RESULTS OF RADIOIMPEDANCE AND GEO-RADAR SOUNDINGS OF THE COASTAL ZONE OF THE MIDDLE BAYKAL

Full Text

В последнее время вновь возрос интерес к радиофизическим методам дистанционной диагностики окружающей среды и проблемам электромагнитного окружения Земли, а также использованию данных по электромагнитному полю для изучения процессов в литосфере и выявления неоднородностей ее строения. Последний аспект имеет особое значение в плане разработки новых подходов как к поиску и разведке полезных ископаемых, так и задачам сейсмоэлектромагнетизма [1]. Возникающие при этом некорректные обратные задачи представляют собой обширное поле современного научного поиска. Необходимы и актуальны комплексные экспериментальные и теоретические работы, основанные на современных методах геофизической электродинамики. Применение радио-волновых методов диагностики среды, к которым можно отнести георадарное и радиоимпедансное зондирование позволяет уточнить положение зон тектонических нарушений, определить размеры зоны измененных пород и их электрофизические свойства. Цель проведенного исследования - разработка радиофизического метода обследования тектонических разломов, перекрытых слоем эоловых песков, основанного на комплексировании радиоимпедансного и георадарного зондирований. Решались следующие задачи: а) определение удельного электрического сопротивления (УЭС) и толщины слоев сухих и увлажненных эоловых песков по частотной зависимости поверхностного импеданса; б) поиск и выделение зоны тектонического нарушения в области перехода «суша-вода» георадарным методом. Проведено комплексирование методов ОНЧ-НЧ радиоимпедансного и СВЧ георадарного зондирования при изучении зоны перехода «суша-вода» в районе широкого распространения байкальских дюн. Георадарное зондирование выполнено георадаром «Око-2» с антенными блоками АБДЛ «Тритон», АБ-250, АБ-400 и АБ-700, имеющими центральные частоты спектра зондирующего импульса 50, 250, 400 и 700 МГц и глубины зондирования около 30, 7, 5 и 4 м соответственно [2]. Радиоимпедансное зондирование выполнено измерителем поверхностного импеданса ИПИ-300 на частотах радиостанций ОНЧ-НЧ диапазона, принимаемых в районе исследования. При интерпретации радиоимпедансных зондирований использована программа «Импеданс» [3]. Георадарным методом выявлено тектоническое нарушение типа сброс под байкальскими дюнами в районе пляжа курорта Горячинск (рис. 1). На рис. 2 прерывистой линией обозначена линия сброса. Она определяется на радарограммах сменой характера слоистости разреза. Сброс проходит под острым углом к берегу на расстоянии от 190 (профиль 3) до 250 м (профиль 1). На радарограммах эоловые отложения представлены слоистыми, на отдельных участках с прослоями погребенной почвы, структурами (холмы и гряды) на глубинах от 1 до 5 м. Зона тектонического разлома, почти параллельная береговой линии, представлена слоистой толщей с коленообразным изгибом слоев горных пород в вертикальном направлении. Радарограммы также показывают динамику ветрового переноса эоловых песков и заполнения пониженных мест рельефа (рис. 3). Определен геоэлектрический разрез байкальских дюн в районе курорта Горячинск. По результатам ОНЧ-НЧ радиоимпедансных зондирований эолово-прибрежно-озерных дюн с использованием полей радиостанций на частотах 22,2, 50, 180, 279 кГц выявлена 2-слойная структура песков: сухих - толщиной 5-7 м с удельным электрическим сопротивлением (УЭС) 3 000-4 300 Ом · м и влажных - толщиной 20-25 м с УЭС 300-600 Ом · м, которые залегают на кристаллических породах с УЭС от 1000 до 1300 Ом · м (рис. 4). Радиоимпедансные зондирования показали трехслойную структуру геоэлектрического разреза типа ρι.> р2 < рз, проявившуюся в сильно-индуктивном поверхностном импедансе на частоте 279 кГц (фаза импеданса достигает 56 град). Наличие верхнего слоя сухих эоловых песков с очень высоким УЭС (от 3 000 до 4 300 Ом · м) очень благоприятно для проведения георадарного зондирования на частотах 50-1700 МГц. Низкая электропроводность сухих эоловых песков в байкальских дюнах (хороший природный сыпучий диэлектрик) может быть использована в бальнеологичеких целях при лечении пациентов на курорте Горячинск. Рис. 1. Георадарные профили 1, 2, 3 на байкальских дюнах. п. Горячинск. Красным пунктиром показано положение выявленного тектонического нарушения 150 Вестник СибГАУ. № 5 (51). 2013 ILjU-J-■-ч-q-■-і n IGO VfHi anil ІПП я π η KutTCT IJiMP-H C- (м-J η inn ?πη ^nn F'ftiifiT ·1 нз-І м й {τΌ Рис. 2. Радарограммы трех смежных профилей от берега Байкала с рельефом. Георадар «Око-2». Антенный блок АБ-250 Рис. 3. Фрагмент радарограммы, показывающий динамику изменения рельефа дюн 151 Раздел 2. Радиофизические методы диагностики окружающей среды. Алгоритмы, инструменты и результаты номе-р пикета 6 4 3 2 1 ▼ T_т ▼_t 3000 Э100 3200 3000 4300 600 400 300 «00 toc 1 300 11QO IOQO 120Q 1000 Уст>в-диснньій pa=p” I I1 2 i5==ai з Рис. 4. Результаты радиоимпедансного зондирования байкальских дюн: геоэлектрический разрез, обозначения: 1 - сухой песок; 2 - влажный песок; 3 - кристаллические породы. Слева - усредненный разрез дюн Предложен радиофизический метод обследования тектонических разломов, перекрытых слоем эоловых песков, основанный на комплексировании радиоимпе-дансного и георадарного зондирований. На широко распространенных на берегах Среднего Байкала дюнах проведена количественная интерпретация слоистонеоднородной среды в ОНЧ-НЧ и ОВЧ-УВЧ диапазонах на глубину до 100 м. Определены УЭС и толщины слоев эоловых песков. Комплексная интерпретация георадарного и радиоимпедансного зондирований позволила определить геометрию зоны разлома.

About the authors

V. B. Khaptanov

Institute of Physical Materials Science of the Russian Academy of Sciences, Siberian Branch

Email: valery433210@rambler.ru
6 Sakhyanova st., Ulan-Ude, 670047, Russia

Yu. B. Bashkuev

Institute of Physical Materials Science of the Russian Academy of Sciences, Siberian Branch

6 Sakhyanova st., Ulan-Ude, 670047, Russia

D. G. Buyanova

Institute of Physical Materials Science of the Russian Academy of Sciences, Siberian Branch

6 Sakhyanova st., Ulan-Ude, 670047, Russia

References

Supplementary files