مطالعه گسل قطر – کازرون با استفاده از روش مغناطیس سنجى و ژئوالکتریک در منطقه کازرون استان فارس

گروه ژئوفیزیک
استان فارس
نویسنده فیروز جعفرى ، سید ابوالحسن رضوى
تاریخ انتشار ۲۳ دی ۱۳۸۶

خلاصه توضیحات

به درخواست معاونت محترم اکتشاف سازمان زمین شناسى و اکتشافات معدنى کشور، عملیات ژئوفیزیک به روش مغناطیس سنجى و ژئوالکتریک در منطقه کازرون – استان فارس به منظور مطالعه ژئوفیزیکى گسل قطر – کازرون از نظر تعیین محل و تعیین آبدار بودن گسل انجام گردید.

توضیحات

کلیات مقدمه به درخواست معاونت محترم اکتشاف سازمان زمین شناسى و اکتشافات معدنى کشور، عملیات ژئوفیزیک به روش مغناطیس سنجى و ژئوالکتریک در منطقه کازرون – استان فارس به منظور مطالعه ژئوفیزیکى گسل قطر – کازرون از نظر تعیین محل و تعیین آبدار بودن گسل انجام گردید. بدین منظور طى احکام شماره 3946 و 4077 اکیپ سه نفره اى به سرپرستى آقاى مهندس سید ابوالحسن رضوى به عنوان سرپرست گروه و فرامرز اله وردى و عباس باقرى اسفند آبادى به عنوان تکنسین در 2 ماموریت 20 روزه در بهمن و اسفند 85 جهت انجام مطالعات ژئوالکتریک به محل اعزام شدند. همچنین طى احکام شماره 3942 و 4110 اکیپ دو نفره اى به سرپرستى آقاى مهندس فیروز جعفرى و حسین ایرانشاهى به عنوان تکنسین در 2 ماموریت 20 و 12 روزه در بهمن و اسفند 85 جهت انجام مطالعه مغناطیسى به محل اجراى حکم اعزام شدند. آقاى مهندس پدرام آفتابى به عنوان زمین شناس منطقه با اکیپ ژئوفیزیک همکارى داشتند و با نظر ایشان بخشى از زون گسله کازرون – قطر در نزدیکى روستاى کمارج به شکل تقریباً ذوزنقه انتخاب گردید. ابتدا برداشتهاى ژئوالکتریک با آرایش سونداژ الکتریک با طول خط جریان تا 3000 متر که در نوع خود استثنائى مى باشد به منظور بررسى وضعیت عمق آبهاى زیر زمینى حدود 600 متر و بطور همزمان برداشتهاى مغناطیس به منظور تشخیص کنتاکتها و شکستگیها انجام شد. این بخش کمى پائین تر از سه راهى کازرون  -  بوشهر -  قائمیه (روستاى کمارج) واقع شده است. علت انتخاب این بخش به دو دلیل اصلى بود . یکى اینکه اگر گسل فوق حامل مقادیر زیادى آب باشد، در بخشهایى که عرض زون گسل کاهش مى یابد مى توان راحتتر آنرا مطالعه و در آینده اقدام به مهار آن نمود. دیگر آنکه ضخامت رسوبات آلوویوم کمتر خواهد بود و این مسئله مطالعات لازم براى اکتشاف آهکهاى کارستى آسمارى را مهیا مى سازد. محدوده دوم در شمال غربى قائمیه (روستاى قندیل براى ادامه مطالعات در نظر گرفته شد. هدف از انجام مطالعات ژئوفیزیک در این محدوده تعیین موقعیت گسل مى باشد. در این منطقه ابتدا از آرایش قطبى – قطبى بر روى یک پروفیل شرقى – غربى استفاده شد و سپس با توجه با اطلاعات این پروفیل دو سونداژ بر روى ایستگاههاى 350 و 450 غربى برداشت شد. همچنین همزمان محدوده اى به ابعاد 2 کیلومتر در 200 متر (شبکه 20*50 متر) که پروفیل قطبى – قطبى را نیز در بر مى گیرد، مورد پیمایش مغناطیس سنجى قرار گرفت. موقعیت جغرافیایى محدوده مورد مطالعه محدوده مورد مطالعه در محدوده شهرستان کازرون در استان فارس قرار مى گیرد. براى انجام مطالعات 2 محل انتخاب شده است که بر روى تصویر شماره 1 موقعیت این 2 محدوده با شماره هاى 1 و 2 نشان داده شده است. زمین شناسى منطقه و نتایج مطالعات بررسى گسل زمین شناسى منطقه خطواره کازرون (Kazerun Line) دره اى به طول تقریبى 200 کیلومتر است که بطور مایل طاقدیس هاى زاگرس را با روند شمالى – جنوبى قطع مى کند. این گستره، از لرزه خیزى بالا و زمینلرزه هایى با بزرگى متوسط و دوره بازگشت هاى کوتاه برخوردار است. رشته کوههاى زاگرس سکانسى از رسوبات فلات قاره به سن پالئوزوئیک تا ترشیرى پسین است که بر روى سازند نمکى اینفراکامبرین هرمز نهشته شده است (شکل1). محدوده مورد بررسى در ناحیه زمین شناختى – زمین ساختى زاگرس چین خورده (Simple fold belt)، واقع شده، که پهنه باخترى آن به فروافتادگى دزفول مى رسد (شکل 1).   این منطقه از طاقدیس، ناودیس و تنگ هاى متعددى تشکیل شده که سازندهاى آغاجارى، گچساران، آسمارى و گروه بنگستان تشکیل دهنده اصلى این عوارض ساختارى اند (بیکر Baker 1993 ) به نقل از فالکون بیان مى دارد که خطواره مذکور محور طاقدیس ها را قطع نکرده و جابجائى راستالغز راستگرد محورها، تنها به دلیل تصور ظاهرى قابل انتظار از این سامانه گسلى است که نسبت به روند غالب چین خوردگى زاگرس، حالت مایل دارد. زارع (1371) از بررسى شکستگیها در ناحیه لردگان و توجه به کارکردهاى گسل هاى اصلى در این ناحیه، نشان داد که سامانه کلى حاکم بر این منطقه به صورت فشارى – مماسى راستگرد (Right – Hand Transpression) مى باشد. یک همگرایى مورب در زون کوهزایى با وکتورهاى مورب باعث حرکات راستالغز راستگرد در امتداد گسل کازرون شده است. (Authmayou et al., 2003). گسل کازرون جدا کننده منطقه حاوى گنبدهاى نمکى فراوان از منطقه داراى گنبدهاى نمکى نادر است (Talbot & Alavi, 1996)، ولى در امتداد این گسله گنبد نمکى وجود دارد که بخش اساسى آن از سازند گچساران است و نمک در قسمت مرکزى گنبد واقع شده است . قطعه هاى گسلى کازرون و سیستم آبى در منطقه توپوگرافى اصلى منطقه در کازرون به نظر نمى رسد که بوسیله گسل کازرون تحت تاثیر زیادى واقع شده باشد ولى گسل کازرون در بالا آمدگى سازند گچساران در امتداد آن تاثیر داشته و اثرات چرخشى در تاقدیس هاى اطراف داشته است (شکل2) به طورى که سیستم هاى شکستگى تاقدیس هاى اطراف را تحت تاثیر قرار داده است.   گسل در واقع به صورت یک زون با روند کلى شمال – جنوب است ولى روندهاى گسل هاى مرتبط زنجیرى متغیر است. سیستم به هم زنجیر شده گسلى و درزه اى و کارستى منطقه طورى است که باعث هدایت آب هاى زیر زمینى از نقطه اى به نقطه دیگر مى گردد. چین خوردگیها و حفرات داخل این چین خوردگیها که با انحلال کارستى سازندهاى گچى و آهکى همراه است محلهاى خوبى براى هدایت آب ها است. این سیستم هاى چین خوردگى با گسله کازرون ارتباط دارند و تعدادى از آنها پست تکتونیک اند ولى عمدتاً به صورت پست تکتونیک تحت تاثیر گسل واقع شده اند (شکل 3).     هدایت آب در سیستم آبى با چین خوردگى ها، حفرات کارستى و توپوگرافى محلى و همچنین گسل هاى منطقه ارتباط تنگاتنگ دارد (شکل 4).   همانطور که در نقشه شکل 4 نشان داده شده است بیشتر آب هاى سطحى و زیر سطحى داراى جهت هاى خاصى هستند که بوسیله ساختار تحت تاثیر قرار گرفته و عمدتاً از منطقه پر آب کازرون خارج مى شوند. گرفتن این منبع آبى خارج شده و یافتن راهى براى استفاده بیشتر از منابع آب نشان مى دهد که گسل کازرون و چین ها وگسل هاى متصل شده جزئى اطراف براى یافتن انتقال آب مهم است. البته مکش آب در منطقه باید به صورت علمى انجام گیرد چون این حرکات آب هاى زیر زمینى باعث تغذیه دریاچه پریشان مى گردد و زیاده روى در سیستم آبى تغذیه کننده دریاچه باعث خشکى آن خواهد شد. کما این که دریاچه حدود چندین متر پسروى داشته است.  اگر شکلهاى 2، 3 و 4 را باهم مقایسه نماییم متوجه خواهیم شد که سیستم آبى شدیداً تحت تاثیر گسل ها و چین خوردگى داراى حرکت است و این حرکات و موانع توپوگرافى موجود از آهک و گچ منابع آبى خوبى را در منطقه تشکیل داده است که گاهاً به صورت چشمه هایى خارج شده چشمه هاى مهاجرت آب ومناطق داراى پتانسیل آب زیر زمینى در شکل 5 محل مناطق داراى پتانسیل آبى بر اساس مطالعات تکتونیک درزه و گسل و توپوگرافى منطقه که مى تواند در عمق 175 مترى به آب برسد نشان داده شده است.     آب این مناطق ممکن است همراه گچ باشد ولى از جهت کشاورزى داراى اهمییت زیادى است و مى تواند مورد استفاده مردم کشاورز منطقه قرار گیرد. محل هاى داراى پتانسیل آب زیر زمینى با ستاره نشان داده شده است. چشمه هاى کارستى زیادى در منطقه وجود دارد که مى تواند مورد استفاده واقع شود و همچنین آب رودخانه شاپور یکى از منابع مهم است که مى تواند مورد بهره بردارى بیشترى واقع شود   عمق گسل و پهناى زون گسلى در رابطه با یافتن آب هاى عمیق و استفاده از آنها عمق گسل و پهناى زون گسلى مطرح مى گردد. بر مبناى شکل 7 عمق گسل کازرون بسیار زیاد و پهناى آن در بعضى مناطق به بیش از 1 کیلومتر مى رسد. بنابراین براى تشخیص حفرات حاوى آب در اینجا کارهاى ژئوفیزیک عمقى با عمق بیش از 1 کیلومتر پیشنهاد مى گردد. اگر چه نفت خیز بودن منطقه و وجود منابع گوگردى بسیارى از آب هاى مرتبط با گسل کازرون را آلوده به مواد سمى مانند گوگرد و ارسنیک کرده است و این نکته قابل توجه در طرح پیشنهادى مى باشد. طبعاً وجود چشمه فهلیان (آب گندو) که آب آن سمى است و مورد استفاده جهت کارهاى استحمام مردم جهت رفع بیماریهاى پوستى است هم مرتبط با گسل کازرون است و طبعاً تمامى آب هاى منطقه و به خصوص آب هایى که به داخل خلیج فارس رفته و هرز مى روند صرفاً مرتبط با گسل کازرون نیستند و مناطق اطراف گسل کازرون هم نیاز به بررسى دارد. در مورد هدایت آبها از منطقه کازرون به بوشهر و مناطق اطراف نیاز به کارهاى دقیقتر و بررسى هاى بیشتر با استفاده از نقشه هاى توپوگرافى، عکس هاى هوایى و عملیات صحرایى بیشتر است. بنابراین پیشنهاد مى گردد که اطلاعات پایه نامبرده در بالا سفارش داده شود. به نظر مى رسد که گنبد نمکى نزدیک کازرون به علت احاطه شدن توسط گچ گچساران آب را به نمک آلوده نساخته است و در عمق 175 مترى نزدیک منبع آبى رنگ (تلمبه آبى) محل خوبى براى تعداد چاه هاى بیشتر براى یافتن آب هاى هدایت شونده زیر زمینى باشد (شکل 8 ). به هر حال آب هاى آلوده به گچ براى بعضى استان هاى محروم به خصوص بوشهر که باکمبود آب مواجه است مفید مى باشد. چون به نظر مى رسد که نمک تاثیر کمى روى آب هاى زیر زمینى گذاشته است. پیشنهاد مى شود که مطالعات بیشترى از نظر تکتونیک در منطقه و به خصوص در بوشهر براى یافتن آب انجام شود. مطالعات ژئوفیزیک روش ژئوالکتریک در روش مقاومت سنجى جریان هاى الکتریکى مصنوعى توسط دو الکترود به زمین تزریق مى شود و اختلاف پتانسیل منتجه بین دو نقطه در سطح زمین  اندازه گیرى مى شود. انحراف از شکل اختلاف پتانسیل هاى قابل انتظار در مورد زون هاى همگن اطلاعاتى در مورد شکل و خواص الکتریکى ناهمگونى هاى زیر سطحى ارائه مى دهد. مقاومت ویژه یک ماده به عنوان مقاومت ویژه بین سطوح مخالف یک مکعب واحد از جسم بر حسب اهم متر تعریف مى شود. مقاومت ویژه الکتریکى یکى از خواص فیزیکى سنگها مى باشد که داراى تغیرات زیادى است. کانیهاى خاصى مانند فلزات طبیعى و گرافیت از طریق عبور الکترون ها جریان الکتریکى را هدایت مى کنند لیکن بیشتر کانیهاى تشکیل دهنده سنگ ها غیر قابل نفوذ بوده و جریان الکتریکى اغلب از طریق یون هاى آب موجود در خلل و فرج سنگ انتقال مى یابد. بنابراین بیشتر سنگ ها الکتریسیته را بطریق الکترولیتى هدایت مى کنند تا از طریق الکترونیکى، 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 الکتریکى آب نیز در این جهت نقش اصلى را بازى مى کنند و در حد وسیعى مقاومت ویژه الکتریکى سنگ را تغییر مى دهند و بر این اساس هم پوشى قابل ملاحظه اى بین مقاومت ویژه الکتریکى انواع مختلف سنگ ها وجود دارد و در نتیجه مشخص کردن نوع سنگ ها تنها بر اساس داده هاى مقاومت سنجى امکانپذیر نمى باشد و حتماً باید عوامل فوق را مد نظر قرار داد. در اندازه گیرى مقاومت ویژه الکتریکى، جریان الکتریکى از نوع مستقیم توسط دو الکترود جریان (A,B) به درون زمین فرستاده مى شود و اختلاف پتانسیل حاصل بین دو الکترود پتانسیل (M,N) در زمین اندازه گیرى مى شود.  مقاومت ویژه الکتریکى از فرمول P=K.V/I محاسبه مى گردد که در این فرمول V اختلاف پتانسیل اندازه گیرى شده و I شدت جریان تزریق شده به زمین و K ضریب ژئومترى آرایش مورد استفاده بوده و اگر چه براى هر آرایش مى توان فرمول آن را بیان کرد ولى فرمول کلى محاسبه این ضریب بصورت زیر مى باشد: K=2π.1/(1/AM – 1/AN – 1/BM + 1/BN) وقتى جنس زمین همگن (یکنواخت) باشد مقاومت ویژه الکتریکى محاسبه شده بر اساس این معادله ثابت بوده و مستقل از فاصله الکترودها خواهد بود ولى اگر ناهمگنى زیر سطحى، موجود باشد، مقاومت ویژه الکتریکى با موقعیت نسبى الکترودها تغییر مى کند و هر مقدار محاسبه شده به عنوان مقاومت ویژه الکتریکى ظاهرى (a)  نامیده خواهد شد و تابعى از شکل ناهمگنى مربوطه خواهد بود. در این پیمایش دو نوع آرایه به کار گرفته شده است. 1-      آرایه قطبى – قطبى Pole – Pole Array 2-      آرایه سونداژ الکتریکى قائم Vertical Electrical Sounding که به اختصار شرح داده مى شود. - آرایه قطبى – قطبى در تئورى آرایش قطبى – قطبى فقط دو الکترود در نزدیکى هم قرار مى گیرد . یک الکترود جریان و یک الکترود پتانسیل و دو الکترود دیگر در بى نهایت قرار مى گیرند تا کمترین اثر را بر روى آرایش داشته باشد. در حالت کلى توصیه مى شود که فاصله این دو الکترود از الکترودهاى P1 ، C1 ده و ترجیحاً 20 برابر فاصله آنها انتخاب شود. در بعضى موارد که فاصله الکترودهاى P1 ، C1 بسیار زیاد است، این حداقل ها براى تمام اندازه گیرى ها رعایت نمى شود. این قضیه مى تواند منجر به پیچیدن بیهنجارى بر روى مدل حاصل از معکوس سازى در هنگام مدل سازى شود. این مشکل با استفاده از روش محاسبه معمول ضریب K در آرایش قطبى – قطبى بوجود مى آید و اگر ضریب Kبا استفاده از روش کلى بر حسب فاصله الکترودها محاسبه شود این مشکل حل خواهد شد. با کم شدن فاصله الکترودهاى P2 ، C2 از خط برداشت عمق جستجو کاهش مى یابد. با این حال آرایش قطبى – قطبى بیشترین نسبت عمق جستجو را نسبت به سایر آرایش ها داراست. به عبارتى اگر نسبت عمق جستجو در ارایش دو قطبى – دو قطبى 3/0 برابر عمق اسمى جستجو باشد، در این روش عمق جستجو 9/0 برابر عمق اسمى است. آرایه سونداژ الکتریکى قائم یا گمانه الکتریکى عمدتاً این آرایه در مطالعه لایه هاى افقى مورد استفاده قرار مى گیرد، در این روش پس از هر اندازه گیرى الکترودهاى جریان و پتانسیل در همان موقعیت نسبى ثابت باقیمانده و کل آنها بطور فزاینده حول یک نقطه مرکزى از هم دور مى شوند و در نتیجه همانطور که جریان به تدریج به اعماق بیشتر مى رسد قرائت ها انجام مى گیرد. در آرایش شلومبرگر فاصله الکترودهاى جریان همیشه مساوى یا بزرگتر از 5 برابر الکترودهاى پتانسیل است (AB > 5MN) و الکترودهاى پتانسیل در میان الکترودهاى جریان قرار مى گیرند (شکل10). پس از انجام اندازه گیرى هاى صحرایى و محاسبه a از رابطه K.V/I ابتدا نمودار تغییرات مقاومت ویژه در مقابل زیاد شدن فاصله الکترودهاى جریان یعنى افزایش عمق نشان داده مى شود. براى اینکار از کاغذ هاى مخصوص لگاریتمى استفاده مى شود، بدین ترتیب که مقاومت ویژه ظاهرى اندازه گیرى شده روى محور قائم و فاصله OA = AB /2 را روى محور افقى در نظر گرفته و منحنى سونداژ الکتریکى ترسیم مى گردد که تغییرات این منحنى نشان دهنده تغییرات مقاومت ویژه در عمق هاى مختلف مى باشد. روش مغناطیس سنجى تئورى روش مغناطیس سنجى مطالعه مغناطیس زمین، قدیمى ترین شاخه ژئوفیزیک است. براى نخستین بار گیلبرت نشان داد که میدان مغناطیسى زمین راستایى عموماً شمالى – جنوبى در نزدیکى محور چرخشى زمین دارد. از آن زمان تا کنون پیشرفت هاى قابل توجهى در زمینه ساخت دستگاهها و تفسیر اندازه گیرى هاى این روش بدست آمده است. در روشهاى مغناطیسى معمولاً میدان کلى یا مولفه قائم اندازه گیرى مى شود. با توجه به اینکه میدان مغناطیسى داراى دو قطب و نیز راستا مى باشد، لذا تفسیر نقشه هاى مربوطه پیچیده تر از سایر روش ها مى باشد. از طرف دیگر ، در مقایسه با اغلب روشهاى ژئوفیزیکى، اندازه گیرى هاى صحرایى در این روش، ارزان و ساده است و عملاً نیازى به اعمال تصحیحات پیچیده و طولانى در قرائت ها نیست. میدان مغناطیسى زمین تا آنجا که به اکتشاف ژئوفیزیکى مربوط است، از سه قسمت تشکیل شده است: 1-      میدان اصلى، که هر چند با زمان ثابت نیست، نسبتاً به آرامى تغییر مى کند و منشاء آن داخلى است و حدود 90% میدان مغناطیسى زمین را تشکیل مى دهد. 2-      میدان خارجى، جزء کوچکى از میدان اصلى است که منشاء آن خارج از زمین مى باشد و نسبتاً سریع تغییر مى کند، تغییرى که بخشى از آن دوره اى و بخشى اتفاقى (تصادفى) است (مربوط به تغییرات روزانه و سالیانه خورشید و روزانه ماه مى باشد.) 3-      تغییرات میدان اصلى، معمولاً ولى نه همیشه خیلى کوچکتر از میدان اصلى است، نسبتاً با مکان و زمان ثابت است و در اثر بى هنجارى هاى مغناطیسى محلى در نزدیکى سطح پوسته زمین بوجود مى آید. این تغییرات هدف هاى ژئوفیزیک اکتشافى را تشکیل مى دهد. اگر جسمى در میدان زمین F قرار بگیرد در این صورت یک میدان به نام J (مغناطیدگى القایى) به داخل جسم القاء مى شود. که خواهیم داشت: J=KF                                                                        که K ضریب مغناطیس پذیرى (خود پذیرى مغناطیسى) مى باشد. اجسام بر حسب ضریب K به سه دسته تقسیم مى شوند:

کلید واژه ها: فارس