بخشی از مقاله
چکیده
روش واهمامیخت اویلر یکی از روشهای رایج تخمین عمق بیهنجاریهای پتانسیل - گرانی و مغناطیس - می باشد. برای حصول بهترین جوابها با استفاده از روش واهمامیخت اویلر، تعیین درست ضریب ساختاری منطقه مورد مطالعه بسیار ضروری است. مقدار ضریب ساختاری که بعنوان یک متغییر مستقل وارد معادلعه اویلر می شود، در جواب حلهای نهایی اویلر تاثیر گذار است.
در این مقاله یک روشی بر اساس روش واهمامیخت اویلر ارائه می شود که با استفاده از اطلاعات زمین شناسی منطقه مورد نظر می توان ضریب ساختاری بهینه و در نتیجه عمق چشمه بیهنجاری گرانی یا مغناطیس را برآورد نمود. این روش برای دادههای پتانسیل دو بعدی کاربرد دارد. گسترهای از ضرایب ساختاری مختلف را در نظر گرفته و عمق چشمه بیهنجاری را با استفاده از روش اویلر محاسبه می نماییم. سپس برای تعیین ضریب ساختاری بهینه از تعریف ضریب همبستگی بین دو سری داده گرانی یا مغناطیس محاسبهای و مشاهدهای استفاده می نماییم.
در این مقاله جهت تعیین همبستگی بین دادههای مغناطیس اندازهگیری شده و داده گرانی محاسبه شده، دادههای مغناطیس را به داده شبه گرانی تبدیل می کنیم. کد نویسی برای محاسبههای مورد نیاز در محیط متلب صورت گرفته است. روش معرفی شده برای دادههای گرانی و مغناطیس واقعی مربوط به یک ساختار تاقدیسی شکل در شمال شرقی ایران مورد استفاده قرار گرفته است. با توجه به تحلیلهای انجام گرفته ضریب ساختاری برای میدان مغناطیسی 1/1 و میدان گرانی 1/4 محاسبه شده است. همچنین عمق میانگین سطح بالای تاقدیس در حدود 3750 متر تخمین زده شده است.
1 -مقدمه
بطور مرسوم از گذشته تا حال از روشهای گرانی و مغناطیس جهت تعیین شکل بستر حوضه رسوبی بر اساس تباین چگالی و حساسیت مغناطیس بین رسوبات و سنگ بستر، بصورت گسترده استفاده می شود .[3] [2] [1] بکارگیری این روشهای ژئوفیزیکی محدودیتهایی را شامل می شوند، از جمله - 1 ابهام طبیعی و ذاتی در تعیین پارامترهای چشمه از روی داده گرانی و مغناطیس - 2 تداخل چشمه ها از سنگ بستر ناهمگون و نامتجانس - 3 چشمه های افقی همگن نیمه نامحدود - از یک سو نامحدود - با سیگنالهای میدان پتانسیل ضعیف.
چندین فرایند پردازشی و روشهای مدل سازی با درجات موفقیت مختلف برای فائق آمدن بر این محدودیتها ارائه شده است. بیشتر این روشها بر اساس تکنیک عمق تا چشمه سبب شونده - عمق سطح بالای عامل بیهنجاری - می باشند، مانند سیگنال تحلیلی، دیکانوولوشن - واهمامیخت - اویلر یا مدل سازی وارون پیوسته از دو یا چند روش ژئوفیزیکی. روشهای تبدیل تعیین موقعیت و عمق چشمه- های گرانی یا مغناطیس را از روی داده پروفیل یا نقشه میسر می سازند .[5] [4] فرایندهای مدلسازی همزمان و پیوسته - ترکیبی - تعداد حلهای ممکن را کاهش و واقعیت زمین شناختی مدل ژئوفیزیکی را افزایش می دهند
گویوسو و پیرس - 2010 - یک روش متحد را ارائه دادند تا سنگ بسترهای مغناطیسی را بر اساس حلهای عمق منبع آنومالی تفسیر نمایند .
این روش بوسیله واهمامیخت اویلردو بعدی داده مغناطیس حاصل شد. بر طبق مدل آنها، ابهامات عمق بستر با بکارگیری آنومالیهای گرانی در فرایند تفسیر می تواند کاهش پیدا نماید. گالاردو و همکاران - 2005 - یک روش مدل سازی 3 بعدی از داده میدان پتانسیل برای بررسی ساختاری حوضههای رسوبی و محیطهای پوستهای پیشنهاد دادند
یک روش بسیار کاملتر برای برآورد پارامترهای چشمه گرانی و مغناطیس زیر سطحی، یک روش مدل سازی پیوسته است که بوسیله راه حل های بدست آمده از روش های تعیین عمق هدایت می شود. در این مقاله برای رسیدن به عمق دقیق چشمه بیهنجاری با استفاده از روش اویلر دو بعدی از روش مدل سازی وارون مشترک و مدل سازی پیشرو جهت کاهش ابهامات استفاده می نماییم تا تفسیر و تحلیل دقیقتری از دادههای گرانی و مغناطیس حاصل آید.
2 -موقعیت و ساختار زمین شناسی منطقه مورد مطالعه
منطقه تحت مطالعه در شمال شهر گنبدکاووس در قسمت 40 شمالی مختصات UTM، بین طولهای جغرافیایی 353500 تا 372000 متر و عرضهای جغرافیایی 4192000 تا 4203000 متر قرار دارد . ضخامت رسوبات ممتد دریایی در این حوضه به 6000 متر می رسد و رسوبات ژوراسیک تا الیگوسن بطور همشیب روی یکدیگر قرار گرفته اند. رسوبات دریایی تا اواخر کرتاسه بالایی ادامه داشته و فقط جنبشهای ملایم خشکی زایی در اواخر ژوراسیک و اوایل کرتاسه رخ داده است. ردیف چینهشناسی آن از قدیم به جدید سازندهای کشف رود، چمن بید، مزدوران، شوری چه، تیرگان، سرچشمه، سنگان، آتامیر، آب دراز، آب تلخ، نیزار، کلات، نفته ، پسته لیق، چهل کمان و خانگیران را در بر دارد و قدمتی از ژوراسیک زیرین تا نئوژن دارد.
3 -میدانهای گرانی و مغناطیس منطقه تحت مطالعه
ابعاد منطقه مورد مطالعه 19×12 کیلومتر می باشد. فاصله نقاط اندازه گیری گرانی و مغناطیس 1 کیلومتر و فاصله خطوط برداشت 2 کیلومتر طراحی گردید. در مجموع در 108 ایستگاه داده گرانی و مغناطیس قرائت شده است. هدف از اکتشافات گرانی سنجی و مغناطیس سنجی در این منطقه کشف ساختارهای چین خورده و تعیین ضخامت رسوبات می باشد. میدان مغناطیسی کل در این منطقه در حدود 49633 نانو تسلا و اندازه زاویه های میل و انحراف مغناطیسی بترتیب برابر با 57/68 و 4/989 درجه می باشد.
شکل -1 الف و ب بترتیب نقشه میدان مغناطیسی و گرانی باقی مانده منطقه مورد نظر را نشان می دهند. برای حذف اثر بیهنجاریهای مغناطیسی سطحی و نوفه ها با طول موج کوچک و تولید یک نقشه هموار، فیلترهای پایین گذر با طول قطع 1500 متر و ادامه فراسوی 500 متر به آن اعمال شده است. بیهنجاری مثبت با روند تقریبی شرقی – غربی در هر دو نقشه پتانسیل، معرف یک ساختار تاقدیسی شکل می باشد. داده برداری گرانی و مغناطیس جهت تخمین عمق و تعیین ضریب ساختاری بهینه در امتداد سه پروفیل A، B و C که دارای موقعیت مشابه در هر دو نقشه از میدانهای پتانسیل می باشند صورت گرفته است - شکل – 1 الف و ب - .
شکل :1 الف - میدان مغناطیسی باقی مانده تبدیل به قطب شده ب - میدان گرانی باقی مانده منطقه مورد مطالعه. داده برداری گرانی و مغناطیس جهت تخمین عمق و تعیین ضریب ساختاری بهینه در امتداد سه پروفیل A، B و C صورت گرفته است.
4 -تعیین ضریب ساختاری و عمق چشمهی بیهنجاری
گام نخست برای تعیین ضریب ساختاری بهینه، تخمین عمق چشمه بیهنجاری با استفاده از روش واهمامیخت اویلر می باشد. در ادامه نیاز است تا بر اساس اطلاعات زمین شناسی منطقه مدل هندسی ساختار زیرزمینی را حدس زده و اثر گرانی آن را در سطح زمین محاسبه نماییم. بر اساس مطالعاتی که قبلا در این منطقه صورت گرفته است، شکل دو بعدی چشمه بیهنجاری را می توان بصورت یک مثلث متساوی الساقین با زاویه دامنه 19 درجه که میانگین اختلاف ارتفاع خط الراس ساختار تا عمق پایین ساختار و عرض ساختار بترتیب حدود 1150 و 6000 متر می باشد، در نظر گرفت .
-1-4 روش واهمامیخت اویلر
روش واهمامیخت اویلر روشی جهت تخمین عمق، شکل و مکان چشمه های گرانی و مغناطیسی می باشد. روش اویلر بر روی داده های پروفیلی - دوبعدی - و همچنین داده های شبکه ای اعمال می شود. معادله دیفرانسیل 1 معادله دیفرانسیل همگن اویلر نام دارد.
-2-4 محاسبه میدان گرانی دو بعدی یک مثلث
اثر گرانی یک مثلث در حالت دو بعدی را می توان بصورت زیر محاسبه نمود
شکل :2 شکل هندسی دو بعدی ساختار تاقدیسی
-3-4 تحلیل دادههای گرانی و مغناطیس
تخمین عمق چشمه بیهنجاری با استفاده از روش اویلر دو بعدی در طول 3 پروفیل نشان داده شده در شکل پربندی 1 که بصورت مشابه روی آنومالی گرانی و مغناطیس ترسیم شدهاند، صورت پذیرفت. برای محاسبه عمق از ضرایب ساختاری مختلف استفاده شده است. برای داده گرانی 11 ضریب ساختاری از 1 تا 2 و برای داده مغناطیس 10 ضریب ساختاری از 0/6 تا 1/5 در نظر گرفته شده است. در تمام محاسبات انجام گرفته با روش اویلر 2 بعدی از پنجره 7×7 استفاده شده است. همچنین فاصله نقاط داده روی پروفیلها 100 متر می باشد. شکلهای 3 الی 8 نتایج تخمین عمق بترتیب برای پروفیلهای A، B و C میدان مغناطیسی و گرانی منطقه مورد مطالعه را با ضرایب ساختاری مختلف، نشان می دهند. تغییرات میدان پتانسیل هر پروفیل نیز در پنجره بالایی شکلها نشان داده شده است.
شکل:3 حلهای اویلر برای پروفیل A مغناطیس
شکل:4 حلهای اویلر برای پروفیل B مغناطیس
