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

ность и временные характеристики поля ВП четко коррелируются с удельной поверхностью S yR и структурой норового про­ странства, присущих данной породе (рис. 11, а).

Удельная поверхность и структура норового пространства интересующих нас рыхлых песчано-глинистых отложений с одной

Рис. 11. Зависимость поляризуемости д от геолого-гидрогеологических пока­ зателей песчано-глинистых пород.

а — в = f (Syfl) по данным М. А. Латышевой; б — в = f (Г) при w > 10% по результа­ там каротажа сухих скважин; в — в = / (Лф) для водопасыщенных песков по резуль­

татам лабораторных измерений; г — в = f (ш) по результатам измерений в шурфах (г — легкие суглинки, 2 — пески); 3 — то же для легких суглинков по результатам измере­ ний в сухих скважинах

стороны определяют их фильтрационные свойства, а с другой — сами определяются степенью дисперсности (гранулометрическим составом) пород и формой слагающих их зерен.

Зависимость поляризуемости (и комплексного параметра соот­ ветственно) от гранулометрического состава Г немонотонна: наи­ большие значения коэффициентов д и А наблюдаются при содер­ жании в породе 70—75% (по весу) пылеватого и глинистого материала — частиц диаметром менее 0,01мм (см. рис. И , б).

60

Связь поляризуемости с проницаемостью (коэффициентом филь­ трации /сф) для рыхлых песчано-глинистых пород, как это видно из графика, полученного нами в лабораторных условиях, остается монотонной (см. рис. 11, в).

Поверхностные явления в горных породах обусловлены нали­ чием в порах породы влаги, поэтому влажность w оказывает существенное влияние на поляризуемость песчано-глинистых пород зоны аэрации. Как и в других случаях, функция ц — f (w) немонотонна (см. рис. И , в, д).

Таким образом, поляризуемость рыхлых песчано-глинистых пород связана с рядом водно-физических и физико-химических показателей, что предопределяет корреляционный характер связи

и проницаемостью соответствуют различные значения поляризу­ емости, что является физической основой для использования параметров т), А и А* для дифференциации пород по литологи­ ческим и фильтрационным характеристикам, когда их нельзя различить по удельному сопротивлению.

Связь временных характеристик ВП (т, С, к) с другими свой­ ствами пород изучена значительно слабее. Вместе с тем опыт свидетельствует о том, что эти характеристики зависят от тех же факторов, что и поляризуемость, и в некоторых случаях более тесно связаны с тем или иным ив них.

Э л е к т р о р а з в е д к а м е т о д о м р а д и о в о л н о - в о г о п р о ф и л и р о в а н и я в д в и ж е н и и ( м е т о д РВП) относится к высокочастотным методам электромагнитного профилирования.

Измеряемым параметром в методе РВП является волновое число пород /£п; это комплексная величина, связанная с основ­ ными электромагнитными характеристиками немагнитных горных пород соотношением

* - ¥ - / • ( ‘+<3 ?) •

где X — длина электромагнитной волны передатчика в воздухе в м; р — удельное сопротивление пород в Ом-м; е — диэлектри­

ний в Гц.

Физический, смысл коэффициента v состоит в том, что он равен отношению плотностей тока проводимости и тока смещения и по

61

его величине можно судить о том, какой из этих двух токов пре­ валирует в среде при данной частоте. При этом могут быть два предельных случая.

1. v 1 (в случае среды очень высокого сопротивления или при использовании очень высоких частот); в этих условиях

(частота соответственно 10—15 мГц). При такой частоте в усло­ виях песчано-глинистых пород зоны аэрации с относительной погрешностью, не превышающей 10%, влиянием токов смещения можно пренебречь и считать, что выполняется соотношение

(26).

Волновое число зависит от влажности, плотности, глинистости, содержания солей и других свойств почв и грунтов, а также от длины волны, на которой ведутся измерения. Некоторое пред­

Отсутствие «непосредственного контакта измерительных эле­ ментов аппаратуры РВП с землей позволяет выполнять не­ прерывное (в процессе безостановочного движения) профили­ рование.

Проведение измерений в указанном выше диапазоне коротких волн предопределяет очень небольшую глубинность исследований: для рассматриваемого типа пород 1—2 м. Отсюда и назначение метода РВП при съемках с мелиоративной целью — быстрое

62

картирование верхнего наиболее изменчивого слоя по литологи­ ческому составу в районах со слабо выраженной засоленностью

почвогрунтов или по степени их засоленности в условиях ее силь­ ной изменчивости.

С е й с м о р а з в е д к а м е т о д о м п р е л о м л е н н ы х в о л н при гидромелиоративных съемках по некоторым причинам используется пока лишь для определения положения уровня грунтовых вод. Физической предпосылкой ее применения является наличие значительной дифференциации в значениях скоростей продольных волн Vp в песчано-глинистых породах в случаях их полного и неполного водонасыщения. По экспериментальным дан­ ным А. Л. Левшина и Н. Н. Горяйнова [22, 23] скорость про­ дольных волн Up в рыхлых четвертичных породах зоны аэрации колеблется от 220 до 620 м/с; для тех же пород, залегающих ниже уровня грунтовых вод, vP = 1450 -f- 2560 м/с.

ВЗАИМОСВЯЗЬ МЕЖДУ РАЗЛИЧНЫМИ ГЕОФИЗИЧЕСКИМИ ПАРАМЕТРАМИ

Один из основных критериев выбора геофизических методов при их рациональном комплексировании состоит в том, чтобы измеряемые параметры по физической сущности были в минималь­ ной степени связаны между собой и, следовательно, являлись носителями самостоятельной и взаимно дополняющей информации о геолого-гидрогеологическом строении разреза.

Другой важнейший критерий, вытекающий из требований рациональности предлагаемой методики, заключается в том, чтобы при минимальном числе различных методов число независи­ мых параметров и получаемая информация о геолого-гидрогеоло­ гических условиях участка исследований были достаточными для решения поставленной геологической задачи.

Рассмотрим, насколько предлагаемая методика удовлетворяет указанным требованиям.

В комплекс включены три основных метода: электроразведка методами сопротивлений и вызванной поляризации и сейсмо­ разведка.

Число основных параметров, которое получается в ходе обра­ ботки результатов наблюдений и используется при интерпретации материалов — 6 (р, А, А*, т, иср, игу).

Наиболее ясен вопрос о связи сейсмических параметров (сред­ няя скорость продольных волн в породах зоны аэрации иср и ско­ рость тех же волн, преломленных на уровне грунтовых вод vry) с электрическими. Это вытекает из того, что электрические и сей­ смические методы имеют совершенно различную физическую основу. Соответственно и их параметры не могут иметь прямой связи. Однако это не исключает наличия взаимосвязи корреля­ ционного характера, обусловленной изменениями свойств среды.

63

11а рис. 12 изображены графики, свидетельствующие о том, что изменения свойств горных пород зоны аэрации и водоносного горизонта вызывают соответствующие изменения как сейсмических параметров, так и параметров ВП (Калмыкия). Использование такого рода зависимостей позволяет в практической деятельности учитывать, дополнять и уточнять результаты исследований назван­ ными методами. При этом даже наличие тесной корреляционной связи между рассматриваемыми параметрами не приводит к дубли­ рованию, а лишь повышает эффективность совместной интерпрета­ ции результатов, поскольку этими методами должны быть решены

корреляцпоннЫх функций по результатам профилирования раз­ личными методами. Нормированная взаимокорреляционная функ­

где п — число значении случайных величин; ц — интервал изме­ рения случайных величин; х, у — средние значения случайных

64