Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Дистанционно-частотные зондирования с незаземленной горизонтальной петлей при изучении районов развития многолетней мерзлоты

ВАК РФ 04.00.12, Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Дистанционно-частотные зондирования с незаземленной горизонтальной петлей при изучении районов развития многолетней мерзлоты"

РГ 5 ОД

1 _ I ПП

П

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

БЕЛЯКОВ Виктор Иванович

ДИСТАНЦИОННО-ЧАСТОТНЫЕ ЗОНДИРОВАНИЯ О КЕЗАЗЕМЛЕННОЙ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ПЕТЛЕЙ ПРИ И2УЧЕНШ РАЙОНОВ РАЗВИТИЯ МНОГОЛЕТНЕЙ ЫЕРЗЛОГЫ

Специальность 04.00.12 - "Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических нчук

Санкт-Петербург

Т995 г.

Работа выполнена в лаборатории электромагнитных методов Научно-исследовательского института земной коры Санкт-Петеро'ургского университете, г. Санкт-Петербург.

Научный руководитель - доктор геолого-минералогических наук, профессор А.В.Вешев.

Официгльныа сяпоненты - доктор физико-математических наук, профессор Г.В.Молочнов, доктор гволого-минералогических Наук М.А.Холмянский

Ведущая организация - Всероссийский научно- исследовательский институт разведочной геофизики "ВИРГ-Уудгвофизика ".

Защита состоится 1995 г. в ЛЬ часос на

заседании Диссертационного совета Д.063.57.18 по защите диссертация на соискание ученой степени доктора наук ¡фи Санкт-Петербургском университета по адресу 199038, г.Санкт-Петербург, Университетская наб. 7/9, геологический факультет.

Стаыаы в одной екавшляре просим направлять по адресу 109038, г.Санкт-Петербург, Университетская наб. '//9, геологический факультет, ученому секретарю.

О диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке им. И.Горького Санкт-Петербургского университета."

Автореферат разослан "¿1?" с?^} 1996 г.

Ученый секретарь Специализированного ооветв

В.А.Шашканов

ОШАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работа. Более 1 50S территории России расположено в районах развития многолетней мерзлоте, где сосредоточены значительные запасы полезных ископаемых, освоение которых связано с проведением большого объема геолого—поисковых f геолого-разведочных и ичжонерно-гэологических исследований, В настоящее время в указанных районах при изучении геоэлектрических разрезов производственными организациями наиболее широко используется метод ВЭЗ на постоянном токе, для которого достаточно полно разработаны теоретические основы и создана серийная штрвтура. Вместе о тем, применение этого метода . встречает значит« дыше трудности, а в ряде случаев, практически невозможно.

В этих районах наиболее целесообразно применение методов, основанных из использовании индуктивно возбужденных электромагнитных нолей. Однако, несмотря на более высокую геологическую информативность и экономическую ¡^фиктивность, до настоящего времени эти методы не нашли широкого применения в практике производственных организаций. Основным фактором, препятствующим этому, является отсутствие серийной аппаратуры.

Цель работы заключается в разработке методики и техники полевых работ, а также иятерпретада результатов наблюдений дистанционно-частотными зондированиями (ДЧЗ), которые могут быть реализованы с существующей серийной аппаратурой.

Основные задачи диссертационной работы включали:

- разработку теоретических основ я методика полевых работ ЛЧЗ;

- полевые опытно-методические рабой с цель» решения конкретных геологических и инженерно-геологических задач в районах развития многолетней мерзлота ;

- внедрение ДЧЗ в практику производственных организаций.

Научная новизна:

Разработана модификация ДЧЗ, которая мокёт быть использована в районах развитая многолетней мерзлоты при решении различных геологических, гидрогеологических и

- г -

шшбнврно-геологичэских зьдач. При этом выполнены следящий исследования:

1. Рассчитаны палатки низкочастотны* теоретических криьыл аф|ектиБного сопротивления (р..) ДЩ для геоэлектрических разрезов типа К,

2. Разработана методика интерпретации иизкочьототных кривых р~ ДЧЗ и выбора рабочих частот и разносов установки, при которых она может применяться.

3. Разработаны способы оценки величины дшлвктричоской проницаемости (е, 1 горных пород в естественном залегании по отношению модулей вертикальной и радиальной составляющих электромагнитного поля.

4. Разработана методика долевых работ ДЧЗ дли районов со слскными геочлектрическиш условиями.

5. Провад5ни полевие работы на территории Магаданской области и Якутии, показавшие высокую геологическую 8$фектмваость ДЧЗ при определении глубины залегания кровли коренных пород и нишей кромки многолетней мерзлоты.

Практическая ценность;

ДЧЗ могу? использоваться в районах развития многолетней мерзлоты при решении различных геологических, инжанерно-геологических и гидрогеологических задач, в том числе для картирования поверхности кореннвх пород, поисков погребенных речных долин, определения глубины залегания нижней кромки многолетней мерзлом и ' оценки диэлектрической проницаемости горных пород в естественном залегании, ДЧЭ обладают высокой геологической, и экономической ¡эффективностью, не требуют создания специальной аппаратуры и могут быть реализованы о серийной аппаратурой типа ДЭМП и ДЗММ.

Фактический материал собран автором в "ооцессе выполнения хоздоговорных работ с Восточно-Чукотской геологоразведочной экспедицией ПРО "Свььог.тгеология" <1979-1984 гг.); Якутской комплексной геофизической партией ПО "Якутзолото" (19в4-19ВТ, <991-1992 Гг.), Ленинградским отделением института "Гидропроект" (1988-1990 гг.), а также госбюджетной теми

- э -

Г. .09.07.

Реализация результатов работа. ЯЧЗ внедрен в производственную практику Восточно-Чукотской геологоразведочной экспедиции. Акт о внедрении приведен в приложении к диссертации.

Апробация. Результат« полевых исследований ДЧЗ заверен« горно-Оурорь'чч работами, показавшими высокую геологическую яфрвктиьнссть метода. Осн'.яше результата теоретических и полевнх исследований изложены в докладах на Всесоюзных научно-технических семинар^к 'Шдукционная улекгрорчзведкп-84" и "Индукционная злектроразв^дка-СО" (п. Славское, 1904 и 1939 гг.), XVII Межведомственном счмии ipe "Распространение километровых и более длиинчх радиоволн" (Томск, 1988 г.), международной научной кон<рер»нции "Геофизика и современней мир'* !Москва I9i>3 г.).

Публикации. По темя диссертации опубликовано 6 неЧвтних ралот и написано 3 фондовых отчета.

Структура и оОгт работа. Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения, содержит 137 страниц» в том число 34 рисунка, 10 таблиц, приложение и список использованной литературы из 16 наименований на русской и иностранном языках.

Исследования но тет диссертации выполнены автором в лабораторщ электромагнитных методов JMVK3K СПбУ в течение 1980-1993 гг. под руководством доктора геолого-шнерэлогичегких наук, профессора А.Е.Вешева,

Автор выражает искренни.» благодарность научному руководители проф.А.В.Вешеву за постановку теин диссертации, постоянную помощь в процессе выполнения работы, а также за ценные замечания и советы яри написании диссоргэши. Автор искренне признатолен сотрудникам лаборатории электромагнитам методов НИЙЗК СПЗУ С.В.Короткввичу, А.Н.Лебедеву, Т.Л.Гладкому, М.П.ШалиноЯ, О.Б.Черушеву, М.И.Пертелю, П.А.Парфентьеву, кандидатам геол.-мин. наук В.Г.Ивочкину, Л.К.Сэраену, я таите сотрудникам кафедры геофизики геологического факультета доктору

чехшческих наук, проф. Ю.И.Кудрявцеву и кандидатам гоол.-шш. наук Е.Ф.Люоцеьой и /.В.Бадвлану за помощь, оказанную в период работы по теме диссертации.

СОДЕШНИЕ РССЕРГАЦИИ

Во введении приведен краткий обзор работ по созданию влектромагнитных зондирований и дано обоснование актуальности разработки методики ДЧЗ.

К настоящему времени проведен большей объем теоретических и бкегаримвнтальных исследований (А.П.Краев, Г.В.Астраханцев, Л.Л.Ввньян, А.В.Вешев, Л.Б.Гасаненко, С.С.Крылов, В.М.Леончиков, Е.Ф.Любцева, Г.В.Молочнов, М.В.Радисков, Б,С.Сватов, В.С.Титлинов и др.) по созданию различны: методов электромагнитного зондирования с контролируемыми источниками поля.

Принципиально возможны три вида ГЭМЗ: дистанционные, частотные и дистанционно-частотные (ДЧЗ). Дистанционные, зондирования осуществляйся на фиксированной частоте, а глубина исследования изменяется аа счет изменения величины разносов установки, частотные зондирования проводятся при фиксированном рваноса, а глубина исследования изменяется за счет изменения частота электромагнитного поля. ДЧЗ сочетают в себе элементы дистанционного и частотного зондирований и поэтому могут проводиться в различай« модификациях. Одной из - таких модификаций являются изопараметрические зондирования, предложенные .Л.Б.Гасаненко в. 1959 г. При изопараметрических зондированиях частота и разносы • установки изменяются таким образом, чтобы оставался постоянным параметр р=|ае|г.

Однозначная интерпретация результатов електромагнитного зондирования, как правило, может сыть получена по полным кривым в пределах которых изменяется от удельного сопротивления первого слоя до асимптотического значения, соответствующего максимальной глубине исследования. Получить полные кривые р.. дистанционного и чветотаот'о зондирований представляет значительные трудности. Это обусловлено тем, что при

дистянционншс зондированиях на низких частотах, обеспечивающих необходимую глубинность исследования, измеряемы" при малых разносах отношения |Н |/|Н |, могут достигать нескольких тысяч единиц. Для получения полннх кривых частотного и изопарвметрического зондирований необходима ашюратура, обеспечивающая измляешв рабочих частот в Ю5-Юб и более раз. В настоящее время серийная гаоф1зическая аппаратура, отвечающая указанным требованиям, отсутствует.

Предлагаемая в настоящей работе модификация ДЧЗ позволяет получать однозначно интерпретируемые кривые р~ о использованием существующей серийной шшаратурой типа ДЭМП и ЮММ.

гл8вэ I "ТЕОРЕТИЧЮШЕ КРИВЫЕ ЭФФЕКТИВНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ДОСТШШШО-ЧАСТОТГЮГО ЗОНИРОВАНИЯ".

ДЧЗ основаны на изучении отношений составляет)« 1Н |/|Нг| . и |Ед|/1Нг| электромагнитного поля вертикального магнитного диполя или горизонтальной петли. Измерения проводятся на нескольких частотах и разносах установки. Результаты наблюдений представляются в «аде р~, аналогичного рк, используемому в методах электроразведки постоянным током. Кривые р~ наиболее полно 'отражают изменение удельного сопротивления геоэлэктрического разреза и сопоставимы с кривыми рк метода ВЭЗ.

В процессе работы рассчитано порядка 100 палеток теоретических кривых р~. При этом основное внимание уделялось кривым р~ типа К, наиболее характерным для районов развития многолетней мерзлоты. Кривые р~ имеют следующие особенности, которые используются при ДЧЗ:

I. При достаточно малых разносах установки, величина р~ практически не зависит от частоты электромагнитного поля, а определяется только разносами установки и параметрами верхней части геоэлектрического разреза, поэтому ветви кривых р~, соответствующие малым разносам для различных частот* совпадают между собой. При этом, с увеличением частоты зондирования величина отношения |Нг|/|!1г| уменьшается и, следовательно, ее

- 6 -

можно определить с меньшее погрешностью.

2. При относительно больших разносах установки, кривые рассчитанные для различных частот, смещены относительно друг друга. В связи с тем, что это смещение определяется параметрами геоалектрического разреза, оно кокет сыть использовано при интерпретации неполных кривых р~, у которых отсутствуют верхние ветви.

3., Нижние ветви трехслойных кривых р., типа К, соответствующие низким частотам и большим разносам, совпадают с нижними ветвями кривых р~,' рассчитанных для даухслойиого разреза с первый слой которого является аквивалентным

первому и второму слоям трехслойного разреза.

Возможны два основных вида представления низкочастотных кривых ДЧЗ: в виде полных кривых р~ и неполных кривые у которых отсутствует выход на асимптотическое значение, соответствующее удельному сопротивлению первого слоя.'

Для получения верхних ветвей полных дистанционных кривых р~ используются относыельно высокие частоты, при которых отношения |НЕ1/|ИГ| И |Ее|/|Нг| могут быть измерены серийной аппаратурой. Ира этом, определяемые значения р~ соответствуют значениям для самой низкой из используемых рабочих частот. Применение высоких частот для получения верхних ветвей кривых возможно только при ' отсутствии' влияния на результата измерений даэлектрической проницаемости горных пород. В том случае, когда нельзя .использовать высокие частоты, сиределить параметры геоалектрнческбго разреза возможно по нескольким неполным кривым полученным на низких частотах. Для этого достаточно получить две-три неполные кривые р~, начиная, с разноса установки, при котором значения р~ совпадают между совой. При интерпретации таких кривых учитывается не только их форма, но в расстояние между ними. В том случав, когда верхняя часть разреза не представляет Практического интереса, неполные кривыэ р~ получают при относительно больших разносах установки, соответствующих нижним ветвям 1рехсж>йшх кривых и при интерпретации используют двухслойные теоретические кривые.

При этом определяется только суммарная мощность первого и второго слоев и удельное сопротивление третьего слоя.

Результаты теоретических расчетов и опыт .полевых работ показывают, что влияние диэлектрической' проницаемости мокет значительно искажать характер кривых. В диссертации

рассматриваются два способа оценки е~ по результатам полевых измерений отношения |Н |/|Нг|.

Первый способ основан на сравнен!» двух отношений |И,|/|НГ|, одно из которых является наблюденным, а второе -теоретически рассчитанным для тсй же частоты по низкочастотным зависимостям. Для этого измерения отновений |Н |/|Н | проводят на двух частотах, одна из которых должна быть достаточно высокой, при которой в оказывает влияние на результаты измерений, а вторая - достаточно низкой, при которой это влияние отсутствует. По первой кривой определяются параметры, геоалектрического разреза, по которым для каждого разноса рассчитывается р~, соответствующее высокой частота, при условии, что влияние е отсутствует. По полученным значениям р~ и отношениям |Нг|/|Нг|, измеренным при высокой частоте, по нормальному полю высокочастотного диполя определяется значение

Второй способ основан на том, что при разноса установки, соответствующем примерно 1/4 длины волна в среде, на кривых наблюдается локальный минимум р~. Получена зависимость между е однородного полупространства и произведением частоты на разнос установки, при котором р™ принимает минимальное значение. Аналогичные минимумы р» наблюдаются и на кривых, полученных при достаточно высоких частотах над ' горизонтально-слоистыми ■средами. В этом случае по полученной зависимости определяется е».

Для кривых типа К справедлив принцип аквивалентяости <32, согласно которому р., в определенном диапазоне изменения удельного сопротивления второго слоя зависит только от мотоости этого слоя. В работе приведена номограмма для определения области действия принципа эквивалентное™ Й^ для кривых типа К

- а -

ири р3/р1=1/4,1,4,8 и различных значений Р^/Р,. Область действия принципа эквивалентности сужается с увеличением мощности второго и удельного сопротивления третьего слоев. В случае достаточно малой мощности второго слоя область эквивалентности расширяется и не имеет ограничения по ра.

Анализ кривых р„, рассчитанных по отношениям |/| Нг I и |Е0|/|НГ|, показал, что на кривых р~, полученных по отношениям |Е0(/|1{г|, влияние удельного сопротивления второго и третьего слоев наблюдается ири меньших разносах. Поэтому использование отношения |е9|/|нг| позволяет в 1.2-1.5 раза сократить максимальную величину разносов установки и, соответственно, Повысить детальность исследований. Одновременное определение отношений |На|/|Нг| и |Ее|/|Нг| позволит существенно расширить возможности интерпретации неполных кривых р ДЧЗ.

Глава 2 "МЕТОДИКА ПОЛЕВЫХ РАБОТ И ИНТЕРПРЕТАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ НАКВДЕНИЙ".

Проведение ДЧЗ вовмокно с любой аппаратурой, позволяющей возбуждать электромагнитное поле, соответствующее вертикальному магнитному диполю, и измерять модула вертикальной |Н |, радиальной |Нг| и азимутальной |Нд| составляющих, а также большую М и малую т полуоси эллипса поляризации вектора магнитного поля. Из серийной аппаратуры для этой цели может бить использована аппаратура типа ДЭМП и АЭММ, которая должна быть дополнена комплектом передающих и приемных антенн, а также угломерным устройством, позволяющим измерять' горизонтальные и вертикальные углы. В диссертации дано описание конструкции приемных и передащих антенн, изготовленных в лаборатории электромагнитных методов НМИЗК Т.Д.Гладким под руководством В.Г.Ивочкина, для аппаратуры ДЭШ-ОЧ, с которой выполнен основной объем наблюдений по данной тема.

Выбор рабочих частот и разносов установки, соответствующих низкочастотному квазистацнонарному электромагнитному полю, производится по результатам опорных Зондирований, выполненных с использованием всех рабочих частот аппаратуры. При одновременной интерпретации всех кривых полученных нв

- â -

разных, частотах, определяются частоты и соответствующие нм разносы установки, при которых кривые совпадают с

теоретическими кривыми pv, рассчитанными для низкочастслшх квазистационарных полей. Определенные таким образом частоты и разносы установки в дальнейшем используются при рядовых зондированиях. Намерения, полученные на частотах, не соответствующих низкочастотному квязистационарному полю, могут быть использованы для определения

В том случав, когда верхняя часть разреза не представляет практического интереса, при рядовых аондерованиях целесообразно получать только неполные кривые р~ ДЧЗ на двух-трех частотах. Эта методика нашла наиболее широкое применение при определении глубины залегания коренных пород, т.к. на получение неполных кривых р~ затрачивается значительно меньше времени, - чем на получение полных кривых р~.

Выбор направления разносов установки производится но результатам круговых измерений отношений |Н2|/|Нг| и M/m, через 45", относительно неподвижной передающей антенны. Над однородными и горизонтально-слоистыми средами данные отношения совпадают мезду собой при М/т>10. В том случае, когда в разрезе присутствуют горизонтальные неоднородности, характер изменения отношений ,Н2|/|Нг| и M/m различен. Отношения M/m в большей степени подвержены их влиянию. Поэтому благоприятным направлением для разносов установки является направление, при котором данные отношения практически совпадают между собой.

Азимутальная составляющая |Н0|, отсутствующая при горизонтальном залегании слоев, является индикатором изменения геоэлектрического разреза в направлении перпендикулярном линии разносов. Практически допустимым считается использование Нг при |IÎ0|<O.I . Опыт полевых работ и теоретические расчеты показывают, что при больших значениях Нд вместо и целесообразно использовать горизонтальную составляющую, которая определяется по максимальному значению сигнала в горизонтальной плоскости. В этом случав влияние нводнородностей геоэлектрического разреза п горизонтальном направлении

значительно снижается.

Глава 3 "РЕЗУЛЬТАТЫ ПОЛЕВЫХ РАБОТ".

ДЧЗ опробованы в различных районах Магаданской области г. Якутии. Всего по заказам различных производственных организаций било выполнено свыше 2000 зондирований.

Основной задачей хоздоговорных работ с ВЧГРЭ являлось внедрение метода ДЧЗ для определения местоположения погребенных речных долин при поисках россыпных месторождений. Работы проводились в пределах Ваякаремской низменности на участках "Озерный", "Лунный", "Детальный", "Южный", "Северный" . и . "Тихий", 'а также буровой линии 192. В диссертации приведены основные результаты работ, полученные на буровой линии 193 и участках "Тихий" и "Лунный".

В связи с тем, что . в ВЧГРЭ для определения глубины Залегания коренных пород использовался, метод ВЭЗ, который в районах развития многолетней мерзлоты не обладает достаточной геологической эффективность», на буровой линии 192 было провалено сравнение, результатов методов• ДЧЗ и ВЭЗ. • Модность четвертичных отложений в пределах буровбй• линии изменяется от 24 до .29 и.- Коренные порода представлены • песчаниками. м сланцами. Кривые рк_ ВЭЗ и полные кривые ДЧЗ соответствуют трехслойному гебэл&стрическому разрезу типа К, а неполные кривые р». ДЧЗ -'двухслойному разрезу с pg/p^I. Широкая'область действия принципу аквивалентности Тг ' не" дазйолила провестй йднозначяую" интерпретацию кривых рк ВЭЗ- без; ^чвта буровах дайнах. Коатому '.эти - кривые были использованы ' только для определения удельного сопротивления слоев. При интерпретации кривых р~ ДЧЗ данные бурения не использовались. Погрешность определения глубины залегания коренных пород по' полным и неполным кривыеДЧЗ составила менее 20%. .

, Результаты' работ на буровой линии 192 показали, что ДЧЗ ийевт существенные преимущества по сравнению с методом ВЭЗ. При • интерпретации .кривых, ДЧЗ не • требуются данные опорного £оидированйя,. а : разносы установки на порядок меньше, -чем в методе вэз. Лосле работ на буровой • линии 19?. метод ДЧЗ стал

- íi -

широко использоваться в практике работ ЬЧГЮ.

На участке "Тихий" определялось местоположение шлрвсюншь. речных долин по 9 профилям. Мощность четвертичных отложений в пределах участка изменяется от 40 до 110 м. В разрезах присутствуют линзы глинисто-илистых отложений с удельным сопротивлением близким к удельному сопротивлению коренник пород. В результат^ работ были выделены участки профилей, в 1гределах которых поникание рельефа коренных пород может быть связано с погребенными речными долинами.

На участке "Лунный" работы проводились о целью поиска погребенной гидросети на площади порядка 55 кма. Мощноочь четвертичных отлокений в пределах участка изменяется от 20 до 90 м. ДЧЗ выполнены по 7 профилям, расположенным через 1000 м. Шаг зондирования составлял 20р м. В период работ буроьш скважины на участке отсутствовали. По данным ДЧЗ построена карта рельефа коренных пород и схема расположения погребенной гидросети. Результаты последумцего бурения показали, чти средняя погрешность определения глубины залегания коренных пород методом ДЧЗ не превышает 20%.

Аналогичные" результаты были получены па остальных участках. Высокая эффективность метода послужила основанием для его внедрения в производственную практику ВЧГРЭ.

Основной задачей хоздоговорных работ с Ленинградским отделением "Гидропроект" являлось уточнение данных, полученных методом ВЭЗ при определении глубины залегания коренных пород в районе строительства Амгуэмского гидроузла (участок "Дамба-перешеек), и изучение возмокности использования ДЧЗ в условиях отсутствия деятельного слоя, а также при работе со льда рек и озер, когда применение метода ВЭЗ практически невозможно.

Мощность четвертичных отложений в пределах участка изменяется. от 40 до 129 м. ДЧЗ выполнена в 63 пунктах, в том числе, у 4 буровых скважин. Расхождение в определении глубины залегания корегашх пород методами ДЧЗ И ВЭЗ в ряде случаев превышало 50-100%. Сопоставление результатов интерпретации ДЧЗ с данными бурения показало, что погрешность определения глубины

залегания коренных пород методом ДЧЗ не превышает 20%. Поэтому, в дальнейшем, результаты ДЧЗ были ионользованы как опорные при интерпретации кривых рк ВЭЗ.

Весной 1989 г. работы методом ДЧЗ проводились в условиях отсутствия деятельного слоя, а также с поверхности льда на озерах и в русле р.Амгуэма. В диссертации приведены результаты работ у скважины 23, выполненные летом при мощности деятельного слоя 1Б-20 см и весной при его отсутствии. Летние кривые р~ соответствуют трехслойному геоэлектричэскому разрезу типа К, а весенние - двухслойному с pg/p,<I. Влияние е, в виде смещения р~ в область более низких значений, наблюдается при частоте 160 кГц и вше. Смещение весенних кривых р.» в область более низких значений, с увеличением частоты от 40 до 160 кГц при разносах установки до 64 м, возможно как за счет влияния е, так и за счет частотной дисперсии удельного сопротивления. Изучение этого вопроса тиебует проведения специальных исследований. Нижние ветви летних и весенних кривых практически совпадают между собой при разносах установки свыше 100 м; при их интерпретации получена одна и та же глубина залегания коренных пород, которая с погрешностью менее 20% совпадает с данными бурения. По высокочастотным летним и весенним кривым оценена диэлектрическая проницаемость мерзлых четвертичных отложеЬий, равная 4.0-4.2^ •

В целом, результаты полевых работ в пределах Ванкаремской низменности показали, что ЦЧЗ с использованием частот от 20 до 160 кГц позволяют определять глубину залегания коренных пород при мощности четвертичных отлояений порядка 150 м. ДЧЗ могут Проводиться независимо от наличия деятельного слоя, а также с поверхности льда.

В Якутии .полевые работы выполнялись по' хоздоговорам с Якутской комплексной геофизической партией ПО "Якутзолото", которая для проведения ГЭМЗ использовала аппаратуру ВЭМЗ с рабочими частотами от 1.25 до 10 мГц. При таких частотах на' результаты измерений значительное влияние оказывала диэлектрическая проницаемость горных пород, поэтому получаемые

кривив р~ не .югли оить количественно интерпретированы, В связи о этим, основное целью первых хоздоговорных раорт являлось определение диапазона рабочих частот и разносов установки для получения низкочастотных кривых р... В процеосе выполнения работ было установлено, что геоэлектрические разреза Якутии характеризуется значительным разнообразием горизонтальных неоднородностей (таликовне аоны, линзы глинисто-илистых отложений, невыдержанная мощность деятельного слоя, наклонное залегание коренных пород), поэтому в программу работ былс включено дополнительное задание ло разработке методики ДЧЗ для участков со слохшми геоэлектрическими условиями. Работы проводились на участках "ВОилейный" и "Талалах". В диссертации приведены основные результаты работ на "участках '•Талалах", где разрабатывались методика ДЧЗ ! для сложных геоэлоктрических условий и способы оценки гбрных пород в естественном залегании. Глубина залегания коренных пород в пределах участка составляет порядка 30-40 м. Выбор направления для разносов установки проводился по результатам круговых измерений отношений |Hz|/|Hr! и М/т, а вместо радиальной составляицей использовалась горизонтальная составляющая электромагнитного поля. ДЧЗ, выполненные по данной методике, дозволили получить кривые р~, пригодные для количественной интерпретации. При этом, погрешность определения глубины залегания коренных пород не превысила 20%.

В результате работ был установлено, что для рассмотренных районов влияние е на кривые р~, полученные при частоте 160 кГц, как правило, отсутствует, либо незначительно, и такие кривые могут быть использованы ~ для количественной интерпретации по низкочастотным теоретическим палеткам. Верхние ветви низкочастотных полных кривых р~ ДЧЗ могут быть получены на частотах до Í2B0 кГц, а нижние ветви - при частоте 320 кГц и ниже. При этом было установлено, что е™ деятельного сдоя изменяется в пределах 40-70 j зависимости от степени его обводненности, а мерзлых четвертичных отложений - 6-8.

После успешного выполнения первого хоздоговора оыл

заключен второй хоздоговор по изучению возможности использования ДЧЗ для определения глубины залегания нижней границы многолетнемерзлых пород. Работы проводились н? участках "Верхний Вестях'' и "Эптыкылъкан". На первом участке указанная граница расположена в карбонатных породах на глубине По м., а на втором - в породах аргиллито -алевролитового состава на глубине порядка 300 м. ДЧЗ выполнены с аппаратурой ДЭМП-СЧ и АгМ-НЧ В качестве передают,ей антенны использовались горизонтальные петли радиусом 0.35, 7 и 64 м. Практически все Низкочастотные кривые ДЧЗ соответствуют 4-5-слойным

геоэлектрическш разрезам. Количественная интерпретация кривых выполнена по неполным кривым полученным на частотах от 78 Гц. до 1.25 кГц. Погрешность определения глубины залегания нишей границы многолетней мерзлоты на участке "Верхний Вестях" составила 30% , на участке "Эптыкылькан" - менее 20%.

Результаты работ в Якутии показали, что ДЧЗ могут успешно использоваться для определения глубины залегания коренных пород в сложных геоэлектрических условиях, а также при картировании нижней границы многолетней мерзлоты.

В заключении подведены основные итоги исследований по даннсй теме и сформулированы защищаемые положения.

Защищаемые положения

I. Использование При дистанционно-частотных зондированиях Нескольких рабочих частот и разносов установки позволяпт получать с серийной аппаратурой типа ДЭ1Ш и ЛЭММ кривые эффективного сопротивления, пригодные для однозначной Количественной интерпретации.

?,. Установленный критерий выбора частот зондирования и разносов установки, обеспечивают« отсутствие влияния токов смещения,,позволяет проводить интерпретацию кривых аффективного сопротивления с использованием алгоритма, разработанного для низкочастотных электромагнитных полей.

3. По кривым бффектавного сопротивления, полученным на ' частота?, яри которых наблюдается влияние токов смещения,

иродлчжьшше два сиииаь определения зЭДвктиьной ДИЭЛНК'ГрИЧЙСКОЙ ИроНШШйМОСТИ ПОЗВОЛЯЮТ ОНОНИ'ГЬ диэлектрическую проницаемость горных пород в естественном залегании.

4._ Над горизонтально-неоднородными средшли сопоставление отношений вертикальной и горизонтальной составляющих и полуосей эллипса поляризации вьктора магнитного поля позволяет определить направление разносов установки, при котором влияние горизонтальных неодноролнисгей минимально,

5. Метод дистанционно-частотного зондирования, огцхиЗованннй на 14 участкйх в пределах Чукотского полуострова и Якутии, обеспечивает в районах развития многолетней мерзлоты достаточную разрешающую способность и экономическую эффективность при определении глубин залегания коренных пород и нижней кромки многолетней мерзлоты со средней погрешностью Ï&-20S.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Беляков В.И. Короткевич C.B. Применение дистанционно-частотных зондирований для изучения рельефа коренных пород в одном из районов Северо-Востока СССР //Методы разведочной геофизики. Геофизические методы при изучении золоторудных месторождений Северо-Востока СССР.- Л. НПО "Рудгеофизика", 1983. С.73-80.

?.. Беляков В.И. Веоев A.B. Применение ЭМЗ с вертикальным магнитным диполем для определения эффективных электрического сопротивления и диэлектрической проницаемости е.»

//распространение километровых и более длинны* радиоволн.-Томск, 1988. С.86.

3. Вешав A.B., Беляков В.И. Применение электромагнитных зондирований для изучения рельефа коренных пород в районах развития многолетней мерзлоты //. Вестник ЛГУ, 1987, серия 7, вып.1. С. 81-86.

4. Ивочкия В.Г., Беляков В.И. Определение направления Падения хорошо проводящих толщ в методах электромагнитного зондирования и профилирования. Деп. в ВИНИТИ 28.02.92. К

679-В92.

5. Электромагнитные зондирования о незаземленными источниками. /А.В.Вешев, А.В.Баделин, В.И.Беляков, С.В.Короткевич. // Индукционные исследования верхней части •Земной коры. - Ы.: ИЗЮ1РАН, 1985. ^ С. 80-01.

6. Интерпретация результатов электромагнитных зондирований о вертикальным магнитным диполем при использовании е пэктромагнитпых полей повышенных частот./А.В.Вешев, А.В.Баделин, В.И.Беляков, П.М.Косткин. //Электромагнитная индукция в верхней части Земйой коры. - М.: 1990. - 0. 95.