کاربرد روش مگنتوتلوریک (MT) در اکتشاف عمیق آب های زیرزمینی

کاربرد روش مگنتوتلوریک (MT) در اکتشاف عمیق آب های زیرزمینی

اسلاید 1: کاربرد روش مگنتوتلوریک(MT) در اکتشاف عمیق آبهای زیرزمینیشرکت دانش بنیان بن کاوش

اسلاید 2: فهرست مطالب:1- مقدمه2- تئوری روش MT3- طراحی عمليات صحرايي 4- پردازش داده‌هاي MT 5- وارون‌سازي 1D و 2D و تفسير داده‌هاي MT6- نتايج 7-مطالعات مگنتوتلوریک نیریز2

اسلاید 3: مقدمه اصل کلی مطالعات الکترومغناطیسی conductoreddy currentsSource Receiverprimary EM fieldsecondaryfieldmodifiedprimary fieldground surface3

اسلاید 4: مقدمه روشهای الکترومغناطیسی در حوزۀ زمان ( Time Domain EM (TDEM) or Transient EM (TEM) روشهای الکترومغناطیسی روشهای الکترومغناطیسی در حوزۀ فرکانس MT ( Frequency Domain EM (FDEM) or Plane Wave EM) 4

اسلاید 5: تئوری روش MTE: 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) معادلات ماکسول (در حوزۀ فرکانس)( Maxwells Equations ) B=μH J=σE D=εE روابط کمکی222222tHtHHtEtEE¶¶+¶¶=Ѷ¶+¶¶=Ñmesmmesm5

اسلاید 6: 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 ایستا6

اسلاید 7: تئوری روش MT امواج الکترومغناطیسی در داخل زمین به طور نمائی کاهش پیدا می کنند.7

اسلاید 8: تئوری روش MTعمق پوست (Skin Depth)[m] عمق پوست عمقی است که در آن عمق، دامنۀ موج به مقدار اولیه اش (در سطح) کاهش می یابد و بصورت زیر تعریف می شود:e18

اسلاید 9: تئوری روش MTامپدانس یک نیم فضای همگن عبارتست از: تانسور امپدانس(Impedance Tensor) xyyxHEHEkZ-===0wm 9

اسلاید 10: تئوری روش MTمقاومت ویژۀ یک نیم فضای همگن بصورت زیر تخمین زده می شود:فاز امپدانس بصورت زیر تعريف می شود:=>4p<4p4p0loglog>¶¶Tar0loglog=¶¶Tar0loglog<¶¶Tar10202011yxHEZwmwm==

اسلاید 11: تئوری روش MTامپدانس موثر(Effective Impedance) مقدار میانگیني از امپدانس برای همة جهت های جریان فراهم می کند وتشخیص مد (TE و TM مد) نیاز نمی باشد.نیازی به تصحیح جابجایی ایستانیست. با استفاده از امپدانس موثر می توان از الگوریتمهای 1D که پیچیدگیهای الگوریتمهای دوبعدی و سه بعدی را ندارند، برای تفسیر ساختارهای2D و 3D استفاده کرد. مزایا:11

اسلاید 12: 12مثالی از مطالعه انجام شده در استان گلستان

اسلاید 13: 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

اسلاید 14: طراحی عملیات صحرائیموقعیت جغرافیائی ایستگاه های اندازه گیری مگنتوتلوریک14

اسلاید 15: طراحی عملیات صحرائیهر ایستگاه مگنتوتلوریک به طور معمول شامل تجهیزات زیر می باشد (نوع تجهیزات به کاررفته در مطالعه موردنظر 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 مغناطیسیالکترود جهت اتصال زمینگیرنده GPSچشمه قدرت (مثل باطری)15

اسلاید 16: طراحی عملیات صحرائیH : مولفه میدان مغناطیسیE : مولفه میدان الکتریکی 16ExEyAcquisition &processing unitآرایش 5 مولفه ای اندازه گیری مگنتوتلوریکComputerBatteryHxHzHyExGroundelectrodeEyEyExمولفه هاي مغناطيسيمولفه هاي الكتريكي

اسلاید 17: طراحی عملیات صحرائیسنسور الکتریکی (EFP05)جعبه مرکزی (SDB05)سنسور مغناطیسی (MFS05)صفحه نمایش (ADU05)نگاربردار (GPU05) نمایش بخشی از تجهیزات مورد نیاز در عملیات صحرائی مگنتوتلوریک17

اسلاید 18: پردازش داده های MTمراحل کلی پردازش داده های مگنتوتلوریک شامل موارد زیر است :تبدیل به حوزه فرکانسنمایش داده ها و بکار گیری دیگر راه کارهای لازمتحلیل بعد داده ها (Dimensionality Analysis) حذف میل داده ها (Trend Elimination)اعمال تابع پنجره (Windowing)تبدیل فوریه سریع (FFT) کالیبره کردن طیفمحاسبه طیف متقابل و خود طیفی (Cross & Auto Spectra)حذف خارج از رده هاتصحیح اثرات توپوگرافیتصحیح جابجایی ایستا (Static Shift Correction)18

اسلاید 19: پردازش داده های MT تمامی مراحل پردازشی مگنتوتلوریک در عمل بر روی سری های زمانی برداشت شده که شامل 5 مولفه (2 مولفه الکتریکی و 3 مولفه مغناطیسی) می باشد انجام می شود.19

اسلاید 20: پردازش داده های MTTime SeriesSpectraCalibrated SpectraSpectra MatrixCalibrationCross & Auto SpectraTrend Elimination + Haning Windowing + FFTشمایی کلی در ارتباط با انتقال سری زمانی از حوزه زمان به حوزه فرکانس20

اسلاید 21: پردازش داده های MTنمونه ای از داده های پردازش شده مگنتوتلوریک که خروجی آن نمودارهای مقاومت ویژه ظاهری و فاز امپدانس می باشد.21

اسلاید 22: وارون‌سازي 1D و 2D و تفسير داده‌هاي MT 22بعد 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.

اسلاید 23: وارون‌سازي 1D و 2D و تفسير داده‌هاي MTوارون سازی یک بعدیداده های مشاهده شدهداده های محاسبه شده 1D Inversion(Pedersen Algorithm)23

اسلاید 24: وارون‌سازي 1D و 2D و تفسير داده‌هاي MT24وارون سازی یک بعدی نقشه های هم مقاومت ویژه ظاهری (دترمینان) و هم فاز نقشه هم مقاومت ویژه ظاهری برای فرکانس 128 هرتزنقشه هم مقاومت ویژه ظاهری برای فرکانس 64 هرتزنقشه هم فاز برای فرکانس 128 هرتزنقشه هم فاز برای فرکانس 64 هرتز

اسلاید 25: وارون‌سازي 1D و 2D و تفسير داده‌هاي MT25 وارون سازی یک بعدی نقشه‌هاي هم‌مقاومت ويژه حقیقی براي افقهاي مختلف مدل مقاومت ویژه یک بعدی برای افق عمق 200 متریمدل مقاومت ویژه یک بعدی برای افق عمق 500 متریمدل مقاومت ویژه یک بعدی برای افق عمق 1300 متریمدل مقاومت ویژه یک بعدی برای افق عمق 800 متری

اسلاید 26: وارون‌سازي 1D و 2D و تفسير داده‌هاي MT26 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

اسلاید 27: وارون‌سازي 1D و 2D و تفسير داده‌هاي MTوارون سازی دو بعدیمقادیر مقاومت ویژه و فاز مشاهده شده و محاسبه شده در طول یکی از پروفیل های مگنتوتلوریک در منطقه مورد مطالعه27

اسلاید 28: وارون‌سازي 1D و 2D و تفسير داده‌هاي MTوارون سازی دو بعدیمدل 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

اسلاید 29: در برگردان دو بعدي داده ها عملا نگاه جامع تري نسبت به مدل زمين وجود دارد و پارامتر هاي مدل سازي همه سايت هاي موجود در امتداد هر پروفيل به طور همزمان مورد ارزيابي قرار مي گيرند.بنابراين مي توان مدل هاي دو بعدي را حالت تعميم يافته اي از مدل هاي يك بعدي تصور كرد و به همين دليل در ادامه بحث نتايج روي مدل هاي دو بعدي تاكيد بيشتري صورت مي گيرد.نتايج حاصل از تلفيق شبه مقاطع داده هاي مقاومت ويژه و فاز و مدل هاي حاصله از برگردان يك بعدي و دو بعدي براي منطقه مورد مطالعه به شرح زير مي باشد: برگردان يك‌بعدي و دو بعدي داده‌هاي مگنتوتلوريك درمنطقه مورد مطالعه، زمين را به‌صورت لايه‌بندي تفكيك مي‌كند به‌طور كلي2 تا 3 لايه كاملاً رسانا در عمق‌هاي مختلف قابل تشخيص هستند. با نگاهي كلي به روند تغييرات در هندسه لايه هاي رسانا و توده هاي رساناي عميق در پروفيل های سوم، چهارم و پنجم از بالا، اين نتيجه حاصل مي شود كه بجز رولايه رساناي اوليه كه در اعماق 200 تا 400 متري ديده مي شود، دو توده رسانا در اعماق بيشتر از 1000 متر ديده مي شوند كه محل تقريبي آنها نشان داده شده است. توده های رسانای مذکور محل آبخوان ها را به نمایش در می آورد.نتیجه گیری 29

اسلاید 30: 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

اسلاید 31:

اسلاید 32: نقشه زمین شناسی منطقه و موقعیت پروفیل های مگنتوتلوریک

اسلاید 33: منحنی های داده های مگنتوتلوریک نیریز

اسلاید 34: مقاطع ژئوالکتریک برای حالت های TEوTMو مقطع زمین شناسی