23. Изучение многолетней мерзлоты, оползней.

Характеристика мерзлотно-геоэлектрических разрезов

Электромагнитные свойства многолетнемерзлых горных по­род и льдов являются сложной функцией температуры, литологического состава, структуры, текстуры, влажности, минера­лизации подземных вод и других факторов и характеризуются следующими особенностями:

— УЭС разных пород при замерзании сначала возрастает скачком в 2—10 000 раз, а затем по мере роста отрицательных температур — плавно; УЭС (ρ) льдов из пресных вод очень высокое (0,1—100 Мом*м), а из минерализованных вод ниже (0,1—10 кОм*м);

• электрохимическая активность (α) мерзлых и талых пород может быть значительно различной за счет наличия и движе­ния надмерзлотных и межмерзлотных вод;

• вызванная поляризация (η) мерзлых пород в целом выше, чем талых, достигает 10% — у льда и 15% —у грубодисперсных пород;

• относительная диэлектрическая проницаемость (ε_отн) льда примерно равна 3, у мерзлых, как и у сухих талых скальных пород, она не превышает 6—7, а у сильно обводненных талых пород достигает 40;

Мерзлотно-геоэлектрические разрезы отличаются сле­дующим:

• непостоянством электрических свойств в плане и по глубине

• резким (на несколько порядков) увеличением УЭС г.п. в слое годовых колебаний температур мощностью 0,3—3 м в течение длинного зимнего периода

— увеличением УЭС в зоне годовых теплообменов мощностью 10—30 м, которое может быть либо резким, скачкообразным, особенно в верхней части этой зоны, либо градиентным чаще всего в нижней ее части;

• градиентным убыванием УЭС рыхлых отложений от горизонта очень высоких сопро­тивлений до сравнительно низкоомных талых пород;

• присутствием в мерзлых рыхлых отложениях отдельных горизонтов разного сопротивления за счет изменения литологии, гранулометрического состава, появления межпластовых льдов, изменения минерализации подземных вод; наличием под многолетнемерзлыми породами низкоом­ных опорных электрических горизонтов.

Геоэлектрические разрезы в условиях многолетнемерзлых пород отличаются большой сложно­стью, поэтому мерзлотные исследования относятся к мало бла­гоприятным как для методов электроразведки,так и других гео­физических методов.

В комплексе с терморазведкой, с/р, г/р электроразведке принадлежит ведущая роль при реше­нии следующих задач мерзлотных исследований:

1.Электроразведка при мерзлотной съемке и картировании в плане мерзлых и талых пород

Для выявления в плане литологических контактов и текто­нических нарушений границ распространения мерзлых и талых пород, в том числе разделения мерзлых пород по геокриологиче­ским условиям (льдистости, мощности сезонного протаивания, наличию таликов), применяют различные методы профи­лирования на постоянном и переменном токе, в меньшей степе­ни используют зондирование и магниторазведку.

Из методов профилирования на постоянном токе (ЭП) чаще применяются СЭП с двумя-тремя раз­носами питающих линий, трехэлектродное и дипольное профи­лирование двусторонними установками и некоторые другие. Существенное достоинство ЭП, и в особенности СЭП, — возможность оптимального подбора разносов по кривым ВЭЗ и прямая сопо­ставимость данных электропрофилирования и ВЭЗ, что важно для однозначной интерпретации кривых ρ_к.

Из методов профилирования на переменном токе в практике мерзлотных исследований применяют дипольное электромаг­нитное профилирование (ДЭМП), высокочастотное электриче­ское профилирование (ВЧЭП), и аналог его — непрерывное электропрофилирование (НЭП), бесконтактное измерение элек­трического поля (БИЭП). Эти виды профилирования позволяют проводить бесконтакт­ные измерения, что крайне важно при работах в зимнее время, при измерениях с поверхности льда, снега, курумов и др. Они менее трудоемки и в 2—5 раз производительнее методов ЭП, хотя глубинность меньше, особенно на высоких частотах (по­рядка 10—20 м).

Про­филирование по методу ВП применяют для детального карти­рования границ мерзлых пород разного литологического соста­ва и выявления подземных льдов. ЕП используют для получения дополнительной информации о зонах питания, транзита и разгрузки подземных вод области мерзлых пород.

Система и сеть наблюдений при профилировании зависят от масштаба, целевой направленности, решаемых задач, стадии проведения мерзлотно-инженерно-геологических исследований, особенностей геолого-мерзлотной обстановки и др. Расстояния между профилями могут варьировать в широких пределах в зависимости от степени пестроты и сложности гео­лого-мерзлотных условий. Шаг наблюдений по профилям может меняться, увеличива­ясь в пределах однородных поверхностей до десятков метров и уменьшаясь в приконтактных зонах и при выявлении локаль­ных объектов (жильных льдов, каменных полос и др.) до 1— 2 м. В целом при крупномасштабных и детальных исследовани­ях выполняют непрерывные профилирования с шагом наблюде­ний, равным или меньшим длины приемной линии.