تحلیل عملی بررسی ساختمانهای دو لایه ای زمین (بر اساس روش هاگیورا-(Hagiwara,s Method)

دسته ژئوفیزیک
گروه سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور
مکان برگزاری بیست و ششمین گردهمایی علوم زمین
نویسنده رسول اجل لوئیان
تاريخ برگزاری ۱۹ شهریور ۱۳۸۴
متن اصلی:
تعیین سرعت امواج در لایه ها
متداول ترین روش لرزه شناسی اکتشافی استفاده از امواج بارتابی می باشد. در این روش با استفاده از ثبت امواج بازتابی می توان به مطالعه مشخصات لایه های زمین در عمق های بین چند صد متر تا چند هزار متر پرداخت. دو لایه زمین با سرعت امواج V1,V2 مفروض می باشد.اگر یک منبع انرژی در نقطه B و یک لرزه سنج در نقطه G در سطح زمین وجود داشته باشد و ضخامت اول برابر با h1 باشد و زمان رسیدن موج بازتاب از نقطه B به لرزه سنج G برابر با T باشد با استفاده از روابط زیر ضخامت لایه اول را می توان بدست آورد.
(1)
(2)
سرعت ناحیه اول را از طریق موج مستقیم می توان بدست آورد که در حقیقت عکس شیب خط برابر با سرعت می باشد. در منحنی های زمان مسافت،اولین شکست(first break) جهت بدست آوردن موج مستقیم است. روش انکساری به این ترتیب است که در یک فاصله ای که اولین موج انکساری به لرزه سنج می رسد مد نظر قرار گرفته می شود.در کمتر از این فاصله اصلاً موج انکساری نداریم.نقطه ای که از آنجا به بعد اولین شکست موج انکساری می باشد به آن (Crossover distance)گویند.بطور کلی در عمل نمی توان با یک لرزه سنج و ثبت یک لرزه نگاشت به راحتی به حضور سطح مشترک بین لایه اول و دوم پی برد. بهمین دلیل برای افزایش اطلاعات در مورد سطح مشترک دو لایه نیاز به تعداد قابل توجهی لرزه سنج با یک آرایش خاص در حوالی منبع انرژی می باشد.در حقیقت اگر فرض بر این باشد که سرعت هر لایه از لایه پیش بیشتر باشد،برای حالت چند لایه نمودار تغییر زمان مسیر برای هر لایه بصورت خط مستقیمی خواهد بود که شیب آن معکوس سرعت لایه و محل تلاقی آن با خط قبلی بیانگر عمق لایه خواهد بود. جهت عمومیت بخشیدن به روش تحلیل باید حضور لایه های شیب دار در نظر گرفته شود. بدین لحاظ در تمام شرائط باید منبع انرژی یک با در یک سمت آرایش لرزه سنج ها و بار دیگر در سمت دیگر قرار داده شود تا با اطلاعات بدست آمده بتوان سرعت حقیقی لایه ها و شیب آنها را محاسبه کرد. در حقیقت اگر شیب لایه برابر (a )باشد، با انجام دو نیمرخ در جهت سراشیبی و درجهت سر بالائی لایه،سرعت ظاهری امواج در دو جهت سراشیبی لایه( Vd)و سر بالائی لایه (Vu) به دست می آید که این سرعت بر حسب سرعت حقیقی لایه اول به صورت زیر خواهد بود.
Vd=V1/sin (ic+a) Vu=V1/Sin (ic-a) (3)
به این ترتیب سرعت حقیقی لایه دوم قابل محاسبه است. چنانچه در شکل یک دیده می شود محل تقاطع منحنی های بر روی محور عرض ها در نقاطع A وB می باشد. بدین وسیله عمق لایه اول در نقاط انفجار و گیرنده بدست آورده می شود.همچنین عمق لایه اول را می توان از طریق زیر محاسبه کرد.
(4)
روش ترسیمی جهت ساختمان دو لایه ای
اساس روش مبتنی بر همان روش محاسبات ذکر شده در بالا میباشد. در این بخش سعی خواهد شد که یک روش عملی به صورت گام به گام از ابتدا تا انتها ارائه شود.ابتدا نقاط قرائت شده از روی رکوردهای ثبت شده را بر روی منحنی مسافت- زمان پیاده میکنیم. در حقیقت فاصله ژئوفنها از یکدیگر و از نقاط انفجار را بر روی محور افقی و اختلاف زمان بر روی محور عمودی آورده میشود. از اتصال نقاط مربوط به هر لرزه سنج حاصل از انفجار در نقاط A وB منحنهای به دست می آید. منحنیهای حاصل به صورت غیر خطی می باشند و بر یک استقامت نمی باشند.به طور معمول مقادیر تقریباً برابر میباشند و اختلاف بین آنها جزئی میباشد. در صورت اختلاف بین دلائل زیر رامیتوان ذکر کرد.
1-ممکن است قرائت دقیق ثبت نشده و باید مجدداً انجام شود.
2-ممکن است چاهکهای موجود در دو نقطه انفجارA وB دارای عمقهای متفاوتی باشند(به علت سست یا متراکم بودن زمین مورد نظر).
3-ممکن است در مسیری که انفجار از نقطهA اتفاق می افتد یک قلوه سنگ یا سنگی با دانسیته زیاد باشد ولیکن درمسیری که انفجار از نقطه B اتفاق می افتد خاک سست و نرم باشد.
در صورت مساوی بودن مقادیر TAB و TBA و یا اختلاف جزئی بین آنها ،نصف این مقدار را در نظر گرفته و خطMM´ را رسم میکنیم.سپس بر روی هر لرزه سنج اختلاف بین TAC و TBC را اندازه گیری کرده ونصف این مقدار را بر روی همان لرزه سنج در دو طرف خط MM´ علامت گذاری میکنیم. همان طور که در بخش قبلی گفته شد مجموعه این نقاط تقریباً بر یک استقامت میباشند که از اتصال آنها یک خط مستقیم به دست میاید که ضریب زاویه این خط برابر با عکس سرعت لایه دوم خواهد بود.مرحله بعد جهت تعین عمق و ضخامت لایه اول می باشدکه به شرح زیر می باشد:
دو نقطه موجود بر روی هر لرزه سنج وجود دارد که یکی نقطه ثانویه می باشد که مربوط به TAC و TBC می باشد و یک نقطه اولیه وجود دارد که مربوط به TAC و TBC می باشد.
اختلاف بین و TAC و یا و TB C و یا بنام زمانهای تأخیری نامیده می شود و با در دست داشتن زمان تأخیری و معلوم بودن V1,V2 ضخامت لایه اول در زیر نقاط انفجار و گیرنده به شکل زیر بدست می آید:

حال برای تعیین توپوگرافی سطح لایه دوم بدین طریق عمل می شود:
ضخامت لایه در زیر هر لرزه سنج بدست آورده می شود و سپس توسط پرگار به مر کز هر لرزه سنج و به شعاع ضخامت بدست آمده در زیر آن لرزه سنج قوس هایی زده می شود. این قوسها همدیگر را در نقاطی قطع می کنند. پس از آن از اتصال این نقاط قطع شده منحنی پوشی بدست می آید که نمایانگر سطح لایه دوم می باشد.

کلید واژه ها: روشهاگیورا لرزهشناسی لرزهسنج لرزهنگاشت توپوگرافی ژئوفیزیک سایر موارد