ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКА МПП ПРИ ПОИСКАХ ТРЕЩИННО-КАРСТОВЫХ ВОД.

На примере проведённых автором геофизических работ для целей водоснабжения одного из посёлков Челябинской области, продемонстрированы уникальные возможности электроразведки методом переходных процессов (МПП) при поисках трещинно-карстовых вод. Во многом эти возможности открылись с появлением приборов нового поколения, созданных на базе современных аппаратурно-методических разработок и основанных на автоматической регистрации результатов измерений на персональный компьютер (ноутбук). Это позволяет уже в поле выполнять предварительную обработку материала и принимать оперативные решения по дальнейшему направлению исследований. Рассмотрены преимущества МПП относительно традиционного ВЭЗ и его недостатки.

By the example of the geophysical works carried out by the author for the purposes of water supply of one of settlements of the Chelyabinsk area, unique opportunities are shown of electrical and electromagnetic the transients electromagnetic method (TEM) by searches of fissure-karstic waters. These opportunities have opened when the instruments of new generations had advented. These instruments create on the basis of up-to-date apparatus - methodical devise and base on automatic registration of measurements results on a notebook. It allows to carry out already in a field preliminary processing of a material and to make operative decisions on the further direction of researches. There are advantages and lacks of TEM concerning traditional VEZ in this work.

Со дня основания посёлка Андреевский (Брединский район Челябинской области) при освоении целинных земель 50 лет назад, здесь всегда остро стояла проблема с питьевой водой. Попытки решить её за эти годы предпринимались неоднократно. Вокруг было пробурено порядка 30 поисковых скважин. Не раз проводились геофизические работы с целью поиска водоносных зон, в основном традиционным методом вертикального электрозондирования. Но в достаточном объёме питьевую воду найти не удавалось. Виной этого был слабо затронутый тектоникой монолитный гранитный массив, в пределах которого расположен посёлок. В настоящее время водоснабжение его осуществляется из скважины, расположенной в 4 км к западу, за пределами этого массива, который не обеспечивает потребности населения в воде. А при авариях водовода, вода развозится по домам и заливается в бочки.

В 2002 году ГУП "Южуралгеологоразведка" проводила здесь геофизические работы. С аппаратурой "ЭРА-П" было пройдено 23,6 км профилей ВЭЗ с шагом 100 м. Интерпретацию результатов выполнил автор с использованием программы "Zond-IP" (ВИРГ-Рудгеофизика). На рис.1 приведён фрагмент построенных вертикальных карт изоом и геоэлектрического разреза одного из профилей, соответствующий восточной части гранитного массива, где его сменяет карбонатно-сланцевая толща. Видно, что на этом участке перспективы обнаружения водоносных зон хорошие. Тем не менее, 7 пробуренных там скважин оказались практически безводными.

рис.1 Результаты интерпретации ВЭЗ по фрагменту одного из профилей.

Повторился неудачный опыт ОАО "Агропромпроект", когда по результатам своих геофизических исследований (ВЭЗ) здесь были пробурены 2 скважины с низким дебитом. Тогда же было сделано гидрогеологическое заключение, что поиски подземных вод в заявленном объёме (400 м3/сут) в непосредственной близости от п.Андреевский, следует считать бесперспективными, ввиду слабой водообильности слагающих его территорию пород. Но оставалась ещё надежда, что основная причина неудач кроется в известных недостатках выбранного геофизического метода для условий далеко не горизонтально-слоистого геологического разреза. Кроме того, профильные измерения с шагом 100 м не позволяют здесь с достаточной достоверностью указать точки для бурения гидрогеологических скважин. И одна из причин - ширина трещинных зон в плане бывает зачастую гораздо меньше шага измерений. А оперативно выполнить детализацию крайне затруднительно.

Для локализации выявленных аномалий проектом предусматривалось применение сейсморазведки МПВ, но ко времени проведения работ у предприятия не оказалось необходимой аппаратуры, поэтому решено было направить средства на проведение электроразведки МПП. Опыт последних лет уже показал высокую эффективность данного метода при поисках медных руд. Достигнуть этого позволяет применение современного аппаратурного комплекса "Цикл-5" (рис.2), созданного ООО НТФ "Эльта" (г.Новосибирск) на базе известных аппаратурных и методических разработок СНИИГГиМС в области МПП.

  Рис.2 Комплекс "Цикл-5" в поле.

МПП имеет ряд технологических преимуществ перед ВЭЗ. Источники и приёмники электромагнитного поля не требуют устройства заземлений, что позволяет проводить исследования и зимой, и по скальному грунту. В отличие от растягиваемых на сотни метров питающих линий ВЭЗ, здесь раскладывается генераторная петля сравнительно небольших размеров. Для решения гидрогеологических задач достаточна генераторная петля всего лишь 50 х 50 м, с учётом того, что практический интерес представляют водоносные зоны на глубине не более 100 метров, а глубинность метода:

H = (2 - 3) L, м., где: L - длина стороны генераторной петли, м.

Недостатком метода является сильная чувствительность к помехам от линий электропередач и кабелей. Трубопроводы также вносят искажения в регистрируемый процесс. Но при проведении геофизических работ за пределами населённых пунктов, не сложно избежать влияния этих мешающих факторов. Например, помехи смещаются в область шумов при удалении уже на 100 м от ЛЭП в 220 вольт.

В мае 2004 года, в качестве геофизика ООО "Южно-Уральский геологический центр", в окрестностях п. Андреевский автором была выполнена электроразведка МПП, причём работы проводились в режиме "свободного поиска", т.е. положение профилей определялось непосредственно в полевых условиях. Было установлено лишь одно ограничение - поставленную задачу необходимо было решить, уложившись в 128 точек измерений плюс 15% детализации. Принимая во внимание пожелание администрации - сосредоточить район поиска как можно ближе к посёлку, короткими профилями были обследованы все ближайшие, привлекательные по геоморфологическим признакам овраги и ложки. Двумя параллельными профилями в 1,5 километрах к востоку от посёлка сделана была попытка обнаружить зоны трещиноватости на контактах гранитного массива и карбонатно-сланцевой толщи. Разбивка пикетажа через 50 м проводилась непосредственно перед проведением измерений. Определение координат точек осуществлялось тут же с помощью навигационного прибора GPS-72.

В "Цикл-5", как и в других современных системах, результаты измерений автоматически вводятся в персональный компьютер (ноутбук). При обработке первичных материалов, в программе "Проба" из экспериментальных кривых вырезаются отрезки, соответствующие регистрируемому процессу становления электромагнитного поля и вычисляются различные трансформанты. Затем, в программе "Подбор" для точек измерений подбираются такие геоэлектрические модели среды, теоретические кривые которых наилучшим образом соответствовали бы вырезанным отрезкам экспериментальных кривых. А в программе "Профиль" по полученным данным строятся различные разрезы.

Рис.3 Геоэлектрический разрез интервала профиля по данным МПП.

В качестве примера, демонстрирующего возможности МПП по выявлению трещинно-карстовых водонасыщенных зон, приведен интервал профиля с одной из наиболее ярких аномалий. Этот интервал соответствует переходу низкоомной (~ 150 Омм) толщи сланцев (слева) к высокоомным (более 1000 Омм) породам (справа). На рис. 3 приведён геоэлектрический разрез этого интервала. Отрезки экспериментальных кривых в точках, по которым программой был построен данный разрез, приведены на рис.4 и 5. Это кривые одного и того же интервала, но в разных представлениях - в вертикальном и в горизонтальном. В последнем случае можно более рельефно увидеть аномальное понижение сопротивления в районе пикета 550 м, где и была заложена скважина с очень хорошим дебитом. А водовмещающими, как показало бурение, оказались заполненные глиной трещины и карстовые пустоты в известняках.

рис. 4. Кривые Rotau от времени.

рис. 5. Кривые времени от Rotau.

Просматривая приведённые выше представления кривых ( ) по профилям, можно расчленить массивы различных типов пород в плане, выделить их контакты и перспективные участки для проведения детализации с целью локализации аномальных зон. Учитывая большую длительность процесса в аномальных точках, интерпретация по таким кривым получается более точной, а разрезы достоверней. Точность выделения аномальных зон в плане по точкам основной сети не менее 50 м. А при проведении детализации можно обеспечить точность до 10 м, что очень важно при поисках трещинно-карстовых вод. Благодаря этому удаётся достигнуть очень хороших результатов. Например, при проведении электроразведки МПП, в районе п.Андреевский было вынесено несколько точек для бурения скважин на воду. В первой же скважине дебит воды оказался 5 л/с, а во второй 7 л/с. В сумме это составляет более 1000 м3/сут, что значительно превысило заявленный объём (400 м3/сут), необходимый для водоснабжения посёлка.

Назад