کاربرد روش مگنتوتلوریک(MT) در اکتشاف عمیق آبهای زیرزمینی
فهرست مطالب:
1- مقدمه
2- تئوری روش MT
3- طراحی عملیات صحرایی
4- پردازش داده های MT
5- وارون سازی 1D و 2D و تفسیر داده های MT
6- نتایج
7-مطالعات مگنتوتلوریک نیریز
2
مقدمه
3
مقدمه
روشهای الکترومغناطیسی در حوزه زمان
( Time Domain EM (TDEM) or Transient EM (TEM)
روشهای الکترومغناطیسی
روشهای الکترومغناطیسی در حوزه فرکانس MT
( Frequency Domain EM (FDEM) or Plane Wave EM)
4
تئوری روش MT
E: شدت میدان الکتریکی (V/m)
B: القای مغناطیسی (T یا Wb/m2)
D: جابجایی دی الکتریک (C/m2)
H: شدت میدان مغناطیسی (A/m)
J : چگالی جریان الکتریکی (A/m2)
ω: فرکانس زاویه ای (Hz)
ρ: چگالی بار الکتریکی (C/m3)
2
2
2
2
2
2
t
H
t
H
H
t
E
t
E
E
¶
¶
+
¶
¶
=
Ñ
¶
¶
+
¶
¶
=
Ñ
me
sm
me
sm
5
تئوری روش MT
تقریب شبه ایستا
(Quasi-static Approximation)
با حل معادلات ماکسول برای یک محیط همگن:
عدد موج مختلط
(Complex Wave Number)
تقریب شبه ایستا
6
تئوری روش MT
7
تئوری روش MT
8
تئوری روش MT
امپدانس یک نیم فضای همگن عبارتست از:
تانسور امپدانس(Impedance Tensor)
9
تئوری روش MT
مقاومت ویژه یک نیم فضای همگن بصورت زیر تخمین زده می شود:
فاز امپدانس بصورت زیر تعریف می شود:
تئوری روش MT
11
12
مثالی از مطالعه انجام شده در استان گلستان
طراحی عملیات صحرائی
هدف نهائی در این مطالعه مگنتوتلوریک تعیین مقاومت ویژه ساختارهای زیرزمینی می باشد. لایه های حاوی آب دارای هدایت الکتریکی بالائی هستند. در این تحقیق، مطالعات مگنتوتلوریک به منظور تشخیص چگونگی رسانائی لایه های زمین در منطقه مورد مطالعه صورت گرفته است.
مطالعات مگنتوتلوریک به گونه ای طراحی شده است که رسانائی الکتریکی (یا مقاومت ویژه الکتریکی) در یک محدوده تقریبا 16 در 14 کیلومتر از سطح زمین تا عمق 2000 متر به نقشه در آمده است.
13
طراحی عملیات صحرائی
موقعیت جغرافیائی ایستگاه های اندازه گیری مگنتوتلوریک
14
طراحی عملیات صحرائی
هر ایستگاه مگنتوتلوریک به طور معمول شامل تجهیزات زیر می باشد (نوع تجهیزات به کاررفته در مطالعه مورد
نظر نیز عنوان شده است):
نگاربردار داده ها (GPU05)
مگنتومتر فلاکس گیت یا سه سیم پیچ القایی مغناطیسی (MFS05)
چهار الکترود پتانسیل (EFP05)
چهار کابل جریان (تلوریک)
کابل مگنتومتر فلاکس گیت یا سه کابل سیم پیچ القایی مغناطیسی
الکترود جهت اتصال زمین
گیرنده GPS
چشمه قدرت (مثل باطری)
15
طراحی عملیات صحرائی
H : مولفه میدان مغناطیسی
E : مولفه میدان الکتریکی
16
طراحی عملیات صحرائی
17
پردازش داده های MT
18
پردازش داده های MT
19
پردازش داده های MT
20
پردازش داده های MT
نمونه ای از داده های پردازش شده مگنتوتلوریک که خروجی آن نمودارهای مقاومت ویژه ظاهری و فاز امپدانس می باشد.
21
وارون سازی 1D و 2D و تفسیر داده های MT
22
بعد از انجام مراحل پردازشی مقادیر مقاومت ویژه ظاهری و فاز امپدانس در حوزه فرکانس به دست می آیند.
با داشتن اطلاعات مقاومت ویژه ظاهری و فاز امپدانس می توان داده های مگنتوتلوریک را با انجام وارون سازی یک بعدی و دو بعدی از حوزه فرکانس به حوزه عمق انتقال داد.
با انجام وارون سازی، داده های مقاومت ویژه ظاهری به مقادیر مقاومت ویژه حقیقی تبدیل می شوند.
وارون سازی 1D و 2D و تفسیر داده های MT
23
وارون سازی 1D و 2D و تفسیر داده های MT
24
وارون سازی 1D و 2D و تفسیر داده های MT
25
وارون سازی 1D و 2D و تفسیر داده های MT
26
وارون سازی یک بعدی همخوانی مدل های مقاومت ویژه یک بعدی حاصل از وارون سازی یک بعدی با توالی چینه شناسی برگرفته شده از نمودارهای چاه پیمایی در منطقه مورد مطالعه
وارون سازی 1D و 2D و تفسیر داده های MT
وارون سازی دو بعدی
مقادیر مقاومت ویژه و فاز مشاهده شده و محاسبه شده در طول یکی از پروفیل های مگنتوتلوریک در منطقه مورد مطالعه
27
وارون سازی 1D و 2D و تفسیر داده های MT
وارون سازی دو بعدی
مدل های مقاومت ویژه حقیقی نهائی زمین حاصل از وارون سازی دو بعدی در طول پروفیل های مگنتوتلوریک، محل حضور آبخوان ها با دوایر مشکی نشان داده شده است.
28
در برگردان دو بعدی داده ها عملا نگاه جامع تری نسبت به مدل زمین وجود دارد و پارامتر های مدل سازی همه سایت های موجود در امتداد هر پروفیل به طور همزمان مورد ارزیابی قرار می گیرند.بنابراین می توان مدل های دو بعدی را حالت تعمیم یافته ای از مدل های یک بعدی تصور کرد و به همین دلیل در ادامه بحث نتایج روی مدل های دو بعدی تاکید بیشتری صورت می گیرد.نتایج حاصل از تلفیق شبه مقاطع داده های مقاومت ویژه و فاز و مدل های حاصله از برگردان یک بعدی و دو بعدی برای منطقه مورد مطالعه به شرح زیر می باشد:
برگردان یک بعدی و دو بعدی داده های مگنتوتلوریک درمنطقه مورد مطالعه، زمین را به صورت لایه بندی تفکیک می کند به طور کلی2 تا 3 لایه کاملاً رسانا در عمق های مختلف قابل تشخیص هستند.
با نگاهی کلی به روند تغییرات در هندسه لایه های رسانا و توده های رسانای عمیق در پروفیل های سوم، چهارم و پنجم از بالا، این نتیجه حاصل می شود که بجز رولایه رسانای اولیه که در اعماق 200 تا 400 متری دیده می شود، دو توده رسانا در اعماق بیشتر از 1000 متر دیده می شوند که محل تقریبی آنها نشان داده شده است. توده های رسانای مذکور محل آبخوان ها را به نمایش در می آورد.
نتیجه گیری
29
مطالعات گسترده برای شناسایی افیولیت های زون زاگرس در نیریز انجام گردید. هدف از این مطالعات به تصویر کشیدن الکتریکی ساختارهای زیرسطحی و جانمایی گسل زاگرس در منطقه بوده است. تحلیل داده های مگنتوتلوریک در این منطقه نشان از تغییرات بزرگ مقاومت ویژه دارد. در ارتباط یا تفکیک ساختارهای افیولیتی با ساختار های همسایه ، ما قادر به شناسایی دو مرز واضح ناشی از حضور گسل با استفاده از تفسیر دو بعدی داده های مگنتوتلوریک بوده ایم.
در مطالعات آب نیز برای شناسایی مناطق کارستی و پیدا کردن گسل ها در سازندهای سخت می توان از این روش استفاده نمود.
مطالعات مگنتوتلوریک نیریز
29
نقشه زمین شناسی منطقه و موقعیت پروفیل های مگنتوتلوریک
منحنی های داده های مگنتوتلوریک نیریز
مقاطع ژئوالکتریک برای حالت های TEوTMو مقطع زمین شناسی
پایان