Наличие мерзлых пород в геологическом разрезе и большая изменчивость их свойств создает целый ряд характерных затруднений при выполнении геофизических работ (специфические условия заземления электродов, проведения взрывных работ, экранирующее влияние и т. п.) и в особености при интерпретации данных таких геофизических методов, как сейсморазведка, электроразведка, эманационная радиометрическая съемка, гравиразведка.

Так, например, низкая результативность сейсморазведки МОВ вызвала необходимость проведения специального анализа сейсмических свойств мерзлых толщ, в результате которого Ю. В. Ризниченко [62] было показано, что сейсморазведка на севере принципиально обладает теми же возможностями, что и в средних широтах, где нет многолетней мерзлоты. Однако и до настоящего времени практическое применение сейсморазведки в районах распространения многолетнемерзлых пород встречает трудности из-за ошибок в учете горизонтального и вертикального градиентов скоростей распространения упругих волн, связанных с изменчивостью свойств мерзлых пород [35, 141, 144 и др.].

Вертикальный градиент скоростей в пределах мерзлой толщи имеет сложный и нередко инверсионный характер, а нижняя граница многолетнемерзлых пород из-за непостоянства мощности не является плоской. В результате, траектории сейсмических лучей в верхней части разреза искривляются, а форма годографов отраженных волн существенно отклоняется от гиперболической* Возникает расхождение между средними г>_Ср и эффективными V₃ф скоростями, величины которых зависят от вариаций параметров (мощность, температура, льдистость) толщи многолетнемерзлых пород. Как правило, оказывается V_Эф<^V_СV>_у что противоречит известным теоретическим положениям. Отмечается наличие зависимости 1>_Эф от длины интервала наблюдений и глубины залегания отражающей границы. Причиной этого считают анизотропию и квазианизотропию (или иначе микро- и макроанизотропию) упругих свойств мерзлой толщи *. Анизотропия свойств обусловлена характером льдовыделения, т. е. криотекстурой, а квазианизотропия наличием многих слоев с различными свойствами.

Толщи мерзлых пород часто представляют собой экранирующие горизонты при работах сейсморазведкой МПВ, электроразведкой на постоянном токе, эманационной радиометрической съемкой и т. п.

Вследствие сезонной изменчивости строения активного слоя возникают специфические трудности интерпретации геофизических данных, особенно заметные в электроразведке [3, 51, 141 и др.]. Так, непостоянство мощности талых пород по площади исследований создает фон помех при электропрофилировании. Для их исключения рекомендуется проведение электропрофилирования на двух разносах АВ при постоянном МЫ. Отношение^ кажущихся удельных сопротивлений, получаемых таким путем, т. е. К= Рк^В/Рк ^в' оказывается менее подверженным влиянию этих искажений, чем каждое из них в отдельности. Значительные перспективы имеет в условиях крйолитозоны метод двух составляющих, разработанный А. Н. Боголюбовым [51]. Большое значение приобретает статистическая обработка данных.

С другой стороны отсутствие резкой нижней границы мерз^' лой толщи, которая лишь постепенно переходит в талое состояние, должно приниматься во внимание при интерпретации кри-; вых ВЭЗ, поскольку обычно применяемые палетки рассчитаны на основе представлений о наличии резких границ раздела в геоэлектрическом разрезе. Присутствие таликов или островков мерзлоты также-осложняет интерпретацию кривых ВЭЗ и требует разработки специальных методических приемов. Тем не менее, электроразведка на постоянном токе наиболее широко применяется при картировании многолетнемерзлых толщ [3, 51]. Перспективными при изучении мерзлых „..пород являются методьГэлектроразведки (скважинные, наземные и воздушные) с применением переменных электромагнитных^поле1Й._вНекоторые из них" "уЖе успешно опробованы и применяются**"в практике полевых'исследований [51, 89, 141], другие находятся пока еще в стадии разработки. Весьма важным для количественной ин терпретации данных, получаемых этими методами, в условиях криогенных пород является учет токов смещения, определяемых величиной эффективной диэлектрической проницаемости пород. Например, при оценке длины волны У в породе на частоте 1 МГц, когда удельное электрическое сопротивление мерзлых пород р«2000 Ом-м и диэлектрическая проницаемость е'~15_г ошибка определения %/ без учета токов смещения составляет около 90%. Правильный учет токов смещения необходим при расчете палеток для интерпретации данных частотных электромагнитных зондирований. При этом следует учитывать реальные, а не гипотетические значения диэлектрической проницаемости мерзлых пород, ее частотную и температурную дисперсию и зависимость от литологического состава пород.

В районах многолетней мерзлоты дифференциация (контрастность) по электрическим и отчасти по упругим свойствам между рыхлыми отложениями (четвертичные, кора выветривания) и скальными коренными породами в значительной мере стирается. Поэтому решение такой практически важной задачи, как определение погребенного рельефа коренных пород в мерзлой толще, с помощью геофизических методов оказывается затруднительным. Мерзлые породы разной льдистости и температуры существенно затрудняют интерпретацию каротажных диаграмм, получаемых геофизическими методами.

Наличие сильно льдистых толщ мерзлых пород необходимо учитывать при региональных гравиметрических съемках, так как брагодаря им сильно изменяется плотность промежуточного слоя, а также при детальных гравиметрических работах в связи с тем, что аномалии от таликов или островов мерзлоты могут иметь значительные линейные размеры.

Известно, что жильные льды, встречающиеся в мерзлых породах, создают отрицательные микроаномалии силы тяжести Д§\ Для их исключения применяют особые приемы, что удорожает съемки. Например, при способе групповых точек проводятся 25—30 измерений на площади круга радиусом 10—12 м. Приведенные примеры свидетельствуют о том, что при проектировании и производстве геофизических работ в районе распространения мерзлых толщ необходим специальный учет особенностей их физических свойств, а также разработка и обязательное внедрение в практику методических приемов, обеспечивающих оптимальные условия применения методов разведочной геофизики.

Успешное решение этих задач возможно только на основе: ознакомления с мерзлотными условиями района работ (распространение и мощность мерзлых пород, их температурный режим в плане и разрезе, криогенные структуры и текстуры); знания закономерностей формирования и изменения физических свойств мерзлых пород в зависимости от температуры, литологии, льдистости, напряженного состояния и т. д.

Сведения о мерзлотных условиях изучаемого района можно почерпнуть из специальных работ мерзлотоведов, основные принципы которых приводятся в [22, 49, 521.

Формирование и изменение физических свойств мерзлых пород характеризуются большой спецификой и изучены далеко не полно, но уже имеющиеся данные лабораторных и полевых исследований, в том числе приведенные в данной книге, позволяют учесть основные характерные закономерности, присущие мерзлым породам. Наиболее сложные криогенные преобразования имеют место в пёсчано-глинистых промерзающих и оттаивающих породах, причем установлено, что самыми «чувствительными» к криогенным превращениям являются электрические и упругие свойства мерзлых пород.

"При решении инженерных задач для отдельных регионов, проектировании и применении тех или иных геофизических методов разведки для обеспечения надежной интерпретации полевых данных следует помимо учета основных закономерностей изменения электрических, упругих и акустических характеристик проводить дополнительные лабораторные исследования: свойств на образцах пород данного региона и контрольные параметрические измерения в натурных условиях (в скважинах,, шурфах и т. п.).