آشنایی با روش ژئوفیزیک اکتشافی IP

IP یکی از متداول‌ترین روش‌های مورد استفاده در اکتشافات معدنی و نفت و گاز می‌باشد. در اکتشافات نفت و گاز با وجود زون پیریتی، می‌توان با استفاده از روش IP اقدام به عملیات اکتشافی نمود. روش اکتشاف ژئوفیزیکی IP، اغلب برای حل مساله مهندسی و هیدرولوژی همراه با اختلاف بالا در مقاطع زمین‌شناسی مورد استفاده قرار گرفته است.

 

آشکارسازی ترکب‌های فازی و آبشور، زمینه استفاده از روش IP را برای حل مشکلات اکولوژیکی مهیا می‌کند. مبنای روش IP بررسی میدان‌های الکتریکی ثانویه تولید شده در زمین توسط جریانات الکتریکی می‌باشد. حساسیت این روش به طرز گسترده‌ای به هدایت گرمای یونی و الکترونی بستگی دارد.

مشاهدات IP در حوزه و فرکانس انجام می‌شود. در حوزه زمان، ولتاژ تنزل یافته به وسیله پارامتر زمان اندازه‌گیری می‌شود. در حوزه فرکانس، مقاومت ظاهری ρa در دو یا چند فرکانس اندازه گیری می‌شود که معمولا زیر ده هرتز می‌باشد.

ذخایر اقتصادی اغلب در مناطق کوهستانی قرار گرفته‌اند. جبران عوارض و ناهمواری‌ها، پارامتر بزرگی، وجود عوارض و ناهمواری‌ها زمین، بزرگی پارامت متوسط زمین‌شناسی، پلاریزاسیون مایل وسایل مزاحم و وجود یک لایه ناشناخته حوزه نرمال برای هر منطقه عامل طبیعی می‌باشد.

طبیعت پلاریزاسیون طبق الگوهای میدانی منظمی تغییر می‌کند. عوارض و ناهمواری‌ها فقط نقشه‌برداری ژئوفیزیکی را دچار مشکل نمی‌کند بلکه مشاهدات را نیز دچار مشکل می‌کند. اولا تاثیر ناهمواری‌های زمین می‌تواند قابل بررسی باشد، ثانیا وقتی داده‌ها بر روی یک سطح ناهموار ثبت می‌شوند، فاصله عمودی تا هدف‌های پنهان متفاوت می‌شود و یک گرادیان تغییرات میدان قایم آنومالی ایجاد می‌شود.

فاکتورهای محیطی با یک ساختار زمین‌شناسی مخلوط می‌شود که باعث تحریک، پیشروی و تغییر سیستمی که توانسته به موفقیت برسد می‌شود. تعدادی از عناصر این سیستم عبارتند از: (الف) همبستگی ناهمواری ها (ب) روش‌های کیفی و نیمه کمی و (ج) روش‌های شرحکمی سازی آنومالی‌های پلاریزاسیون در شرایط توضیح داده شده.

روش‌های IP در Caucasus استفاده شده و در سایر نواحی در سایر نواحی از ۱۹۶۲ استفاده گردیده است. این مطالب تجربیات ایجاد و کاربرد روش‌های پیشرفته را بیان می‌کند. ابزار کار مرور (الف) و (ب) سیستم پیشرفته، و گزارش مطالعات اصلی (ρ (C باشد.

باید توجه شود در اینجا هیچ تکنیکی برای محاسبه مستقیم حوزه IP در محیط ناهمسانگرد بیان نشده است.

 

رابطه بین حوزه زمان و فرکانس

رابطه بین حوزه زمان و فرکانس توسط محققین زیادی مطالعه شده است. شباهت بین نتایج به دست آمده در حوزه زمان و فرکانس قابل توجه است. Toms & Johnson پیشنهاد کردند که یک روش کار مخصوص برای روش IP در حوزه زمان استفاده شود. احتمال محاسبه حوزه زمان از مدل امپدانسی Cole Cole توسط محققین توضیح داده شده است.

ما نشان داده‌ایم در حوزه زمان که قابلیت پلاریزه شدگی ηa می‌تواند با فرمول زیر معرفی شود:

که ηa قابلیت پلاریزه شدن سنگ بستر می‌شود و EIP شدت حوزه IP و E0 شدت حوزه پلاریزه یکنواخت اولیه می‌باشد. آنومالی‌های IP کوچک می باشند در مقایسه باحوزه اولیه (EIP=< E0) ما می‌نویسیم:

در اکثرموارد ηI نزدیک به صفر است بنابراین پارامتر ηa برای مشخصات هدفمان استفاده می‌کنیم.

شکل کاهش مقاومت الکتریکی نمونه سنگی وقتی ولتاژ خروجی قطع می‌شود (kellerوfrischknecht،۱۹۹۶)

 

تجهیزات روسی soviet برای مشاهده IP در دامنه زمان ویژگی ذیل را دارد. مقدار مورد انتظار روی منحنی تخلیه IP بعد از زمان ورودی تعریف شده (برای مثال ۰. ۵s) بعد از اینکه جریان قطع شد، اندازه‌گیری می‌شود. (شکل ۱) با تفسیر کردن مقدار محاسبه شده که در مدت زمان اندازه گیری E ثابت می‌شود، می‌توانیم قابلیت قطبیت را به درصد اندازه بگیریم (Komarov،۱۹۸۰ ; Parashis ،۱۹۸۶ ; Sharma،۱۹۸۶)

انواع دیگر تجهیزات به ما اجازه اندازه‌گیری زمان نرمال شده نشان دهنده مساحت زیر منحنی کاهشی را می‌دهد. این مقدار شارژبلیته (m) را به ما می‌دهد و با mv بیان می شود. هیچ اختلاف بنیادی بین قابلیت قطبیت و شارژبلیته وجود ندارد. با وجود این، قابلیت کاربرد تکنیک‌های شرح داده شده برای اندازه‌گیری شارژبلیته می‌بایست آزمایش شود.

 

ویژگی‌های تصحیح رلیف ناحیه در روشIP

اثر رلیف ناحیه عموما دو گانه است (Khesin و دیگران،۱۹۹۶) اولا، شکل و ویژگی‌های فیزیکی جرم‌های توپوگرافیکی (مانند سنگ‌های شکل دهنده رلیف) ظهور این عوارض را در میدان آنومالی تعیین می‌کنند که تاثیرات آنومالی‌ها از هدف‌های پنهان را کاهش می‌دهند.

دوما، خطوط مشاهده‌ای ناهموار مسئول تفاوت‌ها در فاصله نقطه اندازه‌گیری تا منبع است. این تفاوت‌ها خودش را به صورت آنومالی از اجسام مختلف آشکار می کند. برای مشاهدات IP حالت دوم از تاثیر رلیف، عمدتا آنومالی را تحریف می‌کند. این تحریف می تواند به وسیله تفسیر کمی با استفاده از روش‌های پیشرفته که در بالا شرح داده شد محدود شود (Khensin ودیگران،۱۹۹۳)

هر چند بعضی تحریف‌ها به وسیله تغییر جریان قطبی شده مشابه اثر رلیف توپوگرافی در روش‌های مقاومت ایجاد می شوند. به علاوه متوسط گروه اغلب قطبیت پذیری مختلفی دارد. هر بلندی رلیف می‌تواند به عنوان یک قطب اضافی یا یک ردیف قطب‌های تغییر دهنده شدت زمینه در نقطه اندازه‌گیری، تفسیر شود. جمع میدان‌های چنین عناصر پرکننده رلیفی، یمایل به بزرگ شدن را را با افزایش ارتفاع نقطه مشاهده شکل می‌دهد. پتانسیل به واسطه چنین منبعی به صورت معکوس با فاصله نقطه مشاهده متناسب خواهد بود.

بنابراین بین IP و فاصله سطح مشاهده یک وابستگی خطی معکوس وجود دارد. دراین حالت لازم است (a) تعیین وابستگی بین اندازه‌گیری‌های IP ثبت شده و ارتفاع نقاط مشاهده (b) محاسبه ثابت‌های تخمینی (c) استفاده از ثابت‌های به دست آمده برای طرح ریزی نمودار IP اصلاحی برای تاثیر رلیف منطقه. یک روش ارتباط در پی جوئی مغناطیسی توسط (Khesin 1969) مطرح شد.

او به صورت آنالیزی یک رابطه خطی بین افزایش مغناطیس عمودی (ΔZ) و ارتفاع نقطه مشاهده (H) تحت شرائط همگنی نسبی متوسط مغناطیس به دست آورد. رابطه خطی (ΔZH) برای بخش میانی عناصر مربوط به رلیف ناهموار شده مثل یک شیب (شامل لبه و پله) صحیح است. همه اشکال رلیف های اصلی می‌تواند با استفاده از ترکیب ویژه شیب‌ها تخمین زده می‌شوند. ΔZ

فرض به هم مربوط بودن به وسیله نتایج مدل‌های ریاضی و فیزیک پدیده IP حمایت می‌شود. کاربرد روش همبستگی برای تصحیحات توپوگرافی بر روی مدل داده ثبت شده در سطح ناهموار با همگنی متوسط شامل یک غیرهمگنی محلی (لایه‌های عمودی نازک) شرح داده شده است.

 

شکل روش کرولاسیون برای برجستگی عوارض در میدان IP برای موارد ذیل انجام می‌گردد:

(a) اشکال با برجستگی منفی، (b) اشکال با برجستگی مثبت همراه کانسار شیبدار

(c) و (d) به ترتیب میدانه ایکرولاسیون برای(a) و (b) هستند

 

یافته‌های (Polyakov (1969 و نتایج مشابه بعدها توسط Fox و دیگران بدست آمده است. (۱۹۸۰)، روش المان‌های محدود استفاده می‌شود. ما نتایج مدلسازی را برای ارزیابی روش کرولاسیون در اکتشاف IP استفاده کرده‌ایم (شکل۲). شکل ۲ نتایج کاربردی روش کرولاسیون با یک مدلسازی از میدان IP را توضیح می‌دهد (ظهور قطبیش پذیری ηa). ارتباط بین مقادیر ηa و بزرگی میدان H برای انطباق مدل‌های (a) و (b) در شکل ۲c و d رسم شده است. شکل ۲d حضور یک گروه نقاط در میدان کرولاسیون را نشان می‌دهد، علت آن وجود آنومالی می‌باشد.

بنابراین، کرولاسیون علاوه بر نزدیک شدن، محاسبۀ تأثیر برجستگی عارضه را امکان پذیر می‌سازد، و همچنین هدف‌های اکتشافی را آشکار می‌سازد. در نتیجه، در چنین روشی مسئلۀ مهم کیفیت تفسیری است که ممکن است انجام شود.

 

تفسیر نیمه کمی و کیفی

تفسیر کمی از اطلاعات عملیات الکتریکی، بدون توجه به انفصال‌های شیبی ملایم بسیار پیچیده است. به هر حال، تکنیک‌های کمی در روش IP به ما اجازه می‌دهند تا اطلاعات با ارزشی در مورد مقاطع زمین‌شناسی در پاسخ حاصل شود. به عنوان نمونه، آنالیز واقعی مقاطع ηa با مقاطع ϼa ترکیب می‌شود و برای مطالعه ذخایر سولفیدی در کانادا و فرانسه مورد استفاده قرار می‌گیرند. به طوری که دسترسی برای ارزیابی نواحی ضعیف در دسترس، مناسب است، جایی که نتایج تفسیر سریع برای پیشرفت عملیات نقشه برداری مورد نیاز هستند.

روش IP VES (سونداژ الکتریکی عمودی با آرایه شلومبرژه) به صورت وسیع در مراحل متفاوتی از پی‌جویی، نواحی تقریبا غیر قابل دسترس در Greater و Lesser Caucasus استفاده شده‌اند (Alexeyev,1970;Khesin,1969).

ساختمان‌های عرضی تحت نصف‌النهار مرجع در IP VES (فاصله AB بالا تا ۲ ۴کیلومتر،گام مشاهده ۰. ۵۱۱ سانتی‌متر) از پای توده‌های خاک تا حوضه آبریز اصلی، آبریزGreater Caucasus انجام شده بودند (شکل. ۳). در نمودار ۳ مقادیر پلاریزاسیون ظاهری ηa تحت هر نقطه سونداژ در عمق نصف فاصله AB نشان داده شده‌اند. مقطع کاذب ηa به دست آمده تغییرات تقریبی در پلاریزاسیون با عمق را منعکس می‌کند.

 

شکل مقاطع کاذب aη. ایزولاین‌ها به صورت درصد نشان داده شده‌اند در صورتی که تابعی از AB/2 هستند.

نقاط IP VES با نقاط سیاه (فاصله الکترودی در جهت امتداد پروفیل است) دلایل آن هستند. مناطقی با پلاریزاسیون ظاهری بالا در سازندهای ژوراسیک سایه زده شده‌اند.

 

منطقه مذکوردر شیب جنوبی Greater Cauucasus ، در شمال غربی آذربایجان نزدیک مرزهای Georgia و داغستان قرار دارد. تنوع آنها بسیار پیچیده است. این منطقه از ذخایر شیل ماسه ایبه شدت از فرم خارج شده تشکیل شده است که به موقع، تخمین زده شده بودند در صورتی که از لحاظ تجاری غیر امیدبخش بودند.

کمتر ما به اکتشاف کانسار پلی متالیک Filizchai، بزرگترین کانسار در قفقاز می‌پردازیم. عناصر عمدۀ مهم این کانسار وچندین کانسار فلزی کوچک آشکار شده در چنین ناحیه ای (Katsdag ، Katekh و غیره) مس،روی، سرب و فلزات دیگر می‌باشند (Khesin و دیگران ۱۹۹۳). تمام این کانسارها درصورتی که توسط مقاطع VES IP تأیید شوند یک کانسار فلزی جدیدی را تشکیل می دهند. درشکل ۳ و دیگر زون گسترش یافته در مقاطع (۳،۲،۱ و۴) قطبش پذیری بالا مشهود است (ده هادرصد). زون های آشکار شده شامل چندین کانسار پلی متالیک و مس هستند که بعداً کشف شده است. قطبش پذیری عمده می تواند بخاطر سنگ های میزبان پیریتی یا گرافیتی باشد.

تفسیر نیمه کمی منحنی‌های VES IP تعیین موقعیت کانسارهای نیمه افقی با قطبش ‌پذیری بالا را برای ما امکان پذیر می‌سازند. این مورد برای تعیین محل کانسار مگنتیت اسکارن در میدان فلزی Dashkesan در قفقاز صغیر بکار گرفته شده است (Khesin ، ۱۹۶۹).

قفقاز صغیر توسط یک برجستگی صاف و نرم کننده مشخص شده است و از لحاظت تکتونیک پیچیده نیست. هر چند، در اینجا سنگ‌های ماگمایی و انواع دیگر سنگ‌ها را پیدا کردیم. این تغییرپذیری شاخصی را در خصوصیات فیزیکی ایجاد می‌سازد، هم بصورت جانبی و هم بصورت قائم، که تفسیر داده‌های ژئوفیزیکی را مشکل می‌سازد. کاربرد روش تفسیر IP تقریبی تعیین عمق بالاترین قسمت کانسار را برای ما امکان پذیر می‌سازد.

 

شکل تفسیر نیمه کمی ازمنحنی های ηa در کانسار آهنDashkesan (قفقاز صغیر)

 

معکوس‌سازی آنومالی‌های IP

اجازه بدهید مشاهدات را درحوضه زمان در نظر بگیریم. تکنیک‌های معمول تفسیر کمی آنومالی‌های IP، کاربردهای نسبتا محدودی دارند.

از جمله کارهای انجام شده در روش IP، می‌توان از کارهای (Frazer 1981) در ارتباط با انتخاب تحلیلی آنومالی‌های ایزومتریک و Komarove(1980) در ارتباط با روش تانژانت، نام برد. (Patella1972 و ۱۹۷۳) پیشنهاد کرد که همان فرایندی که برای روش resistivity انجام می‌شود، برای تفسیر نتایج VES-IP هم به کار رود. (Quick (1974 پیشنهاد کرد که آنومالی‌های IP بدست آمده از آرایش گرادیان، می‌تواند بوسیله تئوری میدان پتانسیل تقسیر شود. برای این اهداف نویسنده توصیه می‌کند که از تکنیک نقاط ویژه (که به طور وسیع در بررسی‌های مغناطیسی استفاده می‌شود) بهره برد.