የ VLF ዘዴ በጂኦፊዚክስ ውስጥ የቲዎሬቲካል መሰረት እና አተገባበር

የቪኤልኤፍ ዘዴ በጂኦፊዚክስ ውስጥ የቲዎሬቲካል መሰረት እና አተገባበር

ፔንዳሁሉአን
የVLF (በጣም ዝቅተኛ ድግግሞሽ) ዘዴ የኤሌክትሮማግኔቲክ ጂኦፊዚካል ዘዴ ሲሆን በከርሰ ምድር ውስጥ የኤሌክትሪክ ባህሪያትን ልዩነቶች ለመለየት በጣም ዝቅተኛ ድግግሞሽ የሬዲዮ ሞገዶችን (ከ15-30 kHz አካባቢ) የሚጠቀም ነው። በኤሌክትሮዶች በኩል ወደ መሬት ውስጥ የአሁኑን መርፌ የሚፈልገውን የመቋቋም ጂኦኤሌክትሪክ ዘዴ ሳይሆን፣ የVLF ዘዴ በአጠቃላይ ተገብሮ ነው ምክንያቱም በቀላሉ ከሚገኙ የVLF ሬዲዮ አስተላላፊዎች (ብዙውን ጊዜ ለወታደራዊ ግንኙነቶች ወይም ለአሰሳ) የሞገድ ምንጮችን ስለሚጠቀም። በዚህ ባህሪ፣ VLF ተግባራዊ፣ ፈጣን እና በአንጻራዊነት ርካሽ የሆነ የተለያዩ የጂኦሎጂካል ኢላማዎችን የመጀመሪያ ጥናቶችን ለማድረግ የሚያስችል ዘዴ ነው፣ በተለይም እንደ የስህተት ዞኖች፣ በውሃ የተሞሉ ስብራት፣ የሰልፋይድ ማዕድን ማውጣት እና የከርሰ ምድር ውሃ መንገዶች ያሉ አስተላላፊ መዋቅሮች።

ይህ ጽሑፍ የVLF ዘዴን የንድፈ ሐሳብ መሠረት፣ የመለኪያ መርሆዎችን፣ የትርጓሜ ዘዴዎችን እና በአሰሳ እና በአካባቢ ጂኦፊዚክስ መስክ ውስጥ ያሉትን አጠቃላይ አተገባበሮች ያብራራል።

-

የቪኤልኤፍ ዘዴ ቲዎሬቲካል መሰረት

1. የኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገዶች እና የኢንዳክሽን ጽንሰ-ሀሳብ
የVLF ሲግናሎች በከባቢ አየር ውስጥ የሚራቡ እና ከምድር ገጽ ጋር የሚገናኙ የኤሌክትሪክ (E) እና መግነጢሳዊ (H) የመስክ ክፍሎችን የያዙ የኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገዶች ናቸው። እነዚህ ሞገዶች ምድርን ሲመቱ፣ የተወሰነው ኃይል እንደ ወለል ሞገዶች ይሰራጫል እና አንዳንዶቹ ደግሞ ወደ ታችኛው ወለል ዘልቀው ይገባሉ። አንድ ነገር ወይም ዞን ከአካባቢው አለት (ለምሳሌ፣ እርጥብ ሸክላ፣ የውሃ ጉድለት ዞኖች፣ የሰልፋይድ ደም መላሽ ቧንቧዎች) ከፍ ያለ የኤሌክትሪክ ማስተላለፊያ ካለው፣ ዋናው የኤሌክትሮማግኔቲክ መስክ በኮንዳክቲቭ አካል ውስጥ የኤዲ ሞገዶችን ያስከትላል።

እነዚህ የኤዲ ሞገዶች ሁለተኛ ደረጃ መስኮችን ያመነጫሉ፣ ከዚያም በመሳሪያው ይያዛሉ። በሌላ አነጋገር፣ የVLF ያልተለመዱ ነገሮች የሚከሰቱት ከማስተላለፊያው በዋናው መስክ እና በከርሰ ምድር መዋቅር ውስጥ በሚፈጠረው ሁለተኛ ደረጃ መስክ መካከል ባለው የምላሽ ልዩነት ምክንያት ነው።

2. ዋናው የመስክ ምንጭ፡ የVLF ማስተላለፊያ
የVLF ዘዴ በተወሰነ ድግግሞሽ የተረጋጋ ምልክት የሚያስተላልፉ ከፍተኛ ኃይል ያላቸው የVLF ማሰራጫዎችን ይጠቀማል። በብዙ አካባቢዎች በርካታ የVLF ጣቢያዎች በአንድ ጊዜ ሊቀበሉ ይችላሉ፣ ነገር ግን ኦፕሬተሮች በተለምዶ የሚከተሉትን ማስተላለፊያዎች ይመርጣሉ፡
- ምልክቱ በዳሰሳ ጥናቱ ቦታ ላይ በጣም ጠንካራ እና በጣም የተረጋጋ ነው፣
- የማስተላለፊያው አቅጣጫ ከዒላማው አቅጣጫ ጋር በበቂ ሁኔታ የሚስማማ ነው (ለምሳሌ፣ ከሚፈለገው የስህተት አቅጣጫ ጋር ቀጥ ያለ)
- የድግግሞሽ እና የስርጭት ሁኔታዎች በቂ ናቸው።

ይህ ዘዴ ውጫዊ ምንጭ ስለሚጠቀም፣ በሜዳው ውስጥ ጀነሬተር ወይም የሉፕ ማስተላለፊያ አያስፈልገውም፣ ይህም የዳሰሳ ጥናቱን በጣም ውጤታማ ያደርገዋል።

3. አስፈላጊ መለኪያዎች፡ ኮንዳክሽን እና የመግባት ጥልቀት
የVLF ምላሽ በመካከለኛው የኤሌክትሪክ ኮንዳክቲቭ (σ) በእጅጉ ተጽዕኖ ያሳድራል። አንድ ማዕበል የቆዳ ጥልቀት (δ) ምን ያህል "ዘልቆ መግባት" እንደሚችል ለመገመት በተደጋጋሚ ጥቅም ላይ የሚውል ጽንሰ-ሀሳብ ሲሆን ይህም የመስክ ስፋት ወደ የገጽታ እሴቱ በግምት 1/e የሚወርድበት ጥልቀት ነው። በቀላሉ ለማስቀመጥ፡

- የመቋቋም አቅሙ ከፍተኛ ሲሆን ዘልቆ መግባት ይጨምራል (ኮንዳክቲቭነት ዝቅተኛ ነው)።
- ከፍተኛ የመተላለፊያ ይዘት ሲኖር ዘልቆ መግባት ይቀንሳል፣ ምክንያቱም መስኩ በፍጥነት እርጥበት ስለሚደረግበት።

በVLF ድግግሞሾች (~kHz)፣ ይህ ዘዴ በአጠቃላይ ለጥቃቅን እስከ መካከለኛ ጥልቀት (በአስር ሜትሮች፣ ምናልባትም በጂኦሎጂካል ሁኔታዎች ላይ በመመስረት) ስሜታዊ ነው። ስለዚህ፣ VLF እንደ ስብራት ዞኖች እና ጉድለቶች ያሉ ጥልቆችን ለመገንባት በጣም ተስማሚ ነው።

4. የመስክ ክፍሎች እና ፖላራይዜሽን
በVLF ልምምድ ውስጥ፣ ዋናው መለኪያ የማግኔቲክ መስክ (ወይም የመስክ ዘንበል) መለዋወጥ በኮንዳክቲቭ መዋቅር ተጽዕኖ ስር ነው። ዋናው መስክ በተራዘመ መሪ (ለምሳሌ፣ የስህተት ዞን) ላይ ሲወድቅ፣ ሁለተኛ ደረጃ መስክ በሚከተሉት ለውጦች ምክንያት ከሚከሰቱ ክፍሎች ይፈጠራል፡
- የዘንበል አንግል (የመሬት አንግል ማዘንበል)
- የምልክቱ ደረጃ (እውነተኛ) እና አራት ማዕዘን (ምናባዊ) ክፍሎች።

የደረጃ ውስጥ ያለው ክፍል በአንጻራዊነት "ጥሩ" እና ቀጥተኛ የሆነ የኮንዳክተር ምላሽን የሚመለከት ሲሆን፣ ኳድራው ደግሞ ብዙውን ጊዜ ከደረጃ ውጤቶች እና ከኮንዳክተር/ከሸክላ ባህሪያት እንዲሁም ከጂኦሜትሪ እና ከጥልቀት ሁኔታዎች ጋር የተያያዘ ነው።

-

የመስክ መለኪያ መርሆዎች

1. የዳሰሳ ጥናት ሂደቶች
የVLF ጥናቶች የሚካሄዱት በተወሰኑ የነጥብ ክፍተቶች (ለምሳሌ፣ 5-20 ሜትር) ላይ በመለኪያ መንገድ (ፕሮፋይል) ላይ በመራመድ ነው። ኦፕሬተሩ መሳሪያውን ወደተመረጠው ማስተላለፊያ ያመላክታል ከዚያም በእያንዳንዱ ጣቢያ የVLF መለኪያዎችን ይመዘግባል። ባለሙያዎች ባለ ሁለት ገጽታ ያልተለመደ ካርታ ለማምረት በተለምዶ በርካታ ትይዩ ማለፊያዎችን ያደርጋሉ።

በVLF ውስጥ የጂኦሜትሪ ቁልፍ ነገር፡- በጣም ግልጽ የሆኑ ያልተለመዱ ነገሮች የሚታዩት የዒላማው አቅጣጫ እና አቅጣጫ ዋናውን የመስክ አቅጣጫ በደንብ ሲያቋርጡ ነው። ከማስተላለፊያው ጋር ትይዩ ሆነው የተተኮሩ ረጅም አስተላላፊ ኢላማዎች ብዙውን ጊዜ ደካማ ምላሾችን ያስገኛሉ።

2. ዋና መረጃ፡- በደረጃ እና በኳድራው
ዘመናዊ የVLF መሳሪያዎች በአጠቃላይ ሁለት ዋና ዋና ቻናሎችን ያመነጫሉ፡
– በደረጃ ውስጥ (% ወይም ዲግሪዎች): ከመጀመሪያው መስክ ጋር በደረጃ ውስጥ ያለው ምላሽ።
– ኳድራቸር (% ወይም ዲግሪዎች): 90° የደረጃ ልዩነት ምላሽ።

እነዚህ ሁለት ቻናሎች አስፈላጊ ናቸው ምክንያቱም፡
- ኢን-ፌዝ ብዙውን ጊዜ በአንጻራዊ ሁኔታ ጥሩ እና ጥልቀት ለሌላቸው ኮንዳክተሮች ጎልቶ ይታያል።
- ኳድራቸር በደካማ አስተላላፊዎች፣ ጥልቅ አስተላላፊዎች ወይም በሚዲያዎች ውስጥ የመበተን/የደረጃ መዘግየት ውጤቶችን የሚያስከትሉ የመጨመር አዝማሚያ አለው።

3. መረጃን ማቀናበር፡ ፍሬዘር እና ካሮስ-Hjelt ማጣሪያዎች
ጥሬ የVLF መረጃ በአነስተኛ እና በጫጫታ ምክንያት በሚከሰቱ ለውጦች ምክንያት ለማንበብ ብዙውን ጊዜ አስቸጋሪ ነው። ሁለት ታዋቂ የማቀነባበሪያ ዘዴዎች የሚከተሉት ናቸው፡

– ፍሬዘር ማጣሪያ
የግራዲየንት ለውጦችን በማጉላት የደረጃ ውስጥ መረጃን ወደ ይበልጥ ሊተረጎም ወደሚችል ቅርፅ መለወጥ። ውጤቱ ብዙውን ጊዜ ከኮንዳክተር አቀማመጥ ጋር የሚዛመዱ ጫፎች ያሉት ኩርባ ነው።

– የካሮስ-ሄልት ማጣሪያ
የኮንዳክተሮችን አንጻራዊ ቦታ እና ጥልቀት በዓይነ ሕሊናችን ለማየት የሚያስችል የአሁኑ ጥግግት ፕሴዱል ክፍል ያመነጫል። እንደ ዘመናዊ ERT ወይም EM ያለ "እውነተኛ" ተገላቢጦሽ ባይሆንም፣ ይህ ማጣሪያ በተለይ ለሊኒየር መዋቅሮች ፈጣን ትርጓሜን ያመቻቻል።

-

የVLF Anomaly ትርጓሜ

1. የዳይሬክተር ያልተለመዱ ነገሮች አጠቃላይ ባህሪያት
እንደ የጥፋት ዞኖች ያሉ መስመራዊ መሪዎች ብዙውን ጊዜ የሚከተሉትን ቅጦች ያስገኛሉ፡
- በምዕራፍ ውስጥ የምልክት ለውጥ (ዜሮ መሻገሪያ)፣
- እንደ ቁልቁለት እና ጥልቀት ላይ በመመስረት ሲሜትሪክ ወይም ያልተመጣጠነ ጫፎች/ኮንካቪቲዎች፣
– ያልተለመደው ነገር በእውነተኛ መሪ ወይም በቀላሉ ላዩን ቶፖግራፊያዊ/ሄትሮጂኒቲ ተጽእኖ ምክንያት መሆኑን ለማወቅ የሚረዳ የኳድራቸር ምላሽ።

ጠንካራ ያልተለመዱ ምልክቶች ብዙውን ጊዜ የሚከተሉትን ያመለክታሉ
- ከፍተኛ የኮንክሪት እንቅስቃሴ (ለምሳሌ የሰልፋይድ ማዕድን ማውጣት ወይም እርጥብ ሸክላ)፣
- ጥልቀት የሌለው መሪ፣
- ከማስተላለፊያው አቅጣጫ አንፃር “ተስማሚ” የመሪ አቅጣጫ።

2. አሻሚነት እና ገደቦች
የVLF ዘዴ መረዳት የሚያስፈልጋቸው ገደቦች አሉት፡
– የማስተላለፊያ ጥገኝነት፡- የውሂብ ጥራት የሚወሰነው በምልክት ጥንካሬ እና በማሰራጨት ጣልቃገብነት ላይ ነው።
– ለባህላዊ ጫጫታ ስሜታዊ፡ የኤሌክትሪክ መስመሮች፣ የሽቦ አጥር፣ ቧንቧዎች፣ የባቡር ሀዲዶች እና ሌሎች መሠረተ ልማቶች የውሸት ያልተለመዱ ነገሮችን ሊያስከትሉ ይችላሉ።
– ልዩ ያልሆነ ትርጓሜ፡- ያልተለመዱ ነገሮች በተለያዩ የጥልቀት፣ የቁልቁለት እና የመተላለፊያ ውህዶች ሊከሰቱ ይችላሉ።
– ውስን ጥልቀት፡ በአጠቃላይ ለጥቃቅን-መካከለኛ ኢላማዎች ውጤታማ ነው፤ ለጥልቅ ኢላማዎች ሌሎች የEM ወይም የጂኦኤሌክትሪክ ዘዴዎች ያስፈልጋሉ።

ስለዚህ፣ VLF እንደ የመጀመሪያ ማወቂያ ወይም የካርታ ስራ ዘዴ ተስማሚ ነው፣ ከዚያም እንደ 2D resistivity/ERT፣ IP፣ ማግኔቲክ ወይም ቁፋሮ ባሉ ሌሎች ዘዴዎች የተረጋገጠ ነው።

-

የቪኤልኤፍ ዘዴ በጂኦፊዚክስ ውስጥ አተገባበር

1. የስህተት እና የስብራት ዞኖችን ካርታ ማውጣት
የVLF በጣም የተለመደው አተገባበር በውሃ፣ በሸክላ ወይም በለውጥ ምክንያት የሚያስተላልፉ መዋቅራዊ ዞኖችን መለየት ነው። ለምሳሌ በጂኦተርማል ምርምር፣ ጉድለቶች እና ስብራት እንደ ፈሳሽ መንገዶች ሆነው ያገለግላሉ፤ VLF እነዚህን መንገዶች በገጽታ ላይ በፍጥነት ለማቀድ ይረዳል።

2. የከርሰ ምድር ውሃ ፍለጋ
በሃይድሮጂኦፊዚክስ ውስጥ፣ VLF የሚከተሉትን ለመፈለግ ያገለግላል፦
- በጠንካራ ድንጋይ ውስጥ ስብራት (ጠንካራ የድንጋይ ውሃ)
- ውሃ የሚያጠምዱ የሊቶሎጂ ግንኙነቶች፣
- የበለጠ ውሃ የተሞላ እና የበለጠ አስተላላፊ የሆነ የአየር ሁኔታ ዞን።

ይህ ዘዴ ብዙውን ጊዜ በተለይም በሜታሞርፊክ ወይም ኢግኖስ አለት አካባቢዎች የበለጠ ሊሆኑ የሚችሉ የጉድጓድ ቁፋሮ ቦታዎችን ለመወሰን ይጠቅማል።

3. የማዕድን ፍለጋ
ቪኤልኤፍ እንደ ግዙፍ ሰልፋይድ፣ ግራፋይት ወይም የተወሰኑ የለውጥ ዞኖች ያሉ ኮንዳክቲቭ ማዕድን ማውጣትን መለየት ይችላል። ለመጠባበቂያ ግምገማ ዋናው ዘዴ ባይሆንም፣ ቪኤልኤፍ ለሚከተሉት ውጤታማ ነው፡
- የሚያስተላልፉ የደም ሥርዎችን መከታተል፣
- የማዕድን ቁፋሮ ሥራን የሚቆጣጠሩ የመዋቅር አዝማሚያዎችን ካርታ ማውጣት፣
- የላቁ ኢላማዎችን ለመወሰን ትላልቅ አካባቢዎችን በፍጥነት ማሰስ።

4. የአካባቢ እና የምህንድስና ጂኦፊዚክስ
በአካባቢ ጥናቶች ውስጥ፣ VLF የሚከተሉትን ለመለየት ይረዳል፡
- በግድቦች/ኢምፓየሮች ላይ የሚወጣ የፍሰት መንገድ፣
- ለመሬት መንሸራተት የተጋለጡ በውሃ የተሞሉ የአፈር ዞኖች፣
- የመተላለፊያው ተቃራኒ ከሆነ የቧንቧ ብክለት ምልክት።

ቪኤልኤፍ በጂኦቴክኒካል ምርመራዎች የመጀመሪያ ደረጃዎች ላይ እንደ ቅርብ-ወለል አስተላላፊ ልዩነቶች ፈጣን ካርታ ሆኖ ሊያገለግል ይችላል።

-

ከሲምፑላን
የVLF ዘዴ በጣም ዝቅተኛ ድግግሞሽ ማስተላለፊያዎችን የሚጠቀም ተገብሮ ኤሌክትሮማግኔቲክ ዘዴ ሲሆን ኮንዳክቲቭ ኤሌክትሮማግኔቲክ ቴክኒክ ሲሆን ኮንዳክቲቭ ማይክሮሜትሪክ ቴክኒክ ደግሞ ኮንዳክሽንን የሚያካትቱ የከርሰ ምድር መዋቅሮችን ለመለየት ይረዳል። ቲዎሬቲካል መሰረቱ በኤሌክትሮማግኔቲክ ኢንዳክሽን ላይ የተመሰረተ ነው፡ ዋና መስክ በኮንዳክተር ውስጥ ጅረት እንዲፈጠር ያደርጋል፣ ይህም በደረጃ እና በኳድራቸር ለውጥ የሚለካ ሁለተኛ መስክ ይፈጥራል። ፈጣን የመስክ ቅኝት፣ ዝቅተኛ ዋጋ እና እንደ ጉድለቶች እና ስብራት ያሉ መስመራዊ መዋቅሮችን የማጉላት ችሎታ ስላለው፣ VLF ለመሬት ውሃ ፍለጋ፣ ለጂኦሎጂካል መዋቅር ካርታ ስራ፣ ለማዕድን ፍለጋ እና ለአካባቢ አተገባበር በጣም ጠቃሚ ነው። ሆኖም፣ ትርጓሜው አሻሚ እና ለባህላዊ ጫጫታ ስሜታዊ ነው፣ ስለዚህ የVLF ውጤቶች ከሌሎች የጂኦፊዚካል ዘዴዎች ጋር ተጣምረው ለማረጋገጥ መቀላቀል አለባቸው።

ከፈለጉ፣ ከዕቅድ ወደ ያልተለመደ ካርታ የVLF የዳሰሳ ጥናት ፍሰት ናሙና ክፍል ማከል ወይም ከመደበኛ ጥቅሶች ጋር የተሟላ የሳይንሳዊ ጽሑፍ መዋቅር መፍጠር እችላለሁ።