Un préalable essentiel à la construction et à l'extraction de ressources est l'étude de la structure géologique du site. L'une des étapes de ce processus est l'investigation géophysique. Cela permet d'avoir une vue d'ensemble continue des horizons géologiques plutôt que des données ponctuelles :les forages. Les méthodes standard de géophysique aident à résoudre avec succès ce problème dans des conditions relativement simples. Pourtant, les méthodes classiques de courant continu peuvent conduire à de sérieuses imprécisions si nous devons étudier des structures géologiquement complexes avec de fines couches de sols sableux et argileux.

La tomographie par résistivité électrique (ERT) est l'une des méthodes les plus populaires en levé géoélectrique. Il s'agit d'une méthode géophysique d'imagerie des structures souterraines par des mesures de résistivité électrique réalisées en surface ou dans des forages. Il permet aux géologues de « voir » diverses formations rocheuses car elles ont une résistivité différente. Pourtant, la tomographie de résistivité électrique peut également entraîner de graves imprécisions dans la mesure de l'épaisseur de la couche géologique, et donc conduire à une augmentation considérable des valeurs.

« Les erreurs d'estimation des propriétés électriques des sols peuvent entraîner des erreurs dans la construction des pieux et d'autres problèmes lors de la construction. Lorsque nous explorons le dépôt des sables, de telles erreurs peuvent conduire à des données erronées sur les réserves de sable. On ne sait jamais ce qu'il y a sous la surface de la Terre. Si nous interprétons nos données selon une approche formelle uniquement, il y a une énorme chance d'avoir des erreurs, " a déclaré Arsène Chlykov, le premier auteur de la recherche, doctorat et chercheur principal à l'Institut des sciences de la Terre de l'Université de Saint-Pétersbourg.

La tomographie par résistivité électrique (ERT) n'est pas la seule méthode pour étudier le sous-sol de la Terre. Une méthode radiomagnétotellurique (RMT) relativement nouvelle est en cours de développement par des géophysiciens de l'Université de Saint-Pétersbourg et leurs collègues de l'Institut de géophysique et de météorologie (IGM), l'Université de Cologne (Allemagne); et l'Institut indien de technologie de Kharagpur (IIT Kharagpur). Il utilise le champ électromagnétique des émetteurs radio distants, et fournit des informations sur le sous-sol à des profondeurs de 1 à 30-50 mètres. Si nous utilisons la radiomagnétotellurique à source contrôlée (CSRMT), nous pouvons étudier le sous-sol jusqu'à 100-150 mètres.

"Si nous utilisons les deux méthodes dans un site avec une section géoélectrique compliquée, nous pouvons obtenir des résultats différents. C'est parce que la structure significativement différente du champ électromagnétique utilisé dans les méthodes CSRMT et ERT. Mais l'inversion conjointe des données CSRMT et ERT permet d'utiliser les avantages des deux méthodes et d'obtenir des résultats plus précis. C'est la raison pour laquelle nous avions besoin d'un algorithme pour les rejoindre, ", a déclaré Arseny Shlykov.

L'expérience sur le terrain a été réalisée sur le site d'essais sur le terrain de l'Université d'État Lomonossov de Moscou, située dans la colonie d'Aleksandrovka dans la région de Kaluga. L'équipe internationale de géophysiciens a comparé les résultats obtenus en utilisant les deux méthodes et interprété les données obtenues à la fois séparément et conjointement. Les données obtenues à l'aide de l'algorithme nouvellement développé étaient les plus proches des données de forage.

"L'algorithme nouvellement développé est un pas de plus pour assurer une plus grande précision de l'exploration géophysique. Cet algorithme fonctionne dans un modèle anisotrope vertical de la Terre en couches horizontalement à une dimension. Les modèles à une dimension sont les plus simples. Ils représentent le sous-sol comme une bouffée tarte pâtissière avec plusieurs couches horizontales. Les propriétés des roches dans de tels modèles peuvent changer dans une seule direction, c'est-à-dire vers le bas. C'est pourquoi de tels modèles sont appelés unidimensionnels. Évidemment, le milieu géologique est plus complexe. Nous prévoyons de continuer à développer l'algorithme pour pouvoir l'utiliser avec des modèles géologiques bidimensionnels et tridimensionnels. Les modèles bidimensionnels représentent à la fois les changements verticaux et latéraux. Pourtant, les changements latéraux sont également dans une seule direction. Les modèles tridimensionnels sont les plus complexes et proches de ce que nous avons dans la vraie vie. Pourtant, l'utilisation de modèles tridimensionnels n'est pas une tâche facile. C'est plutôt gourmand en ressources et en temps, ", a déclaré Arseny Shlykov.