مدلسازی وارون غیر‌خطی داده های ‌گرانی با استفاده از الگوریتم گرگ خاکستری برای تخمین عمق حوضه رسوبی

نوع مقاله : سایر مقالات

نویسندگان

1 دانشجوی دکترای مهندسی معدن؛ گروه مهندسی نفت، مواد و معدن، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران مرکزی

2 دانشیار؛ دانشکده‌ مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود

3 استاد؛ گروه مهندسی نفت، مواد و معدن، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران مرکزی

چکیده

مدلسازی وارون یکی از جالبترین ابزارها به‌منظور بدست آوردن تصاویر دوبعدی و سه- بعدی از ساختارهای زمین‌شناسی است که رابطه بین داده ها و پارامترهای مدل می‌تواند خطی یا غیر‌خطی باشد. در این مقاله از الگوریتم بهینه‌سازی گرگ خاکستری (GWO) برای مدلسازی وارون غیرخطی دو‌‌ بعدی داده های گرانی‌سنجی جهت ارزیابی و تخمین عمق حوضه‌رسوبی استفاده شده است . گرگ خاکستری، یک الگوریتم هوش مصنوعی مبتنی بر تکامل است که بر اساس رفتار شکار و صید گروهی گرگ‌ها الهام گرفته شده است.در این روش، ابتدا داده های گرانی یک پروفیل سنگ بستر دوبعدی با استفاده از روش‌های جمع‌آوری داده‌ها و تجهیزات مخصوصی اندازه‌گیری می‌شود. سپس با استفاده از الگوریتم گرگ خاکستری، پارامترهای مختلف مدل سنگ بستر از جمله عمق، شکل و ضرایب دیگر مدل، تخمین زده می‌شوند. در این فرآیند مدلسازی یک سنگ بستر عموما به‌وسیله یک‌سری از بلوک‌های راست گوشه ی کنار هم چیده شده مدل شده و سپس ضخامت آنها محاسبه می‌شود. به منظور نشان دادن کارایی این روش ابتدا مدلسازی وارون برای داده‌های مصنوعی بدون نوفه و حاوی نوفه صورت گرفت. عمق و گرانی محاسبه شده مدل مصنوعی به دلیل محدوده جستجوی تعیین شده برای پارامترهای مدل ، تفاوت زیادی با مقادیر فرضی ندارند و همیشه در محدوده قرار می‌گیرند. همچنین از روش مذکور برای مدلسازی وارون روی قسمتی از داده های گرانی‌سنجی حوضه‌رسوبی مغان در شمال غرب ایران انجام شد که نتایج بدست آمده با دیگر مطالعات و زمین شناسی منطقه همخوانی دارد. حداکثر عمق به دست آمده این حوضه رسوبی 2720 متر است و مقایسه نتایج بدست آمده با نتایج مطالعات پیشین ، گویای عملکرد مناسب آن می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


  1. اسحق زاده ع.، حاجیان ع.، خلیلی ش.،1396، مدل سازی وارون دو بعدی میدان گرانی باقی مانده با استفاده از شبکه عصبی پیشخور مدولار : مطالعه موردی یک معدن کرومیت، نشریه پژوهشهای ژئوفیزیک کاربردی،43-60

    جولائی ا.، عرب امیری ع.ر ، نجاتی کلاته ع و قمی ش.، ١٣٩٨، تخمین عمق سنگ بستر حوضه های رسوبی با وارونسازی داد ههای گرانی به وسیله الگوریتم رقابت ذرات، مطالعه موردی حوضه رسوبی مغان در شمال غرب ایران، مجله پژوهش نفت، ١١٢، ٧٤-٨٩ .

    نجاتی کلاته ع.، ابراهیم زاده اردستانی و. شاهین ا.، متولی عنبران، س. ه.، قمی ش. و جوان ا.، ١٣٨٨، مدل سازی وارون دو بعدی غیر خطی داد ههای گرانی سنجی ناحیه مغان با استفاده از روش مارکوارت لونبرگ ، مجله علوم زمین، شماره ،١٩( ٧٤)، ١٣-٢٠

    Annecchione M. A., Chouteau M., Keating P., 2001, Gravity interpretation of bedrock topography: the case of the Oak Ridges Moraine, southern Ontario, Canada. J. Appl. Geophys., 47, 1, 63–81.

    Barbosa VCF, Silva JB, Medeiros WE.,1997,Gravity inversion of basement relief using approximate equality constraints on depths. Geophysics 62(6):1745–1757

    Barbosa VCF, Silva JBC., 1994,Generalized compact gravity inversion. Geophysics 59(1) 57–68.

    Barbosa,Valéria CF, and João BC Silva., ,2011,Reconstruction of geologic bodies in depth associated with a sedimentary basin using gravity and magnetic data." Geophysical Prospecting 59.6: 1021-1034.

    Bhattacharya, B. K., and Navolio, M. E., 1975, Digital convolution for computing gravity and magnetic anomalies due to arbitrary bodies: Geophysics, 40, 981-992.

    Bott MHP.,1960, The use of rapid digital computing methods for direct gravity interpretation of sedimentary basins. Geophys J Int 3(1):63–6

    Chakravarthi,V.,1995, Gravity interpretation of nonoutcropping sedimentary basins in which the density contrast decreases parabolically with depth. Pure and Applied Geophysics 145.2: 327-335.

    Fotouhi M, 1973, A Comprehensive Review of Geology and Oil Possibilities in Moghan Area. NIOC, Geological Report, 348 pp

    Gadirov V. G., Gadirov K. V., Gamidova A. R., 2016,The deep structure of Yevlakh-Agjabedi depression of Azerbaijan on the gravity-magnetometer investigations. Geodynamics, 20, 1, 133–143.

    Jafarzadeh M, Harami RM, Friis H, Amini A, Mahboubi A, Lenaz D.,2014, Provenance of the Oligocene-Miocene Zivah Formation, NW Iran, assessed using heavy mineral assemblage and detrital clinopyroxene and detrital apatite analyses. J Afr Earth Sc 89:56–71

    Litinsky V. A., 1989,Concept of effective density: Key to gravity depth determinations for sedimentary basins. Geophysics, 54, 11, 1474–1482.

    Mojica, O.F., and Bassrei, A., 2015, Lanczos bi diagonalization method for parallel 3-D gravity inversionapplication to basement relief definition: 85th Annual International Meeting, SEG, Expanded Abstracts.

    Morgan, N. A., and Grant, F. S., 1963, High speed calculation of gravity and magnetic profiles across two-dimensional bodies havingan arbitrary cross-section: Geophys. Prospect., 11, 10-15.

    Murthy I. V. R., Krishna P. R., Rao S. J., 1988, A generalized computer program for two dimensional gravity modeling of bodies with a flat top or a flat bottom or undulating over a mean depth. J. Assoc. Explor. Geophys., 9, 93–103.

    Murthy I. V. R., Rao S. J., 1989: A FORTRAN 77 program for inverting gravity anomalies of two-dimensional basement structures. Comput. Geosci., 15, 7, 1149–1156.

    1. Muro, R. Escobedo, L. Spector and R. Coppinger, “Wolf-pack (Canis Lupus) Hunting Strategies Emerge from Simple Rules in Computational Simulations,” Behavioural Processes, Vol.88, No.3, pp.192-197, 2011.

    Pallero JLG, Fernandez-Martinez JL, Bonvalot S, Fudym O .,2015, Gravity inversion and uncertainty assessment of basement reliefvia Particle Swarm Optimization. J Appl Geophys 116:180–191

    Rao C. V., Chakravarthi V., Raju M. L., 1994, Forward modelling: Gravity anomalies of two-dimensional bodies of arbitrary shape with hyperbolic and parabolic density functions. Comput. Geosci., 20, 5, 873–880.

    1. Mirjalili, S. M. Mirjalili and A. Lewis.,2014 ,Grey Wolf Optimizer, Advances in Engineering Software, Vol.69, pp.46-61.

    Silva, J.B.C., Costa, D.C.L., and Barbosa, V.C.F., (2006), “Gravity inversion of basement relief and estimation of density contrast variation with depthGeophysics, 71, 5, pp: 51–58.

    Snieder, R., 1998 ,The role of nonlinearity in inverse problems. Inverse Problems 14.3

    Talwani, M., Worzel, J. and Ladisman, M., 1959, Rapid computation of gravitational attraction of three dimensional bodies of arbitrary shape. Journal of Geophysical research 64(1) 49-59.

    Tarantola, A., 2005, Inverse problem theory and methods for model parameter estimation. Society for Industrial and Applied Mathematics.

    Telford, W. M., Telford, W. M., Geldart, L. P., & Sheriff, R. E.,1990, Applied geophysics (Vol. 1). Cambridge university press.

    Yuan, S., Shangxu W., and Nan T. 2009, Swarm intelligence optimization and its application in geophysical data inversion. Applied Geophysics 6.2: 166-174.