книги из ГПНТБ / Новицкий, Г. П. Комплексирование геофизических методов разведки учеб. пособие

Рис. 135. Результаты вертикального зондирования методом вызванной поляризации над водоносным го­

нение.

яостью по сравнению с глинами. На рис. 135 изображены гра­ фики рк и т]к ВЭЗ ВП, на которых видно, что водоносный гори­ зонт выделяется максимумом кажущейся поляризуемости т)к

вод минерализованных, вызваны практическими нуждами. Осво­ ение пустынных земель Средней Азии в связи с развитием сель­ ского хозяйства и открытием месторождений нефти, газа, золота, полиметаллических руд и других полезных ископаемых требует пресной воды. Наиболее распространенным источником водоснабжения в условиях пустынь являются линзы пресных вод, как бы плавающие на поверхности общего горизонта соленых вод. Среди линз выделяют мелкие такырные и пред­ горные, образовавшиеся за счет поглощения поверхностных водотоков, и крупные подпесчаные, не связанные с поверхно­ стным водотоком, происхождение которых пока еще оконча­ тельно не выяснено.

Для песчаных пустынь Туркмении характерно региональное распространение соленых, вод с минерализацией до 50 г/л. Размеры подпесчаных линз пресных вод могут достигать сотен

240

квадратных километров и больше при мощности до 100 м. Глубина залегания их зеркала колеблется от единиц до первых сотен метров. Удельное электрическое сопротивление пород зоны аэрации составляет 1000—20 000, песков, насыщенных пресными водами, 150—300, а песков, насыщенных солеными водами, 0,1—0,01 ом-м.

Поиски мелких линз, залегающих неглубоко от дневной поверхности, успешно осуществляются с помощью аэрофото­ съемки и геоботанических методов, а геофизические наблюдения целесообразно применять лишь для оконтуривания линз и опре­ деления их мощности. На аэрофотоснимках области развития пресных вод выделяются по темной, сочной окраске растений. В дополнение к аэрофотосъемке полезно проводить геоботани-

которых доходит до уровня пресных грунтовых вод.

Группа этих растений довольно многочисленна. К ней относятся верблюжья колючка, гигантский злак чий, многие виды тамариска и др. Для прогноза пресных вод недостаточно изучить только господствующий вид фреатофитов, необходим анализ всего их сообщества. Второстепенные виды помогают установить степень и характер засоления грунтовых вод, так как такие фреатофиты, как верблюжья колючка, могут быть показателями и пресной, и соленой вод. Большинство исследо­ вателей считают, что геоботанические исследования позволяют выявлять пресные воды до глубины не больше 10—15 м.

Крупные подпесчаныелинзы пресных вод представляют наибольший интерес для народного хозяйства. Однако из-за глубокого залегания они практически не проявляются на днев­ ной поверхности, поэтому аэрофотосъемка и геоботанические методы для их поисков не эффективны. Основным методом поисков и оконтуривания таких линз является ВЭЗ, иногда применяют электропрофилирование. На рис. 136 изображены результаты ВЭЗ по оконтуриванию линзы пресной воды и геоэлектрический разрез через эту линзу. Методика ВЭЗ и электро­ профилирования довольно проста: наблюдения выполняют рав­ номерно по площади или по радиусам от колодцев, вскрывших пресные воды. Сеть выбирают от 100 X 100 до 1000 X 1000 м и реже.

Хотя электроразведка постоянным током (ВЭЗ, профилиро­ вание) и дает экономический эффект по сравнению с буровой разведкой, она все же не может обеспечить быстрого опоискования огромных территорий пустынь и полупустынь. Поэтому в последние годы для поисков линз пресных вод стали при­ менять методы переменного тока, в частности радиокип в аэро- и автомобильном вариантах. Над пресными водами наблю­ дается понижение напряженности электромагнитного поля (рис. 137). Наилучшие результаты получены при сочетании

лизации. Измерения минерализации резистивиметром проводят в опорных колодцах и буровых скважинах. С помощью гео­ физических методов найдено большое количество линз пресных вод и получен значительный экономический эффект.

П о и с к и в о д в а л л ю в и а л ь н ы х о т л о ж е ­ н и я х , связанных с современными или древними речными долинами и конусами выноса, проводят, чтобы обеспечить водой сельские населенные пункты, небольшие поселки, же­ лезнодорожные станции и т. п. Воды современных речных долин и подрусловых потоков обычно распространены в горных, предгорных и степных районах и редко встречаются в пустын­ ных и полупустынных областях. Грунтовые потоки в древних или современных долинах горных и предгорных районов обычно циркулируют в гравийно-галечниковых и гравийно-песчаных отложениях, а степных районов — в песчаных и песчано­ гравийных. В типичной речной долине обычно различают породы ее основания и аккумулятивные отложения, предста­ вленные водонасыщенными породами и покрывающими их суглинками. Коренные породы могут быть как осадочными, так и изверженными.

Удельное электрическое сопротивление и другие физические свойства коренных пород достаточно изменчивы. Сопротивление аллювиальных отложений зависит от литологического состава и степени минерализации насыщающих вод. Если аллювий насыщен поверхностными водами, то его сопротивление высо­ кое; если он питается подземными минерализованными водами (что встречается реже), то его сопротивление низкое. Обычно более высоким сопротивлением обладает аллювий, предста­ вленный крупнозернистыми отложениями (галечники, гравий), а с появлением в его составе глинистых фракций сопротивление уменьшается. Скорость распространения упругих колебаний в аллювиальных отложениях зависит в основном от литологи­ ческого состава и водонасыщенности. С увеличением крупности зерна скорость понижается. Следует отметить, что в аллювии скорость, как правило, меньше, чем в подстилающих коренных породах.

Перед геофизическими методами при поисках и разведке вод в аллювиальных отложениях стоят следующие задачи: найти и проследить погребенные' долины, определить мощность аллювиальных отложений и их состав, установить уровень грунтовых вод и степень их минерализации, определить напра­ вление и скорость подземного потока и т. д. Для решения этих задач особенно привлекают разные электроразведочные методы в сочетании с буровыми и горными работами. Другие виды геофизической съемки применяют еще недостаточно, хотя микросейсморазведка вполне успешно могла бы решать многие из перечисленных задач и, как правило, с большей точностью, чем электроразведка. Но пока ее используют мало из-за отсут­

ствия серийных облегченных сейсмостанций хорошего ка­ чества.

Из электроразведочных методов применяют ВЭЗ, сим­ метричное или дипольное электропрофилирование, метод заря­ женного тела и реже некоторые другие. Поиски и прослежива­ ние погребенных долин проводят с помощью ВЭЗ в комбинации с электропрофилированием. Одновременно методом ВЭЗ удается определить мощность и состав аллювиальных отложений и уро­ вень грунтовых вод. Профили наблюдений располагают вкрест

в зависимости от ожидаемой ширины русла с таким расчетом, чтобы не меньше двух-трех точек попали в само русло. Ряд наблюдений ВЭЗ желательно провести около буровых скважин

не проводят, а используют результаты геофизических методов, полученные при решении других задач. Подмерзлотные воды являются одним из основных источников технического и пить­ евого водоснабжения во многих районах Северо-Востока СССР. Подмерзлотные воды залегают обычно непосредственно под нижней поверхностью многолетнемерзлых пород. Они часто приурочены к контактам различных горных пород, зонам повышенной трещиноватости и тектонически ослабленным зо­ нам. Питание подмерзлотных вод чаще всего осуществляется за счет инфильтрации поверхностных вод в депрессиях и пони­ женных участках рельефа.

Подмерзлотные воды часто приурочены к депрессиям и могут иметь как локальное, так и региональное распространение. В зонах развития подмерзлотных вод обводненные породы обладают пониженным электрическим сопротивлением. Глубину залегания нижней границы многолетнемерзлых пород опре­ деляют методом ВЭЗ, хотя расшифровывать кривые в этом случае довольно сложно. Для изучения структур, с которыми, возможно, связаны подмерзлотные воды, можно использовать и другие геофизические методы: сейсмо-, грави- и магнито­ разведку. В частности, на Северо-Востоке СССР воздушной магниторазведкой с успехом выделяются тектонически осла­ бленные обводненные зоны, проявляющиеся пониженными зна­ чениями магнитного поля. Комплексирование геофизических методов для специализированных поисков подмерзлотных вод еще не разработано.

Г е о ф и з и ч е с к и е и с с л е д о в а н и я в г и д р о ­

методов. Стандартные гидрогеологические исследования яв­ ляются довольно сложными и длительными операциями, а точ­ ность количественных расчетов по ним часто оказывается

244

возникает необходимость в проведении комплексных геофизи­ ческих исследований.

При обосновании проектного задания геофизические работы проводят в сочетании с бурением и другими инженерно-геологи­ ческими исследованиями. Геофизической съемкой уточняют геологическое строение района, т. е. детализируют результаты, полученные на первой стадии: конкретизируют границы рас­ пространения отдельных литологических разностей, более точно оконтуривают интрузии, изучают трещиноватость и закарстованность пород, выявляют и прослеживают древние долины и овраги. Ведущим методом остается электроразведка, но бывает необходимость и в комплексных геофизических исследованиях.

На стадии составления технического проекта геофизиче­ скими методами детализируют ранее обнаруженные трещино­ ватые зоны, участки закарстованности и рассланцевания, изучают физико-технические свойства грунтов, определяют направление и скорость подземных вод, выясняют положение водопоглощающих и водоотдающих горизонтов, оценивают

ний является изучение геологического строения, для чего кроме геологической съемки вдоль проектируемой дороги выполняют буровые и горные работы. Для сокращения объема этих дорогостоящих работ используют геофизические методы. Среди них наибольшее применение нашли электро- и сейсмо­ разведка. Они позволяют не только сократить объем горно­ буровых работ, но и выявить такие особенности геологического строения, которые не могли быть обнаружены горными выра­ ботками и буровыми скважинами, которые задают по сравни­ тельно редкой сети.

Геологическое строение трассы дороги обычно изучают до глубины 30—40 м. Геофизическими методами решают следу­ ющие задачи: определяют мощность рыхлых отложений, вы­ являют карст и трещиноватость вдоль трассы, изучают геоло­ гическое строение района -мостовых переходов, оценивают однородность земляного полотна, определяют участки суф­ фозии, прослеживают погребенные русла рек и овраги, изучают оползни, определяют физико-механические свойства пород в пределах глубин до 30—40 м, находят глубину залегания подземных вод. Используют обычно метод ВЭЗ, электропро­ филирование, микросейсморазведку, каротаж.

С т р о и т е л ь с т в о к а н а л о в . При строительстве крупных каналов геофизические наблюдения проводят на всех

247