gtcrustГеодинамика и тектонофизикаGeodynamics & Tectonophysics2078-502XInstitute of the Earth's crust of the Russian Academy of Sciences, Siberian Branch10.5800/GT-2025-16-2-0820NUFKJWgtcrust-1893Research ArticleСОВРЕМЕННАЯ ГЕОДИНАМИКАRECENT GEODYNAMICSОСОБЕННОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ ГЕОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СРЕДЫ В ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМ ЭЛЕКТРОРАЗВЕДОЧНОМ КОМПЛЕКСЕ С ШУМОПОДОБНЫМИ СИГНАЛАМИFEATURES OF OBTAINING GEOELECTRIC CHARACTERISTICS OF THE ENVIRONMENT IN AN EXPERIMENTAL ELECTRICAL PROSPECTING COMPLEX WITH PSEUDONOISE SIGNALShttps://orcid.org/0000-0002-4532-7213БобровскийВ. В.BobrovskyV. V.

 720049, Бишкек 

 Bishkek 720049 

bvlad77@mail.ruИльичевП. В.IlyichevP. V.

 720049, Бишкек 

 Bishkek 720049 

pavel.v1953@mail.ruНаучная станция РАНКыргызстанResearch StationKyrgyzstan202521042025162820820Copyright © Бобровский В.В., Ильичев П.В., 20252025Бобровский В.В., Ильичев П.В.Bobrovsky V.V., Ilyichev P.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.gt-crust.ru/jour/article/view/1893

 

Рассматривается методика получения геоэлектрических характеристик среды для экспериментального электроразведочного комплекса с шумоподобными сигналами, предназначенного для изучения современных геодинамических процессов, происходящих в литосфере Северного Тянь-Шаня, с учетом особенностей его аппаратурно-программной реализации. Рассмотрено влияние нестабильности амплитуды зондирующих импульсов тока на кривую становления поля при питании зондирующей установки от аккумуляторных батарей. Предлагается методика учета изменения тока в зондирующей рамке, позволившая дополнительно улучшить соотношение сигнал – помеха в получаемых кривых зондирования. На основе работ В.А. Сидорова и М.С. Жданова показаны варианты приближенного решения обратной задачи методом зондирования становлением поля в ближней зоне (ЗСБ), реализованные в программном обеспечении электроразведочного комплекса. Рассмотрен способ улучшения метода решения обратной задачи ЗСБ в рамках модели с проводящей S плоскостью, позволяющий повысить достоверность получаемых результатов.

The article considers the methodology of obtaining geoelectric characteristics of the medium for the experimental electrical exploration complex with pseudonoise signals intended for studying modern geodynamic processes occurring in the lithosphere of the Northern Tien Shan, taking into account the features of its hardware and software implementation. The influence of instability of the amplitude of probing current pulses on the transient curve is considered when the probing setup is powered by batteries. A technique is proposed for accounting for changes in current in the probing frame, which allows for additional improvement of the signal-to-noise ratio in the obtained probing curves. Based on the works of V.A. Sidorov and M.S. Zhdanov, variants of an approximate solution to the inverse problem of Transient Electromagnetics Method (TEM) are shown, implemented in the software of the electrical exploration complex. A technique for improving the method for solving the inverse problem of TEM within the framework of a model with a conducting S plane is considered, which allows for increasing the reliability of the results.

электроразведкашумоподобные сигналыкорреляционная обработка сигналовметод становления поляизмерительный комплексelectrical explorationpseudonoise signalscorrelation signal processingtransient electromagnetic methodmeasuring complexИсследование проведено в рамках госзадания НС РАН (проект № FMUG-2022-0007, «Изучение геофизических полей и процессов как основы прогноза землетрясений на базе мониторинга и моделирования неупругих процессов в сейсмогенерирующих средах»). Авторы выражают благодарность Д.М. Авдюхову и Е.В. Вихрову за помощь в разработке алгоритмов решения прямой и обратной задачи ЗСБ.The study was carried out on the state assignment of the Research Station RAS (project No. FMUG-2022-0007, "Study of geophysical fields and processes as a basis for earthquake forecasting based on monitoring and modeling of inelastic processes in seismogenic environments").ReferencesBénéteau C., Centner R., 2021. A Survey of Optimal Polynomial Approximants, Applications to Digital Filter Design, and Related Open Problems. Complex Analysis and Its Synergies 7, 16. https://doi.org/10.1007/s40627-021-00068-x.Bénéteau C., Centner R., 2021. A Survey of Optimal Polynomial Approximants, Applications to Digital Filter Design, and Related Open Problems. Complex Analysis and Its Synergies 7, 16. https://doi.org/10.1007/s40627-021-00068-x.Бобровский В.В. Особенности корреляционной обработки шумоподобных сигналов в электроразведочной аппаратуре // Геофизические исследования. 2022. T. 23. № 2. С. 39–54]. https://doi.org/10.21455/gr2022.2-3.Bobrovsky V.V., 2022. Peculiarities of Correlation Processing of Pseudonoise Signals in Electrical Prospecting Equipment. Geophysical Research 23 (2), 39–54 (in Russian) https://doi.org/10.21455/gr2022.2-3.Бобровский В.В., Ильичев П.В. Математическое моделирование предполагаемых источников (причин) «структурных помех» в геоэлектроразведчной аппаратуре с шумоподобными зондирующими сигналами // Проблемы геодинамики и геоэкологии внутриконтинентальных орогенов: Материалы докладов VII Международного симпозиума (19–24 июня 2017 г.). Бишкек: НС РАН, 2018. C. 360–370].Bobrovsky V.V., Ilyichev P.V., 2018. Mathematical Modeling of Alleged Sources (Causes) of "Structural Interference" in Geoelectrical Prospecting Equipment with Pseudonoise Sounding Signals. In: Problems of Geodynamics and Geoecology of Inland Orogens. Proceedings of the VII International Symposium (June 19–24, 2017). Research Station RAS, Bishkek, p. 360–370 (in Russian)Бобровский В.В., Ильичёв П.В., Александров П.Н. Методика получения геоэлектрических характеристик среды в экспериментальном электроразведочном комплексе с шумоподобными сигналами // Приборы и системы разведочной геофизики. 2023. Т. 78. № 3. С. 93–100].Bobrovsky V.V., Ilyichev P.V., Aleksandrov P.N., 2023a. Methodology for Obtaining Geoelectric Characteristics of the Environment in an Experimental Electrical Prospecting Complex with Noise-Like Signals. Equipment and Systems of Geophysical Prospecting 78 (3), 93–100 (in Russian)Bobrovsky V.V., Ilyichev P.V., Lashin O.A., 2021. Broadband Measuring Complex with Pseudonoise Signals for Electromagnetic Monitoring of Modern Geodynamic Processes in Seismically Active Zones. Seismic Instruments 57, 384–396. https://doi.org/10.3103/S0747923921040034.Bobrovsky V.V., Ilyichev P.V., Lashin O.A., 2021. Broadband Measuring Complex with Pseudonoise Signals for Electromagnetic Monitoring of Modern Geodynamic Processes in Seismically Active Zones. Seismic Instruments 57, 384–396. https://doi.org/10.3103/S0747923921040034.Бобровский В.В., Ильичев П.В., Лашин О.А., Лисимов М.О. Технология активного электромагнитного мониторинга геодинамических процессов в сейсмоактивных зонах Северного Тянь-Шаня // Наука и технологические разработки. Т. 102. № 2/3. С. 40–62]. https://doi.org/10.21455/std2023.2-3-2.Bobrovsky V.V., Ilyichev P.V., Lashin O.A., Lisimov M.O., 2023b. Technology of Active Electromagnetic Monitoring of Geodynamic Processes in the Seismically Active Zones of the Northern Tien Shan. Science and Technological Developments 102 (2/3), 40–62 (in Russian) https://doi.org/10.21455/std2023.2-3-2.Dikusar N.D., 2016. Higher-Order Polynomial Approximation. Mathematical Models and Computer Simulations 8, 183–200. https://doi.org/10.1134/S2070048216020058.Dikusar N.D., 2016. Higher-Order Polynomial Approximation. Mathematical Models and Computer Simulations 8, 183–200. https://doi.org/10.1134/S2070048216020058.Duncan P.M., Hwang A., Edwards R.N., Bailey R.C., Garland G.D., 1980. The Development and Applications of a Wide Band Electromagnetic Sounding System Using Pseudo-Noise Source. Geophysics 45 (8), 1276–1296. https://doi.org/10.1190/1.1441124.Duncan P.M., Hwang A., Edwards R.N., Bailey R.C., Garland G.D., 1980. The Development and Applications of a Wide Band Electromagnetic Sounding System Using Pseudo-Noise Source. Geophysics 45 (8), 1276–1296. https://doi.org/10.1190/1.1441124.Гантмахер В.Е., Быстров Н.Е., Чеботарев Д.В. Шумоподобные сигналы. Анализ, синтез, обработка. СПб.: Наука и техника, 2005. 396 с.].Gantmakher V.E., Bystrov N.E., Chebotarev D.V., 2005. Noise-Like Signals. Analysis, Synthesis, Processing. Nauka i Tekhnika, Saint Petersburg, 396 p. (in Russian)Goncharov А.А., Alekseev D.А., Koshurnikov А.V., Gunar A.Yu., Semiletov I.P., Pushkarev P.Yu., 2022. Using Pseudo-Random Code Sequences for Improving the Efficiency of Near-Field Transient Electromagnetic Sounding on the Arctic Shelf. Izvestiya, Physics of the Solid Earth 58, 744–754. https://doi.org/10.1134/S1069351322050020.Goncharov А.А., Alekseev D.А., Koshurnikov А.V., Gunar A.Yu., Semiletov I.P., Pushkarev P.Yu., 2022. Using Pseudo-Random Code Sequences for Improving the Efficiency of Near-Field Transient Electromagnetic Sounding on the Arctic Shelf. Izvestiya, Physics of the Solid Earth 58, 744–754. https://doi.org/10.1134/S1069351322050020.Гутников В.С. Фильтрация измерительных сигналов. Л.: Энергоатомиздат, 1990. 193 с.].Gutnikov V.S., 1990. Filtration of Measuring Signals. Energoatomizdat, Leningrad, 193 p. (in Russian)Ilyichev P.V., Bobrovsky V.V., 2015. Application of Pseudonoise Signals in Systems of Active Geoelectric Exploration (Results of Mathematical Simulation and Field Experiments). Seismic Instruments 51, 53–64. https://doi.org/10.3103/S0747923915010089.Ilyichev P.V., Bobrovsky V.V., 2015. Application of Pseudonoise Signals in Systems of Active Geoelectric Exploration (Results of Mathematical Simulation and Field Experiments). Seismic Instruments 51, 53–64. https://doi.org/10.3103/S0747923915010089.Электроразведка: Пособие по электроразведочной практике для студентов геофизических специальностей / Ред. В.К. Хмелевский, И.Н. Модин, А.Г. Яковлев. М.: ГЕРС, 2005. 311 с.].Khmelevsky V.K., Modin I.N., Yakovlev A.G. (Eds), 2005. Electrical Prospecting. A Guide to Electrical Exploration Practice for Students of Geophysical Specialties. GERS, Moscow, 311 p. (in Russian)Rababah A., 2019. High Order Approximation of Degree Nine and Order Eighteen. Journal of Inequalities and Applications 2019, 115. https://doi.org/10.1186/s13660-019-2103-x.Rababah A., 2019. High Order Approximation of Degree Nine and Order Eighteen. Journal of Inequalities and Applications 2019, 115. https://doi.org/10.1186/s13660-019-2103-x.Сидоров В.А. Импульсная индуктивная электроразведка. М.: Недра, 1985. 192 c.].Sidorov V.A., 1985. Pulsed inductive Electrical Prospecting. Nedra, Moscow, 192 p. (in Russian) [Сидоров В.А. Импульсная индуктивная электроразведка. М.: Недра, 1985. 192 c.].Светов Б.С. Электромагнитный мониторинг сейсмотектонических процессов // Известия вузов. Геология и разведка. 1992. № 2. С. 99–116].Svetov B.S., 1992. Electromagnetic Monitoring of Seismotectonic Processes. Proceedings of Higher Educational Establishments. Geology and Exploration 2, 99–116 (in Russian) [Светов Б.С. Электромагнитный мониторинг сейсмотектонических процессов // Известия вузов. Геология и разведка. 1992. № 2. С. 99–116].Светов Б.С., Алексеев Д.А., Агеев В.В., Каринский С.Д., Яковлев А.Г. Применение шумоподобных сигналов в зондированиях становлением поля // Геофизика. 2012. № 1. С. 52–60].Svetov B.S., Alekseev D.A., Ageev V.V., Karinskiy S.D., Yakovlev A.G., 2012. Field Establishment Probe with Noise-Like Signals. Geophysics 1, 52–60 (in Russian)Тикшаев В.В. Высокоразрешающая электроразведка становлением поля с пространственным накоплением для поисково-разведочных работ на нефть и газ: Дис. … докт. тех. наук. М., 1984. 446 с.].Tikshaev V.V., 1984. High-Resolution Electrical Prospecting by Field Formation with Spatial Accumulation for Oil and Gas Exploration. PhD Thesis (Doctor of Technical Sciences). Moscow, 446 p. (in Russian)Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. М.: Радио и связь, 1985. 384 с.].Varakin L.E., 1985. Noise-Like Signal Communication Systems. Radio i Svyaz’, Moscow, 384 p. (in Russian) [Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. М.: Радио и связь, 1985. 384 с.].Великин А.Б., Великин А.A. Новый корреляционный метод импульсной электроразведки с шумоподобными сигналами СТЕМ для электромагнитного зондирования недр при поисках углеводородного сырья // Вопросы естествознания. 2016. Т. 1. № 19. C. 103–115].Velikin A.B., Velikin A.A., 2016. A New Correlation Transient Electromagnetic Method with Noise-Like Signals (СTEM) for Earth Elektromagnetic Sounding in Oil and Gas. Voprosy Estestvoznaniya 1 (19), 103–115 (in Russian)Zepernick H.-J., Finger A., 2005. Pseudo Random Signal Processing. Theory and Application. John Wiley & Sons, 432 p. DOI:10.1002/9780470866597.Zepernick H.-J., Finger A., 2005. Pseudo Random Signal Processing. Theory and Application. John Wiley & Sons, 432 p. DOI:10.1002/9780470866597.Жданов М.С. Электроразведка. М.: Недра, 1986. 316 с.].Zhdanov M.S., 1986. Electrical Prospecting. Nedra, Moscow, 316 p. (in Russian) [Жданов М.С. Электроразведка. М.: Недра, 1986. 316 с.].

The authors declare that there are no conflicts of interest present.