книги из ГПНТБ / Шарапанов, Н. Н. Методика геофизических исследований при гидрогеологических съемках с целью мелиорации земель

Под термином достоверный коэффициент корреляции в данной работе понимается минимальное значение г, удовлетворяющее

т растет с увеличением влажности, достигая насыщения при влаж­ ности, соответствующей максимуму поляризуемости (рис. 13, б )1.

70

Представляя кривую спада потенциалов ВП суммой экспо­ нент, мы получаем для малых значений влажности одну-две экс­ поненты; с увеличением влажности число экспонент достигает трех.

Рост степени засоленности пород зоны аэрации приводит к тому, что влажность практически перестает сказываться на величине р, однако характер изменения поляризуемости в зави­ симости от влажности при этом остается прежним (рис. 13, в).

Плавное изменение поляризуемости и электрического сопро­ тивления с изменением влажности не позволяет оценить ее по

В л и я н и е м и н е р а л и з а ц и и г р у н т о в ы х в о д и с т е п е н и з а с о л е н н о с т и п о р о д з о н ы а э р а ­ ц и и н а г е о ф и з и ч е с к и е п а р а м е т р ы . Минерали­ зация грунтовых вод оказывает определяющее влияние на удель­ ное электрическое сопротивление как вод, так и горных пород.

Зависимости удельного сопротивления воды от общей ее мине­ рализации и суммы катионов для вод различного типа были полу­

71

Днепропетровской области преимущественно сульфатно-натри­ евого типа ( м д, 16S^ J 8Mg39GaiG9 )• 0пыт показывает, что хими­

ческий состав природных вод практически не влияет на их удель­ ное электрическое сопротивление. График зависимости р = = / (М) в двойном логарифмическом масштабе характеризуется

О ? | • 2 X J •

Рис. 15. Зависимость удельного сопротивления р водонасыщенных пород от общей минерализации воды М.

Водовыещающне породы: 1 — гравийпо-галечнпковые отло­ жения, 2 — пески, з — легкие суглинки, 4 — средние и тяжелые суглинки

двумя прямыми линиями с несколько отличными угловыми коэф фициентами. Зависимость удельного сопротивления от суммы катионов в воде выражается одной прямой линией.

Отсутствие реально ощутимой зависимости удельного сопро­ тивления природных вод от их химического состава имеет важное практическое значение как для определения общей минерализации воды по данным резистивиметрических измерений, так и оценки, ее при помощи наземных электроразведочных методов (ВЭЗ).

На рис. 15 изображены графики зависимости удельного сопро-. тивления водонасыщенных пород от общей минерализации груи--

72,

товых вод, построенные по результатам количественной интер­ претации ВЭЗ, выполненных вблизи скважин и шурфов. Сопротивление приведено к температуре 18° G.

В целом зависимости по своему характеру близки. Для гра- вийпо-галечниковых отложений Апггского конуса выноса Таджи­ кистана и различных районов Киргизии, где содержание частиц

Увеличение степени дисперсности пород приводит к изменению углового коэффициента прямой в области малых минерализаций. Графики зависимости рк от М характеризуются наличием двух отрезков прямых, один из которых (в области больших минерали­ заций) совпадает для всех типов пород. Второй отрезок прямой (в области меньших минерализаций) для пород ряда пески — суглинки характеризуется практически одним угловым коэффи­ циентом. Точка пересечения прямых перемещается в область меньших минерализаций с уменьшением степени глинистости по­ род. Для тяжелых и средних суглинков она соответствует ми­ нерализации 5—7 г/л, для песков — 2,0 г/л.

Результаты математической обработки описанных материалов приведены в табл. 11.

Полученные зависимости могут быть использованы в качестве палетки для предварительного определения общей минерализации

Т а б л и ц а 11

Минерализация М и удельное сопротивление р водонасыщенных пород

73

грунтовых вод в рыхлых песчано-глинистых разрезах в интервале глубин 0—100 м. Знание степени глинистости водовмещающих пород позволит провести интерполяцию между имеющимися

палетками.

Степень засоленности пород зоны аэрации оказывает суще­ ственное влияние на удельное сопротивление пород. Однако получение уверенных корреляционных зависимостей между этими параметрами связано со значительными трудностями, в первую' очередь из-за влияния влажности пород. При этом методика построения корреляционных зависимостей существенно отли­ чается для различных районов. Например, для Чуйской впадины и Днепропетровской области характерно присутствие в разрезе зоны аэрации горизонтов, резко различающихся по степени засо­ ленности пород, которые четко выделяются на кривых р|£ и находят отражение в результатах количественной интерпрета­ ции. Построение корреляционной зависимости в этом случае осуществляется путем сопоставления общей засоленности пород выделяемого горизонта с соответствующей величиной удельного сопротивления, полученной в результате количественной интер­ претации кривых рк. При этом породы классифицируются по литологическому составу и влажности. Так, при работах в долине р. Чу были изучены раздельно зависимости р = / (С), где С —

(влажность менее 10%); 3) суглинки без учета влажности; 4) влаж-

Т а б л и ц а 12

Общая засоленность С и удельное сопротивление р пород зоны аэрации (Киргизия, Украина)

74

ные супеси (влажность более 10%); 5) сухие супеси (влажность менее 10%); 6) супеси без учета влажности.

При этом предполагалось, что влажность в пределах указанных градаций остается постоянной, что конечно снижало точность определения. Результаты статистической обработки этих данных приведены в табл. 12. В той же таблице даны уравнения связи р =

= / (С), полученные в результате исследований в Приднепровской низменности.

Несколько иная методика построения корреляционных зави­ симостей применяется в тех случаях, когда степень засоленности пород зоны аэрации плавно изменяется с глубиной (либо увели­ чивается, либо уменьшается), в результате чего создается гра­ диентная среда и кривые рк отражают плавное изменение засо­ ленности пород. В этом случае необходимо сопоставление удель­ ного сопротивления выделяемого горизонта со средневзвешенной величиной засоленности пород по данному интервалу изменения засоленности пород — увеличения или уменьшения. Средневзве­

Общая засоленность С п удельное сопротивление р пород зоны аэрации (Калмыкия)

ности

деления степени засоленности пород увеличиваются с ростом влажности;

75

2)неучет влажности и литологического состава пород при­ водит к увеличению ошибки определения засоленности пород при помощи эмпирических зависимостей;

3)удельное электрическое сопротивление при одинаковой

степени засоленности и влажности пород определяется их лито­

логическим составом; 4) определяющее влияние влажности и литологического

состава пород на параметры ВП не позволяет получить удовлет­

при литологическом расчленении песчано-глинистых разрезов. Наиболее простым является случай, когда присутствует вы­ держанный по площади горизонт, представленный породами, резко отличающимися по литологическому составу от пород под­ стилающего горизонта. Примером может служить водоупорный горизонт киевского яруса в Днепропетровской области, сложен­ ный мергелями п глинами и залегающий среди песков. Сопоставле­ ние результатов количественной интерпретации кривых ВЭЗ ВП с разрезами небольшого числа скважин позволяет в данном случае получить уверенную 'зависимость между геофизическими пара­ метрами и литологическим составом пород (рис. 16), которая может явиться основой дальнейшей геолого-гидрогеологической

интерпретации результатов площадных геофизических работ. Более сложен случай, когда при выдержанности стратиграфи­

76

ческих горизонтов их литологический состав меняется по пло­ щади. В таких условиях наиболее удовлетворительные результаты получаются при построении корреляционных зависимостей между геофизическими параметрами и степенью глинистости пород. В зависимости от степени водонасыщенностп пород, минерализа­ ции грунтовых вод и степени засоленности пород зоны аэрации методика литологического расчленения разреза по результатам интерпретации данных геофизических методов различна.

В условиях влажных или полностью водонасыщенных пород при минерализации грунтовых вод менее 1,0—1,5 г/л и отсутствии засоленности пород зоны аэрации приближенная количественная оценка степени глинистости пород может быть выполнена при помощи зависимости 1 р — f (Г).

Применение параметров метода ВП позволяет получить более надежные данные, при этом точность определения степени гли­

В случае полностью водонасыщенных пород с пестрой минера­ лизацией насыщающих их вод или влажных пород с изменчивой степенью общей засоленности пород использование удельного сопротивления с целью литологического расчленения разреза оказывается совершенно неприемлемым из-за определяющего вли­ яния на величину р минерализации внутрипоровых вод. Единственными параметрами, позволяющими проводить литологи­ ческое расчленение, остаются параметры А и А*.

Анализ многочисленных экспериментальных данных показы­ вает, что в условиях пестрой минерализации грунтовых вод при удельном электрическом сопротивлении менее 10 Ом-м наиболее

Объясняется это тем, что в нпзкоомных породах небольшие флюк-

1 Здесь п ппже, кроме случаев особо оговоренных, под глинистостью Г понимается процентное содержание в породе частиц диаметром менее 0,01 мм.

77

туацпи в минерализации поровых растворов и в литологическом составе не ведут к существенным изменениям их удельного сопро­ тивления, вследствие чего на поляризуемость и соответственно параметр А оказывают влияние главным образом лишь изменения в литологическом составе по­

Вкачестве примера сопоставим зависимости А = f (Г) п А* =

=/ (Г), полученные при исследованиях водонасыщенных пород Сарпинской низменности, удельное электрическое сопротивление которых колебалось от 2 до 10 Ом-м: уравнение регрессии In Г =

=5,43 -(- 1,2 In Л, коэффициент корреляции 0,92, доверительный интервал Зол = ±9% Г; уравнение регрессии In Г = 2,08 +

78

+ 0,53 In Л*, коэффициент корреляции 0,74, доверительный ин­ тервал Зог = 12% Г.

Однако в общем случае литологическое расчленение разрезов наиболее целесообразно проводить, используя параметр Л*, стремясь при этом достаточно дробно расчленять интервалы по электрическому сопротивлению. На рис. 17 изображены графики зависимостей А* = f (Г), полученные в различных районах страны при выполнении съемочных работ. С целью исключения влияния удельного сопротивления на параметр А* исходные данные пред­ варительно разбили на следующие интервалы: менее 5; 5—10; 10—15; 15—20; 20—30; 30—40 и более 40 Ом-м. В этом случае полученные уравнения регрессии характеризуются высокой сте­ пенью корреляции и могут быть использованы при геолого-гидро­ геологической интерпретации результатов наблюдений мето­ дом ВП. Положительным фактором применения параметра +* для литологического расчленения разрезов является также ста­ бильность его абсолютных значений для различных геолого­ ландшафтных районов, что позволяет надеяться на возможность использования полученных корреляционных связей в других районах страны. Результаты статистической обработки соответ­ ствующих данных приведены в табл. 15.

Корреляция электрических параметров с процентным содер­ жанием глинистых и пылеватых частиц (диаметром менее 0,01 мм) является наиболее простым способом, позволяющим в дальнейшем вести геолого-гидрогеологическую интерпретацию результатов наблюдений. Большой интерес представляет получение корреля­ ционных зависимостей между параметрами р и .4* с одной стороны и показателями гранулометрического состава связанных грунтов (включая супесь) — числом пластичности П, содержанием пыле­ ватых частиц, содержанием песчаных частиц, с другой. Результаты статистической обработки соответствующих данных приведены

79