Нашими специалистами выполняются комплексные гидрогеологические изыскания и геофизические исследования на воду в Ленинградской области и республике Карелия. Состав работ включает в себя выполнение подготовительных работ, гидрогеологического обследования, наземных и акваториальных геофизических исследований, буровых и опытно-фильтрационных работ, гидрохимического опробования, лабораторных исследований, численного гидрогеологического моделирования, камеральной обработки материалов.

Основные геологические задачи, последовательность и основные методы их решения

1. Уточнение геологического строения и гидрогеологических условий района работ;

2. Определение гидрогеологических параметров и качества подземных вод перспективных водоносных подразделений;

3. Определение условий и источников формирования запасов подземных вод;

4. Обоснование и выбор участков, перспективных для постановки поисковых работ;

5. Построение численной геофильтрационной модели объекта и комплекс моделирования;

6. Санитарная оценка территории;

7. Определение ресурсного потенциала питьевых подземных вод в пределах выбранных участков;

8. Локализация (с использованием результатов моделирования) ресурсного потенциала питьевых подземных вод по категории С2

Последовательность работ

Работы выполняются в три этапа.

Этап I

Составление и утверждение проектно-сметной документации;

Оформление лицензии на право пользования недрами;

Сбор и обобщение имеющейся геологической, гидрогеологической, геофизической и гидрохимической информации;

Разработка гидрогеологической модели, рекогносцировочное обследование территории;

Предварительный выбор площадок заложения гидрогеологических скважин;

Топографические работы;

Наземные геофизические исследования;

Колонковое бурение параметрических скважин на геофизических профилях;

Геофизические исследования в скважинах;

Опытно-фильтрационные работы;

Опробование подземных вод;

Лабораторные работы;

Составление информационных отчетов о результатах выполненных работ.

Этап II

Продолжение наземных геофизических исследований;

Бурение поисковых скважин на перспективных участках;

Опытно-фильтрационные работы;

Опробование подземных вод;

Лабораторные работы;

Режимные гидрогеологические и гидрогеологические исследования;

Обработка и интерпретация результатов работ;

Корректировка гидрогеологической модели;

Составление информационных отчетов о результатах выполненных работ.

Этап III

Опытно-фильтрационные работы;

Опробование подземных вод;

Лабораторные работы;

Продолжение режимных гидрогеологических исследований;

Окончательная корректировка гидрогеологической модели;

Завершающая камеральная обработка всех материалов;

Составление информационных отчетов о результатах выполненных работ;

Составление итогового отчета с оценкой эксплуатационных запасов подземных вод;

Предоставление материалов подсчета эксплуатационных запасов подземных вод на государственную экспертизу.

Основные методы решения геологических задач

Сбор и анализ материалов предшествующих исследований;

Комплекс геофизических работ (электроразведка, сейсморазведка, термометрия, резистивиметрия);

Численное математическое моделирование;

Маршрутные исследования;

Буровые, опытно-фильтрационные и гидрометрические работы;

Режимные наблюдения;

Гидрохимическое опробование;

Лабораторные исследования;

Камеральная обработка и интерпретация материалов полевых работ.

Объемы и методы решения геологических задач уточняются в процессе составления проектно-сметной документации и технического задания.

Наземные и акваториальные геофизические исследования

Основной целью геофизических исследований является выделение участков, перспективных для заложения поисковых скважин на воду, качественная оценка характера и степени взаимодействия речных и подземных вод.

В Ленинградской области и республике Карелия перед геофизическими исследованиями на воду стоят следующие задачи или группы задач (в скобках — методы их решения):

— расчленение разреза четвертичных отложений с выделением в них участков, сложенных
хорошопроницаемыми и слабопроницаемыми породами (ВЭЗ, ЗМПП);

— выявление переуглубленных участков по кровле нижнепротерозойского комплекса.
(ВЭЗ, ЗМПП, сейсморазведка).

Выделение и оконтуривание участков с высокой мощностью целевого (нижнекотлинского) горизонта с выделением зон, перспективных для бурения на воду (ВЭЗ, ЗМПП, сейсморазведка ВСПВ);

— выделение участков интенсивного взаимодействия поверхностных и подземных вод по
дну рек.

Наземные работы выполненяются по профилям, пересекающим предполагаемую зону пе-
реуглубления. Основной объем работ выполняется электроразведкой ВЭЗ – ЗМПП. Положение профилей и объемы корректируются в ходе работ, с учетом получаемых результатов. Перед отработкой профилей ВЭЗ по лесным просекам выполняется их предварительная очистка от кустарника и валежника.

Технология проведения полевых работ

Наземная электроразведка ВЭЗ

Профили отрабатываюся вкрест предполагаемых переуглублений и участков с увеличенной мощностью целевого горизонта. Поскольку территория, как правило, сильно залесена, расположение профилей выбирается с учетом имеющихся дорог и просек. Расстояние между профилями составляет 4-5 км, расстояние между точками на профиле – 300 — 400 м.

Индукционные зондирования ЗМПП (ЗСБ)

Профили ЗСБ располагаются на участках профилей ВЭЗ, а также отрабатываются отдельными профилями для уточнения положения в разрезе нижнекотлинского (целевого) горизонта и предварительной оценки его перспективности, что и определяет положение профилей ЗСБ. Шаг по профилю составляет 100 м, размер петли после опытных работ – 100-200 м.

Сейсморазведка ВСПВ (высокоточная сейсморазведка на поперечных волнах, аналог метода ОГТ)

Выполняется на участке профиля, где по данным бурения и электроразведки
выделяется зона с максимальной глубиной вреза по архей-протерозойскому комплексу с
высокой мощностью целевого горизонта.

Данные сейсморазведки

Пример результатов высокоточной сейсморазведки на поперечных волнах. а — временной сейсмический разрез; б — глубинный сейсмический разрез

 

Сейсмоприемники располагаются с шагом 4 м, возбуждение колебаний выполняется на каждом сейсмоприемнике с накоплением до 32, что позволяет затем уверенно выбрать базу суммирования ОГТ и обеспечить максимально возможную достоверность выделения границ на временных разрезах. Возбуждение поперечных SH волн выполняется с различной полярностью, что позволяет при накоплении заметно ослабить влияние продольных волн.

Акваториальные ВЭЗ

Расстояние между точками ВЭЗ составляет 200- 250 м. Максимальный разнос питающей линии составляет 300 м. Размотка выполняется на резиновых лодках с воды. В остальном технология работ ничем не отличается от наземных ВЭЗ.

Термометрия и резистивиметрия

Отрабатываются по тем же профилям, что и акваториальные ВЭЗ, с шагом 50 м.

В ходе работ измеряются три параметра: температура донных пород, температура и удельное электросопротивление (УЭС) воды. При измерении температуры
донных пород датчик заглубляется на 5- 10 см в дно. Измерения температуры выполняются с применением термистора ММТ-4, а УЭС – с применением четырехэлектродного резистивиметра. Эталонировка обоих датчиков выполнена во ВСЕГИНГЕО.

Топопривязка точек по отрабатываемым профилям выполняется с использованием
спутникового навигатора «Garmin-12». Все точки выносятся на карту фактического материала.

Интерпретация и результаты работ
Интерпретация наземных и акваториальных электрозондирований (ВЭЗ и ЗСБ) вы-
полненяется в принятой в настоящее время последовательности: формальная интерпретация с решением прямой и обратной задач, построение геоэлектрических разрезов, увязка их с результатами бурения и других геофизических методов.

При интерпретации наземных ВЭЗ выявляются следующие проблемы:
— высокая изменчивость верхней части разреза и не всегда уверенная корреляция вы-
деляемых горизонтов по профилю;
— неуверенное выделение по данным ВЭЗ интервала, отождествляемого с целевым го-
ризонтом;
— отсутствие на кривых ВЭЗ уверенно выделяемой границы, отождествляемой с ко-
ренными высокоомными породами при глубине до их кровли 80-100 м и более (как правило, это связано с наличием в верхней части разреза высокоомного горизонта, отождествляемого с мощной осушенной толщей и являющегося экраном для постоянного тока);
— слабая изученность электрокаротажом отложений четвертичного комплекса. Низкая изученность электрокаротажом пород целевого горизонта.

Массив полученных кривых ВЭЗ отличается большим разнообразием типов кривых,
основные из которых приведены на рисунке.

Типы кривых ВЭЗ

Типы кривых ВЭЗ

При их анализе используются результаты бурения по близлежащим скважинам и геологическая карта масштаба 1:200000.

Тип I распространен на участках с хорошо выраженным в верхней части разреза суглинистым, относительно низкоомным прослоем, подстилающимся песками (интервал разносов 20- 150 м. Второй отличительной чертой является наличие в нижней части изучаемого разреза мощного горизонта с УЭС = 40- 80 Омм, отождествляемого с целевым. При этом кровля высокоомного горизонта, отождествляемого с архей- протерозойским комплексом не выделяется и, следовательно, оценочная глубина до нее не менее 100- 150 м. Эти участки отождествлялись нами с участками, перспективными для бурения на целевой горизонт.

Отличительной особенностью кривых типа II является появление высокоомных
отложений на последних разносах (80 – 350 м) и отсутствие (или крайне малая мощность горизонта, отождествляемого с целевым. Эти участки выделены, как малоперспективные для бурения на целевой горизонт.

Тип III определяется наличием в верхней части высокоомного горизонта (вероятно,
мощного осушенного интервала). Отличие типа IIIa от типа IIIб – глубина до коренных по-
род (последние разносы). Тип IIIa распространен на участках, где целевой горизонт не за-
фиксирован, а глубина до коренных пород не более 70 м. Тип IIIб встречается на участках с
большой мощностью целевого горизонта и большой глубиной до коренных пород. Заметим, что наличие высокоомного горизонта приводит к низкой достоверности геоэлектрического расчленения толщи, подстилающей высокоомный горизонт.

Тип IV встречается на участках с уверенно выделяемой кровлей коренных пород ар-
хей-протерозойского высокоомного комплекса, уверенно выделяющегося на последних разносах.

Тип V встречается на участках с максимальной мощностью целевого горизонта, при
этом верхняя часть разреза по постоянному току расчленяется с низкой однозначностью.
Перечисленные типы, встречаются наиболее часто, однако сильная литологическая
изменчивость верхней части разреза (первые 10-20 м) приводит к заметной изменчивости
кривых ВЭЗ в пределах перечисленных выше типов.

Разрезы по ВЭЗ строятся в горизонтальном масштабе 1:50 000 с выносом параметров по каждой точке (расстояние между точками ВЭЗ составляло 300- 400 м). Рабочие разрезы по ЗСБ строятся в горизонтальном масштабе 1:10000 (шаг между точками – 100 м, пример рабочего разреза ЗСБ по линии 2-ЗСБ после формальной интерпретации приведен на рисунке.

Разрез по комплексу методов

Пример сопоставления результатов интерпретации ЗСБ, сейсморазведки и бурения при гидрогеологических исследованиях

 

Окончательная обработка разрезов ЗСБ сводится к сглаживанию геоэлектрических границ (с многократным решением обратной задачи) с выделением зон с близкими значениями удельных электросопротивлений и составлению разрезов масштаба 1:25000. Для окончательного анализа разрезы ВЭЗ «сшиваются» с разрезами ЗСБ. При этом верхняя часть принимается по данным ВЭЗ, а нижняя – по ЗСБ.