بخشی از مقاله
چکیده:
شناسایی فضاهاي زیر زمینی کم عمق از نقطه نظر زمین شناسی مهندسی از اهمیت زیادي برخوردار است. احتمال فرو افتادگی ها، پیدایش فروچال ها، همواره از نگرانی هاي مهندسین در جانماي سازه ها و احداث ابنیه و زیرساخت ها بوده است. بدیهی است که علم ژئوفیزیک و حفاریهاي اکتشافی می توانند در این راستا کمک شایانی نمایند، لیکن گاها گستردگی مناطق مورد بررسی و هزینه هاي مترتب بر آن مانع از بررسیهاي کامل می شود. در این مقاله سعی شده است در منطقه آذرشهر که وجود فضاهاي خالی زیرزمینی محرز است، قابلیت هاي سنجش از دور محک زده شود.
بررسی ها نشان می دهد که به کارگیري توام داده هاي دورسنجی حرارتی و داده هاي محیطی و تلفیق و تجزیه و تحلیل آنها می تواند در شناسایی مناطقی که در آنها فضاهاي زیرزمینی کم عمق وجود دارند، موثر واقع شود. داده هاي ژئوفیزیکی و لاگ چاههاي اکتشافی نتایج به دست آمده را در سطج معنی داري تایید می کنند. با توجه به هزینه هاي زیاد عملیات حفاري و کاوش هاي ژئوفیزیکی، استفاده از این روش به عنوان یک راهکار، می تواند به عنوان اقدام اولیه در شناسایی اینگونه مناطق مورد استفاده قرار گیرد.
مقدمه:
غارها از اشکال کارستی هستند که در واقع به یک تونل و یا راهرو زیرزمینی شباعت دارند که به صورت افقی و یا با مجراي با شیب ملایم ممکن است به سطح زمین زاه داشته باشند - قبادي، . - 1386 وجود فضاهاي زیر زمینی کم عمق همواره محدودیت ها و موانعی را در اجراي طرحهاي عمرانی نظیر سدها، راهها و ابنیه به وجود می آورد. مشکلاتی که در منطقه سد لار در اثر پدیده انحلال در سازندهاي کربناته رخ داده، نمونه بارزي از این موارد است که حتی در نتیجه مطالعات صورت گرفته نیز این فضاهاي خالی مورد شناسایی کامل قرار نگرفته است.
مثال دیگر فرو افتادگی هاي منطقه پلدشت واقع در استان آذربایجان غربی است که لایه ضخیمی از بازالت بر روي آبرفت هاي قدیمی قرار گرفته و در اثر آب شستگی در امتداد مسیر قدیمی جریان آب در این آبرفتها، فصاهاي زیرزمینی گسترده اي به وجود آمده که سنگینی بار بارالت ها را تحمل نکرده و قطعات و بلوك هاي بارالت به داخل این فضاها سقوط کرده اند. زمین شناسان معمولا در بررسیهاي میدانی به موارد زیادي از فروچال ها و فروافتادگی ها برخورد می کنند که در واقع در محل فضاهاي زیرزمینی موجود به وقوع پیوسته اند. البته ایده آل این است که قبل وقوع این نوع حوادث، پتانسیل ها و مناطق داراي این استعداد شناسایی و تمهیدات لازم به کار گرفته شود.
معرفی منطقه مورد بررسی این منطقه در شرق دریاچه ارومیه و شمال کوه سهند واقع شده است. نفوذ و حرکت آبهاي زیرزمینی اسیدي - آبهاي ژونیل و رادوز - مرتبط با آتشفشان سهند در سازندهاي کربناته ژوراسیک، بویژه در طول شکستگی هاي گسلی و انحلال آنها سبب انتقال بیکربناتها و راه یافتن آنها به سطح زمین، توسط چشمه هاي آهک ساز شده است. تراورتن هاي معروف منطقه آذرشهر با وسعت 56 کیلومتر مربع و با ضخامت متوسط تقریبی 10 متر، نهشته هایی هستند که با این ساز و کار یاد شده تشکیل شده اند در شکل 1 ، نقشه زمین شناسی منطقه آذرشهر ارائه و گسترش تراورتن ها در این منطقه مشخص شده است.
این نظریه در مورد تشکیل نهشته هاي تراورتن، سبب شده است تا سازمان زمین شناسی و تحقیقات معدنی کشور موضوع وجود غارهاي زیرزمینی در سازندهاي کربناته منطقه با حجم معادل نهشته هاي کواترنري را محتمل بداند. بررسی هاي تکمیلی به منظور شناسایی غارها در منطقه با عملیات ژئوالکتریک و حفر گمانه هاي اکتشافی صورت گرفته و وجود حفره هاي بزرگ و منابع آب در این سازندها تایید نه است قدیرزاده . - 1384 - بنابراین با محرز بودن فضاهاي زیرزمینی در این منطقه و قرارگرفتن این فضاها ها در اعماق بیش از 25 متري و به طول حداقل 1500 متري، این منطقه به عنوان یکی از مناطقی که براي بررسی کاربرد تصاویر ماهواره اي مادون قرمز حرارتی، مناسب تشخیص داده شده و این تحقیقات در آنجا صورت گرفته است.
سابقه تحقیق
اختلاف دماي عوارض و پدیده هاي سطح زمین و نزدیک به سطح زمین همواره مورد توجه بوده است و اکتشافات زیادي با استفاه از تصاویر مادون قرمز حرارتی، صورت گرفته است. تحقیقات به عمل آمده در طی دو دهه گذشته نشان داده است که داده هاي مادون قرمز حرارتی داراي موارد کاربرد قابل توجهی هستند. لیکن بنا به دلایل عدیده اي فقط در موارد محدودي، روشهاي تهیه نقشه دماي سطح زمین، مورد استفاده قرار گرفته است.
به هر حال انتظار می رود به لحاظ توسعه هاي اخیر در سنجنده ها و ماهواره ها و درك بهتر از پدیده هاي سطح زمین، این روش ها به طور وسیع توسعه یافته و به کار گرفته شوند Dale A. .Quattrochi - 2004 - تصاویر اخذ شده توسط سنجنده ETM+ را با توجه به قابلیت این نوع تصاویر و توان این سنجنده در به نمایش گذاشتن تغییرات نسبی دماي سطح آب و خشکی براي بررسی خاصیت گرمایی پدیده ها، با ذکر نمونه هایی از تشخیص سنگ هاي تیره بازالت از زون آلتراسیون و همچنین تفکیک نواحی گرم از نواحی سرد در پیکره هاي آبی، مهم ارزیابی می کند.
Petar . T. Milanovic , 1979، به نقل از J. N. Rinker - 1975 - ، چنین بیان کرده است که از یک اسکنر مادون قرمز حرارتی براي بررسی یخچال گرینلند و منطقه ي کارستی پورتوریکو به منظور شناسایی شکستگی ها و غارهاي زیر زمینی استفاده شده است. نامبرده چنین نتیجه گرفته است که این روش در شرایط خاصی نتایج مطلوب در اختیار می گذارد. شرط خاص این است که دماي محیط غارهاي زیرزمینی با دماي بیرون و فضاي آزاد متفاوت و این اختلاف در سطح زمین تاثیر گذار باشد. C. Warren Campbell et al,1996 - از یک دوربین ترمال هوایی براي شناسایی چشمه ها و غارهاي یک حوضه ي آبخیز کارستی استفاده نمود. این دوربین مجهز به یک آشکارگر مادون قرمز حرارتی با حساسیت حدود ./1 درجه ي سانتیگراد و تصویربرداري با توان تفکیک مکانی کمتر از 1 متر بود. توجه به نمونه هاي ذکر شده از کاربردهاي دورسنجی گرمایی، نشان از توجه خاص به این فن آوري دارد.
کلیات و مفاهیم پایه
انتقال دادن گرما و سرما یکی از ویژگی هاي مهم توده هاي سنگی است. این قابلیت سنگ ها سبب می شود تا سرما و یا گرما در توده هاي سنگ جاري شود مشروط به اینکه منبعی از آن ها وجود داشته باشد . وجود منابع آب در سنگهاي آهکی به شکل گیري فرآیند انتقال کمک می کند. این عمل سبب می شود تا دماي سطح زمین در مناطق نزدیک به منابع آب کارستی تحت تاثیر قرار گیرد . - Astier, 1974 - علاوه براین، اختلاف دماي هواي درون فضاهاي زیرزمینی و هواي آزاد در فصول مختلف و انتقال دماي هوا از این فضاها به سطح زمین از طریق درزها و شکافهاي سنگها می تواند در تغییر دماي سطح زمین بر فراز فضاهاي زیرزمینی کم عمق تاثیرگذار باشد.
تابش نور خورشید باعث گرم شدن خاك و سنگ موجود در سطح زمین می شود و این امر سبب تغییرات دماي سطح در فصول مختلف و در طول سال می گردد. بدیهی است این تغییرات در اعماقی بین 15 تا 40 متر از سطح زمین تاثیر می گذارند. اعماق تحت تاثیر دماي سطح زمین براي زمین هاي رسی قدري بیشتر از زمین هاي از جنس سنگهاي کربناته و گرانیت است - . - Astier, 1974 از این مطالب نتیجه گرفته می شود همانطور که دماي سطح زمین تا اعماق 40 متري جاري و منتقل می شود، دماي پدیده هاي سرد و یا گرم موجود در این اعماق می تواند به سطح زمین منتقل و آن را تحت تاثیر قرار دهد مشروط بر اینکه دماي منابع آب و یا هواي درون فضاهاي زیرزمینی با دماي بیرون و فضاي آزاد متفاوت و این اختلاف در سطح زمین تاثیر گذار باشد.
