Верхнюю оболочку земной коры (мощностью в первые тысячи метров),
где в наибольшей степени проявляются природные, экзогенные геологические
и антропогенно-техногенные процессы, геологи называют геологической
средой, а геофизики - геофизической средой. По нашему мнению, ее
следует называть экзотехносферой, так как здесь на почвы, грунты,
горные породы воздействуют внешние, экзогенные, воздушные и водные
процессы, влияют естественные и искусственные физические поля, проявляется
антропогенная (инженерно-хозяйственная) деятельность человека. Геологическая
среда и особенно ее верхняя часть разреза (ВЧР) мощностью в десятки,
реже первые сотни метров является объектом исследований прикладного
раздела геофизики, называемого инженерной или инженерно-гидрогеологической
геофизикой [Огильви А.А., 1990].
К геофизическим методам, используемым для изучения геологической
среды, предъявляют специфические требования:
- высокую детальность изучения геологической среды на сравнительно небольших глубинах (от нескольких единиц до десятков, реже первых сотен метров) с изменяющимися в пространстве и во времени физическими свойствами, а значит, литологией, водно-физическими характеристиками, с широким проявлением природных процессов и инженерно-хозяйственной деятельности человека;
- использование портативных методов и облегченных измерительных установок для ускорения, удешевления геофизических работ и возможности проведения повторных наблюдений;
- применение нескольких (до 3-4) геофизических методов разной физической природы для повышения точности получаемой информации;
- широкое использование буровых скважин и горных выработок, проходка которых не сложна при небольших глубинах разведки.
Геологическая среда является объектом прямых исследований различных
научно-прикладных дисциплин: гидрогеологии, почвоведения, инженерной
геологии, мерзлотоведения, гляциологии, геоэкологии. Однако геофизика
может дать дополнительную информацию, в результате чего повышается
общая эффективность работ.
В соответствии с названными научно-прикладными направлениями инженерная
геофизика подразделяется на гидрогеологическую, почвенно-мелиоративную,
инженерно-геологическую, мерзлотную, гляциологическую. К ней можно
отнести и экологическую геофизику. Однако возрастающее значение для
человечества экологических проблем приводит к целесообразности выделения
ее в отдельный научно-прикладной раздел геофизики.
Геофизические методы давно и с успехом используют для решения следующих
гидрогеологических задач: гидрогеологических съемок разных масштабов;
поисков и разведки грунтовых, пластовых, трещинно-карстовых и артезианских
вод; изучения динамики подземных вод; выяснения условий обводнения
месторождений полезных ископаемых и объектов строительства или реконструкции;
определения минерализации грунтовых и подземных вод; проведения гидромелиоративных
и почвенно-мелиоративных исследований. Методы решения этих и других
задач исследований подземной гидросферы объединяют в гидрогеологическую
геофизику, выделяя в ней почвенно-мелиоративное направление [Шарапанов Н.Н. и др., 1974].
Гидрогеологические съемки начинаются с обзорных и мелкомасштабных
(мельче 1:500000) съемок крупных территорий, проводимых в ходе геологических
съемок более мелкого масштаба. Их целью является районирование территорий
с точки зрения выделения гидрогеологических бассейнов и структур
с артезианскими, пластовыми, трещинными, пластово-трещинными, грунтовыми
водами и грубой оценки ресурсов пресных, минерализованных и термальных
вод [Полевые методы гидрогеологических, инженерно-геологических, мерзлотных и инженерно-геофизических исследований, 1982].
Специальные исследования геофизическими методами при этих съемках
не проводят, а используют данные структурно-картировочных геофизических
методов (см. 3.3). Результаты геофизических исследований целесообразно
подвергать целенаправленной переинтерпретации с точки зрения выделения
водоносных толщ и водоупоров, определения глубины залегания регионального
водоупора (по данным сейсморазведки и электромагнитных зондирований),
оценки водных свойств толщ по суммарным поперечным сопротивлениям
и продольным проводимостям, рассчитываемым в результате интерпретации
вертикальных и дипольных электрических зондирований (ВЭЗ, ДЭЗ).
Среднемасштабные гидрогеологические съемки (1:200000 - 1:100000)
предназначены для попланшетного (полистного) изучения территории.
Они служат для решения следующих гидрогеологических задач: гидрогеологической
стратификации разрезов с выделением водоносных и водоупорных комплексов;
изучения зон аэрации, грунтовых, пластовых и трещинных вод; выявления
пресных, минеральных, термальных вод; выяснения изменений гидродинамических,
гидрохимических, гидротермических и криологических условий в плане
и по глубине; проведения работ по водоснабжению, сельскохозяйственной
мелиорации и изучению инженерно-геологических условий территории.
При среднемасштабных гидрогеологических съемках используют данные
дистанционных аэрокосмических (радиотепловых и радиотелеметрических)
съемок, а также методов электромагнитных зондирований, профилирований
и гравимагниторазведки. Выбор методов определяется природными условиями
(аридные, гумидные области или территории распространения многолетнемерзлых
пород), геолого-геофизическим строением, решаемыми задачами и глубиной
залегания подземных вод.
Полевые работы ведут либо в виде сплошных площадных съемок с густотой
сети зондирований около 1 x 1 км, либо путем изучения по
более густой сети отдельных ключевых участков с интерполяцией результатов
между ними. Профилирование с шагом до 100-200 м проводят по направлениям
с наиболее контрастными изменениями геоморфологических и геолого-геофизических
условий.
Интерпретация данных геофизических методов должна быть направлена
не только на получение геометрических параметров разреза, но главным
образом на геолого-гидрогеологическое истолкование результатов и,
прежде всего, определение фильтрационных свойств пород (коэффициентов
фильтрации, водопроводимости и др.). Для этого устанавливаются вероятностно-статистические
связи между геолого-геофизическими свойствами по данным параметрического
бурения, опорных геофизических наблюдений у скважин и выполнения
ГИС в скважинах.
Крупномасштабные (1:50000 и крупнее) гидрогеологические съемки
предназначены для решения конкретных задач питьевого, промышленного
и сельскохозяйственного водоснабжения, обводнения пастбищ и мелиорации
земель подземными водами. Гидрогеологические цели детальных крупномасштабных
геофизических съемок те же, что и среднемасштабных. Они предназначены
для технического проектирования водоснабженческих и мелиоративных
мероприятий и поэтому должны отличаться: высокой точностью количественных
определений физико-механических и водно-фильтрационных свойств, сравнимой
с точностью, получаемой с помощью наблюдений в скважинах; ограниченными
сроками проведения работ и меньшей стоимостью за счет сокращения
в 2-5 раз бурения, но с обязательным проведением опытно-фильтрационных
параметрических наблюдений в скважинах (или шурфах).
При крупномасштабных гидрогеологических съемках применяют комплекс
полевых и скважинных геофизических методов, а также геолого-гидрогеологических
опытных наблюдений. Основными полевыми геофизическими методами в
рамках этого комплекса являются зондирования: электрические (ВЭЗ),
электромагнитные частотные (ЧЗ) или становлением поля (ЗС) (в условиях
распространения пресных вод), вызванных потенциалов (ВЭЗ-ВП) или
сейсморазведки методом преломленных волн (МПВ) (в условиях распространения
подземных вод повышенной минерализации). Вспомогательными методами
служат электромагнитные профилирования.
Густота сети наблюдений при выполнении зондирований не должна превышать
200 x 500 м, а на ключевых участках 100 x 200 м. Шаг
наблюдений при профилировании не должен превышать 50 м. Интерпретация
данных крупномасштабных геофизических съемок, проводимых с целью
решения гидрогеологических задач, сводится к построению разрезов
и карт послойных или обобщенных геофильтрационных параметров. Их
получают в результате корреляции геофизических и гидрогеологических
параметров по опытно-фильтрационным наблюдениям в скважинах и в ходе
геофизических работ около них.
Назад| Вперед
|
