بخشی از مقاله
چکیده:
پیرو افزایش جهانی قیمت حاملهای انرژی و سوخت های فسیلی، بهرهبرداری از منابع انرژیهای تجدیدپذیر اهمیت بیشتری برخوردار یافته است. یکی از انواع انرژی تجدید پذیر، انرژی زمینگرمایی است که از سیال داغی که در اعماق زمین قرار دارد بدست میآید. خوشبختانه در ایران نیز منابع این انرژی وجود داشته و میتوان با شناسایی آنها، زمینه استفاده از انرژی زمینگرمایی را در کشور فراهم نمود. بدین منظور از چندین سال قبل، پروژههای مختلفی توسط سازمان و موسسات گوناگون در خصوص اکتشاف منابع زمین گرمایی در کشور صورت پذیرفته و در در حال حاضر نیز در دست اقدام میباشد.
غالباًَ یک برنامه اکتشافی استاندارد شامل مطالعات زمینشناسی، ژئوشیمیایی و ژئوفیزیکی میباشد. یکی از روشهای متداول ژئوفیزیکی که در مطالعات شناسایی منابع انرژی زمین گرمایی کاربرد دارد، روش گرانی-سنجی میباشد. در واقع، روشهای ژئوفیزیکی گرانیسنجی و مغناطیسسنجی جزء مقرون به صرفهترین روشهای ژئوفیزیکی به منظور تهیه مدل اولیه و مناسب از خصوصیات ساختاری یک سیستم زمینگرمایی محسوب میشوند.
در واقع اهداف اصلی از انجام مطالعات گرانیسنجی در یک منطقه زمینگرمایی شامل موارد زیر می گردند: بررسی روند تغییرات عمق سنگ بستر، شناسایی و ردیابی پدیدههای ساختاری مانند گسل ها و شکستگیها، شناسایی سنگها و یا تودههای نفوذی آذرین - به عنوان منبع حرارت یک سیستم زمینگرمایی - ، شناسایی نواحی دگرسان شده در اثر فعالیت محلولهای هیدروترمال، شناسایی لیتولوژی منطقه مورد مطالعه و غیره. در این مقاله با ارائه نمونههایی از مطالعات گرانیسنجی مرتبط با پروژه های اکتشافی زمینگرمایی در نقاط مختلف جهان، سعی شده است تا نقش روش گرانیسنجی در اکتشاف منابع انرژی زمینگرمایی، به نحو مناسبی تبیین گردد.
-1 مقدمه :
برای اینکه یک ناحیه دارای پتانسیل انرژی زمینگرمایی باشد، وجود چهار مشخصه اصلی زیر به طور همزمان ضروری است - اوزگولر و همکاران، : - 1984
1. منبع یا منشا حرارت بزرگ مانند یک توده ماگمایی در حال سرد شدن.
2. مخزن آبخوان یا نفوذپذیر مانند سنگ آهک گسل خورده و شکسته شده.
3. سنگ پوشش نفوذناپذیر مانند یک لایه ضخیم از شیل.
4. منبع آب کافی.
همانگونه که پیشتر اشاره گردید، در ایران نیز منابع انرژی زمین گرمایی وجود دارند. ذخایر انرژی زمین گرمایی ایران در اطراف آتشفشانهای دماوند، سبلان، سهند، تفتان و همچنین سایر مناطق کشور قرار گرفته اند. در گذشته منابع زمین گرمایی اطراف آتش فشان های دماوند، سبلان، سهند مورد بررسی قرار گرفته اند. در حال حاضر نیز مناطق زمین گرمایی استانهای اردبیل، آذربایجان شرقی، آذربایجان غربی و همچنین منطقه زمینگرمایی محلات توسط موسسات پژوهشی مختلف در دست مطالعه و بررسی میباشند.
به منظور اکتشاف منابع زمینگرمایی از روشهای مختلفی استفاده میشود. یکی از مهمترین مطالعات ژئوفیزیکی که در شناسایی منابع زمینگرمایی کاربرد گستردهای دارد، روش گرانیسنجی میباشد . این روش، نسبتا آسان و کم هزینه بوده و دید نسبتا مناسبی از گسترش تودههای دارای چگالی متفاوت ارائه میدهد. اما با افزایش عمق، دقت و کیفیت دادهها به طور قابل ملاحظهای کاهش مییابد.
به هر حال در صورتی که مطالعات گرانیسنجی با دیگر روشهای ژئوفیزیکی تلفیق گردد، روش بسیار خوبی برای بررسی و مطالعه ساختار منابع زمینگرمایی کم عمق به شمار میرود. به طور کلی روشهای ژئوفیزیکی که در اکتشافات زمین گرمایی به کار میرود، به چهار گروه اصلی تقسیم میشوند و بر حسب پارامترهای فیزیکی از یک یا چند روش استفاده میشود - برون، : - 2006
1. روشهای پتانسیلی، شامل مغناطیس و گرانی که بر اساس خصوصیات مغناطیسی و چگالی سنگها بوده و از دو میدان پتانسیلی زمین - میدان مغناطیس و گرانشی زمین - استفاده میکند.
2. روشهای الکتریکی و الکترومغناطیسی که اساس آن، خصوصیات الکترومغناطیسی سنگها - هدایت، رسانایی و ثابت دی الکتریک - می باشد.
3. روشهای لرزهای که بر اساس خصوصیات الاستیکی سنگها و مبنای آن، معادلات انتشار موج در محیط-های پیوسته است.
4. روشهای رادیواکتیو که براساس انتشار رادیواکتیو سنگها و معادلات فیزیک اتمی کار میکند. از این روشها معمولا در عملیات چاه پیمایی استفاده میشود. هر روش مزایا و کاربردهای خاص خود را داشته و بر حسب شرایط فیزیکی هدف و اینکه چگونه میتوان با فناوری موجود این خصوصیات فیزیکی را به دقت شناسایی کرد، از یک یا چند روش ژئوفیزیکی به صورت تلفیقی استفاده می شود.
در اکتشاف منابع زمینگرمایی، انتخاب روش ژئوفیزیکی مناسب از اهمیت بالایی برخوردار است. بر اساس مطالعات زمین شناسی، ژئوشیمیایی، اطلاعات موجود حاصل از حفر چاهها، وضعیت منطقه و نوع سیستم زمینگرمایی موجود در منطقه - مانند نوع سنگ پوشش، سنگ مخزن، شکل منشا و... - میتوان مناسب ترین روش ژئوفیزیکی را انتخاب نمود.
به عنوان مثال جهت شناسایی اولیه منبع زمینگرمایی، به دو دلیل بهتر است از روشهای گرانی سنجی و مغناطیس سنجی استفاده شود. دلیل نخست آنکه معمولا منابع زمینگرمایی از نوع ماگمایی و آذرین بوده و به همین دلیل هم دارای پاسخ مغناطیسی و هم تباین چگالی هستند و اما دلیل دوم آنکه این دو روش، سریع، آسان و کم هزینه هستند. اما برای شناخت سنگ مخزن بهتر است از روشهای الکتریکی و یا الکترومغناطیسی استفاده شود، زیرا این روشها در شناسایی سنگهای دارای مقاومت ویژه و هدایت الکتریکی مختلف مناسبترند و در نتیجه ساختارهای مخزنی را بهتر نمایش خواهند داد.
-2 روش گرانیسنجی
-1-2 هدف از انجام عملیات گرانی سنجی در اکتشاف منابع زمین گرمایی
در اکتشاف منابع انرژی زمین گرمایی از عملیات گرانیسنجی به منظور شناسایی ساختارهای زمینشناسی دارای دانسیته متفاوت استفاده میشود . در واقع، به کمک این روش میتوان ساختارهای مختلف زمینشناسی را به نقشه در آورد. در این مقاله سعی شده است تا با ذکر چند مثال مختلف از نتایج بدست آمده از مطالعات گرانیسنجی صورت پذیرفته در خصوص اکتشاف منابع زمینگرمایی، اهمیت و نقش این روش ژئوفیزیکی در مطالعات شناسایی منابع زمین گرمایی مشخصتر گردد.
مثال:1 مطالعات گرانیسنجی، مغناطیسسنجی، مگنتوتلوریک و مقاومت ویژه در محدودهای بزرگی به وسعت 350*60 Km در زون آتشفشانی Taupo در نیوزلند انجام شده است. عملیات گرانیسنجی در مراحل اولیه این مطالعه انجام شد. پس از انجام تصحیحات و پردازشهای اولیه روی دادههای گرانی، نقشه آنومالی بوگه ناحیه آماده و سپس نقشه آنومالی باقیمانده تهیه شد.
برای تهیه آنومالی باقیمانده از رخنمونهای سنگ گریواک که به عنوان سنگ بستر ناحیه شناخته شدند، استفاده شد. از آن جایی که مقادیر گرانی در محدوده ولکانیکی Taupo کمتر از مقادیر گرانی در اطراف است، بنابراین به نظر میرسد در محدوه ولکانیکی، سنگهای کم چگالتر روی سنگ بستر گریواکی ناحیه قرار گرفتهاند. به این ترتیب، آنومالی ناحیهای شناخته و از آنومالی بوگه کسر و در نهایت آنومالی باقیمانده تهیه شد. شکل - -1 الف - نقشه آنومالی باقیمانده منطقه مورد مطالعه را نشان میدهد.
در این شکل در زون مورد مطالعه - محدوده - TVZ چندین آنومالی گرانی منفی به چشم میخورد که به نظر میرسد در اثر خردشدگیها و شکستگیهای ناشی از ریزش دهانههای آتشفشانی - کالدرا - ایجاد شدهاند در زون آتشفشانی Taupo، چندین کالدرای آتشفشانی به چشم میخورد. برای به نقشه درآوردن توپوگرافی سنگ بستر، مدلسازی دادهها در امتداد چهار پروفیل نشان داده شده در شکل - -1 الف - انجام گردید. پس از انجام وارونهسازی دادهها در امتداد هر چهار پروفیل، نقشه تغییرات عمق سنگ بستر در شکل - -1 ب - تهیه گردید. همان طور که در شکل نیز مشاهده میشود عمق سنگ بستر در نواحی خرد شده - کالدراهای آتشفشانی - بیشتر است. در این شکل محدودههای کالدرایی با منحنیهای بسته مشخص شده اند.
