Astronet > Geofizicheskie metody issledovaniya zemnoi kory. Chast' 2

po tekstam po klyuchevym slovam v glossarii po saitam perevod po katalogu

Geofizicheskie metody issledovaniya zemnoi kory

5.4.2. Fizicheskie svoistva i stroenie merzlotno-geofizicheskih razrezov.

Dlya raionov rasprostraneniya mnogoletnemerzlyh porod i l'dov harakterny osobye tipy merzlotno-geofizicheskih razrezov, kotorye obuslovleny prezhde vsego fizicheskimi svoistvami gornyh porod pri otricatel'nyh temperaturah. Naprimer, plotnost' gornyh porod s uvelicheniem l'distosti umen'shaetsya, tak kak led imeet maluyu plotnost' (0,9-0,95 g/sm³). Magnitnaya pronicaemost' i vospriimchivost' pri promerzanii porod ne izmenyayutsya. Vmeste s tem magnitnaya vospriimchivost' podzemnyh l'dov v desyatki i sotni raz men'she, chem vmeshayushih porod. Udel'noe elektricheskoe soprotivlenie l'dov iz presnyh vod ochen' vysokoe (10⁵ - 10⁸ Om*m), a l'dov iz mineralizovannyh vod nizhe (10² - 10⁴ Om*m) i zavisit ot soderzhaniya v nih solei i ih sostava. Poetomu pri promerzanii gornyh porod ih soprotivlenie vozrastaet obychno skachkom (pri temperaturah ot -0,5 do -5 $^\circ$ S), a inogda plavno (pri temperaturah ot -2 do -10 $^\circ$ S). V zavisimosti ot litologii, poristosti, obvodnennosti, osobennostei termicheskogo rezhima, l'distosti i kriogennogo stroeniya soprotivlenie skal'nyh porod pri zamerzanii uvelichivaetsya ne bolee chem v 10 raz, tonkodispersnyh ryhlyh porod (gliny, suglinki) v 10-100 raz, grubodispersnyh porod (peski, graviino-galechnikovye otlozheniya) v 100-1000 raz.

Elektrohimicheskaya aktivnost' ( $\alpha$ ) merzlyh i talyh porod mozhet znachitel'no razlichat'sya vsledstvie nalichiya i dvizheniya nadmerzlotnyh i mezhmerzlotnyh vod. Vyzvannaya polyarizaciya ( $\eta$ ) u merzlyh porod vyshe, chem u talyh, i dostigaet 2-3% dlya melkodispersnyh porod, 10% - dlya l'da i 15 % - dlya grubodispersnyh porod.

Tak kak otnositel'naya dielektricheskaya pronicaemost' vody $\epsilon _{ otn}$ = 80, t.e. na poryadok vyshe, chem dlya bol'shinstva porodoobrazuyushih mineralov, a dlya l'da $\epsilon _{ otn} \approx$ 3, to pri zamerzanii porod $\epsilon _{ otn}$ ubyvaet s umen'sheniem soderzhaniya nezamerzshei vody. Skorost' rasprostraneniya uprugih voln V pri perehode porod v merzloe sostoyanie vozrastaet. Dlya l'da skorost' prodol'nyh voln bol'she ( $V _{ p} \approx$ 3500-4000 m/s), chem dlya vody ( $V _{ p} \approx$ 1450 m/s). Pri promerzanii grubodispersnyh porod znacheniya $V _{ p}$ vozrastayut rezko, v 3-5 raz. Uvelichenie $V _{ p}$ tonkodispersnyh porod proishodit bolee plavno s obshim uvelicheniem v 1,5-3 raza. Pri promerzanii skal'nyh porod znacheniya $V _{ p}$ vozrastayut obychno ne bolee chem v 2 raza dlya treshinovatyh porod, a dlya massivnyh porod skorost' mozhet ne izmenyat'sya. Analogichnye zakonomernosti otmechayutsya dlya skorosti poperechnyh voln $V _{ s}$ . Harakterno, chto dlya lyubyh merzlyh porod otnoshenie $V _{ s } / V _{ p}$ primerno postoyanno i sostavlyaet 0,4-0,6.

Merzlotno-geofizicheskie razrezy harakterizuyutsya sleduyushimi osnovnymi osobennostyami:

nepostoyanstvom fizicheskih svoistv v plane i po glubine dazhe dlya odnih i teh zhe litologicheskih kompleksov gornyh porod, esli v nih izmenyayutsya temperatura, l'distost', kriogennoe stroenie;
rezkim (naprimer, dlya $\rho$ na neskol'ko poryadkov) izmeneniem fizicheskih svoistv gornyh porod v sloe godovyh kolebanii temperatur, moshnost' kotorogo 0,3-3 m, chto privodit k razlichiyam " zimnih " i " letnih " svoistv gornyh porod;
skachkoobraznym, a inogda plavnym (gradientnym) uvelicheniem $\rho$ i $V$ v zone godovyh teploobmenov moshnost'yu 10-30 m;
nalichiem v srednei chasti mnogoletnemerzlyh otlozhenii zony (moshnost'yu ot 0,1 do 0,3 ot obshei moshnosti mnogoletnemerzlyh porod) s vysokimi elektricheskimi soprotivleniyami i skorostyami uprugih voln;
skachkoobraznym ili plavnym izmeneniem fizicheskih svoistv v nizhnei chasti mnogoletnemerzlyh porod, t.e. na granice merzlyh i talyh porod.

5.4.3. Kartirovanie merzlyh i talyh porod.

Dlya merzlotnogo kartirovaniya i raionirovaniya, t.e. vyyavleniya kontaktov, tektonicheskih narushenii, granic rasprostraneniya merzlyh porod s raznymi geokriologicheskimi osobennostyami, a takzhe uchastkov rasprostraneniya talyh porod mozhno primenyat' sleduyushie geofizicheskie metody profilirovaniya:

aerogeofizicheskie (osobenno aeromagnitnye) i polevye gravimagnitnye s'emki;
elektricheskie i elektromagnitnye profilirovaniya sleduyushimi metodami: estestvennogo polya (EP), kazhushihsya soprotivlenii (EP), vyzvannoi polyarizacii (VP), beskontaktnogo izmereniya elektricheskogo polya (BIEP), dipol'nogo elektromagnitnogo (DEMP), vysokochastotnogo nepreryvnogo (VChEP ili NEP), sverhdlinnovolnovogo radiokomparacionnogo (SDV-RK);
infrakrasnye (IKS) i radioteplovye (RTS) s'emki.

Odnako osnovnym metodom ostaetsya termometriya (izmereniya temperatury v shpurah i skvazhinah).

Opornuyu informaciyu poluchayut s pomosh'yu elektromagnitnyh (VEZ ili ZS) i seismicheskih (MPV, rezhe MOV) zondirovanii i geofizicheskih issledovanii suhih skvazhin (karotazh s promyvochnoi zhidkost'yu v takih usloviyah ne daet svedenii ob istinnyh svoistvah gornyh porod).

Dlya naibolee uverennogo resheniya zadach merzlotnogo kartirovaniya ispol'zuyut ne menee dvuh-treh iz perechislennyh vyshe geofizicheskih metodov (v tom chisle termicheskie s'emki). Vybor metodov opredelyaetsya merzlotno-geofizicheskimi i geomorfologicheskimi usloviyami, a takzhe glubinnost'yu razvedki. Naimen'shei glubinnost'yu (okolo 10 m) i udobstvom pri provedenii rabot zimoi, a takzhe v raionah s neblagopriyatnymi poverhnostnymi usloviyami (vyhody skal'nyh porod, kurumy i dr.) harakterizuyutsya metody IKS, SDV-RK. Glubinnost'yu, prevyshayushei neskol'ko desyatkov metrov, obladayut metody EP, DEMP, BIEP, a neskol'ko pervyh soten metrov - EP, VP, a takzhe gravimagnitorazvedka i zondirovaniya.

Sistema ili set' nablyudenii zavisyat ot masshtaba, celevoi napravlennosti rabot, osobennostei merzlotno-geofizicheskih i geomorfologicheskih uslovii. Pri merzlotno-geofizicheskih s'emkah v melkom i srednem masshtabah raboty provodyat na otdel'nyh klyuchevyh uchastkah, vyyavlennyh v hode landshaftno-merzlotnyh s'emok i deshifrirovaniya aerokosmicheskih snimkov. Pri krupnomasshtabnyh i detal'nyh geofizicheskih s'emkah vypolnyayut ploshadnye nablyudeniya s napravleniem profilei v krest prostiraniyu elementov rel'efa i granic uchastkov, vydelennyh pri landshaftno-merzlotnyh s'emkah. Rasstoyanie mezhdu profilyami v masshtabe poluchaemyh kart sostavlyaet 1-2 sm, a shag nablyudenii berut v neskol'ko raz men'she, tak chtoby on sostavlyal na mestnosti 1-10 m.

Interpretaciya materialov raznyh metodov geofizicheskogo profilirovaniya kachestvennaya i svoditsya k vydeleniyu na grafikah i kartah nablyudennyh parametrov razlichnyh anomalii - maksimumov, k kotorym chashe vsego priurocheny merzlye porody, minimumov, obuslovlennyh inogda talymi porodami, uchastkov raznyh urovnei, stepeni izmenchivosti parametrov i t.d. Pri istolkovanii rezul'tatov neobhodimo opirat'sya na merzlotno-geologicheskuyu informaciyu, ustanavlivaya korrelyacionnye svyazi mezhdu temi ili inymi geofizicheskimi i merzlotnymi (l'distost', litologiya i t.d.) parametrami.

5.4.4. Raschlenenie merzlyh i talyh gornyh porod.

Dlya opredeleniya glubiny zaleganiya krovli i podoshvy mnogoletnemerzlyh porod, izucheniya stroeniya nadmerzlotnoi, merzlotnoi i podmerzlotnoi chastei razreza, vyyavleniya gruntovyh, mezhmerzlotnyh i podmerzlotnyh vod, krome termicheskih issledovanii v skvazhinah, ispol'zuyut razlichnye vidy elektromagnitnyh zondirovanii: vertikal'nye (VEZ, VEZ-VP), chastotnye (ChZ), radiolokacionnye (RLZ). Dlya etih zhe celei primenyayut seismorazvedku (MPV, MOV).

Vybor odnogo-dvuh iz nazvannyh metodov zondirovaniya opredelyaetsya geomorfologicheskimi i merzlotno-geofizicheskimi usloviyami, a takzhe zadachami, stoyashimi pered geofizicheskimi metodami. Naibol'shee primenenie nahodyat VEZ, otlichayushiesya prostotoi provedeniya izmerenii i priemov interpretacii. Ih primenyayut letom, kogda usloviya zazemleniya byvayut vpolne udovletvoritel'nymi. Metod VEZ-VP otnositsya k detalizacionnym, ego ispol'zuyut rezhe. Nesmotrya na metodicheskie preimushestva zondirovanii, vypolnyaemyh na postoyannyh raznosah i peremennyh chastotah (ChZ) ili vremenah stanovleniya polya (ZS), eti metody primenyayutsya malo iz-za slozhnyh priemov interpretacii. V zimnih usloviyah i v sluchae nalichiya poverhnostnyh otlozhenii vysokogo soprotivleniya celesoobrazno primenyat' ChZ, ZS ili naibolee effektivnoe radiolokacionnoe zondirovanie (RLZ). Seismorazvedku, nesmotrya na vozmozhnost' provedeniya rabot i letom i zimoi, pri merzlotnyh issledovaniyah primenyayut rezhe, chem elektrorazvedku. Eto ob'yasnyaetsya ne tol'ko bolee slozhnoi tehnikoi i metodikoi, no i slozhnymi seismogeologicheskimi usloviyami.

Sistema nablyudenii i gustota tochek zavisyat ne tol'ko ot masshtaba rabot (rasstoyaniya mezhdu centrami zondirovanii izmenyayutsya ot 1 do 5 sm v masshtabe poluchaemyh razrezov), no i ot dannyh mikroraionirovaniya i rezul'tatov predshestvuyushih merzlotno-geofizicheskih s'emok. Tochki zondirovanii raspolagayut v central'nyh uchastkah vydelennyh mikroraionov, gde iskazhayushee vliyanie gorizontal'nyh neodnorodnostei ozhidaetsya men'shim.

Pri interpretacii krivyh zondirovanii i dannyh seismorazvedki, poluchennyh v raionah mnogoletnemerzlyh porod, bol'shie trudnosti svyazany s bokovymi iskazheniyami; rezkim kontrastom svoistv otdel'nyh sloev (osobenno elektricheskih soprotivlenii merzlyh i talyh porod); gradientnym izmeneniem svoistv s glubinoi v verhnei i nizhnei chastyah sloya mnogoletnemerzlyh porod; ekraniruyushim vliyaniem vysokol'distyh sloev, zatrudnyayushim izuchenie tolsh pod nimi; izmenchivost'yu letnih i zimnih krivyh zondirovanii i drugimi faktorami. Poetomu razrabotannye priemy interpretacii dannyh zondirovanii dlya pologosloistyh (odnomernyh) razrezov s otsutstviem mnogoletnemerzlyh sloev ne obespechivayut dostatochnoi tochnosti, a poluchaemye geoelektricheskie i seismogeologicheskie razrezy yavlyayutsya chasto polukolichestvennymi. Naibolee dostovernoe istolkovanie dannyh zondirovanii mozhno ozhidat' pri kompleksirovanii ryada geofizicheskih metodov s privlecheniem vsei geologo-merzlotnoi informacii.

Dinamiku merzlotnyh processov i yavlenii izuchayut putem povtornyh geofizicheskih s'emok v raznye vremena goda, osobenno v konce leta i zimy.

5.4.5. Izuchenie lednikov.

Dlya glyaciologicheskih issledovanii (opredeleniya moshnosti pokrovnyh i gornyh lednikov, izucheniya ih vnutrennego stroeniya, morfologii podlednyh porod) primenyayut elektricheskie i elektromagnitnye zondirovaniya (VEZ, ChZ, ZS, RLZ), seismorazvedku (MOV, MPV), gravirazvedku. Metody VEZ, ChZ, ZS, MPV ispol'zuyut v osnovnom pri issledovanii otnositel'no malomoshnyh gornyh lednikov. Seismorazvedku MOV ispol'zuyut pri issledovanii moshnyh lednikovyh pokrovov.

Vedushimi i samymi tochnymi metodami issledovaniya lednikov yavlyayutsya vozdushnyi i polevoi varianty radiolokacionnogo zondirovaniya (RLZ). S ih pomosh'yu opredelyayut moshnost' lednika, glubinu zaleganiya razlichnyh otrazhayushih granic v nem, srednyuyu temperaturu lednikov, inogda skorost' ih dvizheniya, vyyavlyayut skrytye treshiny i zony infil'tracii v nih morskih vod. Vysokaya tochnost' opredeleniya moshnosti lednikov po formule $h = Vt / 2$ , gde $V\approx \frac{300}{\sqrt{\epsilon_{otn}}}$ (v m/mks) - skorost' rasprostraneniya radiovoln vo l'du, $\epsilon _{ otn}$ - otnositel'naya dielektricheskaya pronicaemost' l'da, $t$ - vremya zapazdyvaniya otrazhennogo impul'sa, ob'yasnyaetsya postoyannym znacheniem $\epsilon _{ otn}$ = 3,1-3,5 dlya l'da. Metod RLZ pri ledovoi razvedke obladaet ochen' bol'shoi glubinnost'yu (do 4 km), chto ob'yasnyaetsya vysokim udel'nym elektricheskim soprotivleniem l'da i malym poglosheniem radiovoln v nem. Metodom RLZ issledovany znachitel'nye territorii pokrovnyh lednikov v Antarktide, Grenlandii, ledyanye kupola Arktiki, mnogie gornye ledniki.

Nazad| Vpered

Publikacii s klyuchevymi slovami: geofizika - Zemlya - zemnaya kora Publikacii so slovami: geofizika - Zemlya - zemnaya kora
Sm. takzhe: Zamerzshie puzyri metana v ozere Baikal Zemlya iz mezhplanetnogo prostranstva Zahod Zemli s "Oriona" Protivosumerechnye luchi i festival' planet Voshod Zemli: video Udarnyi krater Manikuagan: vid iz kosmosa Zemlya i Luna: vid s drugoi storony Vse publikacii na tu zhe temu >>

Obsudit' etu publikaciyu

Versiya dlya pechati

Astrometriya - Astronomicheskie instrumenty - Astronomicheskoe obrazovanie - Astrofizika - Istoriya astronomii - Kosmonavtika, issledovanie kosmosa - Lyubitel'skaya astronomiya - Planety i Solnechnaya sistema - Solnce