بخشی از مقاله
چكيده
تانسور فاز پارامتر بسيار مفيدي است كه علي رغم تانسور امپدانس، مستقل از اعوجاجهاي ناشي از بيهنجاريهاي سطحي ميباشد. با نمايش گرافيكي پارامترهاي تانسور فاز به صورت بيضي در فركانسهاي مختلف ميتوان اطلاعاتي از ساختار ژئوالكتريكي بدست آورد.
در اين مقاله از اين روش براي تحليل ابعادي و تعيين امتداد مناسب براي دادههاي محدوده زمين گرمايي سبلان استفاده شده، و پس از پردازشهاي لازم روي داده ها، دادههاي چرخش يافته مورد مدلسازي وارون قرار گرفته است. نتايج مدلسازي به خوبي موقعيت احتمالي مخزن زمين گرمايي و سنگ پوش را مشخص مينمايد كه اين نتايج با اطلاعات چاه هاي موجود و همچنين مطالعات مگنتوتلوريك پيشين سازگاري بسيار بالايي دارد.
١ مقدمه
ويژگي شاخص سيستمهاي فعال زمينگرمايي، وجود يك منبع حاوي سيالهاي داغ هيدروترمال ميباشد كه اغلب سنگهاي پيرامون منبع، توسط سيال هيدروترمال دچار دگرساني شدهاند. آلتراسيون هيدروترمال سبب تغيير در ويژگيهاي فيزيكي - مقاومت ويژه الكتريكي، چگالي، سرعت امواج لرزهاي - محيط ميشود كه اين تغييرات غير عادي و يا بيهنجاريها توسط روشهاي مختلف ژئوفيزيكي شامل روشهاي ژئوالكتريكي و الكترومغناطيسي، گراني، مغناطيسي و لرزهنگاري قابل تشخيص ميباشند. روشهاي الكترومغناطيسي به خصوص روش مگنتوتلوريك - MT - نقش پراهميتي در تصويرسازي هندسه منابع ژئوترمال ايفا مي كنند
روش مگنتوتلوريك يك روش غير فعال ژئوفيزيكي است كه با استفاده همزمان از جريانهاي القايي و ميدانهاي مغناطيسي، مقاومت ويژه را در عمق به تصوير ميكشد. در زمين يك بعدي، رسانايي الكتريكي فقط در عمق تغيير مي كند ولي در زمين دوبعدي، رسانايي الكتريكي در يك جهت افقي موسوم به امتداد ثابت است ولي در امتداد عمود بر آن و در جهت عمق تغيير ميكند
تحليل ابعادي دادههاي مگنتوتلوريك در انتخاب روش مناسب براي وارونسازي و تفسير بسيار سودمند ميباشد
هرچند بررسي اوليه تانسور امپدانس اطلاعاتي از بعد ژئوالكتريكي ساختارهاي زير سطحي فراهم ميكند ولي بدليل اثر ناهمگنيهاي سطحي، تانسور امپدانس به تنهايي توانايي تشخيص ابعاد صحيح ساختار ناحيهاي و اين كه آيا دادهها متاثر از آشفتگي گالوانيك - Galvanic distortion - شدهاند يا نه، را ندارد. بنابراين انجام تحليل ابعادي در تفسير دادههاي مگنتوتلوريك ضروري است
روشهاي متنوع گرافيكي و مبتني بر ثابت چرخشي - Rotational invariant - تانسور امپدانس براي تحليل ابعادي وجود دارد در برخي روشها از تابع انتقال ميدان مغناطيسي زمين براي تحليل ابعادي استفاده شدهاست
كالدول و همكاران - ٢٠٠٤ - تانسور فاز را به منظور تحليل ابعادي و كسب اطلاعات از ساختار ناحيهاي، معرفي كردند زيرا تانسور فاز تحت تاثير ناهمگنيهاي محلي كم عمق قرار نمي گيرد
در مطالعه حاضر ابتدا روش تانسور فاز براي تحليل
ابعادي و تعيين امتداد ژئوالكتريكي مجموعه دادههاي MT يك پروفيل منتخب از محدوده سبلان استفاده شده و در ادامه بعد از انجام پردازشهاي لازم، مدلسازي دادهها با توجه به بعد ساختارهاي زيرسطحي انجام خواهد شد.
٢ روش شناسي
رابطه بين بردارهاي ميدان مغناطيسي افقي - - و الكتريكي - - در يك ايستگاه MT در حوزه فركانس به صورت زير ارائه ميشود كه در آن Z تابع انتقال مختلط است و تانسور امپدانس ناميده ميشود كه در دستگاه مختصات - , , - داريم:
تانسور فاز مگنتوتلوريك به صورت زير تعريف ميشودكه در آن X بخش حقيقي و Y بخش موهومي تانسور امپدانس هستند
با استفاده از تجزيه مقدار تكين - Singular Value Decomposition - SVD - - پارامترهاي تحليل ابعادي تانسور فاز به صورت زير بدست ميآيد كه در آن زاويه چولگي - Skew angle - و بيضويت - Ellipticity - تانسور فاز است. براي نمايش تانسور فاز از يك بيضي استفاده ميشود كه − زاويه امتداد قطر بزرگ بيضي، و اندازه قطرهاي بزرگ و كوچك بيضي به صورت زير تعريف ميشود:
تانسور فاز ويژگي هاي مفيدي دارد: اگر Z در ماتريس ٢*٢ حقيقي ضرب شود - در اثر آشفتگي امپدانس ناحيهاي بدليل وجود ساختارهاي محلي - ، ثابت ميماند. همچنين ماتريس چولگي آن براي ساختارهاي دوبعدي برابر صفر است]٢.[ براي ساختارهاي يك بعدي تانسور فاز به شكل دايره بوده و براي ساختارهاي دوبعدي، اندازه قطرهاي بزرگ و كوچك بيضي متفاوت و | | ≤ 3° است. همچنين با ترسيم نمودار گلسرخي زاويه − ميتوان امتداد ژئوالكتريك را بدست آورد
٣ معرفي محدوده مطالعه و دادههاي MT
محدوده مورد مطالعه در استان اردبيل، غرب كوه سبلان و در دره مويل واقع شده است. بدليل وجود چشمههاي متعدد آب گرم، محدوده سبلان از سال ١٣٥٦ به طور گسترده مورد اكتشافات متعدد ژئوفيزيكي جهت كشف و مدلسازي منبع زمين گرمايي قرار گرفته است
در شكل١ نقشه زمين شناسي محدوده به همراه موقعيت ايستگاههاي MT نشان داده شده است. كوه سبلان غالباً توسط سنگهاي نفوذي و گدازههاي آذرين پوشيده شده است و به طور كلي مي توان محدوده را به چهار بخش: رسوبات يخچالي، رسوبات كواترنري، جريانهاي تراكي آندزيتي پس از كالدرا با سن پليستوسن و گنبدهاي تراكي داسيتي تا آندزيتي همزمان با كالدرا و توف و جريانهاي تراكي آندزيتي قبل از كالدرا تقسيم كرد
از نظر تكتونيكي، سيستمهاي گسل امتداد لغز با روند شمال غربي- جنوب شرقي، گسلهاي نرمال شمالي –جنوبي و گسلهاي فشارشي شمال شرقي- جنوب غربي ساختارهاي غالب منطقه ميباشند]١٠.[ در اين مطالعه ١٠ ايستگاه از دادههاي MT محدوده سبلان جهت بررسيهاي بيشتر انتخاب شده است - شكل١ - . اين داده ها توسط شركت فيليپيني EDC با هدف تعيين مركز ذخيره
شكل ١. نقشه زمينشناسي محدوده مورد مطالعه
٤ تحليل ابعادي و مدلسازي دادهها
نتايج تحليل ابعادي به كمك تانسور فاز براي دادههاي هر يك از ايستگاههاي MT انجام و مطابق شكل ٢ ارائه شده است. همانطوركه در شكل ٢-الف مشاهده ميشود در محدوده فركانسي 0.1-100 Hz شرايط ساختار دوبعدي | | ≤ 3° - غالباً - صادق است. در فركانسهاي زياد - عمقهاي كمامتداد - ژئوالكتريكي تقريباً شمالي - زاويه قطر بزرگ با محور x در جهت مثلثاتي - مي باشد ولي با كاهش فركانس - افزايش عمق - ساختار اصلي شمال شرقي – جنوب غربي است كه نمودار گلسرخي زاويه − - شكل ٢-ب - با وجود ابهام ٩٠ درجه، مويد اين مطلب است. بنابراين ميتوان گفت كه امتداد ساختار ژئوالكتريكي عميق زير سطحي منطقه در راستاي N35E ميباشد كه اين امتداد تقريباً عمود بر پروفيل انتخابي است. پس از تعيين امتداد ساختار، داده هاي تانسور امپدانس به اين امتداد چرخش يافته است و دادههاي هر دو مد قطبش الكتريك و مغناطيس عرضي - TM,TE - همه ايستگاههاي MT به صورت توام با الگوريتم وارونسازي رودي مكي - ٢٠٠١ - توسط نرم افزار WinGLink مدل شد و نتيجه مدلسازي در شكل ٣ نشان داده شده است.
در مقطع حاصل از مدلسازي يك لايه رسانا - ρ ≤ 25Ω - از سطح تا حدود ارتفاع ١٢٠٠ متر - در محل چاه - A مشاهده ميشود كه با توجه به اطلاعات حفاري، اين لايه رسانا هم ارز كاني هاي حاصل از آلتراسيون - زون اليت و اسمكتيت - است كه در مدل مفهومي سنگ پوش مخزن زمين گرمايي ميباشد. مقاومت بين ٥٠ تا ٢٠٠ اهم متر را ميتوان مخزن زمين گرمايي، و مقاومت بالاي ٢٠٠ اهم متر احتمالاً مربوط به تودههاي نفوذي آذرين باشد.
٥ نتيجه گيري
در اين مقاله از روش تحليل ابعادي تانسور فاز براي پردازش پروفيلي از دادههاي محدوده سبلان استفاده شد. نتايج روش تانسور فاز نشان دادند كه براي فركانس هاي ١/٠ تا ١٠٠ هرتز ميتوان ساختار را دوبعدي در نظر گرفت و همچنين امتداد آن تقريباً در راستاي عمود بر پروفيل انتخابي است.
