بخشی از مقاله
چكيده
در اين مطالعه با محاسبه طيف توان مربوط به دادههاي مغناطيس هوابرد با قدرت تفكيك پذيري بالا و تخمين عمق كوري و تهيه نقشه جريان حرارتي تلاش شده تا مناطق مستعد منابع زمينگرمايي در استان زنجان شناسايي شوند. براي نيل به هدف ابتدا با ساخت يك مدل مصنوعي نسبت به انتخاب ابعاد بهينه پنجره محاسبه طيف توان اقدام شد و سپس طيف توان داده-هاي مغناطيس هوايي با پنجرههاي مربعي با ابعاد ١٠٠ كيلومتر و با همپوشاني به ميزان ٧٥ درصد محاسبه و در ادامه با استفاده از روش مركزيابي عمق كوري در محدوده استان برآورد شد.
نتايج حاصل نشان ميدهد كه عمق كوري در محدوده استان از ٥.٧ تا ٣٨ كيلومتر در تغيير است. بررسي نقشه عمق كوري و جريان حرارتي تهيه شده در اين مطالعه نشان ميدهد كه در مناطقي از شمال تا جنوب شرق شهر زنجان و مناطق جنوب غربي استان عمق كوري كم و جريان حرارتي بيش از حد نرمال است. وجود اين بيهنجاريها و در كنار آن وجود چشمههاي آبگرم نشان از پتانسيل زمينگرمايي اين مناطق براي بررسيهاي بيشتر ميباشد.
١ مقدمه
تخمين عمق كوري به كمك دادههاي مغناطيس هوابرد ناحيهاي براي شناسايي اوليه مناطق زمينگرمايي در محيطهاي زمين شناسي مختلف توسط محققين مختلف استفاده شده است. از جمله آنها ميتوان به كارهاي اسپكتور و گرنت - ١٩٧٠ - ، باتاچاريا و ليو - ١٩٧٥ - ، بليكلي و حسن زاده - ١٩٨١ - ، اكيوبو و همكاران - ١٩٨٥، ٢٠٠٣ - ، مائوس و همكاران - ١٩٩٧ - ، روس و همكاران - ٢٠٠٦ - ، راوات و همكاران - ٢٠٠٧ - ، بانسال و همكاران - ٢٠١١ - ، خوجملي و همكاران - ١٣٩٤، ٢٠١٦، ٢٠١٧ - و نوانكوو و ساندي - ٢٠١٧ - اشاره نمود. در دماي كوري كانيهاي فرومغناطيس به پارامغناطيس تبديل ميشوند - توانكوو و ساندي، ٢٠١٧ - و عمق كوري CPD عمقي است كه در آن به دماي كوري ميرسيم
شكل ١- نقشه زمين شناسي استان زنجان
مغناطيسي بررسي شود. اين عمق ميتواند از روي آنوماليهاي مغناطيسي محاسبه شود - بانسال و همكاران، ٢٠١١ - . مگنتيت - Fe3O4 - مهمترين كاني مغناطيسي در سنگهاي آذرين بوده و دماي كوري حدود ٥٨٠ درجه دارد - استيسي، ١٩٧٧ - . بنابراين ميتوان از دادههاي مغناطيس براي تخمين عمق كوري براي شناسايي مناطق زمينگرمايي استفاده كرد. هدف اين مقاله تخمين كمي عمق كوري و مقدار جريان حرارتي در گستره استان زنجان بوسيله دادههاي مغناطيس هوابرد با قدرت تفكيك بالا جهت شناسايي مناطق اميد بخش منابع زمينگرمايي است.
٢ زمينشناسي استان زنجان
از نظر زمينشناسي دو روند اصلي در استان قابل مشاهده است: قسمت شمالي آزاد راه قزوين – زنجان، كوههاي طارم قسمتي از دامنههاي جنوبي البرز غربي است و همانند ساير نواحي البرز، شامل توفهاي سبز به همراه ميان لايههايي شيلي و گاهي آهكي است.
همچنين، در اين مجموعه گدازه-هاي آندزيتي، آندزي بازالتي، ريوداسيت وجود دارد و شامل نفوذ تودههاي گرانيتي و گرانوديوريتي درشت دانه به درون مجموعه هاي آذر آواريهاي ائوسن - سازند كرج - ميباشد و يكي از خصوصيات اين تودههاي نفوذي ايجاد هالههاي دگرسان در آذر آواريهاي ائوسن است. روند ديگر در قسمت جنوبي آزاد راه قزوين زنجان ميباشد كه فرا زمين سلطانيه را شامل گشته و بخشي از ورق ايران مركزي هستند كه در نتيجه عملكرد گسلهاي شمال شرقي - جنوب غربي به چند بلوك تكتونيكي محدود به زونهاي گسلي تبديل شدهاند. به لحاظ تكتونيك منطقه از مناطق فعال محسوب شده و غالب شكستگيهاي منطقه روند شمال غرب- جنوب شرق - موازي گسله بزرگ زاگرس - دارند.
٣ روش تحقيق و دادههاي مورد استفاده
روشهاي مختلفي براي محاسبه عمق كوري مورد استفاده قرار ميگيرند كه از ميان آنها ميتوان به روش پيك طيفي ، روش مركزيابي ، روش پيشرو پيك طيفي و روش پارامترهاي فركتالي - سالم و همكاران، ٢٠١٤؛ خوجملي و همكاران، ٢٠١٧ - را نام برد. در اين مقاله از روش مركزيابي مرسوم استفاده شده است زيرا تخمين بهتري در مقايسه با روشهاي پيك طيفي دارد
مدلهاي رياضي
روش مركزيابي بر پايه آنوماليهاي منفرد توسط باتاچاريا و لئو - ١٩٧٥ - معرفي و متعاقبا طيف توان - T - k x ,k y مجموعه-اي از تودههاي دو بعدي توسط بليكلي - ١٩٩٥ - بصورت زير معرفي شد.
كه در آن - M - k x ,k y طيف توان مغناطش، kx و ky اعداد موج در جهت x و y ، CM مقداري ثابت، Mو f فاكتورهاي جهتي مرتبط با مغناطش و ميدان مغناطيسي زمين هستند. علاوه بر آن zb و zt بترتيب عمق كف و سقف توده مغناطيسي است. اگر توده مغناطيسي يك تابع تصادفي از x و y باشد طيف توان مغناطش مقداري ثابت بوده و ميتوان ميانگين آزيموتي طيف توان - - k را بصورت زير محاسبه كرد
كه در آن A مقداري ثابت و k عدد موج است. عمق سقف منبع مغناطيسي از روي شيب بخش با اعداد موج بالاي نمودار لگاريتم طيف توان نسبت به عدد موج بصورت فرمول - ٣ - بدست ميآيد.
عمق مركزي منبع مغناطيسي از روي شيب بخش با اعداد موج پايين نمودار لگاريتم طيف توان نسبت به عدد موج بصورت فرمول - ٤ - بدست ميآيد
تخمين عمق كوري و جريان حرارتي استان زنجان جهت شناسايي مناطق مستعد منابع زمينگرمايي به كمك دادههاي مغناطيس هوابرد با قدرت تفكيك بالا ٨٨٠ كه در آن B مقداري ثابت و zo عمق مركزي چشمه مغناطيسي است. عمق كف چشمه مغناطيسي - zb - باتوجه به معادله - ٥ - بدست آيد.
با توجه به عمق كوري Zb، ميتوان گراديان زمينگرمايي را با استفاده از رابطه - ٦ - تخمين زد
جدول ١- نتايج تخمين عمق كوري براي مدل مصنوعي با ابعاد ٢٠*١٠*١٠ در عمق km٥ از سطح
كه در آن c دماي كوري °C٥٨٠ است. همچنين جريان حرارتي qz را بوسيله رابطه - ٧ - ميتوان برآورد كرد
كه در آن σ ضريب هدايت گرمايي بوده و ميانگين آن براي سنگهاي آذرين برابر Wm-1°C-1۵.٢ است
در اين مقاله از دادههاي مغناطيس هوايي برداشت شده در سال ١٩٧٦ تا ١٩٧٨ با فواصل خطوط پرواز ٥٠٠ متر و ارتفاع پرواز ١٢٠ متر و فركانس نمونه برداري ١ ثانيه جهت نيل به هدف در استان زنجان، باستثناي بخشهاي جنوبي، استفاده شد.
٤ نتايج و بحث روي آن
براي انجام كار در ابتدا با توجه به گراديان گرمايي نرمال و انتظار قرارگيري عمق كوري در عمقي حدود ٢٠ كيلومتر، يك مدل مصنوعي به ابعاد ١٠×٢٠ با گسترش عمقي ١٠ كيلومتر و عمق بالايي ٥ كيلومتر در موقعيت جغرافيايي مشابه زنجان توسط نرم افزار Modelvision تهيه شد و پاسخ آن بصورت گريد در آمده و طيف توان اين مدل در دو حالت ميدان كل و برگردان به قطب با پنجره-هاي مربعي ٥٠، ١٠٠ و ٢٠٠ كيلومتري محاسبه شدكه نتايج آن در جدول - ١ - ارائه شده است.
همانگونه كه مشاهده ميشود براي مدل مذكور بهترين پاسخ مرتبط با پنجره به ابعاد ١٠٠ كيلومتر است و گريد برگردان به قطب شده در پنجرههاي كوچكتر پاسخ بهتري دارد. از آنجا كه انتخاب پهناي پنجره بايد حداقل ٣ تا ٤ برابر عمق كف تودههاي مغناطيسي باشد - بوليگاند و همكاران، ٢٠٠٩ - و با توجه به نتايج مدل براي تخمين عمق كوري ابعاد ١٠٠ كيلومتر براي پنجره و تبديل برگردان به قطب مورد استفاده قرار گرفت. نقشه برگردان به قطب محدوده - شكل ٢ - به ٥٤ بلوك مربعي km ١٠٠×١٠٠ تقسيم شد كه هر بلوك با بلوك مجاور ٧٥ درصد همپوشاني دارد. عمق كوري براي هر بلوك با روش مركزيابي پس از رسم نمودار طيف توان نسبت به عدد موج محاسبه شد
شكل ٢- نقشه ميدان مغناطيسي برگردان شده به قطب استان زنجان
شكل ٣- نمودار طيف توان بر حسب عدد موج و نحوه محاسبه عمق مركزي و عمق بالايي
شكل ٤-- نقشه تخمين عمق كوري محاسبه شده براي استان زنجان
