2001-2002, Www.Geohydrology.Ru © all rights reserved

Магнитометрический метод

Изучение пространственных изменений магнитного поля Земли — вероятно, наиболее скорый и наименее дорогой из всех геофизических методов. Напряженность магнитного поля в вертикальной или горизонтальной плоскостях измеряется прибором, состоящим из магнитной системы, опирающейся на ребро призмы, или более современным прибором, измеряющим взаимодействие ядерного спина с естественным магнитным полем. Наиболее интенсивные естественные аномалии нередко связаны с наличием в горных породах магнетита, как замещенного, так и первичного. Другие распространенные железосодержащие минералы, такие, как гематит, глауконит, роговая обманка и лимонит, в определенных условиях также вызывают заметные аномалии. Величины аномалии обычно изменяются от одной тысячной до одной десятой напряженности магнитного поля Земли.

Несмотря на значительные различия в магнитных свойствах пород, существует много трудностей при интерпретации аномалий. Железные дороги, здания, мосты, автомобили, обсадные трубы скважин, трубопроводы и другие искусственные сооружения искажают естественные аномалии на расстояниях от 10 до 5000 футов. Поэтому магнитометрический метод как способ геофизической разведки в городских условиях практически бесполезен. Более того, естественные магнитные аномалии нередко связаны с явлениями, происходящими на большой глубине, или с локальными изменениями, не имеющими отношения к гидрогеологическим проблемам. Например, локальному скоплению магнетита в аллювиальных отложениях может отвечать интенсивная аномалия, не связанная с водопроницаемостью водоносных горизонтов или с присутствием водоупоров. Другая трудность в интерпретации магнитных аномалий обусловлена неоднородностью пространственного распределения материала, вызвавшего аномалию. В простых случаях получают количественные оценки посредством аэромагнитной съемки на различных высотах над земной поверхностью, но это значительно увеличивает стоимость работ.

Рис. 6.5. Профиль, иллюстрирующий, как вертикальная составляющая магнитного поля может быть использована гидрогеологом при выборе мест для бурения скважин. Эффективность магниторазведки, а также других геофизических методов сильно зависит от правильного понимания реальных геологических условий. 1 — выветреные, умеренно водообильные долериты; 2 — слабо водообильные кварциты; 3 — слабо водообильные древние базальты; 4 — погребенная долина с обводненным аллювием в основании, умеренная водообильность; 5 — аллювий выше поверхности грунтовых вод; 6 — глубокий аллювиальный размыв с высокой водообильностью пород; 7 — погребенная базальтовая возвышенность с низкой водообильностью пород.

На рис. 6.5 изображена несложная геологическая обстановка, изучить которую можно с помощью магнитной съемки. Магнитометрия применяется также при поисках зарытых труб и обсадных труб заброшенных скважин. Для этой цели чаще всего используют приборы, генерирующие и измеряющие электромагнитные колебания частотой от 500 до 2000 гц. Металлические объекты искажают первичное электромагнитное поле, что и регистрируется приборами.

Главная

Введение

Круговорот воды в природе

Физические и химические свойства воды

Химический состав воды

Радиоактивные изотопы в подземных водах

Разведка подземных вод

Подземные воды в изверженных и метаморфических породах

Подземные воды в осадочных породах

Подземные воды в рыхлых отложениях

Подземные воды районов с экстремальными климатическими условиями

Наземные геофизические методы

Большинство проблем, связанных с выбором мест для бурения скважин, может быть разрешено с помощью наземной геофизической разведки. Геофизические работы обычно дороже геологических и гидрогеологических, так что вопрос применения геофизических методов часто носит экономический характер. Если объект разведки в экономическом отношении представляет интерес и геологическая обстановка в районе благоприятна, геофизические методы должны применяться обязательно.

Успех геофизических работ зависит от четкой дифференциации горных пород по их физическим свойствам, поддающимся измерению: плотности, электропроводности, магнитной восприимчивости, упругости и др. Если отличия в свойствах пород незначительны, измерения не дают нужных результатов. Если пространственное распределение геологических объектов слишком сложно, получаемые результаты трудно интерпретировать. Большая часть неудач в применении геофизики к гидрогеологии вызвана пренебрежением этими двумя простыми положениями.

С помощью одних геофизических методов можно определять присутствие подземных вод, с помощью других этого сделать нельзя. Наиболее плодотворное применение геофизических методов связано с интерпретацией геологического строения и стратиграфических особенностей изучаемых объектов, что заменяет дорогостоящие буровые работы.

Главная

Введение

Круговорот воды в природе

Физические и химические свойства воды

Химический состав воды

Радиоактивные изотопы в подземных водах

Разведка подземных вод

Подземные воды в изверженных и метаморфических породах

Подземные воды в осадочных породах

Подземные воды в рыхлых отложениях

Подземные воды районов с экстремальными климатическими условиями

Гидрологические и гидрогеологические методы

Гидрологические методы разведки подземных вод включают определение размера и возможности питания, а также нахождение областей и определение размера разгрузки подземных вод на поверхность. В общее количество воды, идущее на питание подземных вод, входят как атмосферные осадки, так и воды больших постоянных поверхностных водотоков. Возможность обнаружения подземных вод более или менее непосредственно связана с их питанием. Так, можно ожидать, что в сходной геологической обстановке подземные воды труднее найти в пустынных засушливых районах, чем во влажных областях.

Возможность питания подземных вод — важный гидрологический фактор. Поверхности таких водонепроницаемых пород, как сланцы, глины и кварциты, способствуют быстрому формированию стока, что ограничивает питание подземных вод. Величину питания подземных вод, или инфильтрационную способность поверхности, можно определить с помощью инфильтрометров различных типов, из которых кольцевой наиболее удобен для предварительных исследований.

Распределение и величина расхода источников во влажных районах служат хорошими показателями общих гидрогеологических условий. Обильные небольшие источники по бортам долин и склонам возвышенностей указывают главным образом на неглубокое залегание безнапорных водоносных горизонтов с низкой водопроводимостъю (рис. 6.3). Крупные источники в днищах долин, напротив, свидетельствуют о высокой водопроницаемости пород и значительной глубине залегания поверхности грунтовых вод. Присутствие источников может указывать не только положение поверхности грунтовых вод, но также давать некоторое представление о необходимой глубине проектируемой скважины.

Вода расходуется у поверхности земли также и растениями. Если растительный покров состоит из фреатофитов, можно определить приблизительную глубину до поверхности грунтовых вод. Однако фреатофиты не гарантируют возможность отбора грунтовых вод, потому что эти растения способны извлекать воду из насыщенных тонкозернистых грунтов, характеризующихся слабой водоотдачей.

Программы гидрогеологических разведочных работ должны предусматривать оценку количества воды, как расходуемой источниками, так и идущей на суммарное испарение. Естественное расходование подземных вод служит некоторым показателем того максимального количества воды, которое можно отобрать в данном районе. Но при рассредоточенной разгрузке подземных вод отбор большого количества воды оказывается дорогостоящим. Для получения наилучших результатов гидрологические и геологические исследования должны проводиться совместно. Район, благоприятный в гидрогеологическом отношении, может оказаться геологически не благоприятным для эксплуатации подземных вод, и наоборот. Рис. 6.4 служит иллюстрацией такого очень распространенного случая. Отложения террас на. южном берегу реки с геологической точки зрения — идеальный водоносный горизонт. Однако гидрологическое обследование показало наличие только небольших источников в подошве слоя, сложенного галечником. Это свидетельствует о том, что отложения террас содержат небольшое количество воды вследствие быстрого дренажа галечника. Но согласно гидрологической информации река относится к постоянным водотокам и скважину на северном ее берегу можно успешно использовать для быстрого пополнения подземных вод. Геологические же данные говорят о распространении плотных водонепроницаемых сланцев, обнажающихся в ложе реки. Сланцы, несомненно, водонасыщены, но их водопроницаемость недостаточна, чтобы в скважину просочилось сколько-нибудь значительное количество воды.

Рис. 6.3. Разрезы, показывающие положение поверхности подземных вод в районах распространения пород с низкой и высокой водопроницаемостью.

а — случай, когда для движения воды в породах с низкой водопроницаемостью необходим большой гидравлический градиент, грунтовые воды разгружаются в виде небольших источников; б — случай, когда в породах с высокой водопроницаемостью вода легко перемешается и разгружается в виде немногочисленных крупных источников, расположенных в долине.

Рис. 6.4. Разрез, иллюстрирующий необходимость одновременного использования гидрологических и геологических данных. Участок 1 удобно расположен по отношению к потенциально водопроницаемому горизонту, но здесь нег мощной зоны насыщения. Участок 2 расположен в мощной зоне насыщения, но здесь отсутствуют условия питания. Участок 3 удобно расположен как с геологической, так и с гидрологической точек зрения.