بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله،روش رادار نفوذی به زمین - GPR - در معدن تراورتن محدودهی چشمه علی، در شمال غربی شهر دامغان جهت بررسی درزه و شکستگی ها مورد استفاده قرار گرفته است. در محدوده این معدن، داده-های GPR در طول دو پروفیل توسط یک دستگاه GPR با فرکانس مرکزی آنتن فرستنده برابر با 300 مگاهرتز برداشت شده و سپس پردازش دادههای GPR برداشت شده با استفاده از فیلترهای تصحیح اشباع سیگنال، تصحیح صفر زمانی، حذف پس زمینه، فیلتر میان گذر و تقویت سیگنال انجام شده و در نهایت، نتایج به دست آمده مورد بررسی، تجزیه و تحلیل و تفسیر قرار گرفته و درنتیجه، درزه ها و شکستگیهای موجود در این دو پروفیل به خوبی و وضوح کامل مشخص شده است.
مقدمه
ژئوفیزیک اکتشافی با هدف جستجوی ذخایر پنهان سودمند به کمک اندازهگیریهای یک پارامتر فیزیکی در سطح عمل میکند. موفقیتهای روشهای ژئوفیزیکی، به دلیل وجود تباین در ویژگیهای فیزیکی ساختارهای زیرسطحی میباشد. درواقع تباین در میزان ثابت دیالکتریک توده و محیط دربرگیرنده آن باعث آشکارسازی بیهنجاری میشود.
GPR یک روش الکترومغناطیس با قدرت تفکیک بالاست؛ که برای ساختارهای زیرسطحی کمعمق از جمله گسلش، چینهشناسی رسوبات، آشکارسازی حفرات، بررسی شکستگیها در سنگهای تزیینی، آشکارسازی اجسام مدفون در باستان شناسی و ... به کاربرده می شود. بررسی سنگ با استفاده از GPR یک روش جدید نیست؛ زیرا اولین مطالعات تاریخی به دهه هفتاد برمیگردد. با اینحال، تنها در دهه گذشته فعالیت های تحقیقاتی را آغاز کردهاند. GPR یک روش سریع و مناسب برای ارزیابی سنگ طبیعی است؛ اما ویژگیهای زمینشناسی و ژئوفیزیکی سنگ باید از قبل برای کمک به تفسیر نتایج بررسیشده باشد.
اویسی مؤخر - 1386 - در مقاله ی که به بررسی ساختار شکستگی سراب قنبر با روش GPR پرداخته است؛ به این نتیجه رسید که این روش برای تشخیص گسلها و شکستگیهای کمعمق میتواند مورد استفاده قرار بگیرد.
Grandjean و همکاران - 1996 - در پردازش دادههای GPR برای نقشهبرداری سهبعدی شکستگی در یک معدن سنگ مرمر در یونان به این نتیجه رسیدند که روش GPR نسبت به عمق نفوذ یک ابزار سریع جهت تعیین شکستگی در سنگ مرمر یا گرانیت با وضوح تصویر خوب میباشد.
Porsam و همکاران - 2006 - از GPR برای نقشهبرداری شکستگیها و به عنوان یک راهنما برای استخراج گرانیت زینتی در معدنی در جنوب برزیل استفاده کردند که درنتیجه در توصیف ناپیوستگی ساختاری مسطح و همچنین در بلوکهای هوازده عمیق زیرسطحی جداشده مفید واقع شد و برای نشان دادن شکستگیهای عمودی زیرسطحی مناسب نبود.
- 2008 - Kadioglu برای تصویرسازی ضخامت لایه و ناپیوستگی در یک معدن سنگ مرمر از GPR سه بعدی استفاده کرد؛ که به این نتیجه رس ید تصویر سه بعدی حاصل ابزار مناسبی برای تعیین تغییرات ضخامت لایه، مکان دقیق ناپیوستگی در دو محور x-y و مشخص کردن عمق دقیق میباشد.
- 2008 - Luodes در مقاله ارزیابی سنگ طبیعی با GPR به این نتیجه رسید که این روش به عنوان یک ابزار برای برآورد الگوی شکستگیهای خشن مناسب بوده و تجسم سهبعدی و درک بهتری از سطح شکستگی و انتشار آنها به ما میدهد.
بحث
سنگهای تزیینی بسیار پرکاربرد و راهبردی در صنعت دکوراسیون و بخش ساختوساز میباشد. در معادن سنگ تزیینی عدم استفاده از روشهای ژئوفیزیکی باعث درزهدار شدن و شکستگی در بلوکهای برش خورده میشود. هدف اصلی در معادن سنگ تزیینی استخراج بلوکهای بزرگ در اندازههای خاص است. بلوکهای استخراجی در حالت ایدهآل باید به شکل مکعب یا مکعب مستطیل باشد.
هرچه قدر ابعاد بلوک بزرگتر و درزه و شکاف آن کمتر باشد، راندمان تولید بیشتر است و بلوک ارزش بالاتری دارد، یکی از عواملی که موجب محدودیت ابعاد بلوک استخراجی میشود، وجود صفحات ضعیف یعنی لایهبندی و درزه و شکافهای اصلی است.روش GPR بهطور گسترده ای در بررسی خواص سنگ، به خصوص در درزهها و شکستگی استفاده می شود، این روش اطلاعات با وضوحبالا برای تعیین بافت و ناهمسانگردی ساختاری در سنگهای تزیینی مانند مرمر و تراورتن را فراهم میکند.
GPR یک ابزار ارزان، سریع، مؤثر و مفید برای ارزیابی کیفیت بلوک است و نیاز بلوک به تزریق زرین - صمغ کاج - برای استحکام بلوک را معلوم می کند و همچنین برآورد برای فرآیند برش - جبهه کار - را مشخص میکند و نشان میدهد که در شرایط مطلوب یک ابزار سریع و مؤثر و غیر مخرب برای تعیین پارامترهای شکستگی است. تصویربرداری از زیر سطح با این روش و مسیریابی معدن باعث جلوگیری از ضرر و زیان ازنظر زمان و هزینه میشود.
در این مقاله، با استفاده از داده های رادار نفوذ به زمین، به بررسی درزه و شکستگی های موجود در سنگ تزئینی تراورتن منطقه چشمه علی دامغان پرداخته شده است. محدودهی مورد مطالعه در 32 کیلومتری شمال غربی شهر دامغان قرار دارد. استان سمنان در دامنههای جنوبی ارتفاعات البرز - مرکزی- شرقی - و حاشیه شمالی کویر بزرگ قرار میگیرد و از نگاه زمینشناسی به دو پهنه ساختاری البرز و ایران مرکزی تعلق دارد. حاشیه شمالی استان سمنان بخشی از دامنهی جنوبی کوههای البرز - مرکزی- شرقی - ولی حاشیه جنوبی بخشی از ایران مرکزی است. علوی نایینی - 1972 - و امیدی - 1380 - گسل عطاری را به عنوان حد جداکننده البرز از ایران مرکزی معرفی کردهاند.
با توجه به دادههای برداشت شده در محدودهی مورد مطالعه، دو پروفیل برداشت شده است که به ترتیب بعد از پردازشهای تصحیح اشباع از سیگنال - Dewow - و حذف پس زمینه - Background removal - و تصحیح صفر زمانی و فیلتر میان گذر - Band -pass filter - و فیلتر بهره - Gain - از نوع AGCدر شکل -1 - الف - و -1 - ب - به ترتیب نمایش داده شده است:
شکل -1الف: مقطع GPR پروفیل 1 بعد از اعمال پردازشهای مختلف بر روی دادهها
شکل -1ب: مقطع GPR پروفیل 2 بعد از اعمال پردازشهای مختلف بر روی دادهها
همان طور که در شکلهای -1 - الف - و -1 - ب - مشاهده میشود نقاطی را که با فلش و دایرهی مشکی مشخص شده، در آنها تغییر قطب صورت گرفته است که به وضوح نشان از شکستگی و جابهجاییهای زیر سطحی می باشد.
در عملیات صحرایی برداشت دادهها در منطقه و معدن مورد مطالعه، در طول پروفیل شمارهی 1 حفرهی بزرگ در تودهی معدنی قابل مشاهده بود؛ که پس از پردازش دادهها در پروفیل مذکور نمایان شد و این ساختار در شکل -1 - الف - به صورت کادر مربعی شکل مشکی نشان داده شده است. قابل توجه این که حفره مذکور در شکل 2 به خوبی قابل مشاهده است.
