Геофизические исследования методами ЕП и ЕИМПЗ

Геофизические исследования методами ЕП и ЕИМПЗ при инженерно-гидрогеологических изысканиях

Одной из основных проблем Курорта Геленджик является отсутствие достаточного количества пресной воды, особенно в летние месяцы, когда население курорта возрастает в разы за счет отдыхающих. Фактически, городское население обеспечено централизованным водоснабжением на 78 % (в 2006г.- 71%), сельское население на 63% (в 2006г. - 62%) [1]. Основная сложность в организации достаточного водоснабжения объектов в Геленджикском районе связана с геологическими и гидрогеологическими условиями региона Кавказского хребта в целом, флишем, переслаиванием горных пород глинами, аргиллитами, являющимися водоупорами, сложной складчатостью, рельефом.
Курортная зона Геленджикского курортного района расположена на побережье Черного моря от пос. Кабардинка до пос. Архипо-Осиповка на юге Краснодарского края.
Район работ входит в область низко- и среднегорного рельефа (с отметками горных вершин до 600 м). Характерными чертами рельефа являются сильная расчлененность, наличие крутосклонных долин и выположенных водораздельных пространств.
Гидрографическая сеть района относится к бассейну Черного моря и представлена рядом пересыхающих летом речек и ручьев. Современные долины главных рек района ориентированы вкрест основному направлению горных хребтов (реки Вулан, Пшада, Мезыбь, Адерба).
Наиболее важным источником пресного водоснабжения района являются подземные воды аллювиальных отложений речных долин.
Экзогенные трещинные проницаемые системы развиты в приповерхностной (до глубины 100 м) части разреза. В них содержатся пресные маломинерализованные безнапорные подземные воды, с глубиной залегания до 31,5 м. По химическому составу подземные воды гидрокарбонатно-кальциевые с минерализацией 0,2-0,5 г/л.
Основной областью питания трещинных вод являются делювииальные и гравитационные отложения у основания хребтов, способствующие аккумуляции и инфильтрации атмосферных осадков и грунтовых вод.
ООО «Водолей-Бурводсервис» занимается вопросами, связанными с бурением скважин для водоснабжения и инженерных целей с 1992 года и имеет огромный опыт работ в этом направлении как в Геленджикском районе, так и на Черноморском побережье и Кубани в целом. Нами успешно решаются задачи поиска грунтовых вод методами электроразведки.
Как показывает практика наших работ, оптимальным комплексом исследований в геологических условиях Кавказского хребта и его предгорий является комплексирование площадных исследований ЕП и ЕИМПЗ с целью определения местоположения грунтовых вод и водоносных горизонтов в плане с последующим проведением исследований ВЭЗ (при физической возможности разложить питающую магистраль) для изучения строения геологической среды и определения глубины залегания грунтовых вод, что по сути дела дает возможность 3-х мерного представления полученных результатов.

Методика работ и аппаратура.
Нами используется электроразведочная Аппаратура ЭРП -1 и прибор Адонис 32 регистрирующий импульсы естественного электромагнитного поля Земли.
Опыт наших работ показывает, что оптимальная наблюдательная сеть на небольших участках частных домовладений в Геленджикском районе представляет собой сетку пикетов и профилей с шагом 2 х 2 метра по всей площади участка. Следует отметить что, как правило, мы сталкиваемся с участками стандартного размера 4 или 6 соток выделенными для частной застройки, в большинстве случаев на участке уже имеются строения, поэтому необходимо как покрыть геофизической съемкой максимально возможную площадь.
Технологически, мы совмещаем замеры методом ЕП и ЕИМПЗ на каждой из точек наблюдений, что позволяет строить карты поля в одном масштабе и по одним пикетам, и ускоряет процесс предварительной обработки полевых данных.

Основные подходы к интерпретации данных.
Интерпретация данных съемки ЕП в основном бывает качественной, изредка – полуколичественной .
При качественной интерпретации по картам потенциалов и графикам потенциалов ЕП проводится визуальное выделение аномалий и, с учетом геолого-гидрогеологической обстановки, которой определяется природа полей, проводится их геологическое истолкование. По форме, интенсивности и знаку аномалий выявляется местоположение поляризующихся объектов, их центры, простирание, примерная форма и пространственное положение .
Наличие на карте аномалий одного знака свидетельствует о вертикальной поляризации или сравнительно большой глубине залегания нижней части объекта.
Наличие на картах аномалий двух знаков и асимметрии графиков потенциала свидетельствует о наклонной поляризации. По форме изолиний на картах можно судить о местоположении, примерной форме и простирании тел.
Как правило, выходы подземных вод под наносы характеризуются положительными аномалиями, а над участками поглощения поверхностных вод - отрицательными аномалиями.
В зависимости от активности разлома, состава и свойств пород, в которых он развит, ЕИЭМПЗ будет иметь свои закономерности .
В общем виде они могут быть следующими:
1. Древние «отжившие» разломы с зонами перемятых, перетертых, часто «залеченных» пород характеризуются четко выраженными минимумами ЕИЭМПЗ.
2. Активные разломы будут характеризоваться максимумами ЕИЭМПЗ. Наличие в зоне разлома пластин, разделенных продольными разрывами и сложенных крепкими породами, будут вызывать дополнительные экстремальные всплески значений ЕИЭМПЗ.
3.Периферийные части активных разломов, испытывающие значительные изменения напряженного состояния пород, характеризуются аномально высокими значениями ЕИЭМПЗ.
В областях распространения флишевых формаций при частой ритмичной смене пород ощутимое различие наблюдается при измерении ЕИЭМПЗ в местах, где преобладает песчаниковый флиш над глинистым, а именно там, где мощность слоев песчаников будет больше, чем слоев аргиллитов, интенсивность ЕИЭМПЗ выше. Интенсивность ЕИЭМПЗ зависит от степени метаморфизма пород. Чем сильнее изменены породы, тем больше скорость счета ЭМС.
Как показывает практика наших работ при комплексировании методов ЕП и ЕИМПЗ и совместной интерпретации полученных результатов водоносные области в плане представляют собой зоны пониженного потенциала ЕП и повышенного количества импульсов ЕИМПЗ. Для наглядности и визуальной корреляции полученных результатов в цветовой шкале программы Surfer потенциально водностные зоны мы выделяем, синим цветом, условно «безводные» желтым. Ниже мы приводим примеры таких работ.
На рисунке представлены карты ЕП (слева) и ЕИМПЗ на участке Заказчика с уже имеющейся малодебитной скважиной. Данные результаты интересны, прежде всего, с научной точки зрения, т.к. карты ЕИМПЗ и ЕП практически полностью повторяю друг друга, в верхней части карт-схем ( см.рис) отчетливо видна аномалия в полях как ЕП, так и ЕИМПЗ обусловленная обсадной трубой, рассматриваемой в данном случае, как вертикальный металлический стержень с ярко выраженной поляризацией за счет электрохимических процессов коррозии металла обсадной трубы в воде. С точки зрения водоснабжения работа - рутинна, была пробурена новая скважина ниже существующей на водном потоке обеспечившая дебит не менее одного кубического метра в час удовлетворившая потребности Заказчика.

В заключение, хотелось бы отметить, что за несколько лет нами накоплен достаточный опыт работ в этой области с использованием современных геофизических приборов и технологий для изучения строения верхней части геологического разреза и поиска оптимальных мест для заложения промышленных скважин. Комплексирование методов позволят достаточно точно (до 95 -100 %) определить места максимально возможной водоотдачи пласта (дебита) на участке заказчика в плане, тем не менее, остается не до конца решенным вопрос определению глубины залегания грунтовых вод носящий скорее оценочный характер по аналогии с уже пробуренными в районе скважинами.