Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Проблемы интерпретации данных инженерной сейсморазведки 8
1.1. Задачи инженерной геофизики 8
1.2. Применение сейсмоакустических методов в гидрогеологии и инженерной геологии 10
1.3. Методы интерпретации 11
1.4. Заключение 14
Глава 2. Метод однородных функций при решенииобратной кинематической задачи сейсморазведки и программный пакет «Годограф». 16
2.1. Метод однородных функций 16
2.2. Программа «Годограф» 19
2.3. Опыт применения метода однородных функций для интерпретации сейсмических данных 23
2.4. Выводы 26
Глава 3. Исследование возможностей и погрешности метода ОФ на материалах полученных при изысканиях под строительство бассейна суточного регулирования Зарамагской ГЭС 27
3.1. Краткая инженерно-геологическая характеристика района бассейна суточного регулирования (БСР) 27
3.2. Методика выполнения полевых работ 30
3.3. Обработка и интерпретация с использованием программы «Годограф» 31
3.4. Результаты сравнения разрезов, полученных разными способами 60
3.5. Об определении погрешности координат и скоростей для разрезов, вычисленных методом однородных функций 65
3.6. Выводы 71
Глава 4. Интерпретация сейсмических данных, полученных при режимных исследованиях Даллагкаусского оползня (РСО-Алания) 72
4.1. Краткая геологическая характеристика региона 73
4.2. Большой Даллагкаусский оползень 75
4.3. Методика геофизических исследований и результаты интерпретации сейсмических данных традиционными методами 78
4.4. Обработка и интерпретация сейсмических данных в районе Даллагкаусского оползня методом однородных функций 81
4.5. Геологическая интерпретация 93
4.6. Выводы 94
Глава 5. Комплекс сейсмических методов при исследовании скального основания Курской АЭС 98
5.1. Геологическое строение района работ 98
5.2. Методика выполнения работ 101
5.3. Методика обработки материалов вЦСГНЭО 102
5.4. Результаты, полученные в ЦСГНЭО 104
5.5. Обработка и интерпретация с использованием
программы «Годограф» 109
5.6. Выводы 117
Заключение 118
Литература
- Применение сейсмоакустических методов в гидрогеологии и инженерной геологии
- Опыт применения метода однородных функций для интерпретации сейсмических данных
- Обработка и интерпретация с использованием программы «Годограф»
- Методика геофизических исследований и результаты интерпретации сейсмических данных традиционными методами
Введение к работе
Автоматизация процесса обработки и интерпретации годографов преломленных волн вместе с переходом к двухмерно-неоднородным моделям сред является важной проблемой инженерной сейсморазведки. Одним из методов, решающих эти задачи, является метод однородных функций. Исследованию возможностей, эффективности и точности этого метода интерпретации при решении основных задач инженерной сейсморазведки - изучения разрезов при изысканиях под строительство, выявления погребенных оползней, изучения внутренней структуры известных оползней при режимных наблюдениях, изучения трещиноватости скальных массивов — посвящена данная диссертация. Одновременно задачей данной работы является исследование точности и геологической информативности метода однородных функций в целом, так как объектом изучения для инженерной сейсморазведки, является верхняя часть разреза, для которой самым подробным образом известна геология, обычно имеются данные значительного количества скважин, и применяется разнообразный комплекс геофизических исследований.
Основные задачи исследования.
Исследовать возможность метода однородных функций осуществить полную автоматизацию интерпретационного процесса, включая отождествление волн на годографах из разных источников, в условиях сложно построенных сред с горным рельефом, характерных для верхней части разрезов.
Изучить сравнительную эффективность, геологическую информативность и точность (путем сопоставления с данными скважин) разрезов, вычисляемых методом однородных функций и в сравнении с разрезами, полученными традиционными методами интерпретации, основанными на теории головных волн.
На полевых материалах показать, новые возможности,: которые дает применение метода, при решении традиционных для инженерной сейсморазведки задач: выявлении погребенных оползней, исследовании строения известных оползней при режимных наблюдениях, исследовании состояния скальных массивов.
Исследовать, достаточны ли системы наблюдений, применяемые в инженерной сейсморазведке, для использования метода однородных функций.
5. Изучить эффективность применения современных средств визуализации разрезов и карт для выделения границ раздела, нарушений и надвигов на разрезах, полученных методом однородных функций.
Научная новизна.
Впервые на значительном объеме полевых сейсмических исследований произведен сравнительный анализ и изучены новые возможности метода однородных функций для решения разнообразных задач инженерной сейсморазведки в сравнении с традиционными методами интерпретации данных и данными скважин.
Для этого впервые:
На значительном объеме данных инженерной сейсморазведки исследованы сравнительная информативность и даны оценки точности вычисляемых автоматически разрезов, и проведено сопоставление разрезов с данными скважин.
Доказано на примере исследований в Северной Осетии, что методом однородных функций автоматически, однозначно и устойчиво, с высокой точностью определяются не только скорости, но и градиенты скоростей и положение границ раздела, что подтверждено данными большого количества скважин и сопоставлением разрезов в точках пересечения профилей.
Показано и подтверждено данными скважин, что в рамках этого метода по данным инженерного сейсмопрофилирования успешно определяются инверсионные границы раздела слоев (подошвы оползней, надвиги), слои с пониженной скоростью -волноводы, что невозможно при использовании методов, основанных на теории головных волн.
Доказана на примере исследований в Северной Осетии возможность выявления и картирования трехмерной структуры погребенного оползня-обвала при использовании метода однородных функций для интерпретации данных.
Установлено весьма хорошее соответствие в отношении информативности, детальности, определения границ раздела и малоамплитудных нарушений, между разрезами, полученными по методике ОГТ и разрезами, вычисленными по годографам преломленных волн методом однородных функций при обычно применяемой в инженерной сейсмике системе наблюдений на поперечных волнах.
6. Показаны целесообразность и эффективность использования современных грид-технологий для автоматического выделения границ раздела и нарушений на скоростных разрезах, построенных методом однородных функций.
Практическая ценность и личный вклад автора.
Исследования (обработка, интерпретация, сравнительный анализ, сбор материалов и доказательств) выполнены автором лично на базе современных полевых материалов, полученных в ЦСГНЭО (Центр Службы Геодинамических Наблюдений в Электроэнергетической Отрасли) при личном участии автора в полевых работах. Доказательства исключительной эффективности метода однородных функций, полученные автором исследования, показанные автором примеры и приемы практической реализации метода, помогут широкому использованию метода однородных функций в практике инженерной сейсморазведки.
Защищаемые положения
Метод однородных функций решает задачу полной автоматизации процесса обработки и интерпретации данных инженерной сейсмики, включая отождествление волн на годографах из разных источников на основе двухмерно-неоднородной модели среды.
Разрезы, получаемые методом однородных функций по данным инженерной сейсморазведки, обладают высокой точностью в определении скоростей и границ раздела слоев и высокой геологической информативностью при выявлении структур (оползней, крутых и пологих разломов, надвигов и малоамплитудных нарушений, зон трещиноватости)
Методом однородных функций при интерпретации данных инженерной сейсморазведки в сложных геологических условиях и условиях горного рельефа устойчиво и практически однозначно определяются не только скорости и границы раздела слоев, но и градиенты скоростей - дополнительный параметр, характеризующий сейсмические разрезы, определяемый при использовании метода.
Использование метода однородных функций для построения сейсмических разрезов обеспечивает геологическую информативность и детальность разрезов, сопоставимую с аналогичными характеристиками разрезов, полученных по методике ОПТ. При этом достаточно систем наблюдений, обычно применяемых в инженерной сейсмике.
5. Для автоматизации выделения границ раздела и тектонических нарушений при геологической интерпретации разрезов, полученных методом однородных функций, и их визуализации могут быть использованы современные методы грид-технологий.
Применение сейсмоакустических методов в гидрогеологии и инженерной геологии
Сейсмоакустические исследования в гидрогеологии и инженерной геологии имеют специфику, отличающую их от сейсмических исследований в области региональной, нефтяной, угольной или рудной геологии. Эта специфика обусловлена характером гидрогеологических и инженерно-геологических задач, а также геологическими особенностями верхней части разреза, которая является объектом гидрогеологического и инженерно-геологического изучения [14].
Возможности использования сейсмоакустических методов в гидрогеологии и инженерной геологии базируются на:
1) неоднородности сейсмических свойств горных пород, что обусловливает возможность регистрации различных типов волн (преломленных, отраженных, проходящих и т. д.), связанных с границами неоднородностей. Это позволяет использовать сейсмоакустические методы для пространственного выделения границ неоднородностей в изучаемом массиве;
2) наличие связей между сейсмическими характеристиками горных пород и их составом, состоянием, водно-физическими и физико-механическими свойствами. Это позволяет использовать сейсмоакустические методы для оценки состава, состояния и свойств горных пород;
Наблюдаемое волновое поле зависит от характера и стадии развития современных геологических, гидрогеологических, инженерно-геологических и геокриологических процессов. Это позволяет использовать сейсмоакустические методы для изучения этих процессов. Отдельные сейсмоакустические методы имеют определенные ограничения в отношении выделения той или иной сейсмической границы. Ограничения снимаются при переходе к скважинным методам, при пересечении скважиной любой сейсмической границы, ее в принципе можно выделить с помощью сейсмических (акустических) измерений.
Для определения положения границ используются наземные сейсмические измерения. Однако широко они применяются только для изучения горизонтальных (слабонаклонных) границ, большинство из которых в верхней части разреза являются преломляющими. В этом случае наблюдения ведут с помощью МПВ по методике продольного профилирования.
Методы интерпретации.
Основным при наземной инженерной разведке является метод преломленных волн (МПВ), что обусловлено простотой регистрацией преломленных волн, связанных с неглубоко залегающими границами. Глубина исследования достигает 40-50м.
Методика полевых сейсмических наблюдений, применяемая в инженерной геологии,-имеет много общего с методикой, обычно используемой при разведке малых глубин. В то же время специфичность сейсмогеологических и производственных условий явилась причиной создания некоторых особых методических приемов. Особые условия, свойственные инженерной сейсморазведке, в основном заключаются в следующем:
Малые глубины залегания прослеживаемых сейсмогеологических границ или изучаемых массивов скальных пород, измеряемые единицами или первыми десятками метров. Небольшие размеры исследуемых площадей. Сложная форма поверхностного и погребенного рельефа.
Невыдержанность рыхлых четвертичных отложений по мощности, а также по значениям средней скорости.
Необходимость в отдельных случаях вести работы в горной местности, в долинах рек, на склонах крутизной 40-50.
Малые глубины исследований определяют выбор метода преломленных волн как основного в инженерной сейсморазведке.
Необходимость одновременного прослеживания нескольких преломленных волн от разных преломляющих границ или волн двух типов от одной границы, в свою очередь, обусловила использование в большинстве случаев корреляционного метода преломленных волн (КМПВ), основанного на прослеживании полезных волн в области первых вступлений. [28]
Процесс обработки материалов исследований в инженерной геофизике делится на две составные части: геофизическая обработка материала и его инженерно-геологическая и геомеханическая интерпретация.
Основная задача интерпретации данных сейсмического профилирования методом преломления или рефрагированных волн — выделение и определение времен прихода зарегистрированных упругих волн (прямых, головных, рефрагированных, отраженных и др.), а затем на основе этих данных определение скоростной характеристики исследуемой среды - его скоростного разреза, отображающего глубины залегания и рельеф основных преломляющих и отражающих границ.
Отсутствие в настоящее время полного решения многомерной обратной задачи геофизики требует от интерпретатора большого внимания к прямым задачам сейсморазведки, которые позволяют по априорной информации о строении и свойствах исследуемой среды представить ожидаемую волновую картину и выбрать рациональную методику полевых сейсморазведочных работ. В процессе интерпретации получаемых данных необходимо затем последовательно уточнять восстанавливаемый скоростной разрез. Кроме того, решение прямых задач позволяет детально изучать свойства годографов сейсмических волн, регистрируемых в основных классах (типах) скоростного строения среды, к которым относятся кусочно-непрерывные горизонтально-однородные и двумерно-неоднородные среды с криволинейными преломляющими границами.
Как уже отмечалось, существующие в настоящее время способы решения обратных задач сейсморазведки, а, следовательно, и интерпретации сейсмических данных существенно зависят от характера скоростного строения среды и типов регистрируемых волн.
Интерпретация волн, рассматриваемых как головные в однородно-слоистых средах со слабокриволинейными границами раздела, является наиболее простой и достаточно хорошо разработанной. В практике инженерной сейсморазведки в этом случае широко используются методы to и разностного годографа, метод сопряженных точек, метод временных задержек и др. [б, 9, 27, 57, 63]. Основным недостатком всех этих методов является сильное упрощение модели среды: обычно предполагается, что она состоит из одного или нескольких однородных слоев, лежащих на полупространстве.
Опыт применения метода однородных функций для интерпретации сейсмических данных
Метод однородных функций, начиная с 80-х годов, применяется для сейсмической интерпретации данных метода преломленных волн, главным образом для глубинных и региональных исследований.
Имеется значительный опыт применения метода для обращения годографов, рассчитанных для модельных разрезов. В работе [32] приведено обращение модели, с монотонным изменением скорости, как по вертикали, так и по горизонтали.
В статьях [77,79] содержатся примеры исследования погрешности метода путем обращения годографов для 2-х модельных разрезов: модели с синусоидальными изолиниями скорости и двухслойной модели с резким прогибом в верхнем слое. Все эти исследования показали хорошее восстановление модели по рассчитанным годографам.
В нескольких статьях приводятся результаты проверки разрезов вычисленных методом однородных функций решением прямой кинематической задачи сейсмики [32, 35, 77, 79]. Эти расчеты подтверждают высокую точность восстановления скорости.
В работе [78], посвященной исследованию строения фундамента в Московской синеклизе, имеется сопоставление разрезов, рассчитанных методом однородных функций с данными скважин.
Основной областью применения метода однородных функций до настоящего времени являлись глубинные и региональные исследования. В 1992 г. были обращены годографы по профилю ГСЗ-76 в Баренцевом море [59, 65]. На двухмерно-неоднородном разрезе с границами раздела и разломами выявлено структурное соотношение между Кольско-Колгуевской моноклиналью и Баренцевоморской впадиной.
В нескольких работах исследуется глубинное строение Восточно-Европейской платформы. [22, 53, 58, 71, 91]. Метод однородных функций был использован для восстановления разрезов в Западной Сибири [59].
Использование метода однородных функций позволило восстановить строение земной коры под крупнейшими вулканами Камчатки [5, 43, 47, 75].
Было опубликовано несколько работ, посвященных изучению строения Сахалино-Хоккайдо приморской зоны перехода от Азиатского континента к Тихому океану [45, 72, 74, 77, 84]. Была выполнена переинтерпретация данных по девяти профилям ГСЗ, полученным в 70-х годах институтом САХКНИИ вблизи берегов Сахалина. На глубинных разрезах было установлено положение зон палео-субдукции, рифтовых структур, основных границ в коре, положение границы Мохоровичича, строение верхней мантии. Детальные сейсмические разрезы, полученные методом однородных функций, по своим средним характеристикам (глубинам до основных границ) не противоречат старым разрезам, полученным в 70-х годах, где содержатся только 3-4 субгоризонтальные сейсмические границы раздела.
Значительный цикл работ посвящен глубинному строению Московской синеклизы, где были переинтерпретированы данные по 14-ти профилям КМПВ отработанных в 60-х 70-х годах. [2,.15 - 21, 44, 48, 78, 91 - 93]. В результате этих исследований получено детальное строение фундамента в этом регионе, которое было визуализировано в разрезах и скоростных картах-срезах на различных уровнях. Были построены также карты поверхностей протерозойского и архейского фундамента.
В Курило-Камчатском регионе в 1960-х годах в период Международного геофизического года были проведены крупные исследования глубинного строения по 19-ти сейсмическим профилям, пересекающим Охотское море и Курило-Камчатский желоб. Эти уникальные материалы в 80-х, 90-х годах были переинтерпретированы методом однородных функций. В результате были получены разрезы до глубин 40-50 км, на которых прослеживаются строение активной зоны субдукции, аккреционной призмы, строение субдуцирующей плиты, висячего крыла зоны субдукции. В Охотском море прослежены останцы субдуцированной плиты, рифтовые структуры. На профилях установлено положение границ в коре и поверхности Мохо. Построены скоростные карты-срезы на уровнях 12 и 24 км, на которых в плане прослеживаются структуры верхней и нижней коры, а в районе Тихоокеанской плиты строение верхней мантии [35, 45,72,74,77,80,84,94].
На акватории Черного моря в 70-х годах институтом Океанологии были проведены сейсмические исследования методом ГСЗ с целью изучения глубинного строения Черноморской впадины. Переинтерпретация этих материалов послужила основой для ряда публикаций [11, 51, 73, 83]. В этих публикациях приводятся детальные разрезы коры и верхней мантии до глубин 40 км и скоростные карты срезы, где отражается строение коры и верхней мантии в плане.
В целом можно заключить, что применение метода однородных функций для интерпретации глубинных сейсмических исследований во многих регионах страны раскрыло важные детали глубинного строения этих регионов, которые имеют большое значение для понимания геологической истории развития регионов, служат для обоснования положений тектоники плит, не только устанавливая наличие зон субдукции, рифтовых зон, но и вычисляя количественные величины глубин, мощностей, значений скоростей, фактически проливая свет на детали внутреннего строения глубинных структур.
Метод однородных функций реализует автоматическую интерпретацию годографов преломленных волн на основе двухмерно-неоднородной среды, когда ограничения на изменчивость скорости в вертикальном и горизонтальном направлениях отсутствуют. Известно, что наиболее неоднородной в скоростном отношении является верхняя часть разреза, скорости здесь изменяются наиболее сильно. Инженерная сейсморазведка, таким образом, имеет своим объектом самые неоднородные в скоростном отношении среды и более других нуждается в автоматизации интерпретационного процесса. Вместе с тем, в области инженерной сейсмики использование метода однородных функций исследовано мало и спорадически. В 80-х годах, т.е. около 20-ти лет назад, опубликованы несколько статей, посвященных интерпретации данных инженерной сейсмики методом однородных функций [39 - 42]. За это время геофизика, и в частности метод однородных функций, получили значительное развитие. В последнее время опубликовано всего 4 работы и только тезисы докладов [66, 70, 76, 82], посвященных этой проблеме, что явно недостаточно.
Обработка и интерпретация с использованием программы «Годограф»
Метод машинной обработки и интерпретации годографов преломленных волн (первых вступлений), осуществленный в программе «Годограф», состоял в следующем. Годографы первых волн интерпретированы автоматически способом, разработанным для модели среды с однородной функцией скорости. Система годографов преломленных волн первых вступлений с использованием программы «Годограф» преобразовывалась в двухмерно-неоднородный скоростной разрез с учетом рельефа. Для обработки и интерпретации материала, полученного при проведении сейсморазведочных изысканий на Зарамаї ской ГЭС (республика Северная Осетия) использованы данные сейсморазведки по девяти профилям (рис. 2.1).
По каждому профилю были рассчитаны поля изолиний скорости и построены сейсмические разрезы с учетом рельефа.
Результаты интерпретации сейсмических разрезов по всем девяти профилям были использованы для построения карт-срезов (Рис. 7) на различных глубинах (1620м, І610м, 1605м и 1600м).
Автоматическое прослеживание границ раздела на разрезах МОФ.
Разрезы, вычисленные методом ОФ, представляются в виде значений скорости, заданных в узлах прямоугольной сетки - грид-модели. Для обработки грид-разрезов и карт в настоящее время разработаны многочисленные программы. В частности используется представление грид-полей в виде карт с освещенным рельефом. Метод ОФ вычисляет непрерывные разрезы, в которых содержится информация о границах раздела и разломах, поэтому грид-технологии мы применили для автоматического выделения границ раздела, на разрезах, построенных по данным метода преломленных волн. Разрез по профилю IX изображенный как рельеф с освещением сверху, приведен на рис 2.2 При таком освещении на разрезах видны сейсмические границы раздела 1-го рода, 2-го рода, инверсионные границы раздела и разломы. Абс.
Обычно, но не всегда, границы раздела проходят согласно с изолиниями скорости или пересекают их под небольшим углом, а разломы секут изолинии скорости. Границы раздела 1-го рода (границы, где скорость сверху вниз увеличивается скачком) выделяются на разрезах при освещении сверху как светлая линия. Границы раздела 2-го рода (границы, где градиент скорости изменяется скачком) выделяются на разрезах при освещении сверху как граница, разделяющая слои с различной освещенностью.
Инверсионные границы раздела (границы, где скорость уменьшается скачком) выделяются на разрезах при освещении сверху как темные линии. Разломы и тектонические нарушения выделяются как темные или светлые линии в зависимости от их наклона и направления смещения (рис. 2.2). Разрезы с освещенным рельефом скоростного поля мы обычно совмещаем с изолиниями скорости, чтобы проследить, как скорость изменяется вдоль границ раздела.
Кроме того, все разрезы в окончательном виде представлены как скоростное поле, где скорости изображаются цветом - такое представление разрезов помогает лучше интерпретировать геологически полученные данные.
На всех разрезах выделены 4 слоя, характеризующиеся различной сохранностью и рыхлостью пород, Различными типами границ - кровли и подошвы, а также разломы различного наклона - от пологих до субвертикальных.
Сопоставление структур, полученных на различных профилях, позволило уверенно выделить в разрезах крупный погребенный оползень-обвал и проследить его строение в трехмерном пространстве на разрезах и картах. Поэтому самый глубокий разрез коренных отложений получен на данном профиле. На рис. 3 показаны система наблюденных годографов (За), X, м і временной разрез равных удалений BD. DO Рис. За Система наблюденных годографов по профилю VIII. (3 б) и интерполированные годографы (Зв) по профилю VIII. Временной dl s С.ОО СВ разрез равных удалений отображает структуры реального глубинного разреза [80]. Рассматривая рис. 36, мы видим в толще высокоскоростных отложений (временные линии высокой плотности) несколько крупных разломов, падающих на юг. Такие же разломы получены на uwO.OO 36.ОО 72. ОО 108.00 144.00 IflO.OO Рис. 36. Временной разрез равных удалений по профилю VIII Х м глубинном разрезе (рис. 4.1). Чтобы проследить слои на
СВ автоматически построенном разрезе по профилю VIII, скоростной разрез был представлен как разрез с освещенным рельефом (рис. 4.1а). Такой разрез, совмещенный с изолиниями скорости, служит для выделения границ раздела. Нарис. 4.1. изображены: а) скоростной разрез по методу ОФ о-»" о.оо X, м как поверхность с освещенным рельефом, б) скоростной разрез по Рис. Зв. Интерполированные годографы по профилю VIII методу ОФ с геологической интерпретацией, в) разрез, построенный методом пластовых скоростей [30].
На разрезе по профилю VIII (Рис. 4.16) выделяется верхний слой со скоростями от 400 м/с до 600 м/с. Его мощность 8 - 12 м, представлен рыхлыми приповерхностными отложениями и выделяется на протяжении всего профиля.
Ниже по разрезу следует слой мощностью порядка 10м, Vp = 800-1400м/с. Слагающие его отложения можно охарактеризовать как уплотненные приповерхностные осадки.
Скорость в подстилающем слое несколько выше и составляет 1600 - 2200 м/с. Мощность слоя 20 м. Породы этого слоя являются относительно сохранными, сохраняющими общую структуру коренных пород.
Слой сохранных коренных пород выделяется резко отличным характером изолиний скорости относительно вышележащих слоев. Коренные отложения характеризуются моноклинально-складчатым строением с падением слоев на юг. Угол падения 40-45 градусов. Слои осложнены серией разломов.
Строение коренных пород, полученное на разрезе МОФ (метод однородных; функций), совпадает с геологическим описанием строения коренных пород (стр. 30): «сложнодислоцированная толща алевролитов и аргиллитов с подчиненными прослоями песчаников. В целом породы характеризуются моноклинальным залеганием, осложненным мелкими складками, с падением на юг, юго-запад (170-210) под углами от 25 до 75.» Скорость продольных волн составляет 2200-4000 км/с.
Кровля сохранных коренных пород (скоростной уровень 2200 м/с) является границей 1-го рода с небольшим скачком скорости и повторяет форму складок, глубина ее составляет 3 5 - 40 м.
Рассмотрим теперь разрез, полученный методом пластовых скоростей (рис. 4.1 в). На этом разрезе также получены 4 слоя примерно такой же мощности. Однако внутреннее строение слоев здесь охарактеризовано очень слабо: 6 значений скоростей, и 3 субвертикальных разлома. Кровля коренных пород получена только на южном конце профиля со значением пластовой скорости 2.6 км/с. Мы видим, что детальность и информативность разреза, автоматически построенного методом ОФ, значительно превышает информативность разреза, построенного методом пластовых скоростей. Кроме того, разрез, вычисленный методом ОФ, дает качественно новую информацию о строении геологических слоев, практически воссоздает залегание и падение тонких прослоев сложнодислоцированной толщи алевролитов, аргиллитов и песчаников.
Методика геофизических исследований и результаты интерпретации сейсмических данных традиционными методами
На поверхности Даллагкаусского оползня сейсмические и электроразведочные работы проведены по 4 профилям (рис. 8). Сейсморазведка вьшолнялась корреляционным методом преломленных волн с использованием 24-канальной сейсмической станции СП-002. Возбуждение осуществлялось ударами кувалды по металлической подставке и взрывами. Регистрация колебаний производилась в режиме накопления сигнала. Прием колебаний осуществлялся вертикальными сейсмоприемниками СВ-20.
Шаг между сейсмоприемниками - 2м, система наблюдений семиточечная, соответственно длина годографа составляла 138 м. Работы проводились при следующих параметрах регистрации: шаг дискретизации 1,6 мс, длина записи - 2048 мс, фильтрация - 2 - 156 Гц, усиление - 0 - 79 дБ.
Кроме того, была выполнена электроразведка методом вертикальных электрических зондирований. На профиле 1 использовалась симметричная установка, на профилях 2-4 трехэлектродная, поскольку условия местности не позволяли здесь обеспечить увеличение разносов питающей линии в обе стороны. Длина питающей линии АО трехэлектродной установки была до 250 м, симметричной АВ до 500 м. Шаг по профилю 25 м. Интерпретация данных электроразведки произведена с использованием палеток и программы машинной обработки данных ВЭЗ, разработанных на кафедре геофизики МГУ.
В результате обработки и интерпретации методом to и пластовых скоростей были построены комплексные геолого-геофизических разрезы по четырем профилям (Рис. 10.1в, 10.2в, 10.Зв, 10.4в). Сделаны выводы о том, что по всем профилям в теле оползня четко прослеживается вертикальная зональность. Сверху вниз выделены следующие слои [29].
Слой 1 характеризуется значениями скоростей продольных волн Vp = 0,25 - 0,8 км/с и удельными электрическими сопротивлениями 200 - 300 Омм на профиле 1 и 500 — 800 Омм на профилях 2 - 4. По электроразведке на профиле 1 в пределах этого слоя выделяются локальные линзы (ВЭЗ 41-44, 46) с удельными сопротивлениями 90 -120 Омм. Эти линзы обусловлены обводнением от источников подземных вод. Мощность слоя изменяется от 5 до 15 м.
Слой 2 характеризуется значениями Vp = 1,0 - 1,4 км/с, р = 200 - 500 Омм и имеет мощность по профилям 1 и 2 - 10 - 20 м, по профилям 3 и 4 - от 5 до 10 м.
По величинам скоростей и удельных электрических сопротивлений и по сопоставлению с бурением, отложения слоев 1 - 2 отождествляются с обломками и щебнем коренных пород в супесчано-суглинистом заполнителе. При этом кровля слоя 2, по-видимому, совпадает с уровнем грунтовых вод.
В слое 3 по величинам удельных сопротивлений на профилях 2-4 выделяются два пропластка. Верхний мощностью 10 - 15 м имеет сопротивление 350 - 600 Омм, нижний пропласток мощностью 25 - 40 м - 150 - 200 Омм. По сейсморазведке на профилях 1 и 3 скорость упругих волн в верхнем пропластке 1.9 - 2.1 км/с, в нижнем 2.6 - 2.7 км/с, на профилях 2 и 4 выделен единый слой со скоростью 2.0 - 2.4 км/с. По данным бурения этот слой соответствует обломкам коренных пород с супесчано-суглинистым заполнителем.
Значительная разница удельных сопротивлений в верхнем и нижнем пропластках вероятнее всего объясняется различной степенью влажности, которая в меньшей степени отражается на результатах сейсморазведки.
Слой 4 прослеживается по данным электроразведки по профилю 1 и сейсморазведки - по профилю 1 и в конце профиля 2. Он характеризуется значениямир от 70 - 130 Омм и скоростью продольных волн 2.7 км/с. Мощность слоя - 10 - 20 м. Согласно данным бурения на профилях 1 и 2 слой 4 представлен аллювиальными отложениями.
Коренные породы (слой 5) по данным сейсморазведки изучены с достаточной уверенностью лишь по профилю 1 и характеризуются скоростью Vp = 3,6 - 4,2 км/с, и удельными сопротивлениями 250 - 350 Омм. На остальных профилях кровля коренных пород прослежена только по данным электроразведки. В коренных породах выделены, участки пониженных значений скоростей и удельных электрических сопротивлений, соответствующие зонам тектонической трещиноватости и тектонических нарушений.
При сопоставлении соответствующих профилей, полученных в 1973 и 2002 гг., были сделаны выводы, что скорости упругих волн и удельных электрических сопротивлений в различных слоях, также как, и глубины до соответствующих слоев практически совпадают. Незначительные различия обусловлены большей детальностью наблюдений в 2002 г (расстояние между сейсмоприемниками - 2 м, против 5 м в 1973 г, расстояние между точками ВЭЗ по профилю 25 м в 2003 г и 50 м в 1973 г.). Кроме того, кровля слоя 2 в 1973 г, как правило, несколько выше, чем в 2002 г, что, видимо, обусловлено изменением положения уровня грунтовых вод.
Таким образом, за период 1973 — 2002 гг. геометрия оползневого тела и его физические свойства не претерпели существенных изменений. Данные сейсморазведки в районе Даллагкаусского оползня по четырем профилям были обработаны с использованием программного пакета «Годограф».
По каждому профилю были рассчитаны поля изолиний скорости с учетом рельефа и построены сейсмические разрезы (Рис. 10.16, Рис. 10.26, Рис. 10.36, Рис. 10.46. Разрезы с освещенным (сверху) рельефом скоростного поля представлены на Рис. 10.1а, Рис. 10.2а, Рис. 10.3а, Рис. 10.4а). Разрезы с освещенным рельефом подчеркивают сложное (слоистое) строение оползня и служат для выделения границ раздела.
