Гранулометрический состав, магнитные и электрические свойства субаэральных покровных отложений на территории Новосибирского Академгородка

Під час проведення інженерно-геологічних досліджень для будівництва нового корпусу Новосибірського державного університету було розкрито горизонт ґрунтів із просадковими властивостями, який визначено стандартним аналізом як супісок пилуватий просадковий. Генезис цих ґрунтів і межі поширення не було...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2012
Автори:	Матасова, Г.Г., Оленченко, В.В., Казанский, А.Ю.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут геофізики ім. С.I. Субботіна НАН України 2012
Назва видання:	Геофизический журнал
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/97842
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Гранулометрический состав, магнитные и электрические свойства субаэральных покровных отложений на территории Новосибирского Академгородка / Г.Г. Матасова, В.В. Оленченко, А.Ю. Казанский // Геофизический журнал. — 2012. — Т. 34, № 4. — С. 177-192. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-97842
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-978422016-04-05T03:02:25Z Гранулометрический состав, магнитные и электрические свойства субаэральных покровных отложений на территории Новосибирского Академгородка Матасова, Г.Г. Оленченко, В.В. Казанский, А.Ю. Під час проведення інженерно-геологічних досліджень для будівництва нового корпусу Новосибірського державного університету було розкрито горизонт ґрунтів із просадковими властивостями, який визначено стандартним аналізом як супісок пилуватий просадковий. Генезис цих ґрунтів і межі поширення не було визначено. Згідно з результатами досліджень гранулометричного складу, електричних і магнітних властивостей ґрунтів, вони являють собою перешарування піщаних різновидів та горизонтів викопаних ґрунтів. Верхня частина до глибини 0,8—1,0 м відрізняється від іншої частини розрізу аномально високим питомим електричним опором, протилежним характером кореляційних зв’язків між гранулометричним складом відкладів і магнітними характеристиками, що зумовлено продовженням постгинетичних процесів. Рекомендовано проведення геолого-геофізичного дослідження на цій території у свердловинах розвідувального буріння з кроком 0,5 м. During geological engineering research for new building of the Novosibirsk state university a horizon of ground settlement classified by the standard analysis as sandy silt loam has been found. Genesis of this ground and its distribution remains obscure. Our study of grains size, electric and rock-magnetic properties of those materials shows that they are represented by inter-bedding of sandy layers of different grain size and horizons of fossil soils. The upper part of the section up to the depth of 0,8—1,0 m sufficiently differs from the lower part by abnormally high specific electric resistance, opposite character of correlation between grain size and rock- magnetic parameters that can be caused by a continuation of modern soil-forming processes. Our results recommend geological-geophysical studies of soils for the given territory with sampling interval in boreholes 0,5 m. При проведении инженерно-геологических изысканий под строительство нового корпуса Новосибирского государственного университета был вскрыт горизонт грунтов, обладающих просадочными свойствами, определенный стандартным анализом как супесь пылеватая просадочная. Генезис этих грунтов и границы распространения остались невыясненными. Проведенными исследованиями гранулометрического состава, электрических и магнитных свойств грунтов установлено, что они представляют собой переслаивание песчаных разностей и горизонтов ископаемых почв. Верхняя часть до глубины 0,8-1 м отличается от остальной части разреза аномально высоким удельным электрическим сопротивлением, противоположным характером корреляционных связей между гранулометрическим составом отложений и магнитными характеристиками, что обусловлено продолжением постгенетических процессов. Рекомендовано производить комплексное геолого-геофизическое исследование грунтов на данной территории в скважинах разведочного бурения через 0,5 м. 2012 Article Гранулометрический состав, магнитные и электрические свойства субаэральных покровных отложений на территории Новосибирского Академгородка / Г.Г. Матасова, В.В. Оленченко, А.Ю. Казанский // Геофизический журнал. — 2012. — Т. 34, № 4. — С. 177-192. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 0203-3100 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/97842 550.34.016 ru Геофизический журнал Інститут геофізики ім. С.I. Субботіна НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Під час проведення інженерно-геологічних досліджень для будівництва нового корпусу Новосибірського державного університету було розкрито горизонт ґрунтів із просадковими властивостями, який визначено стандартним аналізом як супісок пилуватий просадковий. Генезис цих ґрунтів і межі поширення не було визначено. Згідно з результатами досліджень гранулометричного складу, електричних і магнітних властивостей ґрунтів, вони являють собою перешарування піщаних різновидів та горизонтів викопаних ґрунтів. Верхня частина до глибини 0,8—1,0 м відрізняється від іншої частини розрізу аномально високим питомим електричним опором, протилежним характером кореляційних зв’язків між гранулометричним складом відкладів і магнітними характеристиками, що зумовлено продовженням постгинетичних процесів. Рекомендовано проведення геолого-геофізичного дослідження на цій території у свердловинах розвідувального буріння з кроком 0,5 м.
format	Article
author	Матасова, Г.Г. Оленченко, В.В. Казанский, А.Ю.
spellingShingle	Матасова, Г.Г. Оленченко, В.В. Казанский, А.Ю. Гранулометрический состав, магнитные и электрические свойства субаэральных покровных отложений на территории Новосибирского Академгородка Геофизический журнал
author_facet	Матасова, Г.Г. Оленченко, В.В. Казанский, А.Ю.
author_sort	Матасова, Г.Г.
title	Гранулометрический состав, магнитные и электрические свойства субаэральных покровных отложений на территории Новосибирского Академгородка
title_short	Гранулометрический состав, магнитные и электрические свойства субаэральных покровных отложений на территории Новосибирского Академгородка
title_full	Гранулометрический состав, магнитные и электрические свойства субаэральных покровных отложений на территории Новосибирского Академгородка
title_fullStr	Гранулометрический состав, магнитные и электрические свойства субаэральных покровных отложений на территории Новосибирского Академгородка
title_full_unstemmed	Гранулометрический состав, магнитные и электрические свойства субаэральных покровных отложений на территории Новосибирского Академгородка
title_sort	гранулометрический состав, магнитные и электрические свойства субаэральных покровных отложений на территории новосибирского академгородка
publisher	Інститут геофізики ім. С.I. Субботіна НАН України
publishDate	2012
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/97842
citation_txt	Гранулометрический состав, магнитные и электрические свойства субаэральных покровных отложений на территории Новосибирского Академгородка / Г.Г. Матасова, В.В. Оленченко, А.Ю. Казанский // Геофизический журнал. — 2012. — Т. 34, № 4. — С. 177-192. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.
series	Геофизический журнал
work_keys_str_mv	AT matasovagg granulometričeskijsostavmagnitnyeiélektričeskiesvojstvasubaéralʹnyhpokrovnyhotloženijnaterritoriinovosibirskogoakademgorodka AT olenčenkovv granulometričeskijsostavmagnitnyeiélektričeskiesvojstvasubaéralʹnyhpokrovnyhotloženijnaterritoriinovosibirskogoakademgorodka AT kazanskijaû granulometričeskijsostavmagnitnyeiélektričeskiesvojstvasubaéralʹnyhpokrovnyhotloženijnaterritoriinovosibirskogoakademgorodka
first_indexed	2025-07-07T05:37:51Z
last_indexed	2025-07-07T05:37:51Z
_version_	1836965348035788800
fulltext	ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ, МАГНИТНЫЕ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА... Геофизический журнал № 4, Т. 34, 2012 177 Введение. Современное развитие Ново- сибирского Академгородка сопровождается строительством новых зданий и инженер- ных сооружений. Инженерно-геологические изыскания, выполняемые на стадии проекти- рования, проводятся по методикам, регламен- тированными государственными стандартами. Тем не менее даже по четким определениям ГОСТов не всегда удается однозначно иденти- фицировать типы грунтов, вскрываемых сква- жинами разведочного бурения. Подобный случай произошел при проведе- нии инженерно-геологических изысканий под строительство нового корпуса Новосибирско- го государственного университета. В процессе разведки в разрезе был вскрыт горизонт грун- тов, обладающих просадочными свойствами. По стандартному лабораторному анализу этот инженерно-геологический элемент был клас- сифицирован как супесь пылеватая просадоч- УДК 550.34.016 Гранулометрический состав, магнитные и электрические свойства субаэральных покровных отложений на территории Новосибирского Академгородка © Г. Г. Матасова, В. В. Оленченко, А. Ю. Казанский, 2012 Институт нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН, Новосибирск, Россия Поступила 7 мая 2012 г. Представлено членом редколлегии М. И. Орлюком Під час проведення інженерно-геологічних досліджень для будівництва нового корпусу Новосибірського державного університету було розкрито горизонт ґрунтів із просадковими властивостями, який визначено стандартним аналізом як супісок пилуватий просадковий. Генезис цих ґрунтів і межі поширення не було визначено. Згідно з результатами досліджень гранулометричного складу, електричних і магнітних властивостей ґрунтів, вони являють собою перешарування піщаних різновидів та горизонтів викопаних ґрунтів. Верхня частина до глибини 0,8—1,0 м відрізняється від іншої частини розрізу аномально високим питомим електричним опором, протилежним характером кореляційних зв’язків між гранулометричним складом відкладів і магнітними характеристиками, що зумовлено продовженням постгинетичних процесів. Рекомендовано проведення геолого-геофізичного дослідження на цій території у свердловинах розвідувального буріння з кроком 0,5 м. During geological engineering research for new building of the Novosibirsk state university a horizon of ground settlement classified by the standard analysis as sandy silt loam has been found. Genesis of this ground and its distribution remains obscure. Our study of grains size, electric and rock-magnetic properties of those materials shows that they are represented by inter-bedding of sandy layers of different grain size and horizons of fossil soils. The upper part of the section up to the depth of 0,8—1,0 m sufficiently differs from the lower part by abnormally high specific electric resistance, opposite character of correlation between grain size and rock- magnetic parameters that can be caused by a continuation of modern soil-forming processes. Our results recommend geological-geophysical studies of soils for the given territory with sampling interval in boreholes 0,5 m. ная. Однако генезис этих грунтов и границы распространения в плане и на глубину остались невыясненными. В геоморфологическом плане участок исследований находится в пределах IV надпойменной террасы р. Обь. Рельеф площад- ки относительно ровный, с общим уклоном в северо-восточном направлении. В геологиче- ском строении территории принимают участие рыхлые верхнечетвертичные аллювиальные и эоловые образования, залегающие со страти- графическим несогласием на продуктах вы- ветривания палеозойских гранитов. Общая мощность четвертичных отложений в районе работ составляет 30—40 м. В верхней части раз- реза часто встречаются грунты, проявляющие просадочные свойства по I типу условий про- садочности. Для определения характера развития про- садочных грунтов в пределах контура проек- тируемого здания были проведены электрораз- Г. Г. МАТАСОВА, В. В. ОЛЕНЧЕНКО, А. Ю. КАЗАНСКИЙ 178 Геофизический журнал № 4, Т. 34, 2012 ведочные исследования методом вертикальных электрических зондирований в модификации электротомографии. В одной из стенок котло- вана для фундамента здания были отобраны пробы на гранулометрический и петромагнит- ный анализы, выполнены измерения удельного электрического сопротивления (УЭС), прове- дено геологическое описание с целью опреде- ления генезиса грунтов, условий осадконако- пления и детального расчленения разреза. Методика исследований. Вертикальные электрические зондирования в модификации электротомографии выполнены с помощью аппаратуры Syscal PRO (Франция). Межэлек- тродное расстояние по профилю зондирования составляло 5 м, количество электродов — 24, измерительная — симметричная установка Шлюмберже. Для решения двумерной обрат- ной задачи применялось программное обе- спечение RES2Dinv. По результатам инверсии строились разрезы УЭС грунтов. Лазерная гранулометрия. Для изучения гранулометрического состава был исполь- зован лазерный анализатор размера частиц Microtrac X100. Диапазон размера частиц, определяемых данным прибором, составляет от 704 мкм (0,704 мм) до 0,146 мкм (0,000146 мм); общее количество измеряемых фракций — 60. Для диспергирования образцов использовался ультразвук, измерение каждого образца произ- водилось по 2 раза: до и после ультразвукового воздействия. Анализировались данные, полу- ченные после ультразвуковой обработки. Для выявления изменения гранулометрического состава отложений различных литогенетиче- ских типов были рассчитаны: средний диаметр зерна (D, мкм), процентное содержание пес- чаной (>100 мкм), крупноалевритовой (~50— 100 мкм), мелкоалевритовой (~10—50 мкм), глинистой (<10 мкм) фракций. Петромагнитные исследования. Измерение низкочастотной магнитной восприимчивости χLF и частотной зависимости магнитной вос- приимчивости осуществлялось на приборе Bartington MS2 с двухчастотным датчиком. Исследования гистерезисных магнитных ха- рактеристик проводились с помощью коэр- цитивного спектрометра J_meter конструкции П. Г. Ясонова [Jasonov et al., 1998], позволяюще- го в автоматическом режиме измерять кривые нормального остаточного намагничивания об- разцов объемом около 1 см3 при непрерывном росте внешнего магнитного поля. Диагностика состава ферримагнитной фракции отложений проводилась с помощью термомагнитного ана- лиза, основанного на изучении поведения ин- дуцированной намагниченности образца при нагреве до температур свыше 700 °С и полу- чении диагностических характеристик ферри- магнитных минералов — точек Кюри ( ) на термомагнитном анализаторе фракций кон- струкции Ю. Виноградова (ИФЗ РАН). Электрометрические исследования. Для определения УЭС грунтов применялась четы- рехэлектродная схема измерений [Инструк- ция…, 1984]. Миниатюрная симметричная электроразведочная установка подключалась к аппаратуре «Скала-48» [Панин, 2009]. Рас- стояние между питающими электродами AB со- ставляло 60 см, между приемными MN — 20 см. Глубинность исследования стенки обнажения такой установкой приблизительно оценивает- ся как 1/3 разноса AB, что соответствует 20 см. Установка заземлялась горизонтально и пере- мещалась снизу вверх по обнажению с шагом 10 см. Рассчитываемая величина УЭС служи- ла эффективной величиной некоего объема среды под установкой. Если мощность слоя, в который заземляется установка, превышает ее размеры, то определяемое УЭС близко к ис- тинному сопротивлению грунтов слоя. В случае частого чередования тонких слоев рассчитан- ное УЭС служит интегральной характеристи- кой слоистой среды. В нашем случае мощность слоев меньше или соизмерима с размерами из- мерительной установки, поэтому определяется кажущееся УЭС ( к). Результаты исследований. Электрические зондирования. Интерпретационный критерий для выделения на геоэлектрических разрезах слоя просадочных грунтов — их высокое УЭС, обусловленное низкой влажностью и структур- ными особенностями (рис. 1). Геологическая интерпретация разреза проводилась с учетом данных бурения. Как видно из рисунка, в верх- ней части разреза до глубины около 5 м вы- деляется слой высокого сопротивления (более 400 Ом·м) интерпретируемый как просадоч- ные грунты. Ниже в разрезе в интервале глу- бин 5—15 м выделяются два комплекса пород с удельным электрическим сопротивлением 160—250 и 250—400 Ом·м. Первый комплекс пород с меньшим УЭС вероятно соответствует переслаивающимся тонко- и среднезернистым пескам. Второй комплекс, обладающий более высоким сопротивлением, интерпретируется как пески крупнозернистые малой влажности. В интервале глубин 15—18 м УЭС пород по- нижается до 100—150 Ом·м, что, скорее всего, связано с обводнением. Ниже 20 м залегает ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ, МАГНИТНЫЕ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА... Геофизический журнал № 4, Т. 34, 2012 179 горизонт пород с сопротивлением порядка 25 Ом·м. Такие значения УЭС характерны для глинистых разностей, являющихся водоупор- ным слоем. Таким образом, по данным вертикальных электрических зондирований было установ- лено, что в пределах площадки исследований в верхней части разреза до глубины порядка 5 м залегает выдержанный по мощности горизонт высокого сопротивления, интерпретируемый как просадочные грунты. Ниже по разрезу сопротивление песчаных грунтов варьирует в пределах 100—400 Ом·м и определяется их дисперсностью и влажностью. Подстилающим горизонтом являются низкоомные грунты, не вскрытые бурением (предположительно глины). Гранулометрический состав отложений. Полевое геологическое описание по стен- ке искусственного обнажения (далее разрез «Университет») позволило выделить в разрезе до глубины 5,5 м восемь горизонтов, представ- ляющих различные литологические разновид- ности (рис. 2). Результаты гранулометрических исследований подтвердили полевую стратифи- кацию и позволили получить дополнительные литолого-генетические характеристики сла- гающих разрез отложений. 1. Современная почва (Р0) — 33 см. Гумусо- вый горизонт (А) — 15 см, темно-серого цвета. Иллювиальный (переходный) горизонт (В) — 18 см. Переход между горизонтами по цвету постепенный, граница рваная, размытая, с затеками гумуса в горизонт В. Оба горизонта представлены глинистым алевропеском (по классификации Н. Н. Верзилина [Верзилин, 1995]). Соотношение фракций изменяется с преобладания алевритовой фракции в гуму- совом горизонте (47 %) на преимущественно песчаную фракцию (49—57 %) в иллювиальном горизонте. В составе песчаной фракции пре- обладает мелкий песок (100—250 мкм). Рас- пределение фракций имеет сложную форму (рис. 3, а, б), мультимодальный вид с основным пиком, расположенным в области мелкозерни- стого песка. 2. Песчаный горизонт (S1) — 50 см. Глуби- на залегания 33—83 см, представлен песком алевритистым с содержанием песка 55—67 %, алеврита — 29—37 %, глины — менее 7 %. В со- ставе песчаной фракции преобладает мелкий песок (52—60 %), по сравнению с современной почвой возрастает относительное количество среднего песка (до 29—33 %). Распределение фракций имеет сложную форму с несколькими пиками (рис. 2, в), основной пик располагается в области мелкого песка (176 мкм). Второй по величине слабовыраженный пик находится в области крупноалевритовых фракций (88 мкм), третий пик — на границе крупнозернистого и Рис. 1. Геоэлектрический разрез (а) и его геологическая интерпретация (б) по данным электротомографии: 1 — изо- линии УЭС; 2 — просадочные грунты; 3 — пески крупнозернистые, маловлажные; 4 — переслаивание разнозернистых песков; 5 — глины; 6 — уровень грунтовых вод; 7 — проекция контура котлована; 8 — проекция места отбора проб на стенке котлована. Г. Г. МАТАСОВА, В. В. ОЛЕНЧЕНКО, А. Ю. КАЗАНСКИЙ 180 Геофизический журнал № 4, Т. 34, 2012 среднезернистого песка (500 мкм). Фракцион- ный состав отложений песчаного горизонта (S1) и лежащего на нем иллювиального гори- зонта (В) современной почвы почти одинаков (рис. 3, б, в), за исключением более высокого содержания глины в В-горизонте современной почвы. Количество глины еще более увеличи- вается в гумусовом горизонте, что объясняется действием почвообразовательных процессов, перерабатывающих песчаные отложения. Общность фракционного состава песчаного горизонта и вышележащей современной по- чвы свидетельствует о генетической связи этих горизонтов и отсутствии перерывов в осадко- накоплении данной части разреза. Различие интегральных кривых на рис. 3, а—в заключается в расположении и форме перегиба первых двух сегментов кривых, а также в отсутствии третьего сегмента на гра- фиках (а и в). Сегменты интегральных кривых соответствуют различным процессам и спосо- бам транспортировки обломочного материала: Рис. 2. Геологическое строение разреза «Университет» на строительной площадке главного корпуса НГУ и содержание гранулометрических фракций (%) по глубине разреза. Dcp — средний размер зерна. Рис. 3. Гранулометрический фракционный состав рыхлых отложений верхней части разреза: а — гумусовый горизонт современной почвы (Р0), б — иллювиальный горизонт, в — подстилающий песчаный горизонт (S1); 1—3 — сегменты интегральной кривой (касательные к наиболее устойчивым частям кривой). ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ, МАГНИТНЫЕ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА... Геофизический журнал № 4, Т. 34, 2012 181 первый сегмент показывает накопление гли- нистой фракции, которая может поступать в среду отложения в виде воздушной взвеси либо образовываться на месте (in situ). Судя по постепенному возрастанию количества глини- стой фракции в рассмотренных трех горизон- тах, следует отдать предпочтение второму ва- рианту, т. е. бóльшая часть глинистой фракции является продуктом почвообразования. Второй сегмент характеризует поступление круп- ноалевритовой фракции, мелкого и среднего песка, это более 80 % всего обломочного ма- териала. В некоторых классификациях [Рома- новский, 1988] крупноалевритовую фракцию называют тонкозернистым песком, поэтому весь сегмент можно считать характеристи- кой накопления эолового песка (до 0,5 мм), который доставлен в среду осадконакопления воздушно-сальтационным путем. Такой способ транспортировки переносит близлежащие пе- ревеянные рыхлые отложения на небольшие расстояния (до первых километров). Третий сегмент характеризует доставку крупнозер- нистого песка волочением, его вклад в общий состав не более 10 %. Такой песок должен на- ходиться вблизи, на открытом расстоянии до нескольких сотен метров, для его переноса тре- буется воздушный поток определенной силы (энергии), за отсутствием этих составляющих в некоторых отложениях (см. рис. 3, а), крупный песок отсутствует. 3. Ископаемый педокомплекс (РК1) — 57 см. Глубина залегания в разрезе 83—140 см. Педокомплекс состоит из двух почв темно- коричневого цвета, выполненных глинистым алевропеском (как и современная почва), верх- няя имеет мощность 5—7 см, нижняя 15—17 см, иллювиальный горизонт — 15—20 см. Горизонт между почвами представлен песком алеври- тистым буро-коричневого цвета, мощностью 15—18 см. Все границы неявные, переходного характера. Фракционный состав представлен на рис. 4. Гранулометрический состав верхней почвы (рис. 4, а) совпадает по форме, количеству пи- ков и распределению фракций с гумусовым горизонтом современной почвы. Песчаный горизонт между почвами представлен глини- стым алевропеском, по соотношению основ- ных фракций (рис. 4, б) совпадает с вышележа- щим песчаным горизонтом (S1), но отличается от него ярко выраженным бимодальным рас- пределением песчаной фракции с долей круп- ного песка, возрастающей до 23 %, а среднего и мелкого песка, уменьшающейся до 27 и 50 % соответственно. Нижняя почва (рис. 4, в), не- смотря на схожее общее соотношение фрак- ций, достаточно сильно отличается от верхней почвы: во-первых, унимодальным распределе- нием фракций, близким к логнормальному, с пиком в области крупноалевритовой фракции (88 мкм); во-вторых, относительно высоким со- держанием песчаной фракции (до 48 % про- тив 43 % в верхней почве); в-третьих, соотно- шением песков различной крупности зерна. В верхней почве крупный песок отсутствует, песчаная фракция почти однородна и состоит на 95 % из мелкого песка, на 5 % — из средне- го песка. В нижней почве крупный песок со- ставляет 5—10 %, средний — 20—30 %, мелкий — 60—75 %. Судя по фракционному составу РК1, доволь- но сильно изменяющемуся от горизонта к го- ризонту (рис. 4, а—в), динамика среды отложе- ния в период образования педокомплекса была довольно изменчивой. Наиболее динамичной обстановкой характеризовался период нако- пления песчаного горизонта между почвами, Рис. 4. Гранулометрический состав отложений ископаемого педокомплекса (РК): а — верхняя почва, б — песчаный горизонт между почвами, в — нижняя почва. Г. Г. МАТАСОВА, В. В. ОЛЕНЧЕНКО, А. Ю. КАЗАНСКИЙ 182 Геофизический журнал № 4, Т. 34, 2012 и более стабильными были условия в периоды почвообразования. При этом фракционный со- став верхней почвы в значительной мере на- следуется из нижележащего песчаного гори- зонта. Различие фракционного состава нижней почвы и промежуточного песчаного горизонта позволяет предполагать резкую смену условий седиментации при переходе от почвообразова- ния к накоплению песков. 4. Песчаный горизонт (S2). Мощность ~60 см, залегает на глубине 140—200 см. Горизонт пред- ставлен песком алевритистым, довольно одно- родным по составу, хорошо сортированным, с наименьшим количеством глинистой фракции (1—3 %). Основная фракция — песок (до 82 %), соотношение внутри песчаной фракции сле- дующее: крупный песок составляет 8—13,5 %, средний — 25—35 %, преобладает мелкий песок (50—70 %). Распределение фракций бимодаль- ное (рис. 5, а): основной пик в области мелкого песка (209 мкм), второстепенный — в области крупного (500 мк). 5. Песчаный горизонт (S3). Мощность ~60 см, глубина залегання 200—260 см. Пески косослоистые, переслаивание разновидностей песков алевритистых с различным фракцион- ным составом (рис. 5, б, в). Различие песчаных разностей заключается в небольших вариаци- ях их гранулометрического состава: в песках с распределением фракций, как на рис. 3, в, со- держание песчаной фракции в среднем 75 %, алевритовой — 23 %; в песках с распределе- нием фракций, как на рис. 3, б, содержание песка в среднем 63 %, алеврита — 34 %; гли- нистой фракции в обеих разностях — 2—3 %. Распределение внутри песчаной фракции, по сравнению с вышележащим горизонтом, сме- щено в сторону крупнозернистого песка: мел- кий песок — 37—65 %, средний — 21—31 % и крупный — 8—40 %. По гранулометрическому составу и фор- ме интегральных кривых (двухсегментных на рис. 5, а, б) ясно, что основной обломочный материал песчаной размерности имеет близ- кий источник, доставлен преимущественно сальтацией и волочением из близлежащих об- ластей перевевания рыхлых отложений. Что касается песчаных разностей, типичное рас- пределение фракций которых представлено на рис. 4, в, то здесь довольно большой объем материала (30—35 %) местного происхождения, поскольку транспортирован волочением. Ко- сая слоистость указывает на наличие древнего склона, не исключено флювиальное (озерное, аллювиальное) происхождение или проис- хождение смешанного типа (эолово-озерное, эолово-делювиальное и т. п.). 6. Песчаный горизонт (S4). Мощность 110 см, глубина залегания 260—370 см. Подразделяется на два подгоризонта, граница между ними при- близительно на глубине 320 см. Первый (верх- ний) подгоризонт представляет собой в основ- ном песок алевритистый с включениями тон- ких слоев глинистого алевропеска, различие между ними заключается в перераспределении песчаного и алевритового материала: в первом случае песка 60—70 %, алеврита 30—46 %, глины 0,5—3 % (рис. 6, а); во втором — песка 37—48 %, алеврита 53—58 %, глины 4,5—5,5 % (рис. 6, б). Распределение фракций в обеих разностях схоже: основной пик в диапазоне крупноалевритовых фракций (74—88 мкм), второстепенный — в районе крупного песка (500 мкм). Нижний подгоризонт состоит из до- вольно однородного алевропеска с небольши- ми колебаниями состава вокруг средних значе- ний: песок — 59 %, алеврит — 40 %, глина — 1 %. Распределение фракций унимодально с пиком в области мелкого песка (105 мкм). 6. Ископаемая почва (Р2). Неравномерно гу- мусированный слой мощностью ~20 см. Глуби- на залегания в разрезе 370—390 см. Наиболее Рис. 5. Гранулометрический состав песчаных горизонтов S2 (а) и S3 (б, в). ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ, МАГНИТНЫЕ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА... Геофизический журнал № 4, Т. 34, 2012 183 гумусированная часть представлена песча- нистым алевритом с содержанием песчаной фракции 24 %, алевритовой — 67 % и глинистой — 9 %. Распределение фракций унимодальное, логнормальное, с пиковым значением 62 мкм (рис. 7, а). 7. Песчаный горизонт (S5). Косослоистые пески мощностью 120 см, глубина залегания 390—510 см. Высокое содержание песчаной фракции (80—92 %), в которой на долю мелко- го песка приходится 55—75 % , среднего песка — 20—35 %, крупного — 5—15 %. Глинистой фракции 0—2 %. Пески хорошо сортированы с унимодальным распределением фракций (рис. 7, б), пиковое значение — в области фрак- ций среднего песка (209 мкм). 8. Песчаный горизонт (S6). Мелко- и средне- зернистый песок, содержащий 67—75 % мелко- го песка, 20—25 % среднего и 6—8 % крупного, залегает от глубины 510 см, нижняя граница не подсечена. По сравнению с вышележащи- ми песками, здесь меньше песчаной фракции (64—78 %), но больше алевритовой (20—34 %), глинистой столько же (1—2 %). Песок хорошо сортирован с унимодальным распределением фракций (рис. 7, в), с пиком в области мелкого песка (125 мкм). Представленные на рис. 2—6 распределе- ния гранулометрическогоо состава рыхлых от- ложений разреза «Университет» можно под- разделить на три типа: 1) унимодальные рас- пределения, бóльшая часть из которых имеет логнормальное или близкое к нему распреде- ление гранулометрических фракций; 2) бимо- дальные распределения с двумя пиками, один из которых основной, другой второстепенный; 3) мультимодальные распределения с тремя пи- ками и более. К первому типу относится нижняя часть разреза — горизонты S6, S5, P2, S4 (нижний подгоризонт). В верхней части разреза к пер- вому типу относится только нижняя ископае- мая почва педокомлекса (РК1). Независимо от смещения пика в сторону крупноалеври- товых фракций (Р2, РК1 (нижняя почва)) либо в сторону мелкого песка (S6, S5, S4 (нижний подгоризонт)) отложения хорошо сортирова- ны, достаточно однородны, что свидетельству- ет об относительно устойчивых обстановках осадконакопления в периоды образования от- Рис. 6. Гранулометрический состав песчаных отложений горизонта S4: а, б — верхний подгоризонт (а — переслаивание песка алевритистого, б — глинистого алевропеска), в — нижний подгоризонт (однородная песчаная толща). Рис. 7. Гранулометрический состав отложений горизонта ископаемой почвы Р2 (а), песчаных горизонтов S5 (б) и S6 (в). Г. Г. МАТАСОВА, В. В. ОЛЕНЧЕНКО, А. Ю. КАЗАНСКИЙ 184 Геофизический журнал № 4, Т. 34, 2012 ложений первого типа. Почти незаметное ко- личество глинистой фракции (за исключением нижней почвы РК1) указывает на отсутствие интенсивных элювиальных процессов (пере- работки отложений in situ), что в свою очередь подразумевает достаточно суровые (холодные, сухие, с постоянными сильными ветрами) условия осадконакопления. Ко второму типу относятся прослои глинистого алевропеска в верхнем подгоризонте горизонта S4 и песчаная толща S2. В этих песках основной пик прихо- дится на более мелкие фракции (крупный алев- рит либо мелкий песок), другой, также явно выраженный пик, но меньшей амплитуды, рас- полагается в районе крупного песка. Такое рас- пределение указывает на довольно устойчивые условия осадконакопления с кратковременны- ми резкими сменами режима седиментации в сторону усиления динамики среды. Третий тип отложений, типичный, в основ- ном, для верхней части разреза (Р0, S1, PK1 (кроме нижней почвы)) и частично для средней (S3), вероятно формировался в неустойчивой высокодинамичной среде седиментации, для которой амплитуды изменения климатиче- ских условий (температура, влажность, часто- та и интенсивность ветровых потоков) были наибольшими. Распределение третьего типа имеет, как правило, два схожих по величине сближенных, но явных, пика (P0 (гумусовый горизонт), РК1 (верхняя почва и прослой песка между почвами)) либо один основной широ- кий пик, осложненный слабовыраженными дополнительными пиками (P0 (иллювиальный горизонт), S1, S3). И в том, и в другом случае в распределении фракций неявно присутствует «пичок» в области мелкозернистых (глинистой в Р0 и мелкоалевритовой в РК1) фракций, что свидетельствует об образовании этих фракций in situ в результате интенсивной почвенной переработки отложений. Судя по диаграммам гранулометрического состава, основная литолого-генетическая гра- ница проходит между горизонтами S4 и S3. Она разделяет рыхлые отложения покрова на ис- следуемой территории на верхнюю и нижнюю части. Вероятно, подобная граница, но более низкого уровня, проходит между горизонтами P2 и S5. Общее содержание гранулометрических фракций и среднего размера зерна (Dcp) по глу- бине разреза представлено на рис. 2. Средний размер зерна отложений определяется количе- ством песчаной фракции, которое в целом воз- растает с глубиной. По содержанию крупного алеврита разрез четко делится на три части: верхнюю, до глубины 260 см, со средним со- держанием ~20 %; среднюю, до глубины 390 см, со средним содержанием ~30 %; нижнюю, в которой содержание крупного алеврита пада- ет в среднем до 10 %, исключая S6. Границы относительно резкого изменения содержания крупного алеврита совпадают с выделенными литолого-генетическими границами разреза. По содержанию песчаной и мелкозернистых фракций разрез можно подразделить еще бо- лее детально. В верхней части (до 260 см) мож- но выделить от трех до пяти горизонтов, в сред- ней (до 390 см) и в нижней — два. Их границы также совпадают с границами вышеописанных горизонтов и подгоризонтов. Таким образом, изучение гранулометри- ческого состава рыхлых отложений дает воз- можность провести детальную стратификацию верхней части осадочного покрова на террито- рии строительства нового корпуса НГУ и по- лучить предварительные данные о накоплении этих осадков. Магнитные свойства рыхлых отложений, их связь с гранулометрическим составом отложе- ний. Магнитные свойства рыхлых отложений определяются концентрацией, составом и раз- мерами зерен магнитных минералов, которые, в свою очередь, зависят от генезиса отложений, источника сноса обломочного и магнитного ма- териала, дальности и способа транспортиров- ки, механизма седиментации, динамики среды осадконакопления, диагенетических и постге- нетических процессов. Изучение магнитных характеристик, их различных сочетаний и со- отношений направлено на решение обратной задачи: восстановления среды осадконакопле- ния и вторичных процессов, преобразующих отложения, по магнитным свойствам осадков. Концентрация магнитных минералов оцени- вается набором концентрационно-зависимых магнитных параметров, среди которых основ- ными являются магнитная восприимчивость и различные виды намагниченности (рис. 8). По поведению большинства магнитных ха- рактеристик разрез делится на три части, как по содержанию крупноалевритовой фракции. Наиболее высокие концентрации магнитных минералов наблюдаются в средней части раз- реза (260—390 см), относительно малое количе- ство магнитного материала содержат косослои- стые пески. Взаимосвязь гранулометрического состава и магнитных параметров (только от- носительно высокие значения коэффициентов корреляции) приведена в табл. 1. ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ, МАГНИТНЫЕ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА... Геофизический журнал № 4, Т. 34, 2012 185 Анализ таблицы дает возможность уста- новить, что поведение магнитных характери- стик изменяется противоположно содержанию песчаной фракции, но положительно связано с количеством всех других фракций, особен- но сильна связь с содержанием крупноалев- ритовой фракции, т. е. можно считать, что маг- нитные свойства отложений определяются, в основном, магнитными минералами крупноа- левритовой фракции. Другой интересный факт, следующей из анализа таблицы, заключается в противоположном характере связи между гранулометрическим составом и магнитными параметрами в верхней части разреза (Р0—S1), с одной стороны, и в остальной части разреза (РК1—S6), с другой. Если связь положительная вверху, то эта же связь будет отрицательной в остальных отложениях, как, например, между песчаной фракцией и магнитными параметра- ми. И наоборот, отрицательная связь между алевритовыми фракциями в верхней части раз- реза переходит в положительную в остальной части разреза или в отдельных нижележащих горизонтах. Исключение представляет лишь параметр Jp, который определяется соотноше- нием концентраций пара- и диамагнитных ми- нералов. Характер его корреляционных связей по всей глубине разреза не изменяется. Изменения коэрцитивных характеристик по глубине разреза также довольно хорошо совпадает с колебаниями содержания круп- ноалевритовой фракции (рис. 9). Параметр S, коэрцитивные силы (Bc, Bcr) зависят от магнит- ной жесткости отложений и характеризуют в некоторой степени состав магнитной фракции с точки зрения соотношения магнитомягких (типа магнетита) и магнитожестких (типа гема- тита) минералов. Низкие значения S и высокие значения , Bcr свидетельствует об изменении соотношения магнитных минералов различной степени коэрцитивности (жесткости) в сторо- ну увеличения количества магнитожестких. Такое сочетание параметров прослеживается в верхней части горизонта S5 (400—450 см) и в нижней почве PK1. Обратная картина (высокие значения S и низкие значения , Bcr) наблю- дается в горизонте S4, в нижних частях S2, S5. Здесь преобладают магнитомягкие минералы. Синхронные колебания данных характери- стик, как, например, увеличение в верхней ча- сти разреза (Р0—S1) или в горизонте S6, свиде- тельствуют, скорее, об уменьшении размеров зерен магнитомягких минералов. По температурам Кюри магнитных ми- нералов во всех отложениях разреза обна- ружен высокожелезистый титаномагнетит ( с=560÷570 °С), близкий по составу к чистому магнетиту ( с=578 °С) как основному носителю намагниченности (рис. 10). Подобные экспери- менты были проведены для образцов из всех Рис. 8. Изменение концентрационно-зависимых параметров отложений по глубине: χLF — низкочастотная магнитная восприимчивость; χint — начальная магнитная восприимчивость; Jf — намагниченность насыщения ферромагнетиков, Jp — намагниченность парамагнетиков в поле 700 мТл; Jr — остаточная намагниченность. Г. Г. МАТАСОВА, В. В. ОЛЕНЧЕНКО, А. Ю. КАЗАНСКИЙ 186 Геофизический журнал № 4, Т. 34, 2012 Та бл иц а 1. К оэ ф ф иц ие нт ы к ор ре ля ци и м еж ду к он це нт ра ци он но -з ав ис им ы м и м аг ни тн ы м и и гр ан ул ом ет ри че ск им и по ка за те ля м и С тр ат иг ра ф ич ес ки й го ри зо нт П ес ча на я ф ра кц ия К ру пн оа ле вр ит ов ая ф ра кц ия М ел ко ал ев ри то ва я ф ра кц ия Гл ин ис та я ф ра кц ия χ L F J r J p J f J p / J f χ L F J r J p J f J p / J f χ L F J r J p J f J p / J f χ L F J r J p J f J p / J f P0 — S6 –0 ,5 –0 ,6 2 –0 ,7 6 –0 ,4 5 0, 53 0, 72 0, 82 0, 78 0, 69 0, 8 — — 0, 7 — — — — — — — P0 — S1 0, 66 — — 0, 6 — — — — — — — — — — — — — — — — P0 — — –0 ,5 5 — — –0 ,9 6 –0 ,8 5 0, 62 –0 ,8 3 — — –0 ,8 6 0, 56 –0 ,8 4 0, 75 — — — — 0, 75 PK 1— S2 — — — — — — — — — — — — — — 0, 79 — — — — 0, 79 PK 1— S6 — –0 ,6 9 –0 ,9 3 — — — — 0, 92 — 0, 92 — — 0, 88 — — — — 0, 62 — — S2 — S6 — — — –0 ,6 4 — — — — — — — 0, 68 — — — — — 0, 53 — — S3 — S6 — — — — — — 0, 91 — 0, 82 — — — — 0, 58 — — — — — — S4 — S6 — –0 ,9 — — — 0, 85 — — — — 0, 62 0, 93 — — — — 0, 51 — — — P2 — S6 — — — –0 ,8 1 — — — — — — — — — 0, 63 — 0, 47 0, 64 — 0, 5 — S5 — S6 — — — — — — — — — — 0, 73 — — — — — — — — — ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ, МАГНИТНЫЕ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА... Геофизический журнал № 4, Т. 34, 2012 187 стратиграфических горизонтов, из некоторых горизонтов, неоднородных по составу, было ис- следовано по 3—4 образца. Все кривые однотипны, различие между об- разцами заключается только в величине части Js, оставшейся после нагрева свыше 600 °С. Эта величина варьирует от 3 до 15 % от начального значения Js. Начальное значение Js во втором нагреве (Js2) составляет 0,8—0,9 от Js1, т. е. на- магниченность насыщения несколько умень- шается, что, вероятно, объясняется неболь- шой степенью окисления титаномагнетита. Остаточная часть Js после 600 °С обусловлена присутствием гематита и парамагнитных ми- нералов, для разделения вклада которых про- веденных экспериментов недостаточно. О несомненном присутствии в небольшом ко- личестве гематита (возможно, и/или гетита) свидетельствуют, во-первых, значения параме- тра S, устойчиво отличающиеся от единицы по всему разрезу; во-вторых, высокие значения остаточной коэрцитивной силы Bcr (~50 мТл в горизонтах Р0—S4 и 50 и 65 мТл в горизонтах S5—S6, см. рис. 9), не характерные для титано- магнетитов/магнетитов. Отношения магнитных характеристик (Bcr/ Bc, Jr/Jf, χf/Jr) оценивают эффективные раз- меры магнитных зерен на качественном уров- не и относятся к структурно-чувствительным параметрам. Судя по поведению данных отно- шений, относительно мелкие зерна содержат магнитные фракции отложений верхней части разреза (Р0—S1) и ископаемой почвы Р2. Умень- шение значений обсуждаемых отношений в го- ризонте S5 можно отнести за счет изменения состава магнитной фракции. При увеличении структурно-чувствительных отношений отме- чается увеличение размеров магнитных зерен в песчаном прослое и верхней почве педоком- плекса РК1, а также в середине горизонта S2. В целом, более крупнозернисты по магнитному зерну отложения РК1—S3 и S5 (низ)—S6. Колебания состава магнитной фракции отложений (параметр S) совпадают с вариа- циями содержания крупноалевритовой фрак- ции, коэффициент корреляции R=0,6. Этот коэффициент увеличивается до значения 0,82 в нижней части разреза (S4—S6), поскольку верхняя часть разреза (РК1—Р0) характери- зуется отрицательной связью рассматривае- мых параметров (R= –0,5), но довольно тесной положительной связью между параметром S и содержанием песчаной фракции (R=0,72). Таким образом, колебания состава магнитной фракции, как и концентрации магнитных ми- нералов, в верхней части связаны с песчаной фракцией, в средней и нижней части — с круп- ноалевритовой фракцией. Полуколичественные оценки содержания магнетита в отложениях и эффективных раз- Рис. 9. Изменение коэрцитивных магнитных характеристик и их соотношений по глубине: S — параметр магнитной жесткости; , Bcr — коэрцитивная сила, остаточная коэрцитивная сила соответственно; (Jrm J) — характеристика маг- нитной вязкости. Г. Г. МАТАСОВА, В. В. ОЛЕНЧЕНКО, А. Ю. КАЗАНСКИЙ 188 Геофизический журнал № 4, Т. 34, 2012 меров его частиц можно получить, используя диаграмму Томпсона—Олдфилда [Thompson, Oldfield, 1986] (рис. 11), из которой следует, что в бóльшей части изучаемых рыхлых отложений концентрация магнетита 0,03—0,1 %, размеры частиц магнетита около 30—50 мкм. Учитывая разницу в удельном весе кварца и магнетита более чем в 2 раза, можно убедиться, что основ- ная масса магнетита переносится в составе крупноалевритовой фракции (50—100 мкм). Интересно проанализировать связь между размерами магнитных и обломочных (преиму- щественно) кварцевых частиц. Соответствую- щие коэффициенты корреляции приведены в табл. 2. Анализ таблицы показывает, что, как и в случае всех остальных параметров, связь между магнитными и гранулометрическими показателями размеров зерен различна для верхней и средне-нижней частей разреза. Тес- нее других показателей со средним размером обломочного зерна в средней и нижней частях разреза связано отношение Bcr/Bc. Таким образом, изучение магнитных свойств и их связи с гранулометрическим со- ставом рыхлых отложений, вскрытых котлова- ном на площадке строительства нового корпуса НГУ, показало, что: покровные отложения мощностью 5,5 м представляют собой переслаивание раз- личных песчаных разностей и горизонтов ископаемых почв; наиболее четко границы горизонтов и под- горизонтов устанавливаются по измене- нию содержания грубозернистых фрак- ций — песчаной и крупного алеврита; магнитные свойства обусловлены магнит- ными минералами крупноалевритовой фракции с преимущественными разме- рами магнитных частиц 30—50 мкм; основной носитель магнитных свойств всех отложений — высокожелезистый титаномагнетит, близкий по составу к чи- стому магнетиту, его концентрация в отло- жениях варьирует в пределах 0,03—0,1 %. В магнитной фракции в небольшом коли- честве присутствует магнитожесткий ми- нерал, это, вероятно, гематит и/или гетит; по изменению гранулометрического со- става и большинства магнитных параме- тров в разрезе выделяются две литолого- генетические границы разного уровня, разделяющие отложения по обстановкам Рис. 10. Температурное поведение намагниченности насыщения (Js) при двух последовательных нагревах до 710°С. Рис. 11. Оценка концентрации и размеров зерен магнетита в горных породах и рыхлых отложениях. Таблица 2. Коэффициенты корреляции меж- ду магнитным и обломочным размером (Dcp) зерна Стратиграфический горизонт χLF /Jr Bcr/Bc Р0 0,89 0,93 S3—P2 0,68 — P0—S6 — 0,5 S6 0,66 — PK1—S6 — 0,62 S2—S6 — 0,73 S4—S6 — 0,82 ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ, МАГНИТНЫЕ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА... Геофизический журнал № 4, Т. 34, 2012 189 Рис. 12. Распределение усредненных значений к слоев по глубине по данным измерений на стенке обнажения. осадконакопления и условиям их седи- ментации; верхняя часть разреза, состоящая из современной почвы и подстилающего ее песчаного горизонта, отличается от остальной части разреза противополож- ным характером корреляционных связей между гранулометрическим составом от- ложений и магнитными характеристика- ми, что можно объяснить продолжением процессов современного почвообразо- вания в верхних 80 см разреза. Из этого следует, что изучение только верхней ча- сти рыхлых отложений до глубины око- ло 0,8—1,0 м может не дать адекватного представления обо всем разрезе в целом, поэтому рекомендуется опробовать рых- лые отложения на глубину не менее 5 м. Электрические свойства рыхлых отложе- ний, их связь с гранулометрическим составом и магнитными свойствами. Протекание посто- янного электрического тока в рыхлых осадоч- ных породах обусловлено ионной электропро- водностью. Таким образом, УЭС рыхлых пород будет зависеть от количества воды в порах и концентрации растворенных солей. Кроме того, на электросопротивление опосредовано влияет и дисперсность (гранулометрический состав) отложений. Чем выше дисперсность, тем больше пористость и удельная поверхность порового пространства, соответственно выше влагоемкость грунта. В общем, с увеличением дисперсности грунтов в ряду песок—алеврит— супесь—суглинок—глина УЭС уменьшается. На резистивной модели разреза (см. рис. 1, а) верхний горизонт просадочных грун- тов выделяется как один слой высокого сопро- тивления. Для грубой оценки границ его рас- пространения такой разрешающей способно- сти электротомографии вполне достаточно. Для изучения распределения УЭС внутри слоя просадочных грунтов были выполнены детальные измерения электросопротивления по разрезу. Измеренное УЭС сопоставлено с расчленением разреза по гранулометрическо- му составу и геологическим описанием обна- жения. На рис. 12 показано распределение к выделенных литологических разностей по глу- бине. Сопротивление слоя определялось как среднее арифметическое в соответствующем интервале глубин. Каждому выделенному по литологическим признакам слою соответствует определенное значение к. Максимальными значениями к характеризуются песок алевритистый в при- поверхностной части разреза (S1) и горизонт косослоистых песков S5. Погребенные почвы выделяются пониженными значениями к на фоне УЭС песчаных слоев. На примере слоя S4 видно, что даже незначительные колебания в гранулометрическом составе отложений в пре- делах одного стратиграфического комплекса проявляются в изменении УЭС. Тонкие слойки глинистого алевропеска в подгоризонте S4a за- метно понижают к по отношению к сопротив- лению алевропеска в подгоризонте S4b. Корреляционный анализ показал, что взаи- мосвязи между электросопротивлением и гра- нулометрическим составом отложений имеют обратный характер по сравнению со связями между магнитными характеристиками и гра- нулометрическим составом отложений (см. табл. 1). Электросопротивление отложений по всему разрезу, за исключением верхнего горизонта S1, прямо коррелирует с содержа- нием песчаной фракции (рис. 13), в то время как большинство магнитных характеристик (в основном это концентрационно-зависимые параметры) определяется содержанием круп- ноалевритовой фракции, а не песчаной. Содер- жание всех остальных фракций отрицательно коррелирует с изменением электросопротив- ления, в отличие от магнитных характеристик, имеющих прямую корреляцию со всеми фрак- Г. Г. МАТАСОВА, В. В. ОЛЕНЧЕНКО, А. Ю. КАЗАНСКИЙ 190 Геофизический журнал № 4, Т. 34, 2012 циями за исключением песчаной. В обоих слу- чаях эти связи достаточно сильны в отдельных горизонтах, но ослабляются при рассмотрении всего разреза в целом (табл. 1, табл. 3). Подобное изменение характера корреляци- онных связей по разрезу, как и у магнитных параметров с гранулометрическим составом, наблюдается и для электросопротивления. Верхняя часть разреза (здесь она представлена только горизонтом S1) показывает противопо- ложную по знаку корреляцию между грануло- метрическим составом и электросопротивле- нием по сравнению с остальной частью раз- реза. Как видно из табл. 4, противоположная по знаку корреляция для верхнего песчаного го- ризонта (в некоторых случаях и для нижеле- жащего РК1), с одной стороны, и остальной части разреза, с другой стороны, имеет место и между электрическими и магнитными параме- трами отложений разреза. В бóльшей (нижней) части отложений концентрационно-зависимые магнитные характеристики (χLF, Jr, Jp) и пара- метры, характеризующие состав магнитной фракции (Bcr, S), связаны обратно пропорцио- нально с электросопротивлением отложений. Это означает, что чем больше магнитных и па- рамагнитных минералов в составе отложений, тем меньше электросопротивление отложений, и, наоборот, чем больше в магнитной фрак- ции магнитожестких минералов, тем выше электросопротивление. Такие закономерности могут быть объяснены как свойствами самой магнитной фракции (высокая концентрация проводящих зерен, наличие окисленных зерен с слабопроводящей гематитовой оторочкой и др.), так и структурой самой матрицы осадка (пористость за счет увеличения пространства между крупными зернами и водонасыщен- ность за счет повышенного содержания гли- нистой фракции). В верхней части разреза (горизонты S1, РК1) картина обратная: чем больше ферромагнети- ков и выше содержание магнитомягких мине- ралов, тем выше электросопротивление отло- жений. По-видимому, это является отражени- ем продолжающегося процесса современного почвообразования, существенно изменяющего Таблица 3. Коэффициенты корреляции между электросопротивлением (ρк) и содержанием гранулометрических фракций Стратиграфический горизонт Песчаная фракция Крупноалевритовая фракция Мелкоалевритовая фракция Глинистая фракция S1 0,44 0,59 0,43 0,4 PK1—S6 0,65 — 0,66 0,61 S2—S6 0,7 0,7 0,56 — S4—S6 0,74 0,74 0,61 — Таблица 4. Коэффициенты корреляции между электросопротивлением ( к) и некоторыми маг- нитными характеристиками Стратиграфический горизонт χLF Jr Jp Bcr/Bc S Bcr S1 0,81 0,72 — — — 0,74 S1—PK1 0,69 0,67 0,71 0,78 0,78 — S2—S6 0,58 0,64 — 0,64 — — S3—S6 0,65 0,73 — 0,68 0,51 — S3—S4 — — 0,68 — — 0,56 S4—S6 — — 0,73 0,72 0,68 — PK1—S6 — — 0,64 — — — PК1—S2 — — — — — 0,68 S5 (низ)—S6 0,82 0,83 0,78 — 0,86 0,7 S3—S4 (верх) 0,78 — — 0,61 — — S4 (низ)—S5 (верх) — — — 0,84 — 0,66 ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ, МАГНИТНЫЕ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА... Геофизический журнал № 4, Т. 34, 2012 191 физические и электрические свойства припо- верхностного горизонта. Наиболее сильные колебания электро- сопротивления (на порядок) характерны для верхней части разреза (S1—PK1), в остальных отложениях электросопротивление плавно изменяется в пределах 150—250 Ом. Изрезан- ность магнитных и гранулометрических кри- вых намного выше, поэтому на рис. 13 приве- дены сглаживающие кривые для тех и других параметров. Границы, выделенные по неболь- шим скачкам электросопротивления, в боль- шинстве случаев совпадают с литологическими границами и наиболее резкими изменениями магнитных параметров. Выводы. Данные электрических зондирова- ний показали, что грунты верхней части раз- реза, обладающие просадочными свойствами, характеризуются аномально высокими значе- ниями УЭС по сравнению с остальной части разреза. Они распространены на глубину по- рядка 5 м. Полевое геологическое описание искусст- венного обнажения и результаты лаборатор- ных гранулометрических исследований позво- лили установить, что в верхней части разреза покровные рыхлые отложения мощностью 5,5 м представляют собой переслаивание раз- Рис. 13. Изменение к отложений по глубине разреза в сравнении с гранулометрическим составом и магнитными ха- рактеристиками. личных песчаных разностей и горизонтов ис- копаемых почв. По гранулометрическому составу проса- дочные грунты относятся к алевритистым пе- скам с содержанием глинистой фракции до 2 % и не могут быть отнесены к супесям, как предполагалось ранее по данным инженерно- геологических изысканий. Наиболее вероят- ный генезис просадочных грунтов — эоловый. Эти образования покрывают маломощным чех- лом аллювиальные отложения р. Обь. По изменению гранулометрического соста- ва и большинства магнитных параметров в раз- резе выделяются две литолого-генетические границы разного уровня, разделяющие отло- жения по обстановкам осадконакопления и условиям их седиментации (см. рис. 8, 9). Верхняя часть разреза до глубины 0,8 м, со- стоящая из современной почвы и подстилаю- щего ее песчаного горизонта, отличается от остальной части разреза аномально высоким УЭС, противоположным характером корреля- ционных связей между гранулометрическим составом отложений и магнитными характери- стиками, что может быть обусловлено продол- жением современных постгенетических про- цессов, прорабатывающих верхние 80—100 см разреза. Г. Г. МАТАСОВА, В. В. ОЛЕНЧЕНКО, А. Ю. КАЗАНСКИЙ 192 Геофизический журнал № 4, Т. 34, 2012 Средняя мощность выделенных по грануло- метрическим, электрическим и магнитным ха- рактеристикам различных стратиграфических горизонтов на данном участке строительства нового корпуса НГУ составляет ~0,5 м. Опро- бование грунтов на данной территории в сква- жинах разведочного бурения рекомендуется производить не через 2 м, как предусмотрено методиками, регламентированными государ- ственными стандартами, а через 0,5 м. В этом случае появляется уверенность в том, что разные по своим свойствам отложения будут детально представлены в стратиграфическом разрезе, построенном на стадии опережаю- щих строительство инженерно-геологических изысканий. Результаты ситового и седиментометриче- ского анализов (стандартные лабораторные анализы) определения гранулометрического состава грунтов дают не точную, а частично смещенную в сторону мелкозернистых фрак- ций картину, в частности, на исследуемом участке отложения верхней части покрова были отнесены к супеси пылеватой просадоч- ной. Исследования размеров частиц на лазер- ном седиграфе позволили определить эти отло- жения, в основном, как пески алевритистые. С этой точки зрения в инженерно-геологических изысканиях, выполняемых на стадии проекти- рования, рекомендуется переходить на более современные методы исследований фракцион- ного состава рыхлых отложений с использова- нием аппаратуры мирового уровня. Учитывая особенности просадочных грун- тов субаэрального (эолового) покрова аллю- виальных террас р. Обь, представленных на территории Новосибирского Академгородка песками, супесями, суглинками, рекоменду- ется проведение детальных комплексных ис- следований инженерно-геологических свойств грунтов на площадках будущего строительства бурно развивающегося Академгородка и тех- нопарка современными методами в референт- ных (опорных) скважинах или обнажениях. Верзилин Н. Н. О классификации осадочных пород при литолого-палеогеографических исследова- ниях // Геология и геофизика. — 1995. — 36. — № 11. — С. 131—141. Инструкция по электроразведке: Наземная электро- разведка, скважинная электроразведка, шахтно- рудничная электроразведка, аэроэлектрораз- ведка, морская электроразведка. — Ленинград: Недра, 1984. — 352 с. Панин Г. Л. Многоэлектродная аппаратура мето- дов сопротивлений «Скала-48» // Инженерная и Список литературы рудная геофизика: матер. конф. — Геленджик: EAGE, 2009. — С. 2. Романовский С. И. Физическая седиментология. — Ленинград: Недра, 1988. — 240 с. Thompson R., Oldfield F. Environmental Magnetism. — London: Allen and Unwin, 1986. — 229 p. Jasonov P. G., Nourgaliev D. K., Bourov B. V., Heller F. A modernized coercivity spectrometer // Geologica Carpathica. — 1998. — 49, № 3. — Р. 224—226.

Гранулометрический состав, магнитные и электрические свойства субаэральных покровных отложений на территории Новосибирского Академгородка

Репозитарії

Схожі ресурси