logo1-color

Выделение таликов при разведке на воду с применением геофизических методов

Анализируются особенности применения геофизических методов при выделении таликов в скальных и рыхлых породах. Показана целесообразность применения акваториальной геофизики на начальном этапе полевых исследований с выделением подрусловых (подозерных) таликов с последующим их прослеживанием как межмерзлотных и подмерзлотных непоредственно на участке работ.

Ключевые слова: талики, наземная и акваториальная геофизика, комплексирование.

Выделение таликов является основной целью работ при разведке на воду в регионах с многолетнемерзлыми породами. По условиям образования и характеристикам следует выделить талики скальных пород и талики рыхлых отложений.

Талики скальных пород приурочены к узким зонам с высокими фильтрационными свойствами. Именно свойства этих зон (субвертикальность, относительно невысокая ширина, как правило, заметные различия по физическим свойствам по сравнению с вмещающей средой) и предопределяют особенности применения геофизических методов. Опыт использования наземной геофизики при выделении таликов, приуроченных к субвертикальным зонам повышенной трещиноватости, показал, что наиболее пригодна электроразведка на постоянном токе в следующих модификациях:

  • электропрофилирование на нескольких (обычно 2–3) разносах с АВ до 500 м для оценки планового положения возможных таликов. Критерии выделения — узкие зоны относительно пониженных УЭС (удельных электросопротивлений) или зона контакта пород с разными УЭС. Отметим, что вместо электропрофилирования на постоянном токе с успехом может применяться СДВР;
  • электрозондирование с разносами до 500 м для оценки мощности рыхлых отложений и уточнения мощности таликовых зон в рыхлых и скальных породах.

При значительной мощности рыхлых отложений (до 20–30 м и более) электропрофилирование становится менее информативным. Критерием выделения зоны с высокой водопроводимостью в скальных породах для наземной электроразведки является существенное уменьшение мощности мерзлых пород непосредственно над зоной, перспективной для бурения на воду. Эта задача с успехом решается по данным ВЭЗ.

В последние годы в электроразведке все более широко применяется электротомография, обеспечивающая высокую детальность в комплексе с решением обратной двумерной задачи [1]. По сути, это — электрозондирования, близкие к непрерывным (с шагом 2–10 м). Мы полагаем, что в перспективе именно эта технология и будет использоваться при разведке на воду трещинно-жильных вод, включая выделение таликов. Пока широкое применение этой технологии сдерживается ее относительно высокой стоимостью.

Считаем обязательным отметить, что исключительно большое значение при выделении таликов в скальных породах имеет определение мест заложения геофизических профилей. Выбор линии профиля должен выполняться на основе анализа всех признаков, позволяющих предположить наличие зоны трещиноватости: выделение линеаментов, поиск по ручьям и рекам родников и наледей и пр.

Чрезвычайно полезным является выделение по имеющимся водотокам (ручьям, рекам) зон субаквальной разгрузки, что позволяет с высокой достоверностью фиксировать положение таликов. Эти исследования выполняются комплексом термометрии и резистивиметрии. Физическими предпосылками использования этих методов является дифференциация подземных и поверхностных вод по температуре и содержанию водорастворимых солей. Дополнительно при работах по водотокам используется электроразведка (ВЭЗ и ЭП), что позволяет по геофизическим данным определить причины, вызвавшие появление субаквальной разгрузки и оценить размеры зон — таликов по дну рек и ручьев. Описание этой технологии приведено в работе [2].

На рис. 1 приведен пример выделения зон субаквальной разгрузки по р. Нерюнга (Южная Якутия) по данным акваториальной геофизики в сопоставлении с измерениями расходов, показавшими хорошее совпадение зон субаквальной разгрузки, выделенных по геофизическим данным, с зонами разгрузки, положение которых установлено с применением прямых методов на участке формирования наледи.

statia-12-ris-1

Талики в рыхлых отложениях обычно делят на сквозные и подмерзлотные. Полезно понимать, что причиной появления подмерзлотного талика часто является сквозной талик, расположенный на значительном удалении и не всегда идентифицируемый при разведке на воду на небольших по размерам участках. Причиной появления сквозных таликов в подавляющем большинстве случаев являются поверхностные водотоки (реки и ручьи) и водоемы (озера и пр.).

Изложенные выше причины предопределяют большой интерес к выделению подрусловых и под озерных таликов при работе с воды или льда на начальном этапе разведки на воду с последующим прослеживанием и оконтуриванием выделенных таликов уже с поверхности земли. Применение относительно недорогих геофизических технологий позволяет выйти далеко за пределы отведенного под разведку участка, что в конечном итоге помогает оценить как перспективность выбранного участка, так и более обоснованно подойти к выбору точек под бурение и к геофильтрационной схематизации.

При работах по дну для выделения таликов рыхлых отложений основным методом является электроразведка в модификации ВЭЗ (реже ЭП). Обычно для пресных подземных вод выделение подрусловых (подозерных) таликов по удельному электросопротивлению отличается хорошей достоверностью. Термометрия и резистивиметрия являются дополнительными методами, позволяющими уточнить вид взаимосвязи поверхностных и подземных вод. На рис. 2 приведен пример выделения подрусловых таликов по р. Хэй-Яха в ЯНАО в основном по данным акваВЭЗ.

statia-12-ris-2

После определения положения подруслового (подозерного) талика закладываются поперечные профили, пересекающие талик, выделенный по данным акваториальной геофизики для оценки его пространственной конфигурации. На рис. 3 приведен пример подобного определения конфигурации талика под р. Хэй-Яха.

statia-12-ris-3

При изучении планового положения таликов в рыхлых отложениях необходимо комплексировать зондирования на постоянном токе ВЭЗ с индукционными зондированиями ЗСБ — ЗМПП.

Напомним, что мерзлота мощностью более 20–30 м может оказаться мощным экраном для постоянного тока и не является таким экраном для индукционных зондирований. В то же время, при высоких значениях удельного электросопротивления (обычно выше 300 Ом•м), типичных для регионов с многолетнемерзлыми породами, первые 15–20 м, а часто и более, слабо дифференцируются по данным индукционных зондирований. Наш опыт последних 15 лет показал, что оптимальным является следующее сочетание методик зондирований и задач, ставящихся перед ними:

  • метод ВЭЗ, АВ = 300 м, иногда до 500 м — выделение сквозных таликов с поверхности земли и по дну водоемов и оценка глубины до кровли мерзлых пород при глубине до 30–50 м;
  • индукционные зондирования ЗСБ-ЗМПП, петля от 50×50 м до 200×200 м — выделение подмерзлотных и межмерзлотных таликов при глубине до 100–150 м, иногда до 300–350 м.

Наиболее сложной ситуацией является выделение таликов при высоком содержании солей, когда мерзлые интенсивно засоленные породы любого состава по удельному электросопротивлению полностью идентичны талым пескам. В этом случае достоверное выделение целевых горизонтов возможно только после бурения и привязки по результатам каротажа ГК и КС. Отметим обязательность такого комплексирования, поскольку при сильном засолении оценка литологии по КС часто становится недостоверной. Только комплексный анализ материалов ГК и КС совместно с данными бурения позволяет провести литологическое расчленение, оценить положение талого интервала и выполнить предварительную оценку засоленности пород.

В заключение приведем наиболее значимые особенности применения геофизических методов при выделении таликов:

  • на первом этапе полевых работ целесообразно выделить подрусловые или подозерные талики по водотокам (водоемам) как расположенным на территории работ, так и за ее пределами. При относительно небольших затратах решение этой задачи позволяет определить направленность дальнейших исследований, более обоснованно подойти к выбору сети профилей, точек заложения скважин и геофильтрационной схематизации. Задача выделения подрусловых (подозерных) таликов решается с применением комплекса донных ВЭЗ, термометрии и резистивиметрии;
  • при выделении таликов в рыхлых отложениях необходимо комплексировать зондирования на постоянном токе (ВЭЗ) и индукционные зондирования ЗСБ-ЗМПП. Перед ВЭЗ ставятся задачи выделения сквозных и неглубоко залегающих подмерзлотных таликов, а также оценки глубины до кровли мерзлоты, перед ЗСБ-ЗМПП — выделения подмерзлотных и межмерзлотных таликов.

 

ЛИТЕРАТУРА

  1. Бобачев А.А., Модин И.Н. Электротомография со стандартными электроразведочными комплексами // Разведка и охрана недр. — 2008. — № 1. — С. 43–47.
  2. Методические рекомендации по применению акваториальных геофизических исследований при решении гидрогеоэкологических задач. — М.: МПР РФ, ГИДЭК, 2002.