Високоточнагравірозвідка (мікрогравіметрія) при районуванні узбережжя Мертвого моря,
Мал. 1.
Так, для сферичної моделі радіусом 10 м. та глибиною до центру 25 м. розрахункова амплітуда аномалії становить 0.08 мГал, а її ширина – близько 30 м. (рис.5). Базуючись на результатах моделювання, крок зйомки не повинен перевищувати 5 м, а точність вимірювань гравітаційного поля – 0.005 мГал.
Крім того, було зроблено висновок, що підземні провали можуть бути виявлені на глибині, що не перевищує їх діаметр у невелику кількість разів. Як випливає з рис.6, якщо ефективний радіус провалу, заповненого солоною водою, 8 м., він не буде виявлений на глибині, що перевищує 16 м.. Якщо ж провал заповнений повітрям, тобто, щільнісний контраст більше, то провал буде виявлено на глибині до 24 м-коду.
Разом з тим, значні методичні складності комп'ютерної обробки мікрогравіметричної зйомки, зумовлені геолого-геофізичною специфікою району Мертвого моря, і іноді неоднозначність результатів, дають підставу деяким фахівцям ставити під сумнів її ефективність. Дійсно, проведені нами кілька років тому, мікрогравіметричні зйомки на декількох ділянках на узбережжі Мертвого моря дали, на перший погляд, неоднозначні результати: від явно позитивних до спірних. провалів стає очевидною ефективність методу і на спірних ділянках, у чому, до речі, виконавці робіт не сумнівалися, ґрунтуючись на законах фізики, даних комп'ютерного моделювання, мікрогравіметричних дослідженнях в інших районах світу при виявленні підземних печер, а також на власному чимало досвіду проведення гравіметричних. досліджень для вирішення різнихгеологічних завдань у різних районах. Мікрогравіметрична зйомка (поряд, іноді, з іншими геофізичними методами: наземні та міжскважинні електромагнітні методи, сейсморозвідка методом відбитих хвиль, дослідження міжскважинного простору за допомогою сейсмічного просвічування та ін), зазвичай використовується для виявлення прихованих карстових воронок (печер) ) за локальними гравітаційними аномаліями. Найбільш поширений щільний контраст у класичних карстових районах досягає 2.6 г/см3 для порожнин, заповнених повітрям і 1.5 г/см3 для порожнин, заповнених водою. У цих умовах успіх виявлення за локальними гравітаційними аномаліями прихованих печер забезпечений. Що ж до розглянутого району, то тут умови щодо мікрогравіметричної зйомки значно сложнее. У чому ж ця складність у районі Мертвого моря? По-перше, тут густинний контраст підземних порожнин оцінюється в 0.5-0.7 г/см3 або навіть нижче, що знижує ймовірність виявлення над ними гравітаційних аномалій, оскільки інтенсивність останніх буде невелика. По-друге, через заповнення басейну Мертвого моря низькощільними осадовими породами, регіональний негативний гравітаційний ефект над ним дуже великий, що досягає – 140 мГал. А це означає, що градієнт гравітаційного поля між прибережною континентальною частиною, де інтенсивність поля значно вища, і власне басейном Мертвого моря (включаючи його береги), дуже крутий приблизно 10 мГал/км. Виявлення локальних гравітаційних аномалій невеликої інтенсивності, обумовлених підземними порожнечами, на тлі такого гравітаційного «схилу» також дуже важко.введення деяких поправок, показало можливість виявлення ізольованих локальних гравітаційних аномалій над порожнечами, за умови дотримання певних співвідношень між їх розмірами і глибиною. вказаному щільнісному контрасті, буде зафіксована помітною локальною гравітаційною аномалією, якщо відстань між станціями вимірювання гравітаційного поля, не перевищуватиме 5 -10 м. та інтерпретацію, проводилися нами канадським автоматичним мікрогравіметром Scintrex AutoGrav CG3M, що має високу роздільну здатність (0.001 мГал), стандартним відхиленням < 0.005 мГал і необхідну точність і, що не менш важливо, високоточним лазерним топографічним приладом Laser Total Station, що забезпечує точність визначення висот в кілька мм. щогодини, тобто. враховувалися поправки за дрейф приладу та місячно-сонячне тяжіння. В результаті точність визначення гравітаційного поля в редукції Буга при 10% контролі досягала 0.01 – 0.02 мГал. У ці дані було запроваджено поправки за вплив навколишнього рельєфу. Щільність проміжного шару для обчислення редукції Буге 2.67г/см3. Для набору еталонного матеріалу, або як кажуть у термінах "розпізнавання образів", для навчання "з учителем", зйомки велися на ділянках, де були відомі відкриті або передбачалися підземні приховані порожнини, а також на ділянках, де малоглибинні сейсмічні дані та польові геологічніспостереження не підтвердили наявність прихованих каверн. При обробці матеріалів вводилися необхідні виправлення, що вимагають іноді евристичного (логічного, творчого) підходу. Йдеться про комбінацію формально-математичних та неформально-логічних методів, що дозволяють виділити із сумарного гравітаційного поля, що цікавить дослідника корисну інформацію, а саме, клас залишкових локальних аномалій.
Найбільш відчутні результати були отримані нами, зокрема, на ділянці "Нахаль Хевер", який наведений тут як приклад (рис.7, 8). На рис. 7А – точки спостереження і натомість топографічної карти, рис. 7В – спостережена карта гравітаційного поля в редукції Буге, поєднана з регіональним трендом третього порядку. Після віднімання тренда отримано карту локального поля (рис.8). У центральній частині ділянки була виявлена велика складна формою негативна гравітаційна аномалія, яка, за нашим припущенням, фіксувала велику підземну печеру.
У межах контурів цієї аномалії знаходилися чотири з п'яти відомих на ділянці ізольованих один від одного, не дуже великих відкритих провалів (на рис.8 відзначені білими точками з номерами, на фоні негативної аномалії синього кольору). Наступні події повністю підтвердили наше припущення про підземну печеру. Видимі провали постійно збільшувалися, як у діаметрі, так і на глибину і в даний час ділянка являє собою суцільну яму, що практично відповідає розмірам аномалії (рис. 4). Характерним прикладом є також ділянка "Ассаель", розташована на відстані 0.5 км південніше ділянки "Нахаль Хевер" (рис.1). На площі ділянки "Ассаель" були відомі кілька невеликих ям, які не відзначалися локальними гравітаційними аномаліями і, водночасспостерігалися аналогічні аномалії, яким відповідали видимі поверхні провали. За минулі 3-4 роки видимі на поверхні ями не прогресували, тоді як біля "спірних" аномалій ями з'явилися. Аналогічна ситуація має місце і на інших ділянках (наприклад, ділянки Зоар та Ваді Аругот).
Рис.9. Таким чином, стає очевидним, що негативними гравітаційними аномаліями відзначаються значні за розмірами (а отже, небезпечні) підземні порожнечі, які виявлені на поверхні у вигляді окремих ям в даний час, або можуть проявитися у вигляді великих провалів у найближчому майбутньому. Ті ж ями, які не пов'язані з великими підземними печерами, а є локальними осіданнями ґрунту іншого генези, або з якихось причин процес руйнування в цих місцях зупинився, і отже, вони не становлять небезпеки, не відзначаються негативними гравітаційними аномаліями. Більше того, чотиривимірний мікрогравіметричний моніторинг (4D), з урахуванням координати «час», дозволяє фіксувати зміни гравітаційного поля в часі в місцях можливого виникнення провалів і, тим самим, вказує на місця Підземного перерозподілу мас у реальному масштабі часу, що може бути одним з ознак майбутнього руйнування земної поверхні у майбутньому. Цьому може служити і моніторинг рельєфу земної поверхні, проведений нами в районі "Ейн-Геді". Вимірювання висот поверхні дороги показали, що центральна частина цього відрізка, довжиною близько 150 метрів, осіла за кілька місяців приблизно на 10 см. Крім того, і на південній частині відрізка дороги, на асфальті були виявлені свіжі тріщини, що свідчить про її просідання. (Рис.10).
