Дата публикации: 30 сентября 2019 г.

Международной группе ученых удалось повысить эффективность электромагнитного метода разведки рудных месторождений

Группа ученых из Московского физико-технического института, а также Сколковского института науки и технологий, Санкт-Петербургского государственного университета и Университета штата Юта (Солт-Лейк Сити, США) опубликовала фундаментальную работу, посвященную применению Controlled-Source Electromagnetic Method (CSEM) — электромагнитного метода с управляемым источником — на модели легендарного золотого месторождения Сухой Лог в Восточной Сибири.

Открытие ученых позволит повысить эффективность CSEM и вывести на новый качественный уровень разведку месторождений не только золота, но и других рудных месторождений.  Работа математиков и геофизиков опубликована одном из самых авторитетных научных изданий в области вычислительной геофизики — Geophysical Journal International.

Метод электромагнитной разведки рудных месторождений с управляемым монохроматическим источником был придуман и активно развивался в 50–60-е годы прошлого века. Заключается он в том, что через заземленные электроды в землю подавали осциллирующий электрический ток и измеряли электромагнитное поле на поверхности. Измеряемое электромагнитное поле зависит от распределения электропроводности под участком работ. Решая обратную задачу, можно выявить зоны повышенной проводимости, связанные со скоплением металлосодержащей руды. 

В лаборатории прикладной вычислительной геофизики МФТИ под руководством Михаила Жданова удалось создать численный метод, который кратно сокращает объем необходимых вычислений, делая задачу доступной для решения на современных суперкомпьютерах. 

«В наземной геофизике зондирование среды переменным током упирается в логистику генератора и вычислительные ресурсы, — рассказывает один из авторов работы Михаил Маловичко, научный сотрудник лаборатории прикладной вычислительной геофизики МФТИ и научный сотрудник Сколтеха. — Ситуация c логистикой стала улучшаться в последние годы с появлением измерительных систем, способных автоматически коммутировать тысячи электродов без необходимости их физического перемещения. Что касается вычислений, то для решения обратной задачи необходимо сотни тысяч раз рассчитывать электромагнитное поле от заданных электрических токов. Чтобы снизить объем вычислений, измерения выполняют на постоянном токе, но это ухудшает точность метода. Мы предложили новый численный метод, позволяющий кратно ускорить решение прямой задачи на переменном токе. Говоря математическим языком, был разработан предобуславливатель специального вида, который учитывает физические особенности распространения электромагнитного поля в геологической среде и специфику геофизических измерений. На этой основе мы построили алгоритм решения обратной задачи для вычислительных систем с распределенной памятью». 

Однако, чтобы получить возможность применять подобный алгоритм на практике, его необходимо было верифицировать с помощью точных подробных данных о каком-либо конкретном месторождении, полученных при помощи самого дорогого, что есть в геологоразведке, — разведывательного бурения. 

И такие данные удалось найти. 

Знаменитое золоторудное месторождение Сухой Лог было открыто в Иркутской области советскими геологами в 60-е годы прошлого века. На сегодняшний день оно крупнейшее по запасам в России и одно из крупнейших в мире: более двух тысяч тонн золота залегают в сибирской земле, при том, что запасы среднестатистического месторождения измеряются обычно не более чем несколькими десятками тонн. 

Но у месторождения Сухой Лог есть особенность: концентрация металла в горной породе всего около 2 г на тонну. То есть, месторождение придется разрабатывать долго и тщательно, перерабатывая миллионы тонн руды. Поэтому Сухой Лог вскоре после открытия первым делом был подробнейшим образом изучен. 

Обработав массивы информации из Сухого Лога, сотрудники МФТИ с коллегами создали детальную цифровую трехмерную модель месторождения, которая позволила протестировать созданный алгоритм решения обратной задачи метода CSEM. 

Результаты тестовых вычислений, пример которых описан в опубликованной работе, представляют собой объемное изображение размером 6х4х2 километра, показывающее распределение электропроводности породы в толще месторождения. Наличие подобной информации позволяет обойтись минимальным количеством поисково-разведочных скважин, которые теперь могут понадобиться исключительно для выборочной перепроверки уже имеющихся результатов. 

«Бурение такого количества разведочных скважин, как на Сухом Логе, сегодня обошлось бы в несколько десятков миллионов долларов. Мы показали, что при помощи геофизических измерений можно получать сопоставимую по детальности информацию. Это в разы дешевле и быстрее», — говорит Михаил Маловичко. 

Ученые утверждают, что разработанный численный метод, опробованный на золоторудном месторождении, полностью применим для решения обратных задач на месторождения других типов. В частности, для медно-никелевых, медно-колчеданных и полиметаллических (свинцово-цинковых) руд. 

Источник: mipt.ru

Гасанбекова Л. А. Оценка эффективности финансово-хозяйственной деятельности государственных унитарных предприятий Практическое пособие / Л. А. Гасанбекова, В. И. Никитина, Б. В. Сошников; под общ. науч. ред. канд. экон. наук О. А. Коробко. – М.: ФГБНУ «Аналитический центр» Минобрнауки России, 2019. – 49 с. (ISBN 978-5-904670-54-2). Доступна электронная версия печатного издания.

Вопросы контроля хозяйственной деятельности и финансового аудита, национальной безопасности, системного анализа и управления Сборник материалов III Всеросс. науч.-практ. конф., г. Москва, 29 декабря 2017. – М.: ФГБНУ «Аналитический центр» Минобрнауки России, 2018. – 200 с. (ISBN 978-5-904670-53-5). Доступна электронная версия печатного издания.

открыть полный список изданий Центра →