برآورد عمق و مکان بی‌هنجاری‌های حاصل از داده‌های الکترومغناطیس زمینی حوزه فرکانس با استفاده از روش تصویر برداری عمق از نقاط بینهایت

نوع مقاله : سایر مقالات

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری؛ گروه فیزیک زمین، موسسه ژئوفیزیک، دانشگاه تهران، ایران

2 دانشیار؛ گروه فیزیک زمین، موسسه ژئوفیزیک، دانشگاه تهران، ایران

3 استاد، گروه علوم زمین، زیست محیط و منابع دانشگاه ناپلز فدریکو۲، ناپل، ایتالیا

10.22044/jrag.2020.9907.1293

چکیده

در تفسیر داده‌های میدان پتانسیل (روش‌های گرانی‌سنجی و مغناطیس‌سنجی) با بهره‌گیری از روش‌های تصویربرداری (Imaging Methods) مشخصه‌های توده‌ی مدفون از جمله عمق، موقعیت افقی، هندسه و خواص فیزیکی را می‌توان تعیین نمود. این روش‌‌ها به‌طور مرسوم بر روی میدان‌های الکترومغناطیسی استفاده نمی‌شوند، زیرا روش‌های الکترومغناطیس از معادلات لاپلاس پیروی نکرده و بر پایه معادلات هلمهولتز می‌باشند. در این پژوهش، کارآمدی روش عمق از نقاط بینهایت (Depth From Extreme Points) یا DEXP بر روی داده‌های الکترومغناطیس زمینی حوزه فرکانس برای برآورد موقعیت افقی و عمقی ساختار‌های رسانای زیرسطحی بررسی شده است. تبدیل DEXP بر پایه مقیاس‌دهی میدان در ارتفاع‌های مختلف با توان مناسبی از ارتفاع است. با توجه به اهمیت فرآیند ادامه فراسو در روش‌های تصویربرداری، در این پژوهش نخست فرآیند ادامه فراسو برای داده‌های الکترومغناطیس حوزه فرکانس کد نویسی شده و از آن در فرآیند تبدیل DEXP استفاده شده است. در ابتدا برای بررسی کارایی تبدیل DEXP در تفسیر داده‌های الکترومغناطیس حوزه فرکانس، از داده‌های مصنوعی تولید شده با استفاده از نرم‌افزار کامسول برای مدل‌های سطح تماس (Contact)، دایک نازک و استوانه در محیط دوبعدی استفاده شده است. نتایج به دست آمده، نشان از کارآمدی این روش در برآورد عمق و موقعیت افقی اهداف مصنوعی، با دقت بالا دارد. برای بررسی عملی روش پیشنهادی، در یک منطقه صنعتی در جنوب ایتالیا (شهر ناپل) که شماری لوله و کابل با عمق و ابعاد مشخص عبور کرده‌اند، یک مجموعه داده در یک شبکه منظم با استفاده از دستگاه EM31، برداشت شده است. نتایج به دست آمده از این پژوهش نشان می‌دهد که می‌توان از روش‌ تصویربرداری DEXP که در حوزه پتانسیل گسترش یافته، به‌منظور تفسیر داده‌های الکترومغناطیس زمینی حوزه فرکانس نیز بهره گرفت. مقاطع حاصل از تبدیل DEXP برای داده‌های واقعی، اطلاعات فراوان، سودمند و دقیقی از اهداف زیرسطحی مدفون در منطقه مورد مطالعه را ارائه می‌کنند.

کلیدواژه‌ها


احمدی، م.، ۱۳۹۴، برداشت، پردازش و تفسیر داده‌های EM34-3 و VLF در اندیس مس دوچیله- میامی و مقایسه نتایج با داده‌های مقاومت ویژه و IP، پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی شاهرود، دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک.
بنی­عامریان، ج.، اسکویی، ب. و جوع عطا بیرمی، ا.، ۱۳۹۵، برآورد عمق و شاخص ساختاری چشمه­های مغناطیسی با استفاده از روش‌های تحلیل چندمقیاسی و DEXP، مجله فیزیک زمین و فضا، ۴۲ (۱)، ۱۱۱-۱۲۱.
بنی­عامریان، ج.، اسکویی، ب. و فدی، م.، ۱۳۹۵، مقایسه روش‌های گوناگون برآورد عمق، مکان و نوع چشمه­ی میدان­های مغناطیسی و گرانی، مجله فیزیک زمین و فضا، ۴۲ (۲)، ۳۶۹-۳۹۱.
بهرامی، ع.، ۱۳۹۳، برداشت، پردازش و تفسیر داده‌های EM34 و مقاومت ویژه بر روی قنات در منطقه مجن و مقایسه نتایج حاصله، پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی شاهرود، دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک.
Beamish, D., 2012. The application of spatial derivatives to non‐potential field data interpretation, Geophysical Prospecting, 60, 337-360.
Brosten, T.R., Day-Lewis, F.D., Schultz, G.M., Curtis, G.P. & Lane Jr, J.W., 2011. Inversion of multi-frequency electromagnetic induction data for 3D characterization of hydraulic conductivity, Journal of Applied Geophysics, 73, 323-335.
Cella, F. & Fedi, M., 2015. High-resolution geophysical 3D imaging for archaeology by magnetic and EM data: the case of the iron age settlement of Torre Galli, Southern Italy, Surveys in Geophysics, 36, 831-850.
Dabas, M., Anest, A., Thiesson, J. & Tabbagh, A., 2016. Slingram EMI Devices for Characterizing Resistive Features Using Apparent Conductivity Measurements: check of the DualEM‐421S Instrument and Field Tests, Archaeological Prospection, 23, 165-180.
Dondurur, D., 2005. Depth estimates for slingram electromagnetic anomalies from dipping sheet-like bodies by the normalized full gradient method, Pure and Applied Geophysics, 162, 2179-2195.
Fedi, M., 2007. DEXP: A fast method to determine the depth and the structural index of potential fields sources, Geophysics, 72, I1-I11.
Fedi, M., Florio, G. & Quarta, T.A., 2009. Multiridge analysis of potential fields: Geometric method and reduced Euler deconvolution, Geophysics, 74, L53-L65.
Fedi, M. & Pilkington, M., 2012. Understanding imaging methods for potential field data, Geophysics, 77, G13-G24.
Florio, G., Fedi, M. & Rapolla, A., 2009. Interpretation of regional aeromagnetic data by the scaling function method: the case of Southern Apennines (Italy), Geophysical Prospecting, 57, 479-489.
Guillemoteau, J., Sailhac, P., Boulanger, C. & Trules, J., 2015. Inversion of ground constant offset loop-loop electromagnetic data for a large range of induction numbers, Geophysics, 80, E11-E21.
Guillemoteau, J., Simon, F.-X., Hulin, G., Dousteyssier, B., Dacko, M. & Tronicke, J., 2019. 3-D imaging of subsurface magnetic permeability/susceptibility with portable frequency domain electromagnetic sensors for near surface exploration, Geophysical Journal International, 219, 1773-1785.
Heil, K. & Schmidhalter, U., 2017. The application of EM38: determination of soil parameters, selection of soil sampling points and use in agriculture and archaeology, Sensors, 17, 2540.
Hinze, W.J., Von Frese, R.R. & Saad, A.H., 2013. Gravity and magnetic exploration: Principles, practices, and applications, edn, Vol., pp. Pages, Cambridge University Press.
Hornby, P., Boschetti, F. & Horowitz, F., 1999. Analysis of potential field data in the wavelet domain, Geophysical Journal International, 137, 175-196.
Kamm, J., Becken, M. & Pedersen, L.B., 2013. Inversion of slingram electromagnetic induction data using a Born approximation, Geophysics, 78, E201-E212.
McNeil, J., 1980. EM 34-3 Survey Interpretation Techniques Technical Note TN-8, Geonics Ltd.
Reid, J.E. & Howlett, A., 2001. Application of the EM-31 terrain conductivity meter in highly-conductive regimes, Exploration Geophysics, 32, 219-224.
Roy, A., 1966. Downward continuation and its application to electromagnetic data interpretation, Geophysics, 31, 167-184.
Roy, A., 1969. Continuation of electromagnetic fields,(pt.) 2, Geophysics, 34, 572-583.
Song, Y. & Kim, J.-H., 2008. An efficient 2.5 D inversion of loop-loop electromagnetic data, Exploration Geophysics, 39, 68-77.
Yi, M.-J. & Sasaki, Y., 2015. 2-D and 3-D joint inversion of loop–loop electromagnetic and electrical data for resistivity and magnetic susceptibility, Geophysical Journal International, 203, 1085-1095.
Yoder, R.E., Freeland, R.S., Ammons, J.T. & Leonard, L.L., 2001. Mapping agricultural fields with GPR and EMI to identify offsite movement of agrochemicals, Journal of Applied Geophysics, 47, 251-259.