Изучение физико-геологических процессов

Геофизические методы широко используются для изучения таких физико-геологических явлений, как карст, оползни и многолетняя мерзлота.

Карст. При изучении используются наземные и скважинные геофизические методы для решения следующих задач [11].

Изучение условий развития карста – литологическое расчленение геологического разреза, установление генетических особенностей, выявление и изучение древних долин, определение положения уровня грунтовых вод и т.п.;

Изучение погребенного карстового рельефа, мощности, степени трещиноватости и кавернозности карстующейся толщи;

Картирование карстовых полостей, разрушенных и разуплотненных зон в карстующейся толще и толще покрывающих пород;

Изучение трещинно-карстовых вод;

Определение изменчивости физико-механических свойств горных пород (карстующихся и покрывающих).

Существующие методы и аппаратура наземных геофизических исследований позволяют выявить карстовые полости, как правило, лишь при отношении глубины залегания к их диаметру (n/d) не более 1-2, если к тому же они достаточно конкретно выделены среди окружающих пород своими физическими характеристиками, а методы исследований околоскважинного и межскважинного пространства недостаточно разработаны и тоже имеют ограничения, касающиеся размеров и контрастности выражения в геофизических полях выявленных полостей.

Для решения поставленных задач применяют различные модификации электроразведки и каротажа скважин, сейсморазведку, гравиразведку, радиометрические и другие методы.

Геофизические методы необходимо применять комплексно, включение в комплекс того или иного метода определяется наличием благоприятных для него физических предпосылок и его способностью решать поставленные задачи.

По своим физическим свойствам карстующиеся породы, как правило, отличаются от окружающих геологических образований. Наибольший практический интерес представляют удельное электрическое сопротивление, плотность и скорость продольных сейсмических волн.

Различие физических параметров вмещающих и растворимых пород позволяет определить их распространенность по площади и характеризовать условия залегания.

Поверхностные карстовые нарушения заполняются обычно различными генетическими типами континентальных образований, физические свойства которых меняются в очень широких пределах. Эти свойства заметно отличаются от свойств коренных пород. Заполнителями подземных карстовых полостей может быть воздух, вода и различные виды субтерральных отложений. В зоне аэрации воздух, сухой песок и лед дают высокие значения сопротивлений, а в то же время как в зоне насыщения вода и практически весь кольматирующий заполнитель характеризуются пониженным сопротивлением. Скорости продольных сейсмических волн заполнителя, как в зоне аэрации, так и насыщения ниже, чем во вмещающих породах. Соотношение плотностей таково, что заполнитель характеризуется дефицитом этого параметра по отношению к окружающей породе.

Реакция физических полей на карстовые нарушения определяется в основном тремя факторами:

1. Различием физических свойств заполнителя карстовых полостей и окружающих пород;

2. Размером нарушений и глубиной их залегания;

3. Формой и ориентировкой пустот в изучаемом объеме пород.

Разнообразие карстовых полостей требует их классификации по геометрическим признакам и особенностям состава заполнителя.

Наиболее результативными методами при изучении карста является электроразведка (профилирование, зондирование). При самом благоприятном соотношении изометрические карстовые полости могут быть обнаружены в том случае, если их центры залегают на глубине, не превышающей двух диаметров. Разрешающая возможность прогнозирования повышается при выявлении протяженных карстовых полостей как поверхностного, так и подземного типа.

Простирание трещиноватых закарстованных зон определяется помимо профилирования с помощью кругового зондирования. Получаемые полярные диаграммы указывают своими большими осями направление, в котором вытянута анизотропная среда, соответствующая крутопадающим трещиноватым зонам.

При выборе комплекса геофизических работ рекомендуется учитывать характеристику возможностей и особенностей применения различных геофизических методов для изучения карста.

Пример одного из возможных вариантов комплекса геофизических работ для изучения карста [8] приведены в табл. 1.7.

Таблица 1.7

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: