Л.П. Папырин

Геофизические исследования на Усойском завале в 1975-1977 г.г.

 

Предлагаемая публикация отчет Гидрогеофизической партии ЮГФЭ об исследованиях, выполненных в 1975-1977 годах. Текст   сокращен за счет исключения различных официальных бумаг, прилагаемых к техническому отчету. Графические приложения и рисунки приведены без изменений и корректировки. После защиты этого отчета в марте 1977 года автор был поставлен перед дилеммой: либо добиться проведения дополнительной обработки отчетных материалов, а затем их опубликовать; либо полностью закончить полевые исследования, обработать старые и новые материалы, а уже затем их опубликовать. В то время перспективы второго варианта казались более привлекательными. В 1985, 1989 и 1993 году автор даже написал проекты (для трех разных заказчиков) на продолжение на Усойском завале начатых исследований. Но реализовать их не удалось.

В июне 1999 года секретариатом Международного десятилетия ООН по снижению опасности стихийных бедствий и другими организациями было проведено очень краткое рекогносцировочное обследование Сарезского озера. По результатам этого обследования был составлен Международный Проект по снижению риска прорыва Сарезского озера на 2000-2006 годы. Исполнителями Проекта стали швейцарская фирма STUCKY и ТИССС АН РТ (Таджикский институт сейсмологии и сейсмостойкого строительства АН РТ). Казалось, что появилась возможность закончить исследования, провести обработку старых и новых материалов с помощью современных компьютерных технологий, но этого, по воле исполнителей проекта, не случилось. Поэтому я решил опубликовать материалы 1977 года без дополнительной обработки по следующим причинам. Первая - результаты исследований до сих пор не известны современным исследователям озера. Вторая материалы геофизических измерений (особенно гравиметрических) могут быть первым циклом режимных наблюдений за состоянием Усойского завала, т.е. выполнив их повторно, можно получить представление об изменениях в теле завальной плотины за прошедшие десятилетия. Третья напомнить о том, что еще в 1977 году было предложено понизить уровень  озера путем усиления фильтрации воды через завальную плотину и значительно снизить риск прорыва вод Сарезского озера.

leonid_papyrin@mail.ru Апрель 2008

 

 

 

Введение. Ha основании распоряжения Совета Министров СССР за №678-р от 27 марта 1975 г. Управлению Геологии при Совете Министров Таджикской ССР было поручено провести в 1975-1977 г.г комплексные инженерно-геологические исследования в районе Сарезского озера. Ответственным исполнителем исследований была назначена Комплексная геологическая экспедиция. 

Геофизические исследования выполнялись Гидрогеофизической партией Южной геофизической экспедиции по Договору с Комплексной геологической экспедицией Управления Геологии СМ Таджикской ССР. 

Работы проводились в соответствии с проектом, утвержденным НТС ЮГФЭ от 10 июня 1975 г., НТС Управления Геологии Совета Министров Таджикской ССР от 30 июля 1975 г. и НТС Комплексной геологической экспедиции от 7 ноября 1976 г. 

  

Целевое задание. Проведение комплекса геофизических исследований с целью получения представления о глубинном строении Усойского завала для решения следующих геологических задач: 

- определение общей мощности суглинистых и грязекаменных отложений в пределах селевого поля в северной части Усойского завала. 

- определение общей мощности Усойского завала и конфигурации коренного ложа реки Мургаб под завалом. 

- выявление участков повышенной и пониженной плотности отложений завала. 

- определение пространственного положения зон втока воды в верхнем бьефе Усойского завала и оценки положения путей фильтрации воды в плане. 

  

Организация работ. Для решения указанных выше задач применялся комплекс геофизических методов, включавший электроразведку, сейсморазведку, магнитную и гравиметровую съемку; измерение температуры и электрического сопротивления воды в Сарезском озере. Практическое осуществление указанных комплексных геофизических исследований вызвало необходимость в решении целого ряда методических и технических проблем, связанных с необычайно труднопроходимым рельефом поверхности Усойского завала и отсутствием опыта  исследования завальных плотин с помощью геофизических методов. Проведение  геофизических исследований еще  более осложнялось директивно ограниченными сроками работ и малой продолжительностью полевого сезона в высокогорных условиях. 

К подготовке работ партия приступила с 1 июня 1975 г. Транспортировка грузов партии была начата 15 июля и окончена 3 сентября 1975 г. Полевые работы в 1975 г. продолжались с 15 августа по 15 октября. В 1976 г. подготовка к проведению полевых работ началась в мае месяце, транспортировка грузов и персонала была проведена с 15 июня по 15 июля, полевые работы были начаты 1 июля  и окончены 5 ноября. 

В полевых  работах принимали участие следующие сотрудники Гидрогеофизической  партии ЮГФЭ: Л.П. Папырин  нач. партии, Ю.Н. Гонтарев   нач. отряда, В.В. Пароткин геолог, В.В. Лопатин геофизик, А.И. Костромов геофизик, М.Г. Пустозеров  ст.техникгеофизик, В.П. Губанова ст. техник-геофизик, В.И. Губанова ст. техник-геофизик, В.И. Кулешов ст.техникгеофизик, С.А. Подковыров техник-геофизик, О.Т. Дементьева геофизик, Л.М Фихиева. ст. геофизик, 

Для проведения работ партия была обеспечена следующее аппаратурой и основным оборудованием: два катера Амур М,  четыре лодки с подвесными  моторами Москва-30, автомашина ГАЗ-69, сейсмостанция СМОВ-0-24, электроразведочная станция НЧЗ-64, электронно-стрелочный компенсатор ЭСК-1, два магнитометра М-27, гравиметр ГАК-7Т, гравиметр ГАК-7Ш 

Перечисленная аппаратура и оборудование (включая автомашину), снаряжение, материалы, ГСМ и персонал партии автотранспортом были доставлены с базы ЮГФЭ в поселок Рушан, а затем вертолетом в базовый лагерь партии около гидрометеостанции Ирхт в одноименном заливе Сарезского озера. Общий вес всех грузов 60 тонн. Перевозка грузов и персонала по озеру выполнялось на катерах. 

Для выполнения измерений  температуры воды в партии был изготовлен катамаран с легкой каротажной лебедкой и электрический термометр.  Переделка и приспособление  аппаратуры  и вспомогательного оборудования  для ручной переноски, изготовление дополнительных приспособлений было проведено в процессе полевых работ.  

Продолжительность времени камеральной обработки полевых материалов и составления отчета директивно была сокращена на один год. Камеральная  обработка  полевых  материалов и составление отчета были проведены  в период с 6 января  по 30 марта 1977 г. В камеральных работах принимали участие:

- Папырин Л.П. методическое руководство камеральной обработкой материалов, геологическая интерпретация материалов по всем методам, написание текста отчета.

- Черницына Е.Ю. обработка и интерпретация материалов электроразведки.

- Фихиева Л.М., Деменьтьева О.Т. обработка и интерпретация материалов сейсморазведки.

- Пароткин В.В., Гонтарева А.А. обработка материалов по изучению физсвойств, материалов прошлых лет и гидрометслужбы.

- Пустозеров М.Г., Губанова В.И., Губанова З.П., Дайлид Г.В., Ефремова И.Ф. - обработка материалов гравиметрической и магнитной съемок.

- Казарцева Н.П. корректировка текста и графики.

Автор благодарит за помощь в обработке и интерпретации гравиметрических материалов работников Южной геофизической экспедиции математика Бурлина Ю.В. и специалиста по гравиметрии Савинкина А.Т. 

 

Методика и техника полевых работ.

Электроразведка. Метод ВЭЗ (вертикальное электрическое зондирование). Электроразведочные работы методом ВЭЗ проводились на селевом поле в северной части Усойского завала и частично на селевых отложениях Усой-Дары с целью определения мощности суглинистых и грязекаменных отложений. Исключительно сложный рельеф поверхности исследуемого участка значительно затруднял размотку линий и переноску вспомогательного оборудования. Условия заземлений приемной и питающей линий исключительно трудные. Условия измерений приращения напряжения так же трудные. Применялась трехэлектродная установка AMN. Размотка полуразноса линии АВ осуществлялась в наиболее удобном для проведения измерений направлении. Электрод В относился в бесконечность на расстояние порядка 4 км. Питающие батареи подключались в разрыв бесконечности и в процессе работ не перемещались. На каждой точке измерения проводились в нескольких азимутах, наиболее удобных для проведения работ (Приложение 1) для оценки экранных эффектов от вертикальных неоднородностей разреза. 

В качестве электродов питающей линии применялись стальные ломы, а приемной - электроды из меди. Для уменьшения сопротивления заземлений электроды обоих линий поливались водой. Питание линии АВ 10 батарей ГРМЦ-69 Измерения проводились с помощью электронно-стрелочного компенсатора ЭСК-1. Максимальная длина линии АВ/2 равна 500 м. Измерения выполнялись в соответствии с инструкцией по электроразведке [8]. 

Объем выполненных работ 185 ф.т. Относительная погрешность измерений - 7%. Объем контрольных измерений - 5%.  

  

Электроразведка.  Метод НЧЗ (непрерывное частотное зондирование).  Опытные работы методом НЧЗ проводились для изучения геоэлектрического разреза в центральной, наиболее труднодоступной части Усойского завала. 

Для измерений применялась аппаратура НЧЗ-64 с диапазоном частот от 60 до 11000 гц. Максимальная мощность генераторной установки 80 ватт. Для удобства транспортировки и переноски автомобильный вариант аппаратуры был существенно переделан. На каждый блок были изготовлены упаковочные чехлы. Бензоэлектрический агрегат заменен тремя кислотными аккумуляторами 6-СТ-128. В приемной установке не применялся блок регистратора. Регистрация измеряемых значений измеряемого напряжения осуществлялась визуально по контрольному стрелочному прибору. На генераторной установке значение силы тока также определялось по контрольному амперметру. Измерения выполнялись дискретно на каждой частоте, т.е. запись не была непрерывной. В остальных деталях  измерения проводились в точном соответствии с заводской инструкцией по аппаратуре НЧЗ-64.  

Первые попытки осуществить заземление питающей линии на поверхности завала положительных результатов не дали. Возможность применения для измерений питающей и приемной петли исключалась из-за сложного рельефа поверхности завала (большими углами наклона). В результате поисков была принята следующая методика полевых работ. Диполь АВ разматывался по завалу вдоль береговой линии Сарезского озера  (Приложение 1). Питающие заземления погружались в водонасыщенный обломочный материал в прибрежной части завала. Приемный диполь располагался в центральной части участка на профиле 6. Размотка его осуществлялась по направлению параллельному питающему диполю. В качестве приемных применялись изготовленные в партии неполяризующиеся электроды. Последние помещались в специальные чехлы из пористой ткани, которая постоянно увлажнялась с помощью воды. Параметры применявшейся дипольной установки: АВ=400-600 м, MN=10-30 м, R=700-800 м. Попытки работать с меньшими АВ для обеспечения оптимального соотношения R/АВ положительных результатов не дали, т.к. при этом фиксировались недопустимо низкие значения градиента напряжения. В большей части точек измерения повторялись дважды при различной величине силы тока в питающей линии. В 1976 году в интервале пикетов 35-45 на профиле 6 удалось провести контрольные измерения с разносами диполя АВ = 400 м. Характер кривых НЧЗ от изменения соотношения R/АВ не изменился. Объем работ за 1975-1976 г.г. 120 ф.т.  

  

Сейсморазведка. Сейсморазведочные работы методом МПВ (методом первых вступлений). Проводились с целью определения мощности отложений Усойского завала и конфигурации погребенного коренного ложа реки Мургаб.  Поверхность Усойского завала представляет собой сплошное нагромождение обломков горных пород различных размеров. Берега обеих озер (Сарезского и Шадау) очень крутые и часто имеют живые осыпи. 

Попытка возбуждения сейсмических колебаний с помощью взрывов накладных зарядов непосредственно на обломочных отложениях завала положительных результатов не дала. Пришлось располагать пункты взрыва на пологих участках берега в непосредственной близости от воды. В начале с помощью одного-двух взрывов создавалась воронка, которая через пористые отложения заполнялась водой. Затем в воронку помещался рабочий заряд и производился взрыв. Указанный способ позволил резко повысить сейсмическую эффективность взрывов. Для пунктов взрыва на берегах обоих озер и в русле Усой-Дары были выбраны самые удобные участки. 

Для решения поставленной геологической задачи было отработано 4 сейсмических профиля. Профиль 3С был задан вкрест долины реки Мургаб, 2С вкрест долины реки Шадау. 1С и 4С вспомогательные профили. Положения профилей было выбрано из соображений максимального удобства  при доставке на профиль  оборудования и аппаратуры. 

Системы наблюдений были обусловлены сложными сейсмологическими  и рельефными условиями, относительным расположением профилей и площадок, пригодных для проведения взрывов. Были применены продольные и непродольные системы (Рис. 2). Продольные системы были необходимы для определения глубины до преломляющих границ, значений средних и граничных скоростей. Но, т.к. в сейсмогеологических условиях завала было невозможно получить полную систему взаимоувязанных встречных и нагоняющих годографов продольных наблюдений на всем протяжении сейсмических профилей, то применялись и непродольные системы наблюдения. Общеизвестно, что при сложной конфигурации и больших углах наклона преломляющих границ непродольные наблюдения дают более надежные результаты. Применению непродольных систем наблюдения способствовало расположение площадок, пригодных для проведения взрывных работ. 

Длина отработанных профилей была равна: 1С 586,5 м, 2С 2139 м, 3С 3493,5 м,  4С -586,5 м. Шаг сейсмических наблюдений 25,5 метров. При проведении измерений применялись облегченные косы заводского изготовления. Расстояние между каналами на этих косах было равным 25,5 м. Этим и объясняется не кратный шаг наблюдений. 

Для выполнения сейсмических измерений применялась переоборудованная для переноски сейсмостанция СМОВ-О-24, сейсмоприемники СВ-1-30. Запись сейсмических волн проводилась на открытом канале. Общий вес станции, сейсмических кос, аккумуляторов и всего облегченного вспомогательного оборудования был равен 2000 кг.  

  

Магниторазведка. Для выполнения магнитной съемки применялся Z-магнитометр М-27. Параллельно вторым таким же магнитометром на контрольном пункте (КП) осуществлялось измерение суточных вариаций магнитного поля. Значение вертикальной составляющей магнитного поля на КП, который находился на перемычке между озерами Сарезским и Шадау, было условно принято равным нулю. Относительно этого КП была разбита одноклассная опорная сеть (Приложение 1). Опорные точки были расположены по концевым пикетам профилей вдоль берега озера Шадау; в центральной части участка по магистральному профилю между головной частью каньона и бухтой соединения; в северной части участка в местах пересечения профилей с тропой от устья Усой-Дары на селевое поле. Погрешность определения относительных значений Z в точках опорной сети 4 гаммы (нтл). 

В 1975 году вся площадь Усойского завала была покрыта магнитной съемкой по сети 200х50 метров. В процессе этой съемки в северной части Усойского завала было обнаружено несколько магнитных аномалий. Для детализации выявленных аномалий в 1976 году северный участок был перекрыт съемкой по сети 50х25 метров. Кроме этого с шагом 25,5 м были отработаны все сейсмические профили. Погрешность измерения магнитного поля при наблюдениях по профилям была равна 8нтл. Общая точность измерений магнитного поля в целом по участку составила 9нтл. 

Объем работ: 204 км профилей с общим количеством точек 5280.   

  

Гравиразведка. Измерения проводились гравиметрами ГАК-7Т №394 и ГАК-7Ш №124. Для проведения съемки была создана опорная сеть пунктов первого класса, образующая два замкнутых полигона. При ее разбивке каждая сторона полигона отрабатывалась двумя рейсами со 100% повторением с двумя приборами. Как правило, длина пути между точками значительно превышала расстояние между ними по прямой. Например, расстояние по прямой между ОП-I и ОП-VI около 2-х км, а длина оператора между этими точками 10 км (Приложение 1). Прямой путь между этими точками через впадину Аэлита занял бы значительно больше времени. Точность измерений на опорной сети I класса 0,03 мгл. 

Опорная сеть второго класса разбивалась двумя рейсами с 100% повторением. Погрешность измерений при этом была равна  0,05 мгл. 

Каждый рядовой рейс опирался не менее чем на три опорные точки II и I класса. Гравиметровая съемка выполнена по сети 200х50 м. Контрольные рейсы выполнялись виде диагональных ходов, пересекающих все профили. Объем контрольных измерений 10%. Сейсмические профили отработаны с шагом 25,5 м. Все рядовые измерения на них проведены двумя независимыми рейсами. 

Общая погрешность рядовых измерений 0,09 мгл. При разбивке опорной сети выполнено 446 ф.н..Общая длина маршрутов 285 км. При проведении рядовых рейсов сделано1641 ф.н. Всего в пределах завальной плотины было 996 плановых точек гравиметровой съемки.  

  

Изучение фильтрации. Метод термометрии. Для исследования положения зон фильтрации воды через Усойский завал были проведены измерения температуры и электрического сопротивления воды в Сарезском озере. Измерение температуры воды проводилось с помощью сконструированного и изготовленного в партии электротермометра. В качестве термодатчика применялся жидкостный термистор, электрическое сопротивление которого изменялось от 10000 ом при Tв=20С до 16000 ом при Tв=2С. Чувствительность этого термистора в среднем была равна 330 ом/1С. По результатам градуировки средняя погрешность определения температуры воды с помощью данного термистора была равна 0,1С. При этом необходимо отметить, что применявшийся для градуировки родниковый термометр имел паспортную точность измерения температуры 0,1С. При градуировке измерение электрического сопротивления датчика проводилось высокоточным электрическим мостом постоянного тока с погрешностью определения сопротивления не более 1 ома.  

Для измерения электрического сопротивления датчика при производстве работ, был изготовлен измерительный прибор, имевший оптимальную мостовую схему. В качестве переменного сопротивления в нем применялся магазин сопротивлений (от 1 до 10000 ом), а как индикатор тока чувствительный гальванометр с усилителем постоянного тока. Точность измерений электрического сопротивления с помощью этого прибора была равна 2-3 ома. В процессе полевых работ измерения проводились компенсационным способом, как с обычным мостом для определения электрического сопротивления. 

Термистор был запаян в медную трубку, которая помещалась в интенсивно перфорированную стальную трубу, являвшуюся корпусом термодатчика и одновременно грузом зонда. Датчик соединялся с измерительным прибором с помощью двух проводов ГПСМПО. Электрическое сопротивление этих проводов (30 ом) по сравнению с сопротивлением датчика было очень мало и практически не влияло на точность измерений. В процессе работ измерялось электрическое сопротивление термодатчика, а затем по градуировочному графику определялась температура воды. 

Для проведения измерений на воде был сделан катамаран из двух лодок. Лодки с помощью стальных полос были прикреплены к раме из деревянного бруса. В центре этой рамы был установлен щит, на котором закреплена ручная каротажная лебедка. С помощью специальной системы тросов катамаран прикреплялся к катеру Амур-М, который и буксировал его в процессе работ. Замеры температуры в каждом пункте измерений проводились через 10 метров (по вертикали). 

  

Изучение фильтрации. Метод резистивиметрии. Измерение электрического сопротивления воды проводилось с помощью стандартного трехэлектродного каротажного зонда AMN (АО=2м, MN=0,5м) на трехжильном кабеле  КТШ-0,3. Так как в процессе измерений зонд находился в значительном объеме воды, то полученное значение кажущегося сопротивления точно соответствовало электрическому сопротивлению воды. В качестве измерительного прибора применялся электронно-стрелочный компенсатор ЭСК-1 с механическим пульсатором для преобразования постоянного тока в пульсирующий. Подключение всех элементов измерительной схемы было таким же, как при проведении электрокаротажных исследований с переносной установкой. Замеры электрического сопротивления проводились дискретно через 10 метров. Аппаратура для резистивиметрических измерений, так же как и термометрическая, размещалась на описанном выше катамаране.   

  

Топоработы. Для проведения геофизических исследований партия была обеспечена топоосновой  масштаба 1:5000 на всю площадь Усойского завала и топокартами масштаба 1:25000 и 1:100000 на более обширную территорию. 

Разбивку сети пунктов геофизических наблюдений проводили работники партии. Привязку этих пунктов с помощью тахеометрических ходов выполнили геодезисты Топомаркшейдерской партии МЭГЭИ по Договору. Погрешность определения высот пунктов при  этом была равна 1м. 

На детальных сейсмических профилях было выполнено техническое нивелирование с точностью определения высот 0,20 м. Производительность работ при выполнении технического нивелирования была очень низкой из-за сложного рельефа поверхности участка (7 км за один месяц работы отряда). Это обстоятельство не позволило выполнить техническое нивелирование на всех гравиметрических профилях, так как для этого понадобилось бы 6-7 месяцев работы топоотряда. В процессе фототеодолитной съемки, выполнявшейся Топомаркшейдерской партией МЭГЭИ, были замаркированы и сняты все пункты детальных профилей сейсморазведки и гравиметрической съемки. В дальнейшем материалы фототеодолитной съемки позволили с высокой точностью ввести поправки за влияние ближних зон при обработке гравиметрических наблюдений. 

Профили магнитной съемки в западной части завала были привязаны по топокартам масштаба 1:5000.   

  

Изучение физических свойств пород. Данные работы не были предусмотрены проектом и к их выполнению  приступили после обнаружения магнитных аномалий в северной части Усойского завала. Для установления природы этих аномалий было проведено сплошное определение магнитной восприимчивости образцов с помощью электронного каппометра. Последний переносили по всем профилям магниторазведки и на каждом пикете проводилось определение магнитной восприимчивости нескольких десятков обломков.. Отбирались только магнитные образцы и часть образцов для определения плотности. После окончания работ в лабораторных условиях было проведено определение плотности  и контрольные измерения магнитной восприимчивости.  

  

Методика камеральной обработки

Анализ работ прошлых лет. В 1915 году Усойский завал обследовал И.А. Преображенский [4]. Полученные сведения он опубликовал в своей работе Усойский завал в 1920 году. В ней приведена топографическая схема Усойского завала масштаба 1:21000, составленная по результатам теодолитной съемки, и схема того же масштаба, изображающая рельеф поверхности до образования завала. Последняя составлена И.А. Преображенским по результатам расспросов местных жителей и на основании имевшейся ранее 10-верстной географической карты. По нашей просьбе Топомаркшейдерская партия МЭГЭИ (А.Г. Прокофьев) трансформировала указанные схемы в масштабы 1:10000 и 1:25000 фотографическим способом. Затем первая схема 1915 года была совмещена с современной топоосновой масштаба 1:10000 и по характерным точкам была вычислена поправка для перехода к современной системе высот. Затем были определены высоты во всех точках теодолитной съемки 1915 года, то есть значение отметок в саженях было умножено на длину сажени в метрах, и к полученной цифре прибавлена постоянная поправка. После этого на схеме были проведены горизонтали в современной системе высот. Сопоставление полученной схемы и современной топоосновы масштаба 1:10000 показало, что в центральной и южной частях они достаточно хорошо совпадают. 

Аналогичным путем была трансформирована схема рельефа на период до образования Усойского завала. Указанные схемы позволили нанести на сейсмические разрезы рельеф дневной поверхности до образования Усойского завала и получить представление о положении погребенного русла реки Мургаб. 

В 1967-68 годах Усойский завал и весь район Сарезского озера был обследован инженерно-геологическим отрядом Комплексной геологической экспедиции совместно с группой работников института ВСЕГИНГЕО [12]. По полученным материалам А.И. Шеко и А.М. Лехатинов составили карту динамики развития Усойского завала. На указанной карте в пределах Усойского завала выделены следующие зоны, соответствующие стадии оползневого смещения (Приложение 15): передовых массивов, передовых сильно разрушенных склонов, выдавливания, выпирания, интенсивного сжатия и обратных блоковых смещений. Во время второй стадии глетчеровидных смещений выделены зоны тыловых блоков, обвально-оползневых накоплений. В третьей стадии происходит формирование каньона и селевых отложений. 

На основании выполненных исследований авторы утверждают, что завал устойчив. В процессе работ 1967-68 годов на правом борту Сарезского озера был выявлен оползнеопасный участок, обрушение которого в озеро может вызвать возникновения водяного вала большой высоты и размыв северной части Усойского завала, сложенной селевыми и обвальными отложениями. 

В 1968 году группа сотрудников ВСЕГИНГЕО под руководством В.С. Гончарова [1, 9] с помощью радиоактивных изотопов проводила изучение фильтрации воды через Усойский завал. В процессе этих работ был определен расход и скорости и скорости воды в каньоне по четырем створам (Приложение 11). Результаты этих измерений приведены ниже: 

  

Таблица 1

Створ

 

Расстояние от головы каньона до створа

 

 

Составляющие скорости в м/сек

Расход воды

м/сек

Максимальная

Средняя

Минимальная

 

I I

100

2,50

1,66

1,21

23,1

II - II

200

1,83

1,32

1,05

45,3

III - III

700

2,65

2,26

2,04

62,5

IV - IV

920

1,90

1,74

1,64

89,5

 

В 1976 году общий расход воды в каньоне по результатам определений В.С. Гончарова был равен 90 м/сек. Рассматриваемые исследования имели два недостатка. Первый не было проведено сопоставления результатов определения расходов с помощью радиоактивных изотопов и определения расхода традиционными гидрологическими методами, применяющимися в ГМС. Второй все запуски индикаторов были сделаны в поверхностной зоне инфлюации воды. В глубинную зону  запуски не выполнялись. Поэтому полученные значения скорости фильтрации воды через Усойский завал относятся к поверхностному пути подземного потока.  А когда на верховом откосе плотины будет точно определено положение глубинной зоны инфлюации воды, необходимо провести новые исследования с запуском индикатров в глубинную зону. Тогда и будет определена скорость фильтрации воды по глубинному пути подземного потока. 

Ниже Усойского завала на реке Мургаб находится гидропост Барчадив Управления Гидрометеослужбы Таджикской ССР. На основании справочных материалов ГМС автором были построены графики расхода воды реки Мургаб по гидропосту Барчадив (Рис.12) в зависимости от уровня воды в Сарезском озере. Полученные графики имеют необычную конфигурацию, повторяющуюся на протяжении многих лет. Одинаковому уровню воды в озере в весеннее и осеннее время соответствуют разные расходы воды. Этот факт мог быть обусловлен влияние бокового стока на участке от Усойского завала до гидропоста. Для учета влияния бокового стока автором была предложена специальная методика. Затем были получены графики расхода по гидропосту Барчадив с учетом указанной поправки (Рис.13). Однако конфигурация графиков от введения поправки существенно не изменилась. 

  

Физические свойства горных пород. Результаты определений физических свойств горных пород Усойского завала и сопредельных территорий приведены в таблицах 2, 3, 

 

Таблица 2

Породы

Физические свойства

К-во

образцов

шлифа

Плотность, г/см

Мин.-макс.

Магнитная восприимчивость:

минимальная-максимальная - средняя

Сланцы

213

 

2,73-2,82

5-45

23

Сланцы с пиритом и окислами железа

87

 

2,73-2,83

6-50

29

Сланцы с включениями кальцита

45

 

2,73-2,79

7-35

20

Известняки

67

 

2,64-2,66

0-10

3

Песчаники

92

39

2,62-2,76

0-30

5

Кальцит

38

 

-

0-21

2

Гипс

52

 

-

0-4

1

Сланцы (магнитные)

27

45, 62

3,00-3,37

9800-10000

9900

Песчаники (магнитные)

34

33

2,72-3,00

150-5500

4500

 

Таблица 3

Породы

Возраст

Физические свойства пород

по материалам Гамова Л.Н., Шумакова В.Г. и др.

Рушано-Пшартская зона

 

Мургаб-Аксуйская

зона

 

Бартанг-Ранкульская зона

 

Плотность

Магнитная

восприим.

Плотность

Магнитная восприим.

Плотность

Магнитная

восприим.

Сланцы

Р-T

2,62-2,7

2,67

7-19

11,5

2,57-2,74

2,69

10-18

14

2,72-2,81

2,76

18,5-27,5

23,7

Песчаники

--

2.66-2,76

2,7

8-16,5

12,7

2,6-2,65

2,61

2-11

4,4

2,64-2,79

2,72

10-26

17,9

Известняки

--

 

 

2,59-2,73

2,68

0-6

1

2,68-2,77

2,71

≤ 10

Сланцы

С

 

 

 

 

2,66-2,74

2,71

11,5-23

18,1

Песчаники

--

 

 

 

 

2,67-2,74

2,71

10,5-20,5

16,1

Известняки

--

 

 

 

 

2,66-2,71

2,68

1,5-4,5

2,8

 

Электроразведка. Метод ВЭЗ. Камеральная обработка полевых материалов по методу ВЭЗ заключалась в проверке всех вычислений в полевых журналах во вторую руку, построении разрезов изо-Рк, копировании кривых ВЭЗ, количественной интерпретации кривых ВЭЗ, построении геоэлектрических разрезов и планов. 

Кривые ВЭЗ в пределах селевого поля Усойского завала (Рис.1) в основном типа HА. Основной изучаемый горизонт суглинистые и грязекаменные отложения выделяются верхней частью кривой, то есть типа Н. Количественная интерпретация кривых ВЭЗ проводилась по палеткам Пылаева А.М.. По результатам интерпретации были построены геоэлектрические разрезы, схемы изомощностей и изогипс подошвы суглинистых и грязекаменных отложений, схемы изменения электрического сопротивления горизонтов (Приложения 2, 3). 

  

Электроразведка. Метод НЧЗ. Камеральная обработка полевых материалов метода НЧЗ состояла в определении коэффициента дипольной установки для каждой точки зондирования, вычислении и построении кривых НЧЗ, их количественной интерпретации, построении геоэлектрического разреза. Для определения коэффициентов была построена специальная палетка. Для вычисления палетки применялась общеизвестная формула для произвольной четырехточечной установки AMNB. Палетка накладывалась на топооснову масштаба 1:5000. Диполь АВ на палетке совмещался с диполем АВ на топооснове и в точке расположения приемного диполя определялся коэффициент установки. 

Полученные кривые Рк метода НЧЗ, в основном, двухслойные типа Р12. Верхняя ветвь на большей части кривых не прослежена из-за ограниченности верхнего диапазона частот в аппаратуре НЧЗ-64 (11 кгц). 

Все кривые НЧЗ проинтерпретированы по двухслойной палетке. Причем, нижняя низкочастотная ветвь на значительной части кривых не совмещалась с палеточной кривой М 1=0. Это обстоятельство, по-видимому, объясняется низкой точностью измерений из-за малых значений V и Рк. Вначале были проинтерпретированы все кривые с более выраженной верхней частью кривой НЧЗ, а затем по аналогии все остальные. По результатам интерпретации общеизвестным способом построен геоэлектрический разрез (Приложение 4). 

  

Сейсморазведка. Волновая картина. На сейсмических записях и годографах (Рис. 4, 5, 6, 7) на отработанных сейсмических профилях по продольным системам наблюдений выделяется три типа волн. Прямая волна t1 с кажущейся скоростью Vк=1750-1860м/сек. В отдельных случаях Vк этой волны достигает 2550 м/сек. Волна t1 прослеживается в первых вступлениях от пункта взрыва до расстояния от 100 до 400м. Волна t2 с Vк=2820-3440 м/сек. прослеживается на расстоянии от 130 до 1150 м от пункта взрыва. Она вызвана преломляющими границами в отложениях завала. Волна t3 образована высокоскоростной преломляющей границей, которая фиксирует положение кровли коренных пород под завалом.  Значение кажущейся скорости этой волны от 4500 до 7000 м/сек.  

Средняя или эффективная скорость до преломляющих границ определялась известным способом по точкам излома годографов преломленных волн. На профиле 1С скорость Vср в отложениях завала равна 2200 м/сек., на профилях 2С и 3С - 2700 м/сек. 

Граничная скорость также определялась известными способами: по разностному годографу и полями времен. Граничная скорость по высокоскоростной преломляющей границе, определенная этими способами, изменяется от 4900 до 6500м/сек. В самой северной части профиля 3С удалось определить граничную скорость по поверхности коренных пород. Она определялась как по разностному годографу, так и полями времен, и равна 6380 м/сек.  

Были получены фрагменты разрезов по годографам продольного профилирования. Построение разрезов было выполнено двумя способами: методом t и полями времен. Затем были построены границы по годографам непродольного профилирования. Для этого использовался метод обработки непродольного профилирования, предложенный И.И. Гурвичем [2]. Метод основан на вычислении относительных превышений h глубины залегания преломляющей границы относительно глубины залегания над точкой пересечения перпендикуляра от пункта взрыва с линией профиля. При этом предполагается, что в точке пересечения определены средняя и граничная скорости и глубина залегания границы по скважине или в худшем случае по годографам продольного профилирования. В условиях исследованного участка выполнить эти требования было не возможно. На основании метода И.И. Гурвича автором была предложена способ обработки годографов непродольных наблюдений, если известны значения средних и граничных скоростей, а так же глубины до преломляющей границы в  двух произвольных точках профиля. Этим способом положение высокоскоростной преломляющей границы было определено во всех точках сейсмических профилей. 

  

Магниторазведка. Камеральная обработка полученных материалов проводилась по общеизвестной методике. При обработке рейсов вводились поправки за суточные вариации магнитного поля и сползание нуль-пункта. Полученные значения ∆Z были вынесены на план изодинам (Рис.8). Изодинамы на этом плане проведены через 50 гамм (нтл) Погрешность измерений  9нтл. 

На основании анализа полученного плана было установлено, что нормальному значению поля соответствует относительный уровень поля от 0 до 50 нтл. Указанный уровень поля был выделен на плане как нормальный, а более низкие и высокие значения ∆Z, как аномальные. 

На выявленных аномалиях были намечены расчетные профили по которым с плана изодинам были получены графики ∆Z (Рис.8). Количественный расчет глубины залегания верхней кромки магнитных тел на каждом из этих профилей проводился несколькими способами: касательных, по характерным точкам, по палеткам для вертикального пласта и вертикального эллипсоида вращения.  

  

Гравиразведка. Вычисление силы тяжести в редукции Буге. Обработка полевых материалов по разбивке опорной и рядовой сети наблюдений проводилась по общепринятой методике в соответствии с инструктивными требованиями. По результатам этой обработки было вычислено значение силы тяжести в редукции Буге с плотностью промежуточного слоя 2,67 г/см. 

Среднеквадратические погрешности измерений силы тяжести в редукции Буге приведены в таблице 3  

   

Таблица 4

Вид измерений

Детальные профили

Площадная съемка

1. Опорная сеть I класса

0,03 мгл

0,03 мгл

2. Опорная сеть II класса

0,05 мгл

0,05 мгл

3. Рядовые наблюдения

0,11 мгл

0.11 мгл

4. Определение высот пунктов

0,20 м.

1,0 м

5. Поправка Буге

0.04 мгл

0,20 мгл

6. Погрешность определения силы тяжести в редукции Буге

0,13 мгл

0,23 мгл

  

Вычисление топопоправок и построение плана изоаномал в редукции Буге с учетом топопоправок проводилось в точном соответствии с методикой А.Д. Немцова [3]. Для определения поправок применялась квадратная палетка с весовым определением превышений. Каждая поправка вычислялась в шести зонах. 

Размеры квадрата центральной зоны 30х30 м. Превышение точек палетки центральной зоны определено по материалам фототеодолитной съемки. Поправки за влияние центральной зоны определялись только на детальных профилях. Внешние размеры квадратов I зоны были равны 90х90 м., а II 270х270 м. превышения для определения поправок за эти зоны определены на детальных профилях по результатам фототеодолитной съемки. Для профилей рядовой съемки аналогичные превышения получены по топооснове масштаба 1:5000. Высоты для введения поправок за III зону для всех точек определялись по картам масштаба 1:5000. 

Поправки за влияние IV (2430х2430), V (7290х71290), VI (21870х21870) зон вычислялись не во всех точках, а только по сети 200х250 м. Для определения превышений по IV и V зонам применялась топооснова масштаба 1:25000. Так как уровень высот этой топоосновы не совпадает с таковым на основе масштаба 1:5000, то в высоты расчетных пикетов вводились соответствующие поправки. Для определения превышений по VI зоне применялась топооснова масштаба 1:100000. Уровень ее высот также не совпадал с таковым на топоосновах масштаба 1:5000 и 1:25000. Поэтому в высоты расчетных пикетов так же вводилась соответствующая поправка. 

Приведенные в работе А.Д.Немцова таблицы для определения поправок по каждой зоне оказались по величине предусмотренных в них превышений недостаточными для определения поправок в условиях отчетного участка (относительные превышения рельефа до 3000 м). Поэтому по нашей просьбе математиком Ю.И. Бурлиным (математическая лаборатория ЮГФЭ) с помощью БЭСМ (большая электронная счетная машина) были рассчитаны аналогичные таблицы на значительно больший диапазон относительных превышений с плотностью 2,67 г/см. Поправки за влияние всех шести зон вычислялись по этим таблицам. 

Для IV, V, VI зон были построены планы изменения поправок. Значение поправок на промежуточных пикетах определялось по интерполяции между расчетными точками на указанных планах. Поправки за влияние более дальних зон не вводились, т.к. поправка за VI зону была линейной в пределах максимальной величины радиуса осреднения. Поэтому влияние более дальних зон в пределах участка так же должно быть линейным. При осреднении поля влияние дальних зон вместе с региональным фоном должно исключиться. 

Кроме поправок за рельеф была вычислена поправка за влияние недостатка масс в озерах. Для ее вычисления была построена схема изоглубин озер Шадау и Сарезского по материалам ГМС в масштабе 1:25000. вычисление поправки проводилось по II, III, IV, V зонам с плотностью 1,67 г/см3. Влияние поправки за VI зону оказалось несущественным. Итоговая поправка для каждой точки измерений определялась как сумма поправок за шесть зон и поправки за влияние озер. Величина ее в пределах участка изменялась от 10,0 до 31,0 мгл. Интенсивное изменение топопоправки было обусловлено тем, что северной границей участка является крутой склон с относительным превышением до 2500 метров. Величины максимальных и минимальных значений поправок приводятся ниже: 

 

Таблица 5

Зона

Максимальная

топопоправка, мгл

Минимальная

топопоправка, мгл

Центральная

0,123

0.003

I

0,901

0,010

II

2,230

0,014

III

5,194

0,050

IV

11,28

0,08

V

13,87

0,73

VI

11,95

5,55

За озера

2,0

0,04

 

По результатам вычислений была построена общая схема изменения топопоправок. Ошибка интерполяции поправок на указанной схеме 0,25 мгл. Эта ошибка, в основном, обусловлена незакономерным изменением поправок за I  и II зоны. С учетом вычисленных поправок был построен план изоаномал редукции Буге (Приложение 8). Для оценки точности этого плана была вычислена ошибка интерполяции измеряемой величины, которая оказалась равной 0,27 мгл. 

Для выделения локальных аномалий было проведено осреднение полученного плана изоаномал редукции Буге (с топопоправкой) с несколькими радиусами и вычислены остаточные локальные аномалии. Осреднение проводилось на БЭСМ по программе, разработанной в математической лаборатории ЮГФЭ. Для получения исходных данных на указанном плане изоаномал (Приложение 8) была разбита прямоугольная сетка-матрица. Так как участок гравиметровой съемки имеет незначительные размеры, то пришлось на основании представлений о его геологическом строении продолжить изоаномалы на плане в западном и восточном направлении от границ участка. Размеры клетки матрицы 100х100 м (сеть наблюдений 200х50 м) и первый радиус осреднения 100 м был выбран потому, что применявшаяся для обработки гравиметровых материалов программа позволяла получить, осреднения с любым радиусом, кратным первому и размерам клетки матрицы. Это позволило получить осреднения для радиусов 100, 200, 300, 400, 500 и 600 метров. Если бы сторона клетки матрицы и первый радиус осреднения были приняты равными 200 метров, то тогда удалось бы получить осреднения только для радиусов 200, 400, 600 метров. Максимальный размер радиуса осреднения 600 метров в любом случае ограничивался размерами участка. 

На плане изоаномал в точках пересечения линий матрицы по интерполяции были определены значения редукции Буге. В результате обработки на БЭСМ были получены планы остаточных локальных и осредненных региональных аномалий для радиусов осреднения 100, 200, 300, 400, 500, 600 метров. Для выбора оптимального радиуса осреднения в 10 аномальных точках были построены графики интенсивности локальных и региональных аномалий (Рис.15,16). На основании анализа этих графиков был выбран оптимальный радиус осреднения 600 метров. 

На полученном плане остаточных аномалий (Приложение 9) выделено несколько локальных аномалий. Максимальная интенсивность положительных аномалий достигает +1,4-2,0 мгл, а отрицательных -2,0-3,0 мгл. Интенсивность выявленных аномалий в несколько раз превышает погрешность в определение значений редукции Буге на исходном плане (0,27 мгл). Однако, помимо погрешности измерений, указанные локальные аномалии могут быть обусловлены или в значительной степени искажены влиянием следующих факторов: погрешностью в определении плотности окружающих пород (приведении поправок за дальние зоны); погрешностью в определении плотности поверхностных отложений (при определении топопоправок за ближние зоны); ошибкой в определении плотности промежуточного слоя при определении поправки Буге, возникающей при редуцировании гравитационного поля из-за разной высотности пунктов наблюдений по отношению к аномальным массам. 

Оценка влияния указанных выше погрешностей является типичной проблемой при обработке материалов детальной гравиразведки, выполненной в высокогорных районах. Для обоснованного решения этой проблемы необходимо значительное время работы специализированной камеральной группы. Так как время составления отчета было директивно ограничено (менее трех месяцев), то пришлось ограничиться выделением локальных аномалий и их качественной интерпретацией. В будущем целесообразно провести тематические камеральные работы с целью более детальной и тщательной обработки материалов гравиметровой съемки. Это позволит более точно выделить локальные аномалии, провести их количественную интерпретацию, определить изменение плотности поверхностных отложений в плане, получить схему изогипс кровли коренных пород под завалом. Принципиальную возможность построения указанной схемы подтверждает график зависимости ∆g от мощности отложений Усойского завала по профилю 3С (Рис.14). 

  

Изучение фильтрации. Метод термометрии. По результатам измерений были построены графики изменения температуры воды в призавальной части озера. Изменения температуры воды в плане практически не было отмечено. Для иллюстрации этого на приложениях 11 и 12 приведено сопоставление полученных графиков с осредненным графиком температуры воды в озере.По материалам КГЭ построены графики температуры воды в родниках в каньоне. График за 15 октября 1976 года (прил.11) совпадает с периодом измерений электротермометром.  

  

Изучение фильтрации Метод резистивиметрии. Получены графики изменения электрического сопротивления воды с глубиной. На основании этих графиков был вычислен средний график изменения электрического сопротивления воды в озере в районе завала. Изменения электрического сопротивления воды в плане, так же как и температуры, отмечено не было (Приложение 13). По результатам измерений лабораторным резистивиметров и хим.анализом было определено электрическое сопротивление воды в родниках (приложение 14). 

  

Результаты работ.

Электроразведка. Метод ВЭЗ. С помощью электроразведки методом ВЭЗ в пределах селевого поля в северной части Усойского завала выделено несколько геоэлектрических горизонтов (Приложение 3). Первый геоэлектрический горизонт имеет мощность 5-10 м. Электрическое сопротивление его изменяется в очень широких пределах от 100 до 600 омм. Указанный горизонт фиксирует приповерхностные неоднородности селевых отложений. Изменение электрического сопротивления этого горизонта обусловлено изменением процентного соотношения суглинистых образований и обломочного материала. 

Второй геоэлектрический горизонт имеет мощность 70-100 м. Электрическое сопротивление его на профилях 10, 12, 14 довольно постоянно и равно 130-180 омм. Рассматриваемый горизонт представлен суглинистыми и грязекаменными отложениями. Изменение мощности этого горизонта иллюстрируется схемой изомощностей (Приложение.2), а конфигурация подошвы схемой изогипс кровли подстилающего высокоомного горизонта. В краевых частях селевого поля на профилях 8-16 электрическое сопротивление второго горизонта повышается до 200-400 омм, что, по-видимому обусловлено повышенным процентным содержанием обломочного материала в суглинистых отложениях. 

Залегающий ниже третий геоэлектрический горизонт характеризуется более высокими электрическими сопротивлениями от 600 до 3-х тысяч омм. Мощность этого горизонта не определена. Исходя из общих представлений о строении Усойского завала, мощность отложений последнего на этом участке (приблизительно 300 м) должна быть значительно больше глубин до кровли описываемого горизонта (70-100м). Поэтому, наиболее вероятно, что описываемый геоэлектрический горизонт соответствует кровле одного или нескольких  блоков в отложениях завала. Литологию этого горизонта по данным электроразведки установить нельзя. 

В южной части профилей 10, 12, 14, 16 описанный выше третий геоэлектрический горизонт резко погружается и на геоэлектрических разрезах отмечается промежуточный горизонт с электрическим сопротивлением от 200 до 600 омм. На профиле 14 в районе пикетов 34 и 35 положение подошвы этого горизонта совпадает с положением кровли блока магнитных пород, выявленного магниторазведкой (глубина до верхней кромки 160м). Рассматриваемый геоэлектрический горизонт, по-видимому, фиксирует положение одного из блоков Усойского завала. Следует отметить, что на профилях 12 и 14 этот горизонт подстилается более низкоомными (300-900 омм), чем в северной части профилей отложениями третьего геоэлектрического горизонта. Это обстоятельство, по-видимому, связано с изменением его литологии.  

В северо-восточной части Усойского завала на селевых отложениях Усой-Дары измерения методом ВЭЗ проведены на двух коротких профилях 3С и 4С (Приложение 3). Выявленные геоэлектрические горизонты свидетельствуют о чрезвычайной неоднородности этой части завальной плотины. Селевые и обломочные отложения здесь заполняют узкий лог на поверхности Усойского завала, отмеченный на карте И.А.Преображенского [4]. Их общая мощность достигает 100-150 метров. 

  

Электроразведка. Метод НЧЗ. Геоэлектрический разрез, полученный с помощью метода НЧЗ (Приложение.4), позволяет выделить два геоэлектрических горизонта . первый из них имеет мощность 40-150 метров и электрическое сопротивление от 50 до 500 омм. Второй подстилающий геоэлектрический горизонт имеет сопротивление 5-10 омм. Мощность его не определена. Отсутствие каких-либо опорных данных об изменении электрического сопротивления и литологии Усойского завала с глубиной затрудняют геологическое истолкование полученного разреза. 

Перед началом работ на Усойском завале было проведено сопоставление результатов работ методами НЧЗ и ВЭЗ на детально изученном участке Бомовло в районе  Дарвазского хребта. Причем, измерения в методе НЧЗ проводились с тем же комплектом аппаратуры, что и на Усойском завале. Полученные кривые Рк метода ВЭЗ и НЧЗ приведены на рисунке 17, а результаты интерпретации в нижеследующей таблице: 

  

Таблица 6

№№

п/п

Профиль

Пикет

Р1, омм.

Р2, омм

 

h

ВЭЗ

НЧЗ

ВЭЗ

НЧЗ

ВЭЗ

НЧЗ

1

6

133

160

100

5

168

170

2

БЛ-2

2

300

130

90

4,06

154

162

3

БЛ-2

0

296

125

68

3,9

175

176

4

БЛ-2

6

374

105

100

6.56

129

130

 

Значение мощности геоэлектрического горизонта совпадают идеально, Р1 в методе НЧЗ занижено в два раза, а Р2  в 15-20 раз. Несмотря на несовпадение значений электрического сопротивления НЧЗ решено было применить для изучения центральной самой труднодоступной части завала. На профиле 6 порядок электрических сопротивлений так же не увязывается с величинами электрических сопротивлений, полученных методом ВЭЗ на селевых отложениях. Причина этого не соответствия в данный момент нами не выяснена. Но относительный характер кривых НЧЗ от этого меняться не должен. Можно предположить, что первый геоэлектрический горизонт на профиле 6 в интервале пикетов 18-51 соответствует поверхностным наименее плотным и более высокопористым отложениям. Второй горизонт представлен более плотными и менее пористыми отложениями. Это предположение подтверждается тем, что в северной части профиля 6 (пикеты 25-26) рассматриваемая граница совпадает с кровлей блока магнитных пород. В южной части профиля 6 (от ПК 62 до ПК 84) отмечено четыре локальных участка увеличения мощности первого электрического горизонта (пикеты 63-65, 69-72, 78-80, 83-84). На каждом из этих участков отмечается значительное повышение электрического сопротивления. Описываемая часть профиля 6 проходит по основному массиву Усойского завала. Поверхность этого массива осталась неизмененной. Можно предположить, что участки увеличения мощности и электрического сопротивления первого горизонта фиксируют серии скрытых трещин в пределах основного массива. Это предположение подтверждается тем, что один из указанных интервалов (ПК 69-72) совпадает с границей между блоками А-3-б и А-3-а основного массива на карте динамики развития Усойского завала (Приложение 15). В соответствии с высказанным предположением, эти серии скрытых трещин вызывают анизотропию электрических свойств, что и обуславливает повышение электрического сопротивления. Истинный геоэлектрический разрез в этом случае представляет чередование вертикальных пластов различного сопротивления, а геоэлектрическая граница между горизонтами в этой части профиля обусловлена взаимным искажением влияния вертикальных пластов. Для более обоснованного геологического истолкования полученного по профилю 6 геоэлектрического разреза нужны дополнительные геофизические и геологические данные. Полученные материалы подтверждают перспективность индуктивных методов электроразведки для картирования трещин и геологического строения Усойского завала. 

  

Сейсморазведка. С помощью сейсморазведки МПВ на профилях 1С, 2С, 3С и 4С (Приложения 6, 7) определено положение высокоскоростной преломляющей границы. Высокое значение граничной скорости (6000 м/сек.) указывает на то, что выявленная преломляющая граница соответствует кровле плотных пород Сарезской свиты. В северной части профиля 3С ПК 137 находится на поверхности этих пород. Их кровля круто погружается в южном направлении и на пикете 118 она находится на глубине 300 метров. От пикета 118 она продолжает погружаться в южном направлении, но более плавно. Минимальная высотная отметка ее (2765 м) зафиксирована в интервале пикетов 55-58. Указанный интервал, по-видимому, соответствует тальвегу погребенной под Усойским завалом долины реки Мургаб. Положение преломляющей границы на рассматриваемом интервале профиля соответствует поверхности смещения Усойского завала. Для определения наклона преломляющей границы через ПК 118 был задан короткий профиль 4С. Полученный по этому профилю разрез позволил установить, что кровля коренных на этом участке погружается к западу. 

К югу от пикета 55 профиля 3С абсолютные отметки описываемой преломляющей поверхности плавно возрастают. В этом интервале преломляющая граница соответствует положению коренного ложа реки Мургаб. Максимальная мощность Усойского завала и, соответственно, глубина залегания коренных пород по профилю 3С отмечается на пикете 51 и равна 550 метров. На профиле 2С к западу от пересечения с профилем 3С кровля коренных пород вновь погружается. Минимальная абсолютная отметка кровли (2835 м) зафиксирована на пикетах 25-26. Этот интервал профиля 2с соответствует тальвегу долины реки Шадау. К западу от ПК 25 отметки коренного ложа вновь возрастают и в конце профиля почти достигают левого коренного борта долины реки Шадау. В восточной части профиля 1С на выходах скальных пород на перемычке между озерами (на правом борту реки Шадау и левом реки Мургаб) также отмечается повышение отметок преломляющей границы, но при этом глубина до нее остается равной 300 метров. По-видимому, коренные породы на этом участке интенсивно разрушены, а визуально наблюдаемый массив скальных пород отторгнут от основного левобережного (по отношению к долине Мургаб) массива.  

При построении сейсмического разреза по профилям 3С и 2С в качестве опорного при обработке не продольных годографов был принят интервал 3С от ПК 118 до ПК100, где положение преломляющей границы определено по двум встречным годографам. Поэтому абсолютный уровень преломляющей границы определен с погрешностью не менее 10% (от глубины залегания границы). Если бы в соответствии с инструктивными требованиями на этом интервале профиля была бы пробурена скважина до коренного ложа долины, а в скважине был бы сделан сейсмокаротаж, то точность определения глубины преломляющей была бы более высокой. В центральной части профиля 3С высокоскоростная преломляющая граница с погребенным рельефом дневной поверхности до 1911 года, полученной по материалам И.А.Преображенского. Отметка самой глубокой точки в Сарезском озере в 1976 году - 2780 метров. Отметка тальвега по сейсморазведке 2765 метров.  Но нужно отметить две причины, которые могут изменить отметку тальвега. Первая относительная погрешность определения глубины до преломляющей границы. Вторая наличие узкого каньона в погребенном русле. Если ширина этого каньона первые десятки метров, что значительно меньше длины сейсмической волны, то естественно такой каньон был пропущен при сейсморазведке МПВ. Для того чтобы выявить его нужны другие более высокочастотные методы. 

В южной части профиля 3С преломляющая граница проходит ниже поверхности погребенного рельефа (по И.А. Преображенскому). На профиле 2С в районе предполагаемого тальвега реки Шадау это отклонение достигает 100 метров. Из материалов И.А. Преображенского известно, что на этом участке находился конус выноса реки Шадау. Поэтому такое отклонение вполне закономерно. 

На профиле 3С в интервале пикетов 27-43 выявлена промежуточная преломляющая граница (V=3160-3530 м/сек.). Применявшаяся система наблюдений позволяла проследить ее только в этом интервале профиля. По-видимому, эта граница фиксирует положение кровли одного из более плотных блоков, слагающих Усойский завал. На профиле 2С отмечена еще одна промежуточная преломляющая граница ПК 33 9 (V=2690-2730), которая также указывает на наличие более плотных отложений. При дальнейших сейсмических исследованиях на завальной плотине можно провести работы по прослеживанию выявленных промежуточных границ по всей длине сейсмических профилей.  

  

Магниторазведка. Магнитной съемкой в северной части Усойского завала выявлено несколько локальных магнитных аномалий, образующих зону, строго параллельную стенке срыва. В южной части этой зоны зафиксировано пять положительных аномалий ∆Z (Рис.8, АМ-I, АМ-II, AM-III, AM-IV, AM-V). Указанные аномалии в первом приближении изометричны в плане. Интенсивность ∆Z в эпицентрах аномалий достигает 500-600 нтл. Первая из них АМ-I (интерпретационные профили I-I и II-II на Рис.9 и Приложении 15)обусловлена магнитным объектом, верхняя кромка которого расположена на глубине 15-25 метров. Вторая аномалия АМ-II (интерпретационные профили III-III и V-V на Рис.9) вызвана возмущающим объектом, верхняя кромка которого находится на глубине 40-50 метров. Диаметр аномального объекта в плане около 100 метров. Несколько северо-восточней указанной аномалии отмечается AM-III (Рис.9, интерпретационный профиль IV-IV), глубина до ее верхней кромки 160-190 метров. Магнитный объект, вызывающий аномалию AM-IV (интерпретационный профиль VI-VI) находится на глубине 40-60 метров. К северу от AM-IV зафиксирована аномалия AM-V (интерпретационный профиль VII-VII). Расчетная глубина до ее верхней кромки 100-150 метров. 

Северней описанной зоны локальных аномалий отмечается вторая полоса аномалий, параллельная первой и стенке срыва (AM-VI AM-XI). Локальные аномалии этой зоны имеют меньшие размеры в плане, залегают на незначительной глубине и имеют меньшую вертикальную мощность по сравнению с аномалиями AM-I AM-V. Непосредственно под стенкой срыва отмечаются отрицательные значения магнитного поля. 

Для расшифровки природы магнитных аномалий в северной части участка было проведено измерение магнитной восприимчивости поверхностных отложений. Магнитные образцы были обнаружены только в самой северной части участка под стенкой срыва. Контур, в пределах которого найдены образцы с самой высокой магнитной восприимчивостью, в плане совпадает с аномалиями AM-VII и AM-VIII. Из магнитных образцов были изготовлены шлифы и сделано их описание, которое приводится ниже: 

Таблица 7 

 

Таблица 7

Номера образцов

Наименование горной породы

57

Биотит хлорит-слюдистая порода с магнетитом.

60

Амфибол-эпидот-слюдистая порода с магнетитом.

63

Скаpнированный мрамор с магнетитом.

45, 62

Кордиерит-слюдистый сланец с магнетитом.

33,39

Рассланцованный мелкозернистый полевошпат-кварцевый песчаник с магнетитом.

25

Интенсивно рассланцованная орудененная кварц-биотит-мусковитовая порода с магнетитом.

  

Из приведенного описания шлифов ясно, что основным магнитным компонентом в изученных образцах является магнетит, который, по-видимому, образовался в результате внедрения гидротермальных растворов по Усойскому разлому. Магнитная восприимчивость, определенная расчетным путем в аномальный зонах, на порядок ниже, чем в обнаруженных образцах. Этот факт говорит о том, что процентное содержание магнетита не постоянно. 

Из всего сказанного выше следует, что выявленная магниторазведкой первая зона магнитных аномалий (АМ-I, АМ-II, AM-III, AM-IV, AM-V) вызвана блоками магнитных пород в отложениях Усойского завала. Эти блоки находились в районе стенки срыва в зоне разлома, по которому произошел отрыв Усойского завала. Указанные блоки сместились относительно своего прежнего положения в плане на 500-600 метров. Вторая зона аномалий обусловлена более мелкими блоками, обрушившихся по стенке срыва в последнюю стадию образований завала. 

Горизонтальные размеры обнаруженных блоков магнитных пород позволяют высказать предположение о том, что мощность зоны ослабленных пород, по которым произошло смещение Усойского завала, в плане была не менее 200 метров. 

  

Гравиразведка. С помощью гравиметрической съемки в пределах Усойского завала выявлено несколько локальных аномалий силы тяжести (Приложения 10, 15). В южной части участка выделена положительная аномалия АГ-I, занимающая значительную площадь. Интенсивность ее достигает +1,4 мгл. Графики зависимости ∆g от величины радиуса осреднения (Рис.15, 16) показывают, что при применявшемся радиусе осреднения 600 метров аномалия не достигает максимальной интенсивности. Этот факт обусловлен тем, что размеры аномального объекта в плане значительно превышают применявшийся радиус осреднения. АГ-I в плане точно совпадает с положением основного массива Усойского завала. Она обусловлена более высокой плотностью этого массива по сравнению с другими частями завала. Некоторым отклонением от конфигурации основного массива является северо-западная часть этой аномалии. По-видимому, на этом участке к основному массиву вплотную примыкает другой блок плотных пород не обнаруженный при визуальном обследовании и не выделенный на карте А.И. Шеко [12].  

К северу от основного массива расположена аномалия АГ-II. Она изометрична в плане. Диаметр ее 250-300 метров максимальная интенсивность +1,5 мгл. Она расположена в зоне обратных блоковых смещений [12] и обусловлена небольшим по размерам блоком плотных пород. 

К северо-западу от АГ-II обнаружены две локальные аномалии АГ-III и АГ-IV, которые также расположены в зоне обратных блоковых смещений. Аномалия АГ-III имеет интенсивность до +1,5 мгл. Ее максимальные размеры 1000х400 метров. АГ-IV имеет меньшие размеры 500х200 метров. Ее максимальная интесивность +1,3 мгл. Описанные выше положительные гравиметровые аномалии полностью подтверждают блоковое строение Усойского завала. Они соответствуют более плотным и соответственно наиболее устойчивым его частям. 

В северной части завала установлена зона отрицательных значений остаточных гравиметровых аномалий (АГ-IX и АГ-Х). Интенсивность локальных аномалий в этой зоне достигает -3,0мгл. Указанная зона фиксирует положение наименее плотных отложений. В юго-восточном направлении от этой зоны находится небольшая по размерам аномалия АГ-VIII (-2,3 мгл), так же вызванная отложениями пониженной плотности. Между описанной выше зоной (АГ-IX и АГ-Х) и аномалией АГ-VIII находится самая низкая точка водораздельной гряды Усойского завала. Перечисленные факторы говорят подтверждают предположения А.И.Шеко и А.М.Лехатинова [12] о том, что в северной пониженной части завальной плотины селевые и обломочные отложения имеют значительную мощность. 

В центральной части Усойского завала выявлены три отрицательные гравиметровые аномалии АГ-VI (-1,9), АГ-VII (-2,8 мгл), АГ-V (-2,8 мгл), АГ-V (-1,7 мгл). Эти аномалии обусловлены наличием участков разрушенных пород с большим количеством полых трещин. Визуально наблюдемая зона инфлюации воды в отложения Усойского завала находится в интервале пикетов 70-95 по профилю 3С. Ее значительные размеры свидетельствуют о том, что отложения завала около береговой линии представляют единый приповерхностный горизонт с определенной пористостью, сопоставимый по размерам с визуально наблюдаемой зоной инфлюации. Как уже отмечалось аномалия АГ-II вызвана блоком более плотных отложений. Поэтому в этом районе размеры приповерхностного фильтрующегося потока резко сокращаются. Вероятнее всего, фильтрующиеся потоки огибают блок плотных пород, вызвавший аномалию АГ-II, с обеих сторон. К западу по мере увеличения скорости подземного потока, должно сокращаться поперечное сечение пористого пространства, необходимое для пропускания этого потока. 

Исходя из топографических данных, глубина до потока в центральной части завала между каньоном и зоной инфлюации должна увеличиться до 150 метров. Поэтому проследить пути фильтрации по прямому гравитационному эффекту весьма затруднительно. Можно предположить, что обогнув аномалию АГ-II, фильтрующиеся потоки двигаются на запад через участки пористых отложений, зафиксированные аномалиями АГ-VI  и АГ- VII, а затем за пределами участка гравиметрической съемки поворачивают на север к каньону. Однако это предположение нуждается в серьезной проверке другими методами, так как гравитационный эффект обусловлен пористостью отложений, а не водными потоками. В дальнейшем целесообразно проследить продолжение аномалии АГ-VI к западу от границы съемки. Если указанная аномалия резко изменит свое простирание в сторону каньона, то вероятность правильности нашего предположения значительно возрастет. 

  

Изучение фильтрации. Температура в приповерхностных слоях воды в Сарезском озере изменяется в зависимости от времени года от 0 до 15 градусов. Диапазон сезонных изменений температуры с глубиной значительно сужается. На глубине 70 метров температура воды практически не зависит от времени года и равна 5.1 градуса В интервале глубин 70 - 250 метров и более, она плавно повышается и достигает значения 7.15 градуса, которое остается постоянным до дна озера. По расчетам это значение с большой точностью совпадает со средней многолетней температурой воды, втекающей в озеро в расчете на единицу объема. Минерализация воды в интервале глубин от 0 до 50 метров равна 280 мг/л. Ниже она постоянно повышается и на глубине 250 метров и больше достигает 1160 мг/л, т.е. в озере есть застойная и проточная зоны. 

Воды Сарезского озера по скрытым путям фильтрации проходят через отложения Усойского завала и разгружаются в его нижнем бьефе в виде родников. По температурному режиму, электрическому сопротивлению и минерализации воды родники в нижнем бьефе завальной плотины уверенно разделяются на две группы. Первая группа родников связана с поверхностной зоной втекания воды на верхнем бьефе плотины. Температура воды в родниках этой группы зависит от времени года и изменяется от 1 до 15 градусов, а минерализация равна 280 мг/л. Во второй группе родников, связанной с глубинной зоной инфлюации, температура в течении года постоянна и равна 6С, а минерализация достигает 330-340 мг/л. Минерализация воды в реке Мургаб ниже Усойского завала 300-310 мг/л. Как большой и глубокий водоем Сарезское озеро позволяет очистить воду от взвеси и мути, а наличие глубинной зоны инфлюации позволяет сохранять довольно большой объем чистейшей пресной воды в его верхней проточной части. Многолетний расход воды, фильтрующейся через Усойский завал, по материалам ГМС Таджикистана равен 44.6 м/сек. Большая часть этого объема попадает в отложения завальной плотины на глубинах 50-70 метров. 

По материалам В.С.Гончарова [1, 9] суммарный расход воды в родниках с 1 по 21 - 45,3 м/сек. (прил. 11, створ II-II в период паводка, табл. №1). А общий расход всех родников в каньоне (прил.11, створ IV-IV, табл. №1) - 90 м/сек. Таким образом, в период паводка расходы глубинной и поверхностной зон фильтрации практически равны и составляют 50% от общего расхода воды, фильтрующейся через Усойский завал. В межень расход воды в глубинной зоне фильтрации остается прежним, а в поверхностной сокращается почти до нуля  

Графики расхода воды реки Мургаб по гидропосту Барчадив (рис.12 и 13) показывают, что максимальный расход воды в период паводка достигает 72 м/сек., а минимальный 36 м/сек.  На минимальных уровнях воды в озере расход почти не изменяется. Полученные сведения говорят о том, что при уровне озера ниже 3262 метра (отметка по водомерной рейке гидропоста Ирхт в Сарезском озере - 1000 см) в поверхностной зоне инфлюация воды прекращается. Разница в абсолютной величине максимального расхода воды в период паводка по материалам Гидрометслужбы и В.С.Гончарова может быть объяснена несовершенством применявшихся способов измерений. 

На основании всех перечисленных выше сведений была предпринята попытка получить зависимость между расходом воды, фильтрующейся через Усойский завал, и уровнем воды в Сарезском озере (рис.19). Для устранения противоречий в абсолютной величине расхода по данным ГМС и В.С.Гончарова построении зависимости проведено в %  к максимальному расходу воды. За 100% был принят расход воды при максимально высоком уровне воды за всю историю Сарезского озера. Такой уровень был отмечен 25 сентября 1973 года. Полученный график (рис.19) не претендует на высокую точность. Так как аппаратуры для подобных измерений  нет и методика определения подобных зависимостей отсутствует, то получить такой график каким-либо другим более обоснованным путем в настоящее время не представляется возможным. Рассматриваемый график необходимо проверить. Для его проверки нужно оборудовать новый гидропост на реке Мургаб непосредственно под Усойским завалом и проводить на нем  ежедневные измерения расхода, температуры и минерализации воды. Одновременно в родниках и в Сарезском озере ежемесячно делать измерения температуры и минерализации воды. В створе нового гидропоста нужно выполнить работы по определению коренного ложа реки Мургаб и оценке величины подруслового потока воды. 

В случае подтверждения полученной зависимости (рис.19) можно сделать очень важный вывод. Как уже отмечалось максимальный расход воды по гидропосту Барчадив по материалам ГМС - 72 м/сек. Многолетний среднегодовой расход 44.6 м/сек ( т.е. 62% от максимального). Если каким-либо способом (на глубине 40-50 метров от современного уровня озера) усилить гидравлическую связь верхнего бьефа с путями фильтрации  для того, чтобы они постоянно пропускали максимальный расход воды, то за 3-4 года можно понизить уровень озера естественным путем на 40-50 метров. Возможны несколько вариантов усиления гидравлической связи, но для выбора оптимального варианта нужно провести дополнительные исследования.  

  

Заключение

1. Геофизические исследования 1975-1977 годов показали принципиальную возможность выполнения сложного комплекса геофизических методов для изучения завальных плотин в высокогорных условиях. Результаты исследований позволили уточнить некоторые детали строения Усойского завала, подтвердить его блоковое строение и наличие в его пределах северной и центральной ослабленных зон, получить представление о положении путей фильтрации воды через завал, оценить мощность завальных отложений и положение тальвегов погребенных долин рек Мургаб и Шадау-Дара.  

2. Геофизические исследования завальной плотины выполнены в масштабе 1:10000 (сеть наблюдений при площадных исследованиях 200х50 м) и не закончены. Для того чтобы закончить эту первую стадию исследований необходимо выполнить следующие виды работ:  

- продолжить площадную гравиметрическую и магнитную съемки к западу от профиля 16 на 1000м и к востоку от профиля 3с на 1000м (в зимний период со льда озера) по той же сети; 

- выполнить сейсмические и профильные гравиметрические работы еще на четырех профилях  (первый от точки пересечения профилей 3С и 4С до профиля 16 ПК 25;   

второй по профилю 16 от ПК 25 до ПК 94;  

третий вспомогательный для соединения профилей 16-го и 2С и получения вместе с профилями 1976 года единого замкнутого полигона;  

 четвертый от профиля 16 ПК 45 на запад вдоль бровки каньона; 

- провести на всех новых профилях и профилях 1975-1976 годов индукционное профилирование для картирований скрытых трещин; 

- выполнить тематические работы по обработке гравиметрических материалов, геологической интерпретации результатов геофизических работ, моделированию процесса смещения завала и составлению новой инженерно-геологической карты динамики его движения. 

3. На второй стадии нужно провести: комплексные геофизические исследования ослабленных зон Усойского завала в масштабе 1:2000 для изучения их детального строения и прочностных свойств грунтов; прослеживание путей фильтрации воды через тело завала в плане и разрезе; выявление мест инфлюации воды на верхнем бьефе завальной плотины; изучения режима фильтрации воды. Полученные данные позволят сделать обоснованный прогноз устойчивости ослабленных участков при переливе воды и при подъеме уровня озера. 

4. В процессе работ 1967-68 годов геологами КГЭ и ВСЕГИНГЕО на правом борту Сарезского озера был выявлен оползнеопасный участок, обрушение которого в озеро может вызвать возникновения водяного вала большой высоты и размыв северной части Усойского завала, сложенной селевыми и обвальными отложениями. К изучению этого участка еще не приступали. Провести исследования по прогнозу устойчивости в районе Сарезского озера на таком участке очень трудно и на них будет затрачено много лет. В условиях повышенной сейсмичности, сложной тектоники и высокогорного рельефа возникновение других (кроме Усойского и Правобережного) грандиозных оползней типа Усойского завала вполне реально. Выявить такие участки можно с помощью региональных геофизических работ с целью изучения тектоники и глубинного строения, которые в ближайшее время даже не планируются. Исследования, разработка и реализация мероприятий по обеспечению безопасности будут продолжаться несколько десятков, а то и сотню лет. Способ  понижения уровня озера путем усиления фильтрации воды через отложения Усойского завала, предложенный  в разделе Результаты работ. Исследование фильтрации,  - самое простое и самое дешевое мероприятие по оперативному снижению риска прорыва вод Сарезского озера. Поэтому геофизические и гидрологические исследования по выбору оптимального варианта этого способа должны быть первоочередными. 

  

 

ЛИТЕРАТУРА

а) oпубликованная

1. Андреев А.Б., Клушин И.Г.  Геологическое истолкование гравитационных аномалий. Гостоптехиздат. 1962 г.

2. Гурвич И.И. Сейсмическая разведка. "Недра". 1970 г.

3. Немцов Л.Д. Высокоточная гравиразведка. "Недра". 1967 г.

4. Преображенский И.А. Усойский завал. Мат. по общ. и прикладной геологии, в. 14, 1920 г.

5. Справочник геофизиков (в шести томах). "Недра". 1968г.

6. Техническая инструкция по магнитной разведке. Госгеолтехиздат. 1963 г.

7. Инструкция по сейсморазведке. Гостоптехиздат. 1962 г.

8. Инструкция по электроразведке. Гостоптехиздат. 1968 г.

9. Инструкция по гравиразведке. Москва. "Недра". 1975 г.

10. Шпилько Г.А. Новые сведения об Усойском завале и Сарезском озере. Изв. Турк. отд.РГ0, т .ХI, в. 2, 1915 г.

б) фондовая

11. Деникаев Ш.Ш., Минаев В.С. и др..  Геологическое строение берегов Сарезского озера в районе Усойского завала. Душанбе. 1969 г.

12. Папырин Л.П. Отчет Гидрогеофизической партии о результатах рекогносцировочных геофизических работ, проведеных в 1969 г. в северной части Усойского завала на Центральном Памире. Душанбе. 1970 г.

13. Папырин Л.П., Казарцева Н.П. и др. Отчет о результатах инженерно-геологических исследований на оползневых участках Южного Таджикистана. Душанбе. 1974 г.

14. Папырин Л.П., Вишняков Ю.С.,Черницина Е.Ю. Отчет Гидрогеофизической партии ЮГФЭ о результатах геофизических работ выполненных на

Таджикабадском оползневом склоне в 1971 г. Душанбе. 1972 г.

13. Шеко А.И., Лехатинов А.М. и др. Оценка селеопасности высокогорных озер Таджикской ССР. (бассейны озер Сарез и Яшиль-Куль). Москва. 1968 г.

16. Шеко А.И., Лехатинов А.М. и др. Оценка устойчивости Усойского завала. Москва. 1970 г.

 

 

 

ОТЗЫВ

на отчёт Гидрогеофизической партии Южной геофизической экспедиции Управления геологии Совета Министров Таджикской ССР "Результаты инженерно-геологических исследований в районе Сарезcкого озера и долин рек Бартанг, Мургаб.

Часть IV. Геофизические работы. Автор Л.П. Папырин и другие.

 

Раздел "Геофизические работы"состоят из двух томов. Том IX - объяснительная записка содержит ... страниц машинописного текста и 19 рисунков в тексте. Том - X - "Графические приложения" - содержит 15 графических приложений на 15 листах

Проблема Сарезского озера и Усойского завала имеет исключительно важное народохозяйственное значение. Однако труднодоступность этого участка Центрального Памира и изолированность его от путей сообщения, длительное время не позволяли изучить глубинное геологическое отроение Усойского завала.

В настоящее время наличие вертолетного транспорта и применение геофизических методов и инженерно-геологических исследований позволили приступить к решению этой непосильной в прошлом задачи Труднопроходимый рельеф поверхности Усойского завала, отсутствие опыта геофизических исследований для решения подобных задач и полное отсутствие опорных геологических материалов по глубинному строению изучаемого объекта, создавали технические и методические трудности при выполнении указанных работ.

Авторы в очень сжатые сроки приспособили для ручной переноски аппаратуру и вспомогательное оборудование для проведения сейсмических и электроразведочных работ, изготовили высокоточный термометр и оборудование, плавающую каротажную станцию.

Необходимо отметить следующие положительные моменты данной работы:

1.  Авторы применили для изучения Усойского завала широкий комплекс геофизических методов - электроразведку, магниторазведку, гравиметровую съёмку, сейсморазведку, каротажные измерения температуры и электрического сопротивления воды в озере. Взаимная увязка результатов работ по каждому из этих методов позволила авторам провести геологическую интерпретацию полученных геофизических материалов.

2.  Результаты геофизических исследований тщательно увязаны с инженерно-геологическими исследованиями, выполненными на Усойокои завале в прошлые годы.

3.  Для изучения фильтрации была проведена обработка материалов гидрометеослужбы.

С выводами авторов о необходимости и направлении дальнейших исследований на Усойоком завале следует согласиться. В дальнейшем необходимо провести исследования оползнеопасного участка на правом берегу Сарезского озера. Проведение геофизических работ на этом участке является ещё более сложной во всех отношениях задачей. Как и предлагают авторы, в качестве первого шага на пути решения этой задачи необходимо выполнить параметрические работы по изучению физических свойств и геофизические исследования с  целью выявления региональных тектонических нарушений на этом участке.

Несмотря на ряд недостатков в написании текста и составлении графических приложений, данная работа заслуживает ОТЛИЧНОЙ оценки.

Зав. отделом Гидрогеофизики института ГИДРОИНГЕО,    кандидат геол.- минералогических наук   Грибанов Б.И.

 

 

 

 

 

ОТЗЫВ

на отчёт Гидрогеофизической партии Южной геофизической экспедиции Управления геологии Совета Министров Таджикской ССР. Результаты инженерно-геологических исследований в районе Сарезского озера и долин рек Бартанг, Мургаб.

Часть IV. Результаты геофизических исследований. Автор Л.П. Папырин.

 

Геофизические исследования входили составной частью в комплекс инженерно-геологических исследаваний и преследовали цель изучить геологическое строение Усойского завала - этой сложной в генетическом отношении огромной запруды, в образовании которой основную роль играли оползневые  процессы, а также фильтрация через тело этой запруды.

Размеры Усойского завала, особенности его рельефа, труднодоступность района исследаваний не позволяют проведение горно-буровых работ. Выполнение геофизических работ также связано с очень большими  трудностями, техническими и методическими.

Следует также отметить, что геофизические исследования были выполнены в очень сжатые сроки.

Комплекс геофизических исследовании включал в себя следующие методы: электроразведку (ВЭЗ и НЧЗ), сейсморазведку, магниторазведку и гравиразведку. В методическом отношении  полевые исследования и камеральная обработка выполнены правильно. В результате проведения комплекса геофизических исследований в значительной степени уточнено геологическое отроение отдельных частей Усойского завала. Интерпретация данных различных методов также проведена геологически правильно.

Важное значение имеют результаты изучения минерализации и температуры воды в Сарезском озере, а также изучение температура воды в родниках, которые выходят на правом борту каньона.

По результатам интерпретации следует сделать несколько замечаний. Непонятна интерпретация преломляющей границы сейсмических скоростей, которая наблюдается на коренном склоне в юго-восточной части Усойского завала, на участке, примыкающем к перемычке между озерами Сарез и Шадау.

Разрушение горных пород на этом участке может быть вызвано огромным давлением оползневого массива на этот склон. При этом нужно иметь ввиду, что перемычка между озёрами представляет собой вал выдавливания. Аллювиальные отложения р. Шадау здесь, выдавлены на 150-200 метров и перемешаны с сильно выветрелыми глинистыми сланцами, которые слагали русло этой реки.

Нельзя не согласиться с предложением автора об увеличении фильтрации воды из Сарезского озера через Усойский завал и тем самым решить проблему снижения уровня воды в этом озере.

В целом отчёт заслуживает ОТЛИЧНОЙ оценки.

В заключении следует высказать пожелания о необходимости продолжения геофизических исследований с целью доведения до конца нерешённых вопросов на Усойском завале и изучения геологического строения правого борта Сарезского озера.

Заведующий сектором инженерной геодинамики ВСЕГИНГЕО, кандидат геол.- минералогических наук    А.И.Шеко

 

 

 

 

 

ПРОТОКОЛ №10

заседания НТС ЮГФЭ по рассмотрению отчёта "Результаты инженерно-геологических исследований в районе Сарезского озера и долин рек Мургаб и Бартанг за 1975-77 годы". Часть IV-геофизические исследования. Томa IX и X.

от 21 марта 1977 года.                                                                            г. Орджоникидзеабад.

 

Председатель НТС                     - Пономаренко Э.А., начальник ЮГФЭ

Зам. председателя НТС              - Дуркин А.Т., инженер ЮГФЭ

Зам. председателя НТС              - Мучаидзе Д.Р., гл. геолог ЮГФЭ

Секретарь НТС                           - Казарцева Н.П., гл. геофизик Гидрогеофизической  партии

 

ПРИСУТСТВОВАЛИ ЧЛЕНЫ НТС:

Сафьян Л.М.                             - гл. геофизик ЮГФЭ

Сусин О.А,                               - нач. Памирской партии

Савинкин А.                            - гл. геофизик Гравиметрической  партии

Фролов Ю.М.                           - гл. инженер Бабатагской сейсмопартии

Сахно Г.А.                               - нач. Гиссарской партии

Кузнецов Е. С.                          - нач. Южно-Таджикской Тематической партии

Почерняев В.Г.                         - гл. геофизик Кулябской сейсмопартии

Фихиева Л.М.                           - ст. геофизик Южно-Таджикской тематической партии

Землянов В.Н.                          - нач. Каратегинской партии

Олонов Ю.М                        - ст. геофизик той же партии

Папырин Л.П.                       - нач. Гидрогеофизической партии

Казарцева Н.П.                      - гл. геофизик той же партии

Трунин А.И.                         - ст. геофизик той же партии и другие, всего 25 человек.

 

ПРИГЛАШЕННЫЕ НА ЗАСЕДАНИЕ:

Сердюк Я.Я.                               - гл. гидрогеолог Комплексной геологической экспедиции

Куделько А.А.                         - нач. Таджикской геолого-съёмочной партии КГЭ

Колесник Н.И.                         - гл. геолог той же партии

Лим В.В.                                - нач. Сарезского отряда той же партии.

 

ПОВЕСТКА ДНЯ

I. Рассмотрение отчёта "Результаты инженерно-геологических исследований в районе Сарезского озера и долин рек Мургаб и Бартанг за 1975 -77 годы", часть IV - геофизические исследования, тома IX и X.

 

СЛУШАЛИ: Сообщение начальника Гидрогеофизической партии ЮГФЭ Папырина Л.П. о результатах комплексных геофизических исследований, выполненных в 1975 - 76 годах в районе Сарезского озера"

Были зачитаны отзывы на IV часть отчёта "Результаты инженерно-геологических исследований в районе Сарезского озера и долин рек Мургаб я Бартанг за 1975 - 77 годы." Заведующего отделом гидрогеофизики ГИДРОИНГЕО  кандидата геолого-минералогических наук Грибанова Б.И. и заведующего сектором инженерной геодинамики ВСЕГИНГЕО кандидата геолого-минералогических наук Шеко А.И.

Папырин Л.П. ответил на вопросы. При обсуждении отчёта выступили: гл. геофизик Гравиметровой партии Савинкин А.Т., нач. Каратегинской партии Землянов В.Н., гл. инженер ЮГФЭ - Дуркин А.Т.

 

НТС КОНСТАТИРУЕТ:

В соответствии о проектом геофизические исследования проводились для получения представления о глубинном строении Усойского завала. Эту сложную задачу предполагалось решить с помощью обширного комплекса геофизических методов: электроразведки, сейсморазведки, магнитной и гравиметровой съёмок, измерения температуры и электрического сопротивления воды в Сарезском озере. Практическое осуществление этих исследований вызвало необходимость в решении целого ряда проблем, связанных с проведением геофизических исследований в условиях исключительно труднопроходимого рельефа поверхности завала, ми отсутствием опыта исследования завальных плотин. Выполнение указанного комплекса исследований позволило получить следующие сведения о строении Усойского завала:

1. Электроразведочные работы методом ВЭЗ позволили определить мощность суглинистых и грязекаменных отложений в пределах селевого поля в северной части Усойского завала.

2. С помощью метода НЧЗ на профиле б, проходящем через центральную часть завала в меридиональном направлении, получен геоэлектрический разрез. Для обоснованной геологической интерпретации полученного разреза необходимы дополнительные геологические данные.

3. По результатам сейсморазведки МПВ на профилях: 1с, 2с, Зс и 4с определено положение кровли плотных коренных пород.

4. По материалам магниторазведки в пределах северной части Усойского завала выявлено несколько локальных магнитных аномалий, вызванных блоками магнитных пород в отложениях завала. Зафиксировано положение разлома, по которому произошло смещение Усойского завала.

5. С помощью гравиметрической съёмки установлено положение нескольких блоков плотных пород, являющихся наиболее устойчивыми частями завала.

Выделено две зоны пониженной плотности отложений Усойского завала. Северная зона является самой разрушенной и неустойчивой частью завала. С зоной пониженной плотности в центральной части завала предположительно связаны пути фильтрации воды через Усойский завал.

6. Определено положение нижней границы зоны интенсивной фильтрации воды через Усойский завал. Высказано предположение о наличии поверхностной и глубинной зон фильтрации воды. Получен приближённый график расхода потока, фильтрующегося через Усойский завал, в зависимости от уровня воды в Сарезском озере.

7. Установлено, что наблюдаемые на оползнеопасном участке на правом берегу Сарезского озера поверхностные трещины не прослеживаются с помощью магниторазведки.

 

НТС РЕКОМЕНДУЕТ:

1. Продолжить геофизические исследования на следующих стадиях изучения Усойского завала для решения следующих геологических задач:

а)   проверка полученного графика расхода воды фильтрующейся через Усойский завал, в зависимости от уровня воды в Сарезском озере (режимные измерения в течении одного года температуры воды в родниках и в призавальной части обоих озёр). Гидрогеологические наблюдения за расходом реки Мургаб непосредственно под Усойским завалом и уровнями воды в призавальной части обоих озёр;

б)   уточнение геологического строения ослабленной зоны в центральной части завала и прослеживание её в западном направлении. (детальная гравиметровая съёмка по сети 30x20 метров на площади 2,5 кв.км, гелиевая съёмка для детального прослеживания путей фильтрации);

в)   изучение геологического строения перемычки между озёрами Сарезским и Шадау (гравиметрическая и гелиевая съёмки);

2. Изучение оползнеопасного участка Биробанд на правом берегу Сарезского озера является сложнейшей проблемой как в техническом, так и в методическом отношении. Для оценки возможностей геофизических методов при изучении этого склона целесообразно провести следующие предварительные исследования:

а)   провести параметрические работы по изучению физических свойств горных пород этого участка;

б)   установить местоположение регионального тектонического нарушения, которое обусловило возникновение указанного оползневого участка. Для этого целесообразно на площади значительно превышающей размеры этого участка (весь район, прилегающий к западной части озера) провести магнитную  и гравиметровую съемки масштаба 1:25000 - 1:50000 и, по возможности, электроразведочные и сейсморазведочные работы с целью выявления и прослеживания указанного выше тектонического нарушения;

в)   провести детальные измерения температуры и электрического сопротивления воды (в придонной части) в районе оползнеопасного участка с целью выявления положения термоминеральных или холодных источников, которые могут быть связаны с тектоническими нарушениями. Обнаружение подобных подводных источников подтвердит наличие регионального тектонического нарушения и позволит оценить гипсометрическое положение возможной поверхности скольжения оползневого склон:

3. Предложенный Папыриным Л .П. график изменения расхода воды фильтрующейся через Усойский завал в зависимости от уровня воды в Сарезоком озере н сделанные на основании этого графика выводы целесообразно рассмотреть совместно со специалистами в области инженерной геологии и гидротехники в институтах Гидропроект и ВСЕГИНГЕО.

 

НТС ПОСТАНОВЛЯЕТ:

1. Отчёт "Результаты инженерно-геологических исследований в районе Сарезского озера и долин рек Мургаб и Бартанг за 1975 77 г.г.. Часть IV - геофизические исследования, томa IX и X   принять с оценкой ОТЛИЧНО.

2. Полевые геофизические материалы по участку Сарезское озеро cдать в архив Южной геофизической экспедиции.

 

"СОГЛАСОВАНО"                                                        

Председатель НТС Южной геофизической Экспедиции Пономаренко Э.А.

Начальник отдела Гидрогеологии  и инженерной геологии Управления    Геологии СМ Таджикcкой ССР   Саржан Г.Т

Секретарь НТС ЮГФЭ Казарцева Н.П.

21 марта 1977 года.

 

 

 

 

 

Министерство геологии СССР

Управление геологии Совета министров Таджикской ССР

Протокол № ________ заседания научно-технического Совета Управления геологии Совета Министров Таджикской ССР

22 Марта 1977 г.

 

Председатель НТС - Г.В. Кошлаков, Секретарь НТС - Г.Т. Саржан

 

ПРИСУТСТВОВАЛИ:

Члены НТС: Огнев Н.С., Дьяков Ю.А., Дзайнуков А.Б., Сергеева М.Д., Орифов А.О., Адамян Р.Р.

Приглашенные на заседание:

От Мингео СССР - Забузов А.А.

От института ВСЕГИНГЕО - Шеко А.И., Постоев Г.П., Гончаров В.С.

От института ГИДРОИНГЕО - Ниязов Р.А., Пушкаренко В.П., Грибанов Б.П.

От В/О "Союзводпроект" - Ишунин В.П.

От института СРЕДАЗГИРОПРОЕКТ"- Алексеев И.К., Саломатов С.А., Питаев Б.П.

От института "Таджикгипроводхоз" - Сквалецкий Е.Н., Русаков В.С.

От института геологии АН Тадж.ССР - Преснухин В.И.

От Управления гидрометеослужбы Тадж ССР - Усков Ю.С.

От Памирской экспедиции - Деникаев  Ш.Ш. (рецензент)

От КГЭ - Джалилов Х.Х., Сердюк Я,Я., Куделько А.А., Лим В.В., Колесник Н.И., Погребной П.А., Рябоконев, Н.Н., Шкалина С.А.

От ЮГФЭ - Пономаренко Э.А., Мучаидзе Д.Р., Папырин Л.П.

От МЭГЭИ - Перистый В.А., Прокофьев А.Г.

 

ПОВЕСТКА ДНЯ:

Рассмотрение отчёта "Результаты инженерно-геологических исследований в районе Сарезского озера и долин рек Мургаб и Бартанг"

 

СЛУШАЛИ:

Информацию авторов отчёта: Лима В.В., Папырина Л.П., Прокофьева А.Г.,  Постоева Г.П. по содержанию отчёта.

 

ВЫСТУПИЛИ:

Ниязов Р.А. - Одним из наиболее интересных моментов в отчёте является то, что авторы.по новому подошли к инженерно-геологическому районированию территории. Получен большой фактический материал свидетельствующий об устойчивости тела завала. Отчёт заслуживает отличной оценки.

При проведении дальнейших исследований необходимо особое внимание уделять инструментальным наблюдениям. Например, применение деформатора позволит постоянно следить за деформацией оползневого склона, распределении трещин, характером их формирования. Изучение сейсмических условий также должно явиться дальнейшим направлением работе

Ишунин В.П. - Как представитель ЗАКАЗЧИКА от В/О Союзводпроект я должен сказать, что техническое задание, выданное Управлению геологии, выполнено. Для предотвращения прорыва вод Сарезского озера и разработки схемы комплекса мероприятий необходимо было выявить опасные участки. Такие участки выявлены. Основной проблемой на сегодняшний день является решение устойчивости правого борта. На следующей стадии работ видимо придётся к этому вернуться.

Шеко А.И. - Следует отметить кратчайшие сроки, в которые проведены работы, правильность решения Управлением геологии поставленных задач, вклад Управления гидрогеологических работ МГ СССР в проведении работ. Составлены карты, дающие чёткое представление о процессах, которые будут проходить при снижении уровня. Установлено, что тело завала в основной части является монолитным, что наиболее ослабленной зоной явлется зона рыхлых отложений Северной части завала и установлена их мощность; что половина фильтрации паводковых расходов происходит в верхних 8-10 м, несколько меньше- к 50 м и совершенно прекращается к 100 м. На правом борту выделены 3 системы трещин - растяжения, нейтральные, сдвига и сжатия (боковые). Установлено что этот участок неустойчив и оползание здесь может произойти и без сейсмического толчка.

Дальнейшие исследования необходимо продолжить по изучению устойчивости правого борта озера, неустойчивых участков в долине р.Бартанг, по определению путей фильтрации воды через завал, но эти работы должны проводиться на более поздних стадиях проектирования.

Забузов А.А. - Проблема Сареза возникла в результате активизации экзогенных процессов на всей территории страны. Работа проделана огромная и полученный материал пригоден для более детальны проработок. Вопрос Сареза с повестки дня не снимается. В дальнейшем работы надо проводить Управлению геологии и ВСЕГИНГЕО совместно.

Кошлаков Г.В. - Вопрос о проведении работ на Сарезе был поставлен в апреле 1975 г., исполнители выехали осенью 1975 г, работали по настоящему только один сезон в 1976 году. Отчёт написан за 3 месяца - сверхсжатые сроки.

Полученный материал явлется основой для составления схемы защиты озера и если перед Управлением геологии будут поставлены более точные задачи и определены конкретные сроки, мы готовы работы продолжать,

Следует отметить, что проведение полевых работ было сопряжено с большими техническими трудностями. Проведению таких работ как правило предшествует длительная и серьёзная предполевая подготовка. К сожалению из-за сжатых сроков провести такую подготовку не было возможности

Правый борт - это наименее изученный участок территории. Геофизические исследования здесь в необходимом объёме поставить неудалось и, видимо, не удастся, т.к. нужны новые технические средства, новая аппаратура и т.д. Учитывая большой опыт изучения оползней в Таджикистане, можно сказать, что оползень на правом борту представляет собой реальную потенциальную опасность. Причём, реализация его возможна и без крупного сейсмического толчка.

В дальнейшем необходимо изучение сейсмического режима района Сарезского озера.

 

НТС ОТМЕЧАЕТ:

Инженерно-геологические исследования в районе Сарезского озера и долин рек Мургаб и Бартанг проведены в соответствии с распоряжением Совета Министров СССР № 678-р от 27 марта 1975 г. "О составлении схемы комплекса мероприятий по предупреждению прорыва вод Сарезского озера и возможному использованию его водных ресурсов для нужд орошения и гидроэнергетики".

Целевое задание этих исследований определено приказом Мингео СССР № 187 от 21 апреля 1975 года и предусматривало проведение инженерно-геологических исследований силами Управления геологии Совета Министров Таджикской ССР при методической помощи ВСЕГИНГЕО и ГИДРОГИНГЕО.

Основные задачи исследований были определены техническим заданием Всесоюзного объединения "Союзводпроект" Минводхоза СССР от 25 июня 1975 года. В результате проведения инженерно-геологических работ в районе Сарезского озера и долин рек Мургаба и Бартанга должны были быть получены необходимые материалы для составления "Схемы".

На координационном совещании 75 июня 1975 года в пос. Разведчик Таджикской ССР были определены конкретные задачи всех исполнителей инженерно-геологических исследований: Управлении геологии Совета Министров Таджикской ССР, ВСЕГИНГЕО и ГИДРОГИНГЕО. В выполнении инженерно-геологических исследовании в районе Сареэского озера принимали участие: Комплексная геологическая экспедиция, Южно-геофизическая экспедиция, Топо-геодезический отряд Управления геологии Совета Министров Таджикской ССР и ВСЕГИНГЕО.

В результате проведенных инженерно-геологических исследований:

-  составлены инженерно-геологические карты распространения экзогенных геологических процессов для всей территории исследования масштаба 1:100000, а для бортов Сарезского озера и участков конкурирующих створов в масштабе 1:25000;

-  прогнозная карта возможных обрушений бортов озера и гидрогеологическая карта в масштабе 1:100 000;

-  дана характеристика геологического строения, тектоники, гидрогеологических условий, экзогенных геологических процессов района исследовании;

-  выявлены места возможных подпруживаний долины реки Бартанг в случае катастрофического прорыва Сарезского озера, определены размеры возможных запруд и объёмы озер, которые могут образоваться при этом;

-  выявлены возможные отрицательные воздействия увеличения расхода реки Бартанг при планомерном спуске воды из Сарезского озера с большими расходами;

-  в результате геофизических исследований уточнено геологическое строение Усойского завала установлены мощности сильно разрушенных пород в северной части его, ослабленные зоны в центральной части завала;

-  выявлены места и определены возможные объёмы обрушений в долине реки Мургаб, восточнее Сарезского озера и установлено, что эти обрушения не вызовут перелив воды через Усойский завал;

-  в результате геофизических и ядерных индикаторных исследований изучена фильтрация воды через Усойский завал; установлено, что расходы фильтрации находятся в тесной зависимости от уровня воды в Сарезcком озере и основной расход фильтрации происходит до глубины 50 м со скоростью от 1.5 до 4.5 м/сек;

-  несмотря на то, что на поверхности и в теле завала в настсящее время продолжают развиваться экзогенные геологические процессы (карст, обвалы и др.), Усойский завал при современных условиях представляет устойчивое сооружение, наиболее ослабленной зоной явлется его северная часть, сложенная селевыми и обвально-оползневыми накоплениямими с большим содержанием гипса;

-  наибольшую опасность представляет возможность обрушения горных пород с правого борта объёмом около 2 км, что вызовет перелив воды через пониженные участки Усойского завала и разрушение верхней части завала (до 60-100 м);

-  в результате предварительных расчётов установлено, что снижение уровня воды на 150 м с расходом 100 м/сек, не должно существенно повлиять на общую устойчивость склонов;

-  наиболее вероятно, что катастрофическая подвижка оползней на правом и левом бортах озера произойдёт во время сильного землетрясения;

-  разработана принципиальная схема наблюдения за устойчивостью склонов озера с применением средств автоматизации, которая позволяет предупредить население о возможной катастрофе и принять необходимые меры по эвакуации населения и материальных ценностей из опасных зон;

 

НТС ПОСТАНОВЛЯЕТ:

1. Считать задачи, предусмотренные техническим заданием с целью изучения инженерно-геологических условий района Сарезского озера и долины р. Бартанг для составления схемы мерприятий по предупреждению катастрофического прорыва его воды, выполненными и достаточными для проектных решений на этой стадии. Дальнейшее изучение инженерно-геологических условий должно производиться в соответствии с конкретным рашением задач на более поздних стадиях проектирования.

2. Отметить, что полевые исследования и камеральная обработка материалов выполнены качественно и в сжатые сроки. При этом исполнители проявили самоотверженность и понимание важности решаемых задач. В короткие сроки был решен ряд методических и технических вопросов и практических задач, в том числе и не предусмотренных техническим заданием.

3. Отчётные материалы принять с отличной оценкой и направить Генеральному заказчику - В/О "Союзводпроект".

4. Учитывая важность решения задач по обеспечению безопасности населения, дальнейшие исследования необходимо продолжить. Они должны проводиться по комплексной программе в содружестве с другими ведомствами.

5. Дальнейшие исследования в районе Сарезского озера по линии Управления геологии Совета Министров Таджикском ССР должны быть направлены на продолжение наблюдений за деформацией Усойского завала и бортов Сарезского озера, а также, по мере необходимости, на решение вопросов по детализации геологического строения и инженерно-геологических условий в зависимости от тех или иных конкретных задач и решений.

6. В первом полугодии 1977 года составить краткую информацию о проведенных инженерно-геологических исследованиях в районе Сарезского озера и долины реки Бартанг и направить её в Министерство геологии СССР, Совет Министров Таджикской ССР; институты ВСЕГИНГЕО и ГИДРОИНГЕО.

 

Председатель НТС.......................................Г.В. Кошлаков

Секретарь.....................................................Г.Т. Саржан