مدل سازی وارون ذخایر با استفاده از داده های مغناطیسی و گرانی بوسیله نرم افزار Geomodel

توحید ملک زاده دیلمقانی^*1، یاسر گلستان²

1)دانشگاه آزاد اسلامی واحداهر، گروه فیزیک(*عهده دار مکاتبات) [e-mail]

2) دانشگاه آزاد اسلامی واحد ارومیه،گروه زمین شناسی   [e-mail]

چکیده

داده های بدست آمده از انواع مختلف اندازه گیری ها مانند داه های ژئوفیزیکی برای قابل استفاده بودن و قابل فهم بودن می باید در قالب یک مدل فرضی از شرایط تحت الارضی نمایش داده شوند.روش مدل سازی وارون یکی از این روشها است.اساس این روش تعیین ساختمان درونی زمین بر اساس داده های اندازه گیری شده است.برای مدل سازی اجسام و ذخایر زیر زمینی ما از داده های ژئوفیزیکی گراویته و مغناطیسی استفاده می کنیم که توسط نرم افزار  Geomodelاین مدل سازی انجام می یابد.

 استفاده از نرم افزار هایی همچون Geomodelبرای مدل سازی و تلفیق آن با سایر داده های زمین شناسی و الگو های پیدایش و ژنز ذخایر معدنی می تواند کمک شایانی در محاسبات مربوط به کمیت و کیفیت ذخایر معدنی باشد.

کلمات کلیدی: روش گراویمتری، مغناطیس سنجی،ژئوفیزیک، Geomodel ، اکتشافات ذخایر، مدل سازی وارون

Deposits Inverse modeling form  garvimatry and magnetometry data with Geomodel Softwear

Tohid Malekzadeh Dilmaghani¹ , Yaser Golestan²

1)Islamic Azad university ahar , Physics Branch

2) Islamic Azad university Urmiye , Geology Branch

Abstract

Data obtained from different types of measurement such as geophysical data ,befor understanding and Usage should be get in terms of a theoretical model of underground and be displayed.one  of this  methods is inverse modeling. Base of this method is using measured data for determining the Earth's internal structure. For modeling objects and  reserves we use Gravity and magnetic geophysical  data  that used by Geomodel software.

Using such softwars (Geomodel) for modeling and Combine it with other geological data and models such creation genesis of mineral deposits can help in the calculation of the quantity and quality of mineral deposits.

key words: garvimatry, magnetometry, geophysic, Geomodel, Deposits Exploration, Inverse  models

1-مقدمه

امروزه اکتشافات زیر زمینی منابع و معادن وارد عصر جدیدی گردید است.روش های قدیمی جای خود را به ابزار آلات و روشهای مدرن و پیشرفته نظیر مطالعات ژئوفیزیکی داده است ، از سوی دیگر جمع بندی نگهداری وتحلیل داده های بدست آمده تنها توسط نرم افزارهای کامپیوتری پیشرفته ممکن می باشد.کامپیوتر ها به علت داشتن توانایی پردازش بالا بهترین وسیله برای مدل سازی های مختلف می باشند، روشهای مختلف مدل سازی و تحلیل، کاربردهای وسیعی در پروژه های مهندسی امروز دارند در این مقاله به معرفی مدل سازی وارون (Inverse models) خواهیم پرداخت.

 از میان  روشهای ژئوفیزیکی روش های گرانی سنجی و مغناطیسی از پرکاربرد ترین روشهای ژئوفیزیکی در اکتشافات ذخایر فلزی ،هیدرو کربن هاو مطالعات زمین شناسی هستند. در این دو روش با استفاده از دستگاهای مغناطیس سنج و گرانی سنجی به بررسی آنومالی های ناحیه ای پرداخته می شود. در قدم اول داده های گرانی و مغناطیسی زمین در پیمایش پروفیل هایی که از قبل انتخاب شده  و جمع آوری می گردد. در قدم بعدی داده های جمع آوری شده از طریق نرم افزار مدلسازی شده و جنس احتمالی، ابعاد و عمق ، ذخیره معدنی  و غیره ارزیابی می گردد.

هر دو روش گرانی و مغناطیس سنجی از چندین جهت مشابهند و بطوریکه کوشش بر این است که اختلافهای اندک در میدان نیروی بسیار بزرگ اندازه گیری شود ولی در عین حال تغییرات چگالی در مقایسه با تغییرات خودپذیری مغناطیسی نسبتا کوچک و یکنواخت است. بی هنجاری گرانی از بی هنجاری های مغناطیسی کوچکتر و خیلی هموارتر است (گارلند-1369). دستگاههایی که برای سنجش گرانی بکار برده می شود به سبب ماهیت عمل حساستر  از دستگاههای مغناطیس می باشند. در روش مغناطیس سنجی دقت اندازه گیری میدان بسیار زیاد می باشد حال اینکه در اندازه گیری های گرانی سنجی دقت زیاد نمی باشد.  علاوه بر این، دستگاههای گرانی سنجی گرانی گرانتر و عملیات صحرایی آن پرخرجتر و نیازمند افراد ماهرتری می باشد. در مرحله آنالیز داده ها تفسیر دقیق داده ای مغناطیسی مشکلتر از تفسیر داده های گرانی سنجی است چرا که نقشه های مغناطیس عموما پیچیده تر و تغییرات میدان نابسامانتر و محلی تر از نقشه های گرانی سنجی است. با اینحال در بررسی های ماکرو مقیاس  هنوز هم روش مغناطیس سنجی به مراتب  کاراترین روشهای ژئوفیزیکی می باشد. یک برنامه ژئوفیزیکی بدون کاربرد روش گرانی سنجی - مغناطیس سنجی در آن حداقل در مرحله شناسایی به سختی قابل تصور می باشد. (تلفورد-1375)

2-بیان مسئله

اگر ساختمان درونی و خواص فیزیکی زمین در یک منطقه کاملا شناخته شده باشد داده های قبل  از هر اندازه گیری را میتوان دقیقا محاسبه نمود(مدلسازی).برای مثال مدت زمان رفت و برگشت امواج لرزه ای را که از چند لایه با مشخصات فیزیکی معلومی بازتاب شده اند و یا میدانهای ثقلی و مغناطیسی را در هر نقطه از سطح یا نزدیکی سطح زمین محاسبه کرد.در ژئوفیزیک اکتشافی صورت مسئله دقیقا بر عکس است،یعنی هدف تفسیر و تعیین ساختمان درونی زمین بر اساس داده های اندازه گیری شده است.مسئله نوع اول را مدل پیشرو (Direct)و مسئله نوع دوم را مدل وارون(Inverse) یا پسرو می گویند. (نیکروز1390)

تحت عنوان وارونه کردن داده ها برگرداندن داده های اندازه گیری در چهار چوب مدل های ساختاری معین استنباط میشود به صورتی که یک تصویر از ساختار زیرزمینی فیزیکی منطقه اندازه گیری شده بدست می آید.مدلهای ساختاری به نوبه خود دارای پارامترهای فیزیکی هستند که توانایی بوجود آوردن میدانهای در ردیف آن چیزی که اندازه گیری میشود میباشند.هر روش وارونگی بر اساس تئوری میدان فیزیکی بنا شده که این تئوری در اصل دارای جوابهای ریاضی متعددی است، به عبارت دیگر تعداد کثیری توزیع چشمه قادرند میدانهای مشابهی بر روی سطح زمین بوجود آورند در حالیکه هدف از وارونگی تنها بدست اوردن یک جواب قطعی است.

3-داده ها و روش کار

3-1 برداشت داده ها وتصحیح

مرحله  اول عملیات اکتشافی انجام داده برداری است . برای اکتشافات با عمق کم ارتفاع دستگاهها نبایستی از یک متر بالاتر از سطح زمین تجاوز کند. فاصله پیموده شده توسط دستگاه با توجه به مساحت منطقه مورد مطالعه متفاوت بوده و قرائتها بهتر است با فاصله یکسان صورت گیرد.همچنین بهتر است قرائت دستگاههای گرانی سنجی و مغناطیس سنجی همزمان باشد.عوامل متعددی در مقادیر بدست آمده در برداشت داده ها دخیل هستند ،که برای تصحیح داده ها باید مورد توجه قرار گیرد،لذا برای قابل استفاده بودن داه های برداشت شده تصحیح داده ها الزامی می باشد.

3-2 وارد کردن داده ها

پس از باز کردن نرم افزار تابلوی داده ها، داده های تصحیح شده حاصله از  پیمایش منطقه مورد مطالعه وارد نرم افزار می شود شکل 1.

شکل شماره1- فرم ورود داده ها به نرم افزار

در این مرحله نرم افزار با پیش شرط اگر جسمی با دانسیته مشخص و عمق مشخص دارای میدان مغناطیسی- گرانی دارای منحنی خط چین می باشد حرکت میکند. منحنی داده های حقیقی میدان مغناطیس- گرانی حقیقی نیز با خط پر مشخص می گردد Cooper) (2004 شکل 2 .

شکل شماره2-  منحنی های داده های حقیقی و مجازی داده های گراوی متری و مغناطیس سنجی

با تغییر دادن داده های مندرج در  Body properties (پنجره خصوصیات جسم) شکل 3  از طریق افزایش و کاهش پارامتر های دانسیته، نفوذ پذیری مغناطیسی، جهت، عمق و شکل جرم سعی می گردد تا منحنی های سیاه و خط چین بر هم منطبق شوند شکل4 .

شکل شماره3- تغیر داده های جسم فرضی برای تطابق دو خط از طریق تغییر داده های تابلو

 

شکل شماره4- تغیر داده های جسم فرضی برای تطابق دو خط

در شکل 4 گرچه تقریبا خطوط بر روی هم منطبق نیستند ولی به وضوح عمق، دانسیته و جرم اجسام مدفون در زیر اشکال نوشته شده است. شکل5 تلاش نرم افزار را برای برهم نهی هر دو خط نشان می دهد(مدل سازی) پس از تطابق تقریبی دو خط می توان مشخصات جسم مدفون و حتی ابعاد تقریبی آنرا مشخص کرد شکل 6.

شکل شماره5- تغیر داده های جسم فرضی برای تطابق دو خط

شکل شماره6- تطابق تقریبی داده های فرضی و اصلی- قرائت مشخصات جسم مدفون

4-نتیجه گیری

استفاده از نرم افزار هایی همچون Geomodelبرای مدل سازی و تلفیق آن با سایر داده های زمین شناسی و الگو های پیدایش و ژنز ذخایر معدنی می تواند کمک شایانی در محاسبات مربوط به کمیت و کیفیت ذخایر معدنی باشد.

Geomodel نرم افزار ی با حجم بسیار پائین و توان محاسباتی بالا می باشد.کاربر کنترل زیادی بر پارامترهای هندسی و خصوصیات فیزیکی ذخیره یا اجسام زیر زمینی دارد و نرم افزار نیز انعطاف خوبی در مدل سازی در حالات مختلف دراد .خروجی های پشتیبانی شده شامل( ASCII, HP-GL, DXF ) که شامل انواع قالب های گرافیگی و متنی هستند و می توان از داده های خروجی این نرم افزار در سایر برنامه ها نیز استفاده کرد.

نرم افزار همزمان توانایی پشتیبانی ده جسم مستقل را برای مدل سازی را دارد.همچنین 450 نقطه اندازه گیری سر زمین وتعریف 50گوشه برای هر جسم از دیگر خصوصیات این نرم افزار می باشد.

 

منابع

گارلند، جورج.د.، 1369، آشنایی با ژئوفیزیک ، ترجمه رحمتی و شجاع طاهری، مرکز نشر دانشگاهی، تهران

تلفورد، دبلیو،. ام،1375، ژئوفیزیک کاربردی، جلد دوم، ترجمه دکتر زمردیان، دکتر حاجب حسینیه، چاپ دوم، انتشارات دانشگاه تهران

Geomodel software: created  by: G.R.J.Cooper, 1994-2004