Радиоволновые методы изучения строения геологической среды появились почти 80 лет назад. Теоретические основы применения радиоволн были заложены Г.Лови и Г.Лейбахом в 1910 г., а в 1912 г. обоснована возможность поисков руд и грунтовых вод радиоинтерференционным методом. В СССР первые опытные работы электроразведочными методами, использующими радиочастотные сигналы, начаты в 1925 г. А.А.Петровским.

Радиолокационные методы в геофизике получили развитие сравнительно недавно. Впервые эффект отражения импульсных электромагнитных волн от подповерхностных неоднородностей был случайно обнаружен в 1957 году в Антарктиде, где самолетным радиовысотомером был зарегистрирован сигнал, отражённый от ложа ледника с глубины 900 футов. /71/.

Первой советской работой по подповерхностной радиолокации, по-видимому, следует считать статью Маркова В.М. и Хитарова Ю.Н., в которой предлагалось использовать георадары для разведки рудных месторождений в слабопоглощающих средах /33/. На год позже, в 1958 г., были рассмотрены возможности метода, дополненного накоплением отраженных сигналов /46/.

Теоретическое обоснование радиолокационного метода исследований ледников было сделано Богородским В.В., Рудаковых В.Н. и Гинцбургом М.А. в 1960 г. /10, 19/. В том же году Кук И.К. применил для возбуждения моноимпульсных электромагнитных волн перепад напряжения, что в дальнейшем получило название "ударного возбуждения" антенн /71/.

Первоначально практически все работы носили теоретический характер. При этом много внимания уделялось определению максимальной дальности исследования радиолокационного метода и его разрешающей способности /50/. В шахтной геофизике исследовались возможности применения радиоволновых методов для выявления разрывных нарушений и зон затопления /16, 17/. Позднее были начаты опыты по конструированию радиолокационной аппаратуры и непосредственному применению метода для изучения геологических сред /40, 7/.

Первые же теоретические исследования и полевые эксперименты выявили основное препятствие применению метода: наличие "мертвой зоны" локатора – отрезка времени, в течение которого происходит излучение зондирующего сигнала и восстановление приёмного усилителя. Величина "мертвой зоны" серийных радиолокаторов была настолько велика, что в сильнопоглащающих средах, какими являются большинство горных пород, отраженных сигналов не наблюдалось. Для уменьшения "мертвой зоны" необходимо вести исследование сигналами, имеющими, по сравнению с серийными локаторами, значительно меньшую длительность зондирующего импульса, т.е. увеличить ширину спектра излучаемых частот. Это положило начало применению для радиолокационной разведки локаторов с линейной частотной модуляцией /15,12/. Так в 1965 г. в МГИ была разработана и испытана на шахте "Кураховская №40" в Донбасе радиолокационная аппаратура с ЛЧМ-сигналами /34/. Максимальнач дальность зондирования равнялась 50 м. Ошибка в определении расстояния составила 1-3 м .

Для снижения помех, создаваемых металлическими предметами в шахте , в ЦНИИГРИ были проведены специальные исследования по разработке направленных антенн /12/.

Радиолокационные методы нашли широкое применение в гляциологии. Методически и технически проблема радиолокационного исследования ледников была решена Богородским В.В. и Федоровым Б.А. в 1964г., а , начиная с 1967 г. (12-я САЭ), началось широкое практическое использование этого метода для измерения мощности льда, обнаружения внутренних слоёв, неоднородностей, пустот и трещин в ледниках /39/. Сотрудниками ААНИИ была опробована методика определения температуры ледников, глубины водоёмов, отмечена возможность обнаружения металлических предметов в воде. Для определения скорости распространения электромагнитных волн в среде было применено наклонное зондирование.

Одной из ведущих отечественных организаций, активно работающей над созданием радиолокационной аппаратуры для подповерхностных исследований, следует считать проблемную лабораторию Рижского института инженеров гражданскиой авиации (РКИИГА), где была разработана серия оригинальных георадаров. В 1973-1975 г.г. разработанная аппаратура была опробована практически во всех климатических зонах для изучения геомерзлотного разреза, поисков подземных вод, изучения пресноводных и морских льдов /4, 21, 22, 41, 2/ . В МГИ , в то же время, были продолжены работы по применению ЛЧМ-радиолокаторов, но практического выхода они не нашли.

За рубежом в тот же период метод подповерхностной радиолокации опробуется для изучения геомерзлотного разреза и высокоомных толщ угля и соли /57, 52/. При этом широко применяется наклонное зондирование, которое, по-существу, является модификацией сейсморазведочного МОВ, позволяет определить скорость в покрывающей толще и глубину залегания отражающей границы /68/. Отмечен эффект возникновения боковых электромагнирных волн, образующихся при выходе отраженных волн из земли под критическим углом /75/.

Разработка надежной полевой аппаратуры всегда ставилась одной из главных задач исследований /18/. Поэтому много внимания уделялось вопросам выбора энергетического потенциала локаторов, определения оптимальной формы зондирующего импульса, приёмо-передающий антенн /34, 42/.

Все исследователи пришли примерно к одним и тем же выводам, поэтому применяемая в СССР и за рубежом аппаратура имеет приметно одинаковые параметры. Следует отметить, что хотя общее направление всех исследований было единым, пути решения одних и тех же задач все-таки различались. Так, например, в то время как в большинстве локаторов использовались широкополосные антенны, Чепмен И.К. в начала 1976 г. испытал георадар , в котором для возбуждения импульсных электромагнтных волн была применена решётка диполей Герца /47/. Кроме "ударного возбуждеия" антенн, по-прежнему применялись радиолокаторы с частотной модуляцией, бистатические и когерентные радары. Подобное положение сохраняется до сих пор как в нашей стране , так и за рубежом /44, 66, 68/.

Вообще период с 1978г. по настоящее время характеризуется повышеным интересом к методам радиолокационного зондирования. Появившиеся на рынке геофизической аппаратуре американские радиолокаторы "Terrascan" и "SIR" , а затем японский "YL-R2", западногерманский и др. пытаются применить для решения чисто геологических и инженерных задач /63, 64, 58, 59/.

В советском Союзе разработкой радиолокационной аппаратуры для целей геологов занимаются свыше десятка организаций, относящихся к различным ведомствам.

Проведенные исследования показали перспективность применения радиолокации для определения УГВ на глубине до 10 метров при условии средней влажности вышележащих песчанистых пород /54, 56/. Аналогичную глубинность показывают эксперименты по обнаружению карста и подземных туннелей /54, 53, 65/. Значительно большую дальность имеет радиолокационное зондирование слабопоглощающих пород, какими являются геомерзлотные разрезы, скальные породы, известняки, угли, отложения соли /59, 69, 68/.

В высокоомных породах дальность действия локаторов составляет более 50м., а в некоторых случаях первые сотни метров /72,74, 5/.

Из других областей применения подповерхностной радиолокации следует упомянуть работу, связанные с обнаружением металлических и пластмассовых подземных трубопроводов, трещин в горных породах, пустот и неоднородностей под дорожным покрытием /71, 48, 58, 64,70/. Делаются попытки определения радиолокационным методом степени загрязнения подземных вод и влажности песчанистых грунтов /73, 56/.

Как уже отмечалось, недостаточная глубинность высокочастотного радиолокационного зондирования мешает его применению в более широких масштабах, поэтому прорабатываются вопросы радиолокации геологических сред низкочастотными импульсами /6, 51/.

Радиолокационное зондирование торфяных отложений первоначально было опробовано при изучении промёрзших торфяников в северных районах /42/. Первые опыты дали положительные результаты. Затем начались работы по применению метода на непромерзших торфяниках, а также исследованию отложений сапропеля. Так в 1978 г. сотрудники ААНИИ и РКИИГА провели первые измерения глубины торфяных болот и Ленинградской и Калининской областях /43/. В дальнейшем работы по радиолокации отложений торфа и сапропеля были продолжены ПГО "Торфгеология" совместно с Отраслевой научно-исследовательской лабораторией Калининского политехнического института (ОНИЛ КПИ). Основные направления исследований описаны в работе /13/, были следующими:

Большое внимание разведке торфяных месторождений с помощью георадаров уделяется в Швеции и Финляндии /60, 61, 62/. Исследователи отмечают, что радиолокационный профиль минерального дна месторождений можно получить практически во всех случаях для залежей верхового типа, где исключение составляют лишь некоторые участки с плавными переходами от торфа к подстилающим глинам. Залежи низинного типа зондируются значительно хуже из-за большого затухания электромагнитных волн, глубинность здесь не превышает 4м. Часто появляется возможность расчленения самой залежи на генетические слои. Замечена связь между скоростью распространения электромагнитных волн в залежи и влажностью торфа, а также другими общетехническими характеристиками /23, 29/. Добавив к этому высокую производительность метода и точность, практически не уступающую точности бурения, можно с уверенностью сказать, что радиолокационное зондирование имеет преимущества по сравнению с другими методами геофизики при разведке месторождений торфа /5/.

Задачи повышения точности радиолокационных исследований заставили по-новому подойти к вопросам методики проведения измерений. Подповерхностная радиолокация в настоящее время применяются в двух модификациях: радиолокационное зондирование и радиолокационное профилирование. В первом случае измерения проводятся в фиксированных точках месторождения с переменным разносом приёмной и передающей антенн. Во втором – непрерывно вдоль профиля, но с фиксированным расстоянием между антеннами.

Радиолокационная аппаратура для исследований месторождений торфа и сапропеля прошла стадию опытно-конструкторских работ. Специальным опытно-конструкторским и технологическим институтом (СОКТИ) АН Армянской ССР выпущена малая серия георадаров С-023.

До настоящего времени основное внимание уделялось разработке аппаратуры. В результате сложилась парадоксальная ситуация, когда существуют необходимые приборы, но их нельзя внедрять в практику. Мешает внедрению отсутствие хорошо разработанной теории метода, методики проведения полевых измерений и камеральной обработки, интерпретации получаемых результатов. На решение этих актуальных проблем направлены современные основные исследования. Наряду с этим продолжаются работы по совершентсвованию аппаратуры.