Файл: Шарапанов, Н. Н. Методика геофизических исследований при гидрогеологических съемках с целью мелиорации земель.pdf

в районах древнего засоления может изучаться при помощи гео­ физических методов исследований.

В слабодренированиых и недренированных областях с реликто­ вым засолением, а также в недренированной области в районах современного засоления необходимо провести детальное изучение степени засоления пород зоны аэрации, которое может быть осу­ ществлено ландшафтно-индикационными и геофизическими мето­ дами исследований. Причем (при неглубоком залегании грунтовых вод) предпочтение должно быть отдано ландшафтно-индикацион­ ному методу и радиопрофилированию. При помощи этих методов можно не только выделить достаточно однородные районы, но и определить тип засоления пород до глубины 10—20 м.

Для использования указанных методов исследований также необходимо иметь небольшое число опорных скважин (три-четыре на каждый тип рельефа), по которым будет осуществляться кор­ ректировка эмпирических связей между засолением пород и их электрическими свойствами.

Поскольку при дискретном опробовании пород, осуществля­ емом в процессе гидрогеологических исследований, в каждой конкретной точке не представляется возможным отделить микро­ неоднородность от макронеоднородности, для картирования сте­ пени засоленности пород зоны аэрации наряду с выделением границ распространения районов с определенным диапазоном изменения засоленности необходимо устанавливать и ее среднюю величину в пределах каждого района. С этой целью следует проводить опробование пород в определенной повторности, обусловленной изменчивостью их засоленности в пространстве и ошибками в ис­ пользуемых методах исследований.

В связи со случайным характером неоднородности содержания солей в породах для определения необходимой повторности их опробования целесообразно использовать методы математической статистики.

В естественных условиях распределение растворимых солей в породах, как правило, подчиняется нормальному закону, а коэф­ фициент вариации, характеризующий дисперсию засоленности, колеблется в пределах 15—70% и реже доходит до 100%.

Для решения задачи о допустимой ошибке определения средней засоленности пород в отдельных гидрогеологических районах рассмотрим возможную ошибку измерения засоленности пород в отдельных точках пространства, характеризуемую в основном представительностью водной вытяжки, подвергаемой химическому анализу.

Состав солей в породах определяется стандартной однократной водной вытяжкой, при которой в ряде случаев извлекаются из анализируемого образца не все легкорастворимые соли. Пред­ ставляют большой интерес работы, выполненные Н. И. Парфено­ вой и О. И. Гроздовой [10, 33] с целью определения представи­ тельности однократной водной вытяжки. По результатам этих

45

работ при сульфатном типе засоленности из образцов с засолением 1—2% в стандартную водную вытяжку переходит 30—40% солей, а при засолении менее 1% — примерно 60% солей.

При хлоридном типе засоленности и общем засолении менее 1 % в стандартную водную вытяжку переходит примерно 77% раство­ римых солей.

Таким образом, в самой методике определения содержания и состава растворимых солей в породах имеются ошибки, достигающие 70—60%.

Очевидно, при гидрогеологических исследованиях не имеет смысла планировать работы, позволяющие получать информацию о варьировании засоленности пород отдельных участков геологи­ ческих тел с точностью, превышающей точность определения растворимых солей в анализируемых образцах пород. Для прак­ тических целей ее можно принять по крайней мере равной точ­ ности выполнения химических анализов, что нами и делается в последующих расчетах.

При указанной выше точности установления засоленности пород, определяемой стандартной водной вытяжкой, и коэффи­ циенте вариации 35—40% при плотном остатке более 1% и коэф­ фициенте вариации 40—50% при плотном остатке меньше 1% приходим к необходимости опробования пород в пределах каж­ дого гидрогеолого-мелиоративного района в следующей повтор­ ности (табл. 7).

и нуждаются в дальнейших уточнениях для различных гидро­ геологических условий.

Тем не менее уже сейчас они являются достаточным основанием для того, чтобы утверждать необходимость опробования пород на засоление в каждом выделяемом районе по крайней мере в 5— 10-кратной повторности. При этом точки опробования целесо­ образно размещать относительно равномерно по площади исследований.

Если опробование пород осуществляется не прямым (путем отбора образцов и их анализа), а косвенным (по геофизическим данным) методами, то в этом случае для характеристики среднего

46

3.КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ

ОФИЗИЧЕСКИХ ОСНОВАХ МЕТОДОВ ГЕОФИЗИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА И КОРРЕЛЯЦИОННЫЕ СВЯЗИ МЕЖДУ ГЕОФИЗИЧЕСКИМИ И ГЕОЛОГО-ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИМИ ПАРАМЕТРАМИ

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Э л е к т р о р а з в е д к а м е т о д о м с о п р о т и в л е н и й

Проводимость пород осадочного комплекса по природе своей обусловлена главным образом сквозным переносом зарядов сво­ бодными и слабосвязанными ионами водных растворов. В связи с этим минерализация грунтовых вод и степень засоленности пород зоны неполного водонасыщения (зоны аэрации) являются основ­ ными факторами, определяющими удельное сопротивление пород соответствующего горизонта.

Движение ионов, возникающих в направлении градиента поля, происходит по всему сечению породы по пронизывающим ее порам и капиллярам, поэтому вторым по значимости показателем, вли­ яющим на сопротивление пород, является общая пористость кп.

Связь удельного сопротивления водонасыщенных пород рв. п ■с пористостью пород кп п сопротивлением рв насыщающих их водных растворов (для случая полного насыщения) теоретически и экспериментально хорошо изучена и описывается эмпирическим соотношением

где Рп = рв. п/рв — параметр пористости или относительное сопротивление пород; ап — постоянный коэффициент, изменя­ ющийся для песчано-глинистых пород приблизительно от 0,9 до 1,3; кп — общая пористость пород (в долях единицы); т — структурный показатель, изменяющийся в пределах 1,3—2,2.

Формула (9) широко используется при интерпретации каро­ тажных материалов, но может быть полезна для приближенных оценок и при обработке материалов полевых исследований. В этом случае коэффициенты ап и т находятся из данных параметри­ ческих измерений.

На удельное сопротивление оказывают то или иное влияние

идругие свойства пород: влажность (в случае неполного водо­ насыщения пород), форма зерен и структур норового пространства, температура, гранулометрический состав и особенно содержание

исостав глинистой фракции.

Из всех этих факторов лишь температура (в пределах ее поло­

48

жительных значений связана с удельным сопротивлением пород практически однозначной зависимостью:

где р, и р18 — сопротивления пород при температуре t и 18° С соответственно.

Рис. 4. Зависимость удельного сопротивления р и параметра Р п от геолого­ гидрогеологических показателей песчано-глинистых пород.

Зависимость удельного сопротивления пород: а — от влажности w, полученная по ре­ зультатам измерений в шурфах (1 — песок, 2 — супеси, 3 — суглинки), б — от влаж­ ности ю по результатам каротажа сухих скважин (1 — легкие суглинки, 2 — средние и тяжелые суглинки), е — от процентного содержания глипистой фракции Г (породы незасолены), г — от степени общей засоленности С пород зоны аэрации—влажность более 10% (1 — супеси, 2 — суглинки); д — зависимость параметра пористости Р п от

коэффициента фильтрации водонасыщенных пссчано-глинпстых пород

Во всех остальных случаях многообразие одновременно влияющих факторов приводит к тому, что связь удельного сопро­ тивления с отдельно взятым показателем свойств пород имеет корреляционный характер с той или иной теснотой связи. Попутно заметим, что по той же причине корреляционный характер связи