Специалисты ИНГГ СО РАН разработали новые алгоритмы, которые улучшают метод многоканального анализа поверхностных волн (MASW). Он широко применяется для исследования верхней части геологического разреза в инженерных целях, но новосибирские ученые готовы значительно расширить сферу его применения.
О проделанной работе и перспективах рассказал Александр Сергеевич Сердюков – старший научный сотрудник лаборатории динамических проблем сейсмики ИНГГ СО РАН, кандидат физико-математических наук. В работе также принимает участие научный сотрудник ИНГГ СО РАН Александр Викторович Яблоков.
В чем плюсы метода?
Как отмечают ученые ИНГГ СО РАН, у MASW есть ряд преимуществ: простота проведения полевых работ, помехоустойчивость и информативность. Кроме того, есть возможность полностью автоматизировать обработку данных. Александр Сердюков называет этот метод идеальным инструментом для 4D (постоянного протяженного по времени) сейсмического мониторинга состояния верхней части геологического разреза.
– Метод многоканального анализа поверхностных волн активно применяется в инженерной сейсморазведке – в основном, для исследования строения грунтов, горных пород глубиной несколько десятков метров, – говорит Александр Сердюков. – Его можно использовать и для сейсмического микрорайонирования – например, изучить, как почва будет реагировать на землетрясения. Это необходимо для оценки сейсмической опасности конкретной местности.
Также на основе результатов обработки данных MASW можно выделять границы грунтовых вод и решать многие задачи в интересах экологии – например, следить за состоянием вечной мерзлоты в Арктике.
Какие усовершенствования предлагают в Институте?
Сейчас сотрудники ИНГГ СО РАН работают над тем, чтобы устранить важную проблему, которая возникает при использовании этого метода. Зачастую изображения, получаемые после обработки полевых данных с помощью MASW, получаются сильно искаженными. Это затрудняет его применение для продолжительного по времени масштабного сейсмического мониторинга.
Специалисты ИНГГ СО РАН предлагают решить проблему с помощью новых алгоритмов. Они позволяют повысить помехоустойчивость, достоверность и информативность, а также расширить область применения MASW. Новосибирские ученые планируют создать методы частотно-временной и пространственной спектральной фильтрации поверхностных сейсмических волн. Кроме того, будут разработаны новые подходы обработки данных поверхностных волн на основе искусственных нейронных сетей.
– За счет использования плотных и масштабных площадных 2D сетей наблюдения, геофонов с более низкой собственной частотой, более мощных источников колебаний появляется возможность повысить глубинность (вплоть до 300 метров), достоверность и разрешающую способность MASW, – отмечает Александр Сердюков.
Почему разработка ИНГГ СО РАН особенно важна?
Метод многоканального анализа поверхностных волн уже используется в некоторых российских программах для обработки сейсмических данных. Но, по словам Александра Сердюкова, над совершенствованием методики и алгоритмов MASW отечественные специалисты пока массово не работают. Исследования сотрудников ИНГГ СО РАН позволят восполнить пробел.
Свои работы ученые ИНГГ СО РАН планируют представить в декабре 2020 года на 82-й Ежегодной конференции и выставке общества геофизиков и инженеров EAGE в Амстердаме – одном из самых престижных геофизических форумов мира. Кроме того, новосибирские специалисты подали заявку на новый грант РНФ – решение по ней фонд вынесет летом.
Текст под редакцией Павла Красина
Иллюстрации предоставлены А.С. Сердюковым
