Особенности применения 2D-электротомографии в пещерах
Особенности применения 2D-электротомографии в пещерах
DOI: 10.17746/1563-0102.2020.48.4.067-074
В.В. Оленченко1, 2, Л.В. Цибизов1–3, П.С. Осипова1, 2, Т.Т. Чаргынов4, Б.Т. Виола5, К.А. Колобова6, А.И. Кривошапкин1, 6 1Новосибирский государственный университет ул. Пирогова, 1, Новосибирск, 630090, Россия 2Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН пр. Академика Коптюга, 3, Новосибирск, 630090, Россия 3Геофизический центр РАН ул. Молодежная, 3, Москва, 119296, Россия 4Кыргызский национальный университет им. Жусупа Баласагына, Кыргызстан Жусуп Баласагын атындагы Кыргыз улуттук университети Фрунзе к?ч?сy, 547, Бишкек шаары, 720033, Кыргыз Республикасы 5Университет Торонто, Канада University of Toronto 27 King’s College Circle Toronto, Ontario M5S 1A1, Canada 6Институт археологии и этнографии СО РАН пр. Академика Лаврентьева, 17, Новосибирск, 630090, Россия
Применение геофизических методов в пещерах позволяет существенно повысить эффективность археологических исследований, однако имеет ряд особенностей в связи с ограниченностью пространства для проведения измерений и сложностью строения окружающей среды в сравнении с наземными объектами. В 2017 г. при помощи электротомографии была исследована пещера Сельунгур в Ферганской долине (Кыргызстан). С учетом приведенных выше соображений в процессе работы возник вопрос о достоверности полученных данных. С целью его прояснения был поставлен численный эксперимент для определения влияния трехмерной геометрии пещеры на результаты двумерной инверсии. Установлено, что вариации в геометрических параметрах пещеры приводят к неожиданным ложным аномалиям, иногда к весьма значительным ошибкам в определении положения и электрического сопротивления скального фундамента. В случае расходящихся книзу стен пещеры применение инверсии, основанной на двумерной модели, может дать верный геоэлектрический разрез. Таким образом, электротомография в пещерах с аналогичной геометрией позволяет получить достоверные данные о форме поверхности скального основания, толщине осадочного слоя, размерах и положении таких включений в нем, как упавшие обломки кровли.
Peculiarities of Using 2D Electrical Resistivity Tomography in Caves
V.V. Olenchenko1, 2, L.V. Tsibizov1–3, P.S. Osipova1, 2, T.T. Chargynov4, B.T. Viola5, K.A. Kolobova6, and A.I. Krivoshapkin1, 6 1Novosibirsk State University, Pirogova 1, Novosibirsk, 630090, Russia 2Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, Pr. Akademika Koptyuga 3, Novosibirsk, 630090, Russia 3Geophysical Center, Russian Academy of Sciences, Molodezhnaya 3, Moscow, 119296, Russia 4Jusup Balasagyn Kyrgyz National University, Frunze 547, Bishkek, 720033, Kyrgyzstan 5University of Toronto, 27 King’s College Circle Toronto, Ontario M5S 1A1, Canada 6Institute of Archaeology a nd Ethnography, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, Pr. Akademika Lavrentieva 17, Novosibirsk, 630090, Russia
The efficiency of archaeological studies inside caves could be greatly enhanced by geophysical methods because of their potential for examining deposit structure and features. Application of those methods in caves entails a number of problems caused by limited space for measurements and the complexity of the surrounding medium’s structure as compared to above-ground measurements. In 2017, Selungur Cave in the Fergana Valley, Kyrgyzstan, was examined using electrical resistivity tomography. Because of the above concerns, in the course of the work the question of the reliability of the results arose. To clarify the issue, a numerical experiment was performed to assess the effect of the three-dimensional cave geometry on the results of a two-dimensional inversion. It was found that variations of cave geometry parameters result in unexpected false anomalies, and considerable errors in bedrock location and resistivity can occur. In the case of downward diverging cave walls, an accurate resistivity section can be obtained by using the inversion based on a two-dimensional model. Therefore, electrical resistivity tomography in caves with similar geometry can yield reliable results concerning the shape of bedrock surface, the thickness of sedimentary layers, and size and position of inclusions such as fallen fragments of roof therein.
