Газогеохимическое зондирование как метод оперативного контроля за процессами техногенеза в геологи­ческой среде калийных месторождений Борисов а.А., Бачурин б.А. (ги УрО ран, г. Пермь)

К настоящему времени различные модификации газовой съемки, основанные на изучении особенностей приповерхностного газового фона, получили практическую апробацию при картировании зон дизъюнктивных нарушений, выявлении нефтеперспективных объектов, контроле изменения напряженно-деформиро­ванного состояния горного массива. Опыт данных исследований показывает, что газы литосферы, являющиеся наиболее мобильным ее компонентом, несут важнейшую информацию о состоянии геологической среды и происходящих в ней природных и природно-техногенных процессах.

Опытно-методические работы, проведенные на Верхнекамском месторождении калийных солей (ВКМКС), показали, что приповерхностный газовый фон достаточно четко отражает наличие зон повышенной проницаемости надсолевой части разреза и активизацию процессов вертикального массопереноса газовых компонентов (метан, водород, радиогенный аргон), образующихся при выщелачивании соляной толщи. Однако, несмотря на полученные результаты, внедрение этих методов в комплекс производственных геолого-геофизических исследований не произошло, что во многом это было обусловлено высокой трудоемкостью предложенной методики газогеохимического зондирования (проходка скважин до вскрытия выдержанных водоносных горизонтов, применение специальных герметизированных пробоотборников для отбора проб водорастворенного газа).

Положение изменилось с внедрением «легкой» модификации газовой съемки, основанной на изучении состава подпочвенного воздуха с использованием высокочувствительного экспресс-газоанализатора Ecoprobe-5 (фирма RS DINAMICS Ltd, Чехия). Результаты опытно-методических работ на опорных полигонах Пермского Прикамья, в т.ч. в пределах ВКМКС, показали, что технические характеристики данного прибора позволяют выявлять высококонтрастные газовые аномалии различного генезиса. Это позволило использовать данную методику для получения дополнительной информации о характере техногенных процессов, происходящих в геологической среде в районе аварийной ситуации на БКПРУ-1, где был зафиксирован прорыв надсолевых вод в выработанное пространство калийного рудника.

Проведенные исследования показали, выщелачивание соляной толщи привело к активизации поступления в приповерхностную часть разреза метана: за 6 месяцев мониторинговых наблюдений его концентрация в подпочвенном газе увеличилась с 300 до 2300-63200 ppm. Максимальные концентрации данного компонента зафиксированы на северо-восточной и юго-восточной пери­клиналях мульды оседания, что свидетельствовало о наличии в этих районах зон повышенной трещиноватости в надсолевой части разреза. Активизация в данных зонах процессов массопере­носа в приповерхностную часть разреза газов, высвобождающихся из калийных солей, была подтверждена исследованием сос­тава сорбированных в почво-грунтах газов: содержание метана в их составе достигало 17,2-20,5 %, водорода - 0,0012-0,0129 %. Произошедшее 28 июля 2007 г. в указанном районе внезапное обрушение надсолевых горных пород в карстовую полость, сформированную в результате растворения солей подземными водами на участке разрыва ВЗТ, подтвердило сделанные выводы.

Полученные результаты позволили рекомендовать данный вид исследований для наблюдения за процессами трансформации геологической среды в процессе дальнейшего затопления выработанного пространства рудника БКПРУ-1. При этом, основное внимание было сосредоточено на участках предполагаемого формирования газо-воздушных скоплений в выработанном пространстве калийных рудников в зоне жилой и промышленной застройки г. Березники. В процессии наблюдений были выявлены несколько стабильных по своему проявлению газогеохимических аномалий, предположительно свидетельствующих о наличии проницаемых зон в надсолевой части разреза, которые могут явиться основными каналами поступления горючих газов в приповерхностную часть разреза в процессе дальнейшей техногенной трансформации геологической среды, в том числе накапливаться в плохопроветриваемых подвальных помещениях.

В настоящее время, с целью повышения эффективности контроля за данными процессами, наряду с проведением ежемесячных площадных опробований данных территорий, принято решение о развертывании системы автоматизированного газогеохимического мониторинга на базе станций Ecoprobe-5.