مکانیابی مناطق دارای پتانسیل انرژی زمین گرمایی با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی در ایران

دسته مقالات جنبی
گروه سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور
مکان برگزاری بیست و پنجمین گردهمائی علوم زمین
نویسنده حسین یوسفی
تاريخ برگزاری ۰۲ اسفند ۱۳۸۵

 

 

مقدمه :

 

در حقیقت زمین منبع عظیمى از انرژى حرارتى است که این حرارت به طرق متفاوتى از جمله فورانهاى آتشفشانى، آبهاى موجود در سیستمهاى زمین‌گرمایى و یا بواسطه خاصـیت رسـانایى (Heat flow) از بخش‌هاى درونى به سطح زمین هدایت می‎شود.

حرارت زمین به طور مداوم از هسته زمین به خارج آن جریان ‎یافته و به لایه هاى سنگى در سطوح بالاتر منتقل میگردد. هنگامیکه حرارت و فشار کافى وجود داشته باشد برخى از سنگها ذوب شده و تشکیل مواد مذاب را می‎دهند که بدلیل سبکى آنها نسبت به سنگهاى در برگیرنده به آرامى به سمت پوسته زمین حرکت کرده و حرارت را از عمق به سطح منتقل می‎نمایند. گاهى اوقات مواد مذاب به سطح زمین آمده و بر روى آن جارى می‎شوند که آن را گدازه می‎نامند. لیکن در اکثر موارد، مواد مذاب در زیر پوسته زمین باقى مانده و سبب گرم کردن سنگها و آبهاى جوى نفوذى اطراف خود مى‌شود. مقدارى از این آبهاى زمین‌گرمایى داغ از طریق گسلها و شکافهاى موجود در زمـین به سطح راه یـافته و به صـورت چشمه‌هــاى آب داغ، آبفشانهــا و ...  ظاهر می‎شوند. لیکن بخش اعظم این آبها در داخل شکافها و فضاهاى خالى موجود در سنگهاى متخلخل پوسته محبوس شده و ذخیره‌اى طبیعى از آب داغ را فراهم می‎آ‎ورد که منبع زمین‌گرمایى یا سیستم زمین‌گرمایى نام دارد (فتوحی و نوراللهی، ۱۳۸۰).

مناطق داری پتانسیل زمین گرمایی بطور طبیعی دارای شواهد و شاخصهایی در سطح زمین هستند که از جمله این شاخصها میتوان به چشمه های آب گرم، گاز فشانها، گل فشانها، سنگهای دگرسانی اسیدی و ... اشاره کرد که بیانگر وجود منابع انرژی زمین گرمایی در اعماق می باشند. اساساٌ در پروژه های اکتشاف انرژی زمین گرمایی از این شاخصها برای مکان یابی های اولیه استفاده می شود و سپس از مطالعات دقیق تر و تکنیک های پیشرفته تر برای ارزیابی مخزن و میزان انرژی قابل استحصال  بهره می گیرند. امروزه در دنیا برای تعیین مکانهای دارای پتانسیل انرژی زمین گرمایی از تمام اطلاعات و شواهد موجود استفاده می گردد  و به دلیل حجم زیاد اطلاعات و داده ها، استفاده از مدلهای کامپیوتری برای تلفیق داده ها ضرورتی اجتناب ناپذیر بوده و میزان خطای انسانی برای تجزیه و تحلیل داده ها را کاهش میدهد. بنابر این در این مطالعه از نرم افزار ArcGIS   و دانش کارشناسی که حاصل سالها تجربه نویسندگان در میدانهای زمین گرمایی است برای تجزیه وتحلیل اطلاعات استفاده شده است چرا که برای مقیاسهای بزرگ مثل یک کشور توانایی این نرم افزار در امر مکانیابی و ترکیب داده ها و تلفیق نقشه ها و کاهش هزینه های مطالعات بسیار بالاست. بدین ترتیب که ابتدا در محیط ساج برنامه نویسی لازم برای  مراحل مختلف پروژه پتانسیل سنجی انرژی زمین گرمایی انجام شده و مدلی مفهومی تفصیلی طراحی می گردد. سپس اطلاعات موجود به صورت رقومی در این مدل قرار داده می شود. بعد از بررسی داده های موجود در کشور و تطبیق آنها با لایه های مورد نیاز برای پتانسیل سنجی سه دادگان (Dataset) یا (گروه داده) اصلی برای مدل تعریف گردید که هرکدام از دادگانها شامل تعدادی لایه اطلاعاتی می باشند. نتایج این مطالعه میتواند مورد استفاده کارشناسان و مدیران وزارت نیرو و سازمان انرژی های نو ایران و صنایع مرتبط و ذینفع قرار گیرد. چرا که برای برنامه ریزی و توسعه میدان های زمین گرمایی دانستن مکانهای دارای پتانسیل جهت انجام مطالعات اکتشافی دقیق تر بسیار ضروری است. مدل و نرم افزار تهیه شده در محیط ساج دینامیک بوده و قابلیت آن را دارد که با اندکی تغییرات برای تلفیق و مدیریت داده های اکتشافی تفصیلی در محدوده های کوچکتر مورد استفاده قرار گیرد.

 

◊◊◊◊

 

 پیشینه استفاده از ساج در اکتشاف منابع زمین گرمایی

در سال ۱۹۹۸،Prol-Ledesma   از نرم افزار ساج برای اکتشاف منابع انرژی زمین گرمایی در مکزیک استفاده کرد. در آن مطالعه برای تعیین دقیق محل مخزن از  داده های مطالعات ژئوفیزیک و زمین شناسی استفاده شد و امروزه این میدان با نام Los Azufres یکی از معروفترین ترین میدان های زمین گرمایی این کشور است.

 در سال ۲۰۰۲، Mark Coolbaugh از دانشگاه نوادا امریکا در ارزیابی میزان انرژی زمین گرمایی و
 پروژه های اکتشاف منطقه ای در میدان
Great Basin امریکا از نرم افزار  ساج استفاده کرد. در این مطالعه هدف اولیه نشان دادن ارتباط بین انرژی زمین گرمایی با ساختار های زمین شناسی، مطالعات ژئوشیمیایی و داده های ژئوفیزیکی بود.  

 در سال ۲۰۰۴ یونس نوراللهی در پروژه مطالعات اکتشافی در میدان زمین گرمایی Namafjall در شمال کشور ایسلند از نرم افزار ساج به طور گسترده استفاده کرد. در این پروژه بهترین محل برای حفاری چاههای زمین گرمایی و احداث نیروگاه زمین گرمایی در ناحیه Bjarnarflag با استفاده از نرم افزار ساج انتخاب گردید. در این پروژه که در دانشگاه سازمان ملل انحام شد دادگانهای زمین شناسی، ژئو شیمیایی، ژئو فیزیکی و زیست محیطی مورد استفاده قرار گرفت.

 مدل مفهومی و روش تجزیه و تحلیل داده ها

در این مطالعه به دلیل حجم زیاد اطلاعات توصیفی، نقشه های رقومی، تنوع داده ها  و همچنین ارائه یک روش تحلیلی کامپیوتری از نرم افزار ساج استفاده شده است. دو روش اصلی شامل تلفیق(UNION) لایه ها  و همپوشانی یا تقاطع (INTERSECT) لایه ها در تجزیه و تحلیل اطلاعات و نقشه ها مورد استفاده  قرار گرفته است.  این روشها به صورت خیلی خلاصه در این بخش توضیح داده خوا هد شد. در این مطالعه از نقشه هایی به مقیاس۰۰۰/۵۰۰ : ۱ استفاده شده است. ۹ لایه اطلاعاتی  اصلی و شاخص در این مدل   وارد شده و محوریت مطالعه بر اساس وجود این شاخصها در یک منطقه است. در مدل نوشته شده این لایه ها با فرمول ریاضی زیر ترکیب شده اند.

 

درحالیکه  و  عملگرهای ریاضی ترکیب و تلاقی لایه ها، Fa،Vr ، Vc، Mv، Hs، Az، MiS، MaS و Ib بترتیب نشانگر گسلها، سنگهای آتشفشانی، دهانه های آتشفشانی، گل فشانها، چشمه های آبگرم، سنگهای دگرسان شده، زمین لرزه های کوچک، زلزله های بزرگ و توده های نفوذی آتشفشانی میباشند. مدل مفهومی تهیه شده در محیط ساج برای مکانیابی مناطق پتانسیل دار انرژی زمین گرمایی در شکل ۱ نشان داده شده است.

 

 

ترکیب شاخص ها  ( Union)  

برای ترکیب لایه ها در این مطالعه از ابزار Union  در محیط ساج استفاده شده است. از این ابزار در مواردی استفاده میشود که نیاز است کلیه اطلاعات توصیفی و مکانی نقشه ها به نقشه جدید منتقل شده و هیچکدام از اطلاعات از بین نرود. در مدل نوشته شده لایه های اطلاعاتی شاخص در یک دادگان با هم ترکیب شده اند و نقشه جدید تهیه شده حاوی کلیه اطلاعات شاخص ها در دادگان مربوطه است. ازاین جهت مدل تهیه شده دینامیک بوده و به راحتی امکان افزودن لایه های شاخص جدید برای افزایش دقت مخصوصاٌ در اکتشافات سطح خرد وجود دارد.

 تلاقی یا همپوشانی شاخص ها  ( Intersect)

جهت تلاقی و انتخاب مناطق همپوشان شاخص های اطلاعاتی دادگان ها از ابزار Intersect  در محیط ساج برای اجرای مدل GM-GRE استفاده شده است.  با استفاده ازاین ابزار اطلاعات توصیفی و مکانی مشترک بین یک یا چند لایه اطلاعاتی انتخاب می گردد. مناطق انتخاب شده با این روش مناطقی هستند که در تمامی دادگانها جزء مناطق انتخاب شده هستند. بعبارتی مناطق انتخاب شده شامل هر سه شاخص زمین شناسی، ژئوشیمیایی و ژئوفیزیکی هستند.

لایه های اطلاعاتی نشانگر (شاخص)

در این بخش لایه های شاخص رقومی، مشحصات  آنها و معیارهای (اندازه Buffer) ایجاد شده برای آماده سازی و تهیه نقشه های فاکتور استفاده شده در مدل GM-GER جهت تعیین مناطق پتانسیل دار، توضیح داده شده است. شکل ۲ و ۳  نشانگر شاخص هایی است که در این مطالعه مورد استفاده قرار گرفته اند.  کل داده های بکاررفته در این مطالعه شامل سه دادگان به شرح زیر است:

- دادگان زمین شناسی شامل شاخص های سنگهای آتشفشانی، دهانه های آتشفشانی، گل فشانها و گسلها

- دادگان ژئوشیمیایی شامل چشمه های آبگرم و دگرسانهای اسیدی

- دادگان ژئوفیزیکی شامل زمین لرزه ها و مغناطیس سنجی هوایی   

 زمین شناسی

 سنگهای آتشفشانی

بررسی میدانهای زمین گرمایی در دنیا نشان داده است که در اغلب آنها  سنگهای آتشفشانی به وفور یافت میشوند به عبارتی در اغلب سایتهای زمین گرمایی سنگهای آتشفشانی توزیع سطحی وسیعی دارند. بنابراین، وجود سنگهای آتشفشانی در یک منطقه می تواند گواه و شاخصی بر وجود فعالیتهای آتشفشانی در گذشته بوده و می تواند دلیلی بر احتمال تشکیل منابع زمین گرمایی در عمق باشد (در صورت وجود عوامل دیگر برای تشکیل منابع زمین گرمایی).

نگاهی به نقشه سنگهای اتشفشانی ایران(شکل ۲)  نشان می دهد که این سنگها در ایران در امتداد دو رشته کوه البرز و زاگرس کشیده شده اند و همچنین در اطراف کوههای اتشفشانی شرق کشور دیده می شوند. مساحت پوشیده شده ایران  با سنگهای اتشفشانی  طبق نقشه سازمان زمین شناسی کشور در حدود ۱۴۶۰۰۰ کیلومتر مربع است که حدوداٌ  ۹ درصد کل کشور را شامل میشود. در این مطالعه برای تهیه "نقشه فاکتور" مورد نیاز برای مدل، بافر ۳ کیلومتری (Noorollahi et. at., ۲۰۰۶) در اطراف سنگهای آتشفشانی ایجاد گردیده است.


دهانه های آتشفشانی

عمدتاٌ حرارت لازم برای انرژی زمین گرمایی از ماگمای درون زمین نشات می گیرد. از نظر زمین شناسی این انرژی بیشتر در مناطقی است که دهانه های آتشفشانی فعال یا غیر فعال جوان دارند که هنوز در حال تبادل انرژی با لایه های زمین شناسی اطراف هستند. بنابر این دهانه های آتشفشانی می توانند به عنوان منبع حرارتی میدان های زمین گرمایی محسوب شوند و حضور آنها می تواند شاهد و شاخصی برای وجود این انرژی باشد. در این مطالعه حضور دهانه های آتشفشانی به عنوان یکی از لا یه های شاخص در دادگان زمین شناسی در نظر گرفته شده است. در حال حاضر ۴۷ دهانه آتشفشانی در نقشه تهیه شده در سازمان نقشه برداری کشور دیده می شود (شکل ۲). در این مطالعه با استفاده از نرم افزار  ساج، بافری ۵ کیلومتری (Noorollahi et at., ۲۰۰۶) در اطراف این دهانه ها ایجاد و نقشه فاکتور مورد نیاز در مدل تهیه شده است.

 گسلها و شکستگیها

یکی از مهمترین شواهد حضور انرژی زمین گرمایی در یک منطقه وجود گسلها و شکستگیها است چرا که گسلها در ایجاد جریان آبهای زیرزمینی، شارژ و پایداری مخازن نقش بسزایی دارند. امروزه در دنیا نقش مهم گسلها در توسعه و پایداری مخازن زمین گرمایی و حتی نفت بخوبی شناخته شده است. Hanon  در سال ۲۰۰۰ میلادی اثر گسلها بر خصوصیات طبیعی، جریان سیال و هدایت حرارت مخازن زمین گرمایی را  بررسی نموده و نتیجه گیری کرده است که گسلها دارای نقش تراوایی ثانویه در مخازن زمین گرمایی هستند. تراوایی ثانویه مهمترین نقش را در انتقال سیال در بیشتر میدانهای زمین گرمایی دنیا بر عهده دارد.  Belwitt در سال ۲۰۰۳ با بررسی محل قرار گرفتن نیروگاههای زمین گرمایی و چاههای تولیدی در میدان زمین گرمایی Great Basin۱:place> در آمریکا ثابت کرد که محل قرار گرفتن نیروگاههای زمین گرمایی با گسلها و شکستگیهای درونی زمین در تطابق است. بنابراین عنوان نمود که جریان سیال زمین گرمایی در لایه های زمین شناسی توسط گسلها و شکستگیها کنترل میشود.

نوراللهی و دیگران در سال ۲۰۰۶ میلادی با مطالعه بر روی ۴۳۰  چاه زمین گرمایی در دو استان شمالی ژاپن نتیجه گیری نمودند که بیش از ۹۵ درصد چاههای تولیدی در میدانهای زمین گرمایی در فاصله حداکثر ۶ کیلو متری از گسلها قرار دارند. بنابراین در مطالعه مکانیابی مناطق پتانسیل دار انرژی زمین گرمایی در ایران نیز از وجود گسلها بعنوان شاهدی برای وجود منابع زمین گرمایی استفاده گردید. در کل محدوده ایران در مقیاس ۱:۲۵۰۰۰۰ در حدود ۱۲۷۰۰ گسل در ایران مشخص گردیده است (شکل ۲) که پس از ایجاد بافری ۶ کیلومتری، نقشه فاکتور مربوطه تهیه و در مدل مورد استفاده قرار گرفت. 

 گل فشانها

گل فشانها ترکیب آب و خاکسترهای آتشفشانی هستند. گل فشانها ممکن است در زمان فعالیت آتشفشان تشکیل شوند و مثل ماگما جریان پیدا کنند. وجود گل فشان در یک منطقه میتواند دلیلی بر وجود منبع حرارتی در عمق باشد.  در این مطالعه نقشه رقومی گل فشانهای ایران به عنوان  یک لایه شاخص استفاده شده است. در نقشه گل فشانهای ایران ۱۲ گل فشان ایران نشان داده شده است (شکل ۲) که ۱۰ مورد در جنوب شرق ایران در نزدیکی دریای عمان قرار دارند و ۲ موردا در شمال شرق در نزدیکی دریای خزر واقع شده اند. برای استفاده از این لایه در مدل تهیه شده بافر ۵ کیلومتری در اطراف این عارضه ها ایجاد گردید و سپس نقشه فاکتور تهیه شده بعنوان یکی از شاخصهای دادگان زمین شناسی در مدل جهت تعین مناطق با پتانسیل مورد استفاده قرار گرفت.

 

ژئو شیمی

روشهای مختلف ژئوشیمیایی بصورت گسترده ای در اکتشاف اولیه و تکمیلی میدان های زمین گرمایی و توسعه میدان استفاده می شود . در این مطالعه که هدف از آن مشخص کردن مناطق دارای پتانسیل انرژی زمین گرمایی است در دادگان ژئو شیمی از دو لایه مهم اطلاعاتی شامل چشمه های آب گرم با دمای بیش از ۲۵ درجه سانتی گراد و لایه سنگهای دگرسان شده اسیدی استفاده شده است.

 چشمه های آب گرم

تقریبا در تمام مناطق پتانسیل دار دنیا مهمترین شاخص انرژی زمین گرمایی وجود چشمه های آب گرم است. در واقع چشمه های آب گرم شاهدی برای وجود منبع حرارتی در منطقه هستند و دمای چشمه های مورد نظر رابطه مستقیمی با میزان دمای منبع دارد. میتوان ادعا نمود که مناطقی که در آن چشمه های آب گرم در سطح زمین دیده می شود مناطق با پتانسیل انرژی زمین گرمایی هستند چرا که در این مناطق احتمال وجود منبع حرارتی بسیار بیشتر از سایر مناطق است. در یک مطالعه در کشور ژاپن (Noorollahi et. al., ۲۰۰۶) نشان داده شده است که تمام چاههای زمین گرمایی حداکثر در فاصله ۴ کیلومتری از چشمه های آب گرم قرار دارند. بنابراین در مطالعه حاضر نقشه چشمه های آب گرم ایران بعنوان شاخص انرژی  زمین گرمایی در نظر گرفته شد.

بطورکلی چشمه های آبگرم در ایران در همه جای کشور پراکنده شده اند(شکل ۲) که بیشترین آنها در شمال غرب کشور و همچنین بالاترین دما مربوط به چشمه آبگرم قینرجه در جنوب شهرستان مشکین شهر در ناحیه زمین گرمایی سبلان واقع شده است. در مدل تهیه شده برای چشمه های آبگرم بافر ۴  کیلومتری در اطراف چشمه ها ایجاد شده و نقشه فاکتور تهیه شده در مدل مکانیابی مورد استفاده قرار گرفته است.

سنگهای دگرسانی اسیدی

پراکنش سنگهای دگرسان شده در یک منطقه میتواند شاخصی برای حضور منابع انرژی زمین گرمایی باشد چرا که فراکنش دگرسانی توسط آبهای گرم می تواند وابسته به سیستم زمین گرمایی در منطقه باشد. بعبارت دیگر احتمال وجود منابع زمین گرمایی در مناطقی که سنگهای دگرسانی بوفور یافت میشوند بسیار بیشتر از مناطق دیگر است چرا که عمل دگرسان شدن سنگها و تغییر در ترکیب کانی ها توسط آبهای گرم صورت می پذیرد و این عمل میتواند دلیلی برای وجود منبع حرارتی و سیال در یک منطقه باشد.

ساختار زمین شناسی و نوع کانیهای سنگهای دگرگون شده در مناطق زمین گرمایی توسط وضعیت فیزیکی و شیمیایی سیستم حرارتی تعیین میگردد. بطوریکه مقدار، فراوانی، و پایداری کانیهای سنگهای دگرگون شده به دما، فشار، نوع سنگ، نفوذپذیری، و ترکیب شیمیایی سیال بستگی دارد. بنابراین تجزیه و تحلیل مکان و نوع سنگهای دگرسان شده میتواند اطلاعات رخدادهای منابع زمین گرمایی را در گذشته و حال را در اختیار محققین قرار دهد(Brown, ۱۹۷۸).

مطالعات نشان میدهد که بیش از ۹۰ درصد چاههای زمین گرمایی ژاپن در درون محدوده یا حداکثر تا فاصله ۳ کیلومتری از حاشیه سنگهای دگرگونی قرار دارند (Noorollahi et at., ۲۰۰۶). در ایران بیشترین فراوانی سنگهای دگرگونی در شمال غرب، مرکز و شرق ایران دیده می شود. در حدود ۱۴۹۵۰ کیلومترمربع (۱ درصد) از کشور توسط سنگهای دگرگونی پوشیده شده است(شکل ۲). برای افزایش ضریب اطمینان در انتخاب مناطق پتانسیل دار ایران و اهمیت دادگان ژئوشیمیایی، در این مطالعه بافر ۵ کیلومتری در اطراف سنگهای دگرسان شده ایجاد شده و سپس نقشه فاکتور تهیه شده در مدل تلفیقی پتانسیل سنجی وارد شده است. 

 

  ژئوفیزیک

استفاده از روشهای ژئوفیزیکی در اکتشاف منابع زمین گرمایی بسیار متداول و موفقیت آمیز بوده است در مکانیابی  مکانهای با پتانسیل  انرژی زمین گرمایی اطلا عات ژئوفیزیکی متعددی می توانند استفاده شوند ولی دسترسی به این اطلا عات و دردسترس بودن آنها برای کل کشور در این مطالعه امکان پذیر نمی باشد.

در مطالعه حاضر بر اساس اطلا عات قابل دسترس  کشور زمین لرزه های کوچک ( کمتر از ۴ ریشتر) زلزله های بزرگ (بیشتر از ۶ ریشتر )وداده های مغناطیس سنجی هوایی که منجر به شناسایی سنگهای آتشفشانی نفوذی می گردد به عنوان شاخص در دادگان  ژئوفیزیک استفاده شده است.

 

 زمین لرزه های بزرگ

بررسی عمق زلزله های بزرگ و محل رخداد آنها برای تهیه نقشه شکستگیها و گسلها و مسیر حرکت آبهای زیرزمینی داخل مخزن استفاده می شود و از طرفی اغلب سیستم های زمین گرمایی در طول صفحات تکتونیک جایی که مرکز زمین لرزه های بزرگ است قرار دارند (. (D.B. Slemmons  ۱۹۷۵  

بنابر این در این مطالعه لایه زلزله های به بزرگی  بیشتر از ۶ ریشتر بعنوان یکی از لایه های دادگان ژئو فیزیک استفاده گردید(شکل ۳). بدلیل اهمیت این لایه و جلوگیری از ناشناخته ماندن مناطق با پتانسیل انرژی زمین گرمایی بافر سایز ۴۰ کیلومتری در اطراف این نقاط ایجاد گردید(Coolbaugh et. al,.  ۲۰۰۴)  و سپس نقشه فاکتور تهیه شده در مدل مکانیابی استفاده شد.

زمین لرزه های کوچک

مطالعات نشان میدهند که زمین لرزه های کوچک در میدانهای زمین گرمایی به مراتب بیشتر از مناطق دیگر رخ می دهند و همچنین محل رخداد زمین لرزه های کوچک با محل هایی که از نظر ساختار زمین شناسی اجازه حرکت به آبهای زیرزمینی را می دهند مطابقت دارد ( Simiyu et. al.,  ۱۹۹۸a). همچنین طبیعت زمین لرزه های مناطق زمین گرمایی متفاوت و بزرگی آنها زیاد نیست در حالیکه در خارج از مناطق زمین گرمایی زلزله هایی با بزرگی بیشتر و عمیق تر رخ می دهد .( Simiyu et al.,  ۱۹۹۸b). بنابراین زمین لرزه های کوچک می توانند بعنوان شاخص انرژی زمین گرمایی در نظر گرفته شوند.

در این مطالعه زمین لرزه های ثبت شده در کشور بررسی و مورد استفاده قرار گرفت(شکل ۳). برای تهیه نقشه فاکتور این لایه ابتدا زمین لرزه های  با بزرگی کوچکتر از ۴ ریشتر انتخاب و در اطراف آنها بافر ۵ کیلومتری ایجاد شد و سپس در مدل استفاده گردید.

 مغناطیس سنجی هوایی

سنگهای آتشفشانی نفوذی به سنگهای آتشفشانی اطلاق می گردد که به صورت لایه نفوذی در ساختارهای زمین شناسی در نزدیکی سطح زمین به آرامی سرد شده اند. این لایه توسط مغناطیس سنجی هوایی قابل شناسایی است. در بعضی از میدانهای زمین گرمایی لایه های نفوذی جوان به عنوان منبع حرارتی مستقیم عمل می کنند بنابراین موقعیت و فراوانی این سنگها می تواند دلیلی بر وجود انرژی زمین گرمایی باشد به عبارتی احتمال تشکیل منابع زمین گرمایی در مناطق حاوی سنگهای نفوذی کم عمق بیشتر از سایر مناطق است. در این مطالعه لایه سنگهای آتشفشانی نفوذی بدلیل اینکه با روشهای ژئوفیزیکی قابل تشخیص است بعنوان یکی از شاخصهای دادگان
 ژئوفیزیک در نظر گرفته شده است. این نقشه توسط سازمان  نقشه برداری  کشور در سال ۱۳۸۳تهیه و منتشر شده است(شکل ۳). مساحت این لایه حدود ۶% کل کشور است. برای تهیه نقشه فاکتور این لایه بافر ۵ کیلومتری اطراف عوارض ایجاد گردید و سپس در مدل مکانیابی مورد استفاده قرار گرفت.

 

◊◊◊◊

 

مدل ترکیب  و تجزیه و تحلیل مکانی لایه های اطلاعاتی  برای شناسایی مناطق پتانسیل دار

در پروژه های مکانیابی با استفاده از ساج  مهارت و دانش انتخاب لایه ها و نحوه ترکیب و رویهم گذاری آنها مخصوصا در مکانیابی منابع طبیعی زیرزمینی برای جلوگیری از هزینه های اضافی اکتشاف و همچنین عدم شناسایی و انتخاب منابع،  بسیار با اهمیت است (Prol- Ledesma,  ۲۰۰۰).

در مطالعه حاضر مدل بولین (Boolean) استفاده شده   است که در واقع ترکیب منطقی نقشه های دودویی(Binary) است که با استفاده از عملکرد های “OR” (Union) و  “AND” (Intersect)  صورت گرفته است. برای استفاده از منطق بولین در  محیط ساج بایستی عوارض داخل نقشه در دو کلاس طبقه بندی گردند کلاس اول دارای پتانسیل انرژی زمین گرمایی و کلاس دوم فاقد آن است و وزنهای منتسب به این کلاسها به ترتیب ۱ و صفر است. شکل شماره یک مدل مفهومی نحوه استفاده از مدل بولین، عملگرها و همچنین نحوه ترکیب لایه ها  را در این مطالعه نشان می دهد و در جدول شماره یک دادگانها، لایه ها و بافر ایجاد شده خلاصه شده است.

جدول ۱ :  دادگانها، لایه ها و اندازه بافرهای ایجاد شده

دادگان

لایه ها

بافر(متر)

زمین شناسی

سنگهای آتشفشانی

۳۰۰۰

دهانه های آتشفشانی

۵۰۰۰

گل فشانها

۵۰۰۰

گسلها

۶۰۰۰

ژئوشیمی

چشمه های آب گرم

۴۰۰۰

سنگهای دگرگونی

۵۰۰۰

ژئوفیزیک

زمین لرزه های کوچک

۵۰۰۰

زلزله های بزرگ

 

حسین یوسفی - دانشجوی دکتری مهندسی محیط زیست دانشکده مهندسی منابع زمین دانشگاه کیوشو – ژاپن

یونس نوراللهی - دانشجوی دکتری مهندسی مخزن دانشکده مهندسی منابع زمین دانشگاه کیوشو – ژاپن

 

◊◊◊◊

 

چکیده:

 

در این مطالعه برای تهیه نقشه مناطق پتانسیل دار انرژی زمین گرمایی در ایران از سیستم اطلاعات جغرافیایی (ساج) بعنوان نرم افزار پشتیبان تصمیم گیری استفاده شده است. هدف از این مطالعه تعیین مناطق پتانسیل دار انرژی زمین گرمایی در ایران بعنوان پایه مطالعات تکمیلی جهت اکتشاف و بهره برداری از انرژی طبیعی، پاک و سازگار با محیط زیست برای نیل به اهداف توسعه پایدار در برنامه چهارم کشور می باشد.

پس از بررسی مطالعات انجام شده در کشورهای صاحب تکنولوژی اکتشاف و بهره برداری از انرژی زمین گرمایی، شواهد و مظاهر طبیعی سطحی که نشانگر وجود انرژی زمین گرمایی در اعماق بوده و می توانند به عنوان شاخص در مکانیابی مناطق دارای پتانسیل دار باشند تعیین گردیدند. سپس اطلاعات و داده های موجود در کشور با دادهای مورد نیاز تطبیق داده شده و مدل مفهومی مکانیابی انرژی زمین گرمایی تهیه گردید.

برای تعیین مناطق پتانسیل دار لایه های اطلاعاتی در سه گروه بصورت موضوعی شامل
زمین شناسی، ژئوشیمی و ژئوفیزیک طبقه بندی شدند. سپس این لایه ها با برنامه نویسی در محیط ساج با توجه به میزان اهمیت آنها در شناسایی منابع انرژی زمین گرمایی با هم  تلفیق شده و مناطق دارای پتانسیل مشخص گردیدند.

با اجرای مدل ساج برای اکتشاف منابع زمین گرمایی GIS Model for Geothermal Resources Exploration(GM-GRE) در نهایت 18 منطقه دارای پتانسیل انرژی زمین گرمایی در ایران مشخص گردید. این مناطق جهت انجام مطالعات اکتشافی تفصیلی برای شناسایی و تعیین میزان دقیق انرژی قابل استحصال پیشنهاد میگردد.

 

 

Abstract:

In this study, a Geographic Information System (GIS) is used as a decision-making tool to target potential geothermal resources in Iran. The aims of the study are to update and identify promising areas for geothermal exploration, as the base study for the future regional-scale geothermal resources investigations and exploration drilling.

After comprehensive study about available data in the country, and important data layers for site selection of geothermal area, firstly, the available data layers for geothermal resource exploration in national scale are summarized in three datasets; Geological dataset (volcanic rocks, volcanic craters and faults), geochemical dataset (hot springs and acidic hydrothermal alteration zone) and geophysical dataset (seismic epicenters and shallow intrusive bodies). Secondly an integration model in GIS environment was programmed and run and then promising areas were marked as nationwide geothermal potential sites.

In this knowledge-driven based GIS method, the weighted factor maps generated for the evidence layers, and the Boolean integration methods were used for the combination of the factor maps and achieving the site selection process. ArcMap, consisting of geoprocessing and Model builder tools were used for running the GIS Model for Geothermal Resource Exploration (GM-GRE). Finally, 18 geothermal potential areas were selected. The geothermal potential areas in Iran are distributed in whole territory of Iran.

 

 

کلید واژه ها: سایر موارد