Использование многопозиционного анализа радиоволнового фона Земли для оценки экологического состояния грунтовых вод

Цель работы - определить эффективность метода многопозиционного анализа радиоволнового фона Земли (МАРФЗ) при поисках залежей воды для чего был проведён анализ грунтовых вод Киевской области Украины в осадочном чехле.

Исследуемая территория расположена в зоне сочленения Украинского щита и Днепровско-Донецкой впадины (ДДВ). Эффективность метода для поисков залежей воды подтверждается высокой сходимостью результатов, полученных по данным МАРФЗ с имеющимися геолого-геофизическими материалами. Гидрогеологические условия месторождения подземных вод определяются геологическим строением, тектоникой и физико-географическими факторами. В геоморфологическом отношении исследуемая территория расположена в пределах приднепровской возвышенности. Основной рекой на исследуемой территории является р.Ирпень в ее среднем течении. По химическому составу вода относятся к гидрокарбонатно-кальциевой.

На исследуемой территории выделяются следующие водоносные комплексы и горизонты: 1) комплекс четвертичных отложений; 2) горизонт отложений полтавской свиты миоцена и берекской свиты олигоцена; 3) горизонт бучакско-каневских отложений; 4) горизонт сеноманских отложений; 5) горизонт байосских отложений средней юры; 6) горизонт отложений верхней перми; 7) зона трещиноватых кристаллических пород докембрия и их коры выветривания.

Перечисленные водоносные горизонты разделяются двумя слабопроницаемыми слоями, имеющими региональное распространение: 1) Толща киевских алевритов и мергелей разделяющих водоносные горизонты эоценовых и более поздних отложений; 2) Баткелловейская глинисто-алевритовая толща, разделяющая водоносный горизонт байоссхих отложений и водоносный горизонт сеноман-келловейских отложений.

Указанные раздельные слои не могут рассматриваться как абсолютные водоупоры, поскольку они обладают проницаемостью. Величина ее незначительна в естественных условиях, но в процессе тектонических подвижек неоднократно происходило нарушение сплошности пород, что способствовало образованию трещинной проницаемости. Вследствие этого, а также фациального замещения и выклинивания отдельных стратиграфических горизонтов перечисленные выше водоносные горизонты и раздельные слои образуют единую водонапорную систему, являющуюся в гидродинамическом отношении зоной активного водообмена.

При проведении геолого-гидрогеологических исследований в пределах разведучастка опробованы водоносные горизонты четвертичных, эоценовых и сеноманских отложений. Водосодержащие породы четвертичных отложений представлены песками серыми, преимущественно мелкозернистыми. Верхний водоупор отсутствует, нижний - представлен толщей киевских мергелей. Водоносный горизонт безнапорный. Глубина залегания уровня изменяется от 0,1 до 10м. Мощность горизонта колеблется от 5 до l5 – 20 м. Статический уровень 18,1м, что соответствует абсолютной отметке 132 м. Дебит скважины при откачке составил 1,2л/сек при понижении 4м; удельный дебит 0,29 л/сек. Используется он для индивидуального водоснабжения и является дополнительным источником питания нижележащих водоносных горизонтов.

На исследуемой территории основным источником хозяйственно-питьевого водоснабжения является водоносный горизонт бучакско-сеноманских отложений. Он имеет повсеместное распространение, защищен толщей киевских мергелей от проникновения загрязнений с поверхности.

Морские отложения бучакско-каневской свиты палеогена и сеноманского яруса верхнего мела довольно четко различаются по своему литологическому составу и характеризуются значительной водообильностью. Бучакская свита представлена мелко-тонкозернистыми глауконито-кварцевыми песками. Каневская свита представлена также песками, но еще более мелко-тонкозернистыми и глинистыми. В основании толщи почти повсеместно залегают глинистые пески. Отложения сеноманского яруса представлены песками глауконито-кварцевыми, мелко-тонкозернистыми, с прослоями песчаников и кремня. Общая мощность бучакско-каневских и сеноманских отложений колеблется в пределах от 27.5м. до 42м (Скв. 656) и в среднем составляет 34 м. Глубина их залегания колеблется от 10 м. (Скв. 656) до 34 м. (Скв. 665)

Между бучакско-каневскими и сеноманскими отложениями не имеется водоупорных прослоев, и подземные воды, содержащиеся в них, составляют единый водоносный горизонт. Залегает он повсеместно на глинистых породах средней юры. Верхним вопоупором является толща киевских мергелей, сильно размытых в долине р. Ирпень. Водоносный горизонт напорный. Величина напора колеблется от 8 до 12м. Производительность скважин, расположенных в пойме р. Ирпень, изменяется от 28 л/сек до 1.1 л/сек.

Полевые работы проводились в пешеходной модификации метода МАРФЗ с 13.01 по 20.01. 2009г., было отработано 6 профилей, общей протяженностью 11 км. Полевые работы проводились прибором АСТРОГОН с помощью системы трех антенн с взаимно перпендикулярно ориентированными диаграммами направленности.

При обработкеполевых данных МАРФЗ осуществляется математическая обработка непосредственно исходных сигналов с помощью вейвлет-преобразования или вейвлет-образа сигнала электромагнитного излучения, сингулярный спектральный анализ и др. Это позволяет выделить наиболее характерные формы сигналов, обусловленные теми или иными источниками напряжения. Вейвлет-преобразования, не искажая формы сигнала в целом, позволяют выделять границы образа и измерять его ширину для определения глубины точки излучения.

Для обработки данных МАРФЗ используются разработанные в ООО «Юг-нефтегазгеология» программные комплексы Аршин, Рейнж, Синкор и стандартные программные средства Mathlab. Центральное место на этапе обработки полевых данных МАРФЗ занимает программный комплекс Аршин для расчета глубины и положения локальных излучателей («блестящих точек»).

На третьей стадии работ осуществляется интерпретация, то есть геологическое толкование геофизических данных.

Общая геостатическая модель месторождения включает в себя три главных компонента, последовательно характеризующих условия формирования пород-коллекторов, условия их залегания и изменчивость фильтрационно-емкостных свойств.

Петрофизическая модель представляет собой математическое описание объемного распределения пористости, проницаемости и флюидонасыщенности коллекторов в пределах резервуара на основании трёх источников информации: лабораторные исследования керна скважин; геофизические исследования скважин комплексом методов и площадные исследования методом МАРФЗ, позволяющие при благоприятных условиях оценить пространственное распределение пород с улучшенными коллекторскими свойствами. Эти три вида данных позволяют оконтурить фильтрационно-емкостной каркас резервуара, на основе которого возможно построение геологической модели. Дальнейшее использование этой информации позволяет провести оценку запасов сырья по коллекторам различного качества для экологического анализа их состояния, возможности разработки, и обеспечивает возможность корректного перевода статической геологической модели в гидродинамическую. Кроме того, точная гидродинамическая модель позволяет оценивать экологическую динамику гидросферы в случае аварии или увеличения антропогенной экологически вредной нагрузки на территорию.

Для проведения комплексной интерпретации данных МАРФЗ использовался пакет геомоделирования Petrel:

- Создание проекта, что подразумевает загрузку в пакет геомоделирования данных МАРФЗ в  SЕG-Y формате, скважинных данных, данные ГИС в  Las формате;
- Стратиграфическая привязка излучающих горизонтов к скважинным данным, которая осуществляется путем сопоставления каротажной кривой с излучающим горизонтом;
- Составление тектонической схемы месторождения, выделение и корреляция тектонических нарушений на разрезах МАРФЗ и трассирование их в пространстве;
- Корреляция излучающих горизонтов. Пакет Petrel позволяет анализировать данные МАРФЗ с наилучшими результатами при минимальных временных затратах. Этап корреляции отражающих горизонтов завершается построением структурных поверхностей по абсолютным отметкам кровли и подошвы каждого пласта и трехмерной структурной модели месторождения.

Достоверность и точность полученных построений зависит от сложности геологического строения, надежности прослеживания излучающих горизонтов. В методе МАРФЗ регистрируется импульсное излучение горных пород, количество зарегистрированных излучающих горизонтов. Их динамическая выразительность зависит от мощности, глубины залегания, условий седиментации осадочных комплексов пород, интенсивности последующих тектонических движений и напряжений. Существует предположение, что «блестящие точки» излучаемые наиболее «яркими» горизонтами могут выстраиваться в определенной последовательности, образуя нечто подобное осям синфазности.


Рис. 1. Пример выстраивания разнотипных «блестящих точек»

В процессе обработки данных по участку Дзвонкое-Жорновка «Блестящие точки» выстраивались в ряды, образуя как бы «оси синфазности» на глубине соответствующей залеганию основных водоносных горизонтов. На рис. 1 представлен пример выстраивания «блестящих точек» по бучаковко-каневскому и сеноманскому водоносным горизонтам соответственно. Глубина залегания которых, согласно фактическому материалу на участке работ составляет 23 и 40 м. соответственно.

Отличительной особенностью водонасыщенных горизонтов является одновременное наличие следующих признаков:
- Непрерывность «осей синфазности» выстраивания «блестящих точек»;
- Чередование разных типов «блестящих точек» на одной «оси синфазности»;
ключевым признаком наличия водонасыщенных пластов является :- Наличие на одной «оси синфазности» положительных и отрицательных М-образных всплесков.

Выводы

Выполнена пешеходная съемка методом многопозиционного анализа радиоволнового фона Земли.
Предложены рекомендации по использованию метода МАРФЗ при поисках залежей воды в осадочном чехле фундамента.
Выявлены признаки водоносных горизонтов в осадочном чехле. Предложена принципиально новая методика интерпретации данных МАРФЗ.
Эффективность метода для поисков залежей воды подтверждается высокой сходимостью результатов, полученных по данным МАРФЗ с имеющимися геолого-геофизическими материалами.
Метод можно рекомендовать в качестве мониторинга для исследования и контроля динамики подземных вод на опасных в отношении паводковых явлений территориях, что имеет самостоятельное экологическое применение метода.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Отчет по результатам разведочных работ за 1990-1992 г.г. с подсчетом эксплуатационных запасов подземных вод на участке Жоронвка. Д.С. Гурский, В.С. Бойко.
2. Шериф Р. Гелдарт Л. «Сейсморазведка: обработка и интерпретация данных» М. Мир. 1987 г.
3. В.А. Кирюхин «Общая гидрогеология», Ленинград «Недра», 1988 г.
4. В.П. Меркулов «Оценка пластовых свойств и оперативный анализ каротажных диаграмм», Томск, 2004г.
5. В.А. Бабадаглы, С. Изотова «Литологическая интерпретация геофизических материалов», Москва, «Недра», 1988г.
6. Petrel Workflow Tools User Manual, Version 2005.

 

УДК 556.18
Ячменев Е.В. Использование  многопозиционного анализа радиоволнового фона земли для оценки экологического состояния грунтовых вод [Електронний ресурс]  / [Ячменев Е. В., Бабій С.О., Ващенко В.Н. та ін.] // Збірник наукових статей “ІІІ-го Всеукраїнського з’їзду екологів з міжнародною участю”. – Вінниця, 2011. – Том.2. – С.384–387. Режим доступу: http://eco.com.ua/

Скачати в форматі pdf:

Оцінка: 
0
No votes yet