Геофизические исследования в районе перехода газопровода Сахалин-Хабаровск-Владивосток через пролив Невельского и Амурский залив, 2008


В зимний период 2008-2009 г ООО «МГУ-геофизика» выполняло геофизические исследования в составе инженерно-геологических изысканий на участке перехода газопровода «Сахалин-Хабаровск-Владивосток» через пролив Невельского и Амурский залив. Программой работ был предусмотрен комплекс геофизических исследований, включающий методы электроразведки, сейсморазведки и магниторазведки.

Геофизические исследования на этом участке проводились с целью комплексного изучения природных и техногенных условий трассы, достаточного для обоснования проектных решений по строительству и мероприятий по инженерной защите территории и сооружений от опасных геологических и инженерно-геологических процессов.

Для достижения поставленных целей на участке перехода газопровода через пролив Невельского и Амурский залив решались задачи:

  • уточнение инженерно-геологического  разреза вдоль проектируемого газопровода;
  • определение коррозионной агрессивности грунтов;
  • определение исходных данных для сейсмического микрорайонирования по методу сейсмических жесткостей;
  • поиск железосодержащих объектов (снарядов) вдоль ниток проектируемого перехода газопровода через пролив Невельского.

Специфика ландшафтных и климатических условий определяла выбор геофизических методов для получения необходимой инженерно-геофизической информации о разрезе.

 

Участок работ в проливе Невельского

Район работ в проливе Невельского и на о. Русский расположен в зоне перехода суша-море. Эти участки требуют применения специальных методик исследования, т.к. здесь нет возможности выполнить работы с корабля из-за малых глубин и проблематично организовать хорошо зарекомендовавшие себя методы электроразведки постоянным током в силу ландшафтных условий (скальные грунты) [1]. Поэтому, для выполнения работ был выбран зимний период и из электроразведочных технологий – методы переменных электромагнитных полей (ЗСБ, ЧЗ).

Геофизические исследования методом ЗСБ

Для работ методом ЗСБ использовалась аппаратура «Tem-Fast» (AEMR, Ltd.,Нидерланды). Комплект аппаратуры состоит из генератора прямоугольных импульсов тока  и совмещенного и синхронизированного с ним измерителя.  Возбуждение и регистрация переменного электромагнитного поля в среде в методе ЗСБ осуществлялись с помощью незаземленной антенны (петли медного провода 25Х25м.).(рис. 2)

Для получения более детальной информации о строении верхней части разреза были проведены геофизические работы методом частотных зондирований (ЧЗ). Технология частотных электромагнитных исследований основана на использовании искусственного электромагнитного поля в диапазоне частот от 4 кГц до 1024кГц. Поле возбуждается и измеряется с помощью антенн (многовитковых рамок), расположенных горизонтально или вертикально на расстоянии 40 метров друг от друга. Работы методом ЧЗ проводились как в режиме измерения всех частот для получения информации о разрезе по глубине, так в режиме измерения на одной частоте, т.е. в режиме электромагнитного профилирования (ДЭМП) В модификации ДЭМП была получена информация о кажущемся сопротивлении на глубине заложения трубы вдоль проектируемых ниток газопровода. Для выполнения работ методами ЧЗ, ДЭМП использовалась аппаратура «HF-EM» (ООО «МГУ-Геофизика», Россия).

Геофизические исследования методом ЧЗ

Основной задачей сейсмических исследований являлось получение сведений о строении среды до глубин 20-40 м., а также получение исходных данных для расчетов при сейсмическом микрорайонировании. В зимний период проведение исследований осложнялось наличием толстого снежного покрова (рис. 4).  Для решения поставленных задач, сейсмические исследования проводились методом преломленных волн и по методике высокоразрешающей сейсморазведки на поперечных волнах (ВСПВ).

Расчистка профиля для сейсмических исследований

Сейсмостанция “Лакколит ХМ” (пролив Невельского)

Сейсмические измерения методом преломленных волн проводились в виде непрерывного профилирования по системе встречно-нагоняющих годографов с использованием Z-Z расстановки. Регистрация колебаний производилась с помощью 24-канальной сейсмостанции “Лакколит ХМ” ( ООО «Логис», г. Жуковский). (рис. 5)

Для обнаружения и картирования железосодержащих объектов (снарядов) в полосе инженерно-геофизических исследований выполнялась магнитная съемка. В процессе работ использовались высокоточные протонные магнитометры «Минимаг» (НПО «Геологоразведка», Россия). Съемка рядовых точек магнитного поля выполнялась в пешеходном варианте (рис. 6) с выполнением вариационных наблюдений (один из магнитометров использовался в качестве вариационной станции) от единого контрольного пункта (КП). Место вариационной станции располагалось в пределах исследуемой территории, характеризующейся спокойным, ровным магнитным полем.

Магниторазведочные наблюдения (пролив Невельского)

Все полевые данные были получены в цифровом виде. Далее посредством спутниковой связи они были доставлены в Москву, где выполнялась визуализация, обработка и интерпретация полевого материала.

После проведения обработки, выполнявшейся с помощью имеющихся у исполнителей программ обработки материалов полевых наблюдений, по геофизическим данным были построены карты, и разрезы вдоль ниток проектируемого газопровода, позволяющие в частности оценить коррозионную агрессивность грунтов на глубине заложения трубы (1м.) в полосе изысканий. Для целей СМР определены границы и скорости упругих колебаний в коридоре инженерно-геофизических изысканий. По результатам магнитной съемки откартированы участки  расположения железосодержащих объектов (рис. 9) на м. Уанги (о. Сахалин).

В ходе комплексной интерпретации геофизических данных (сейсморазведки и электроразведки) были построены обобщенные физико-геологические модели среды. Комплексная интерпретация заключалась в подборе параметров модели (в пределах возможных значений, не противоречащих полевым данным) одинаково хорошо согласующихся с геоэлектрическими, и геосейсмическими моделями, а также с  результатами картировочного бурения. Пример такой интерпретации в проливе Невельского и в Амурском заливе.

Комплексная интерпретация на участке м. Каменный (пролив Невельского).а) геоэлектрическая модель, б) глубинный разрез

Как по электроразведке, так и по сейсморазведке уверенно выделяется граница между фундаментом и осадочным чехлом. По данным электроразведки (в первую очередь), а также сейсморазведки, удалось произвести расчленение чехла по литологии и по степени засоленности грунтов. На мысе Каменный выполнить сейсморазведку не удалось из-за ландшафтных условий. Здесь данные о строении разреза получены по результатам электромагнитных зондирований ЧЗ-ЗСБ.

 

 Комплексная интерпретация на участке о. Русский (Амурский залив). а) геоэлектрическая модель, б) глубинный разрез

На участке о. Русский выполнить сейсморазведку в восточной части острова (на обрыве) также не удалось из-за ландшафтных условий. Однако в центральной части по данным сейсморазведки хорошо выделяется зона неоднородности в фундаменте (пк.295-384), не обнаруженная электроразведкой.

Карта магнитного поля в районе м. Уанги (Пролив Невельского о.Сахалин)

При инженерно-геологических изысканиях выбор геофизических методик должен определяться природными условиями и геологическими задачами, которые необходимо решить. В случае изучения переходных зон суша-море целесообразно работать в зимний период и применять комплекс электромагнитных методов.

Комплексный подход к решению инженерно-геологических задач позволяет более полно выполнить инженерно-геологические исследования и получить результаты недоступные в рамках одной геофизической технологии.