Эппельбаум Л.В.^1,2

¹ Департамент геофизики, факультет точных наук, Тель-Авивский университет, Тель-Авив, Израиль Тель-Авив, Рамат-Авив 6997801

² Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности, Азербайджан AZ1010, Баку, просп. Азадлыг, 20: levap@tauex.tau.ac.il

DOI: 10.35714/ggistrat20240100007

Резюме. Хорошо известно, что соляные тела являются обычно неблагоприятными объектами для применения гравитационных и магнитных методов. Это обусловлено главным образом незначительными различиями в плотности (соляные объекты плотностью 2100-2200 кг/м³ часто залегают в отложениях со схожей плотностью) и намагниченности (слои соли с намагниченностью около -10 мА/м, как правило, залегают в слабомагнитных средах), а также геолого-петрофизической изменчивостью изучаемого геологического разреза. Поэтому для обработки и интерпретации гравимагнитных данных необходимо использовать хорошо разработанные методологии из имеющегося богатого аналитического арсенала, начиная с удаления (уменьшения) различного рода помех и визуальной локализации объектов исследований и заканчивая разработкой трехмерных физико-геологических моделей (ФГМ). Хотя количественный анализ гравимагнитных аномалий от соляных объектов, залегающих обычно в виде тонких горизонтальных пластов, представляет собой сложную задачу, разработанная детальная методика интерпретации потенциальных аномалий (Эппельбаум, 2019) позволяет успешно решать эту проблему. Комплексирование гравитационных и магнитных данных между собой и с другими геофизическими методами повышает надежность и точность геолого-геофизической интерпретации. Для комплексного трехмерного гравимагнитного моделирования применяется разработанное программное обеспечение GSFC, в котором геологические тела аппроксимируются трехмерными горизонтальными полигональными призмами. Применение ряда качественных и количественных методов интерпретации представлено в статье на модельных и полевых примерах. Помимо наземной съемки предлагается применять магнитную съемку с использованием беспилотных летательных аппаратов на малых высотах, что позволит не только оперативно оконтурить расположение соляных объектов, но и отследить появление карстовых подземных полостей, часто связанных с соляными объектами.

Ключевые слова: соляные тела, гравитация, магнетизм, количественный анализ, комплексная интерпретация

ЛИТЕРАТУРА

Alizadeh A.A., Guliyev I.S., Kadirov F.A., Eppelbaum L.V. Geosciences in Azerbaijan. Vol. II. Economic minerals and applied geophysics. Springer. Heidelberg – N.Y., 2017, 340 p., DOI: 10.1007/978-3-319-40493-6.

Alperovich L., Eppelbaum L., Zheludev V., Dumoulin J., Soldovieri F., Proto M., Bavusi M. and Loperte A. A new combined wavelet methodology applied to GPR and ERT data in the Montagnole experiment (French Alps). Jour. of Geophysics and Engineering, Vol. 10, No. 2, 025017, 2013, pp.1-17, DOI: 10.1088/1742-2132/10/2/025017.

Al-Zoubi A., Eppelbaum L., Abueladas A., Ezersky M., Akkawi E. Methods for removing regional trends in microgravity under complex environments: testing on 3D model examples and investigation in the Dead Sea coast. International Jour. of Geophysics, Vol. 2013, Article ID 341797, 2013, pp. 1-13, DOI: 10.1155/2013/ 341797.

Averbuch A.Z., Neittaanmaki P., Zheludev V.A. Spline and spline wavelet methods with applications to signal and image processing: Volume I: Periodic splines. Springer Netherlands, 2014, 496 p., DOI: 10.1007/978-94-017-8926-4.

Bashirov A.E., Eppelbaum L.V., Mishne L.R. Improving Eötvös corrections by wide-band noise Kalman filtering. Geophysical Journal International, Vol. 108, No. 1, 1992, pp. 193-197.

Borda M. Fundamentals in information theory and coding. Springer, Berlin-Heidelberg, 2011, 504 p., DOI: 10.1007/978-3-642-20347-3.

Brooke C., Clutterbuck B. Mapping heterogeneous buried archaeological features using multisensor data from unmanned aerial vehicles. Remote Sensing, Vol. 12(1), 41, 2020, pp. 1-31, DOI: 10.3390/rs12010041.

Eppelbaum L.V. Remote operated vehicle geophysical survey using magnetic and VLF methods: proposed schemes for data processing and interpretation. Proceed. of the 2008 SAGEEP Conference, Philadelphia, USA, Vol. 21, 2008, pp. 938-963, DOI: 10.4133/ 1.2963338.

Eppelbaum L.V. An advanced methodology for Remote Operation Vehicle magnetic survey to delineate buried targets. Trans. of the 20th General Meeting of the Intern. Mineralogical Association, CH30G: Archaeometry (general session): Composition, technology, and provenance of archaeological artifacts, Budapest, Hungary, 2010, p. 103.

Eppelbaum L.V.  Study of magnetic anomalies over archaeological targets in urban conditions. Physics and Chemistry of the Earth, Vol. 36, No. 16, 2011a, pp. 1318-1330, DOI: 10.1016/j.pce.2011.02.00.

Eppelbaum L.V. Interpretation of magnetic anomalies due to archaeological and environmental targets classified as “quasi thick bed bodies” in complex physical-geological environments. Proceed. of the 2013 SAGEEP Conference, Denver, Colorado, USA, Vol. 26, No. 1, 2013, pp. 415-424, DOI: 10.4133/sageep2013-144.1.

Eppelbaum L.V. Geophysical observations at archaeological sites: Estimating informational content. Archaeological Prospection, Vol. 21, No. 2, 2014a, pp. 25-38, DOI: 10.1002/arp.1468.

Eppelbaum L.V. Four color theorem and applied geophysics. Applied Mathematics, Vol. 5, 2014b, pp. 358-366, DOI: 10.4236/am.2014.54062.

Eppelbaum L.V. Review of environmental and geological microgravity applications and feasibility of their implementation at archaeological sites in Israel. International Jour. of Geophysics, Article ID 927080, 2011b, pp. 1-9, DOI: 10.1155/2011/927080.

Eppelbaum L.V. Quantitative interpretation of magnetic anomalies from thick bed, horizontal plate, and intermediate models under complex physical-geological environments in archaeological prospection. Archaeological Prospecting, Vol. 23, No. 2, 2015a, pp. 255-268, DOI: 10.1002/arp.1511.

Eppelbaum L.V. Quantitative interpretation of magnetic anomalies from bodies approximated by thick bed models in complex environments. Environmental Earth Sciences, Vol. 74, No. 7, 2015b, pp. 5971-5988, DOI: 10.1007/s12665-015-4622-1.

Eppelbaum L.V. Geophysical potential fields: geological and environmental applications. Elsevier. Amsterdam – N.Y., 2019, 467 p., DOI: 10.1088/978-0-7503-3635-2.

Eppelbaum L.V. Theories of probability, information, and graphs in applied geophysics. In: Prime archives in applied mathematics (K. Kyamakya, ed.), Vide Leaf. 2020, pp. 1-35, DOI: 10.37247/PAAM.1.2020.18.

Eppelbaum L.V., Alperovich L., Zheludev V., Pechersky A. Application of informational and wavelet approaches for integrated processing of geophysical data in complex environments. Proceed. of the 2011 SAGEEP Conference, Charleston, South Carolina, USA, Vol. 24, 2011, pp. 24-60, DOI: 10.3997/2214-4609-pdb.247.201.

Eppelbaum L.V., Ezersky M.G., Al-Zoubi A.S., Goldshmidt V.I., Legchenko A. Study of the factors affecting the karst volume assessment in the Dead Sea sinkhole problem using microgravity field analysis and 3D modeling. Advances in GeoSciences, Vol. 19, 2008, pp. 97-115, DOI: 10.5194/adgeo-19-97-2008.

Eppelbaum L.V., Katz Y.I. Key features of seismo-neotectonic pattern of the Eastern Mediterranean. Proceedings of Azerb. Nation. Acad. Sci., the Sciences of Earth, No. 3, 2012, pp. 29-40.

Eppelbaum L.V., Khesin B.E. Geophysical studies in the Caucasus. Springer. Berlin - Heidelberg, 2012, 404 p., DOI: 10.1007/978-3-540-76619-3.

Eppelbaum L.V., Khesin B.E., Itkis S.E. Prompt magnetic investigations of archaeological remains in areas of infrastructure development: Israeli experience. Archaeological Prospection, Vol. 8, No. 3, 2001, pp.163-185, DOI: 10.1002/arp.167.

Eppelbaum L.V., Mishne A.R. Unmanned airborne magnetic and VLF investigations: effective geophysical methodology of the near future. Positioning, Vol. 2, No. 3, 2011, pp. 112-133, DOI: 10.4236/pos.2011.23012.

Eppelbaum L.V., Zheludev V., Averbuch A. Diffusion maps as a powerful tool for integrated geophysical field analysis to detect hidden karst terranes. Proceedings of Azerb. Nation. Acad. Sci., the Sciences of Earth, No. 1-2, 2014, pp. 36-46.

Ezersky M., Eppelbaum L., Al-Zoubi A., Keydar S., Medvidiev B., Akkawi E., Abueladas A.-R., Al-Ruzouq R. Geophysical prediction and following development sinkholes in two Dead Sea areas, Israel and Jordan. Environmental Earth Sciences, Vol. 70, 2013, pp. 1463-1478, DOI: 10.1007/s12665-013-2233-2.

Ezersky M., Eppelbaum L.V., Legchenko A. Applied geophysics for karst and sinkhole investigations: the Dead Sea and other regions. IOP (Institute of Physics Publishing). Bristol, UK, 2023, 639 p., DOI: 10.1088/978-0-7503-3635-2.

Ezersky M., Legchenko A., Camerlynck C., Al-Zoubi A., Eppelbaum L., Keydar S. The Dead Sea sinkhole hazards – new findings based on the multidisciplinary geophysical study. Zeitschrift für Geomorphologie, Supplementary Issues, Vol. 54, Supplementary Issue 2, 2010, pp. 69-90, DOI: 10.1127/0372-8854/2010/0054S2-0005.

Gadirov V., Eppelbaum L.V. Density-thermal dependence of sedimentary associations calls to reinterpreting detailed gravity surveys. Annales Geophysicae, Vol. 58, No. 1, 2015, pp. 1-6, DOI: 10.4401/ag-6672.

Ivashov S., Bugaev A., Razevig V. The simplest assessment of the possibility of using microgravimeters to search for unknown voids inside the Khufu Pyramid. Research Square, 2023, pp. 1-10, DOI: 10.21203/ rs.3.rs-2731210/v1.

Kaufmann G. Geophysical mapping of solution and collapse sinkholes. Jour. of Applied Geophysics, Vol. 111, 2014, pp. 271-288, DOI: 10.1016/j.jappgeo.2014.10.011.

Khesin B.E., Alexeyev V.V., Eppelbaum L.V. Interpretation of geophysical fields in complicated environments. Ser.: Modern Approaches in Geophysics (MAGE, Vol. 14). Kluwer Acad. Publ. (Springer). Boston–Dordrecht–London, 1996, 368 p., DOI:10.1007/978-94-015-8613-9.

Kolster M.E., Wigh M.D., da Silva E.L.S., Vilhelmsen T.B., Døssing A., High-speed magnetic surveying for unexploded ordnance using UAV systems. Remote Sensing, Vol. 14, No. 5, 2022, 1134, pp. 1-27, DOI: 10.3390/ rs14051134.

Paoletti V., Milano M., Baniamerian J., Fedi M. Magnetic field imaging of salt structures at Nordkapp Basin, Barents Sea. Geophysical Research Letters, Vol. 47, No. 18, 2020, pp. 1-12, DOI: 10.1029/2020gl089026.

Rowe J.D., Prieto C. Aeromagnetic data helps define salt structure variations in the Gulf of Mexico. Offshore, 01.01.2002.

Rybakov M., Rotstein Y., Shirman B., Al-Zoubi A. Cave detection near the Dead Sea – A micromagnetic feasibility study. The Leading Edge, June 2005, pp. 585-590, DOI: 10.1190/1.1946210.

Sharma P.V. Environmental and engineering geophysics. Cambridge Univ. Press. Cambridge, 1997, 475 p., DOI: 10.1017/CBO9781139171168.

Silva Dias F.J.S., Barbosa F.C.F., Silva J.B.C. Adaptive learning 3D gravity inversion for salt-body imaging. Geo­physics, 76, No. 3, 2011, pp. 149-157, DOI: 10.1190/ 1.3555078.

Telford W.M., Geldart L.P., Sheriff R.E. Applied geophysics. Cambridge Univ. Press. Cambridge, 1990, 792 p., DOI: 10.1017/CBO9781139167932.

Wei X., Sun J., Sen M.K. Quantifying uncertainty of salt body shapes recovered from gravity data using trans-dimensional Markov chain Monte Carlo sampling. Geo­physical Jour. International, Vol. 232, No. 3, 2023, pp. 1957-1978, DOI: 10.1093/gji/ggac430.