Для России, где многолетняя мерзлота занимает около половины площади страны, проблема изменения климата стоит особенно остро. Вся инфраструктура городов и промышленных предприятий, расположенных в пределах приарктических территорий, находится под угрозой. Грунт начинает оттаивать и деформироваться, постепенно разрушая всё, что на нём находится – дороги, здания, хранилища. 

Это обуславливает важность достоверного мониторинга природных и техногенных геологических процессов в зоне вечной мерзлоты с помощью сейсмических методов. ФГКУ «12 ЦНИИ» Минобороны России уже разработало несколько новых решений, которые позволят сократить время проведения сейсморазведочных работ и улучшить качество получаемых данных. 

Сейсмические исследования, целью которых является установление связей между сейсмическими и инженерно-геокриологическими свойствами многолетнемёрзлых пород, проводятся в нашей стране с середины прошлого столетия. С 2019 года разрабатывается система мониторинга, которая позволит прогнозировать процессы деградации мерзлоты. 

Для изучения геокриологических условий (геокриология – самостоятельная отрасль знаний о мёрзлых горных породах, почвах, грунтах. – Ред.) приповерхностной зоны грунта и их пространственно-временной изменчивости при отсутствии или недостатке полевых и лабораторных инженерно-геокриологических данных целесообразно использовать сейсмический метод, заключающийся в исследовании геологического строения земной коры на основе изучения распространения в ней сейсмических волн определённого типа. 

Основными препятствиями для получения необходимых данных в арктических условиях являются суровые климатические условия и высокие требования к охране окружающей среды. Экстремальные условия производства работ, такие как ограниченная продолжительность светового дня, чрезвычайно низкие температуры воздуха и непредсказуемая динамика изменения характеристик ледового покрова, сокращают полевой сезон для проведения сейсморазведочных работ с применением стандартных технологий, повышают риск повреждения аппаратуры. 

Предложенные новые решения, разработанные специалистами ФГКУ «12 ЦНИИ» Минобороны России, позволят сократить время проведения сейсморазведочных работ. 

Результаты сейсмических исследований необходимы при обработке данных структурной сейсморазведки на этапе введения различных поправок на неоднородность строения верхней части геологической среды. Полученные с помощью сейсмических методов сведения полезны при проектировании различных объектов инфраструктуры и последующей их эффективной и безопасной эксплуатации. 

Многолетние экспериментальные исследования позволили сделать вывод о том, что проблема проведения сейсморазведки в районах многолетнемёрзлых пород заключается, помимо прочего, в сложности достоверной идентификации мёрзлого состояния горных пород с помощью известных сейсмических критериев. 

В качестве наиболее надёжного критерия идентификации мёрзлого состояния пород в настоящее время используется динамический коэффициент Пуассона. Эффективность применения данного критерия была доказана специалистами Института криосферы Земли Сибирского отделения РАН при проведении исследований прибрежных участков суши Западной Сибири и европейского Севера. Для расчёта динамического коэффициента Пуассона требуется измерение скоростей продольных и поперечных сейсмических волн слагающих пород на изу­чаемом участке. 

Однако проведение таких измерений связано с трудностями, обусловленными в первую очередь тем, что для возбуждения и приёма продольных и поперечных сейсмических волн необходимы различные виды их источников и приёмников. Это отражается на последовательности действий в ходе исследований, а также значительно увеличивается время на замену аппаратуры. Используемая аппаратура и программное обеспечение нуждаются в доработке, и работы в этом направлении ведутся многими научными институтами, в том числе ФГКУ «12 ЦНИИ» Минобороны России. 

Специалистами 12-го ЦНИИ было получено несколько патентов на полезную модель и изобретения, направленные на доработку используемой аппаратуры. Например, изобретение «Способ определения взаимного расположения объектов, расположенных в горных выработках (штольнях)» позволяет, используя стандартную аппаратуру и приёмник, выполненный на полевых транзисторах, добиться точного размещения геофизических датчиков для проведения исследований. А источник сигналов, описанный в изобретении «Источник сейсмических сигналов взрывного типа» при использовании трёхкомпонентных датчиков, позволяет возбуждать и регистрировать сразу продольные и поперечные сейсмические волны, что сокращает продолжительность проведения исследований как минимум в два раза. 

Кроме того, разработано устройство и недавно, 5 февраля, получен патент на полезную модель «Устройство для крепления сейсмоприёмника в штольнях (горных выработках)». Оно позволяет избежать регистрации паразитных волн и волн-спутников и установить как можно более плотный контакт геофизического датчика с изучаемой породой. 

Для создания полного цикла обеспечения проводимых исследований разработана и апробирована в тестовом режиме программа для ЭВМ «Диагностика состояния горных выработок». Предложенные новые решения, разработанные специалистами ФГКУ «12 ЦНИИ» Минобороны России, позволят повысить качество получаемых данных и сократить время проведения сейсморазведочных работ, что крайне актуально в условиях короткого полевого сезона в регионе Крайнего Севера. 

Автор: Ольга Якунина, Юлия Торопова.

Похожие новости

  • 11/03/2021

    Ямальские пузыри: почему в Сибири земля «кипит»

    Когда в 2014 году крупнейшие информационные агентства разместили снимки «черных дыр» вблизи Ямала, традиционно стали возникать версии их происхождения. Теории происхождения Какие только идеи ни звучали! Одни полагали, что их оставил упавший метеорит.
    222
  • 17/03/2021

    «Поймать рядового Нейтрино»: как из глубин Байкала исследуют тайны Вселенной

    Нейтрино – незаряженные элементарные частицы с очень маленькой массой. Они слабо взаимодействуют с магнитными полями, не скрадываются космической средой. Считается, что только эти частицы способны пройти Землю насквозь, а одного человека за сутки «прошивает» триллион нейтрино.
    623
  • 12/02/2021

    Курс на инновации

    8 февраля — в День российской науки — в стране стартовал объявленный указом президента РФ Год науки и технологий. Перед властью и бизнесом поставлена цель поднять уровень «общественного и государственного признания труда людей, занятых в этой сфере».
    453
  • 29/03/2021

    В рамках проекта «Цифровой Байкал» учёные ИСЗФ СО РАН развернут сеть грозопеленгации

    В рамках реализации проекта по формированию фундаментальных основ, методов и технологий цифрового мониторинга и прогнозирования экологической обстановки Байкальской природной территории (проекта «Цифровой Байкал») ученые Института солнечно-земной физики СО РАН установят три грозопеленгатора.
    203
  • 26/11/2020

    Андрей Юрченко: мы разрабатываем систему экомониторинга Норильска

    ​​​​​Большая норильская экспедиция Сибирского отделения Российской академии наук – это не только полевые и лабораторные работы, за деятельностью промышленных предприятий начали внимательно следить со спутников.
    772
  • 15/12/2020

    Циклодроны и циклокары — будущая основа российской аэромобильности

    ​Как скоро тяжелый монотонный труд сельского работника на ниве станет только фитнесом и будет продолжаться по желанию? Какова бюрократическая ситуация вокруг инициативы заменить рутинную работу на программу для робота? Наконец, кто на всем этом будет летать?  Интервью с руководителем проектной группы физико-технического направления Фонда перспективных исследований Яном Чибисовым.
    522
  • 12/04/2021

    Сибирские ученые — космосу

    ​Научная сессия апрельского Общего собрания СО РАН была посвящена 60-летию полета Юрия Гагарина в космос и объединена названием «Ученые Сибири на службе космической отрасли».  Председатель Сибирского отделения РАН, глава Объединенного ученого совета по химии СО РАН академик Валентин Николаевич Пармон перечислил ряд работ, выполненных химиками в интересах космоса.
    310
  • 16/02/2021

    Для исследования атмосферы разработали мобильный лидар

    Ученые из Института оптики атмосферы имени В.Е. Зуева СО РАН создают первый в мире мобильный озоновый лидар для исследований влияния индустриальных выбросов на состав воздуха, наблюдения за вулканической активностью, а также изучения атмосферы Арктики.
    325
  • 30/12/2020

    Обновление приборной базы лаборатории инженерной геологии и геоэкологии ИЗК СО РАН

    В этом году в Институте земной коры СО РАН появился еще один новый прибор. Для лаборатории инженерной геологии и геоэкологии в рамках проекта по обновлению приборной базы учреждений РАН «Наука+» приобрели специальное устройство по определению гранулометрического состава ANALYSETTE 22 NanoTec.
    907
  • 19/11/2020

    Без границ. XXIV Международная научно-практическая конференция «Решетневские чтения» прошла онлайн с участием отечественных и зарубежных деятелей науки

    ​​​В СибГУ им. М.Ф. Решетнева, опорном университете Красноярского края, завершила свою работу XXIV Международная научно-практическая конференция «Решетневские чтения». Конференция традиционно входит в рейтинг самых популярных российских современных научных форумов.
    794