بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله به شناسایی مناطق امید بخش زمین گرمایی منطقه ماکو پرداخته شده است. گرانیسنجی یک روش کارآمد و موثر در شناسایی و اکتشاف منابع زمینگرمایی بوده و به لحاظ میزان هزینه و زمان نسبت به سایر روش های اکتشافی مناسبتر است. از اینرو در این مطالعه از روش گرانی سنجی استفاده شده است. نتایج بررسیهای گرانی در مناطق مختلف جهان نشان میدهد، مقدار آنومالی گرانی بر روی نقشه آنومالیها در بازهای از مقادیر مثبت تا کم تغییر میکند.
این موضوع ناشی از وجود تودههای آذرین و تغییرات کم گرانی و مناطق گرادیانی به دلیل هوازدگی، دگرسانی و ایجاد فضاهای خالی ناشی از حرکت سیالات داغ است که سبب ایجاد چگالی پایین سنگها می شود. منطقه مورد مطالعه در 286 کیلومتری شمال ارومیه و جنوب شرق شهرستان ماکو واقع شده است. مساحت منطقه مطالعاتی مذکور، 250 کیلومتر مربع و نقاط به صورت شبکهای منظم در راستای چندین پروفیل برداشت شده اند. پس از برداشت داده ها، پردازش دادهها انجام شد.
پردازش دادهها شامل انجام تصحیحات مختلف بوده و سپس فیلترهای مختلف روی دادهها اعمال شد. پس از تهیه نقشه-های مربوط به آنومالی بوگه، تیلت و روند درجه 3 محلهای دارای پتانسیل زمین گرمایی شناسایی شده و پس از تطبیق با اطلاعات زمینشناسی محدودههای مستعد جهت ادامه مراحل اکتشافی معرفی شدند.
-1 مقدمه
زمین منبع عظیمی از انرژی حرارتی است که این حرارت به طرق متفاوتی از جمله فورانهای آتشفشانی، آب های موجود در سیستم های زمین گرمایی و یا بواسطه خاصیت رسانایی - Heat flow - از بخشهای درونی به سطح زمین هدایت میشود.
حرارت زمین به طور مداوم از هسته زمین به خارج آن جریان یافته و به لایه های سنگی در سطوح بالاتر منتقل میگردد. هنگامی که حرارت و فشار کافی وجود داشته باشد برخی از سنگ ها ذوب شده و تشکیل مواد مذاب را میدهند که بدلیل سبکی آنها نسبت به سنگهای در برگیرنده به آرامی به سمت پوسته زمین حرکت کرده و حرارت را از عمق به سطح منتقل مینمایند. گاهی اوقات مواد مذاب به سطح زمین آمده و بر روی آن جاری میشوند. لیکن در اکثر موارد، مواد مذاب در زیر پوسته زمین باقی مانده و سبب گرم کردن سنگ ها و آب های جوی نفوذی اطراف خود می شود. مقداری از این آب های زمین گرمایی داغ از طریق گسل ها و شکاف های موجود در زمین به سطح راه یافته و به صورت چشمه های آب داغ، آبفشانها و ... ظاهر میشوند. اما بخش اعظم این آبها در داخل شکاف-ها و فضاهای خالی موجود در سنگهای متخلخل پوسته محبوس شده و ذخیره ای طبیعی از آب داغ را فراهم میآورد که منبع زمین گرمایی یا سیستم زمین گرمایی نام دارد .
مناطق دارای پتانسیل زمین گرمایی بطور طبیعی دارای شواهد و شاخص هایی در سطح زمین هستند که از جمله این شاخص ها میتوان به چشمه های آب گرم، گاز فشانها، گل فشانها، سنگهای دگرسانی اسیدی و ... اشاره کرد که بیانگر وجود منابع انرژی زمین گرمایی در اعماق میباشند. اساساٌ در پروژه های اکتشاف انرژی زمین گرمایی از این شاخص ها برای مکان یابیهای اولیه استفاده میشود و سپس از مطالعات دقیق تر و تکنیک های پیشرفته تر برای ارزیابی مخزن و میزان انرژی قابل استحصال بهره میگیرند. امروزه در دنی ا برای تعیین مکان های دارای پتانسیل انرژی زمین گرمایی از روش های ژئوفیزیکی استفاده میگردد.
بخش قابل توجهی از اهداف مورد انتظار مطالعات اکتشافی منابع انرژی زمین گرمایی به کمک روش های ژئوفیزیکی تأمین می گردد. در مطالعات اکتشافی ژئوفیزیکیغالباً، برداشت داده ها در سطح زمین صورت گرفته و در نتیجه، به طور غیرمستقیم، پارامترهای فیزیکی سیستمهای زمین-گرمایی مشخص میگردد.
یکی از روشهای پر کاربرد در اکتشافات زمین گرمایی روش گرانی سنجی است. وجود سنگ های مختلف با وزن مخصوص متفاوت بر گرانی تاثیر می-گذارد . بنابراین، سنگهایی که چگالی بیشتری دارند تأثیر زیادتری بر مقدار گرانی اندازه گیری شده میگذارند.[2] به کمک این روش میتوان ساختارهای زیر سطحی، گسل ها و توده های نفوذی را به نقشه در آورد. در حوزه اکتشاف مناطق زمینگرمایی، این روش برای تشخیص تغییرات جانبی چگالی تودههای ماگمایی عمیق به کار میرود که این تودهها ممکن است منشأ حرارت منابع زمین گرمای باشند
برداشتهای گرانیسنجی در اکتشافات زمین گرمایی بیشتر برای مشخص کردن تودههای نفوذی زیر سطحی و تخمین عمق احتمالی آنها، و یا برای مشخص کردن گسلهای پنهان که به عنوان معبری برای عبور گازها و یا سیالات داغ عمل میکنند، انجام میشوند
گودموندسون و میسلوم در سال 1978 با استفاده از روشهای گرانی سنجی و مغناطیس سنجی به مطالعه ساختارهای گرمابی و ساحلی آتشفشان گریمزوتن - Grimsvotn - در ایسلند پرداخته و به کمک روش-های مذکور توانستند موقعیت منابع زمین گرمایی را مشخص نمایند. کاربرد همزمان روشهای ژئوفیزیکی گرانی سنجی، مغناطیس سنجی هوایی و تلوریک در مجموعه زمین گرمایی بخش جنوبی رودخانه رفت - Raft - در آیداهو سبب شناسایی ساختارهای زیرسطحی و لیتولوژی سنگ کف دره گردید.
اسکال بک و همکاران - 2005 - با استفاده از مدلسازی دادههای گرانی و مغناطیسی، حوضه رسوبی جنوب تروکیمداوز در بخش نوادا را جهت شناسایی ناحیه زمینگرمایی تپههای استیم بوت مورد بررسی قرار دادند. آنها در بررسی خود با مدلسازی دریافتند که گسلهایی با امتداد شمالی-جنوبی که آبگرم را از سیستم زمینگرمایی به آکیفر آبرفتی رهنمون می-نماید، سبب دگرسانی آتشفشانی منطقه شده و بدین ترتیب آنومالی های مغناطیسی هوایی مقدار ناچیزی را نشان میدهد
گوپتا و روی - 2007 - به بررسی انرژی زمینگرمایی به عنوان منبع جایگزین در قرن 21 پرداخته و روشهای ژئوفیزیکی برای اکتشاف منابع ای ن انرژ ی را بررسی کردند.[3] کفتان - 2011 - با مقید سازی مدل سازی دو بعدی دادههای گرانی با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی اختلاف چگالی و عمق ساختارهای زیرزمینی منطقه زمین گرمایی سفریحیصار در غرب ترکیه را تخمین زده است.
در این مقاله تلاش شده است تا با استفاده از تحلیل دادههای روش گرانیسنجی محلهای دارای پتانسیل وجود منابع زمین گرمایی شناسایی شوند. بنابراین پس از برداشت دادهها، پردازش و تفسیر آنها انجام شده و با تلفیق با نتایج زمین شناسی محلهای دارای پتانسیل شناسایی و معرفی شدهاند.
-2 معرفی منطقه مورد مطالعه
منطقه زمینگرمایی شوط در جنوب شرق شهرستان ماکو و در 870 کیلومتری شمال غرب تهران و 286 کیلومتری شمال ارومیه واقع شده است. مساحت منطقه مطالعاتی مذکور، 250 کیلومتر مربع و نقاط به صورت شبکهای منظم در راستای چندین پروفیل توزیع شده است - شکل . - 1 از نظر توپوگرافی بخش عمدهای از منطقه زمینگرمایی مورد مطالعه شامل زمینهای پست و کم ارتفاع میشود که مناطق کم ارتفاع معمولا از تودههای بازالتی و آندزیتی تشکیل و به صورت پراکنده در منطقه اکتشافی رخنمون دارد. از نظر زمینشناسی منطقه مورد مطالعه در نقشه یکصدهزارم ماکو واقع شده است. مطابق این نقشه غالب واحدهای سنگی منطقه از سنگهای آذرین بیرونی و رسوبی تشکیل شده است .
قدیمیترین واحد سنگی مربوط به زمان دونین بالایی تا کربونیفر است که به لحاظ لیتولوژی از سنگ آهک، سنگ آهک ماسهای تا کواترنر سفید را تشکیل میدهد . - DC - این واحد سنگی در غرب محدوده قرار دارد و به وسیله لایه سنگ آهکی فسیل دار تودهای به همراه مارن و ماسه سنگ پوشیده شده است .
واحدهای کنگلومرای قرمز با میان لایههای از مارن و ماسه سنگ. مارن خاکستری و قرمز به همراه ژیپس به وسیله کنگلومرای پلیستوسن پوشیده است. واحد سنگی قابل توجه در این محدوده که به نوعی با سیستمهای ژئوترمال مرتبط باشد، واحد بازالتی کواترنر است که بخش زیادی از ورقه ماکو و شمال محدوده را به خود اختصاص داده است. در دشتهای اطراف شوط و محدوده مورد مطالعه واحدهای سنگی تراورتنی مشاهده میشود که یکی دیگر از نشانه فعالیت زمینگرمایی محسوب میگردد.
شکل :1 نقشه زمین شناسی محدوده - اقتباس از نقشه 1:100000 ماکو - و موقعیت نقاط برداشتی گرانیسنجی
از نظر تکتونیکی، گسلهای موجود در منطقه در امتدادهای مختلف به ویژه با روند شمالشرقی- جنوبغربی میباشد. همچنین در منطقه تعدادی گسل امتداد لغز با روندهای NE-SW، NE-SW، E- W، به چشم می-خورندضمناً. در منطقه، تعدادی گسل نرمال موازی با روند N-S وگسل نرمال با روند NE-SW نیز مشاهده می شوند. که این گسلها از نشانههای وجود منابع ژئوترمال بوده و میتوان منشا آن را ردیابی نمود.
در منطقه مورد مطالعه دو چشمه آب گرم وجود دارد که یکی از عوامل اصلی بررسی این منطقه میباشند. در طراحیهای ژئوفیزیکی این امر لحاظ شده است. در اصل یکی از اهداف اصلی این مطالعه بررسی وضعیت منشا این چشمهها در عمق میباشد.
-3 بحث و بررسی
پس از مطالعات و بررسیهای اولیه منطقه ماکو جهت مطالعات گرانی-سنجی معرفی شد. با توجه به وضعیت توپوگرافی و زمینشناسی منطقه طراحیهای اولیه انجام شد. همچنین همانطور که در بخش قبلی گفته شد دو چشمه آب گرم در منطقه وجود داشت که در طراحیها موقعیت این دو چشمه لحاظ گردید. براساس طراحی انجام شده عملیات گرانی سنجی در این منطقه با 69 ایستگاه با فاصله 500 متر در یک شبکه تقرباًی منظم انجام شد
دادههای برداشت شده مورد بازبینی قرار گرفته و سپس تصحیحات مربوطه انجام شد. برای به دست آوردن آنومالی بوگه، روی دادهها تصحیحات هوای آزاد، عرض جغرافیایی، بوگه و توپوگرافی صورت گرفته است. شکل 2 آنومالی بوگه مربوط به منطقه مورد مطالعه را نشان میدهد. براساس این نقشه وضعیت چگالی منطقه و نحوه توزیع آن مشخش شد که با توجه به آن مراحل بعدی انجام شد.
شکل :2 نقشه آنومالی بوگه کامل منطقه مورد مطالعه .
پس انجام تصحیحات مورد نظر بر روی دادهها، اثر روند سطحی درجه سوم را از روی نقشه آنومالی بوگه کامل حذف تا در نتیجه آن نقشه آنومالی محلی به دست آید. شکل 3 آنومالی باقیمانده روند درجه سوم منطقه مورد مطالعه را نشان میدهد. با توجه به وضعیت زمینشناسی منطقه که در بخش2 با جزئیات بیشتر در مورد آن بحث شد بیشتر منطقه از واحدهای آذرین تشکیل شدهاند، از آنجایی که هدف مطالعه شناسایی مناطق مستعد ژئوترمال بوده و با توجه به موارد گفته شده در بخشهای قبلی به طور کلی این مناطق محلهای دارای چگالی کمتر نسبت به واحدهای اطراف میباشند بنابراین محلهایی که آنومالی منفی دارند یا میزان گرانی آنها از بقیه کمتر است، مناطق دارای پتانسیل منابع زمینگرمایی میباشند. در شکل3 محلهای پتانسیلدار با شمارههای 1 تا 4 نشان داده شدهاند. یکی از چشمههای آب گرم موجود در منطقه در محل آنومالی شماره 1 واقع شده است.
