Применение комплекса геофизических методов при изучении геологического строения водоносных толщ осадочного бассейна Эль-Харга Западной пустыни Египта тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.10, кандидат наук Эль Авади Хани Мохаммед Шаабан

• Эль Авади Хани Мохаммед Шаабан
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Эль Авади Хани Мохаммед Шаабан

Введение

Глава 1 Региональные закономерности локализации бассейна

Эль-Харга Западной пустыни Египта

1.1 Геологическое строение Западной пустыни Египта

1.2 Гидрогеология бассейна Западной пустыни Египта

1.2.1 Водоносный бассейн Нубийских песчаников

1.2.2 Особенности строения водоносной толщи Нубийских песчаников в бассейне Эль-Харга

1.3 Тектоника и сейсмичность

1.4 Особенности глубинного строения Западной пустыни Египта по данным региональных геофизических исследований

1.4.1 Сейсморазведочные исследования

1.4.2 Аэромагнитные исследования

1.4.3 Гравиметрические исследования

1.4.4 Космические съемки

1.5 Особенности геоэлектрического разреза бассейна Эль-Харга по данным геофизических исследований скважин

1.6 Особенности глубинного строения бассейна Эль-Харга Западной пустыни Египта по данным комплексных геолого-геофизических исследований

1.7 Выводы по главе

Глава 2 Методика комплексных исследований осадочного бассейна

Эль-Харга

2.1 Общая структура геолого-геофизических исследований

2.2 Методика региональных исследований

2.2.1 Формирование рабочего банка данных геолого-геофизической информации по району осадочного бассейна Эль-Харга

2.2.2 Линеаментный анализ картографических документов

2.2.3 Количественная интерпретация гравитационного и аномального магнитного полей

2.3 Методика детальных исследований

2.3.1 Начальный этап исследований

2.3.2 Полевые геофизические съемки

- Вертикальное электрическое зондирование (ВЭЗ)

- Метод переходных процессов (МПП)

- Аудиомагнитотеллурический метод (АМТЗ)

- Магниторазведочные съемки

2.3.3 Анализ данных геофизических исследований скважин

2.3.4 Обработка и интерпретация данных ВЭЗ

- Одномерная инверсия данных ВЭЗ

- Калибровка данных ВЭЗ с учетом результатов каротажа скважин

- Качественная интерпретация данных ВЭЗ

- Построение разрезов кажущегося электрического сопротивления

2.3.5 Обработка и интерпретация данных МПП

- Одномерная инверсия данных МПП

- Построение разрезов кажущегося электрического сопротивления

2.3.6 Обработка и интерпретация аудиомагнитотеллурических данных

- Первичная полевая обработка и анализ кривых АМТЗ и

АМТ с контролируемым источником

- Совместная обработка аудиомагнитотеллурических данных АМТЗ и АМТ с контролируемым источником

- Интерпретация аудиомагнитотеллурических данных

2.3.7 Геологическая интерпретация комплексной геолого-геофизической информации

2.4 Выводы по главе

Глава 3 Глубинное строение площади детальных геофизических исследований бассейна Эль-Харга

3.1 Особенности строения верхней части разреза осадочного бассейна по данным МПП и ВЭЗ

3.2 Особенности глубинного строения нижней части разреза осадочного бассейна и морфологии ее подошвы по данным АМТЗ и результатам интерпретации данных гравитационных и магнитных съемок

3.3 Выводы по главе

Заключение

Список литературы

Введение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Применение комплекса геофизических методов при изучении геологического строения водоносных толщ осадочного бассейна Эль-Харга Западной пустыни Египта»

Актуальность работы

Египет располагается на площади более 1 млн км2 в северо-восточной части Африки. Климат в этом регионе сухой и жаркий в летнее время; теплый с редкими осадками в зимнее время. Основным водным ресурсом страны является река Нил, из долины и дельты которой обеспечиваются все сельскохозяйственные потребности страны. Культивированные земли Египта составляют около 5% от его общей площади; около 95% территории страны - пустыни. Таким образом, для части территории Египта характерны засушливые условия и нехватка пресной воды, что вызывает острую потребность в поисках подземных вод на засушливых площадях, таких как Западная пустыня.

В настоящее время в правительстве Египта рассматривается актуальный проект развития строительства, сельскохозяйственной, промышленной и туристской деятельности в пределах Западной пустыни Египта. Развитие этого громадного региона в значительной степени зависит от разведанного потенциала подземных вод. Гидрогеологическая изученность этого региона очень невысока и применение комплекса современных геофизических методов для поисков и разведки подземных вод имеет принципиальное значение.

Развитие Западной пустыни Египта является важным фактором обеспечения продовольствием населения страны, экспорта сельскохозяйственных продуктов, увеличения рабочих мест, развития горного дела и туризма. Хорошо известно, что население Египта постоянно растет, что вызывает возрастание потребностей в продовольственных ресурсах. Проблема становится еще более актуальной с учетом расширения территории городов и их сельскохозяйственных пригородов.

Решение этой проблемы может быть найдено путем освоения пустынных территорий с использованием достижений науки и техники. Преобразование пустынных территорий в области активной агропромышленной деятельности в очень большой степени зависит от выявления и практического использования ресурсов подземных вод. Таким образом, на разведку новых водоносных отложений и разработку стратегии практического использования этих ресурсов направлены

большие силы геологов и геофизиков страны. Эта сложная научно-производственная задача может быть решена с использованием современных методов разведочной геофизики. Цель работы

Разработка эффективной методики проведения комплекса геолого-геофизических исследований осадочных бассейнов Западной пустыни Египта для изучения особенностей их геологического строения и закономерностей локализации водоносных горизонтов (на примере бассейна Эль-Харга). Идея работы

Изучение глубинного геологического строения осадочного бассейна Эль-Харга (одного из наиболее слабоизученных регионов Западной пустыни Египта) с использованием комплекса геофизических данных (электроразведка методами аудиомагнитотеллурического зондирования (АМТЗ), переходных процессов (МИН), вертикального электрического зондирования (ВЭЗ), геофизические исследования скважин, гравиразведка и магниторазведка) с привлечением широкого набора данных геологических и гидрогеологических исследований на двух масштабных уровнях (региональный - в пределах всего осадочного бассейна и локальный - в пределах площади детальных электроразведочных исследований) позволяет выйти на новый уровень изучения его глубинного строения, тектоники, геодинамики и оценки закономерностей локализации водоносных горизонтов.

Задачи исследований I. На региональном уровне исследований в пределах осадочного бассейна Эль-

Харга и его ближайшего обрамления

1. Выполнить предметный анализ результатов региональных геологических, геофизических и дистанционных исследований:

- особенностей состава и геологического строения осадочных толщ платформенного чехла;

- особенностей строения и состава консолидированного фундамента;

- истории геологического развития, выполнить систематизацию тектонических дислокаций по морфокинетическим типам, простиранию и относительному возрасту заложения;

- закономерностей локализации и параметров внутреннего строения водоносных горизонтов и водоупоров.

2. Оценить геолого-структурную позицию площади детальных исследований. II. На детальном уровне в пределах площади электроразведочных исследований

1. Провести комплекс полевых работ методами аудиомагнитотеллурического зондирования (АМТЗ), переходных процессов (МПП) и вертикального электрического зондирования (ВЭЗ).

2. Выполнить обработку и интерпретацию данных полевых электроразведочных съемок с использованием современных компьютерных технологий вдоль системы широтных профилей, обеспечивающих выделение и прослеживание водоносных горизонтов и водоупоров, основных складчатых и разрывных дислокаций осадочного чехла и трассирование поверхности консолидированного фундамента.

3. Выполнить интерпретацию данных магниторазведочных и гравиразведочных съемок для изучения морфологии подошвы осадочного бассейна и неоднородностей консолидированного фундамента и осадочного чехла.

4. Выполнить построение схем опорных геолого-геофизических границ площади исследований.

5. Изучить закономерности локализации водоносных горизонтов.

Ш. Разработать методическую схему обработки и интерпретации комплекса геолого-

геофизических данных

1. Отработать методическую схему картографического анализа комплекса разнородной геологической, геофизической и дистанционной информации, обеспечивающей изучение тектонической структуры региона и площади детальных исследований.

2. Разработать методическую схему обработки и геологической интерпретации данных ВЭЗ и МПП и их увязки с данными скважинных геофизических ис-

следований, обеспечивающую изучение верхней части разреза осадочного бассейна.

3. Разработать методическую схему обработки и комплексной интерпретации разнородных данных аудиомагнитотеллурических съемок, выполненных с использованием искусственного и природных источников в условиях осадочного бассейна Эль-Харга.

4. Обосновать выбор и адаптировать к условиям осадочного бассейна Эль-Харга способы решения обратной задачи гравиразведки и магниторазведки, обеспечивающие моделирование кровли консолидированного фундамента.

Методы исследований

На площади региональных исследований - сбор, систематизация и геологическая интерпретация широкого комплекса региональных и детальных геофизических, скважинных исследований, геологических (в том числе гидрогеологических) работ и дистанционных съемок в латеральном измерении и в сечениях опорных геолого-геофизических разрезов, обеспечивающих изучение истории развития региона, оценку геолого-структурной позиции и генерализованных параметров глубинного строения площади детальных исследований и особенности пространственного расположение водоносных толщ.

На площади детальных исследований автор использовал данные полевых электроразведочных съемок методами АМТЗ, МНИ и ВЭЗ. Для их обработки и интерпретации были применены современные программно-математические комплексы WingLink, TEMIX XL V4, ГСШ V3, и IPI2Win. Опорные геолого-геофизические разрезы бассейна были построены с использованием данных двух видов аудиомагнитотеллурических исследований, выполненных с использованием природных и искусственных источников. Эта электроразведочная информация дополнялась результатами интерпретации гравитационного и аномального магнитного полей. Подход был направлен на моделирование основных водоносных горизонтов и водоупоров.

Защищаемые положения

1. Осадочный бассейн Эль-Харга заложен в области интенсивной тектонической де-

струкции земной коры и осадконакопления в обстановке стабильного шельфа и приурочен к зоне развития высокоамплитудных горстов и грабенов протяженностью 160 км, шириной от 20 км до 80 км и суммарной мощностью осадков от 700 до 1200 м, в составе которых выделяются петрофизически контрастные водоносные горизонты и водоупоры, что позволяет эффективно использовать геофизические методы для моделирования их глубинного строения.

2. Методика изучения глубинного геологического строения осадочного бассейна Эль-Харга с использованием комплекса электроразведочных и других геолого-геофизических данных, их обработки и интерпретации на двух масштабных уровнях (региональном - в пределах всего осадочного бассейна и локальном - в пределах площади детальных электроразведочных исследований) позволяет оценить геолого-структурную позицию бассейна и изучить закономерности локализации водоносных горизонтов.

3. В пределах площади детальных электроразведочных исследований методами ВЭЗ, МПП и АМТЗ с привлечением данных геофизических исследований скважин, гравиметрии и магнитометрии установлены параметры трехмерного распределения верхних горизонтов осадочного бассейна Эль-Харга - зоны аэрации (мощность - от 3 до 26 м), горизонта грунтовых безнапорных вод (первого водоносного горизонта) (глубины - от 26 до 50 м) и первого водоупора (глубины - от 90 до 210 м) и выполнена оценка характера залегания и тектонической деструкции водоносных горизонтов и водоупоров нижней части бассейна и кровли древнего кристаллического фундамента, прослеживаемых на глубинах от 200 до 1200 м.

Научная новизна работы

1. Изучены региональные закономерности локализации и параметры внутреннего строения водоносных горизонтов в пределах бассейна Эль-Харга и определены особенности их проявления в геофизических полях.

2. Разработана методика применения комплекса геофизических исследований и материалов дистанционных и геологических съемок при поисках и разведке резервуаров подземных вод в условиях Западной пустыни Египта.

3. Разработаны методические приемы проведения комплекса взаимодополняющих

электроразведочных методов, технологий их обработки и интерпретации, обеспечивающих выделение и прослеживание водоносных горизонтов и водоупоров, основных складчатых и разрывных дислокаций осадочного чехла и трассирование поверхности консолидированного фундамента.

4. Разработана физико-геологическая модель площади детальных электроразведочных исследований, отражающая закономерности пространственного распределения водоносных горизонтов и водоупоров и обеспечивающая оценку ресурсного потенциала ее подземных вод. Личный вклад автора

1. Участие в проведении полевых электроразведочных съемок, сборе и систематизации геолого-геофизических данных по району Эль-Харга, которые включают в себя:

- данные профилирования методом АМТЗ,

- данные профилирования методом МНИ,

- данные вертикального электрического зондирования (ВЭЗ) по регулярной сети точек наблюдений,

- данные магниторазведочных съемок,

- данные гравитационных съемок,

- данные космических съемок,

- данные гидрогеологических исследований,

- данные геологического картирования и тектонического районирования.

2. Разработка физико-геологической модели месторождений подземных вод района исследования (по результатам ранее выполненных геофизических исследований в Западной пустыне Египта);

3. Выполнен расчет электромагнитного отклика моделей, имитирующих природные гидрогеологические объекты для изучения сложных взаимосвязей между амплитудой и фазой компонент дополнительного импеданса;

4. Ироведена обработка и интерпретация данных различных геофизических, дистанционных и геологических съемок;

5. Проведена комплексная интерпретация геолого-геофизических данных и построен геологический разрез района исследования. Достоверность и обоснованность

1. Вовлечение в анализ опорных электроразведочных данных широкого комплекса геологической (в том числе гидрогеологической), геофизической, дистанционной информации и результатов геофизических исследований скважин, интерпретация которых выполнена на двух масштабных уровнях -региональном и детальном.

2. Опора на широкий комплекс геофизических съемок (электроразведочных, магниторазведочных, гравиразведочных), выполненных с участием автора.

3. Использование современных аппаратурных геофизических комплексов.

4. Использование современных алгоритмов обработки и методной интерпретации электроразведочных данных.

5. Применение современных методов комплексирования и геологической интерпретации широкого комплекса геофизических исследований. Практическая значимость работы

Результаты исследований будут использованы при постановке и проведении системных поисково-разведочных исследований на подземные воды в Западной пустыне и других осадочных бассейнах Египта, что будет способствовать решению важной политической задачи правительства Египта - промышленному, сельскохозяйственному и туристскому освоению громадного региона страны. Предполагаемое внедрение

Методика работ найдет применение в работах геологических предприятий Египта по изучению перспективных районов Западной пустыни и других осадочных бассейнов Египта.

Результаты исследований будут использованы гидрогеологами при оценке ресурсов подземных вод района Эль-Харга, что позволит выполнить общую оценку Западной пустыни Египта и разработать рекомендации для египетского правительства по развитию этого региона.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы в целом и отдельные ее заключения докладывались, обсуждались и получили одобрение на конференциях: 11-й (XI) и 12-й (XII) Международные геофизические научно-практические семинары «Применение современных электроразведочных технологий при поисках месторождений полезных ископаемых» (Санкт-Петербург, 2013 и 2015), EAGE «Saint-Petersburg 2014» (Санкт-Петербург, 2014), IV Арабская конференция по астрономии и геофизике (Египет, 2014), IV Международная научно-практическая конференция молодых ученых и специалистов памяти академика А.П. Карпинского (Санкт-Петербург, ФГБУ «ВСЕГЕИ», 2015), XLVIII тектоническое совещание «Тектоника, геодинамика и рудогенез складчатых поясов и платформ» (Москва, 2016), а также на заседаниях кафедры геофизических и геохимических методов поисков и разведки месторождений полезных ископаемых Национального минерально-сырьевого университета «Горный».

Публикации

По теме диссертации опубликовано 6 работ, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.

Структура и объём работы

Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения, содержит 132 страницы, 2 таблицы, 71 рисунок и список литературы из 97 наименований.

Благодарности

Написание диссертации было бы невозможным без постоянной всесторонней помощи и внимания со стороны научного руководителя д. г.-м. н. А.С. Егорова, которому автор выражает свою благодарность.

Автор выражает искреннюю благодарность коллективу в лаборатории СТПР МПИ Горного университета за консультации и помощь в обработке и интерпретации геофизических данных.

Автор благодарен коллективу кафедры геофизических и геохимических методов поиска и разведки месторождений полезных ископаемых (ГФХМР) за участие в обсуждении основных результатов. Особая признательность ассистенту

к.г.-м.н. Ермолину Евгению Юрьевичу за консультации при обработке и интерпретации данных аудиомагнитотеллурического зондирования (АМТЗ).

Автор благодарен доценту кафедры ГФХМР к.г.-м.н. Мовчану Игорю Борисовичу за помощь при обработке и интерпретации данных магниторазведочных и гравиразведочных съемок.

Автор признателен директору центра дистанционных методов природоре-сурсных исследований (ЦДМИ) ФГБУ «ВСЕГЕИ» кандидату географических наук Кирсанову Александру Андреевичу за предоставленные дистанционные материалы.

Автор приносит искреннюю благодарность коллегам из Национального научно-исследовательского института астрономии и геофизики (NRIAG), за многолетнее плодотворное сотрудничество и помощь при получении геофизических данных и использование научных и технических возможностей NRIAG.

Глава 1 Региональные закономерности локализации бассейна Эль-Харга Западной пустыни Египта 1.1 Геологическое строение Западной пустыни Египта

Около 90% территории Египта покрывают платформенные осадки. Их формирование происходило в течение длительного интервала времени от раннего палеозоя до современного этапа. Суммарная мощность осадочных толщ, достигающая 7000 м и более на побережье Средиземного моря, уменьшается в южном и западном направлениях. В пределах Синайского полуострова и в зоне прибрежных хребтов Красного моря древний кристаллический фундамент Афро-Аравийского кратона выведен на дневную поверхность (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 - Обзорная геологическая карта Египта [53] (черная рамка показывает район авторских исследований).

Накопление платформенных осадков на территории Египта происходило в ходе нескольких трансгрессий древнего океана Тетис, располагавшегося к северу (в современных координатах) от Афро-Аравийского кратона, а также под влияни-

ем кайнозойских геодинамических режимов растяжения, развивавшихся в зоне Красного моря. Считается, что развитие Красноморской зоны рифтогенеза, обусловленное северо-восточным движением Аравийской плиты относительно Африканского континента, привело к интенсивному утонению земной коры Северо -Африканского кратона и его последующему разрыву [76].

Геологическое строение Западной пустыни Египта, включая бассейн Эль-Харга, изучалось большим числом авторов [60, 64, 75, 76, 79, 80, 86]. Согласно результатам геологических съемок, в пределах бассейна и его ближайшего обрамления на дневную поверхность выведены осадки мелового, третичного и четвертичного возрастов (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 - Обзорная геологическая карта бассейна Эль-Харга Западной пустыни Египта [42]. 1 - 6 - геологические комплексы: 1 - палеоценовые, 2 - эоценовые, 3 - нубийские песчаники нижнее-верхне-мелового возраста, 4 - верхнемеловые, 5 - четвертичного возраста (нерасчле-ненные), 6 - четвертичные песчаные дюны.

В верхнем правом углу - роза-диаграмма линеаментов геологической карты.

Осадочный чехол бассейна включает образования палеозойского, мелового и третичного-нижнечетвертичного возрастов, несогласно перекрывающие докем-брийский фундамент.

Палеозойская эпоха характеризуется формированием континентальных обломочных отложений. Эпизоды накопления морских осадков были незначительными по времени и по площади проявления. Верхняя часть палеозойской толщи была сформирована на завершающем этапе эпохи герцинского тектогенеза и в ходе последующей эрозии. Суммарная мощность палеозойских отложений варьирует от 120 до 3000 метров. В пределах Западной пустыни Египта эти образования представлены песчаниками и глинами.

Формации мелового периода накапливались в ходе регрессивной фазы позд-неюрского-позднемелового времени. Осадочные толщи мелового возраста представлены Нубийскими песчаниками континентального и морского происхождения. Позднемеловые осадки представлены разнообразными морскими фациями побережья Красного моря. Отдельные эпиконтинентальные впадины были сформированы в северной части Западной пустыни, в частности, речными дельтовыми отложениями. Мощность осадков нижнего мела в Западной пустыне варьирует в пределах от 500 до 3000 м.

Кайнозойская эпоха. Накопление базальных толщ третичного возраста связывается с общей трансгрессивной фазой, начавшейся в конце мелового периода.

Формации палеоцена-эоцена картируются на большей части территории Египта. Наибольшая мощность палеоцен-эоценовых осадков отмечается в долине Нила к югу от Каира, где она достигает значений 2000 м и более. На севере Египта эти отложения имеют карбонатно-песчано-сланцевый состав с преобладанием карбонатных отложений; на юге отмечены значительные фациальные различия. К западу от долины Нила выделяется ряд локальных бассейнов северо-восточного простирания.

Четвертичный период изучаемой территории характеризуется сменой климата с влажного на сухой, в результате чего сформировались отложения аллювиаль-

ных, озерных и эоловых фаций, формирующих подошву региональных прогибов Дуви, Дахла, Тараван, Эсна и Тебес [30, 48, 50].

Согласно данным геологического картирования четвертичные отложения территории бассейна Эль-Харга представлены насыпями и террасами гравелисто-го песка, известковых туфов и травертина, которые наблюдаются на кровле известкового плато и вдоль уступа южной части Западной пустыни (см. рисунок 1.2). Они сформированы за счет отложений водных потоков плейстоценового времени и представлены мелкозернистым обломочным материалом, залегающим в пониженных участках рельефа. Эти образования чаще всего встречаются в подошвенной части уступов песчаных впадин на юго-западном фланге пустыни. На ряде площадей (Дарб Эль Арбейн) они покрыты крупнозернистым халцедоном, поверхностными и эоловым отложениями в виде песчаных дюн, текучих песков и конгломератов, покрывающих значительную часть изучаемой территории.

Таким образом, основную часть разреза осадочного чехла бассейна Эль-Харга Западной пустыни Египта выполняют Нубийские песчаники, представленные разновидностями песчаников, глин и известняков, которые перекрываются неоднородными глинистыми породами четвертичного возраста. Глинистые породы широко развиты и в базальной части осадочной толщи.

Физические и механические свойства осадочных толщ бассейна существенно различаются, что создает предпосылки для эффективного применения геофизических методов исследований. 1.2 Гидрогеология Западной пустыни Египта 1.2.1 Водоносный бассейн Нубийских песчаников

Водоносный бассейн, приуроченный к мощной палеозойско-мезозойской толще Нубийских песчаников, считается одним из самых значимых источников подземных вод не только в Египте, но и на всем Африканском континенте. Он охватывает огромный регион, включающий территории Египта, Ливии, Судана и Чада общей площадью около 2.35 млн. км2 (рисунок 1.3).

Рисунок 1.3 - Расположение водоносного бассейна Нубийских песчаников [29, 37,78].

На территории Египта этот бассейн занимает территорию площадью около 880 000 км2 в пределах Западной и Восточной пустыни и на полуострове Синай [36].

Региональные впадины и поднятия разбивают этот гигантский бассейн на серию локальных бассейнов, которые существенно отличаются по особенностям строения, мощности и водоносности.

В общем случае водоносный бассейн состоит из мощной многослойной толщи песчаников и алевролитов с прослоями непроницаемых сланцев и глин. Эти непроницаемые глины ограничивают возможности вертикального перемещения подземных вод. Однако на отдельных площадях распространение непроницаемых для подземных вод глин имеет линзовидный характер.

В Северо-Западном бассейне Египта водоносная толща Нубийских песчаников выполнена палеозойскими и мезозойскими речными песчаниками суммарной мощностью до 3500 м. В бассейне Южного Нила водоносные континентальные осадки мелового-триасового возраста имеют мощность всего в несколько сотен метров. В смежном с площадью наших исследований бассейне Дахла водоносная толща Нубийских песчаников выполнена палеозойскими и мезозойскими речными песчаниками суммарной мощностью до 2000 м. (рисунок 1.4).

Рисунок 1.4 Обобщенные разрезы водоносной толщи Нубийских песчаников в пределах различных осадочных бассейнов Египта [56].

1 - песчаник, 2 - глина, 3 - алевролит, 4 - известняк, 5 - кристаллический фундамент.

Подземные воды в этой толще накапливались в ходе влажных периодов путем локальной инфильтрации во впадинах. В современных условиях (сухой пери-

од) скорость подземных вод в толще составляет около 15 м/год [57]. Естественное пополнение водоносного горизонта Нубийских песчаников в Западной пустыне Египта характеризуется значением 1.5 млрд м3/год [23]. Общий объем пресных подземных вод в толще Нубийских песчаников оценивается в пределах от 15000 км3 до 372.950км3 [23, 37, 55, 91].

Добыча подземных вод из толщи Нубийских песчаников ежегодно растет. За последние сорок лет в Египте и Ливии было извлечено более 40 миллиардов кубических метров подземных вод [67], что вызвало понижение их уровня. В этих условиях более 35% эксплуатационных скважин в артезианских бассейнах были углублены или заменены более глубокими скважинами.

1.2.2 Особенности строения водоносной толщи Нубийских песчаников в бассейне Эль-Харга

В бассейне Эль-Харга, где расположена площадь наших детальных исследований, Нубийская водоносная толща формирует основной водоносный горизонт. Она представлена мезозойскими и палеоген-неогеновыми речными осадками суммарной мощностью до 1 200 м и состоит из чередующихся пластов глин, сланцев, песчаников и песка. В бассейне Эль-Харга эти осадочные толщи несогласно залегают на древнем раннедокембрийском фундаменте. Детальное литоло-гическое описание водоносного горизонта выполнено [19] в сечении разреза, пересекающего бассейн в направлении СВ-ЮЗ (рисунок 1.5).

Рисунок 1.5 - Обобщенный гидрогеологический разрез бассейна Эль-Харга [19].

1 - глина, 2 - песчаник, 3 - кристаллический фундамент.

Этот разрез показывает, что водоносная толща нубийских песчаников подразделяется на четыре отдельных зоны - А, В, С и D [40].

Зона А - верхняя водоносная толща. Она на 65% состоит из песчаников и на 35% из прослоев глин. Песчаник в основном плохо отсортирован. Некоторые прослои полностью сформированы из гравия, другие представлены хорошо отсортированными зернами кварца, лимонита, мусковита, пирита и глауконита. Мощность зоны увеличивается в северном направлении от 70 до 130 м. Зона А считается главным водным источником для неглубоких скважин. Однако ее потенциальные возможности ограничены в сравнении с остальными зонами в связи с ее малой мощностью.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Эль Авади Хани Мохаммед Шаабан, 2016 год

Список литературы

1. Бердичевский М.Н. Магнитотеллурические полярные диаграммы / Логуно-вич Р.Ф. // Физика Земли. 2005. № 10. с. 66-78.

2. Бердичевский М.Н. Модели и методы магнитотеллурики / Дмитриев В.И. // М.: Научный мир. 2009. 680с.

3. Бердичевский М.Н. Обратные задачи магнитотеллурики в современной постановке / Дмитриев В.И. // Физика Земли. 2004. №4. с.12-29

4. Бердичевский М.Н. Электрическая разведка методом магнитотеллурическо-го профилирования / М.: Недра. 1968. 255с.

5. Воскобойников Г.М. Метод особых точек для интерпретации потенциальных полей / Начапкин Н.И. // Физика Земли. М., Наука. 1969. № 5. с. 24-39.

6. Ермолин Е.Ю. Картирование субвертикальных проводящих объектов по данным МВЗ / Ингеров О., Ингеров И. // 5-я Всероссийская школа-семинар имени М.Е. Бердичевского и Л.Л. Ваньяна по электромагнитным зондированиям Земли. Санкт-Петербург. 2011. с. 245-249.

7. Ермолин Е.Ю. Особенности методики обработки и интерпретации аудио-магнитотеллурических и магнитовариационных данных при изучении двумерных геоэлектрических сред (на примере района Патомского кратера). Диссертация на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук. Санкт-Петербург. 2011. 135с.

8. Ермолин Е.Ю. Оценка глубины залегания двумерных рудных объектов изометрического сечения по особым точкам частотных характеристик типпера / Ингеров О. // Записки Горного института. Санкт-Петербург. 2009. Т. 189. с. 27-29.

9. Ермолин Е.Ю. Оценка параметров двумерных проводящих тел изометрического сечения по частотным характеристикам типпера / Ингеров О. // Проблемы недропользования: материалы V Всероссийской молодежной научно-практической конференции по проблемам недропользования (с участием

иностранных учёных) 8-11 февраля 2011 г. / ИГД УрО РАН. Екатеринбург. УрО РАН, 2011. с. 407-414.

10. Ермолин Е.Ю. Использование вертикальной магнитной компоненты в маг-нитотеллурическом методе для оценки параметров аномальных объектов, находящихся в стороне от профиля измерений / Шаабан Х.М., Ингеров А.И. // Записки Горного института. СПб. 2015. Т.212. с. 95-101.

11.Петров О.В. Диссипативные структуры Земли и их волновая природа / Мовчан И.Б. // Регион. геология и металлогения. - 2007. № 30/31. с. 12-37.

12. Применение электромагнитного метода переходных процессов для поисков неглубоких залежей подземных вод в районе города Итай Эль-Баруд, дельта Нила (Египет) / Шаабан Х.М., Газала Х., Аль-Сайед Э., Эль-Кади Г. // Записки Горного института. СПб. 2015. Т.212. с. 135-141.

13. Программа одномерной интерпретации данных электрических и электромагнитных зондирований "ipi2win" / Бобачев А.А., Модин И.Н., Перваго Е.В., Шевнин В.А. // Москва. 2000. 29с.

14. Страхов В.Н. Об интерпретации данных ВЭЗ на ЭВМ / Карелина Г.Н. // Прикладная геофизика. вып. 56. М. Недра. 1969. с. 118-129.

15. Тихонов А. Н. Об определении электрических характеристик глубоких слоев земной коры // Докл. АН СССР. Нов. Сер.- 1950.- Т. 73, № 2.- с. 295-297.

16.Шаабан Х.М. Особенности глубинного строения и тектоники бассейна Эль-Харга (Египет) по данным комплексных геолого-геофизических исследований / Мовчан И.Б. // Материалы (48) XLVIII Тектонического совещания. М.: ГЕОС (Москва). 2016. Том 2. с. 328-333.

17.Эль Авади Х.М.Ш. Применение комплекса геофизических методов при изучении геологического строения водоносных горизонтов бассейна Эль-Харга (Западная пустыня Египта) / Егоров А.С. // Естественные и технические науки. 2016. № 2(92). с. 35-46.

18.A seismological database for Egypt including updated seismic and focal mechanism catalogues / Sawires R., Ibrahim H.A., Fat-Helbary R.E., Peláez J.A. // In:

8-th Spanish-Portuguese assembly of geodesy and geophysics. E'vora. Portugal. 29-31 January 2014. p. 41-47

19.Abd Allah Hekmat Fawzy Ibrahim. Environmental impacts of over exploitation on the Nubian Sandstone aquifer in some localities, North EL-Kharga Oasis, Western desert, Egypt / Master Thesis (M.SC.) - Menoufia University. Faculty of science. Department of Geology. Egypt. 2013. 127p.

20.Abdel Zaher Mohamed. Geological applications potential of DEM, ETM+, and gravity data in arid and semi-arid regions with special reference to south Western Desert, Egypt / Nureddin M. Saadi and Koichiro Watanabeb // Arab J. Geosci. 2014. Vol. 7. p. 1705-1716.

21.Abdel-Fattah Ali K. Normal faulting mechanisms in the Western Desert of Egypt / Badawy Ahmed and Kim K. Y. // J. Seismol. 2007. Vol. 11. p. 27-38.

22.Abdelwahed Mohamed F. Three dimensional structure of Conrad and Moho discontinuities in Egypt / El-Khrepy Sami, Qaddah Atef // Journal of African Earth Sciences. 2013. Vol. 85. p. 87-102.

23.Ambroggi R.P. Water under the Sahara / Scientific American. 1966. Vol. 241. p. 21-29.

24.An Earthquake Catalogue (2200 B.C. to 2013) for Seismotectonic and Seismic Hazard Assessment Studies in Egypt / Sawires R., Pelaez J.A., Fat-Helbary R.E. and Ibrahim H.A. // In book: Earthquakes and Their Impact on Society, Publisher. Springer Natural Hazards. Editors: S. D'Amico. Springer International Publishing Switzerland. 2016. p.97-136.

25.An updated seismic source model for Egypt / Sawires R., Pelaez J.A., Fat-Helbary R.E., Ibrahim H.A., Garci'a-Hernandez M.T. // In: Moustafa A. (ed): Earthquake engineering-from engineering seismology to optimal seismic design of engineering structures. 2015. InTech. ISBN: 978-953-51-4116-7. p. 1-51.

26.Anderson, W.L. Program MARQDCLAG: Marquardt inversion of DC Schlum-berger soundings by lagged-convolution. U.S. Geological Survey. Open-File Rep. 79-1432. 1979. 58p.

27.Archaeo-Geophysical Survey around Itay El-Baroud Area, Nile Delta, Egypt / Shaaban H., El-Qady G., Al-Sayed E., Khozaym A., Al-Emam A. and Ghazala H. // Archaeological Discovery. 2014. Vol. 2. p. 45-57.

28.Assaad Fakhry A. Field Methods for Geologists and Hydrogeologists / LaMoreaux Philip E. Sr. and Hughes Travis H. (Ed.) // Springer-Verlag Berlin Heidelberg. New York. 2004. 405p.

29.Bakhbakhi M. Nubian Sandstone Aquifer System. IHP-VI, series on groundwater. UNESCO. Paris. 2006. Vol. 10. p. 75-81.

30.Beadnell H.J.L. Remarks on the prehistoric geography and underground waters of the Kharga Oasis. Journal Geography. 1933. Vol. 81. p. 128-134.

31.Beamish D. The use of the D+ solution in magnetotelluric interpretation / Travas-sos J. M. // Journal of Applied Geophysics. 1992. Vol. 29. p. 1-19.

32.Bostick F.X. A simple almost exact method of MT analysis. Workshop on Electromagnetic Methods in Geothermal Exploration. Snowbird. Utah. U.S. 1977. US Geological Survey. Contract no. 14080001-8. Vol. 359. p. 174-183.

33.Bosworth W. Integrated outcrop, 3D seismic, and geochronologic interpretation of Red Sea dike-related deformation in the Western Desert, Egypt - The role of the 23 Ma Cairo ''mini-plume'' / , Daniel F. Stockli, Daniel E. Helgeson // Journal of African Earth Sciences. 2015. Vol. 109. p. 107-119.

34.Cagniard L. Basic theory of the magnetotelluric method in geophysical prospecting. J. Geophysics. 1953. Vol. 8. p. 605-635.

35.Cantwell T. Detection and analysis of low frequency magnetotelluric signal. Ph.D. Thesis. 1960. Geology and Geophysics. Massachusetts Institute of Technology. 170p.

36.CEDARE. Regional Strategy for the Utilization of the Nubian Sandstone Aquifer System. Volume II. Centre for the Environment and Development for the Arab Region and Europe, Hydrogeology. Cario. Egypt. 2001. p. 1-142.

37.CEDARE. Regional Strategy for the Utilization of the Nubian Sandstone Aquifer System. Draft final report. Centre for Environment and Development for the Arab Region and Europe, Heliopolis Bahry, Cairo, Egypt. 2002. p. 22-82.

38. Constable S.C. Occam's inversion: a practical algorithm for generating smooth models from electromagnetic sounding data / Parker R.L. & Constable C.G. // Geophysics. 1987. Vol. 52. p. 289-300.

39.Cyrenaican ''shock absorber'' and associated inversion strain shadow in the collision zone of northeast Africa / Bosworth W., El-Hawat A.A., Helgeson D.E., Burke K. // J. Geology. 2008. Vol. 36. p. 695-698.

40.Diab M.Sh. A regional hydrogeological study of artesian water aquifer in the Western Desert of Egypt. Symposium on the geology of Middle East. Ankara. Turkey. 1978. p. 320-351

41.Egyptian General Petroleum Corporation (E.G.P.C). Bouguer anomaly map of South Western desert of Egypt. scale 1:500000. 1980.

42.Egyptian Geological Survey and Mining Authority (EGSMA). The geological map of Egypt. scale 1: 2000000. Ministry of industry and mineral resources. 1981

43.Egyptian National Seismic Network (ENSN) Bulletins. (1997-2014). Earthquakes in and around Egypt. National Research Institute of Astronomy and Geophysics (NRIAG), Cairo, Egypt. http://www.nriag.sci.eg.

44.El Shazly E.M. The Geology of the Egyptian Region. In book: The Ocean Basin and Margins. Volume 4A: The Eastern Mediterranean. Plenum Press. New York-London. 1977. p. 379-433

45.El Shazly E.M. The subsurface geology of El Kharga Oasis / Shata A. and Farag, I.A.M. // Spec. report. Gen. Desert. Development Authorities. Cairo. 1959. 130p.

46.El Shazly M.M. Contribution to the study of the stratigraphy of El-Kharga Oasis / Shata A. // Bull. Inst. Desert d'Egypt. 1960. vol. 10. No. 1. p. 1-10.

47.El-Badrawy H.T. Subsurface evaluation of south Kharga Oasis area, south Western Desert, Egypt / Soliman M.R. // Egyptian Geophysical Society (EGS) Journal. 2003. vol. 1. No. 1. p. 31-41.

48.El-Sankary M.M. Geological, sedimentological and radioactivity studies of the Quaternary sediments, El Kharga Depression, Western Desert, Egypt. Unpublished Ph.D. Thesis. Ain Shams Univ. Cairo. Egypt. 2002. 241p.

49.Embabi N.S. The Geomorphology of Egypt. Volume 1: The Nile Valley and the Western Desert. The Egyptian Geographical Society. Cairo. Egypt. 2004. 447p.

50.Environmental impact and natural hazards on Kharga Oasis monumental sites, Western Desert of Egypt / Salman A.B., Howari F.M., El-Sankary M.M., Wali A.M., Saleh M.M. // Journal of African Earth Sciences. 2010. Vol. 58. p. 341353.

51.Ermolin E. The results of AMT survey at Patomsky crater / Ingerov O. // 73-rd EAGE Conference & Exhibition incorporating SPE EUROPEC 2011 in Vienna, Austria. 23-26 May 2011. P. 303-306

52.Fathy Shaaban. Reflection Seismic studies on the Razzak oil field, Western Desert, Egypt / Fouad Shaaban and Sameh Ibrahim // Nature and Science. 2012. Vol. 10. No. 3. p. 7-15

53.Geology of Egypt. In: Well Evaluation Conference of Egypt. Schlumberger. Middle East Service. Cairo. 1984. 64p.

54.Ghosh D.P. The applications of linear filter theory to the direct interpretation to geoelectrical sounding measurements. Geophysical Prospection. 1971. Vol. 19. p. 192-217.

55.Gischler C.E. Present and future trends in water resources development in Arab countries. UNESCO report. 1976. 114p.

56.Heinl M. Groundwater Resources and Management in SW-Egypt / Thorweihe U. // In Meissner B. and Wycisk P. (eds.). Geopotential and Ecology: Analysis of a Desert Region. Catena Supplement 26. 1993. p. 99-121.

57.Hellestorm B. The Subterranean Water in the Libyan Desert. Geografiska. Stokholm. 1940. Annular No. 34. p. 206-239

58.Hermina M. Geology of the northwestern approaches of Kharga Oasis. Geological Survey. Cairo. Egypt. 1967. Vol. 44. 87p.

59.IPI2win program set for 1D data interpretation / Bobachev A., Modin I., Prevago E. and shevnin V. // Moscow State University. Geological Faculty. Dep. of Geophysics. Moscow. Russia. 2000. 29p.

60.Issawi B. Kharga Oasis: A Case Study / El-Hinnawi, M.H. // Remote Sensing Center. Cairo. Egypt. 1982. 31p.

61.IX1D V3 user's Manual. Interpex. Colorado. 2007. 131p.

62.Knetsch G. Remarks on the origin of the Egyptian Oasis depressions / Yallouze M. // Bull. Soc. Geography. Egypt. 1955. Vol. 28. p. 21-33.

63.Koefoed O. Geosounding principles (Resistivity sounding measurements). Elsevier. Amsterdam. 1979. 276p.

64.Kunetz G. Traitment automatique des soundages electrique / and Rocroi, J.P. // Geophysical Prospection. 1970. Vol. 18. p. 157-198.

65.Late Precambrian crustal evolution of Afro-Arabia from ocean-arc to craton, Egypt. / El Shazly E.M., Dixon T.H., Engle A.E.J., Abdel Meguide A.A. and Stern R.J. // J. Geol. 1980. vol. 24. p. 101-121.

66.Mackie R.L. Three-dimensional electromagnetic modeling using finite difference equations: the magnetotelluric example / Smith J.T., Madden T.R. // Radio Science. 1994. V. 29. P. 923-935.

67.Margat J. Concept and importance of non-renewable resources, in Non-renewable Groundwater Resources: A Guidebook on Socially-Sustainable Management for Water-Policy Makers / Foster S. and Droubi A. // IHP-VI Ser. Groundwater. 2006. Vol. 10. edited by Foster S. and Loucks D. P., UNESCO, Paris. p. 13-24.

68.Mohamed A. Gamal. Truthfulness of the Existence of the Pelusium Megashear Fault System, East of Cairo, Egypt. International Journal of Geosciences. 2013. Vol. 4. p. 212-227.

69.Nabighian M.N. Time-domain electromagnetic prospecting methods / Macanae J.C. // In Nabighian M.N. (editor): Electromagnetic Methods in Applied Geophysics. Society of Exploration Geophysics. 1991. Vol. 2. p. 427-514.

70.National Research Institute of Astronomy and Geophysics (NRIAG). Imaging the Geometry of the Kharga Basin (New Valley Oasis) and its Groundwater Capacity. Egypt-US Cooperative Research Funds. Project ID. 4493. 2013. 17p.

71.Natural resources investigation in West Kharga Oasis Plain, Western Desert, Egypt using Landsat imagery interpretation / El Shazly E.M., Abdel Hady M.A.,

Salman A.B., El Rakaiby M.M. and El Aassy I.E. // Proceedings of the International Symposium on Remote Sensing of Environment. First Thematic Conference: "Remote sensing of arid and semi-arid lands". 19-25 January 1982. Cairo. Egypt. p. 1283-1305.

72.Park R. G. Geological structures and moving plates. Glasgow and London. Black-ie. 1988. 337 p.

73.Reddy I.K. Three-dimensional modeling in magnetotelluric and magnetic variational sounding / Rankin D. and Phillips R.J. // Geophys. J. R. Astron. Sot. 1977. Vol. 51. p. 313-325.

74.Rodi W. Nonlinear conjugate gradients algorithm for 2-D magnetotelluric inversion / Mackie R L. // Geophysics. 2001. Vol. 66. p. 174-187.

75.Said R. The geology of Egypt. Balkema Publication. Rotterdam. Netherlands. 1990. 734 p.

76.Said R. The Geology of Egypt. Elsevier. Amsterdam - New York. 1962. 377p. 77.Salah Saleh. Subsurface structural mapping of Northern Nasser Lake region, Aswan, Egypt, using Bouguer data. Contributions to Geophysics and Geodesy. 2011. Vol. 41/1. p. 45-72. 78.Salem O. The Nubian Sandstone Aquifer System / and Pallas P. // In Appelgren B. (ed): Managing Shared Aquifer Resources in Africa. ISARM-AFRICA. UNESCO. IHP-VI, Series on Groundwater. 2004. No. 8. p. 19-21. 79.Salman A.B. Bibliography of geology and related sciences concerning Western Desert, Egypt (1732-1984). Egyptian Geological Consulting Office ''EGCO". Cairo. Egypt. 1984. 151p. 80.Salman, A.B. Contribution to radioactivity of South Western Desert, Egypt / El-Aassy, I.E., El-Rakaiby, M.L. // Annals Geol. Surv. Egypt. 1984. Vol. 14. p. 4357.

81.Sandberg, S.K. Examples of resolution improvement in geoelectrical soundings applied to groundwater investigations. Geophysical Prospecting. 1993. Vol. 41. p. 207-227.

82.Sasaki Y. Two-dimensional joint inversion of magnetotlluric and dipole-dipole resistivity data. Geophysics. 1989. Vol. 54. p. 254-262.

83.Shata A. Remarks on the Regional Geologic Structure of the Groundwater Reservoir of El Kharga and El Dakhla Oases. Bull. Soc. De Geogr. d'Egypt. 1961. Vol. 34. p. 177-188.

84.South Alamein petroleum system (Western Desert, Egypt) / Isabelle Moretti, Yannick Kerdraon, Gregori Rodrigo, Francisco Huerta, Jose Juan Griso, Marian Sami, Mohamed Said and Hossam Ali // Petroleum Geoscience. 2010. Vol. 16. p. 121-132.

85.Strakhov V.N. On the interpretation of vertical electrical sounding data with an electronic calculating machine (in Russian) / and Karelina, G.N. // Prikladnaya Geofiz. 1969. Vol. 56. p. 118-129.

86.Stratigraphic lexicon and exploratory notes to the geological map of the south Western Desert, Egypt / El-Hinnawi M.H., Said M.M., El-Kelani A.H. and Attya M.N. // Joint Project between EGSM, NARSS, UNDP and UNESCO. Published by EGSMA. 2005. 117 p.

87.Subsurface investigation on Quarter 27 of May 15th city, Cairo, Egypt using electrical resistivity tomography and shallow seismic refraction techniques / Sultan Awad Sultan Araffa, Magdy A. Atya, Adel M.E. Mohamed, Mahmoud Gabala, Mohamed Abdel Zaher, Mamdouh M. Soliman, Hany S. Mesbah, Usama Mas-soud and Hany M. Shaaban // NRIAG Journal of Astronomy and Geophysics. 2014. Vol. 3. Issue 2. p. 170-183.

88.Taha Rabeh. Looking for active faults at east Qattara Depression, northwestern desert, Egypt. Geofísica Internacional. 2012. Vol. 51-4. p. 323-337.

89.TEMIXL XL V4. Temix V.4 user's manual. Interprex. 1996. 468p.

90.Thickness variation of the sedimentary cover in the South Western Desert of Egypt as deduced from Bouguer gravity and drill-hole data using neural network method / Abdel Zaher Mohamed, Senosy M. M., Youssef M. M. and Sachi Ehara // Earth Planets Space. 2009. Vol. 61. p. 659-674.

91.Thorweihe U. Groundwater Resources of the Nubian Aquifer System / Heinl M. // Aquifer of major basins, non-renewable water resource, Sahara and Sahel Observatory. Paris. 1996. 20p.

92.Tikhonov A. N. On determining electrical characteristics of the deep layers of the Earth's crust. Doklady. 1950. Vol. 73. p. 281-285.

93.Vail P.R. Chronostratigraphic significance of seismic reflections / Mitchum R.M. and Thompson S. // American Association of Petroleum Geologists Memoir. 1977. No. 26. p. 99-116.

94.Vozoff K. The magnetotelluric method in the exploration of sedimentary basins. Geophysics. 1972. Vol. 37. p. 98-141.

95.Vozoff, K. The magnetotelluric method. In: Nabighian M.N. (ed.): Electromagnetic Methods in Applied Geophysics. Tulsa, Oklahoma, Society of Exploration and Geophysics. 1991. 2B. p. 641-711.

96.Zohdy A.R. A new method for the automatic interpretation of Shlumberger and Wenner sounding curves. Geophysics. 1989. Vol. 54. p. 245-253.

97.Zohdy A.R. Automatic interpretation of Schlumberger sounding curves using Dar Zarrouk function. U.S. Geol. Surv. Bull. 1975. 1313-E. 39p.