Hydrogeologické mapování širšího okolí m ěsta Mandalgobi v Mongolsku

Pavel Burda1, Jitka Novotná1, Emil Michlí ček1, Josef Slavík1, Jiří Michna1, Pavel Bláha1, Roman Duras1

1 GEOtest Brno, a.s. trade@geotest.cz

Abstrakt Hydrogeologické práce v Mongolsku byly realizovány v rámci projektu zahraniční rozvojové spolupráce „Technologické zařízení pro zásobování oblasti Mandalgobi vodou“. Zpracování map velkých měřítek navazovalo na zpracování map ajmaku Dundgobi v měřítku 1 : 500 000. V detailním měřítku 1 : 10 000 bylo zpracováno širší okolí města Mandalgobi. Pro zpracování mapy byly využity archivní podklady, geofyzikální měření a terénní pochůzky. Pro detailní mapy a geologické řezy bylo nutné vytvořit topografický podklad. Součástí mapování bylo i zpracování katalogu vrtů v oblasti města. Klí čová slova: hydrogeologický průzkum, geofyzikální měření, vrtné práce, Mongolsko 1. ÚVOD Výchozím podkladem pro sestavení map v okolí Mandalgobi byla mongolská hydrogeologická mapa ajmaku Dundgobi, sestavená pracovníky mongolské hydrogeologické expedice (SIZIKOVA et al., 1986). Textové vysvětlivky k mapě byly základním výchozím podkladem pro charakteristiku hydrogeologických poměrů území. Z dalších podkladů důležitých pro sestavení mapových podkladů, hydrogeologické charakteristiky území a tabulkových přehledů základních parametrů vrtné hydrogeologické prozkoumanosti, uvádíme práce ZUJEVA A. V. et al. (1966), SAGALUJEVA D. D. et al. (1967), MACHOVA V. V. et al. (1968), GANBATA C. et al. (1973) a KISELEVA N. P. et al. (1976). Všechny zmíněné podklady byly podrobeny reinterpretaci a doplněny podle výsledků vlastních terénních pochůzek, při nichž byly dokumentovány nejen všechny nalezené zdroje vody, ale i důležité výchozy základních litologických typů hornin. Stejná pozornost byla věnována projevům tektonického porušení horninového masívu. 2. HYDROGEOLOGICKÉ MAPOVÁNÍ Mapa 1:10 000 Hydrogeologická mapa a mapa dokumentačních bodů širšího okolí Mandalgobi v měřítku 1:10 000 byla sestavena závěrem roku 2004 v návaznosti na mapování zájmového území. Výsledky vlastního terénního šetření zaměřeného na dokumentaci výchozů a odběr vzorků zastoupených petrografických horninových typů byly náplní samostatné textové dokumentace. Základním plošným aspektem hydrogeologické mapy bylo vymezení rozsahu komplexu nezpevněných a zpevněných křídových hornin, které jsou stěžejním kolektorem pro zásobování obyvatel Mandalgobi pitnou vodou, a tvoří výplň deprese v prostoru zástavby, jižně a jihozápadně od města a v dílčí depresi též severovýchodně od města. Předkřídové podloží vychází na povrch na morfologicky zvlněných náhorních plošinách severně, severovýchodně, východně a jihovýchodně od města a je reprezentováno pestrou škálou vyvřelých hornin permského stáří. Z morfologie byly odvozeny rozvodnice mělkého oběhu podzemních vod v první zvodni a podle morfohydrogeometrické analýzy území předpokládané privilegované cesty pohybu podzemní vody horninovým prostředím. Z bodových údajů jsou v mapě prezentovány hydrogeologické vrty využívané pro zásobování obyvatel pitnou vodou a vrty provedené v rámci našeho průzkumu. V mapě dokumentačních bodů byly zakresleny výchozy hornin podle výsledků mapování, které probíhalo v období červen až srpen 2004, s průběžným pořadovým číslováním podle postupu mapovacích prací. Celkem bylo zdokumentováno 125 výchozů hornin a odebráno 49 vzorků k petrografickému určení hornin. Ve vlastní křídové výplni deprese byly situovány vrty, jejichž geologický popis jsme přebrali z hydrogeologické dokumentace. Graficky byly odlišeny vrty, které byly zdokumentovány a byly přečíslovány v rámci souboru dokumentace pro hydrogeologickou mapu v měřítku 1:50 000, sestavenou v rámci mapování v roce 2002. Mapa dokumentačních bodů slouží jako nezbytný podklad pro hydrogeologickou mapu Mandalgobi a okolí a zároveň jako evidence pro správu města a Vodohospodářskou společnost (obr. 1).

Plošným aspektem v hydrogeologické mapě je vymezení základních horninových typů s charakteristikou typu zvodnění a oběhu podzemních vod. Liniovými prvky jsou hranice vymezených hydrogeologických celků a předpokládané tektonické linie. Interpretace vymezených plošných jednotek byla provedena ve spolupráci s doc. RNDr. R. Melicharem Dr. z Ústavu geologických věd Přírodovědecké fakulty Masarykovy university v Brně. Dalšími liniovými prvky v mapě jsou rozvodnice podzemních vod v první zvodni a vymezení předpokládaných privilegovaných cest pohybu podzemních vod horninovým prostředím podle morfohydrogeometrické analýzy území. Z bodových údajů jsou v mapě vyznačeny situace využívaných vrtů pro zásobování obyvatel a hydrogeologické vrty realizované v rámci prováděného průzkumu (obr. 2). Takto sestavená mapa je stěžejním elaborátem pro správu města při rozhodovacích činnostech pro rozvoj města při vymezování ochranných pásem zdrojů podzemní vody, při tvorbě územního plánu, při řešení střetů zájmů a samozřejmě i při rozhodování o situování případných dalších vodních zdrojů a jejích ochraně. Hydrogeologické vrty archivní dokumentace obsahují základní údaje o vrtech (rok vyhloubení, původní označení a číslo objektu v mapě dokumentačních bodů, zeměpisné souřadnice a nadmořskou výšku objektu), stratigrafické indexy zastižených útvarů a hloubku vrtů. Z hydrogeologických charakteristik obsahují tabulky údaje o hloubce podloží, mocnosti kolektoru, hladině podzemní vody pod úrovní terénu, případně údaje o průměru vrtu a hloubkovém rozmezí filtrační části výstroje, ověřenou vydatnost Q (l/s) při odpovídajícím snížení hladiny podzemní vody s (m), specifickou vydatnost q (l/s.m) a celkovou mineralizaci podzemní vody v g/l. Tabulky jsou nedílnou součástí evidence vodních zdrojů ve městě a jeho okolí.

0 200 400 m

Obr. 1 Výsek mapy dokumentačních bodů 1:10000

Zeměpisné souřadnice a nadmořská výška jednotlivých výchozů byla polohově zaměřena pomocí přístroje GPS. Vždy byla popsána morfologické pozice a charakter výchozu. Popis dokumentovaných hornin v terénu byl petrograficky upřesněn podle odebraných vzorků odlišných horninových typů. Petrografické určení hornin provedl doc. RNDr. R. Melichar Dr. Dokumentace výchozů hornin je nepostradatelnou součástí mapy dokumentačních bodů Mandalgobi a okolí. Při detailních pracích při návrhu umístění nových vrtů jsme zjistili určité nesrovnalosti v číslování dříve odvrtaných vrtů, zejména při porovnání dat z původních zpráv se svědectvím pracovníků ajmačního úřadu a místní vodárenské společnosti. Z tohoto důvodu jsme přistoupili k sestavení katalogu všech vrtů ve městě Mandalgobi a jeho nejbližším okolí. Vrty, u kterých se nepodařilo zjistit potřebné údaje, nebyly do tohoto katalogu zařazeny. Nedá se vyloučit, že část těchto vrtů nevyhloubila ve městě a jeho okolí sovětská armáda. Její vliv na hospodaření s vodou byl v tomto rajonu jistě nemalý, a to jak vzhledem k velikosti lidského potenciálu, množství techniky i systému práce. Ukázky z katalogu jsou na obrázcích 3 a 4. 3. TOPOGRAFICKÉ PODKLADY Při konstrukci geologických a geofyzikálních řezů jsme zjistili, že nejsou k dispozici dostatečně přesné podklady pro výškové vykreslení terénu. Mapy 1:100 000, které jsme měli k dispozici, neumožnily sestavit výškové řezy tak, aby dostatečně spolehlivě charakterizovaly výškové změny na profilech. Z tohoto důvodu jsme se rozhodli, že sestavíme vrstevnicové mapy v místech, kde byla realizována geoelektrická měření a v území potřebném pro vykreslení výběžku křídové pánve. Klasické sestavení vrstevnicových map běžnými geodetickými metodami nebylo možné. Nejpodstatnějším důvodem byla finanční náročnost takovýchto prací. Druhým důvodem, který nás vedl k hledání nových cest, byly

0 200 400 m

Obr. 2 Výsek hydrogeologické mapy okolí Mandalgobi 1:10000

specifické požadavky zpracování geofyzikálních prací na výšková měření, lépe řečeno požadavky na přesnost určení všech tří prvků polohy VES. Měřená křivka VES necharakterizuje bod měření, ale popisuje horninový masív v určitém, ne malém, objemu. Z tohoto důvodu není nutné určovat polohu bodu měření tak přesně jako je tomu u vrtných prací. Proto byly také body vertikálního elektrického sondování zaměřovány pomocí globálního pozičního systému (GPS) s použitím přístrojů, které pracují na jedné frekvenci – turistická třída. Tyto přístroje vykazují v Mongolsku chybu zaměření bodu lepší než sedm metrů. Výškové zaměření je však charakterizováno chybami přes 10 metrů. Tato přesnost je pro kreslení povrchu geofyzikálních profilů nedostatečná.

do konečné hloubky je vrt vyhlouben v křídě

označované jako K2

q l/s.m 0,14

CM g/l 0,40

Filtry

63,8-75: ? + 87-93: ?

Vrt 35 (nefunkční)N: 45,77749° (45°46’39,0”)E: 106,28287° (106°16’58,3“)Z: 1449 mnm - GPS barKonečná hloubka: 106,0 m

0,0 7,0 písek jílovitý s oblázky 7,0 101,0 štěrčíkovitoštěrkové

uloženiny s jílovitou a písčitou výplní

101,0 104,3 granity slabě rozpukané a masívní ???

q l/s.m 0,23CM g/l 1,0

filtry54,5-58,0 + 72,2-77,5 + 87,2-91,7:

O 254; 90,7-96,5: O 219

Vrt 5220 (nefunkční)N: 45,77020° (45° 46’ 12,7“)E: 106,27662° (106° 16’ 35,8“)Z: 1437 mnm - GPS barKonečná hlouba: 104,3 m

Starý průzkumný vrt ve stepi

Nefunkční čerpací vrt v Mandalgobi

Obr 3. Katalog vrtů - ukázka nefunkčních vrtů

"Mongolský" jímací vrt

"Český" jímací vrt

Obr 4. Katalog vrtů - ukázka jímacích vrtů

0,0 - 3,0 hlinitý písek se štěrčíkem3,0 - 136,

0štěrčíkovitoštěrkovité uloženiny s hlinitou a

písčitou výplníq l/s.m 0,3

CM g/l 0,70filtry

82,2-99,9 + 105,8-131,7: O 254

Vrt 5222 (jímací)N: 45,77063° (45° 46’ 14,3“)E: 106,27506° (106° 16’ 30,2“)Z: 1440 mnm - GPS barKonečná hloubka: 136 m

0,0 48,0 písek jemnozrnný48,0 89,0 písek středně zrnitý89,0 113,0 písek hrubozrnný

113,0 114,5 štěrk ostrohranný114,5 117,4 písek hrubozrnný117,4 118,0 štěrk balvanitýq l/s.m 0,73

CM g/l 0,63filtry

92,0-107,0: O 219

Vrt GS 6002 (jímací)N: 45,77088° (45° 46’ 15,2“)E: 106,27426° (106° 16’ 27,3“)Z: 1440 mnm -GPS barKonečná hloubka: 118,0 m

K polohopisnému zaměřování profilů jsme používali GPS přístrojů firmy GARMIN. Pro výšková měření jsme nakonec využili nové generace těchto přístrojů s vestavěným barometrem (GARMIN GPSMAP 76S respektive GPSMAP 76CS). Po zkušenostech z terénních prací v Karélii jsme věděli, že za určitých podmínek měření je možné sestavit výškovou mapu i z práce s jedním přístrojem. Výšková chyba takovýchto měření je vždy menší než tři metry. Pro sestavení vrstevnicových map v Mandalgobi jsme se rozhodli ještě zvýšit přesnost prací, a to souběžným používáním dvou aparatur. Tímto postupem se nám podařilo snížit chybu na hodnotu 1,5 – 2,0 metru. Vrstevnicové mapy byly sestaveny ve třech oblastech, v místech geoelektrického průzkumu. Oblasti jsou nazvány: „město“, „jih“ a „sever“. Vrstevnicová mapa „město“ byla zkonstruována z měření na 146 bodech přibližně v síti 200 × 100 metrů (obr. 5). Volba měřených výškových profilů musela být

přizpůsobována městské zástavbě a konfiguraci terénu. Protože tato mapa, sloužila jako podklad pro interpretaci detailních geofyzikálních měření, byla zkonstruována do měřítka 1 : 10 000. Krok vrstevnic sestrojených programem SURFER8 (firma GOLDEN SOFTWARE) byl dva metry. Do mapy na obrázku 4 jsou vkresleny zaměřené výchozy předkřídových hornin (bílé křížky), body měření VES a jejich staničení (červené křížky) a staré i nové vrty s názvem (tmavomodrá kolečka), s tím, že vrty, které dosáhly podloží, mají světlemodrý střed. 4. GEOFYZIKÁLNÍ M ĚŘENÍ K určení geologické stavby na vybraných profilech jsme použili metodu vertikálního elektrického sondování (VES) a metodu velmi dlouhých vln (VDV). Vzdálenost bodů jednotlivých VES na zkoumaných profilech byla volena 50 až 100 metrů, výjimečně byl krok měření podle podmínek měření volen jinak. Křivky VES byly interpretovány počítačově i graficky. Při měření vertikálního elektrického sondování byl používán maximální rozestup proudových elektrod AB až 2000 metrů. VES byly měřeny se zhuštěným postupem proudových elektrod, a to 10 bodů na dekádu. Důvodem byla snaha lépe popsat průběh odporové křivky, a tím umožnit lepší kvantitativní interpretaci křivek vertikálního elektrického sondování. Při měření VDV v okolí Mandalgobi byly potíže s příjmem signálu vhodného vysílače. Pro vyhledávání vodivých struktur daných geologickou stavbou bylo nutné aparaturu ladit na vysílače orientované východním nebo západním směrem. Pro potřeby průzkumu vhodně orientované vysílače měly slabý signál a navíc jejich vysílání bylo časově nepravidelné. Po zpracování prvních výsledků měření se navíc prokázalo, že výsledky metody VDV v okolí Mandalgobi neposkytují očekávaný přínos. Důvodem byla velká mocnost vodivého pokryvu křídových sedimentů. Přes tento vodivý „štít“ je tektonika v granitovém podloží metodou VDV nedetekovatelná. Jako podklad pro interpretaci geoelektrických měření bylo na jednom z nových vrtů uskutečněno karotážní měření. Měření realizovala mongolská firma, která neměla k dispozici sondy pro měření neutronneutron karotáže.

106.266 106.268 106.270 106.272 106.274 106.276 106.278 106.280 106.282 106.284 106.286 106.28845.766

45.768

45.770

45.772

45.774

45.776

45.778

P1/0

P1/1

00

P1/1

50

P1/2

00

P1/2

50

P1/3

00

P1/3

50

P1/4

00

P1/4

50

P1/5

0

P1/5

00

P1/5

50

P1/

600

P1/

650

P1/7

00

P1/7

50

P1/

800

P1/8

50

P1/

900

P2/0

P2/

100

P2/1

50P2/2

00

P2/2

50P2/3

00P2/3

50

P2/4

00

P2/4

50

P2/5

0

P

P

3

3

/

/

0

0

P3/1

00

P3/1

50

P3/

200

P3/2

50

P3/

300 P

3/4

50

P3/5

00

P3/5

50

P3/5

0

P3/

400

P3/3

50

P3/

600

P3/6

50

P3/

700

P3/7

50

P6/

0

P6/5

0

P6/1

00

P6/1

50

P6/2

00

P6/2

50

P6/3

00

P6/3

50

P6/

400

XX

9140

9127

9127

MON

GOL

1784

5240

1766

5229

6001

5222

302

303

1011

226

5220

6003

1

1

8

8

3

3

9

9

31

9051

3

00,2

0,4

km

Obr. 5. Vrstevnicová mapa “město”

mnm

výchoz skalního podloží bod měření VES vrt do křídy vrt do podloží

Geofyzikálním měřením bylo proměřeno šest profilů. Výsledky měření na jenom z nich, profilu P1, jsou uvedeny na obrázku 6. Na profilu P1 byly zastiženy tři základní litologické komplexy, granitový masív, křídové sedimenty a kvartérní pokryv. Žulový masív tvoří podél profilu bazén, který je vyplněn křídovými sedimenty různé zrnitosti. Spodní vrstva křídových uloženin je tvořena hrubými uloženinami, které byly nazvány „křída ve štěrkovém vývoji“. Na ZJZ se tato vrstva podél báze granitů dostává i do menších hloubek a pod VES50, VES800, VES850 a VES900 ji kryjí již jen kvartérní zeminy. Podle geofyzikálních měření není možné vyloučit, že vrstva „křída ve štěrkovém vývoji“ je z části tvořena i silně porušenými a zvětralými magmatickými horninami. Geoelektricky není možné takovéto horniny spolehlivě rozlišit. Z hlediska hydrogeologického průzkumu však takovéto dělení není podstatné. Oba typy hornin, silně porušené a zvětralé žuly a hrubě zrnité křídové sedimenty, mají z hydrogeologického hlediska velmi podobné vlastnosti a je možné je proto de facto pokládat za jeden typ. Na křídlech bazénu mají svahy granitů strmý sklon (profil je na obrázku nepřevýšen). V takovýchto případech přesnost určování hloubky geoelektrickými metodami klesá. Teorie metody vertikálního elektrického sondování vychází z předpokladu, že jednotlivá rozhraní jsou horizontální. Tato podmínka v daném případě není splněna. Přesto však porovnáním výsledků vrtných prací na vrtu 1766 a výsledků VES100 vidíme, že shoda v určení hloubky křídového komplexu je dobrá. V žulových horninách je na základě výsledků vertikálního elektrického sondování možné určit poruchovou zónu pod VES150 až VES300. Porušené jsou zejména granity na okrajích této zóny, tj. pod VES150 a pod VES300. Je možné, že těmito pásmy je do oblasti přiváděno větší množství podzemní vody. Tvar povrchu granitového masívu na VSV křídle profilu nasvědčuje tomu, že i v tomto místě jsou granitové horniny porušeny, nebo že granitový masív je tvořen jinými horninami nebo horninami s příměsí minerálů s elektronovou vodivostí. Vede nás k tomu okolnost, že podobné pásmo nízkých odporů bylo zjištěno i na „starých“ detailních profilech PI – PIII. I tam je možné najít magmatické horniny, u kterých měrný odpor klesá až na hodnotu 21 Ωm. Hypotéze, že snížení měrného odporu je dáno litologickým složením masívu, napomáhá i to, že těsně za koncem profilu za VES900 magmatické horniny vycházejí na den.

9051

(160m

JJV)

?

226

(70m

SSZ)

?

5222

(100m

JJV)

K

VSVZJZ

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

-200

-100

1000 200 300 400 500 600 700 800 m

1250

1300

1350

0

0

75 240

60

200

50

470

80

35

55

110

25

44

84

37

57

78

34

50

200

32

270

30

48

140

15

40

14

35

63

14

32

22

44

15

30

16

24

46

16

28

117 14

130

210

110

35

60

170

250

250

370

50

400

56

230

200 200

20080 Ωm

60 60

AB/8

[m

]

δ

δ

mnm

Izoohmy pro AB/8

Geologickogeofyzikální řez

křída v štěrkovitém vývoji

křída v písčitém až štěrkovitém vývojikřída v písčitém vývoji

P2 /

170

176

6(1

50m

SSZ)

K

G

žulový masív

kvartér

GS60

01

(80m

S)

K

Obr. 6 Geofyzikální profil P1

50 10

0

200

150

250

300

350

400

450

500

550

600

650

700

750 800

850

900

Křídová pánev je do hloubky cca 80 metrů vyplněna sedimenty menšího zrna. Křídové uloženiny jsou popisovány jako „křída v písčitém až štěrkovitém vývoji“ respektive na východoseverovýchodě „křída v písčitém vývoji“. Určitou výjimkou v tomto systému uložení je jihozápadní křídlo pánve, kde tato vrstva není a hrubozrnné křídové sedimenty jsou přímo překryty kvartérem. Podél celého profilu jsou křídové uloženiny kryty kvartérními zeminami dosahujícími mocnosti až dvacet metrů. Podle velikosti měrného odporu, který se pohybuje od 14 až do 240 ohmmetrů je možné prohlásit, že se mění výrazně i charakter čtvrtohorních sedimentů. Na VSV to jsou zeminy jílovitého habitu, zatímco na ZJZ to mohou být až suché písky. Geofyzikální interpretace měření na profilu PB ukazuje, že profil začíná i končí v granitovém masívu. Na jižním konci je to pouze na jedné VES, na severním konci je však nad granity změřeno šest bodů VES (obr. 7). Na obou stranách křídové pánve můžeme najít zóny přechodu. U nich nelze na základě fyzikálních měření rozhodnout, zda jde o vrstvu silně navětralých granitů, nebo o vrstvu hrubých sedimentů křídy. Výsledky vrtných prací ukazovaly, že granitový masív bývá porušen a navětrán do velkých hloubek. V žulách nebylo z měření VES zjištěno žádné strmé porušení masívu.

Křídové sedimenty jsou podél tohoto profilu zastiženy prakticky ve všech zrnitostech. Nejhrubší jsou opět uloženiny ve větších hloubkách. Zde je možné vyslovit připomínku k realizaci vrtných prací. Vrty by měly být hloubeny vždy spolehlivě až po podložních hornin, protože právě na bázi sedimentace jsou uloženy horniny s větší porozitou a tedy horniny, u kterých lze předpokládat větší zásoby podzemní vody. Jsme si vědomi toho, že mnohdy podmínky vrtání v takovýchto uloženinách jsou obtížné, ale naděje na zdárný výsledek hydrogeologického průzkumu a zdárné a plnohodnotné zásobování obyvatelstva ajmaku pitnou vodou si tento přístup vyžaduje. Měrné odpory jednotlivých litologických vrstev, respektive měrné odpory seřazené podle litologického složení a podle polohy vrstvy v geologickém řezu, jsme podrobili statistickému zkoumání. Jsme si vědomi toho, že statistický soubor pro některé typy hornin není významný a dostatečný. Po první interpretaci a prvním přiřazení litologického významu daným vrstvám bylo podle statistického hodnocení litologické zařazení upřesněno a statistické hodnocení bylo o tyto změny opraveno. Přesto se domníváme, že takovéto studium podává velké množství informací o zkoumaném horninovém prostředí. To je také hlavní rozdíl mezi předkládanou zprávou a archivními materiály. V těch byl vrstvě křídy připisován vždy určitý rozsah měrných odporů a u granitů pak velmi často byl jejich měrný odpor prohlášen za „nekonečný“. Ze statistického hodnocení na obrázku 8 vidíme, že největší variabilita je u zemin kvartéru. To je dáno tím, že u těchto zemin je velký rozdíl v jejich zrnitosti a ještě větší a významnější rozdíl je v jejich vlhkosti. Je možné, že by bylo proveditelné jejich další dělení, ale z hlediska úkolu řešeného problému nemělo takovéto dělení praktický význam.

K

K

A ?

K

G?

5220

(80m

VSV)

7033

(40m

VSV)

8 (

210

mVSV)

5022

(100m

VSV)

Х

XX

(320

mVSV)

mnm

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 m

1150

1200

1250

1300

1350

1400

1450

1500 606

608

523

603

602

600

525

541

556

557

558

559

560

561

562

563

564

565 5

66

57553 142

300

125

29

4826

21

18

22

37

20 mΩ

30 27 24

22

21

17

17

13

7

1239

10

15

2211

82

1400

520

640

160

27

22

3640

2022

32 30 25

10

12

35

55

200

48

J

S

Geologickogeofyzikální řezna

větra

lé a p

oruš

ené žu

ly

navětralé a porušené žuly

křída v štěrkovitém až písčitém vývoji

křída v písčitém vývoji

křída v písčitém až jílovitém vývoji

křída v jílovitém až vývojipísčitém

žulový masív

Obr. 7 Geofyzikální profil PB (reinterpretovaná mongolská měření)

Masív magmatických hornin má měrné odpory od 20 do 1400 ohmmetrů. Hodnoty nižší než 100 ohmmetrů byly vždy interpretovány jako místa navětrání nebo tektonického porušení granitů. Rozdílný charakter porušených žul a žul neporušených je patrný z rozdílu jejich měrných odporů. Hodnoty vyšší než tisíc ohmmetrů naopak naznačují, že v těchto místech je granitový masív neporušen a minimálně navětrán. Pokud jsou tyto hodnoty zjištěny v blízkosti povrchu, pak je možné vyslovit předpoklad, že jde o suchý granitový masív.

Rozložení měrných odporů jednotlivých křídových vrstev je nejlépe vidět na obrázku 8. Je patrné, že měrné odpory vrstev, které se svým litologickým charakterem přibližují, se překrývají. Překrývání „přes jednu vrstvu“ prakticky neexistuje, i když to není vyloučené. Na základě tohoto členění křídových sedimentů bylo možné vyčlenit ty oblasti křídové pánve, kde je největší naděje na získání dostatečného množství kvalitní pitné vody.

V novém vrtu GS6001 bylo uskutečněno bezprostředně po odvrtání karotážní měření (obr. 9). Oproti obvyklým mongolským měřením byly aplikovány i vybrané metody jaderné karotáže – gamakarotáž (GK) a gamagamakarotáž (GGK). Karotážní křivky podle našeho názoru dokazují, že vrt nebyl ukončen v podložních horninách, ale že skončil v bazální vrstvě křídových sedimentů. V případě zakončení v granitech, by měl na bázi vrtu stoupat měrný odpor a vlivem přítomnosti ortoklasu by se měla zvyšovat i radioaktivita prostředí (radioaktivní izotop draslíku K40). Hladina kapaliny ve vrtu byla v době měření na úrovni 33 metrů pod terénem. Podle dalších měření se však nejedná o hladinu podzemní vody, ale

hladinu výplachu ve vrtu. Pokud by se měla z karotážních měření HPV určovat, pak její poloha je v 58 metrech. Nelze však vyloučit, že tato změna zdánlivého měrného odporu je způsobena změnou jílovitosti křídových sedimentů. Tato poloha jílovitějších hornin končí v 78 metrech. Dále do hloubky následuje hlavní propustná vrstva, jejíž báze je podle karotážních křivek v 98 metrech. Tato vrstva je tvořena sedimenty se silnou příměsí ortoklasu. Černá svislá čára znamená vystrojení vrtu plnou pažnicí, červená čára pak perforovanou pažnicí. Pod ní je již jenom krátký kalník. Podle měření odporu vrtné kapaliny před nasolením, bezprostředně po nasolení a po 24 hodinách po nasolení se zdá pravděpodobným, že perforovaná pažnice končí v 85 metrech. Pokud by byly k dispozici spolehlivé údaje o vrtání a vystrojení vrtu, pak by bylo možné karotážní měření podrobit reinterpretaci a vyvodit z něj další závěry o charakteru horninového masívu okolo vrtu a jeho zvodnění. Podle televizní dokumentace vrtu uskutečněné samostatně, mimo karotážní měření, lze konstatovat, že vystrojení vrtu není takové, jak jej udává vrtná firma a jaké je uváděno na obrázku 9. Optická dokumentace vrtu realizovaná na lokalitě v létě 2005 zcela přesně dokumentovala způsob vystrojení vrtu a jeho stav. Kamerální studium televizního záznamu ukázalo, že počátek perforovaného úseku vystrojení vrtu je v 71 metrech. Perforace končí v 98,5 metrech. Čerpadlo je umístěno v úseku 76,2 až 78,0 metrů a je tedy v perforovaném úseku vrtu, nikoli jak bylo vrtnou

porušený granitový masív

granitový masív

křída ve štěrkovém vývoji

křída v písčitémaž štěrkovém vývoji

křída v písčitém vývoji

křída v písčitémaž jílovitém vývoji

křída v jílovitémaž písčitém vývoji

kvartér

1 10 30 3003 100 ρ

prům

ěr m

inus

směr

odatná

odc

hylka

prům

ěr p

lus

směrod

atná

odc

hylka

prům

ěrná

hod

nota

[ ]Ωm

Obr. 8 Rozložení měrných odporů

0 2 4

GGK [103cpm]

GGK [103cpm]

100

80

60

40

20

00.5 1.5 2.5

0 60 120

Ra [ m]Ω

B2,7

A0,4

M

Rw [ m]Ω

0 4 8

SP [mV]

po

nas

ole

ní

24

hod p

o n

asol

ení

pře

d n

aso

lením

6 8 10

Obr. 9 Karotážní měření ve vrtu GS6001

firmou deklarováno, že čerpadlo je v neperforované části vrtu. Tato okolnost může mít vliv na životnost čerpadla. Výstroj vrtu končí kalníkem sahajícím od 98,5 metru do 99,6 metrů. Je chybou, že vrtná firma nevystrojila celou odvrtanou délku vrtu. Tím se zkracuje interval, ze kterého je možné čerpat vodu. Z výsledků geofyzikálního měření na všech profilech v oblasti „město“ a „sever“, podle popisu vrtů a podle mapování výchozů magmatických hornin byly sestaveny mapy mocnosti křídových a kvartérních sedimentů. Izolinie mocnosti byly sestaveny programem SURFER8 a při jejich vykresování bylo přihlédnuto k obecným geologickým zákonitostem a zákonům tvorby izolinií. Z mapy izolinií mocnosti sedimentů „město“ je patrné, že pánev dosahuje mocnosti přes 180 metrů. Pokračování pánve na severoseverovýchod od města je možné pokládat za prokázané podle výsledku vrtání na vrtu 35 a podle starých geofyzikálních profilů PI a PIV. Mapa povrchu terénu v oblasti „město“ a mapa mocnosti křídových sedimentů byly podkladem pro výpočet průběhu báze křídové pánve. Výpočty i konstrukce map byly prováděny speciálními postupy v programu SURFER8 společnosti GOLDEN SOFTWARE. Na základě těchto výpočtů je možné konstruovat běžnou vrstevnicovou mapu, ale zmíněný program dovoluje i sestavit speciální pohledy na křídovou pánev. Postup s využitím možností programu SURFER8 firmy GOLDEN SOFTWARE nám umožnil zobrazit reliéf křídové pánve nejen formou klasické vrstevnicové mapy, ale bylo možné vytvořit i prostorový model (3D) křídové pánve (obr. 10). Program umožňuje v modelu znázornit nejen tvar pánve se všemi jejími „zálivy“, ale je možné znázornit i průběh hladiny podzemní vody. Ta vychází z naměřené úrovně HPV ve vrtu GS6001 a předpokládá její horizontální průběh. Je samozřejmé, že přesnost určení průběhu pánve vychází z možností, které poskytují dostupná data. Ta, jak je to v geologických

disciplinách běžné, nejsou rovnoměrně rozdělená v ploše. Je proto nutné je transformovat do pravidelné čtvercové sítě. Je jasné, že tímto postupem dochází k hodnocení, které se od skutečnosti v konečném důsledku může lišit. Bohužel, tento nedostatek není v současné době možné odstranit. Je otázkou diskuze, zda postup ryzího matematického zpracování je objektivnější, než konstrukce izolinií klasickým ručním způsobem. Oba postupy mají své

výhody a nevýhody a není, podle našeho názoru, možné stanovit, co je výhodnější. My volíme postup, při kterém je matematické zpracování doplňováno ručními zásahy, které umožňují lépe popsat geologickou skutečnost a zachovávají obecně platné geologické zákony. 5. ZÁVĚR V rámci rozvojové spolupráce „Technologické zařízení pro zásobování oblasti Mandalgobi vodou“ byla sestavena i hydrogeologická mapa města Mandalgobi a jeho bezprostředního okolí v měřítku 1:10 000. Pro konstrukci geologických a geofyzikálních řezů byly zpracovány vrstevnicové mapy „město“, „sever“ a „jih“ v územích, kde jednak byla realizována geoelektrická měření a jednak v území, kde jsme potřebovali vykreslit severní výběžek křídové pánve. K těmto pracím bylo využito přístrojů GPS. K určení geologické stavby ve vybraných profilech bylo použito geofyzikální metody VES (vertikální elektrické sondování) a VDV (velmi dlouhých vln). Bylo zjištěno, že podloží zkoumaného území je tvořeno granitovým masivem, který v okrajových územích mandalgovské deprese vychází na povrch. Deprese v granitoidních horninách je vyplněna křídovými sedimenty v jílovitém až štěrkovitém vývoji. Ve vyhloubeném hydrogeologickém vrtu GS 6001 ve městě Mandalgobi bylo uskutečněno karotážní měření. Podle výsledků měření vrt nedosáhl podložních hornin, ale byl ukončen v bazální vrstvě křídových sedimentů štěrkovitého charakteru. S využitím programu SURFER se nám podařilo zobrazit

žulový masív

hranice křídové pánve

podzemní voda v křídové pánvi

Obr 10 Křídová pánev u města Mandalgobi

reliéf severního výběžku křídové pánve nejen ve formě klasické vrstevnicové mapy, ale i v prostorovém modelu. Veškeré realizované práce nám pomohly vytvořit komplexní obraz o hydrogeologických poměrech ve městě Mandalgobi a jeho okolí, což má velký význam pro zásobování města pitnou vodou i vzhledem k jeho budoucímu rozvoji. LITERATURA 1. BLÁHA, P. et al. Technological Equipment for Supplying Mandalgobi with Drinking Water,

Developement Cooperation in Mongolia, Geotest, Brno, 2005, MS. 2. GANBAT, C. et al. Geologická stavba a hydrogeologické podmínky severozápadní a západní části

středněgobského ajmaku Mongolské republiky, in Russian language: „The Geologic structure and hydrogeological conditions of the north-western and western parts of the Central Gobi Aimak of the Mongolian Republic“, Ulaanbaatar, 1973, MS.

3. KISELEV, N.P. et al. Geologické a geofyzikální práce provedené na území středněgobského ajmaku v roce 1975, in Russian language: „The geological and geophysical works carried out on the territory of the Central Gobi Aimak in 1975“, Ulaanbaatar, 1976, MS.

4. MACHOV, V.V. et al. Geologická stavba a hydrogeologické podmínky centrální části středněgobského ajmaku Mongolské republiky, in Russian language: „The geologic structure and hydrogeological conditions of the middle part of the Central Gobi Aimak of the Mongolian Republic“, Ulaanbaatar, 1968, MS.

5. PITTER, P. Hydrochemie, in Czech language: „Hydrochemistry“, Vydavatelství VŠCHT /University press of the University of Chemical Technology/, Praha, 1999.

6. SAGALUYEV, D., D. et al. Geologická stavba a hydrogeologické podmínky centrální části středněgobského ajmaku MoLR (Zpráva mandalgobské skupiny č.20 o výsledcích komplexního geologicko-hydrogeologického mapování v měřítku 1:500 000, které probíhalo roku 1966), Ministerstvo geologie a hornictví MoLR, in Russian language: „The geologic structure and hydrogeological conditions of the middle part of the Central Gobi Aimak of the PRM (Report of Mandalgobi team no. 20 of results of complex geological-hydrogeological mapping on a scale of 1:500 000, which was carried out in 1966)“, Ministry of Geology and Mining of the PRM, Ulaanbaatar, 1967, MS.

7. SIZIKOV, A. et al. Hydrogeologické mapy a vysvětlivky k hydrogeologickým mapám jihovýchodní části Mongolské lidové republiky, měřítko (listy L-48-B, G; L-49-A, V; K-48-B,G; K-49-A,B), in Russian language: „Hydrogeological maps and legend to hydrogeological maps of the south-eastern part of the PRM, scale 1 : 500 000 (sheets L-48-B, G; L-49-A, V; K-48-B,G; K-49-A,B)“, Ulaanbaatar, 1986, MS.

8. ULZIYBALJIR, A. Zpráva o hydrogeologických a geofyzikálních pracích na území středněgobského ajmaku v roce 1987, in Russian language: „Report of hydrogeological and geophysical works on the territory of the Central Gobi Aimak in 1987, Ulaanbaatar, 1988, MS.

9. ULZIYBALJIR, A. Zpráva o hydrogeologických a geofyzikálních pracích na území středněgobského ajmaku v roce 1988, in Russian language: „Report of hydrogeological and geophysical works on the territory of the Central Gobi Aimak in 1988“, Ulaanbaatar, 1989, MS.

10. ULZIYBALJIR, A. Zpráva o hydrogeologických a geofyzikálních pracích na území středněgobského ajmaku v roce 1989, in Russian language: „Report of hydrogeological and geophysical works on the territory of the Central Gobi Aimak in 1989“, Ulaanbaatar, 1990. MS.

11. ULZIYBALJIR, A. Zpráva o hydrogeologických a geofyzikálních pracích na území středněgobského ajmaku v roce 1990, in Russian language: „Report of hydrogeological and geophysical works on the territory of the Central Gobi Aimak in 1990“, Ulaanbaatar, 1991, MS.

8. ZUYEV A.V. et al. Hydrogeologické podmínky severní části středně a východně gobijských

ajmaků Mongolské republiky, in Russian language: „Hydrogeological conditions of the

northern part of the Central and Eastern Gobi Aimaks of the Mongolian Republic“, Ulaanbaatar, 1966, MS.

9. Guidelines for drinking-water quality, 2nd ed., Vol.2, Health criteria and other supporting information, 1996, and Addendum to Vol.2, 1998, WHO, Geneva, in:

http://www.who.int/water_sanitation_health/GDWQ 10. Guidelines for drinking-water quality, THIRD EDITION, 2004, WHO, Geneva, in:

http://www.who.int/water_sanitation_health/GDWQ 11. Preliminary GeoVISION, Jr.TM, Heavy Duty Video System, Model +GVJR H-D-M2, Owners

Manual, MARKS PRODUCTS, INC., Williamsville, 2005, MS.