ООО ЛогиС: Георадары, сейсмостанции, георадиолокация, геофизическое оборудование, поиск коммуникаций, обнаружители взрывчатых веществ, георадар ООО ЛогиС: Георадары, сейсмостанции, георадиолокация, геофизическое оборудование, поиск коммуникаций, обнаружители взрывчатых веществ, георадар ООО ЛогиС: Георадары, сейсмостанции, георадиолокация, геофизическое оборудование, поиск коммуникаций, обнаружители взрывчатых веществ, георадар
ООО Логические системы, георадар

 
 

ВЕСТНИК КРАУНЦ. СЕРИЯ НАУКИ О ЗЕМЛЕ. 2004. № 4.




Работы студентов

ПЕРВЫЙ ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ГЕОРАДАРА <ОКО> НА КАМЧАТКЕ

C 2004 И. Ф. Абкадыров, Ю. Ю. Букатов



Камчатский государственный педагогический университет. Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН. 683006, Петропавловск-Камчатский, бульвар Пийпа, 9; т. (41522) 5-94-05; E-mail: selni@kcs.iks.ru
Приведены результаты опытно-методических работ по применению георадара <ОКО> при исследовании торфяников в районе нижнего течения р. Авача. Рассмотрены вари?анты геологической интерпретации полученных данных.



Введение.

В настоящие время одним из самых интенсивно развивающихся и перспективных методов инженерной геофизики является георадиолокация (Тезисы..., 2002). Этот метод основан на свойстве радиоволн отражаться от границ раздела сред с различной диэлектрической проницаемостью. Использование отраженных электромагнитных волн для изучения геологического строения разреза в георадиолокации во многом напоминает использование отраженных упругих волн в одноканальной модификации сейсмо?разведки методом отраженных волн (MOB). He случайно, поэтому, при обработке георадиолокационных сигналов используются алгоритмы и программы, разработанные ранее для сейсморазведки MOB (Владов, Старовойтов, 2004).
В георадарах применяются широкополосные сигналы, образованные ВЧ импульсами, состоящими лишь из нескольких или даже одного-полутора периода колебаний с центральной частотой в диапазоне от 70-100 до 1500-2000 МГц (моноимпульсы). Для излучения и приема таких импульсов используется широкополосный приемопередающий антенный блок с вертикальной характеристикой направленности.
Круг решаемых с помощью георадара задач весьма широк (Владов, Старовойтов, 2004; Старовойтов, Владов, 2001; Тезисы..., 2002):
1. Геологические, инженерно-геологические и гидрогеологические задачи: картирование геологических структур; определение свойств различных отложений по скорости распространения электромагнитных волн, опираясь на связь этих свойств с диэлектрической проницаемостью пород; определение толщины ледяного покрова; определение мощности водного слоя и картирование поддонных отложений на акваториях; определение мощности зоны сезонного промерзания и др.
2. Поиск локальных объектов, обследование инженерных сооружений: трубопроводов; кабелей; участков разрезов с нарушенным естественным залеганием грунта; погребенных отходов и захоронений; подземных выработок, подвалов, карстовых и суффозионных провалов: границ углеводородных загрязнений; поиск скрытых нарушений в стенах наземных сооружений, шахт, тоннелей; поиск нарушений, возникших в процессе строительства или в процессе эксплуатации в конструкциях и т.п.
Осенью 2004 года нами были произведены опытно-методические георадиолокационные исследования в районе СОТа <Зелёный> (рис. 1 на 4 стр. обложки), находящегося на левом берегу нижнего течения реки Авача. Целью исследований было освоение методики георадарных исследований, накопление фактического материала и приобретение опыта его геологической интерпретации в различных, наиболее распространенных на Камчатке фациальных и инженер но-геологических условиях.



Методика исследований.

 

Значительные территории в пределах Камчатки занимают торфяники. СОТ <Зелёный> расположен на торфяных отложениях голоценового возраста и в этом отношении представляет большой интерес в плане проведения методи­ческих работ по изучению структуры и мощности торфяников. По данным И.В. Мелекесцева, в пределах данного СОТа под торфяниками залегают обвально-взрывные отложения вулкана Авача, образованные 30 тыс. лет назад, возмож­но перекрытые более поздними ледниковыми отложениями и отложениями палеодельты р. Авача.
Для исследований нами использовался гео­радар серии <ОКО>, разработанный в НИИПриборостроения им. В.В. Тихомирова. Работы выполнялись с применением антенного блока АБ-250 с центральной частотой 250 Мгц (раз­решающая способность 0.25 м). Регистрация сигналов проводилась при развертке 400 не по шкале глубин.
Съемка проводилась по прямоугольной сетке. Профили отрабатывались по грунтовым дорогам, пересекающим СОТ по ортогональной сети. Было отработано пять профилей. Три продольных профиля, протяженностью около 500 м каждый, были ориентированы вдоль территории СОТа (ССЗ-ЮЮВ). Два более коротких профиля (около 160 м) были ориентированы ортогонально продольным. На всех пяти профилях прослеживаются до 5 отражающих границ, но лишь 3 из них прослеживаются непрерывно. Отражения от границ зарегистри­рованы на временах до 300 не.
Для пересчета временной шкалы разреза в шкалу глубин необходимо знать скорость распространения зондирующих электромагнитных сигналов, которая зависит от относительной диэлектрической проницаемости е и опре­деляется зависимостью:
V = С/Е^1/2,  где С - скорость распространения электромагнитных волн в вакууме (и в атмосфере), составляет около 30 см/нс.
Относительная диэлектрическая проницае­мость торфяников, в зависимости от их влагонасыщенности, может изменяться в весьма ши­роких пределах: от 8-12 до 30-40. Учитывая неглубокое залегание грунтовых вод в районе работ, при обработке полученных данных нами принято значение E=30.

 

Результаты исследований и их обсуждение

По корреляции осей синфазности на рада-рограммах можно уверенно выделить 3 отра­жающие границы, а также эпизодически про­следить еще одну, реже - две более глубокие границы (рис. 2 и рис. 3). Отражения от первой (сверху) границы регистрируются на временах порядка 95 не, что соответствует глубине около 1.5 м. Вторая отражающая граница на всех радарограммах субпараллельна первой и по времени прихода отражений залегает ниже первой на 15 не (около 0.4 м). Третья отража­ющая граница зарегистрирована на временах около 170 не (примерно 4 м по глубине). Четвертая и пятая, самая глубокая из зарегистрированных границ, прослеживаются эпизоди­чески на временах порядка 250 -300 не (глубины около 6-8 м).
При геологической интерпретации радарограмм всегда возникают трудности в иденти­фикации отражающих границ в отсутствие конкретных сведений о геологическом строе­нии по скважинам или шурфам. Геологическая интерпретация полученных нами данных по этой причине весьма неоднозначна.
В отношении субпараллельных отражений в верхней части разреза (границы 1 и 2) на основании полученных данных можно пред­ложить по крайней мере 3 варианта интерпретации.
1. По данным И.В. Мелекесцева, в пределах изученной площади на глубинах, близких к глубинам залегания границ 1 и 2, залегают прослои пеплов извержений 230 г. н. э. и 600 г. н. э. вулканов Kсyдач и Опала, соответственно. Мощность этих прослоев - от нескольких сантиметров   до   первых   десятков   сантиметров.

 

 

 

ПЕРВЫЙ  ОПЫТ  ПРИМЕНЕНИЯ  ГЕОРАДАРА  <ОКО>  НА  КАМЧАТКЕ

 


георадар на камчатке 1
Рис. 3. Георадиолокационный разрез по поперечному профилю №5. Положение профиля см на рис.4 а, б 

4 стр. обложки). Пояснения см на рис. 2 и в тексте.
георадар на камчатке 2
Рис. 2. Георадиолокационный разрез по продольному профилю № 2. Положение профиля см на рис. 4 а, б (4 стр. обложки). Разрез построен при значении относительной диэлектрической проницаемости равном 30. Левая вертикальная шкала - время прихода сигналов в нс. Правая вертикальная шкала - глубина отражающих границ в м. Горизонтальная шкала - дистанция от начала профиля в м. Цифрами на разрезе пронумерованы отражающие границы, упоминаемые в тексте.

Пепел в прослоях имеет преобладающую круп­нопесчаную размерность, и прослои соответствуют водоносным горизонтам. Являясь водо-насыщенными, они, вероятно, могут давать дос­таточно интенсивные отражения при георадарной съемке.
2.     В связи с тонкопористой структурой торфяников, в зоне аэрации над зеркалом грунтовых вод, вероятно, могут образовываться капиллярно-приподнятые воды, уровень которых может соответствовать первой отражающей границе. Вторая отражающая граница, в этом случае, соответствует зеркалу грунтовых вод. Судя по положению уровня воды в окрестных водоемах, зеркало грунтовых вод и уровень капиллярно-приподнятых вод вполне могут соответствовать отражающим границам 1 и 2 в верхней части разреза.
3.    На радарограмме, опубликованной в работе (Владов, Старовойтов, 2004), полученной на торфяниках в болотах Западной Сибири при весьма близких к нашим параметрах аппа­ратуры и методики, в верхней части разреза также отчетливо выделяются две аналогичные отражающие границы. Эти границы,  по мнению авторов данной работы, обусловлены различной степенью преобразования органического
материала, т.е. имеют диагенетическое происхождение. Эту точку зрения можно предложить
в качестве еще одного варианта интерпретации полученных нами разрезов.
Отражения от третьей границы по кинематическим признакам напоминают однократные волны в верхнем слое. Однако отсутствие инверсии фазы и четких признаков удвоения амплитуды <неровностей>, характерных для кратных волн в слое со свободной поверхностью, свидетельствуют о том, что эти отражения, вероятнее всего, соответствуют реальной границе раздела, которую весьма условно можно отнести к подошве торфяников. В этом случае более <глубокие> отражения (4 и 5) могут быть связаны с границами раздела в аллювиальных, флювиогляциальных и обвально-взрывных отложениях.
На рис. 4а и 4б (4 страница обложки) представлены схемы глубин залегания отражающих границ 1 и 3 относительно земной поверхности. Схемы построены при значениях относительной диэлектрической проницаемости, равной 30. На схемах показано также расположение отработанных профилей.

Выводы

  1. Проведённые опытно-методические ра­боты показали, что георадар может эффективно использоваться для изучения структуры и мощности торфяников, широко распространенных на территории Камчатки. Глубинность иссле­дований с использованием антенного блока АБ-250 может составлять при этом порядка 8 м.
  2. Для достоверной геологической интерпре­тации данных георадарной съемки необходимо располагать конкретными сведениями о геоло­гическом строении верхней части разреза хотя бы по небольшому количеству скважин или шурфов, расположенных непосредственно на георадарных профилях.

Авторы выражают благодарность научному руководителю д.г.-м.н. Н.И. Селиверстову за помощь в организации и проведении работ, а также д.г.-м.н. И.В. Мелекесцеву и к.г.-м.н. И.Ф. Делеменю за консультации и полезные обсуж­дения.
Работа выполнена при финансовой под­держке РФФИ, проект № НШ-2294.2003.5 <Государственная поддержка ведущих научных школ> и ФЦП <Интеграция науки и высшего образования России на 2002-2006 гг.> (проект Э0334/946).


Список литературы

Владов М.Л., Старовойтов А.В. Введение в георадиолокацию. М.: изд-во МГУ, 2004. 153 с.
Старовойтов А.В., Владов М.Л. Интерпре­тация данных георадиолокационных наблю­дений // Разведка и охрана недр. 2001. № 3. С. 11-14.
Тезисы докладов научно-практической кон­ференции <Георадар-2002> . М.: изд-во МГУ, 2002. 49 с.



   
 

Rambler's Top100 2006-2011 © ООО "Логические системы"  Карта сайта
Geotechru.com: Ground penetrating radar
Дизайн: www.apu.ru