На суше георадиолокационные опытно-методические работы проводились преимущественно с экранированной антенной 300 МГц (рис. 4.1.1). Выбор данной антенны, исходя из опыта предшествующих работ на осадочных разрезах, был обусловлен двумя причинами:
- 1. При обнаружении участков с мощностью осадочных образований в несколько метров использование данной антенны позволило бы изучить их на максимальную глубину (при благоприятном строении разреза – см. Владов, Старовойтов, 2005; Старовойтов, 2008 – до 10–12 метров);
- 2. При достаточной глубинности исследований антенна 300 МГц обладает довольно высоким разрешением по вертикали (первые десятки сантиметров).
Рис. 4.1.1. Георадар Зонд 12е с антенной 1000 МГц (нижнее фото) и рабочий момент
георадиолокационной съемки с антенной 300 МГц
(верхнее фото – Марченко А.Л. и К. Тхак)
Четвертичные отложения на полуострове Киндо на многих участках отсутствуют или имеют небольшую мощность (до 1,0–2,0 метров) и представлены преимущественно грубообломочными (делювий?) отложениями. На рисунке 4.1.2 представлен фрагмент георадиолокационного профиля, на котором уверенно выделяется кровля архейских гнейсов (представлена интенсивными осями синфазности отраженных волн, показана красной стрелкой) и четвертичный комплекс мощностью около 180 см (здесь и далее при пересчете из временного в глубинный масштаб будет использоваться скорость распространения электромагнитных волн 8 см/нс). Четвертичным отложениям соответствует хаотическая волновая картина с отдельными осями синфазности дифрагированных волн, которые, по-видимому, обусловлены наличием отдельных крупных глыб коренных пород.
Рис. 4.1.2. Фрагмент георадиолокационного профиля,
выполненного с антенной 300 МГц. Красной стрелкой
показана кровля архейского фундамента
На рис. 4.1.3 дан пример четвертичной толщи мощностью более 3 метров, которая выполняет понижение в кровле коренных пород. В отличие от предыдущего примера на этом участке в осадочных отложениях можно выделить 3 комплекса, которые отличаются типом волновой картины. В четвертом, самом молодом комплексе, волновая картина, в целом, слоистая – представлена субгоризонтальными осями синфазности. В третьем – наблюдается косослоистое строение разреза (рис. 4.1.3). Комплекс 2 залегает в основании осадочного разреза и характеризуется хаотическим типом записи. На этом же профиле предположительно выделены разрывные нарушения, которые не затрагивают четвертичные образования.
Рис. 4.1.3. Георадиолокационный профиль, расположенный на «картофельном поле»
(недалеко от могилы Н.А. Перцова). Использовалась экранированная антенна
300 МГц. 1–4 – георадиолокационные комплексы: 1 – комплекс, соотносимый
с породами фундамента (с архейскими гнейсами); 2–4 – комплексы,
выделяемые в четвертичных отложениях. Желтые и оранжевые линии –
границы между комплексами, красные линии –
предполагаемые разрывные нарушения
Стратифицированные четвертичные отложения повышенной мощности были обнаружены также на двух участках, расположенных по трассе вдоль ЛЭП (рис. 4.1.4 и 4.1.5). На первом из них мощность слоистых отложений превышает 5 метров (в левой части профиля), на втором – 3 метра. По типу волновой картины нижние части выделенных слоистых образований имеют волновые картины, характерные, в целом, для морских отложений. Фундамент на всех приведенных примерах (рис. 4.1.2–4.1.5) характеризуется практически полным отсутствием протяженных субгоризонтальных осей синфазности, за исключением осей синфазности дифрагированных волн. Волновая картина часто представлена так называемым «прозрачным» типом записи (рис. 4.1.4 и 4.1.5). Бурение на обнаруженных участках повышенной мощности осадочных слоистых отложений позволит существенно уточнить представления об истории геологического развития этого района на новейшем этапе его развития.
Рис. 4.1.4. Георадиолокационный профиль по трассе вдоль ЛЭП
(направление профиля к ботаническому саду). Использовалась антенна 300 МГц.
Красная линия – кровля архейского фундамента, желтые линии –
границы комплексов, слагающих осадочный разрез
Рис. 4.1.5. Георадиолокационный разрез по трассе вдоль ЛЭП
(направление профиля – к ботаническому саду). Использовалась антенна 300 МГц.
Красная линия – кровля архейского фундамента, желтые линии –
границы комплексов в осадочном разрезе.
Красная вертикальная линия – предполагаемое разрывное нарушение
Опытно-методические исследования были также проведены по поверхности пород фундамента (по кровле гнейсов) с целью изучения возможностей георадиолокации при работах на скальных породах. На выбранном участке покров четвертичных отложений отсутствовал. Изучение строения коренных пород в обнажениях показал, что помимо субвертикальных трещин, имеются также трещины, углы наклона которых составляют несколько градусов (рис. 4.1.6).
Рис. 4.1.6. Обнажение гнейсов в Ботаническом саду ББС
Вследствие этого для изучения внутренней структуры гнейсов георадиолокационные профили располагались перпендикулярно друг другу – один профиль по падению трещин, второй – по простиранию (соответственно рис. 4.1.7 и 4.1.8). На рис. 4.1.7 наблюдаются многочисленные наклонные оси синфазности до глубины около 5 метров (при V=13 см/нс), вследствие чего волновая картина напоминает запись, получаемую на косослоистых осадочных толщах. На перпендикулярном профиле (рис. 4.1.8) волновая картина резко меняется – протяженные оси синфазности практически отсутствуют, появляются многочисленные гиперболы, образование которых, по-видимому, может быть связано с пустотами, окончанием крупных трещин и т.д. Таким образом, приведенные примеры показывают, что даже такие довольно однородные на первый взгляд породы как гнейсы на небольших, близко расположенных участках могут иметь сильно отличающиеся волновые картины – «прозрачную», слоистую и «хаотическую» с многочисленными гиперболами, что может привести к неправильной интерпретации георадиолокационных данных в сложных геологических условиях. Изменение характера волновой картины в породах фундамента в зависимости от направления профилей было отмечено ранее при изучении разрезов, в основании которых залегали граниты (Старовойтов, 2008).
Рис. 4.1.7. Георадиолокационный профиль по падению трещин
Рис. 4.1.8. Георадиолокационный профиль по простиранию трещин
Изучение разрывов и крупных трещин в породах фундамента имеет большое значение, как в практическом, так и в методическом отношении. Как правило, выделение разрывных дислокаций производится по морфологическим особенностям рельефа кровли фундамента, когда он перекрыт осадочными отложениями, т.е. по наличию уступов или резких изменений глубины его кровли, причем эти морфологические элементы на соседних параллельных профилях в плане должны иметь линейный характер. Пример выделения разрывов показан на рис. 4.1.3 и 4.1.5.
На одном из участков был выполнен георадиолокационный профиль над вертикальным обнажением гнейсов (рис. 4.1.9, горизонтальные масштабы одинаковы). Таким образом, имелась возможность сравнить вертикальный разрез гнейсов в обнажении и его георадиолокационное отображение. На глубинах 35–40 нс (около 2,5 м) на профиле выделяются интенсивные оси синфазности отраженных волн, образование которых связано с наличием сильно ожелезненного слоя (показан на рисунке стрелкой 5). Стрелками с цифрами 1–4 обозначены субвертикальные трещины в обнажении шириной до 10–15 см. Сопоставление их с волновой картиной на профиле показывает, что их картировочные признаки не столь очевидны, если нет уступов в их кровле, как на упомянутых выше примерах. Среди этих признаков можно отметить следующие:
- 1. Понижение в рельефе опорной границы (кровли ожелезненного слоя, стрелка 1);
- 2. Расхождение осей синфазности (рисунок типа «птичьей лапы», стрелка 2);
- 3. Исчезновение осей синфазности (стрелка 3);
- 4. Хаотическая волновая картина (стрелка 4).
Рис. 4.1.9. Георадиолокационный профиль в Ботаническом саду на ББС
над обнажением гнейсов (верхний рисунок) и фото обнажения (нижний рисунок).
1–4 – субвертикальные трещины и их отражение на георадиолокационном профиле;
5 – ожелезненный слой в гнейсах