گزارش عملیات اکتشاف ژئوفیزیک به روش RS و IP در منطقه ارغش

گروه ژئوفیزیک
استان خراسان رضوى
نویسنده محمدرضا محمدی- علیرضا عامری
تاریخ انتشار ۲۳ اردیبهشت ۱۳۸۶

خلاصه توضیحات

این مطالعات به منظور بررسی عمقی و جانبی محدوده آنتیموان صورت پذیرفت تا بتوان الگویی مناسب جهت مراحل بعدی اکتشاف ارائه نمود. به همین منظور اکیپ ژئوفیزیک جمعاً بر روی 2497 ایستگاه پارامترهای IP و RS را اندازه گیری نمود.

توضیحات

مقدمه براساس حکم شماره  2847 مورخ 9/9/84 جهت مطالعات ژئوتکنیکی منطقه ارغش اکیپ ژئوفیزیک سازمان در آذرماه سال 84 به منطقه و طی سه مرحله عملیات صحرایی را انجام داد. این مطالعات به منظور بررسی عمقی و جانبی محدوده آنتیموان صورت پذیرفت تا بتوان الگویی مناسب جهت مراحل بعدی اکتشاف ارائه نمود. به همین منظور اکیپ ژئوفیزیک جمعاً بر روی 2497 ایستگاه پارامترهای IP و RS را اندازه گیری نمود. ابتدا محدوده ای به وسعت 300* 380 متر مربع زیر پوشش آرایه مستطیلی قرار گرفت در این مرحله از عملیات 260 ایستگاه مورد اندازه گیری قرار گرفت. سپس با توجه به نقشه های به دست آمده از آرایش مستطیلی و مشاهدات سطحی تعداد 11 شبه مقطع با آرایه های داپیل – داپیل (2 شبه مقطع، 341 ایستگاه) ، پل – داپیل (8 شبه مقطع مستقیم و معکوس، 1797 ایستگاه) و آرایش ونر ( 1 شبه مقطع، 99 ایستگاه) که جمعاً شامل 2237 ایستگاه می شود اندازه گیری شد. نتایج برداشت ها به صورت نقشه ها و شبه مقاطع، همراه با مدل سازی و مشخصات مربوطه در این گزارش ارائه شده است. برای مدل سازی نرم  افزار RES2DINV مورد استفاده قرار گرفته  است. در این ماموریت سرپرستی اکیپ به عهده نگارنده بوده و آقای مهندس علیرضا عامری به عنوان کارشناس و حسین ایرانشاهی به عنوان تکنسین با اینجانب همکاری داشته اند.   موقعیت جغرافیایی و راههای دسترسی اندیس آنتیموان ارغش با طول 644875 و عرض جغرافیایی 3967784 در دستگاه UTM در فاصله حدود 4 کیلومتری جنوب شرق روستای ارغش قرار گرفته است و دسترسی به آن از طریق 50 کیلومتر جاده آسفالت نیشابور به کاشمر و سپس 2 کیلومتر جاده شوسه به روستای ارغش و در نهایت 4 کیلومتر جاده آبراهه ای تا محل اندیس آنتیموان می باشد (نقشه شماره 1-1 و 1-2 ).            خلاصه ای از زمین شناسی محدوده مورد مطالعه ( گرد آورنده مهندس محمد جعفری) محدوده آنتیموان ارغش (حسن آباد) در بخش میانی ایالت متالوژنیکی مدیترانه – تتیس – هیمالیا که یکی از کمربند های تیپ آتشفشانی در دنیاست واقع گردیده است. منطقه مورد نظر به لحاظ تقسیمات زمین شناسی ایران در زون ایران مرکزی و در واحد ژئوتکتونیکی سبزوار و بالای زون تکنار قرار گرفته است. گسل جوین و گسل بزرگ کویر به ترتیب در شمال و جنوب منطقه مورد مطالعه به وقوع پیوسته اند. این منطقه در شمال گسل امتداد لغز درونه با عملکرد چپگرد و گسل تکنار دارای عملکرد تراستی با مولفه راستگرد می باشد. گسل درونه دارای روند شرقی- غربی و گسل تکنار روند شمال شرقی - جنوب غربی را نشان می دهند. دو فاز اصلی شکستگی های منطقه روند NE- SE و NE-SW داشته که تقریباً از امتداد گسل های درونه و تکنار تبعیت می کنند. با نگاهی اجمالی بر روند تشکیل رگه های سیلیسی و کلسیتی و آنتیموان در می یابیم که تشکیل این رگه ها نیز جدای از این چهار روند مذکور نمی باشد اگر چه غالب رگه ها از روند های فرعی تبعیت می کنند. سنگ های ماگمائی در انواع مختلف در منطقه گسترده شده اند که شامل مجموعه های افیولیتی، گرانیت، دیوریت و سنگ های مختلف آتشفشانی است. گرانیت و دیوریت به صورت دایک و استوک به درون سنگ های آتشفشانی ائوسن نفوذ کرده اند. واحد های زمین شناسی موجود در محدوده کانی سازی (نقشه شماره2) شامل واحد های ائوسن، میوسن، پلیوسن و کواترنری است. مهم ترین سنگ های رخنمون یافته در محدوده کانسار عبارتند از: میکروگرانیت، گرانودیوریت، دیوریت، پورفیری دیوریت، آندزیت، پورفیری آندزیت، تراکی آندزیت، پورفیری تراکیت، بخش های کوارتز فلدسپاتیکی شدیداً هوا زده شده، آگلومرا، توف، چرت آهن دار، آهک های ستبر با لایه بندی، آهک های توده ای به رنگ سبز تا خاکستری، رسوبات کواترنری. کانی سازی آنتیموان در محل های شکستگی همراه با آپوفیزهای گرانیتی گسترش دارد. آپوفیزهای گرانیتی دارای بافت دانه ای متوسط تا ریز دانه بوده و مجموعه کانی های آن در نمونه دستی شامل کوارتز، فلدسپات آلکالن به صورت پلاژیوکلاز و بیوتیت می باشد. کانی سازی از نوع رگه ای و به صورت رگه های منفرد و مرکب قابل تشخیص است. مهم ترین فرایند آلتراسیون از نوع آرژیلیتی – لیمونیتی می باشد. کانی سازی در امتداد گسل هائی با روند تقریبی شمال غربی – جنوب شرقی و شمالی – جنوبی به وقوع پیوسته است. طول گسل ها در حدود 400 متر می باشد. اطراف گسل ها زون خورد شده ای ایجاد شده که کانی سازی نیز در همین زون خرد شده به وجود امده است. ضخامت کانی سازی از 2 تا 20 سانتیمتر متغیر است. در نمونه دستی کانی آنتیموان از نوع استیبنیت (Sb2S2) می باشد. به طور کلی واحد های واقع در محدوده انجام عملیات ژئوفیزیکی، بر اساس نقشه های 1:20000 و 1:5000 زمین شناسی عبارتند از:          -  واحد gr: که لیتولوژی گرانیت و گرانیت آلتره شده با آلتراسیون آرژیلیتی – لیمونیتی می باشد. -          واحد Eaap : شامل آندزیت و تراکی آندزیت با سن ائوسن می باشد. -          واحد Eaar : شامل آندزیت پورفیری آلتره شده با سن ائوسن می باشد. -          واحد Ec : شامل کنگلومرای با درجه جورشدگی ضعیف همراه با قطعاتی از جنس تراکی آندزیت گرد شده با سن ائوسن می باشد. -          واحد OMc : شامل کنگلومرای خاکستری محکم با درجه جورشدگی ضعیف و چند منشایی با سن الیگوسن می باشد.            مختصری در مورد روش های به کار برده شده روش قطبش القایی این روش نیز مانند خیلی از روش های اکتشافی ژئوفیزیک توسط ژئوفیزیسین فرانسوی Schlumberger مورد تحقیق و بررسی قرار گرفت و برای اولین بار در سال 1920 روی توده های سولفوره اعمال گردید. این روش را به اختصار روش IP می نامند و پدیده آن را می توان با فرستادن جریان الکتریکی توسط دو الکترود C1 ، C2 به زمین و اندازه گیری پتانسیل باقیمانده پس از قطع جریان الکتریکی اولیه توسط دو الکترود P1 ،P2 بررسی کرد. همانطوری که در شکل 1 ملاحظه می شود اگر در یک زمان معین جریان الکتریکی را به زمین بفرستیم پتانسیلی در آن ایجاد می شود که آن را VMN  می نامیم. حال اگر جریان را قطع کنیم پتانسیل ایجاد شده در زمین بعد از مدت زمانی به صفر خواهد رسید، این پدیده که تا چند ثانیه طول می کشد IP نامیده می شود و معلول دو علت است که عبارتند از:      1-      در اثر جریان الکتریکی کانی هایی که دارای قابلیت هدایت فلزی هستند پلاریزه شده و هنگام قطع جریان الکتریکی بارهای ذخیره شده در اطراف کانی های پلاریزه شده تخلیه می شوند. کانی هایی نظیر پیریت، کالکوپیریت، گالن و به طور کلی سولفورها (به جز سولفور روی) و بعضی اکسیدها مثل مانیتیت که در سنگ ها وجود دارند می توانند منشا IP باشند. 2-      یک نوع پلاریزاسیون دیگر ناشی از ذرات رسی است که دارای بار منفی می باشند و بارهای مثبت یون های الکترولیت اطراف خود را جذب می نماید و اگر رس تحت تاثیر جریان الکتریکی قرار گیرد بارهای مثبت جابجا می گردند و در هنگام قطع جریان مجدداً به حالت اولیه خود بر می گردند که حرکت این یون ها منشا IP می گردد. بدین ترتیب معلوم می شود که هر چه سطح مواد معدنی هادی یا ذرات رسی که تحت تاثیر جریان قرار می گیرند زیاد باشد، پلاریزاسیون بیشتری انجام شده و پدیده IP قوی تر خواهد شد. در نتیجه اگر کانی هادی به صورت پراکنده در سنگ موجود باشد (حالت پورفیری) پدیده IP نیز قوی تر خواهد بود.      نحوه اندازه گیری قطبش القایی همانطوری که در شکل 1 ملاحظه شد تغییرات منحنی از VMN به صفر به صورت یک منحنی است که آن را منحنی دشارژ می نامیم. آنچه که مسلم است تغییرات این منحنی رابطه مستقیم با وجود یا عدم وجود مواد پلاریزه شونده در زمین دارد. چنان که در ناحیه ای مواد پلاریزه شونده وجود داشته باشد منحنی دشارژ دارای شیب ملایم و اگر عاری از مواد پلاریزه شونده باشد منحنی دشارژ دارای شیب تند خواهد بود و در حقیقت مساحت زیر منحنی دشارژ در یک محدوده زمانی معین رابطه مستقیم با وجود و یا عدم وجود مواد پلاریزه شونده در زمین دارد. بر مبنای اندازه گیری مساحت زیر منحنی دشارژ در یک فاصله معین زمانی دستگاه های اندازه گیری IP ساخته شده است. این دستگاهها بر مبنای دو سیستم جریان متناوب و مستقیم طراحی شده که در مورد جریان متناوب FREQUENCY DOMAIN و در جریان مستقیم TIME DOMAIN نامیده می شود. دستگاههای مورد استفاده در این اکتشافات ساخت شرکت SCINTREX از کشور کانادا بوده و فرستنده آن از نوع TSQ-3 با قدرت 3 کیلو وات و گیرنده آن از نوع IP –R – 10 می باشد. فرستنده جریان توسط یک موتور ژنراتور بنزینی با ولتاژ 220 ولت تغذیه می شود. الکترودهای به کار برده شده جهت اندازه گیری از نوع الکترودهای غیر پلاریزه می باشند. باید متذکر شد که پدیده IP با فلزی بودن مواد معدنی یا بیشتر شدن عیار آن و پراکندگی بیشتر دانه های کانی افزایش می یابد، ضمناً مقدار آن از مقدار شدت جریان، زمان قطع و وصل جریان (البته می نیمم آن از یک حد معین نباید کمتر باشد) مستقل می باشد. روش مقاومت سنجی در روش مقاومت سنجی جریان الکتریکی توسط دو الکترود به زمین تزریق می شود و اختلاف پتانسیل منتجه بین دو نقطه در سطح زمین اندازه گیری می شود. انحراف از شکل اختلاف پتانسیل های قابل انتظار در مورد زون های هموژن اطلاعاتی در مورد شکل و خواص الکتریکی ناهمگونی های زیر سطحی ارائه می دهد. مقاومت مخصوص یک ماده به عنوان مقاومت بین سطوح مخالف یک مکعب واحد از جسم بر حسب اهم متر تعریف می شود. مقاومت یکی از خواص فیزیکی سنگها می باشد که دارای تغییرات زیادی است. کانیهای خاصی مانند فلزات طبیعی و گرافیت از طریق عبور الکترون ها، جریان الکتریکی را هدایت می کنند لیکن بیشتر کانی های تشکیل دهنده سنگ ها در برابر جریان الکتریکی غیر قابل نفوذ بوده و جریان الکتریکی عمدتاً از طریق یون های آب موجود در خلل و فرج سنگ عبور می کند. بنابراین بیشتر سنگ ها الکتریسیته را به طریق الکترولیتی هدایت می کنند تا از طریق الکترونیکی، و این بدان معناست که تخلخل عمده ترین کنترل کننده مقاومت سنگ بوده و علاوه بر آن میزان آب درون خلل و فرج و مقاومت آب نیز در این جهت نقش اصلی را بازی می کنند و در حد وسیعی مقاومت سنگ را تغییر می دهند و بر این اساس هم پوشی قابل ملاحظه ای بین مقاومت الکتریکی انواع مختلف سنگها وجود دارد و در نتیجه مشخص کردن نوع سنگها تنها بر اساس داده های مقاومت سنجی امکان پذیر نمی باشد و باید حتماً عوامل فوق را مد نظر داد. در عمل اندازه گیری مقاومت الکتریکی بدین ترتیب انجام می شود که از طریق دو الکترود جریان (C1, C2) جریان مستقیم  به درون زمین فرستاده می شود و اختلاف پتانسیل حاصل بین دو الکترود پتانسیل (P1,P2) در زمین اندازه گیری می شود و مقاومت از فرمول P= K*  V/ I محاسبه می گردد که در این فرمول v اختلاف پتانسیل اندازه گیری شده و I شدت جریان تزریق شده و به زمین و K ضریب ژئومتری آرایش مورد استفاده بوده و اگر چه برای هر آرایش می توان فرمول آن را بیان کرد ولی فرمول کلی محاسبه این ضریب به صورت زیر می باشد.   وقتی جنس زمین یکنواخت باشد مقاومت محاسبه شده بر اساس این معادله ثابت بوده و مستقل از فاصله الکترودها خواهد بود ولی اگر غیر یکنواختی زیر سطحی موجود باشد مقاومت با موقعیت نسبی الکترودها تغییر می کند و هر مقدار محاسبه شده به عنوان مقاومت ظاهری نامیده خواهد شد و تابعی از شکل غیر یکنواختی مربوطه خواهد بود. بنابراین در هنگام اندازه گیری شارژابیلیته، با اندازه گیری جریانی که به زمین فرستاده می شود و همچنین اندازه گیری اختلاف پتانسیل ایجاد شده در زمین و اعمال پارامتر ژئومتری می توان مقاومت ظاهری تشکیلات زمین شناسی را اندازه گیری و نقشه تغییرات مقاومت ظاهری منطقه را تهیه نمود، که در تعبیر و تفسیر نتایج حاصله می تواند به عنوان  یک راهنما مکمل آن باشد.     آرایه های الکترودی جهت اندازه گیری IP (شارژابیلیته) و مقاومت ظاهری، آرایش های مختلفی وجود دارد، که با توجه به شرایطی از قبیل زمین شناسی منطقه، توپوگرافی، تیپ کانسار و … از آنها استفاده می شود. در این مطالعات از آرایش های مستطیلی، داپیل – داپیل، پل – داپیل و ونر استفاده شده است، که ضمن توضیح هر یک از این آرایه ها به نقاط قوت و ضعف آنها نیز خواهیم پرداخت. آرایه مستطیلی در این آرایه، جریان توسط دو الکترود (C1,C2) به زمین فرستاده می شود و اندازه گیری ها بین دو الکترود دیگر (P1,P2) بر روی پروفیل هایی موازی با خط جریان (C1,C2) انجام می شود. فاصله دو الکترود فرستنده جریان (C1,C2) می تواند به چندین صد متر برسد. انتخاب فاصله بین دو الکترود جریان (C1,C2) برحسب مسائل مورد طرح انتخاب می شود. در این آرایه اندازه گیری ها به نقطه وسط دو الکترود گیرنده(P1,P2) نسبت داده می شود. کلیه اندازه گیری ها در داخل مستطیلی به ابعاد C1C2/2 و C1C2/3 در داخل محدوده C1,C2 انجام می گیرد. در مناطقی که اطلاعات مناسبی از مسئله مورد اکتشاف نداریم این آرایه می تواند گزینه مناسبی باشد، دیگر مزیت این آرایش محدود کردن منطقه اکتشاف می باشد. بزرگترین ضعف این آرایش را می توان اثر عوامل سطحی بر روی داده ها عنوان کرد. همچنین این مسئله را نیز باید در نظر داشت، تشکیلات زمین شناسی که الکترودهای جریان (C1,C2) در آن قرار دارند و خارج از محدوده اکتشافی می باشند اثر به سزایی بر روی داده ها خواهند داشت و این می تواند دیگر ضعف این آرایش محسوب شود. شکل 2 موقعیت الکترودهای جریان (C1,C2) ، پتانسیل (P1,P2) و پروفیل ها را نسبت به هم نشان می دهد.       آرایه دوقطبی – دوقطبی در این آرایش الکترودهای جریان (C1,C2) و پتانسیل (P1,P2) برروی یک خط قرار داشته و الکترودهای گیرنده (P1,P2) همیشه در یک طرف الکترودهای جریان (C1,C2) قرار می گیرند. در عمل فاصله بین الکترودهای جریان (C1,C2) و الکترودهای پتانسیل (P1,P2) مساوی a در نظر گرفته می شود و در هر اندازه گیری فاصله الکترودهای جریان (C1,C2) ثابت بوده و الکترودهای گیرنده (P1,P2) که فاصله بین آن ها نیز ثابت بوده را به اندازه مناسب (na) در امتداد خط برداشت حرکت می دهیم. معمولاً n را عددی صحیح انتخاب می کنند، با افزایش n عمق جستجو نیز افزایش می یابد. عمده ترین ضعف این آرایه افت پتانسیل است برای وقتی که n افزایش می یابد. برای جلوگیری از افت پتانسیل به جای افزایش n به مقادیر بزرگ بهتر است بعد از چند بار افزایش n مقدار a را افزایش داده تا بتوانیم افت پتانسیل را کاهش دهیم. وقتی که طول کلی آرایش را افزایش می دهیم عمق جستجو نیز افزایش پیدا می کند. می توان ترتیب های مختلفی از a و n به کار برد که عمق جستجوی یکسانی دارند هم چنان که سیگنال های آنها قویتر و ضعیف تر می باشند. شکل 3 نمونه ای در این مورد را نشان می دهد.         از دیگر موارد می توان به حساسیت بیشتر این آرایه نسبت به عارضه ای عمودی تا عارضه های افقی ذکر کرد، یعنی دقت این آرایش در به نقشه در آوردن تغییرات افقی از قبیل دایک بیشتر است از به نقشه درآوردن تغییرات عمودی از قبیل تفکیک لایه های نازک رسوبی، بنابراین درمناطقی که تعیین ساختارهای عمودی مورد نظر است، یعنی جایی که دقت افقی خوبی لازم داریم این آرایش مزیت اصلی را دارا می باشد. شکل 4 طریقه قرار گرفتن الکترودها را در این آرایه نشان می دهد.       آرایه قطبی – دو قطبی در این آرایش یک الکترود جریان C1 و الکترودهای پتانسیل (P1,P2) بر روی یک خط قرار داشته و دیگر الکترود جریان C2 در فاصله ای دورتر از خط برداشت قرار می گیرد و باید توجه داشت که این فاصله باید به قدری دور باشد که بتوان آن را بی نهایت محسوب نمود. الکترودهای گیرنده (P1,P2) همیشه در یک الکترود جریان C1 قرار می گیرند. در عمل فاصله بین الکترود جریان C1 و نزدیکترین الکترود پتانسیل به الکترود جریان مساوی na در نظر گرفته می شود که در آن n بزرگتر یا مساوی یک است و a فاصله بین الکترودهای پتانسیل (P1,P2) می باشد، در هر اندازه گیری محل الکترود جریان C1 و فاصله بین الکترودهای پتانسیل (P1,P2) ثابت بوده و n افزایش می یابد، با افزایش n عمق جستجو نیز افزایش می یابد. شکل 5 نشان دهنده ترتیب الکترودها در این آرایش می باشد.            در این آرایش قدرت سیگنال نسبت به آرایش دایپل – داپیل قوی تر است و همچنین مثل آرایش پل – پل نسبت به نویز تلوریک هم حساس نیست که این مسئله از مزیت این آرایش محسوب می شود. بر خلاف بقیه آرایش های رایج این یک آرایش نامتقارن می باشد، یعنی بر روی ساختمان های متقارن، آنومالی ها در شبه مقطع به صورت نامتقارن ظاهر می شود. یک روش برای حذف اثر این نامتقارنی تکرار اندازه گیری ها در جهت عکس می باشد. با ترکیب اندازه گیری ها در جهت مستقیم و معکوس، هر تمایلی در مدل که ناشی از عدم تقارن باشد از بین می رود. در نتیجه با این عملیات تعداد داده ها و زمان برداشت به دو برابر افزایش می یابد و این مورد را می توان ضعفی برای این آرایش دانست. آرایش ونر در این آرایش الکترودهای جریان (

کلید واژه ها: خراسان رضوى