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

шевления работ целесообразно комплексировать ВЭЗ и КМПВ. При этом всю площадь исследований покрывают равномерно пунктами ВЭЗ с расстоянием между ними 2—4 км, а наблюдения КМПВ выполняют по отдельным профилям, располагаемым в 5—10 км один от другого. Данные КМПВ используют для уточнения результатов ВЭЗ и для более обосно­ ванного выбора сопротивлений надопорного электрического горизонта, необходимых для правильной расшифровки кри­ вых ВЭЗ. Аналогичную методику можно рекомендовать и для Иркутского угольного бассейна.

В Подмосковном и некоторых других бассейнах необходимо бороться с подземными водами. Наибольший вред ведению горных работ оказывает водоносный горизонт, приуроченный к трещиноватым зонам в упинских известняках нижнего кар­

ричное профилирование. Эти модификации дают приблизи­ тельно одинаковые результаты (рис. 129). Направление элек­ тропрофилей определяют по данным геологической разведки и круговых вертикальных электрических зондирований (КВЗ), выполненных около скважин, вскрывших обводненные трещино­ ватые зоны на соседних участках. Вследствие анизотропии большая ось векторной диаграммы рк вытягивается по напра­ влению простирания трещиноватой зоны (рис. 130).

Многие угольные месторождения восточного склона Урала, относящиеся к переходному типу, располагаются в грабено­ образных впадинах плотных палеозойских пород, заполненных рыхлыми песчано-глинистыми угленосными отложениями мезозойского возраста. Достаточно большая разница плотности палеозойских (2,4—2,7 г/см3) и мезозойских (1,6—1,9 г/см3) отложений обусловливает эффективность "гравиразведки при поисках и оконтуривании грабенов. Наблюдения проводят с гравиметрами по сети 1 X (0,5 -ь 0,2) км. В пределах вы­ явленных грабенов выполняют ВЭЗ и сейсморазведку КМПВ для изучения их внутреннего строения.

Расчленение литологического разреза скважин в большин­ стве угленосных бассейнов успешно проводится с помощью

Рис. 130. Результаты круговых вертикальных электрических зондировании.

каротажа КС, так как различие пород по удельному электри­ ческому сопротивлению обычно достаточно четкое. Если каро­ таж КС не дает хороших результатов, то выполняют гаммакаротаж, нейтронный гамма-каротаж и каротаж КС микро­ зондами. При каротаже КС обычно используют градиентзонды небольшого размера и реже потенциал-зонды.

Пласты угля в разрезе скважин выявляют каротажем ГГК-П, ГГК-С, НГК, КС, ПС. На кривых ГГК-П и ГГК-С угольные пласты выделяются положительными аномалиями, так как плотность и эффективный атомный номер углей всегда меньше соответствующих параметров вмещающих пород. Каро­ таж КС применяют на месторождениях высокоомных (камен­ ных) углей и антрацита. На последних эффективен также каротаж ПС. Бурые угли выделять каротажем КС трудно, так как по сопротивлению они мало отличаются от углистых сланцев, аргиллитов и некоторых других вмещающих пород. Ведущими на этих месторождениях являются методы ядерного каротажа.

Каротаж угольных скважин выполняют в масштабе глубин 1 : 200, а пласты угля детализируют в масштабах 1 : 50 и 1 : 20. Мощность угольных пластов наиболее четко определяется с помощью каротажа в модификациях ТК, МСК, КС с микрозондами, МЭП: Погрешность измерений 5—10 см и редко больше. Зольность углей находят, выявляя зависимость между зольностью и некоторыми параметрами, полученными при каротаже. Эту зависимость устанавливают, сравнивая каро­ тажные диаграммы с данными химического анализа керна углей. Наиболее достоверно зольность углей определяется

спомощью методов ГГК-С и ГГК-П, хотя для этого пригодны

иданные совместного использования каротажа КС и отбора

проб боковым грунтоносом. Результаты каротажных работ на угольных месторождениях позволяют переходить на бескерновое бурение скважин.

ГОРЮЧИЕ

СЛАНЦЫ

Геофизические методы на месторождениях горючих сланцев применяются очень мало. Геологическое строение сланцевых месторождений, как правило, простое, площади, занимаемые ими, очень большие (сотни и тысячи квадратных километров), а поэтому их поиски и разведка легко осуществляются с по­ мощью редкой сети буровых скважин. В сравнительно большом объеме геофизические работы проводились на месторождениях горючих сланцев Эстонской ССР. Здесь промышленная пачка сланцев нижнего силура мощностью несколько метров содержит три пласта горючих сланцев. Общая мощность пластов 1—2 м. Кровля и почва представлены известняками. Глубина залега-

232

Г Л А В А VII

ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ И ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ И ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКОЕ КАРТИРОВАНИЕ

Первые геофизические работы при изучении оснований под гидросооружения в СССР были проведены в 1931 г. С этого же времени геофизические методы начали применяться и в прак­ тике гидрогеологических исследований.

При среднемасштабном гидрогеологическом и инженерно­ геологическом картировании чаще всего применяют электро­ разведку, реже — сейсморазведку. Наблюдения, как правило, выполняют по сети выборочных маршрутов или в отдельных пунктах. Задачей геофизических работ является определение мощности рыхлых отложений и их литологическое расчленение, поиски древних переуглубленных долин, картирование корен­ ных пород. Способы решения этих задач освещены в предыду­ щих разделах книги. Электроразведочные методы (ВЭЗ или электропрофилирование) используют также для составления карт кажущихся сопротивлений, чтобы выявить участки, наи­ более опасные в коррозионном отношении. С помощью каро­ тажа изучают температурные условия в недрах, что имеет значение при проектировании тоннелей, глубоких шахт, а также при строительстве инженерных сооружений в районах много­ летней мерзлоты. При картировании определяют сейсмичность территории, температуру и химизм источников подземных вод.

При детальных гидрогеологических и инженерно-геологи­ ческих съемках геофизические методы применяются более широко. Кроме решения перечисленных задач их используют также для изучения карста и трещиноватости, определения направления и скорости подземного потока, исследования водоносных горизонтов, пересеченных скважиной, литологи­ ческого расчленения пород по скважине и определения их физических свойств. Более подробно некоторые из этих вопро­ сов рассмотрены ниже. Следует заметить, что геофизические

а по мере их проходки результаты необходимо подвергать повторной интерпретации.

234

складки нередко содержат и значительные запасы подземных вод. Такие крупные структуры могут быть обнаружены прак­ тически всеми методами разведочной геофизики. Вопрос о вы­ боре рационального комплекса рассмотрен в предыдущих главах.

потому, что к ним нередко бывают приурочены подземные воды. В этих зонах циркулируют воды, как напорные, так и имеющие свободную поверхность. Среди крепких, жестких пород наиболее водообильны известняки, которые могут быть разбиты трещинами, значительными по амплитуде и протяжен­ ности. Трещиноватые граниты менее водообильны, но при­ уроченные к ним подземные воды характеризуются хорошим качеством. В эффузивных породах воды еще меньше. Зоны разломов в жестких породах могут обладать и большими запа­ сами подземных вод, и быть практически безводными. Это зависит от степени раздробленности материала, заполняющего зону. В трещиноватых породах подземные воды бывают при­ урочены к коре выветривания и к отдельным трещинам и систе­ мам трещин значительной протяженности.

При поисках подземных вод перед геофизическими методами обычно стоят следующие задачи: найти и проследить зоны разломов, зоны трещиноватых и закарстованных пород, опре­ делить глубину поверхности водоносных отложений. Наиболее часто для решения этих задач применяют разные модификации электроразведки и значительно реже другие геофизические методы. Эффективность электроразведки объясняется значи­ тельной разницей удельного сопротивления ненарушенных пород и пород, заполняющих тектонические и закарстованные зоны.

Подземные воды описываемых типов обычно циркулируют неглубоко от дневной поверхности и поэтому минерализованы слабо. Исключения бывают в тех случаях, когда коренные породы перекрыты засоленными отложениями. Удельное элек­ трическое сопротивление пород в зонах разломов, трещинова­ тых и закарстованных зонах при наличии в них пресной воды

235

Рис. 131. Результаты комбинированного профилирования (по Т. А. Акишеву и др.)

АО = ОВ = 175 м; M N = 40 м,

1 «— почвенно-растительный слой; 2 — глины; з — известняки; 4 — точки ВЭЗ.

находится в пределах 100—400 ом-м, но может быть и значи­ тельно меньше, если воды минерализованы. Вмещающие креп­ кие, монолитные породы имеют сопротивление тысячи ом­ метров и больше. Другие физические свойства пород таких зон освещены в предыдущих разделах.

Глубину залегания поверхности водоносных пород обычно определяют с помощью ВЭЗ и реже другими геофизическими методами. Поиски зон разломов чаще всего ведут электро­ профилированием. Наибольший практический интерес при поисках подземных вод представляют карбонатные толщи. Так, в Северном Прибалхашье наиболее водообильны тектони­ ческие зоны, зоны повышенной трещиноватости и закарстованности в известняках. Эти зоны были выявлены и прослежены комбинированным профилированием и детализированы ВЭЗ. На рис. 131 приведены графики рк комбинированного профили­ рования, где четким прямым пересечением отмечается депрессия в кровле известняков, выполненная рыхлыми отложениями. Эта депрессия располагается в зоне трещиноватых, водообиль­ ных известняков, что подтвердила буровая скважина.

Аналогичные результаты на такой структуре можно полу­ чить и дипольным электропрофилированием. Круговые вер­ тикальные зондирования, выполненные в районе депрессии, подтвердили ее простирание, установленное раньше электро­ профилированием, и позволили определить глубину залегания известняков, что необходимо знать для правильного выбора конструкции буровой скважины.

236

100 2 00 м

j_______i

Рис. 133. Результаты электропрофилирования над трещи­ новатой зоной в гранитах (по Ф. М. Рябченко).

1 — песчано-глинистые отложения; 2 — дресва; 3 — граниты; 4 — уровень грунтовых вод; 5 — обводнение.

обстоятельства говорят о том, что достоверно проверить данные геофизических методов можно лишь бурением ряда скважин или солянокислой резкой пород из них (в условиях развития карбонатных толщ).

П о и с к и п о д з е м н ы х в о д в п е с ч а н о - г л и ­ н и с т ы х о т л о ж е н и я х обычно ведут среди пород четвертичного возраста. Воды приурочены к пескам разной зернистости, песчаным глинам и другим пористым породам. Глубина залегания вод редко превышает первые десятки ме­ тров, обычно составляет 1—10 м. Мощность и литологический состав водоносных горизонтов сильно изменчивы. Перед гео­ физическими исследованиями обычно ставится задача найти участки, где наиболее вероятны подземные воды, оконтурить эти участки и по возможности определить глубину залегания водоносных горизонтов и их мощность. Для решения этих задач применяют в основном электроразведку методом сопро­ тивлений, чему способствует разница удельного сопротивления песчаных (водоносных) и глинистых пород. Поскольку пори­ стость и влажность глинистых пород больше, чем песчаных (даже водоносных), то их сопротивление меньше.

В разных районах абсолютные значения электрического сопротивления одной породы разнятся довольно сильно, однако относительное распределение разных пород по сопротивлению обычно сохраняется.' Лишь при насыщении песчаных пород сильноминерализованной водой их электрическое сопротивле­ ние снижается до сопротивления глинистых пород, разделить эти породы уже не удается. В последнее время для поисков подземных вод начинают применять микросейсморазведку,

238