ГЕОРАДИОЛОКАЦИЯ — ШАГ В БУДУЩЕЕ
В институте горного дела Севера СО РАН им. Н.В.Черского
сформировалось и традиционно развивается перспективное научное
направление мерзлотной геофизики — георадиолокация, новый
геофизический метод высокочастотной электроразведки.
А.Омельяненко,
д.т.н.
главный научный сотрудник ИГДС СО РАН
Все началось в Институте мерзлотоведения СО РАН с разработки
первого георадиолокатора для исследований сезонно-талого слоя.
Были проведены первые в России работы по исследованию
радиофизических свойств мерзлых пород в естественном залегании,
так необходимые для теоретических обоснований метода и оценки его
эффективности. Итак, основа была заложена, а "надстройка"
получила развитие в Институте физико-технических проблем Севера
СО РАН под пристальным вниманием академика Н.Черского, оценившего
перспективность разработки метода ненарушающего контроля
криогенного состояния горных пород, особенно важного в условиях
ранимой экологии вечной мерзлоты. Отдел горного дела, где
проводились работы по георадиолокации, в скором времени
трансформировался в одноименный институт, одним из подразделений
которого стала лаборатория прикладной радиофизики.
Исследования в области георадиолокации приобрели целенаправленный
межотраслевой характер и под лозунгом "теория — технология —
производство" развернулись в сторону отраслевых институтов и
промышленности. Завязались тесные контакты с Минрадиопромом, где
по разработкам лаборатории освоили производство первых в России
промышленных георадиолокаторов. Испытания и методическое
обеспечение образцов георадиолокаторов проводились совместно с
работниками изыскательских организаций Госстроя России. Работа
Межотраслевой комиссии по государственным испытаниям первых
серийных георадиолокаторов завершилась организацией в Якутске
первой всероссийской школы по применению метода георадиолокации в
инженерно-геологических изысканиях под строительство в условиях
вечной мерзлоты. А георадиолокация получила статус штатного
геофизического метода и принята изыскательскими организациями
Госстроя России.
С этого времени научное направление работ лаборатории сместилось
в сторону горной геофизики и в область исследования структуры
мерзлых горных пород, а подразделение получило название
лаборатории томографии горного массива. Основные усилия в
исследованиях были сосредоточены на трех направлениях —
разработке аппаратуры, методике и теории интерпретации
результатов исследований. Для трехмерного представления структуры
массива было разработано методическое обеспечение и создан
геотомограф "Геоскан-ТОР". Этот прибор был представлен СО РАН
на выставке Международного конгресса "Современные технологии
России" в 1996 г. в Риме.
Оригинальные результаты получены при работе с горно-добывающими
предприятиями. Так, при производстве открытых горных работ на
россыпных месторождениях криолитозоны георадиолокационные
исследования позволили прослеживать продуктивные пласты
перекрытые мерзлыми рыхлыми отложениями. Нами определялось с
поверхности криогенное состояние затопленных горных выработок
шахт Кулара. На протяжении нескольких полевых сезонов
картировалась островная мерзлота при подготовке к отработке
дражных полигонов.
Метод георадиолокации применялся и в ограниченном пространстве
подземных рудников Бадран и Интернациональный: при обследовании
бортов и кровли горных выработок выявлялись локальные рудные
проявления, обнаруживались полости и кварцевые гнезда,
оценивалось криогенное состояние искусственных льдопородных
целиков, в скальном массиве в пределах дальностей до 50 м
определялись расстояния до обводненных зон тектонических
нарушений при проходке Северо-Муйского тоннеля.
В отличие от многих организаций России, в настоящее время
занимающихся разработкой метода георадиолокации, работы нашего
института взяты за основу при создании серийных промышленных
георадиолокаторов для инженерно-изыскательных работ и для
прикладных исследований, и это не случайно. Секрет успеха
простой — все исследования в области разработки аппаратурной базы носят
методическую направленность, при этом специализированная
аппаратура выпускается оснащенной оригинальным методическим
обеспечением и принципиально новыми процедурами обработки данных,
что позволяет создать аппаратно-программные комплексы для решения
частных геолого-геофизических и прикладных задач.
Еще один секрет наших успехов — широкая интеграция в решении
сложных междисциплинарных проблем. Для совместных работ
привлекается академическая и вузовская наука, а также отраслевые
институты, обладающие производственными мощностями. Наиболее
плотно мы сейчас взаимодействуем с такими институтами СО РАН как
Горного дела, Геофизического и экологического приборостроения, в
рамках интеграционной программы — с институтами Геофизики и
Археологии. В части разработки и изготовления аппаратуры
задействован совместный научный потенциал и
производственно-конструкторская база Института приборостроения
им. Тихомирова (г.Жуковский).
В результате наших исследований в рамках интеграционного проекта
с Институтом археологии мы завершили разработку
георадиолокационной системы трехмерной обработки и визуализации
данных зондирований в ближайшей зоне, т.е. на небольшом участке
20х20 м, и в пределах глубин до 2 м, мы можем представить
структуру исследуемого объекта с детализацией 0,1 м, при этом
результаты могут представляться послайдовыми срезами через каждые
1—5 см. Это наш подарок археологам к наступающему полевому
сезону.
В настоящее время наше направление исследований связано с
расширением возможностей метода в части изучения проводящих сред,
нетрадиционных для георадиолокации. Первые работы по физическому
моделированию разрабатываемого метода мы провели совместно с
подразделением Института геофизики СО РАН в лабораторном бассейне
с проводящим рассолом. Надеемся, что в конечном итоге совместными
усилиями выйдем на оригинальную методику и аппаратуру
георадиолокационного каротажа скважин для нужд нефтегазовой
отрасли.
Некоторые из последних разработок уже используются предприятиями
АЛРОСА, Ростелекома. Серьезные намерения в широком внедрении
метода в практику и учебный процесс проявляют технические
факультеты Якутского государственного университета.
Конечно, освоение метода значительно проще дается профессионалам,
но и пользователи без специального образования в состоянии
овладеть и успешно использовать метод для решения практических
задач. Фактически метод позволяет "заглянуть" в реальном времени
с поверхности под землю, недаром одна из модификаций прибора
называется "ОКО". С помощью этого прибора можно реально
обследовать недоступные изыскателям места, не нарушая
асфальтового и бетонного покрытия дорог производить поиск
коммуникаций, кабелей, скрытых бетонных конструкций и т.п. Очень
полезен прибор в гидрогеологических исследованиях для
картирования донных отложений пресных водоемов и рек, для
картирования уровня грунтовых вод. А применение метода в
экологических, археологических, инженерно-геологических,
горногеофизических исследованиях трудно переоценить. Детальность
исследований георадиолокационного метода оценивается в двадцатую
часть от глубины, поэтому на глубине в 1 м можно "найти" или
определить место нахождения предмета поиска размером до 5 см, при
этом не делается различие в материале, из которого предмет
изготовлен — это в отличие от широко применяемых малоглубинных
металлоискателей.
Ни один из известных геофизических методов не дает такой высокой
детальности в пределах глубин от 10 см до 30 и более метров,
отсюда становится короткой дорога к душе геолога, изыскателя,
кладоискателя...
стр. 4
| 
