Een essentiële voorbereiding op bouw en constructie of extractie van hulpbronnen is het bestuderen van de geologische structuur van de site. Een van de stappen van dit proces is geofysisch onderzoek. Dit geeft een continu overzicht van de geologische horizonten in plaats van alleen gegevens over punten:boorgaten. De standaardmethoden van geofysica helpen dit probleem met succes op te lossen in relatief eenvoudige omstandigheden. Toch kunnen de klassieke gelijkstroommethoden tot ernstige onnauwkeurigheden leiden als we geologisch complexe structuren met dunne lagen zand- en kleigronden moeten onderzoeken.

Een van de meest populaire methoden in geo-elektrisch onderzoek is elektrische resistiviteitstomografie (ERT). Het is een geofysische methode om ondergrondse structuren in beeld te brengen door elektrische weerstandsmetingen aan het oppervlak of in boorgaten. Het stelt geologen in staat om verschillende rotsformaties te 'zien' omdat ze een verschillende soortelijke weerstand hebben. Maar de elektrische weerstandstomografie kan ook leiden tot ernstige onnauwkeurigheid bij het meten van de geologische laagdikte, en daardoor tot een aanzienlijke waardestijging leiden.

"Fouten bij het inschatten van de elektrische eigenschappen van de grond kunnen leiden tot fouten in de paalconstructie en andere problemen tijdens het bouwen. Wanneer we de afzetting van het zand onderzoeken, dergelijke fouten kunnen leiden tot verkeerde gegevens over zandreserves. Je weet nooit wat zich onder het aardoppervlak bevindt. Als we onze gegevens alleen volgens een formele benadering interpreteren, is de kans op fouten enorm, " zei Arseny Shlykov, de eerste auteur van het onderzoek, doctoraat en senior onderzoeker aan het Instituut voor Aardwetenschappen aan de Universiteit van St. Petersburg.

Elektrische resistiviteitstomografie (ERT) is niet de enige methode om de ondergrond van de aarde te onderzoeken. Een relatief nieuwe radiomagnetotelluric (RMT) methode wordt ontwikkeld door geofysici van de Universiteit van St. Petersburg en hun collega's van:het Institute of Geophysics and Meteorology (IGM), de Universiteit van Keulen (Duitsland); en Indian Institute of Technology Kharagpur (IIT Kharagpur). Het maakt gebruik van het elektromagnetische veld van externe radiozenders, en geeft informatie over de ondergrond tot dieptes van 1 tot 30-50 meter. Als we gecontroleerde bron radiomagnetotelluric (CSRMT) gebruiken, we kunnen de ondergrond bestuderen tot op 100-150 meter diepte.

"Als we beide methoden gebruiken op één site met een gecompliceerde geo-elektrische sectie, we kunnen verschillende resultaten krijgen. Het is vanwege een significant verschillende structuur van het elektromagnetische veld dat wordt gebruikt in CSRMT- en ERT-methoden. Maar de gezamenlijke inversie van CSRMT- en ERT-gegevens maakt het mogelijk om de voordelen van beide methoden te gebruiken en nauwkeurigere resultaten te krijgen. Dit is de reden waarom we een algoritme nodig hadden om zich bij hen aan te sluiten, ' zei Arseny Shlykov.

Het veldexperiment werd uitgevoerd op de veldtestlocatie van de Lomonosov Moscow State University in de nederzetting Aleksandrovka in de regio Kaluga. Het internationale team van geofysici vergeleek de met beide methoden verkregen resultaten en interpreteerde de verkregen gegevens zowel afzonderlijk als gezamenlijk. De gegevens die met het nieuw ontwikkelde algoritme werden verkregen, kwamen het dichtst bij de boorgatgegevens.

"Het nieuw ontwikkelde algoritme is weer een stap vooruit om te zorgen voor meer nauwkeurigheid van geofysische verkenning. Dit algoritme werkt binnen een eendimensionaal horizontaal gelaagd verticaal anisotroop model van de aarde. De eendimensionale modellen zijn het eenvoudigst. Ze vertegenwoordigen de ondergrond als een trekje gebaktaart met meerdere horizontale lagen. De eigenschappen van de rotsen in dergelijke modellen kunnen slechts in één richting veranderen, d.w.z. naar beneden. Daarom worden dergelijke modellen eendimensionaal genoemd. Blijkbaar, de geologische media is complexer. We zijn van plan het algoritme verder te ontwikkelen om het te kunnen gebruiken met twee- en driedimensionale geologische modellen. Tweedimensionale modellen vertegenwoordigen zowel verticale als laterale veranderingen. Maar de zijwaartse veranderingen zijn ook slechts in één richting. Driedimensionale modellen zijn het meest complex en komen het dichtst in de buurt van wat we in het echte leven hebben. Toch is het gebruik van driedimensionale modellen geen gemakkelijke taak. Het is nogal arbeidsintensief en tijdrovend, ' zei Arseny Shlykov.