Spatial distribution of thawed and frozen ground based on areal electrical tomography data
https://doi.org/10.55959/MSU0579-9406-4-2025-64-4-107-113
Abstract
The article presents the results of a study on the spatial distribution of thawed and frozen grounds in the permafrost zone using three-dimensional electrical resistivity tomography. The aim of the research was to determine the boundaries between frozen and thawed rocks, as well as to identify the groundwater level. The study utilized data from electrical resistivity tomography, drilling, and borehole thermometry. Based on the obtained data, a three-dimensional geoelectrical model was constructed, which aligns well with the available geological information. It was found that anomalous zones with elevated temperatures correlate with areas of reduced electrical resistivity, indicating the presence of taliks. Maps of the groundwater level and the top of permafrost were created, reflecting the geological features of the studied area. The results confirm the effectiveness of the three-dimensional model for data interpretation in complex geological conditions and can be applied to solve similar problems.
About the Authors
V. S. Stepchenov
Lomonosov Moscow State University
Russian Federation
Russian Federation
Vladimir S. Stepchenov
Moscow
D. K. Bolshakov
Lomonosov Moscow State University
Russian Federation
Russian Federation
Dmitriy K. Bolshakov
Moscow
I. N. Modin
Lomonosov Moscow State University
Russian Federation
Russian Federation
Igor N. Modin
Moscow
References
1. Бобачев А.А., Горбунов А.А., Модин И.Н., Шевнин В.А. Электротомография методом сопротивлений и вызванной поляризации // Приборы и системы разведочной геофизики. 2006. № 2. С. 14–17.
2. Большаков Д.К., Модин И.Н., Ефремов К.Д. Многосегментная технология измерений методом электротомографии // Тезисы докладов Научной конференции «Ломоносовские чтения — 2019». Секция «Геология». Москва: МГУ, 2019. 15–25 апреля. 7 с. URL: https://conf.msu.ru/rus/event/5604/ (дата обращения: 16.04.2019).
3. Брушков А.В., Васина А.И., Кияшко Н.В. и др. Глобальное потепление и состояние вечной мерзлоты в России // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2024. Т. 63, № 6. С. 4–11.
4. Григорьев Д.В., Ведерников А.С. Результаты применения 3D-электротомографии для поисков карстовых пустот в условиях солеотвала // Проблемы недропользования. 2019. № 4(23). С. 137–143.
5. Модин И.Н., Лубнина Н.В., Скобелев А.Д., Крылов О.В. Электростратиграфия западной части Херсонеса Таврического // Геофизика. 2024. № 1. С. 40–50.
6. Модин И.Н., Скобелев А.Д., Валиулина А.М., Степченков В.С. Электротомографические исследования в кальдере Узон на гейзере Шаман (полуостров Камчатка) // Вестник Камчатской региональной ассоциации «Учебно-научный центр». Серия: Науки о Земле. 2023. Т. 60, № 4. С. 22–34.
7. Павлова А.М., Шевнин В.А. 3D-электротомография при исследованиях ледниковых отложений // Геофизика. 2013. № 6. С. 32–37.
8. Павлова А.М. Применение малоглубинной электроразведки для изучения трехмерно неоднородных сред: Автореф. дисс. … канд. техн. наук. М., 2014. 27 с.
9. Романовский Н.Н., Хуббертен Г.В., Холодов А.Л., Типенко Г.С. Состояние толщ многолетнемерзлых пород на шельфе морей восточного сектора российской Арктики // Криосфера Земли. 2001. Т. V, № 2. С. 3–10.
10. Романовский Н.Н., Хуббертен Г.В., Гаврилов А.А. и др. Эволюция мерзлых толщ и зоны стабильности гидратов газов в среднем плейстоцене-голоцене на шельфе восточной части евразийской Арктики // Криосфера Земли. 2003. Т. VII, № 4. С. 51–64.
11. Bermejo L., Ortega A.I., Guérin R., et al. 2D and 3D ERT imaging for identifying karst morphologies in the archaeological sites of Gran Dolina and Galería Complex (Sierra de Atapuerca, Burgos, Spain) // Quaternary International. 2017. Vol. 433. P. 393–401.
12. Loke M.H. Tutorial: 2-D and 3-D electrical imaging surveys. 2018. Part 8. P. 137–138. URL: www.geotomosoft.com
13. Pasierb B. The application of the 2D/3D electrical resistivity tomography (ERT) method in investigating the carbonate karst of the Zakrzówek Horst // Geology, Geophysics and Environment. 2022. Vol. 48, № 3. P. 319–327.
14. Pasierb B., Nawrocki W. Integrated Geophysical Search for 19th‐Century Underground Tanks in Krakow (Poland): Analysis of 2D, 2.5D and 3D ERT Surveys // Archaeological Prospection. 2025. DOI: https://doi.org/10.1002/arp.1974
15. Yang X., Lagmanson M. Comparison of 2D and 3D electrical resistivity imaging methods // SAGEEP. 2006. P. 585–594.
Review
For citations:
Stepchenov V.S., Bolshakov D.K., Modin I.N. Spatial distribution of thawed and frozen ground based on areal electrical tomography data. Moscow University Bulletin. Series 4. Geology. 2025;64(4):107-113. (In Russ.) https://doi.org/10.55959/MSU0579-9406-4-2025-64-4-107-113
Views:
6
Email this article 
