Электротомография на акваториях Бобачев А.А., геологический ф-т МГУ
реклама
Электротомография на акваториях Бобачев А.А., геологический ф-т МГУ Введение Геофизические исследования на акваториях являются в настоящее время типичными инженерно-геофизическими задачами. Основным геофизическим методом в этом случае являются сейсмоакустические методы. В то же время, во многих случаях при работах на акваториях эффективным является метод сопротивлений и его современная модификация – электротомография. При работах акватория возможно применение различных методик наблюдений в зависимости от условий и решаемых задач. В первую очередь, это непрерывные акваторные зондирования, позволяющие проводить измерения в непрерывном режиме. Это позволяет проводить детальные работы по длинным профилям. Другим подходом является выполнение томографических измерений с донными косами, это гораздо более трудоемкий процесс, но позволяет получить более детальную информацию о верхней части донных отложений. При работах на небольших водоемах возможно сочетание поверхностных и акваторных измерений с использованием стандартной электротомографической аппаратуры. Особый случай акваторных измерений это работа в морской воде с высокой электропроводностью. Такие работы требует использования специализированных генераторов. Работы на акваториях обычно требуют применения специального программного обеспечения, позволяющего обрабатывать и интерпретировать полученные данные, которые обычно имеют значительный объем. В этой работе показаны примеры работ на акваториях с различными комплексами. Использование стандартной электротомографической аппаратуры При небольшой ширине реки в благоприятных условиях возможно использование обычной электроразведочной косы, уложенной на дно поперек нее. В зимнее время можно положить косу на лед, осуществляя заземление через лунки. В случае быстрого течения реки можно закрепить косу над водой с помощью натянутого троса. В качестве примера рассмотрим результаты, полученные в ходе студенческой практики на Александровском геофизическом полигоне МГУ в Калужской области. Для проведения работ на реке Воря использовалась современная 72-электродная 10-канальная аппаратура «Syscal Pro Switch 72» производства компании «IRIS Instruments» (Франция). Ширина реки в месте проведения исследований составляла 20−30 м, глубина − до 1 м. При работах применяли косу с шагом 1 м. Коса опускалась на дно. Глубина воды и определялась по теодолиту. Рис. 1. Псевдо-разрезы кажущегося сопротивления для трех установок (дипольная осевая, прямая и встречная трехэлектродные). На рисунке 1 показаны полученные полевые данные. Псевдоразрезы построены с учетом рельефа. При инверсии данных учитывалась глубина дна и удельное сопротивление воды. На рис. 2 показаны результаты 2D инверсии в программе Res2dinv. Рис. 2. Геоэлектрический разрез по результатам 2D инверсии. Результат получился довольно сложный. Без результатов бурение его геологическое истолкование затрудненно. Очевидно, что для интерпретации необходимо корректировать удельное сопротивление и мощность пластов, что получить более ровные границы, типичные для отложений нижнего карбона в этом районе. Использование донной косы В этом же районе были проведены работы с косой уложенной по дну реки вдоль русла. Использовалась 48 электродная коса с шагом 2 метра. Изготовленная из стали-медного геофизического провода коса (рис. 3) способна выдерживать механические нагрузки, неизбежные при растягивании косы вдоль дна. Работы проводились в наиболее глубокой Рис. 3. Донная коса. части русла. Глубина достигало 4.5 метра. Для определения глубины использовались результаты работ с георадаром и эхолот. Для отработки длинного профиля косу приходилось полностью вынимать раскладывать заново. Рис. 4. Результаты 2D инверсии для донных измерений. Результаты 2D инверсии (рис. 4) похожи на результаты по профилю поперек реки. Опять наблюдается корреляция глубинного разреза и придонны отложений, что, скорее всего, является недостатком автоматической 2D инверсии. Непрерывные акваторные зондирования Методика непрерывных акваторных зондирований (НАЗ) является наиболее производительной методикой, так как работы проводятся в движении, а топографическая привязка данных проходит с использованием приемников GPS. Для таких работ используются многоканальные измерители. Одновременные измерения в большом диапазоне разносов возможны при использовании несимметричной установки с большой длиной разносов АВ. Схема такой установки представлена на рис. 5. Длина рабочей косы зависит от глубинности работ и обычно составляет 150 – 300 метров, обеспечивая глубину исследования до 3070 м от поверхности воды. Особенностью работ с плавающей косой является то, что вода является первым геоэлектрическим слоем. Разрешающая способность метода сопротивлений падает с глубиной. Таким образом, верхняя часть донных отложений будет проявляется как один слой, мощность которого сравнима с толщиной воды. Поэтому детальное изучение донных отложений возможно только при небольшой глубине воды. Для метода НАЗ используется компактная аппаратура, что позволяет проводить работы на даже с небольших надувных лодок. При работе на море возможно проведение одновременных сейсмо акустических и электроразведочных наблюдений (рис. 6). Рис. 5. Схема одного из вариантов установки для методики НАЗ. Рис. 6. .Размещение аппаратуры НАЗ на лодке и на судне. В качестве примера таких региональных работ покажем результаты полевых наблюдений на региональном профиле в Обской губе Рис. 7. Псевдоразрез кажущегося сопротивления На этом профиле длиной примерно 20 км бы выполнено около 80000 измерений. Глубина дна вдоль профиля меняется слабо и равна примерно 10 метрам. Поэтому верхняя часть разреза почти не меняется. В северо-восточной части профиля сопротивление воды более 300 Ом.м, это вода р. Таз, удельное сопротивление воды в Оби примерно100 Ом.м. Выводы Использование метода сопротивлений на акваториях позволяет во многих случаях решать инженерно-геологические задачи и дополнять существующие комплексы геофизических исследований.
