بخشی از مقاله
چکیده
در سونداژ زنی قائم الکتریکی - - VES فرض بر این است که مقاومتویژهي زمین فقط تابع عمق است. بدین منظور منحنیهاي استانداردي که از مدلهاي لایهاي بدست میآیند با این فرض ساده، تهیه شدهاند. ولی در کارهاي عملی و در زمین واقعی این فرض برقرار نیست، زیرا لایههاي زمین مورد کاوش داراي تغییرات جانبی در ضخامت و مقاومت ویژه هستند. وجود هرگونه ناهمگنی، ناهمسانگردي و آثار جانبی باعث تغییر عمده در شکل منحنی-هاي مقاومتویژه خواهد شد؛ بنابراین لازم است این عوامل را آشکارسازي کرده و به حذف و یا کاهش آنها پرداخت.
در این مقاله با استفاده از تکنیک دورافت به همراه آرایشهاي مختلف ونر سمتی، انواع ناهمسانگرديها را آشکارسازي کرده و سپس به طور نظري و تجربی میزان تأثیر آنها بر یکدیگر مقایسه و مورد بررسی قرار گرفته شده است. با دادهبرداري صحرایی انجام شده در شهر جیرنده - استان گیلان - بر روي یک زمین بدون توپوگرافی، مقاومتویژه سمتی توسط آرایشهاي خطی ونر اندازهگیري و نشان داده شده که با چرخاندن آرایش حول نقطهي مرکزي با اختلاف زاویهي مشخص، میتوان راستاي قطر بزرگ بیضی و شکستگیها را تشخیص داده و لذا ناهمسانگردي را تعیین جهت نمود. همچنین با داشتن مقاومتویژه سمتی می-توان ضریب ناهمسانگردي را براي فواصل الکترودي مختلف محاسبه نمود.
١- مقدمه
در اکثر گرایشهاي ژئوفیزیکی، براي بررسی شرایط و وضعیتهاي مختلف از مدلسازي و کار صحرایی استفاده میشود. در واقع مدل سازي روشی براي درك بهتر واقعیتهاست و به پژوهشگران کمک میکند تا یک سامانه را بهصورت سیستماتیک تحلیل کرده و رفتار آن را پیشبینی کنند. ولی کار صحرایی درحالیکه هزینهبردار و سخت است، دقیقتر و کاملتر بوده و در اکتشافات بیشتر به کار میآید. وقتی در سازند یا سنگ کف یک سري شکستگی ایجاد شود، این شکستگیها توسط مواد دیگر که مقاومتویژهاي متفاوت با محیط میزبان دارد پر میشوند که باعث بوجودآمدن یک خصوصیت فیزیکی مانند ناهمسانگردي الکتریکی در راستاي قائم یا افق میشود
اساساً براي تعیین جهتهاي اصلی ناهمسانگرديالکتریکی، روش سمتی به کار میرود. در این کاوشها، مقاومتویژه الکتریکی به عنوان یک تابع سمتی گرداگرد نقطه مرکزي ثابتی اندازهگیري میشود و مقاومتویژه ظاهري براي هر فاصله الکترودي در یک سیستم مختصات کارتزین و یا در یک دیاگرام قطبی به نقشه درمیآید.
اخیراً کاوشهاي مقاومتویژهي سمتی بطور فزایندهاي توسط مهندسین آبهاي زیرزمین - hydrogeologists - به منظور شناسایی و تعیین امتداد مسیر مجموعه شکستگیهاي تقریباً قائم موجود در سنگ، حفرههاي زیرزمینی و آب خیزي - سفره آبهاي - منطقه و مسیر لولههاي دفن شده و ... به کاربرده میشوند. زیرا در هنگام طراحی و احداث سازهها در مناطق کارستی، وجود حفرههاي زیر سطحی میتواند پایداري سازه را در معرض خطر قرار دهد وجود عارضههاي انحلالی نظیر حفرهها یا تونلهاي معادن متروك در زیر بزرگ راهها، سدها یا ساختمانها میتواند یک تهدید جدي براي پایداري این سازهها باشد. با آشکارسازي حفرهها میتوان از مشکلات ناشی از فرونشست یا ریزش فونداسیون ساختار جلوگیري شود.
در بیشتر مطالعات سمتی هرگونه تغییر قابل ملاحظهاي در مقاومتویژه ظاهري نسبت به سمت اشتباهاً به عنوان ناهمسانگردي ناشی از شکستگی-هاي موجود در زمین تفسیر شده است، در صورتیکه تفسیر دادههاي یک سونداژ سمتی عملاً نسبت به سونداژهاي مرسوم خیلی پیچیده است مثلاً تغییرات سمتی عمیق، ناهمگنیهاي محلی و تغییرات تدریجی در مقاومت-ویژه ساختار و یا ترکیبی از همه آنها که معمولاً از این تغییرات بطور عمده چشم پوشی و صرفنظر میشود آشکارسازي شونددر. نتیجه کاملاً محتمل است که نتیجهي تعداد زیادي از مطالعات و بررسیهاي ارائه شده داراي تفسیر درستی نبودهاند.
٢- وضعیت جغرافیایی منطقه جیرنده
شهر جیرنده مرکز بخش عمارلو، شهرستان رودبار، استان گیلان شناخته میشود. جیرنده شامل چند بخش از جمله: فازهاي 3و2و1، محلات قدیمی و میان کوشک می باشد . قدمت این منطقه با توجه به آثار کشف شده موجود در موزه ایران باستان به قبل از دوران مادها میرسد. این شهر در ارتفاع بیش از 1/377 متري از سطح آبهاي آزاد واقع است.داراي مختصات جغرافیایی36/695 شمالی و 49/801 شرقی میباشد. از شمال به جنگلهاي راش و از غرب به جنگلهاي کاج و از جنوب به باغستانها مشرف میشود.شکل - 1 - موقعیت جیرنده را نشان میدهد.
شکل : - 1 - موقعیت محدوده ي مطالعاتی - شهر جیرنده -
٣- داده برداري صحرایی
منطقه انتخابی براي انجام دادهبرداري، بدون توپوگرافی است. دلیل انتخاب چنین منطقهاي سهولت دادهبرداري، تعداد دادههاي مورد نیاز و عدم وجود نویزهاي الکترومغناطیسی ناشی از کابلهاي فشار قوي در منطقه مورد نظر بوده است. از بین روشهاي 4 الکترودي ونر و دورافت- ونر، روش 4 الکترودي انتخاب و دادهبرداري بصورت سمتی انجام گرفت .
براي اندازهگیري مقاومتویژه، زاویهي چرخش 25 حول نقطهي مرکزي آرایش فرض شده است. دادهبرداري در دو فاصلهي الکترودي 20 متر و 40 متر انجام گرفت. ابتدا الکترودها به فاصلهي 20 متر از هم قرار داده شده و با قرائت از صفر درجه دادهبرداري آغاز گردید. پس از هر داده-برداري، آرایش به اندازهي 25 چرخانده شده و قرائت بعدي انجام شد. شکل - 2 - نشان دهنده این عملیات می باشد.
شکل - : - 2 آرایش سمتی
با توجه به احتمال وجود ناهمسانگردي لازم بود تا دادهبرداري براي فاصله-ي الکترودي 40 متر تکرار شود. در این حالت نتیجهي بدست آمده از این دادهبرداري با نتیجهي حاصل از دادهبرداري انجام شده براي فاصلهي الکترودي 20 متر مقایسه شد. براي تفسیر بصري دادههاي بدست آمده از دو مرحله دادهبرداري انجام شده، دادهها را در دیاگرام مقاومتویژه برحسب زاویهي چرخش رسم و شکل - 3 - این دیاگرام را براي فاصلهي الکترودي 20 متر و 40 متر نشان میدهد.
شکل : - 3 - دیاگرام مقاومتویژه _ زاویهي چرخش 20 - متر - 40 متر -
٤- نتایج بدست آمده از دادهبرداري صحرایی
براي تفسیر دادههاي بدست آمده از دادهبرداري انجام شده به روش ونر سمتی، از منحنیهاي قطبی استفاده میشود که به دلیل نویزي بودن دادههاي بدست آمده، این منحنیها با یک مدل بیضی یا دایروي ایدهآل و هموار تقریب زده میشود. براي این تقریب از روش کمترین مربعات خطا کمک گرفته شد. این کار توسط نرمافزار متلب انجام و عمل انطباق بیضی با استفاده از دادههاي مقاومت ویژه سمتی و زاویهي چرخش که تشکیل سري متوالی بهصورت زوج - - , میدهند، انجام گرفته است. با برنامه اي که در متلب نوشته شد منحنیهاي برازش شده و همواري رسم شد که بهترین انطباق و کمترین انحراف از مدل دایروي همسانگرد از داده هاي ثبت شده را دارد.
٥- نتایج بدست آمده براي فاصلهي الکترودي 20 متر و 40 متر
مقدار بیشینه و کمینه مقاومتویژه - به ترتیب 61/8 و 45/1 اهم متر - ضریب ناهمسانگردي برابر - - 1.37 بدست آمد. انحراف از مدل دایروي همسانگرد براي این مجموعه از دادهها برابر - R2 0.10 - است که با توجه به دارا بودن مقدار بین صفر و یک ، میتوان آن را برحسب درصد بیان نمود که در این حالت - - R 2 10% شد. این مقدار بر همسانگرد بودن زمین در آن منطقه دلالت میکند.
از طرفی مقدار ضریب ناهمسانگردي برابر - - 1.37 بود که نشانگر ناهمسانگرد بودن زمین در منطقه مورد آزمایش است. این تضاد میتواند ناشی از این امر باشد که فاصلهي الکترودي به اندازهي کافی بزرگ نیست تا شارش به سنگ شکسته برسد. براي تفسیر این دادهها و نتیجهگیري در خصوص همسانگرد بودن یا نبودن زمین در منطقه مورد نظر از روي دادههاي ثبت شده لازم بود تا دیاگرام قطبی دادههاي صحرایی مربوط به فاصلهي الکترودي 20 متر رسم شود. این دیاگرام در شکل - 4 - آورده شده است
