VLF metodunun geofizikada nəzəri əsasları və tətbiqi
Pendahuluan
VLF (Çox Aşağı Tezlikli) metodu, yeraltı elektrik xüsusiyyətlərindəki dəyişiklikləri aşkar etmək üçün çox aşağı tezlikli radio dalğalarından (təxminən 15-30 kHz) istifadə edən elektromaqnit geofiziki metoddur. Elektrodlar vasitəsilə yerə cərəyan vurulmasını tələb edən müqavimət geoelektrik metodundan fərqli olaraq, VLF metodu ümumiyyətlə passivdir, çünki o, asanlıqla əldə edilə bilən VLF radio ötürücülərindən (adətən hərbi rabitə və ya naviqasiya üçün) dalğa mənbələrindən istifadə edir. Bu xüsusiyyəti ilə VLF müxtəlif geoloji hədəflərin, xüsusən də qırılma zonaları, su ilə dolu çatlar, sulfid minerallaşması və geoloji yollar kimi keçirici strukturların ilkin tədqiqatları üçün praktik, sürətli və nisbətən ucuz bir metoddur. yeraltı sular.
Bu məqalədə VLF metodunun nəzəri əsasları , ölçmə prinsipləri, interpretasiya metodları və kəşfiyyat və ətraf mühit geofizikası sahəsində ümumi tətbiqlər müzakirə olunur.
-
VLF Metodunun Nəzəri Əsasları
1. Elektromaqnit dalğaları və induksiya anlayışı
VLF siqnalları atmosferdə yayılan və Yer səthi ilə qarşılıqlı təsir göstərən elektrik (E) və maqnit (H) sahə komponentlərindən ibarət elektromaqnit dalğalarıdır. Bu dalğalar Yerə dəydikdə, enerjinin bir hissəsi səth dalğaları kimi yayılır, bir hissəsi isə yeraltı təbəqəyə nüfuz edir. Əgər bir cisim və ya zona ətrafdakı süxurdan (məsələn, yaş gil, sulu qırılma zonaları, sulfid damarları) daha yüksək elektrik keçiriciliyinə malikdirsə, ilkin elektromaqnit sahəsi keçirici cisim daxilində burulğan cərəyanlarına səbəb olacaq.
Bu burulğanlı cərəyanlar ikinci dərəcəli sahələr yaradır və daha sonra cihaz tərəfindən tutulur. Başqa sözlə, VLF anomaliyaları ötürücüdən gələn ilkin sahə ilə yeraltı strukturda induksiya edilən ikinci dərəcəli sahə arasındakı cavab fərqinə görə yaranır.
2. Əsas sahə mənbəyi: VLF ötürücüsü
VLF metodu müəyyən bir tezlikdə sabit siqnal ötürən yüksək güclü VLF ötürücülərindən istifadə edir. Bir çox ərazidə eyni vaxtda birdən çox VLF stansiyası qəbul edilə bilər, lakin operatorlar adətən aşağıdakı ötürücüləri seçirlər:
– siqnal tədqiqat yerində ən güclü və ən sabitdir,
– ötürücünün istiqaməti hədəf istiqamətinə kifayət qədər uyğundur (məsələn, axtarılan nasazlığın istiqamətinə perpendikulyar),
– tezlik və yayılma şərtləri adekvatdır.
Xarici mənbədən istifadə etdiyi üçün bu metod sahədə generator və ya dövrə ötürücü tələb etmir və bu da tədqiqatı çox səmərəli edir.
3. Mühüm parametrlər: keçiricilik və nüfuzetmə dərinliyi
VLF reaksiyası mühitin elektrik keçiriciliyindən (σ) güclü şəkildə təsirlənir. Dalğanın nə qədər "nüfuz edə" biləcəyini qiymətləndirmək üçün tez-tez istifadə olunan bir anlayış, sahə amplitudasının səth dəyərinin təxminən 1/e-yə düşdüyü dərinlik olan dəri dərinliyidir (δ). Sadə dillə desək:
– Müqavimət yüksək olduqda (keçiricilik aşağı olduqda) nüfuzetmə artır.
– Keçiricilik yüksək olduqda nüfuzetmə azalır, çünki sahə sürətlə sönür.
VLF tezlikləri (~kHz) ilə bu metod ümumiyyətlə dayazdan orta dərinliklərə (geoloji şəraitdən asılı olaraq onlarla metr, bəlkə də daha çox) həssasdır. Buna görə də, VLF sınıq zonaları və qırılmalar kimi dayaz strukturların xəritələşdirilməsi üçün çox uyğundur.
4. Sahə komponentləri və polyarizasiya
VLF təcrübəsində əsas ölçmə, keçirici strukturun təsiri altında maqnit sahəsinin (və ya sahənin əyilməsinin) dəyişməsidir. Əsas sahə uzunsov keçiriciyə (məsələn, qırılma zonasına) təsir etdikdə, aşağıdakı dəyişikliklərə səbəb olan komponentlərlə ikinci dərəcəli sahə yaranır:
– əyilmə bucağı (ərazinin əyilmə bucağı),
– siqnalın fazalı (real) və kvadratural (xəyali) komponentləri.
Fazalı komponent nisbətən "yaxşı" və daha birbaşa keçiricinin reaksiyası ilə əlaqəlidir, kvadratura isə çox vaxt faza effektləri və keçirici/gil xüsusiyyətləri, eləcə də həndəsə və dərinlik şərtləri ilə əlaqədardır.
-
Sahə Ölçmə Prinsipləri
1. Sorğu prosedurları
VLF tədqiqatları müəyyən nöqtə intervallarında (məsələn, 5-20 m) ölçmə yolu (profil) boyunca gəzməklə aparılır. Operator cihazı seçilmiş ötürücüyə yönəldir və sonra hər stansiyada VLF parametrlərini qeyd edir. Təcrübəçilər adətən ikiölçülü anomaliya xəritəsi yaratmaq üçün birdən çox paralel keçid edirlər.
VLF-də həndəsənin açarı budur: ən aşkar anomaliyalar hədəfin trayektoriyası və istiqaməti əsas sahə istiqaməti ilə yaxşı kəsişdikdə ortaya çıxır. Ötürücüyə demək olar ki, paralel istiqamətlənmiş uzanmış keçirici hədəflər çox vaxt daha zəif reaksiyalar yaradır.
2. Əsas məlumatlar: fazalı və kvadratura
Müasir VLF alətləri ümumiyyətlə iki əsas kanal istehsal edir:
– Fazada (% və ya dərəcə): əsas sahə ilə fazada cavab.
– Kvadratura (% və ya dərəcə): 90° faz fərqi reaksiyası.
Bu iki kanal vacibdir, çünki:
– Fazadaxili cərəyan nisbətən yaxşı və dayaz keçiricilər üçün çox vaxt üstünlük təşkil edir.
– Kvadratlaşma zəif keçiricilərdə, daha dərin keçiricilərdə və ya dispersiya/faza gecikməsi effektlərinə səbəb olan mühitlərdə artmağa meyllidir.
3. Məlumatların işlənməsi: Fraser və Karous-Hjelt filtrləri
Xam VLF məlumatlarını kiçik, səs-küydən qaynaqlanan dəyişikliklər səbəbindən oxumaq çox vaxt çətindir. İki məşhur emal üsulu bunlardır:
– Freyzer Filtri
Qradiyent dəyişikliklərini vurğulamaqla fazalı məlumatları daha interpretasiya edilə bilən formaya çevirmək. Nəticə çox vaxt keçiricinin mövqelərinə uyğun zirvələri olan bir əyridir.
– Karous–Hjelt Filtri
Keçiricilərin nisbi yerini və dərinliyini vizuallaşdırmaq üçün cərəyan sıxlığı psevdokəsicisi yaradır. Müasir ERT və ya EM kimi "əsl" inversiya olmasa da, bu filtr, xüsusən də xətti strukturlar üçün sürətli şərhi asanlaşdırır.
-
VLF Anomaliyasının Təfsiri
1. Keçirici anomaliyalarının ümumi xüsusiyyətləri
Qüsur zonaları kimi xətti keçiricilər tez-tez aşağıdakı nümunələrə səbəb olur:
– fazada işarənin dəyişməsi (sıfır keçid),
– yamac və dərinlikdən asılı olaraq simmetrik və ya asimmetrik zirvələr/çöküntülər,
– anomaliyanın həqiqi keçiricidən və ya sadəcə səthi topoqrafik/heterojenlik effektindən qaynaqlandığını müəyyən etməyə kömək edən kvadratura reaksiyası.
Güclü anomaliyalar adətən aşağıdakıları göstərir:
– yüksək keçiricilik (məsələn, sulfid minerallaşması və ya yaş gil),
– dayaz keçirici,
– ötürücü istiqamətinə nisbətən “ideal” keçiricinin istiqaməti.
2. Qeyri-müəyyənlik və məhdudiyyətlər
VLF metodunun başa düşülməsi lazım olan məhdudiyyətləri var:
– Ötürücüdən asılılıq: məlumatların keyfiyyəti siqnal gücündən və yayılma müdaxiləsindən asılıdır.
– Mədəni səs-küyə həssasdır: elektrik xətləri, məftil çəpərlər, borular, relslər və digər infrastruktur yalançı anomaliyalar yarada bilər.
– Qeyri-adi şərh: anomaliyalar dərinlik, yamac və keçiriciliyin müxtəlif kombinasiyalarından qaynaqlana bilər.
– Məhdud dərinlik: ümumiyyətlə dayaz-orta hədəflər üçün təsirlidir; daha dərin hədəflər üçün digər EM və ya geoelektrik metodlar tələb olunur.
Buna görə də, VLF ilkin tanıma və ya xəritələşdirmə metodu kimi idealdır və daha sonra 2D müqavimət/ERT, IP, maqnit və ya qazma kimi digər üsullarla təsdiqlənir.
-
VLF metodunun geofizikada tətbiqi
1. Qırılma və sınıq zonalarının xəritələşdirilməsi
VLF-in ən çox yayılmış tətbiqi su, gil və ya dəyişikliyə görə keçirici olan struktur zonaların aşkarlanmasıdır. Məsələn, geotermal kəşfiyyatda çatlar və qırıqlar maye yolları kimi çıxış edir; VLF bu yolları səthdə sürətlə xəritələşdirməyə kömək edir.
2. Yeraltı suların kəşfiyyatı
Hidrogeofizikada VLF aşağıdakıları tapmaq üçün istifadə olunur:
– sərt süxurlarda (sərt süxur akviferində) çatlar,
– suyu tutan litoloji kontaktlar,
– daha çox su ilə doymuş və daha çox keçiriciliyə malik olan hava şəraitinə məruz qalan zona.
Bu üsul, xüsusilə metamorfik və ya maqmatik süxur sahələrində daha perspektivli quyu qazma yerlərini müəyyən etmək üçün tez-tez istifadə olunur.
3. Faydalı qazıntıların kəşfiyyatı
VLF, kütləvi sulfidlər, qrafit və ya müəyyən dəyişmə zonaları kimi keçirici minerallaşmanı aşkar edə bilər. Ehtiyatların qiymətləndirilməsi üçün əsas metod olmasa da, VLF aşağıdakılar üçün təsirlidir:
– keçirici damarların izlənməsi,
– minerallaşmanı idarə edən struktur tendensiyalarının xəritələşdirilməsi,
– qabaqcıl hədəfləri müəyyən etmək üçün geniş ərazilərin sürətli tədqiqatı.
4. Ətraf mühit və mühəndislik geofizikası
Ətraf mühit tədqiqatlarında VLF aşağıdakıları müəyyən etməyə kömək edir:
– bəndlərdə/sahillərdə sızma yolu,
– sürüşməyə meylli su ilə doymuş torpaq zonaları,
– keçiricilik ziddiyyətlidirsə, şleyf çirklənməsinin göstəricisi.
VLF, həmçinin geotexniki tədqiqatların erkən mərhələlərində səthə yaxın keçirici heterojenliklərin sürətli xəritəçisi kimi istifadə edilə bilər.
-
Nəticə
VLF metodu, keçirici yeraltı strukturları aşkar etmək üçün çox aşağı tezlikli ötürücülərdən istifadə edən passiv elektromaqnit texnikadır. Onun nəzəri əsası elektromaqnit induksiyasına əsaslanır: birincil sahə keçiricidə cərəyan yaradır və nəticədə faza və kvadratura dəyişikliyi kimi ölçülən ikincil sahə yaranır. Sürətli sahə tədqiqatı, aşağı qiyməti və qırılmalar və sınıqlar kimi xətti strukturları vurğulamaq qabiliyyəti ilə VLF çox faydalıdır... yeraltı kəşfiyyatı, geoloji struktur xəritələşdirilməsi, mineral axtarışı və ətraf mühit tətbiqləri. Lakin onun təfsiri qeyri-müəyyəndir və mədəni səs-küyə həssasdır, buna görə də VLF nəticələri təsdiq üçün digər geofiziki metodlarla birləşdirilməlidir.
İstəsəniz, VLF sorğu axınının planlaşdırmadan anomaliya xəritəsinə qədər nümunə bölməsini əlavə edə və ya standart sitatlarla tam elmi məqalə strukturu yarada bilərəm.
