Оценка возможности поиска подземных вод методом электротомографии по данным численного моделирования в условиях, осложненных многолетнемерзлыми породами (на примере территории восточной части Республики Бурятия)

Abstract

Актуальность. Подземные воды являются основным источником производственно-технического водоснабжения горнодобывающих объектов. Геологические строение исследуемых площадей бывает осложнено различными факторами, которые затрудняют поиск и локализацию подземных вод. В связи с этим часто в комплекс поисково-разведочных работ включают геофизические исследования электроразведочными методами, перед проведением которых необходимо обосновать применение выбранного метода для решения поставленных задач путем выполнения численного моделирования. Цель: обосновать применение метода электротомографии на поиск подземных вод с учетом осложняющих факторов в виде многолетнемерзлых пород, таликов и разломной зоны путем численного моделирования. Объекты: геологическая среда, представленная породами четвертичной системы и многолетнемерзлыми породами меловых отложений Зазинской межгорной впадины, разломная зона, таликовые зоны. Методы: решение прямой задачи электроразведки, решение обратной задачи электроразведки, наземные геофизические исследования методом электротомографии. Результаты. На основании выполненного численного моделирования показано, что применение метода электротомографии целесообразно при поиске подземных вод на площади, осложненной различными факторами: многолетнемерзлыми породами, таликами и разломной зоной. По результатам решения прямых и обратных задач электроразведки на примере выполненных в 2020 г. производственных работ в Еравнинском районе Республики Бурятия показано, что электротомографические исследования трехэлектродной установкой с шагом по профилю 5 м, успешно заверенные буровыми работами, позволяют достоверно оконтурить перспективные зоны водопритока. Эти зоны, характеризующиеся низкими значениями удельного электрического сопротивления, на данной площади приурочены к таликовым зонам, питание которых поступает за счет теплового потока с недр земли.

Relevance. Groundwater is the main source of industrial and technical water supply for mining facilities. The geological structure of the studied areas can be complicated by various factors that make it difficult to search for and localize groundwater. In this regard, electrical geophysical prospecting methods are often included in the complex of prospecting and exploration works, before which it is necessary to justify the application of the chosen method for solving the problems by performing numerical modelling. Aim. To substantiate the use of electrical resistivity tomography for the search for groundwater, taking into account complicating factors, including perennially frozen rocks, taliks, and fault zone, by numerical modelling. Objects. Geological environment represented by Quaternary system rocks and permafrost rocks of Cretaceous sediments of the Zazinskaya intermontane area, fault zone, talik zones. Methods. Solution of the direct problem, solution of the inverse problem, ground geophysical surveys using electrical resistivity tomography. Results. Based on the performed numerical modelling, it is shown that the use of electrical resistivity tomography is expedient when searching for groundwater in the area characterized by various factors: permafrost, talik, and a fault zone. Based on the results of solving direct and inverse problems of electrical survey, using field works performed in 2020 in the Eravninsky district of the Republic of Buryatia as an example, it is shown that pole-dipole arrays in electric resistivity survey with electrode distance of 5 m, successfully confirmed by drilling operations, allow us to reliably delineate the potential zones of water inflow. These zones, characterized by low values of electrical resistivity, in this area, are related to talik zones, which are powered by heat flow from the bowels of the earth