РАБОТЫ ЕНИСЕЙСКОЙ СЕЙСМИЧЕСКОЙ ЭКСПЕДИЦИИ В 1936 ГОДУ
Если не считать ряда работ, проведенных различными исследователями на ледниках Гренландии и Новой Земли с целью определения их мощности, сейсмическая разведка, проведенная в текущем сезоне в районе, примыкающем к низовьям р. Енисея, является первым опытом применения данного метода в северных широтах.
Особо благоприятные физические условия работ на ледниках (однородность среды), где метод сейсмической разведки дал ценный научный и производственный материал, однако, не давали нам права при организации полевых работ в этом году сразу рассчитывать на получение производственных результатов. Наличие вечной мерзлоты, сильные ветры, транспортные затруднения, неоднородность пород, слагающих исследуемую толщу, — все эти факторы, которые мы должны были здесь встретить в совокупности, не только могли затруднить постановку сейсмических работ, но возможно и поставить перед фактом нерентабельности применения метода. Поэтому в 1936 г. Арктическим институтом была
— 467 —
решено при проведении работ сосредоточить главное внимание на решении методологических вопросов и лишь по выяснении их уделить время и средства на решение непосредственно производственных, геологических задач, которые в данном районе являются задачами поисковой разведки соляных структур. Наличие этих структур здесь предполагается по аналогии с районом р. Хатанги, где имеется явно выраженная соляная тектоника, с которой связывается нефтеносность района.
Организационный период экспедиции занял время с 1 января по 1 июля. За этот промежуток времени удалось обеспечить экспедицию всем необходимым оборудованием и снаряжением и самостоятельно, в мастерских Арктического института, изготовить комплект довольно сложной (типа Шлюмберже) аппаратуры для метода отраженных волн.
К полевым работам экспедиция приступила 1 августа. {1} Геологический отряд экспедиции во главе с геологом Александровым начал работу несколько ранее, 17 июля. Первые опытные профиля, проведенные в районе Усть-Порта, показали, что на глубине 10—15 м залегают "породы", обладающие большой, до 400 м/сек, скоростью распространения упругих колебаний. Естественно, что при таких условиях проникновение в глубину вследствие экранирующего действия подобного горизонта представляло большие технические трудности, тем более что мы имели в своем распоряжении весьма ограниченное количество взрывчатых материалов и проводов.
Некоторое время нам не удавалось проникнуть глубоко, причем и сама природа такого высоко проводящего горизонта была неясной. Тщательный анализ сейсмограмм и исследование зависимости амплитуды первого вступления от расстояния показали, что данный горизонт обладает весьма большим коэффициентом поглощения. Это обстоятельство позволило в дальнейшем, прибегая к точной дозировке самих зарядов и увеличению разноса между прибором и взрывом, совершенно избежать действия этого экранирующего горизонта, начиная с расстояния порядка 1 км, т. е. "убрать" с сейсмограмм вступление, обязанное волне, распространяющейся в данном горизонте. С помощью таких приемов нам удалось проникнуть до глубины порядка 800 м, что для работ 1936 г. явилось пределом вследствие наличия малого количества взрывчатых материалов.
Кроме профилей, расположенных в районе Усть-Порта, Фунтусовской протоки, устья р. Малой Хеты, экспедиции удалось провести серию наблюдений по р. Соленой.
Во всех указанных районах, кроме сейсмических наблюдений, произведено и геологическое обследование. Собрано большое количество проб газа и образцов пород, часть из которых содержит фауну. Дополнительно геологической группой экспедиции совершен маршрут по речкам Большая и Малая Хета.
В сейсмическом отношении весь район, охваченный съемкой, примерно одинаков.
Непосредственно под поверхностным слоем со скоростью распространения упругих колебаний порядка 500—1000 м/сек фиксируются "породы" со скоростью 4000 м/сек. Последняя граница раздела является упругой границей раздела.
{1}
Состав экспедиции: начальник экспедиции П. М. Каратыгин, инженер-геофизик Р. М. Деменицкая, геолог Д. К. Александров, радиотехник А. Г. Смех, механик А. А. Денисов, взрывной техник И. Н. Пожарский, наблюдатель В. В. Шишков, завхоз О. С. Миркин, коллектор Г. П. Моисеев, моторист Веденев и 4 рабочих.— 468 —
Опытный шурф показал, что этот горизонт представлен суглинками, весьма насыщенными линзами льда, что и является причиной такой повышенной скорости распространения упругих колебаний. Мерзлота, как некоторый фактор, который мог бы изменить упругие характеристики пород, очевидно не сказывается или, если и сказывается, то весьма незначительно, так как контакт талой и мерзлой земли, находящейся обычно на глубине порядка метра и менее, не отмечается сейсморазведкой. На глубине порядка от 50 до 100 м фиксируются породы со скоростью распространения упругих колебаний в 2000 м/сек. Такая скорость наблюдается в плотных глинах; возможно, что эта граница раздела является контактной границей между четвертичными и мезозойскими отложениями или первыми и третичными, существование которых в районе Усть-Порта не является, правда, доказанным.
На глубине порядка 300 м маркируются породы со скоростью 3000 м/сек, очевидно либо верхи палеозоя, либо, если есть отложения третичного возраста, мезозоя, и наконец на глубине от 500 до 800 м горизонт, имеющий высокую скорость распространения упругих колебаний, а именно 4500 м/сек, представленный либо породами палеозоя (возможно соль), либо траппами.
Характер залегания последнего горизонта таков: от выходов газа на Фунтусовской протоке, с глубины 800 м, он поднимается до глубины в 500 м около устья р. М. Хета и отсюда вновь уходит на значительную глубину.
Может быть, именно с обнаруженной здесь структурой можно связать наличие интенсивных выходов газа, а также и возможное залегание нефти. Это обстоятельство, а также ряд иных геологических соображений заставляет на этот участок работ обратить особое внимание, вследствие чего экспедицией Горного управления Главсевморпути еще в текущем сезоне для более полной расшифровки выявленной сейсморазведкой структуры будут произведены гравиметрические и буровые работы.
Мы в данное время не можем более подробно остановиться на геологических результатах экспедиции, так как обработка полезных материалов еще не произведена. Но и из приведенного выше описания предварительного анализа полученных результатов можно сделать основной вывод, что сейсмический метод в условиях Арктики целиком оправдывает свое применение и может стать могущественным помощником обычной геологической съемки. Если работами 1936 г. вполне показана полная применимость метода для решения задач структурной геологии, то этими же работами установлена и необходимость полного перевооружения метода в смысле как методики, так и аппаратуры. Обычно применяемая в сейсмической разведке аппаратура требует прежде всего уменьшения габаритов, более тщательного монтажа, предохранения от дождя, ветра и т. д. Особые трудности встречены нами при применении метода отраженных волн. Как известно, одним из моментов, определяющих успешное применение метода, является помещение заряда в скважину глубиной до 30 м. Бурение до этой глубины в условиях вечной мерзлоты является задачей весьма трудоемкой, и поэтому потребуется специальная разработка быстро действующего станка и монтаж его на вездеходе.
Опыты, проведенные нами, показывают, что возможен прием отраженных волн от взрывов, произведенных в реке, и тем самым при сосредоточении работ на ближайшие годы на реках удастся избежать крупных капиталовложений.
— 469 —
Лучший вид транспорта для геофизики — это буксирный катер. В распоряжение нашей экспедиции такой катер был предоставлен, и за сезон полевых работ им совершен пробег в 3, 5 тыс. км.
Исключительно хорошие качества катера, опробованного нашей экспедицией, позволяют рекомендовать применение подобного же катера и для иных экспедиций.
Неглубокая осадка (1 м), исключительная простота управления, хорошая устойчивость на волне позволяют как совершать поездки на таком катере по мелководным речкам, так и выходить в открытые морские заливы.
На таком катере нами была совершена поездка по р. Соленой, вообще говоря довольно глубоководной, но с большим количеством мелей и перекатов, которые легко преодолевались катером, и только однажды, по окончании работ и возвращении с р. Соленой в Усть-Порт, нам для выхода в Енисей пришлось прибегнуть к взрывчатым материалам, вследствие резкого обмеления фарватера. Случилось так, что перекаты, которые нами ранее проходились без особых затруднений с глубиной порядка 70—80 см, оказались тогда на поверхности воды.
Естественно, что катер не является единственным видом транспорта для геофизических экспедиций, и необходимо не только иметь вьючный транспорт, но в дальнейшем перейти к механическим его видам.
В этом году мы, кроме катера и лодок, не имели иного транспорта, и это сильно затрудняло работу экспедиции. Вся аппаратура, взрывчатые материалы, при профилях, уходящих в сторону от водных путей, нередко переносились самими сотрудниками.
Работа в тундре, несомненно, более трудна, чем в обычных степных условиях, и вопросы транспорта подчас могут иметь решающее значение в успехе полевых работ. Опыт работ этого года, как мы указывали выше, произведенный впервые, имеет большое значение, тем более что уже в 1937 г. предполагается провести в том же районе обширные геофизические работы.
Таким образом работами 1936 г. доказана полная применимость сейсмического метода в условиях Арктики, и следует всячески форсировать широкий разворот сейсмических и других геофизических работ, комплексируя методы, так как только с помощью геофизики практически возможно в краткий срок решить основные вопросы геологического строения Советского Севера, правильно ориентировать буровые и геологоразведочные работы.
Опыт работ 1936 г. для самой геофизики дал также крайне ценный материал, который позволит уже в начале 1937 г. разработать соответствующую аппаратуру, методику работ и выполнить запроектированную на 1937 г. программу с минимальной затратой средств и максимальной эффективностью.