Fototra Teorika sy Fampiharana ny Fomba VLF amin'ny Jeofizika
Pendahuan
Ny fomba VLF (Very Low Frequency) dia fomba jeofizika elektromagnetika izay mampiasa onjam-peo ambany dia ambany (manodidina ny 15–30 kHz) mba hamantarana ny fiovaovan'ny toetran'ny herinaratra ambanin'ny tany. Tsy toy ny fomba jeoelektrika resistivity izay mitaky fampidirana herinaratra amin'ny alàlan'ny elektroda ao anaty tany, ny fomba VLF dia mazàna tsy mihetsika satria mampiasa loharanon'onjam-peo avy amin'ny mpandefa radio VLF mora azo (matetika ho an'ny fifandraisana ara-miaramila na fitetezana). Amin'io toetra io, ny VLF dia fomba azo ampiharina, haingana ary tsy dia lafo loatra ho an'ny fanadihadiana voalohany amin'ny lasibatra jeolojika isan-karazany, indrindra fa ny rafitra mpitondra herinaratra toy ny faritra misy hadisoana, ny triatra feno rano, ny mineraly sulfide, ary ny lalan'ny jeolojika. ambanin'ny tany.
Ity lahatsoratra ity dia miresaka momba ny fototra ara-teoria amin'ny fomba VLF, ny fitsipiky ny fandrefesana, ny fomba fandikana, ary ny fampiharana ankapobeny eo amin'ny sehatry ny fikarohana sy ny jeofizika momba ny tontolo iainana.
-
Fototra ara-teorika amin'ny fomba VLF
1. Ny foto-kevitry ny onja elektromagnetika sy ny induction
Onja elektromagnetika misy singa elektrika (E) sy magnetika (H) ny famantarana VLF izay miparitaka manerana ny atmosfera ary mifandray amin'ny velaran'ny Tany. Rehefa mamely ny Tany ireo onja ireo, dia miparitaka ho onja ambonin'ny tany ny angovo sasany ary ny sasany miditra ao ambanin'ny tany. Raha toa ka manana conductivity elektrika ambony kokoa noho ny vatolampy manodidina ny zavatra na faritra iray (ohatra, tanimanga lena, faritra misy olana amin'ny rano, lalan-drà sulfide), dia hiteraka courant éddy ao anatin'ny vatana conductive ny sehatra elektromagnetika voalohany.
Ireo courant éddy ireo dia mamorona saha faharoa, izay avy eo dia raisin'ny fitaovana. Raha lazaina amin'ny teny hafa, ny anomalia VLF dia miseho noho ny fahasamihafan'ny fihetsika eo amin'ny saha voalohany avy amin'ny mpandefa sy ny saha faharoa ateraky ny rafitra ambanin'ny tany.
2. Loharano voalohany amin'ny sehatra: mpandefa VLF
Mampiasa mpandefa VLF mahery vaika ny fomba VLF izay mandefa famantarana marin-toerana amin'ny matetika voafaritra. Any amin'ny faritra maro, azo raisina miaraka ny toby VLF maromaro, saingy mazàna ny mpandraharaha dia misafidy mpandefa izay:
– ny famantarana no matanjaka indrindra sy marin-toerana indrindra any amin'ny toerana nanaovana ny fanadihadiana,
- mifanaraka tsara amin'ny toerana kendrena ny lalana alehan'ny mpandefa (ohatra, mifanitsy amin'ny lalana izoran'ny lesoka tadiavina),
– ampy tsara ny fepetra momba ny fatran'ny onjam-peo sy ny fiparitahan'ny onjam-peo.
Satria mampiasa loharano ivelany izy io, ity fomba ity dia tsy mitaky mpamokatra na mpampita herinaratra eny an-kianja, ka mahatonga ny fanadihadiana ho tena mahomby.
3. Masontsivana manan-danja: ny conductivity sy ny halaliny miditra
Ny fihetsiky ny VLF dia tena voataonan'ny conductivity elektrika (σ) an'ny medium. Ny foto-kevitra matetika ampiasaina hanombanana ny halavirana ahafahan'ny onja "miditra" dia ny halaliny (δ), izay ny halaliny izay midina ho eo amin'ny 1/e eo ho eo amin'ny sandan'ny velarany ny amplitude-n'ny saha. Raha lazaina amin'ny teny tsotra:
– Mitombo ny fidiran'ny taratra rehefa avo ny fanoherana (ambany ny fitarihana herinaratra).
– Mihena ny fidiran'ny taratra rehefa avo ny conductivity, satria mihena haingana ny herin'ny taratra.
Amin'ny fatran'ny VLF (~kHz), ity fomba ity dia mazàna mora tohina amin'ny halaliny marivo ka hatramin'ny antonony (am-polo metatra, mety mihoatra arakaraka ny toe-javatra ara-jeolojika). Noho izany, ny VLF dia tena mety amin'ny fanaovana sarintany ireo rafitra marivo toy ny faritra vaky sy ny lesoka.
4. Singa ao amin'ny saha sy ny polarisation
Ao amin'ny fampiharana VLF, ny fandrefesana voalohany dia ny fiovaovan'ny saha magnetika (na ny fiolahana amin'ny saha) araka ny fiantraikan'ny rafitra mpitondra herinaratra. Rehefa midona amin'ny mpitondra herinaratra lava (ohatra, faritra misy lesoka) ny saha voalohany, dia misy saha faharoa vokarina miaraka amin'ny singa izay miteraka fiovana amin'ny:
- zoro fitongilanana (zoro fitongilanan'ny tany),
– singa in-phase (tena izy) sy quadrature (noforonina) ao amin'ny famantarana.
Ny singa ao anatin'ny dingana dia mifandraika amin'ny fihetsiky ny mpitarika "tsara" sy mivantana kokoa, raha toa kosa ny quadrature matetika mifandray amin'ny fiantraikan'ny dingana sy ny toetran'ny mpitarika/tanimanga ary koa ny jeometrika sy ny fepetra halaliny.
-
Fitsipiky ny fandrefesana eny an-kianja
1. Fomba fiasa amin'ny fanadihadiana
Ny fanadihadiana VLF dia atao amin'ny alalan'ny fandehanana manaraka ny lalana fandrefesana (profil) amin'ny elanelana voafaritra (ohatra, 5–20 m). Ny mpampiasa dia manondro ny fitaovana mankany amin'ny mpandefa voafantina ary avy eo dia mirakitra ireo masontsivana VLF amin'ny toerana tsirairay. Matetika ny mpitsabo dia manao fandalovana mifanitsy imbetsaka mba hamokarana sarintany tsy ara-dalàna roa refy.
Ny fanalahidin'ny jeometrika ao amin'ny VLF dia: miseho ireo anomalia miharihary indrindra rehefa mifanena tsara amin'ny lalana voalohany amin'ny saha ny lalan'ny lasibatra sy ny fironany. Ireo lasibatra mpitondra herinaratra lava sy mifanitsy amin'ny mpandefa dia matetika miteraka valinteny malemy kokoa.
2. Angon-drakitra fototra: in-phase sy quadrature
Amin'ny ankapobeny dia mamokatra fantsona roa lehibe ny zavamaneno VLF maoderina:
– Ao anatin'ny dingana (% na degre): valinteny ao anatin'ny dingana miaraka amin'ny saha voalohany.
– Efatrazoro (% na degre): Valinteny fahasamihafan'ny dingana 90°.
Zava-dehibe ireo fantsona roa ireo satria:
– Matetika miharihary ny in-phase ho an'ny mpitarika tsara sy marivo.
– Mirona hitombo ny quadrature amin'ny mpitondra herinaratra malemy kokoa, mpitondra herinaratra lalindalina kokoa, na amin'ny media izay miteraka fiantraikan'ny dispersion/phase lag.
3. Fanodinana angona: sivana Fraser sy Karous-Hjelt
Matetika sarotra vakiana ny angon-drakitra VLF manta noho ny fiovana kely ateraky ny tabataba. Ireto misy teknika fanodinana roa malaza:
– Sivana Fraser
Mamadika ny angon-drakitra ao anatin'ny dingana ho endrika azo adika kokoa amin'ny alàlan'ny fanasongadinana ny fiovan'ny gradient. Ny vokatra dia matetika fiolahana misy tendrony mifanaraka amin'ny toerana misy ny mpitarika.
– Sivana Karous–Hjelt
Mamorona fizarana pseudo-hakitroky ny courant mba hijerena ny toerana misy sy ny halalin'ny conducteur. Na dia tsy "marina" toy ny ERT na EM maoderina aza ity sivana ity, dia manamora ny fandikana haingana, indrindra ho an'ny rafitra linear.
-
Fandikana ny tsy fetezan'ny VLF
1. Toetra ankapoben'ny tsy fetezan'ny mpitarika
Ireo mpitarika lineary toy ny faritra misy olana matetika dia miteraka ireto lamina manaraka ireto:
- fiovan'ny famantarana (fiampitana aotra) eo amin'ny dingana,
- tendrony/fiolahana simetrika na tsy simetrika arakaraka ny tehezan-kavoana sy ny halaliny,
– valinteny quadrature izay manampy amin'ny famaritana raha vokatry ny mpitarika tena izy ny anomaly sa vokatry ny topografika/heterogeneity ivelany fotsiny.
Ny anomalia mahery vaika dia mazàna manondro:
- fitarihana avo lenta (ohatra, ny mineraly solifara na tanimanga lena),
- mpitarika marivo,
– ny fironan'ny mpitarika "tsara indrindra" raha oharina amin'ny lalana izoran'ny mpandefa.
2. Fisalasalana sy fetra
Misy fetrany ny fomba VLF izay mila takarina:
– Fiankinan-doha amin'ny mpandefa: miankina amin'ny tanjaky ny famantarana sy ny fitsabahan'ny fiparitahan'ny angona ny kalitaon'ny angona.
– Mora tohina amin'ny tabataba ara-kolontsaina: ny tariby herinaratra, ny fefy tariby, ny fantsona, ny lalamby ary ny fotodrafitrasa hafa dia mety hiteraka tsy fetezana diso.
– Fandikana tsy miavaka: ny tsy fetezana dia mety ho vokatry ny fitambaran'ny halaliny, ny fisolampy ary ny fitarihan'ny herinaratra isan-karazany.
– Halaliny voafetra: amin'ny ankapobeny dia mahomby ho an'ny lasibatra marivo ka hatramin'ny antonony; ho an'ny lasibatra lalindalina kokoa dia ilaina ny fomba EM na jeoelektrika hafa.
Noho izany, ny VLF dia mety tsara ho fomba famantarana na fanaovana sarintany voalohany izay avy eo hamarinina amin'ny alalan'ny fomba hafa toy ny resistivity 2D/ERT, IP, andriamby, na fandavahana.
-
Fampiharana ny fomba VLF amin'ny jeofizika
1. Fametrahana sarintany ny faritra misy ny lesoka sy ny vaky
Ny fampiharana mahazatra indrindra ny VLF dia ny famantarana ireo faritra ara-drafitra izay mitarika rano noho ny rano, tanimanga, na fiovana. Amin'ny fikarohana jeothermal, ohatra, ny lesoka sy ny vaky dia miasa toy ny lalan'ny ranoka; ny VLF dia manampy amin'ny famaritana haingana ireo lalana ireo eny ambonin'ny tany.
2. Fikarohana momba ny rano ambanin'ny tany
Ao amin'ny hidrojeofizika, ny VLF dia ampiasaina hahitana:
- triatra amin'ny vatolampy mafy (lavaka ambanin'ny tany misy vatolampy mafy),
- ireo fifandraisana litholojika izay misambotra rano,
– faritra tratran'ny toetr'andro izay tototry ny rano kokoa ary mitondra herinaratra kokoa.
Matetika ity fomba ity no ampiasaina mba hamaritana ireo toerana mety kokoa handavahana lavadrano, indrindra fa any amin'ny faritra misy vatolampy metamorphic na igneous.
3. Fikarohana harena an-kibon'ny tany
Afaka mamantatra ny fiforonan'ny mineraly mitondra herinaratra toy ny solifida goavana, grafita, na faritra sasany amin'ny fiovaovana ny VLF. Na dia tsy fomba voalohany amin'ny fanombanana ny tahirin-javatra aza, dia mahomby amin'ny:
- fanaraha-maso ny lalan-drà mpitondra,
- sarintany maneho ireo fironana ara-drafitra izay mifehy ny fiforonan'ny mineraly,
- fanadihadiana haingana ireo faritra midadasika mba hamaritana ireo tanjona efa mandroso.
4. Jeofizika momba ny tontolo iainana sy ny injeniera
Ao amin'ny fanadihadiana momba ny tontolo iainana, ny VLF dia manampy amin'ny famantarana:
– lalan'ny rano mikoriana eo amin'ny tohodrano/fefiloha,
- faritra misy tany tototry ny rano izay mora mihotsaka,
– famantarana ny fahalotoan'ny rivotra raha mifanohitra ny fitarihan'ny rivotra.
Azo ampiasaina amin'ny dingana voalohany amin'ny fanadihadiana jeoteknika ihany koa ny VLF ho toy ny fitaovana fanaovana sarintany haingana ny tsy fitoviana eo amin'ny fitarihan'ny rano akaikin'ny velaran-tany.
-
Famaranana
Ny fomba VLF dia teknika elektromagnetika passive izay mampiasa mpandefa amin'ny matetika ambany dia ambany mba hamantarana ireo rafitra mpitondra herinaratra ambanin'ny tany. Ny fotony teorika dia miorina amin'ny induction elektromagnetika: ny saha voalohany dia miteraka courant ao amin'ny mpitondra herinaratra, ka miteraka saha faharoa izay refesina ho fiovan'ny phase sy quadrature. Noho ny fandrefesana saha haingana, ny vidiny mirary, ary ny fahafahana manasongadina ireo rafitra linear toy ny lesoka sy ny vaky, ny VLF dia tena ilaina amin'ny fikarohana an-drano, sarintany ara-jeolojika momba ny rafitra jeolojika, fikarohana mineraly, ary fampiharana ara-tontolo iainana. Na izany aza, tsy mazava ny fandikana azy ary mora tohina amin'ny tabataba ara-kolontsaina, noho izany dia tokony hampiarahina amin'ny fomba jeofizika hafa ny valin'ny VLF mba hanamafisana.
Raha tianao, afaka manampy fizarana santionany amin'ny fizotran'ny fanadihadiana VLF aho, manomboka amin'ny fandrindrana ka hatramin'ny sarintany tsy ara-dalàna, na mamorona rafitra lahatsoratra siantifika feno miaraka amin'ny teny nalaina mahazatra.
