Применение малоглубинной электроразведки для изучения трехмерно неоднородных сред (1100333), страница 19
Текст из файла (страница 19)
4.12 Карта рельефа исследуемого участка. Александровское плато.метрами отдельно для каждой ориентации и для объединенных данных.По результатам измерений были построены гистограммы распределения кажущегося сопротивления и сопротивления, полученного по результатам инверсии (Рис. 4.13).
На гистограмме распределения кажущегося сопротивления выделяется несколько пиков: на 100-400Ом·м, на 1000-4000 Ом·м и на 4000-10000 Ом·м, - которые соответствуют геоэлектрическимкомплексам разной литологии. На гистограмме сопротивления по результатам инверсии пикименяют форму и центральное значение: пик на сопротивлениях 50-150 Ом·м соответствует суглинистым отложениям, а пики на 250-600 Ом·м и 1000-10000 Ом·м – флювиогляциальнымпескам различной влажности.94сопротивлениепо результатам инверсиикажущееся сопротивление100000630004000025000160001000063093981 Омм25111584100063139825115810063.139.825.115.8510Частости, %10Рис. 4.13 Гистограммы распределения сопротивлений. Александровское плато.Для каждой ориентации профилей и для объединенных данных в результате 3D-инверсиибыла получена геоэлектрическая модель изучаемой среды (последняя - Рис.
4.14). Геологическая модель построена на основе геоэлектрической в соответствии с представлениями о строении разреза в районе работ (Рис. 4.15). Структура разреза подтверждается данными, полученными по скважинам (Васильев А.Г., 2008).На срезе геоэлектрической модели по объединенным данным видны четыре слоя (Рис.4.14, Рис. 4.15): верхний высокоомный слой флювиогляциальных песков имеет среднюю мощность около 2.5 м; под ним залегает проводящий прослой суглинков мощностью 1.5 м; нижележащий слой песчаных отложений имеет мощность до 4.5-5 м; основание разреза сложено моренными проводящими суглинками. Суглинки обоих слоев имеют значения сопротивления менее 150 Ом·м, а сопротивления песчаных слоев сильно отличаются между собой: поверхностный слой песков обладает сопротивлением 1000-10000 Ом·м (и выше), а нижний слой песков,расположенный между суглинками, - 250-600 Ом·м.Такое различие в сопротивлениях связано с существенным увеличением влажности внизпо разрезу в зоне аэрации: верхние пески – очень маловлажные или почти сухие, а нижние –более водонасыщенные.95Рис.
4.14 Срез геоэлектрической модели, полученной в результате 3D-инверсии по объединенным данным двух ориентаций. Александровское плато.Рис. 4.15 Схематичная геологическая модель по результатам псевдо-3D-съемки (справапоказана та же модель с последовательно срезанными по границе раздела слоями). Александровское плато.На основе этого полевого эксперимента было решено сравнить результаты обработкиданных в рамках двумерного и трехмерного подходов при исследовании типовой геоэлектриче-96ской среды.
Я сравнила результаты 2D-инверсии (Res2DInv, Loke M., 1996-2009) по профилютрадиционной 2D-электротомографии и срез трехмерной геоэлектрической модели, полученнойпосле 3D-инверсии данных псевдо-3D-электротомографии. Сравнение разрезов 2D-инверсии поотдельному профилю и срезов модели по 3D-инверсии (Рис.
4.16) показывает, что после 3Dинверсии контраст сопротивлений между слоями суглинков и песков выше, а зоны максимального градиента сопротивлений, отвечающие положению границ, более выдержаны по простиранию, что позволяет увереннее выделять положение разных горизонтов.Рис. 4.16 Сравнение разрезов после 2D- и 3D-инверсии (примеры по обеим ориентациям). Александровское плато.97При одинаковой контрастности модель по объединенным данным можно считать болеенадежной и достоверной: она, благодаря сети наблюдений, охватывает больший объем изучаемой среды, учитывает измерения обеих ориентаций и является сравнительно более гладкой идетальной.
Принимая ее за эталонную, мы имеем возможность сравнивать с ней модели по разным ориентациям и в каждом случае оценивать точность решения поставленной задачи и корректность полученного результата (Рис. 4.17).Рис. 4.17 Горизонтальные срезы геоэлектрических моделей. Александровское плато.Можно отметить некоторые отличия между геоэлектрическими моделями: например, наглубине 0.5 м модель по ориентации восток-запад имеет зону пониженных сопротивлений в северо-западной части планшета, а две другие модели – в северо-восточной, а на глубине 1.5 м намодели по ориентации восток-запад все еще преобладают песчаные отложения, в то время как98на двух других моделях фиксируется слой суглинков, подстилающих поверхностный слой (северо-восточный угол).В целом, степень корреляции объединенной модели с моделью по ориентации юг-севервыше, чем с моделью по ориентации восток-запад, - это показывает наличие зависимости между ориентацией профилей и результирующей геоэлектрической моделью.
Вероятнее всего, разница обусловлена контрастом сопротивлений и конфигурацией неоднородностей. Также на этомогут влиять краевые эффекты инверсии, случайные помехи, различное распределение чувствительности измерительных установок и.т.д. Общая невязка между парами моделей рассчитана по формуле 4.1 и представлена в Табл. 4.3.∑∑,4.1где i и j задают пару моделей, между которыми считается невязка (например, i – модельпосле 2D-инверсии данных с ориентацией профилей Запад-Восток, а j – модель после 3Dинверсии данных профилей с ориентацией Север-Юг), а N – количество общих точек для данной пары моделей.Табл.
4.3 Невязка между геоэлектрическими моделями. Александровское плато.Запад-ВостокЮг-СеверОбъединеннаяинверсия3D-Объединеннаяинверсия3D-инверсия2D-Юг-Северинверсия3D-инверсияЗапад-Восток2D-Модели2D-инверсия0%50.8%33.4%40%44.3%3D-инверсия-0%57.5%57.6%59.3%2D-инверсия--0%34.3%44.9%3D-инверсия---0%40.5%3D-инверсия----0%Измерения на этом участке были первым опытом опробования методики псевдо-3Dэлектротомографии с двумя азимутами профилей. Методика дала успешные результаты. Вопервых, была получена трехмерная геоэлектрическая модель среды. На ее основе с учетом данных скважин и многолетних геофизических измерений была построена глубинная геологическая (литологическая) модель участка.
Во-вторых, по проведенным оценкам производительность методики оказалась сравнительно высокой.Также был сделан ряд важных методических выводов:геоэлектрические модели, полученные в результате трехмерной и двумерной обработки измерений на одном и том же планшете могут иметь отличия с точки зрения99геологической интерпретации (разная площадь распространения отложений, разнаяглубина границы между литологическими комплексами);использование двух поляризаций качественно улучшает результат и увеличиваетгладкость и детальность,существует наличие зависимости параметров результирующей модели от азимутапрофилей, она может определяться строением среды.Пойма р.
ВоряИзмерения проводились на территории поймы р. Воря (Калужская обл., д. Александровка). Верхняя часть разрезаздесь сложена пойменными45четвертичнымипесчано-40отложения-35Высота, м1суглинистыми12.8ми. Интерес к изучению2.430212именно этого участка возY, м21.6220р. Воря: такое предположе-151.222ния в этом месте палеорусла1ник вследствие обнаруже-250.421021ние было высказано на ос-0.8нове топографических осо(Рис.4.18), космических фото-2500снимков и данных ком-51015202530354045X, мРис. 4.18 Карта рельефа исследуемого участка. Пойма р.плексных геоэлектрическихметодов (Шевнин В.А. и1участка2бенностей0Воря.др., 2013).
Положение палеорусла соответствует линейно вытянутому с севера на юг оврагуглубиной около 2 м. Контраст сопротивлений пород в приповерхностной области относительноневелик, аллювиальные пойменные отложения в верхней части (в том числе откосы оврага)преимущественно представляют из себя влажные и водонасыщенные смешанные песчаносуглинистые отложения с сопротивлением 40-150 Ом·м.
Отложения палеорусла, выстилающиедно оврага, это русловые пески, на которых сверху залегают суглинки. Они лучше сортированыи стратифицированы, чем пойменные отложения, поэтому отличаются по сопротивлению: УЭСпесков составляет от 80 до 200 Ом·м, УЭС суглинков составляет от 30 до 50 Ом·м. Такое строение среды с линейной прямой неоднородностью, пересекающей весь планшет с юга на север,можно с высокой точностью аппроксимировать двумерной моделью. Поэтому главной задачей100в этом исследовании было выяснить, как меняется полученная по методике псевдо-3Dэлектротомографии геоэлектрическая трехмерная модель в зависимости от ориентации параллельных профилей вдоль и поперек главной оси двумерной неоднородности.Система наблюдений при съемке этого планшета и полный граф обработки были такимиже, как при съемке планшета на Александровском плато, и описаны выше (Рис.
4.11). В полевых работах принимали участие опять же 5 человек. Суммарное время, затраченное на измерения в условиях относительно спокойного рельефа, но при наличии высокой травы и дождливыхпогодных условий, составило около 18 часов. Общее рабочее время было разбито на 3 дня по 6рабочих часов.По результатам измерений были построены гистограммы распределения кажущегося сопротивления и истинного сопротивления, полученного после инверсии (Рис.
4.19). При анализегистограмм видно, что инверсия увеличила диапазон сопротивлений (ширина распределениястала больше). На гистограмме для кажущегося явно выделяется только один пик, а по результатам инверсии отчетливо разделяются уже два пика: один соответствует пескам (80-150 Ом·м),другой суглинкам (30-60 Ом·м). Если сравнить с участком на Александровском плато (выше),там контраст сопротивлений (двух максимумов гистограмм) был более 10 раз, а здесь всего 2-4раза.25Частости, %20кажущееся сопротивление15сопротивлениепо результатам инверсии10100063139825115810063.139.825.115.8105 ОммРис. 4.19 Гистограммы распределения сопротивлений. Пойма р. Воря.Отдельно для каждой ориентации профилей и для объединенных данных в результате 3Dинверсии была получена геоэлектрическая модель изучаемой среды.
На Рис. 4.20 изображенатолько модель по объединенным данным, угловой срез на модели позволяет зафиксировать иописать особенности строения геоэлектрической среды. На ее основе, как и в случае съемкипланшета на Александровском плато, была построена общая геологическая модель (Рис. 4.21).101Рис. 4.20 Геоэлектрическая модель по объединенным данным.
Пойма р. Воря.Рис. 4.21 Схематичная геологическая модель по результатам псевдо-3D-съемки. Поймар.Воря.102Верхняя часть разреза почти полностью сложена относительно проводящими суглинистыми пойменными отложениями, за исключением восточного края планшета, где начинаетсязалесенное на местности поднятие рельефа, сложенное высокоомными песками. Судя по высоким значениям сопротивления последних (более 400 Ом·м), вероятно, это либо маловлажныеили сухие пойменные песчаные отложения, либо, более вероятно, край слоя флювиогляциальных песков, распространенных на востоке от участка.
Основание модели сложено относительновысокоомными (по сравнению с суглинками) пойменными песками. На фоне общего двухслойного строения в приповерхностной области отчетливо прослеживается линейная проводящаяаномальная зона, вытянутая с юга на север, совпадающая с положением минимальных отметокрельефа. На срезе видно, что она является переуглублением слоя суглинков в слой нижележащих песков. Кроме того, суглинки в этой зоне более глинистые, и уровень их сопротивленийнесколько ниже.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
