Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Разработка новых методик анализа данных глубинных ЭМ зондирований и их приложение в регионах со сложным геоэлектрическим строением

ВАК РФ 25.00.10, Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Содержание диссертации, кандидата физико-математических наук, Соколова, Елена Юрьевна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ПОСТРОЕНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПОМЕХОУСТОЙЧИВОГО АЛГОРИТМА ОЦЕНИВАНИЯ ПЕРЕДАТОЧНЫХ ОПЕРАТОРОВ ЭМ ПОЛЯ ПО БОЛЬШИМ МАССИВАМ НАБЛЮДЕНИЙ.

1.1 Обзор развития методов обработки магнитотеллурических данных и проблемы их совершенствования.

1.1.1. Постановка задачи обработки МТЗ, ее статистическая трактовка и принципы классификации методов решения.

1.1.2. Традиционный метод обобщенного гармонического анализа.

1.1.3. Устойчивые схемы оценивания передаточных операторов.

1.1.4. Многоточечные процедуры обработки.

1.1.5. Проблемы совершенствования методов обработки.

1.1.6. Вопросы исследования точности и устойчивости методов обработки.

1.2. Алгоритм обработки больших массивов данных на основе робастного осреднения частных интервальных оценок передаточных операторов.

1.2.1. Препроцессинг и спектральный анализ.

1.2.2. Оценивание передаточных функций по одиночному интервалу записи.

1.2.3. Осреднение передаточных функций по совокупности частных оценок.

1.2.4. Дополнительные возможности взвешенного осреднения.

1.2.5. Многооконное оценивание.

1.2.6. Мульти-RR оценивание.

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ АЛГОРИТМОВ ОЦЕНИВАНИЯ ПЕРЕДАТОЧНЫХ ОПЕРАТОРОВ И НОВЫХ МЕТОДИК СИНХРОННЫХ ЭМ ЗОНДИРОВАНИЙ.

2.1. Методика генерации синтетических электромагнитных данных с заданными свойствами передаточных операторов, сигналов и шумов.

2.1.1 Алгоритм синтеза магнитотеллурических временных рядов.

2.1.2. Пример простейшего набора данных для тестирования робастных алгоритмов.

2.1.3. Имитация реальных зондирований - наборы данных проекта COMDAT.

2.2. Использование синтетических временных рядов для исследования эффективности алгоритмов обработки.

2.2.1. Тестирование двух робастных алгоритмов (полного и ускоренного).

2.2.2. Сопоставление результатов обработки материалов проекта COMDAT по различным алгоритмам.

2.3. Исследование эффективности новых методик синхронных зондирований.

2.3.1. Синхронное мульти-азимутальное МТ зондирование.

2.3.2. Зондирования по методике с удаленной базой (калужский и тве.рской эксперименты).

ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ПОСТРОЕНИХ ПОЛНОЙ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАТОЧНЫХ ФУНКЦИЙ ДЛЯ РЕГИОНАЛЬНЫХ ПЛОЩАДНЫХ МАССИВОВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ЗОНДИРОВАНИЙ (НА ПРИМЕРЕ ЭКСПЕРИМЕНТА BEAR).

3.1 Современная методика региональных площадных ЭМ зондирований и специфические задачи анализа их результатов.

3.1.1. Синхронные системы наблюдения и изучаемые передаточные операторы.

3.1.2. Оценивание передаточных операторов.

3.1.3. Задачи дальнейшего анализа и интерпретации передаточных операторов.

3.1.4. Методика наблюдений эксперимента BEAR, его цели и объекты исследования.

3.2 Построение полной системы передаточных операторов в эксперименте BEAR.

3.2.1. Принципиальные элементы помехоустойчивой стратегии обработки данных.

3.2.2 Особенности этапов препроцессинга и спектрального анализа ЭМ полей и первичного осреднения передаточных операторов.

3.2.3 Тесты стабильности оценок передаточных операторов.

3.2.4 Одноточечное и двухточечное оценивание передаточных операторов.

3.2.5. Помехоустойчивые схемы RR- и мульти-RR оценивания.

3.2.6. Контроль точности обработки по результатам взаимного пересчета передаточных операторов.

3.2.7 Сравнение результатов, независимо полученных различными исследовательскими группами проекта BEAR.

3.3 Выявление и подавление искажений передаточных операторов, вызванных влиянием неоднородной структуры возбудителей ЭМ поля.

3.3.1 Неоднородность возбуждения поля - основная причина нестационарности оценок передаточных операторов при ЭМ зондированиях в высоких широтах.

3.3.2 Мониторинг временной изменчивости передаточных операторов и морфология их искажений, обусловленных полярными суббурями.

3.3.3. Методика подавления искажений, вызванных полярными геомагнитнми эффектами.

3.3.4. Анализ возможностей робастного подавления искажающих эффектов источника на специфических выборках данных.

3.4 Предварительный анализ построенной системы передаточных операторов синхронного площадного ЭМ зондирования BEAR.

3.4.1 Пространственная картина распределения компонент передаточных операторов по площади эксперимента.

3.4.2 Первые результаты сопоставления передаточных операторов эксперимента BEAR с результатами 3D моделирования.

3.4.3 Эффекты неоднородного поля источника в площадных распределениях передаточных операторов BEAR.

3.4.4. Результаты пространственного осреднения передаточных операторов BEAR в сопоставлении с данными глобальных ЭМ зондирований.

ГЛАВА 4. МЕТОДИКА ПОСТРОЕНИЯ И ИНТЕРПРЕТАЦИИ СИНХРОННЫХ МАССИВОВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ДАННЫХ В КВАЗИДВУМЕРНЫХ РЕГИОНАХ (НА ПРИМЕРЕ

ЭКСПЕРИМЕНТА EMSLAB).

4.1. Профильные системы глубинных ЭМзондирований Земли.

4.1.1. Методика ЭМ зондирований на региональных профилях.

4.1.2. Построение массивов синхронных данных.

4.1.3. Основные принципы современной стратегии интерпретации профильных ЭМ данных.

4.2. Развитие методики профильной интерпретации на основе специфических возможностей анализа синхронных геомагнитных данных.

4.2.1. Контроль точности синхронных магнитных данных с помощью преобразования Гильберта.

4.2.2. Восстановление синхронных профильных массивов магнитных полей методом интегральных уравнений по локальным оценкам индукционных векторов.

4.2.3. Интегральное преобразование синхронных геомагнитных полей в массивы индукционных импедансов.

4.3. Методы формализованной инверсии ЭМ данных для изучения сложно построенных двухмерных геоэлектрических сред.

4.3.1. Основные принципы построения современных систем формализованной инверсии ЭМ данных.

4.3.2. Процедуры бимодальной инверсии системы интерпретации ЭМ данных INV2D.

4.4. Изучение глубинной геоэлектрической структуры вдоль профиля Линкольн.

4.4.1. Задачи исследований.

4.4.2. Построение априорной геоэлектрической модели.

4.4.3. Выбор ансамбля интерпретируемых данных.

4.4.4. Результаты двумерной бимодальной инверсии в модели с фиксированной геометрией по ансамблю точечных наблюдений.

4.4.5. Верификация построенной модели с помощью независимого анализа синхронных геомагнитных данных.

4.4.6. Результаты инверсии в модели с кусочно-непрерывным распределением электропроводности по расширенным наборам данных.

4.4.7. Представления о природе выявленных аномалий электропроводности.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Разработка новых методик анализа данных глубинных ЭМ зондирований и их приложение в регионах со сложным геоэлектрическим строением"

Актуальные проблемы анализа электромагнитных данных по сложно построенным регионам

Настоящая работа посвящена проблемам развития автоматизированных средств комплексного анализа данных глубинных электромагнитных зондирований и разработке методики их применения при изучении регионов со сложным геоэлектрическим строением.

Метод глубинных электромагнитных зондирований (ГЭМЗ) использует внешнее переменное электромагнитное (ЭМ) поле Земли как мощный источник энергии и дает возможность выявлять закономерности распределения электропроводности недр на глубинах вплоть до нескольких сотен километров. В последние годы мировая практика применения ГМЭЗ все чаще сопряжена с необходимостью изучения регионов, имеющих сложное геологическое строение. Российские исследователи использовали глубинные ЭМ зондирования при изучении таких объектов как Южно-Тяньшаньская, Карпатская Кировоградская аномалии электропроводности, Ботническо-Ладожская зона, в процессе комплексного геофизического изучения территории Болгарии, Средней Азии [Белявский, 1990; Жданов и др., 1993,1994; Баг-лаенко и др., 1996, Ковтун, 1989; Абрамова и др., 1994, Бердичевский и др., 1997] и многих других. Международные эксперименты по ЭМ индукции LITHOPROB [Kurtz et al., 1986], EMSLAB [Wannamaker et al., 1989 a,6], ANCORP [Brasse, 2002], геоэлектрические субпроекты в рамках EUROPROBE [Файнберг и др., 1995; BEAR WG, 2000] стали яркими примерами эффективности данного метода при анализе закономерностей строения зон субдукции океанических плит, областей тектонической активизации, шовных зон и окраин древних платформ, других сложно построенных регионов.

В терминах геоэлектрики сложно построенные регионы могут быть описаны как крупные блоки тектоносферы (земной коры и части верхней мантии), характеризующиеся наличием целого ряда аномально проводящих объектов. Эти объекты различаются контрастом электропроводности, размерами, структурной приуроченностью и, в своей совокупности, порождают сложный интерференционный отклик на ЭМ возбуждение полем внешнего источника.

Получение адекватных представлений о геоэлектрическом строении таких регионов и дальнейшее углубление этих знаний требуют изучения пространственно-временной структуры наблюденного ЭМ поля с максимальной детальностью, умения разделять эффекты различных источников и извлекать из этих откликов достаточно подробную информацию о параметрах интересующих объектов. Все это не представляется возможным без повышения разрешающей способности метода ГЭМЗ. В настоящее время последнее связано с решением 6 ряда конкретных проблем как в области обработки и анализа, так и в области интерпретации магнитотеллурических данных.

Методы обработки наблюдений естественных переменных ЭМ полей наделены на определение передаточных функций (ПФ), связывающих компоненты поля и несущих важную информацию об электропроводности недр. Особенности современного этапа развития этих методов определяются прежде всего резко возросшими требованиями к их точности, устой-чивочти и технологичности.

Г"

Повышение этих требований вызвано необходимостью эффективно анализировать большие объемы информации, поставляемые прецезионой цифровой аппаратурой, используемой сегодня при ЭМ исследованиях, претендующих на изучение сложных объектов. Практика показала, что только те методики полевых наблюдений, которые используют густые сети точек зондирований и ориентированы на достаточно длительные, по-возможности, синхронные измерения, могут обеспечить временные ряды вариаций ЭМ поля, необходимые для оценки передаточных функций с высокой точностью и в широком диапазоне частот. Только при этих условиях передаточные функции пригодны для определения структуры электропроводности Земли достаточно детально. Примерами блестящих коллекций экспериментальных данных по ЭМ зондированиям в региональном масштабе могут служить материалы эксперимента EMSLAB [Wannamaker et al., 1989 а,б], геоэлектрических субпроектов EUROPROBE: раннего (исследования на территории Белоруссии) [Файнберг и др., 1995], и, в особенности, последнего, BEAR (Baltic Electromagnetic Array Research, Фенноскандия) [BEAR WG, 2000], уникального по своему площадному размаху и современному техническому оснащению.

На ранних этапах (конец 70-х - 80-е годы) в развитии математических методов обработки МТ данных доминировало стремление создавать алгоритмы, позволяющие по ограниченным объемам экспериментальных данных обеспечивать максимально полную информацию о поведении передаточных функций (например, различные модификации метода интегральных уравнений [Wieladek and Ernst, 1977; Svetov and Shimelevich, 1988; Демидов, 1990]). Однако в последнее десятилетие возможность (аппаратурная) и необходимость (обусловленная усложнением геологических задач) получения значительных массивов данных с одной стороны позволяют, а с другой и вынуждают при обработке данных активно использовать достижения современной математической статистики в области анализа больших объемов информации, с учетом которых можно надежно получать устойчивые, несмещенные оценки передаточных функций. Наиболее эффективно эти приемы применяются в серии так называемых "робаст-ных" (устойчивых) алгоритмов, впервые предложенных Дж.Букером и Г.Эгбертом [Egbert and Booker, 1986] для определения магнитовариационных (MB) передаточных функций. В 7 ряде последующих реализаций [Chave and Thomson, 1989; Larsen et al., 1996; Jones et al., 1989; Нарский, 1993, Смирнов, 1998] этот подход также подтвердил свои преимущества по сравнению с другими подходами уже для оценки магнитотеллурических (МТ) импедансов. В большинстве случаев алгоритмы этой группы основаны на обобщенном гармоническом анализе по Винеру [Винер, 1963] и оценивают передаточные функции в частотной области, определяя их на данной частоте как коэффициенты многомерной линейной регрессии спектров наблюденных ЭМ полей. В отличие от схем стандартных алгоритмов обработки, использующих для определения параметров регрессионной зависимости метод наименьших квадратов (МНК), робастные модификации применяют в процессе минимизации функционала невязки переменные, адаптивные к данным, метрики. Наиболее часто используется комбинированная метрика, введенная в математическую статистику Н.Хьюбером [Хьюбер, 1984]. Благодаря этому робастные методы позволяют автоматизировать подавление шумов с распределением, отклоняющимся от Гауссова нормального закона из-за наличия отдельных интенсивных отскоков (нестационарные помехи с переменной дисперсией), которые фатально осложняют стандартные процедуры МНК. Совмещение преимуществ этих новых алгоритмов с методикой синхронных наблюдений с удаленной базой [Goubau et al., 1978; Gamble et al., 1979] гарантирует (при благоприятном расположении пункта дополнительного наблюдения) высокоэффективное подавление также и коррелированных помех [Larsen et al., 1996]. Следует отметить, что робастные многоточечные синхронные модификации лишь начали широко внедряться в практику российской электроразведки и еще не развиты в должной степени.

Дальнейшее совершенствование и адаптация подобных математических алгоритмов оценки передаточных функций по большим массивам данных, изучение помехозащищенности, эффективности и точности этих методов, а также активное внедрение их в практику российской геоэлектрики/электроразведки являются науболее актуальными задачами современного этапа развития способов обработки МТ данных.

Для выполнения этих задач оказывается совершенно недостаточным проводить тестирование и изучение работоспособности соответствующих высокотехнологичных и алгоритмически сложных программных продуктов с использованием лишь натурных измерений. Чрезвычайно полезно умение генерировать ряды "синтетических" вариаций, состоящих из "МТ" сигнала, моделируемого с помощью заданных тестовых передаточных функций, и наложенных шумов, характеризующихся заранее определенной, интересной для анализа структурой. В той или иной мере эта проблема решалась многими разработчиками программ оценивания МТ передаточных функций (например, [Autenshlus et al., 1988; Sutarno and Vozoff, 1989, Демидов, 1990]). Однако создание комплексной технологии, позволяющей тонко имитиро8 вать реальные данные для широкого многообразия полезных сигналов и шумов, гибко менять их свойства и соотношения в пределах одного тестового набора, удобно сопоставлять модельные и расчетные передаточные функции, является актуальным на сегодняшний день, также, как и проведение объективного сопоставления на количественном уровне эффективности оценки передаточных функций различными программами обработки на материалах подобных синтетических тестов.

Особенно актуальной задачей развития геоэлектрики сегодня, когда это направление все чаще включается в обойму ведущих методов в современных проектах комплексного геолого-геофизического изучения глубинного, строения обширных регионов, представляется задача создания эффективных методических подходов, графов, применения новых технологий обработки ЭМ зондирований для анализа всей совокупности данных площадных массивов наблюдений и построения полной системы ЭМ передаточных операторов. Эти подходы должны основываться на анализе особенностей морфологии поля шумов в конкретном регионе и реализовывать дополнительные возможности помехоподавления, которые дают современные площадные методики наблюдения.

Как было упомянуто выше на современном этапе развития методов анализа естественных ЭМ полей в целях изучения геоэлектрического строения реальных сложных объектов особенно возрастает потребность в наличии массивов синхронных ЭМ данных. В этом случае, как показано в [Goubau et al., 1978; Gamble et al., 1979; Egbert and Booker, 1989; Larsen et al., 1996; Jones et al., 1989], возможно более надежно определять передаточные функции, или истинные функции электропроводности - инварианты системы "ионосферные токи - проводящая Земля", проводя обработку по методу удаленной базы [Gamble et al., 1979] или мульти-вариационного анализа [Egbert and Booker, 1989]. Эти методики обработки позволяют избавляться как от локальных (в том числе, в благоприятных случаях, и коррелированных по разным каналам) шумов в пунктах зондирований, так и от региональных промышленных и естественных помех.

Синхронные данные являются необходимым материалом для применения таких важных процедур начального этапа интерпретации как ЭМ миграция и аналитическое продолжение, результаты которых дают объективный "образ" распределения электропроводности по разрезу и служат ценным материалом для построения начального приближения для последующих стадий анализа (моделирования, инверсии).

Наличие синхронных данных позволяет также с помощью метода анализа "гипотетического события", рассматривающего данные площадных массивов наблюдений как единое целое, более уверенно восстанавливать информацию о региональном распределении электро9 проводности [Ritter, 1996].

В квазидвумерных регионах, интегральные трансформации синхронных массивов геомагнитных данных [Ваньян и др., 1997] могут способствовать подавлению эффектов локальных неоднородностей, выявлять региональные особенности поведения продольных электрических полей и далее определять с их помощью нормальный для данного региона уровень длиннопериодных ветвей МТ кривых. При этом отпадает необходимость в дополнительных наблюдениях с целью расширения МТ диапазона (для создания высоко- или низкочастотных реперов, требующихся для более традиционных методов нормализации).

Однако получение синхронных данных на достаточно обширной сети точек наблюдений не всегда возможно по техническим и/или экономическим причинам. Поэтому разработка способов построения массивов "синхронных" передаточных функций по результатам отдельных точечных зондирований представляется крайне полезной для реализации возможности расширения диапазона методов анализа ЭМ данных (и следовательно, повышения его эффективности). В работах [Banks et al., 1993; Ваньян и др., 1998] описаны два подхода, позволяющие в квазидвумерных случаях трансформировать точечные оценки магнитных передаточных функций в массивы операторных зависимостей, связанных через единую базу, т.е. "синхронизированных". Развитие второго подхода для случая трехмерной среды недавно осуществлено В.И.Дмитриевым и М.Н.Бердичевским [Бердичевский и др., 2000].

Далее остановимся кратко на насущных проблемах интерпретации данных ГЭМЗ.

В наиболее полном объеме задача выявления геоэлектрической структуры сложно построенных регионов может быть решена с помощью методов моделирования и инверсии трехмерных (3D) ЭМ полей [Madden and Mackie, 1989; Жданов и Спичак, 1992; Singer 1995; Avdeev et al., 1999; Varentsov, 2000]. Однако, попытки анализа в региональном масштабе достаточно сложного реального объемного распределения электропроводности с применением практически работоспособных трехмерных программ в настоящее время все еще являются достаточно редкими. В ряду первых достаточно удачных примеров можно назвать, например, исследования [Жданов и Спичак, 1992; Mackie et al., 1994].

Гораздо шире используются квазитрехмерный и квазидвумерный подходы. Первый применяется, главным образом, для получения интегральных оценок параметров глубинных распределений электропроводности и ограничивается рамками условий допускающих пленочную их аппроксимацию [Авдеев и др., 1989, 1990; Avdeev et al., 1995; Henson and Conste-ble, 1992]. При наличии соответствующих предпосылок для более детального анализа структуры электропроводности может быть применен также технологически гораздо более про

10 стой, чем трехмерный, квазидвумерный подход. Для его использования необходимо присутствие в геоэлектрической структуре региона двумерной (2D) доминанты, проявленной в наблюденных полях и осложняемой лишь локальными трехмерными неоднородностями, как, например, в исследованиях [Kurtz et al., 1986; Wannamaker et al., 19896; Бердичевский и др., 1992,1994; Варенцов и др., 1996; Баглаенко и др., 1996 и т.д.].

Всестороннее совершенствование квазидвумерного подхода сегодня является по-прежнему актуальным. Пути его дальнейшего развития связаны в первую очередь с созданием высокотехнологичных автоматизированных систем 2D инверсии, способных осуществлять процесс бимодальной интерпретации данных ГЭМЗ учитывя индивидуальные особенности данных обеих поляризаций ЭМ полей (Е- и Н-поляризаций - вдоль и поперек региональной структуры электропроводности, соответ-ственно): их специфическую чувствительность к различным аномальным объектам и к различным типам локальных геологических помех [Бердичевский и др., 1995; Smith and Booker, 1991; Порохова и Харламов, 1983; Golubev and Varentsov, 1993].

В работе Ф.Ваннамейкера [Wannamaker et al., 1984], посвященной анализу искажений данных обеих поляризаций локальными трехмерными неоднородностями и ограничениями квазидвумерных тел по простиранию, были сделаны важные выводы о наибольшей степени искаженности 3D проводящими объектами амплитудных данных по электрическим компонентам Е-поляризованных (ЕР) полей, меньшей - соответствующих фазовых и магнитных данных и минимальной - данных Н-поляризации (HP) (последнее, при условии прохождения профиля через центр неоднородности). К сожалению, в практике МТ интерпретации фундаментальные результаты этой статьи, широко цитируемой, особенно в среде западных геоэлектриков, повлекли за собой пагубную тенденцию ограничиваться при 2D исследованиях анализом, по-преимуществу, лишь HP-данных. Однако, недостаток чувствительности последних к глубинным структурам, также как и относительно большая их искаженность (по сравнению с ЕР-данными) локальными 3D изолирующими вставками, убедительно продемонстрированные в работе [Бердичевский и др., 1995], зачастую ограничивают возможности разрешения геоэлектрической структуры при такого рода подходе к двумерной интерпретации. В то же время, активное привлечение наряду с Н-поляризацией и Е-поляризованных данных позволяет существенно углубить выводы двумерного анализа, сделать его более полным, хотя бы и за счет дополнительных усилий, связанных с необходимостью тщательной коррекции искажений тем или иным методом [Бердичевский и др., 1992; Варенцов и др., 1996; Бердичевский и Голубцова, 1995; Ваньян и др., 1997].

На сегодняшний день идеология бимодальной инверсии, исторически сложившаяся в

11 российской школе геоэлектрики благодаря теоретическим и практическим работам М.Н.Бердичевского, В.И.Дмитриева, Л.Л.Ваньяна, И.М. Варенцова и др. и оформленная В.И.Дмитриевым в работах [Бердичевский и др., 1992, 1995], нуждается в дальнейшей пропаганде, отработке конкретных приемов (методик) ее применения на базе современных автоматизированных систем 2D инверсии. Все это поможет осуществить актуальное на сегодняшний день грамотное внедрение данного подхода во всей полноте в практику производственных электроразведочных работ структурно-геологической направленности.

Из вышесказанного ясно, насколько остро в двумерной интерпретации стоит проблема анализа и учета искажений данных ЭМ зондирований. Ее решение необходимо для того, чтобы избежать потерь важной, часто уникальной информации, содержащейся в зашумлен-ных наблюдениях. Совершенствование учета искажений связано с активным применении как устойчивых схем инвариантных разложений тензоров передаточных операторов с целью выделения их региональной двумерной структры на фоне матриц локальных 3D помех [Bahr, 1988; Groom and Bailey, 1989; Zhang et al., 1993; Chave and Smith, 1994; Smith, 1995], так и методов нормализации (коррекции уровня) магнитотеллурических кривых. Последние предполагают необходимость комплекса дополнительных мер как на стадии эксперимента, так и при обработке наблюдений [Berdichevsky et al., 1989; Singer, 1992; Файнберг и др., 1995; Бердичевский и Голубцова, 1995]. При этом, естественно, предпочтение следует отдавать в первую очередь эффективным методикам, сводящим к минимуму дополнительные измерения. В связи с этим актуальным представляется развитие упомянутых выше экономичных методов нормализации МТ кривых, основанных на извлечении информации из уже имеющихся в наличии геомагнитных данных и их простейших алгебраических трансформациях.

И наконец, необходимо подчеркнуть, что при инверсии данных по сложно построенным регионам, в связи с внутренне присущей этой проблеме неединственностью, чрезвычайно возрастает роль комплексирования материалов анализа ЭМ наблюдений с результатами применения других геолого-геофизических методов. Априорные сведения, почерпнутые из данных комплексных исследований, необходимы при построении начального приближения моделей, кроме того, они позволяют наложить дополнительные ограничения на множество возможных решений обратных задач геоэлектрики и тем самым сузить класс их условной корректности, наполнить геологическим содержаним итоговые результаты интерпертации данных ГЭМЗ, а также проводить их верификацию [Бердичевский и др., 1992; Варенцов и др., 1996].

12

С решением некоторых из перечисленных выше актуальных проблем связаны цели и задачи настоящей диссертации.

Цель и задачи диссертационной работы.

Целью представляемой диссертационной работы является развитие современных методов анализа и интерпретации данных синхронных систем магнитотеллурических и магнитова-риационных геофизических зондирований, а также демонстрация преимуществ подобных методов при решении ряда практических задач геоэлектрики, возникающих при изучении сложно построенных регионов. Важнейшими задачами работы являются: разработка помехоустойчивых и быстродействующих робастных алгоритмов обработки больших массивов магнитотеллурических данных, обеспечивающих надежное оценивание точечных и синхронных передаточных операторов ЭМ поля;

- создание аппарата контроля эффективности подобных алгоритмов, основанного на генерации реалистических синтетических ЭМ полей с заданными передаточными операторами и характеристиками сигналов и шумов;

- создание помехоустойчивой методики (графа) построения полной системы передаточных операторов по данным площадных синхронных ЭМ экспериментов;

- развитие способов диагностики и коррекции гальванических искажений МТ данных с использованием синхронных геомагнитных передаточных операторов;

- разработка методики формализованной инверсии произвольной бимодальной совокупности компонент ЭМ данных для квазидвумерных регионов;

- развитие технологических аспектов автоматизированных процедур анализа и интерпретации ЭМ данных.

При решении поставленных задач большое внимание уделяется тестированию и практической апробации методических и алгоритмических разработок. Главными объектами подобных исследований служат:

- наборы синтетических тестовых данных,

- материалы трансрегионального площадного синхронного ЭМ зондирования на Балтийском щите (проект BEAR);

- материалы регионального профильного синхронного ЭМ зондирования на профиле Линкольн (проект EMSLAB, тихоокеанское побережье США);

- материалы новейших синхронных МТ экспериментов в Центральной России.

13

Структура диссертации.

Диссертационная работа состоит из четырех глав, посвященным специфическим аспектам теории и практики решения актуальных задач оптимизации процесса анализа данных ГЭМЗ.

Первая и вторая главы описывают результаты совершествования процедур обработки (собственно построения алгоритмов оценивания передаточных операторов и средств тестирования этих алгоритмов), практического исследования эффективности их применения в сопоставлении с другими современными средствами, а также результаты новейших российских экспериментов по синхронному ЭМ зондированию. Третья глава представляет процесс формирования помехоподавляющей методики (графа) обработки материалов площадных региональных массивов ГЭМЗ (на материалах эксперимента BEAR). Четвертая глава посвящена развитию методики построения и интерпретации синхронных массивов ЭМ данных в квазидвумерных средах, а именно: разработке способа восстановления синхронных профильных массивов магнитных полей по локальным оценкам индукционных векторов и метода нормализации гальванически искаженных МТ кривых с использованием синхронных геомагнитных данных, а также основанной на идеологии бимодальной интерпретации методики автоматизированной двумерной инверсии (на примере анализа данных эксперимента ЭМСЛАБ по профилю Линкольн).

Научная новизна исследований

Принципиальным предметом новизны диссертационной работы является комплексное решение задач обработки и анализа материалов самых современных синхронных систем ЭМ зондирования Земли.

Среди частных аспектов новизны и оригинальности выполненных исследований следует выделить:

- рациональное сочетание многоуровневых робастных процедур осреднения и традиционных когерентностных критериев отбраковки и взвешивания частных оценок передаточных операторов при построении эффективного алгоритма оценивания ПО электромагнитного поля по большим массивам данных;

- обобщение методики МТ зондирования с удаленной базой (remote reference, RR) на случай многоточечных синхронных наблюдений (разработку новой схемы мульти-RR зондирования); построение аппарата генерации синтетических временных рядов МТ наблюдений, тонко имитирующих реальные данные, и разработку методики его использования при количественном исследовании точности и помехоустойчивости программ обработки;

14

- оригинальную схему восстановления синхронных геомагнитных наблюдений по профильным несинхронным массивам ПО вертикального магнитного поля (типпера) в двумерном случае на основе решения интегрального уравнения с ядром Гильберта;

- развитие методики устойчивой бимодальной профильной инверсии ЭМ данных для произвольных наборов их компонент и различных схем параметризации геоэлектрических моделей на базе современных автоматизированных средств подбора.

Практическая значимость работы

Главное значение выполненных исследований для практики геофизических работ состоит, с одной стороны, в существенном расширении методических и технологических возможностей для обработки и интерпретации МТ данных в синхронных системах наблюдения, а, с другой стороны, в демонстрации содержательных геофизических результатов, подтверждающих целесообразность применения подобных систем при решении задач повышенной сложности.

Определенную практическую значимость имеет создание в рамках данной работы программного обеспечения, реализующего возможность автоматизированной робастной обработки больших массивов ЭМ данных (в том числе в двухточечном варианте), а также дающего возможность количественного исследования эффективности программ оценивания ЭМ передаточных операторов.

Особенно важным представляется создание помехоподавляющего графа обработки данных регионального площадного высокоширотного массива ГЭМЗ в рамках международного проекта BEAR.

Для современной российской электроразведки большое значение имеет де-монстрация результатов проведения первых отечественных экспериментов по синхронным зондированиям, дающих важные перспективы повышения эффективности метода.

Ощутимую практическую пользу принесет также и предложенный в работе, успешно опробованный в эксперименте ЭМСЛАБ, интегральный метод получения синхронных распределений компонент ЭМ поля, восстанавливающий эти распределения по результатам постановок более простых и экономичных одноточечных схем зондирования и обеспечивающий извлечение дополнительной информации из многочисленных архивных массивов типперов путем их несложной переобработки. Полученные с помощью этого метода распределения компонент магнитных полей на профиле Линкольн (эксперимент EMSLAB) оказались также полезны при разработке новых методик учета геомагнитных вариаций в морской магнитометрии [Фонарев, Соколова, 2002].

15

Кроме того, для практики геоэлектрических исследований различной глубинности представляют ценность развитая методика автоматизированной бимодальной инверсии ЭМ данных, опыт и результаты изучения с ее помощью в рамках комплексного анализа данных МТ и MB зондирований структуры электропроводности по профилю Линкольн.

Разработанные подходы были успешно применены при обработке и интерпретации материалов широкого спектра МТ зондирований на региональном геотраверсе 1-ЕВ по заказу Министерства природных ресурсов РФ.

Представление работы и публикации

Результаты исследований по теме диссертации представлены в более чем 30 публикациях, в том числе в 8 статьях в реферируемых журналах и сборниках. Они регулярно докладывались на российских конференциях: всесоюзных школах по ЭМ индукции (1988, 1990), семинарах "Теория и практика МТ зондирования" (МГУ, 1994), "Природа электропроводности земной коры" (ИОАН, 1993, 1998), были широко представлены на международных конференциях: школах-семинарах по ЭМ индукции в Земле (1994, 1996, 1998, 2000), съездах AGU (1995, 1996), ассамблеях EGS (1996, 1999), Российско-Германском семинаре по актуальным проблемам глубинных ЭМ исследований (Москва, 1997). Начиная с 1999 г., научные результаты, полученные автором совместно с его коллегами в рамках геоэлектрического субпроекта BEAR обсуждаются на ежегодных совещаниях по проекту SVEKALAPKO (EUROPROBE).

Авторский вклад

Работа над диссертацией велась в тесном контакте с сотрудниками лаборатории магнитотеллурических исследований ИГЭМИ РАН (и прежде всего с Н.Г. Голубевым и Е.Р. Марта-нус) под руководством зав. лабораторией И.М. Варенцова. Важная часть методических и прикладных исследований по анализу геомагнитных данных получены в соавторстве с проф. Л.Л.Ваньяном. Ярким примером слаженной работы международной рабочей группы стало решение задач обработки данных в эксперименте BEAR. На этом фоне коллективного взаимодействия выделим важнейшие элементы личного вклада автора в процесс и результаты решения поставленных выше задач диссертационной работы.

Прежде всего автор принял активное участие в разработке целого семейства робастных алгоритмов оценивания передаточных операторов, интегрированных в систему обработки данных PRC-MTMV (Varentsov et al., 1997), при этом полный робастный алгоритм (PRC-R) лично доведен автором до уровня законченного программного продукта.

Принципиальное значение играет вклад автора в создание аппарата генерации синтетических МТ данных и его приложения к исследованию эфективности программ обработки (от

16 алгоритмических и программных разработок до методической проработки программы международного проекта по сравнению методов обработки данных COMDAT, разработки деталей его сложных тестовых наборов данных и углубленного сравнительного анализа результатов обработки этих тестов различными средствами).

При анализе данных эксперимента BEAR автором, совместно с И.М. Варенцовым, была разработана методика построения полного набора передаточных операторов для площадных синхронных массивов ЭМ зондирований и успешно проведена международная координация практической обработки огромного массива ЭМ данных. Автором в полном объеме выполнен анализ искажений передаточных операторов, связанных с неоднородностью ЭМ поля субполярных возбудителей, и показана возможность уверенного их подавления с помощью разработанных робастных процедур оценивания.

Совместно с Л.Л.Ваньяном и И.М.Варенцовым автором разработан метод и реализованы программы восстановления синхронных профильных массивов магнитных полей по локальным оценкам типпера и построения на их основе "индукционных" МТ кривых.

Большой труд автора вложен в развитие идеологии и методики бимодальной автоматизированной инверсии ЭМ данных. В процессе выполнения диссертационной работы автором получено двумерное распределение электропроводности вдоль профиля Линкольн.

Настоящая работа выполнялась под научным руководством к.ф.-м.н. И.М. Варенцова, которому автор выражает свою глубокую признательность за помощь и ценные советы на всех этапах работы. Благодаря нашему тесному сотрудничеству и живой заитересованности в результатах поставленных научных исследований работа получила свое завершение.

На первом этапе подготовки диссертации руководство осуществлялось д.ф.-м.н. М.С. Ждановым. Именно он привлек внимание автора к интересной и важной задаче анализа уникальных материалов эксперимента EMSLAB, за что автор приносит ему искреннюю благодарность, равно как и за внимание к продолжению этих исследований.

Признательность хочется выразить проф. М.Н. Бердичевскому за интерес к работе и полезные обсуждения проблем интерпретации ЭМ данных, а главное - за его большой труд по созданию российской школы магнитотеллурики, в русле традиций которой проходило становление автора как геофизика, начиная с университетской скамьи. По этому же поводу уместна и благодарность проф. В.И. Дмитриеву.

Автор благодарит проф. Б.С. Светова и др. Т.Эрнста (Институт геофизики ПАН, Варшава) за вклад в осуществление проекта сравнения программ обработки COMDAT, фирму Phoenix Geophysics Ltd. за возможность использования их данных на профиле МПР-00, д.ф.-м.н.

17

Г.А.Фонарева, к.ф.-м.н. А.В. Кувшинова и П.Ю. Пушкарева - за помощь и поддержку при подготовке диссертации.

Теплое чувство признательности за увлекательную и плодотворную совместную работу испытывает автор к своим коллегам - к.г.-м.н. Е.Р. Мартанус, Н.Г. Голубеву, Н.В. Баглаенко, К.В. Наливайко, к.ф.-м.н. А.Г. Яковлеву, сотрудникам ООО "Северо-Запад", а также проф. А.А. Ковтун и всем участникам рабочей группы проекта BEAR.

К глубокому сожалению автора не увидел законченной диссертации и не сможет услышать самые сердечные слова благодарности за сотрудничество и школу профессионального мастерства безвременно ушедший Л.Д. Ваньян.

Для выполнения данной диссертационной работы существенной была поддержка РФФИ по грантам №№ 95-05-15066, 98-05-65411 и ИНТАС по гранту 97-1162.

Заключение Диссертация по теме "Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых", Соколова, Елена Юрьевна

Основные результаты работы

Перечислим основные результаты методических и алгоритмических разработок автора, а также важные геофизические результаты, впервые полученные в рамках проведенных исследований:

1. Разработан быстродействующий робастный алгоритм PRC-M обработки больших массивов ЭМ данных.

2. Создана технология синтеза ЭМ полей для тестирования программ обработки данных МТ зондирований и сформулирована (в рамках международного проекта COMDAT) методика подобного тестирования.

3. На синтетических МТ данных проекта COMDAT и материалах новейших экспериментов по ЭМ зондированиям исследована работоспособность алгоритма PRC-M в сопоставлении с лучшими современными аналогами. Показаны его преимущества в различных условиях.

4. По результатам российских экспериментов продемонстрирована эффективность новых в отечественной практике методик синхронных МТЗ в сочетании со специальными приемами обработки их данных (робастными RR- и мульти-RR процедурами, мульти-азимутальными схемами накопления).

5. Разработана помехоустойчивая методика обработки данных региональных синхронных площадных ЭМ зондирований. По ее графу построена полная система передаточных операторов для площадного массива BEAR. На данном экспериментальном материале показана принципиальная возможность надежного проведения МТ зондирований в приполярных регионах вопреки искажающим эффектам авроральных токовых систем.

6. Предложен метод получения синхронных профильных геомагнитных данных по локальным оценкам типпера на основе решения интегрального уравнения с ядром Гильберта.

7. Отработан и успешно применен в эксперименте EMSLAB метод диагностики и подавления гальванических искажений МТ данных в квазидвумерном случае, основанный на построении индукционных МТ кривых по геомагнитным наблюдениям.

8. Построена глубинная геоэлектрическая модель вдоль профиля Линкольн в эксперименте EMSLAB, обеспечивающая согласование всей совокупности модельных и наблюденных ЭМ данных и представляющая оригинальную структуру геоэлектрической астеносферы.

9. Продемонстрирован важный методический опыт применения современного аппарата автоматизированной бимодальной инверсии ЭМ данных при подборе распределения электропроводности вдоль профиля, секущего сложно построенный квазидвумерный регион.

В диссертационной работе защищаются следующие положения.

1. Построен быстродействующий робастный алгоритм обработки больших массивов МТ данных. Анализ результатов оценивания точечных и синхронных передаточных операторов по натурным наблюдениям ЭМ полей и синтетическим тестам свидетельствует о высокой эффективности и помехоустойчивости данного алгоритма.

2. Предложенный аппарат синтеза ЭМ временных рядов является эффективным средством для тестирования различных программ обработки данных, а также исследования и сравнения их работоспособности.

3. Создана помехоустойчивая методика построения полной системы передаточных операторов площадных массивов синхронных ЭМ данных. Предложенный граф обработки данных прошел всестороннюю проверку в трудных высокоширотных условиях международного проекта BEAR и обеспечил существенное подавление индустриальных шумов и эфе фектов неоднородности поля источника при обработке материалов МТ и MB зондирований.

4. Предложенный метод получения синхронных распределений компонент двумерного геомагнитного поля путем решения интегрального уравнения с ядром Гильберта по локальным (несинхронным) оценкам типпера расширяет возможности синхронного анализа данных.

5. Разработанная методика бимодального применения новых автоматизированных средств двумерной инверсии, ориентированная на изучение сложно построенных регионов, позволила получить глубинную геоэлектрическую модель вдоль профиля Линкольн (эксперимент EMSLAB), уточняющую коровое распределение электропроводности и дающую оригинальную трактовку структуры астеносферного слоя под континентом.

Заключение

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата физико-математических наук, Соколова, Елена Юрьевна, Москва

1. Абрамова Л.М., Варенцов И.М., Велев А., Гаврилов Р., Голубев Н.Г., Жданов М.С., Мартанус Е.Р., Соколова Е.Ю., Шнеер B.C. Исследование геоэлекхрического строения Болгарии // Физика Земли. 1994. N11.С. 59-69.

2. Авдеев Д.Б., Зингер Б.Ш., Файнберг Э.Б. и др. Двумерная пленочная интерпретация Южно-Тянь-Шаньской аномалии геомагнитного поля // Физика Земли. 1989. N 3. С.68-77.

3. Авдеев Д.Б., Дубровский В.Г., Зингер Б.Ш. и др. Пленочная интерпретация глубинных электромагнитных зондирований в Центральной Туркмении // Физика Земли. 1990. N 10. С. 10-16.

4. Баглаенко Н.В., Варенцов И.М., Гордиенко В.В., Жданов М.С., Кулик С.Н., Логвинов И.М. Геоэлектрическая модель Кировоградской аномалии по геомагнитным данным // Физика Земли. 1996. N 4, С. 87-98.

5. Белявский В.В. Построение кривых магнитотеллурического зондирования электрической и магнитной мод // Физика Земли, 1990. N 10. С. 31-37.

6. Бердичевский М.Н., Жданов М.С. Интерпретация аномалий переменного электромагнитного поля земли//М. Недра. 1981. 327с

7. Бердичевский М.Н., Колдаев Л.С., Яковлев А.Г. Магнитотеллурические зондирования на берегу океана//Физика Земли. 1992. N6. С. 87-96.

8. Бердичевский, Дмитриев. МТ зондирования горизонтально-однородных сред. Москва. Недра. 1992. 250 с.

9. Бердичевский М.Н., Булычев А.А., Гайнанов А.Г. и др. Геофизические модели флюидонасьнценных зон литосферы и астеносферы // Вестн. Моск. Ун-та. 1994. Сер. 4, Геология. N2. С. 17-24.

10. Бердичевский М.Н., Дмитриев В.И., Кузнецов В.А. Бимодальная двумерная интерпретация магнитотеллурических зондирований //Физика земли. 1995. N10. С. 3-19.

11. Бердичевский М.Н. Осредненная продольная МТ кривая на профиле Линкольн, частное сообщение, 1995.

12. Бердичевский М.Н., Борисова В.П., Голубцова Н.С. Фазовая нормализация кривых МТ-зондирования // Физика Земли. 1995. N8. С. 85-88.

13. Бердичевский М.Н., Яковлев А.Г. Магнитотеллурический аналог формул Кертца // Геомагнетизм и аэрономия. 1984. N 5. С. Т XXIV.C.805-811.

14. Бердичевский М.Н., Андреева Е.В., Батаев В.Ю., Ваньян Л.Л., Волыхин А.М., Голубцова Н.С., Трапезников Ю.А. Магнитотеллурические зондирования в горах Киргизского Тянь-Шаня // Физика Земли 1997. №1. С. 3-20.

15. Бердичевский М.Н., Дмитриев В.И., Мерщикова Н.А. Об обратной задаче зондирования с использованием магнитотеллурических и магнитовариационных данных. Москва. МАКС Пресс. 2000. 68 с.

16. Бурьянов В.Б., Гордиенко В.В., Кулик С.Н., Логвинов И.М. Комплексное геофизическое изучение тектоносферы континентов // Киев: Наукова думка. 1983. 176 с.

17. Ваньян Л.Л., Дебабов А.С.Юдин М.Н. Интерпретация данных магнитотеллурических зондирований неоднородных сред // Москва. Недра. 1984. 197 с.

18. Ваньян Л.Л., Варенцов И.М., Голубев Н.Г., Соколова Е.Ю. Построение синхронных компонент геомагнитных полей по массивам индукционных векторов // Физика Земли. 1998. N 9. С. 89-96.

19. Ваньян Л.Л., Кузнецов В.А., Любецкая Т.В., Палынин Н.А., Корья. Т., Лахти И. и рабочая группа Международного проекта BEAR. Электропроводность земной коры центральной Лапландии Н Физика Земли. 2002. В печати.

20. Варенцов И.М., Соколова Е.Ю. Генерация синтетических серий МТ данных.// Физика Земли. 1994. N6, С. 80-88.

21. Варенцов И.М., Голубев Н.Г., Гордиенко В.В., Соколова Е.Ю. Исследование глубинной геоэлектрической структуры вдоль профиля Линкольн Лайн (эксперимент ЭМСЛАБ) // Физика Земли. 1996. N 4. С. 124-144.

22. Варенцов И.М. Методика решения обратных задач магнитотеллурики в кусочно-непрерывных средах с использованием аппроксимационного аппарата финитных функций. // Труды семинара им. Успенского. Екатеринбург. 2002. С. 9.

23. Варенцов И.М., Голубев Н.Г. Конечно-разностная технология решения прямой 2D задачи геоэлектрики в классе региональных моделей // "Электромагнитное зондирование Земли". ИЗМИРАН. Москва. 1985. С.23-28.

24. Винер Н. Интеграл Фурье и его некоторые приложения. 1963. Москва. Госфизматиздат. С. 192-254.

25. Гордиенко В.В. Тектоносфера океанической котловины // Геоф. Ж. Т. 14. N6.1992. С.3-11. Гордиенко В.В. 1995. Частное сообщение.

26. Гилл Ф., Мюррей У., Райт М. Практическая оптимизация. М.: Мир. 1985. 509 с.

27. Демидов А.И. Определение передаточных функций с помощь, метода интегральных уравнений// Физика Земли. 1990. N9. С.35-43.

28. Дмитриев В.И. Вычислительная математика и техника в разведочной геофизике. Справочник геофизика. "Недра". Москва. 1982. 222 с.

29. Дубровский В.Г., С.А.Крамаренко. Спектральные характеристики земного и межпланетного полей в диапазоне частот 1-10 Гц. Геомагнетизм и аэрономия. 1971. Т.6. С.1053-1060.

30. Жданов М.С., Варенцов И.М. Интерпретация локальных геомагнитных аномалий методом стягивающихся поверхностей // Геология и геофизика. 1978. N7. С. 54-63.

31. Жданов М.С. Матусевич В.Ю., Френкель М.А. Сейсмическая и электромагнитная миграция // Москва. Наука. 1988. С. 376.

32. Жданов М.С., Спичак В.В. Математическое моделирование электромагнитных полей в трехмерно-неоднородных средах. //Москва. Наука. 1992. 188с.

33. Жданов М.С., Абрамова Л.М., Варенцов И.М. Голубев Н.Г. и др. Глубинные электромагнитные исследования//Литосфера Центральной и Восточной Европы. Геотраверсы 1П, VII, IX (Ред. Чекунов А.В.). Киев: Наукова Думка. 1993. С. 119-123.

34. Жданов М.С., Абрамова Л.М., Варенцов И.М. Голубев Н.Г. и др. Электрические неоднородности тектоносферы.//Литосфера Центральной и Восточной Европы. Молодые платформы и альпийский складчатый пояс. Клев: Наукова Думка. 1994. С. 174-190.

35. Жданов М.С., Варенцов И.М., Голубев Н.Г., Крылов В.А. Методы моделирования электромагнитного поля (материалы международного проекта COMMEMI // Москва. Наука. 1990. 198 с.

36. Каринский С.Д. Повышение помехоустойчивости обработки данных зондирований с применением мощных импульсных возбудителей.Диссертация на соискание уч. ст. канд. физ.-мат. наук, М.ИЗМИР АН,1989.

37. Ковтун А.А. Строение коры и верхней мантии на северо-западе Восточно-Европейской платформы по данным магнитотеллурического зондирования // Ленинград. Изд-во ЛГУ. 1989.284 с.

38. Копытенко Ю. А. 2001. Частное сообщение

39. Корн Г. и Т.Корн. Справочник по математике для научных работников и инженеров. Москва. "Наука". 1977.831 с.

40. Левитин А.Е. Анализ высокоширотных токовых систем на основе модели ИЗМИР АН в период эксперимента "BEAR". Отчет по гранту РФФИ № 01-05-64561 за 2001г.

41. Нарский Н.В. Робастный метод обработки магнитотеллурических данных //Физика Земли. 1993. N.2. С.24-28.

42. Осипова И.Л., Бердичевский М.Н., Ваньян Л.Л., Борисова В.П. Геоэлектрические модели Северной Америки // Геомагнитные исследования. N 29. М.: Радио и связь. 1982. С. 117-130.

43. Осипова И.Л. Магнитотеллурическое зондирование вблизи ионосферного источника // Глубинная электропроводность Балтийского щита. Петрозаводск: Карельский филиал АН СССР. 1986. С. 73-82

44. Пальшин Н.А. Донные глубинные магнитотеллурические зондирования в северо-восточной части Тихого океана// Тихоокеанская геология. 1988. N6. С. 94-98.

45. Порохова Л.Н., Харламов М.К. Решение обратных задач МТЗ для случая непрерывного распределения проводимости // Проблемы исследования электромагнитных полей на акватории. М. 1983.

46. Пушкарев П.Ю. Магнитотеллурические исследования в области перехода от океана к континенту (на примере Каскадной субдукционной зоны). Автореферат диссертации на соискание уч. ст. канд. физ.-мат. наук. Москва. МГУ. 2002. 28 с.

47. Рыбин А.К. Глубинные электромагнитные зондирования в центральной части Киргизского Тянь-Шаня. Диссертация на соискание уч. ст. канд. физ.-мат. Наук. Москва. ОИВТ РАН. 2001.152 с.

48. Ротанова Н. М. Глубинные электромагнитные исследования Земли // М.: ИЗМИР АН. 1989. 228 с.

49. Сафонов А.С., Бубнов В.П. Повышение точности магнитотеллурической разведки // Прикладная геофизика. N 96. Москва. 1979.

50. Семенов В.Ю. Обработка данных магнитотеллурического зондирования. Москва. Недра. 1985. 133с.

51. Смирнов М.Ю. Обработка магнитотеллурических данных с помощью робастных статистических процедур. // Вопросы геофизики. 1998. N35. Санкт-Петербург. С. 198-205.

52. Соколова Е.Ю., Фонарев Г.А. Влияние берегового эффекта на материалы градиентомет-рических измерений в океане. // Геомагнетизм и аэрономия. 2002. Т42. С. 1-3.

53. Страхов В.Н. О проблеме параметризации в обратных задачах гравиметрии // Физика Земли. 1978. N. 6. С.39-49.

54. Тихонов А.Н. Об определении электрических характеристик глубоких слоев земной коры // ДАН СССР.1950.Т 73. N2. С.295-297.

55. Тихонов А.Н. К математическому обоснованию теории электромагнитных зондирований // ЖВМиМФ. 1965.N13. С.237-243.

56. Тихонов А.Н., Арсенин В .Я. Методы решения некорректных задач. М.: Наука. 1979. 284 с.

57. Файнберг Э.Б., Р. Герен, П. Андрие. Л. Полтарацкая. Динамическая коррекция амплитудных кривых магнитотеллурического зондирования искаженных влиянием приповерхностных неоднородностей // Физика Земли. N 7. 1995. С. 29-34

58. Хьюбер Дж. Робастность в статистике.М.:Мир.1984.

59. Яновская Т.Б., Порохова Л.Н. Обратные задачи геофизики. Ленинград. ЛГУ. 1983.212 с.

60. Avdeev, D.B., Y. Ogawa et al. An interpretation of magnetovariational data in the Northern Tohoku District, Japan, using multi sheet modelling//J. Georiiag. Geoelectr. 1995. V45. P.405-410.

61. Avdeev D. В., Kuvshinov, A. V., Pankratov О. V., and Newman G.A. High-performance three-dimensional electromagnetic modeling using modified Neumann series. Wide-band numerical solution and examples // J. Geomagn. Geoelectr. 1997. 49. P. 1519-1539.

62. Autenshlus,B.R., Demidov, A.I., Svetov, B.S., Scherbakova A.S. MT-field variation modelling and efficiency of processing programs// Abstracts of 9th Workshop on electromagnetic induction in the Earth //M.:IZMIRAN. 1988. P. 199.

63. Bahr, K., Interpretation of the magnetotelluric impedance tensor: Regional induction and local telluric distortion // J. Geophys. 1988. 62. P. 119-127.

64. Banks, R.J., Irving, A.A., and Livelybrooks,D.W. The simulation of magnetic variation anomalies using single station data // Phys. Earth Planet. Int. 1993. 81. P.85-98.

65. Berdichevsky M.N., Vanyan L.L., Dmitriev V.I. Methods used in USSR to reduce near-surface inhomogeneity effect on deep magnetotelluric sounding // Phys. Earth Planet. Int., 1989. V.53. P. 194-206.

66. Berdichevsky M.N. Marginal notes on magnetotellurics. Surv. Geophys. 1999. N 20. P. 341-375.

67. BEAR WG. BEAR is searching into a lithosphere-asthenosphere boundary beneath Fennoscandia // Proceedings of 4th SVEKALAPKO Workshop. Univ. ofOulu. Dept. of Geoph. Report N. 22. 2000. P. 9-10.

68. Blackwell D.D., Bowen D. A. et al. Heat flow, and volcanism, and subduction in northern Oregon // J.Goephys.Res. 1982. V. 87. N B10. P. 8735-8754.

69. Bock, G., and SVECALAPKO Tomography WG. Seismic probing of Fennoscandian lithosphere. EOS. V. 82, N. 50. 2001. P.621-629.

70. Brasse, H., Lezaeta, P., Rath, V., Schwalenberg, K., Soyer, W. & Haak, V. The Bolivian Altiplano Conductivity Anomaly // J. Geophys. Res. 2002. In press (accepted Nov. 2001).

71. Cagniard, L. Basic theory of magnetotelluric method of geophysical prospecting // Geophysics. 1955.N 18. P.605-635.

72. Chave A.D. and J.T. Smith. On electric and magnetic galvanic distortion tensor decompositions// J. Geophys. Res. 1994. V.99. N B3. P.4669-4682.

73. Chave A.D. and Thomson, D.J. Some comments on magnetotelluric response function estimation // J Geophys. Res. 1989. V.94. NB10. P. 14215-14225.

74. Couch, R.W. and Riddihough,R.P. The western continental margin of North America: Baja California to the Queen Charlotte Ilslands, in Geophysical framework of the United States. GSA Monograph. Ser. Moony, W and Pakiser, L., Eds., Am., 1989.

75. Egbert G.D. and Booker, J.R. Robust estimation of geomagnetic transfer functions // Geophys.J.R.astr.Soc. 1986. N87. P. 173-194.

76. Egbert G. D. and Booker, J.R. Multivariate analysis of geomagnetic array data I: the response space // J.Geophys. Res. 1989. V.94. P. 14227-14247.201

77. Egbert, G.D. Robust multiple-station MT data processing // Geophys. J. Int. 1997. V. 130. P. 475496.

78. Egbert, G.D., Processing and interpretation of electromagnetic induction array data: a review. 15-th Workshop on electromagnetic induction in the Earth. August 19-26, 2000. Cabo Frio, Brazil. P.223-255.

79. Eggers D.E. An eigenstate formulation on the magnetotelluric impedance tensor // Geophysics. 1982. V.47. N.8. P. 1204-1214.

80. Engels, M., 1997. Untersuchungen zur elektromagnetischen Induktion in Gronland. Dissertation, Goettingen Univ., Cuvillier Verlag, Goettingen, P. 131.

81. Engels, M., Koija, Т., and BEAR WG. Multisheet modeling of the electrical conductivity structure in the Fennoscandian Shield // EPS. 2002. In press.

82. Ernst, Т., Sokolova, E.Yu., Varentsov, Iv.M., Golubev, N.G. Comparison of two MT data processing techniques using synthetic data sets // Acta Geophys. Pol. 2001. V. 49, N. 2 . P.213-243.

83. Fainberg E.B., M.V. Fiskina. Regional deep sounding at high latitudes of the Northern hemisphere // Physics of the Earth and Planetary Interiors. 1981. N26. P. 217-229.

84. Fainberg E.B. and B.Sh. Singer. The influence of surface inhomogeneities on deep electromgnetic soundings of the Earth // Geophys. J.R. astr. Soc. 1987. 90. P. 61-73.

85. Gamble T.D Goubau W.M., and Clarke J. Magnetotellurics with a remote magnetic reference // Geophysics. 1979. V.44. P. 53-68.

86. Garcia, X., Chave, A.D., and Jones, A.G. Robust processing of magnetotelluric data from the auroral zone // J. Geomagn. Geoelectr. 1997. V 48. P.1451-1468.

87. Golubev N.G., Varentsov Iv.M. Algorithms of robust inversion of magnetotelluric sounding data for 2D geoelectric structures // EGS General Assembly (Abstracts). Annales Geophysicae. 1993. Suppl. to VI1. Part I. P. C48.

88. Golubev N.G., Sokolova E.Yu., Varentsov Iv.M. Resolution of deep conductivity structure along the Lincoln-Line in the EMSLAB project. ХП Workshop on EM induction in the Earth (Abstracts). 1994. Brest, France. P. 73.

89. Golubev, N.G., Varentsov, Iv.M. Recent 2D inversion developments in magnetotellurics for piece-wise continuous conductivity structures. WWW page (http://user.transit.ru/~igemi/hoti2dl.htm). 1997.

90. Goubau W.M., Gamble T.D., Clarke J. Magnetotelluric data analysis: removal of bias // Geophysics. 1978. V.43. P.l 157-1166.

91. Gough D.I. Electrical conductivity under western North America in relation to heat flow, seismology and structure // J.Geomag.Geoelectr. 1974. V. 26. P. 105-123.

92. Groom, R.W., and R.C. Bailey, Decomposition of magnetotelluric impedance tensors in the presence of local three-dimensional galvanic distortion// J. Geophys. Res. 1989. V.94. P. 19131925.

93. Heinson, G., and S. Consteble, The electrical conductivity of the oceanic upper mantle // GeophysJ.Int.1992. V.110.P.159-179. *

94. Hyndman, R.D. Dipping seismic reflectors, electrical conductive zones, and trapped water in the crust over a subducting plate // J. Geophys. Res. 1988. N93. P. 13391-13405.

95. Jones, A.G. Geomagnetic induction studies in Scandinavia. I. Determination of the inductive response function from the magnetometer data// J. Geophys. 1980. N 48. P. 181-194.

96. Jones, A.G. Geomagnetic induction studies in Scandinavia. П. Geomagnetic depth sounding, induction vectors and coast effect // J. Geophys. 1981. N 50. P. 23-36.

97. Jones, A.G., Olafsdottir, B. and Tiikkainen, J., Geomagnetic induction studies in Scandinavia. Ш. Magnetotelluric observations // J. Geophys. 1983. N 54. P. 35-50.

98. Jones A.G., A.D.Chave, G.D.Egbert, D.Auld and K.Bahr. A comparison of techniques for magnetotelluric response function estimation // J.Geophys. Res. 1989. N 94. P. 14201-14213.

99. Keach R.W., П, Oliver, L.D. Brown, and S. Kaufman. Cenozoic active margin and shallow Cascades structure: COCORP results from western Oregon // Geol. Soc.Am. Bull.1989. N 101. P.700-794.

100. Mackie, R.L., Madden,T.R. and S.K.Park. A three-dimensional magnetotelluric investigation of the California Basin and Range// Proc. ХП Workshop on EM-induction in the Earth. Brest, France. 1994. P. 92.

101. Madden,T.R. and Mackie, R.L. Three-dimensional magnetotelluric modelling and inversion // Prossiding IEEE. 1989. V.77. P.318-333.

102. Mareschal, M. Source effects and the interoperation of geomagnetic sounding data at sub-auroral latitudes. Geophys. J. Royal Astron. Soc. 1981. N67. P.125-136.

103. Mareschal, M. Modelling of natural sources of magnetospheric origin in the interpretation of regional induction studies: a review. Surv. Geophys. 1986. N8. P. 261-300.

104. Michaelson C.A., Weaver S. Upper mantle structure from teleseismic P-wave arrivals in Washington and Northern Oregon // J. Geophys. Res. 1986. V.91. B2. P. 2077-2094.

105. Monthly Bulletin of Geomagnetic Observatories of Finland. June, July, 1998.

106. Olsen N. The electrical conductivity of the mantle beneath Europe derived from C-Responses from 3 h to 720 h // J.G.I. 1988. V.133 (2). P. 298-308.

107. Osipova, LL, Hjelt, S.-E., and Vanyan, L.L., 1989. Source field problems in northern parts of the

108. Baltic shield. Phys. Earth Planet. Int. N53. P. 337-342.

109. Parkinson W.D. The analysis of single site induction data // Physics of the Earth and Planetary Interiors. 1989. N 53. P.360-364.

110. Rasmussen, J., Humphries G. Tomographic image of the Juan de Fuca plate beneath Washington and western Oregon using teleseismic P- wave travel times // Geophys. Res. Lett. 1988. N15. P. 1417-1420.

111. Ritter P. Separation of local and regional information in geomagnetic response functions using hypothetical event analysis // University of Edinburgh. Department of Geology and Geophysics. Ph.D.Thesis.1996.

112. Semenov V.Yu. Regional conductivity structures of the Earth's mantle. Publications of the institute of Geophysics Polish Academy of Scienes. Monographic volume. C-65 (302). Warszawa. 1998. P. 122.

113. Singer B.S. Correction for distortions of magnetotelluric fields: limits of validity of the static approach// 1992. Surv. Geophys. 13. PP.309-340.

114. Singer, B. Sh. Method for solution of Maxwell's equations in non-uniform media// Geophys. J. Int. 1995. 120. P. 590-598.

115. Schmucker U. A spherical harmonic analysis of solar daily variation in the years 1964-1965: response estimates and source fields for global induction -I. Methods // J. Geophys. Int 1999 a. V. 136(2). P.439-454.

116. Schmucker U. A spherical harmonic analysis of solar daily variation in the years 1964-1965: response estimates and source fields for global induction -П. Results // J. Geophys. Int 1999 6. V.136(2). P.455-476.

117. Smith J.T. & J.R.Booker, Rapid inversion of two- and tree-dimensional magnetotelluric data// J/ Geophys. Res. 1991. V.96. P.3905-3922.

118. Smith J.T. Understanding telluric distortion matrices // Geophys.J.Int.1995. Vol.122. P.219-226.

119. Snavely P.D., Wagner H.C., Laufer D.L. Interpretation of the Cenosoic geologic history. Central Oregon Continental Margin: cross section summaiy// Geol.Soc.Am.Bull. 1980. N 91.

120. Sokolova, E.Yu., Varentsov, Iv.M. Results of the COMDAT comparative study of MT processingtechniques // XV Workshop on EM Induction in the Earth. Cabo Frio, Brazil, 19-26 Aug. 2000. P. 124.

121. Sokolova, E.Yu., Varentsov, Iv.M., and BEAR WG. Investigation and elimination of the polar source distortions in the BEAR project transfer functions // XV Workshop on EM Induction in the Earth, Cabo Frio, Brazil, 19-26 Aug. 2000. P. 85.

122. Sokolova, E.Yu., Varentsov, Iv.M., Martanus, E.R., Nalivaiko, K.V., and BEAR WG. Complete set of transfer functions for the Baltic array EM research (BEAR) // XV Workshop on EM Induction in the Earth, Cabo Frio, Brazil, 19-26 Aug. 2000. P. 84-85.

123. Sokolova, E.Yu, Varentsov, Iv.M., COMDAT: project to compare MT data processing techniques using synthetic data sets. WWW-page (http://user.transit.ru/ -igemi/ cmdtp0.htm), 1998.

124. Sokolova, E.Yu, Varentsov, Iv.M., BEAR WG, 2000. Monitoring of temporal stability of the BEAR data transfer functions in relation with the source field distortions. WWW-page (http://user.transit.ru/~igemi/bpmipsl.htm), 2000.

125. Svetov B.S. and M.I. Shimelevich. Magnetotelluric variation processing // Surveys in Geophysics. 1988. N9. P. 259-285.

126. Sutarno,D., and Vozoff, K. Robust M-estimation of magnetotelluric impedance tensors // Expl. Geophys.1989. N20. P.383-398.

127. Sutarno,D., and Vozoff, K. Phase-smoothed robust M-estimation of magnetotelluric impedance functions// Geophysics. 1991. V.56. N12. P.1999-2007.

128. Tarantola, A., Valette, B. Generalized nonlinear inverse problems solved using the least squares criterion // Rev. Space Phys. 1982. V. 20. P. 219-232.

129. Tarantola, A., and Nercessian, A. 3D inversion with blocks // Geophys. J. R. astr. Soc. 1984. V. 50. P. 1618-1627.

130. Travassos, J., and D. Beamish, Magnetotelluric data processing a case study // Geophysical Journal. 1988. V.93. P.377-391.

131. Vanyan L.L., N.A.Palshin and BEAR WG. Polar cup currents as a possible source for MT soundings in BEAR project // XV Workshop on EM Induction in the Earth, Cabo Frio, Brazil, 19-26 Aug. 2000. P. 82-83.

132. Varentsov Iv.M.Modern trends in the solution of forward and inverse 3D electromagnetic induction problems. Geophys. Surveys. 1983. V. 6. P. 55-78.

133. Varentsov Iv.M. Stable nonlinear inversion of MT data in the piece-wise continuous 3D media // Proceedings of 3DEM-2 International Symposium. Univ. of Utah: Salt Lake City. 2000. P. 136-139.

134. Varentsov, Iv.M., Golubev, N.G., Martanus, E.R., Sokolova, E.Yu., Nalivaiko, K.V. MT processing system PRC-MTMV and its applications // Russian-German seminar "Actual problems in deep EM studies" (Extended Abstracts). M.: OIFZ RAS. 1997. P. 51-52.

135. Wannamaker, Ph. E., G.W. Homann and S. H. Ward, Magnetotelluric responses of three-dimensional bodies in layered earth// Geophysics. 1984.Vol.49.No.9. P.1517-1533.

136. Wannamaker Ph. E., J.R. Booker, A.G. Jones et al. Magnetotelluric observations across the Juan de Fuca subduction system in the EMSLAB project // J Geophys. Res. 1989 (a). V.94, N BIO. P.14111-14125.

137. Wannamaker Ph.E., J.R.Booker,A.G. Jones,et.al. Resistivity cross section through the Juan de Fuca subduction system and its tectonic implications. J.Geophys.Res. V94. NB10. 1989(6). P.14127-14144.

138. Wannamaker Ph.E. 1990. Collection of EMSLAB MT data along Lincoln line (diskette). Private communication.

139. Weaver C.S., Michaelson C.A. Seismisity and volcanism in the Pacific Northwest: evidence for the segmentation of the Juan de Fuca plate // Geophys. Res. Let. 1985. N12. P. 215-218.

140. Weidelt P. Entwiclung und erprobung einer verfahrung zur inversion zwei-dimensionaler leitfahigkeitsstructuren in E-polarization. Dissertation. Goettingen Universitat. Goettingen, 1978.

141. Wieladek, R., Ernst, T. Application of the method of least squares to determining impuls responses and transfer functions.// Publications of the Institute of Geophysics of Academy of sciences. G-1(110).1977. P.3-12.

142. Zhang, P., L.B. Pedersen et al. Channeling contribution to tipper vectors: a magnetic equivalent to electrical distortion // Geophys.J.Int.1993. Vol.113.P.693-700.

143. Zhdanov, M.S., Golubev, N.G. Use of the finite function methods for the solution of the 2D inverse problem: J. Geomag. Geoelectr. 1983. V. 35. P. 707-722.