74. Koh, G., and S.A. Arcone. 1999. Radar detection of simulant mines buried in frozen ground. Proceedings of the SPIE 3710, pp. 749-755.

75. P. Hoekstra and A. Delaney, "Dielectric properties of soils at UHF and microwave frequencies," J. of Geophysical Res., 79, pp. 1699-1708,1974.

76. Pozdnyakova L. A., Pozdnyakov A. I. and R. Zhang. Application of geophysical methods to evaluate hydrology and soil properties in urban area. Urban Water, 3, 2001. P. 205-216.

77. Scheers, B., M. Acheroy, and A. Vander Vorst. 2000. Time domain modeling of UWB GPR and its application on landmine detection. Proceedings of the SPIE 4038, pp. 1452-1460.

78. Trang, A.H. 1996. Simulation of mine detection over dry soil, snow, ice, and water. Proceedings of the SPIE 2765, pp. 430-440.

79. Ulaby F. T., R. K. Moore, and A. K. Fung, Microwave remote sensing: active and passive, volume 3, Artech House, Dedham, MA, 1986.

Информация о работе

Коснырева, Мария Владимировна
кандидата геолого-минералогических наук
Москва, 2007
ВАК 25.00.10

Диссертация

Разработка комплекса геофизических методов для решения прикладных задач почвенного картирования - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы