Численное моделирование для исследования зон активных сейсмогенерирующих разломов

Ученые из Института географии РАН впервые использовали численное моделирование данных георадиолокации для выделения приповерхностных сегментов разломных зон в Горном Алтае. В созданную модель возможно заложить электромагнитные свойства пород, её слагающих, а также задать реалистичную геометрию объекта. Об этом говорится в статье (https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nsg.12153) сотрудников отдела палеогеографии четвертичного периода ИГ РАН, вышедшей в авторитетном международном журнале «Near Surface Geophysics».

Малоглубинный высокоразрешающий метод георадиолокации находит свое применение в задачах изучения стратиграфии четвертичных отложений, донных осадков, моренных гряд, ряби течений, погребенных форм рельефа, а также разломных зон. 
Новым объектом применения метода можно назвать зоны активных сейсмогенерирующих разломов. Приповерхностная часть разломной зоны является сложным объектом изучения, в особенности если она представлена грубообломочными слабосцементированными породами (гравийники и галечники). Тренчинг (копание траншей) здесь затруднен, и глубина траншей редко превышает 3 метра. 

«Геофизические методы могут оперативно и неинвазивно дополнить информацию о разрезе, – рассказывает один из авторов статьи, к.г.-м.н., сотрудница отдела палеогеографии четвертичного периода ИГ РАН Светлана Бричева. – Георадиолокация обладает наибольшей разрешающей способностью среди методов инженерной геофизики, благодаря чему на радарограммах возможно различить разрывы и смещения отдельных блоков, области деформации и даже отдельные сегменты разлома, такие как лежачее и висячее крыло. Однако сложность пространственной конфигурации и малый контраст электромагнитных свойств пород затрудняют интерпретацию. Именно с такой проблемой мы столкнулись при обработке полевых материалов, полученных в ходе экспедиций 2019-2020 гг. в Кош-Агачский район Горного Алтая».

Здесь были проведены георадарные исследования по классической методике профилирования вкрест разломных уступов, часть которых была вскрыта траншеями. При помощи георадара были выявлены особенности залегания литологических слоев и прослежены разломы второго порядка до глубин 8-10 метров, выделены границы между отложениями кош-агачской свиты и верхнечетвертичными валунно-галечными и гравийными отложениями. Существенным новшеством опубликованного исследования является подход к интерпретации данных георадиолокации с использованием численного моделирования. Зарисовки стенок траншей были использованы для создания численных моделей, на основе которых смоделированы радарограммы. В созданную модель возможно заложить электромагнитные свойства пород, ее слагающих, а также задать реалистичную геометрию объекта. Анализ полученной радарограммы является решением прямой задачи геофизики. На основе сравнения численной радарограммы с полевыми результатами показано, какие признаки отвечают особенностям стратиграфии разломной зоны. «К примеру, мало нарушенное лежачее крыло разлома характеризуется сглаженными отражениями и большей глубиной проникновения георадарного сигнала, а в области висячего крыла на радарограмме наблюдается поднятие кровли низкоомных подстилающих пород, в связи с чем глубинность исследования сокращается, – отмечает Светлана Бричева. – Численная модель хорошо соответствует полевым данным – на ней отчетливо выделяется область деформации и отложения коллювиального клина».
Геофизические методы в исследованиях ИГ РАН не только находят все более широкое применение и позволяют получать новые данные на современном международном уровне, но и формируют междисциплинарное сотрудничество разных специалистов, обогащающее знаниями друг друга.

Информация и фото предоставлены пресс-службой Института географии РАН