Ipilẹ ti imọran ati Lilo Ọna VLF ninu Geophysics
Pendahuluan
Ọ̀nà VLF (Ìgbàfẹ́ Kéré Jù) jẹ́ ọ̀nà oníná-ẹ̀rọ oníná-ẹ̀rọ tí ó ń lo àwọn ìgbì rédíò ìgbafẹ́ kékeré (ní nǹkan bí 15–30 kHz) láti ṣàwárí àwọn ìyàtọ̀ nínú àwọn ohun ìní iná mànàmáná lábẹ́ ilẹ̀. Láìdàbí ọ̀nà resistivity geoelectric tí ó nílò abẹ́rẹ́ lọ́wọ́lọ́wọ́ nípasẹ̀ àwọn elektrodu sínú ilẹ̀, ọ̀nà VLF sábà máa ń jẹ́ aláìṣiṣẹ́ nítorí pé ó ń lo àwọn orísun ìgbì láti ọ̀dọ̀ àwọn olùgbéjáde rédíò VLF tí ó wà ní ìrọ̀rùn (nígbà gbogbo fún ìbánisọ̀rọ̀ ológun tàbí ìlọsíwájú). Pẹ̀lú ìwà yìí, VLF jẹ́ ọ̀nà tí ó wúlò, kíákíá, àti tí kò wọ́n fún àwọn ìwádìí àkọ́kọ́ ti onírúurú ibi-afẹ́de ilẹ̀, pàápàá jùlọ àwọn ètò ìdarí bí àwọn agbègbè àbùkù, àwọn ìfọ́ tí omi kún, ìṣàn omi sulfide, àti àwọn ipa ọ̀nà ilẹ̀. omi inu ilẹ.
Àpilẹ̀kọ yìí jíròrò ìpìlẹ̀ ìlànà ìlànà VLF, àwọn ìlànà ìwọ̀n, àwọn ọ̀nà ìtumọ̀, àti àwọn ìlò gbogbogbòò nínú ẹ̀ka ìwádìí àti ìmọ̀ nípa àyíká.
-
Ipilẹ ti Imọ-ọrọ ti Ọna VLF
1. Èrò nípa ìgbì oníná-ìmọ́lẹ̀ àti ìfàsẹ́yìn
Àwọn àmì VLF jẹ́ ìgbì iná mànàmáná tí ó ní àwọn èròjà pápá iná mànàmáná (E) àti mànàmáná (H) tí ó ń tàn káàkiri afẹ́fẹ́ tí wọ́n sì ń bá ojú ilẹ̀ ayé lò. Nígbà tí ìgbì omi wọ̀nyí bá kọlu Ayé, díẹ̀ lára agbára náà ń tàn káàkiri bí ìgbì omi ojú ilẹ̀ àti àwọn kan ń wọ inú ilẹ̀. Tí ohun kan tàbí agbègbè kan bá ní agbára iná mànàmáná tí ó ga ju àpáta tí ó yí i ká lọ (fún àpẹẹrẹ, amọ̀ tí ó tutu, àwọn agbègbè àbùkù omi, àwọn iṣan sulfide), pápá iná mànàmáná àkọ́kọ́ yóò fa ìṣàn eddy nínú ara onírin.
Àwọn ìṣàn omi eddy wọ̀nyí máa ń mú àwọn pápá kejì jáde, èyí tí ohun èlò náà yóò sì mú. Ní ọ̀rọ̀ mìíràn, àwọn àìdánilójú VLF máa ń dìde nítorí ìyàtọ̀ nínú ìdáhùn láàárín pápá àkọ́kọ́ láti ọ̀dọ̀ olùgbéjáde àti pápá kejì tí ó fà nínú ìṣètò ilẹ̀.
2. Orísun pápá àkọ́kọ́: Olùgbéjáde VLF
Ọ̀nà VLF ń lo àwọn transmitter VLF alágbára gíga tí wọ́n ń gbé àmì ìdúróṣinṣin jáde ní ìgbóhùnsáfẹ́fẹ́ pàtó kan. Ní ọ̀pọ̀lọpọ̀ agbègbè, a lè gba ọ̀pọ̀lọpọ̀ ibùdó VLF ní àkókò kan náà, ṣùgbọ́n àwọn olùṣiṣẹ́ sábà máa ń yan àwọn transmitter tí:
– àmì náà lágbára jùlọ àti pé ó dúró ṣinṣin jùlọ ní ibi ìwádìí náà,
– ìtọ́sọ́nà olùgbéjáde náà tó láti bá ìtọ́sọ́nà ibi tí a fẹ́ lọ (fún àpẹẹrẹ, ní ìpele ìtọ́sọ́nà àṣìṣe tí a ń wá),
– awọn ipo igbohunsafẹfẹ ati itankale jẹ to.
Nítorí pé ó ń lo orísun ìta, ọ̀nà yìí kò nílò ẹ̀rọ amúṣẹ́dá tàbí ẹ̀rọ amúṣẹ́dá ní pápá ìṣeré náà, èyí sì mú kí ìwádìí náà ṣiṣẹ́ dáadáa.
3. Àwọn pàrámítà pàtàkì: ìṣàfihàn àti jíjìn ìtẹ̀síwájú
Ìdáhùn VLF ní ipa gidigidi lórí agbára ìṣiṣẹ́ iná mànàmáná (σ) ti àárín. Èrò kan tí a sábà máa ń lò láti ṣe ìṣirò bí ìjìnlẹ̀ awọ ara (δ) ṣe lè “wọlé” tó, èyí tí í ṣe ìjìnlẹ̀ tí ìbúgbà aaye náà fi ń lọ sí nǹkan bí 1/e ti iye ojú ilẹ̀ rẹ̀. Ní ṣókí,
– Ìwọ̀lú ara máa ń pọ̀ sí i nígbà tí resistance bá ga (ìgbéjáde agbára ìṣiṣẹ́ kéré).
– Ìwọ̀lé ara máa ń dínkù nígbà tí agbára ìṣiṣẹ́ bá ga, nítorí pé a máa ń rọ pápá náà kíákíá.
Pẹ̀lú àwọn ìgbòkègbodò VLF (~kHz), ọ̀nà yìí sábà máa ń ní ìmọ̀lára sí jíjìn tó jìn sí àárín (ọ̀pọ̀lọpọ̀ mítà, ó ṣeé ṣe kí ó sinmi lórí àwọn ipò ilẹ̀ ayé). Nítorí náà, VLF dára gan-an fún ṣíṣe àwòrán àwọn ìrísí tó jìn bí àwọn agbègbè ìfọ́ àti àwọn àbùkù.
4. Àwọn ẹ̀yà oko àti ìpínsípò
Nínú ìṣe VLF, ìwọ̀n àkọ́kọ́ ni ìyàtọ̀ pápá oofa (tàbí títẹ̀ pápá) gẹ́gẹ́ bí ìrísí ìdarí ṣe ní ipa lórí rẹ̀. Nígbà tí pápá àkọ́kọ́ bá kan olùdarí gígùn kan (fún àpẹẹrẹ, agbègbè àṣìṣe kan), pápá kejì ni a ń ṣẹ̀dá pẹ̀lú àwọn èròjà tí ó ń fa ìyípadà nínú:
- igun titẹ (igun titẹ ti ilẹ),
– àwọn ẹ̀yà ara àmì náà nínú ìpele (ojúlówó) àti quadrature (àwòrán).
Apá ìpele náà ní í ṣe pẹ̀lú ìdáhùn olùdarí tó “dára” tó sì tààrà, nígbàtí quadrature sábà máa ń ní í ṣe pẹ̀lú àwọn ipa ìpele àti àwọn ànímọ́ olùdarí/amọ̀ àti àwọn ipò ìrísí àti ìjìnlẹ̀.
-
Àwọn Ìlànà Ìwọ̀n Pápá
1. Àwọn ìlànà ìwádìí
A ṣe àwọn ìwádìí VLF nípa rírìn ní ojú ọ̀nà ìwọ̀n (profile) ní àwọn àkókò pàtó kan (fún àpẹẹrẹ, 5–20 m). Olùṣiṣẹ́ náà tọ́ka sí ohun èlò náà sí ẹ̀rọ tí a yàn, lẹ́yìn náà ó kọ àwọn pàrámítà VLF sílẹ̀ ní ibùdó kọ̀ọ̀kan. Àwọn oníṣẹ́ sábà máa ń ṣe ọ̀pọ̀lọpọ̀ ìjáde tí ó jọra láti ṣe àwòrán àìdámọ̀ onípele méjì.
Kókó pàtàkì sí ìrísí nínú VLF ni: àwọn àìdánilójú tó hàn gbangba jùlọ máa ń farahàn nígbà tí ipa ọ̀nà àti ìtọ́sọ́nà ibi-afẹ́de bá pàdé ìtọ́sọ́nà pápá àkọ́kọ́ dáadáa. Àwọn ibi-afẹ́de onítẹ̀sí tí ó gùn tí ó fẹ́rẹ̀ẹ́ jọra pẹ̀lú olùgbéjáde sábà máa ń mú àwọn ìdáhùn tí kò lágbára jáde.
2. Àwọn ìwífún pàtàkì: ìpele-ìpele àti ìpele-ìpele
Àwọn ohun èlò VLF òde òní sábà máa ń ṣe àwọn ikanni pàtàkì méjì:
– Nínú ìpele (% tàbí àwọn ìpele): ìdáhùn ní ìpele pẹ̀lú pápá àkọ́kọ́.
– Ìdáhùn Onípele-ẹ̀ẹ̀rin (% tàbí àwọn ìwọ̀n): Ìdáhùn ìyàtọ̀ ìpele 90°.
Àwọn ikanni meji yìí ṣe pàtàkì nítorí:
– Nínú-ìpele sábà máa ń hàn gbangba fún àwọn atọ́nà tó dára àti àwọn tí kò jinlẹ̀.
– Quadrature maa n pọ si ninu awọn onidakọ ti ko lagbara, awọn onidakọ ti o jinle, tabi ninu media ti o fa awọn ipa pipinka/ipo idaduro.
3. Data processing: Fraser ati Karous-Hjelt Ajọ
Ó máa ń ṣòro láti kà àwọn ìwífún VLF tí kò ṣe déédéé nítorí àwọn ìyípadà kékeré tí ariwo ń fà. Àwọn ọ̀nà ìṣiṣẹ́ méjì tí ó gbajúmọ̀ ni:
– Àlẹ̀mọ́ Fraser
Ṣíṣe àyípadà ìpele ìpele sí ìrísí tó rọrùn láti lóye nípa fífi àwọn ìyípadà ìpele hàn. Àbájáde rẹ̀ sábà máa ń jẹ́ ìlà pẹ̀lú àwọn òkè tó bá ipò adarí mu.
– Àlẹ̀mọ́ Karous–Hjelt
Ó ń ṣe àgbékalẹ̀ ìpele ìṣàn-àkókò láti fojú inú wo ibi tí àwọn olùdarí ìṣiṣẹ́ wà àti ìjìnlẹ̀ rẹ̀. Bó tilẹ̀ jẹ́ pé kì í ṣe ìyípadà “òótọ́” bíi ERT tàbí EM òde òní, àlẹ̀mọ́ yìí ń mú kí ìtumọ̀ kíákíá rọrùn, pàápàá jùlọ fún àwọn ètò ìlà.
-
Ìtumọ̀ Àìdọ́gbọ́n VLF
1. Àwọn ànímọ́ gbogbogbòò ti àwọn àìṣedéédéé olùdarí
Àwọn olùdarí ìlà bíi àwọn ibi àbùkù sábà máa ń fa àwọn àpẹẹrẹ wọ̀nyí:
– iyipada ami (odo agbelebu) ni ipele-ipele,
– àwọn òkè/ìgun tí ó ní ìwọ̀n tí ó dọ́gba tàbí tí kò ní ìwọ̀n tí ó da lórí ìtẹ̀sí àti jíjìn,
– ìdáhùn onígun mẹ́rin tí ó ń ran lọ́wọ́ láti mọ̀ bóyá àìṣedéédéé náà jẹ́ nítorí olùdarí gidi tàbí ipa ìrísí ojú-òpó/àyípadà ojú-òpó.
Àwọn àìdánilójú tó lágbára sábà máa ń fi hàn pé:
– agbara gbigbejade giga (fun apẹẹrẹ, isọdimimọ sulfide tabi amọ tutu),
– adarí aijinile,
– itọsọna adarí “ti o dara julọ” ni ibatan si itọsọna atagba.
2. Àìlóye àti àwọn ààlà
Ọ̀nà VLF ní àwọn ààlà tí ó nílò láti lóye:
– Ìgbẹ́kẹ̀lé olùgbéjáde: Dídára dátà sinmi lórí agbára àmì àti ìdènà ìtànkálẹ̀.
– Ó ní ìmọ̀lára sí ariwo àṣà: àwọn okùn iná mànàmáná, àwọn odi wáyà, àwọn páìpù, irin, àti àwọn ètò ìṣiṣẹ́ míràn lè fa àwọn àṣìṣe èké.
– Ìtumọ̀ tí kìí ṣe àrà ọ̀tọ̀: àwọn àìdámọ̀ràn lè wáyé nípasẹ̀ onírúurú àpapọ̀ jíjìn, ìtẹ̀sí, àti ìṣàfihàn.
– Ijinle ti o lopin: o munadoko nigbagbogbo fun awọn ibi-afẹde ti ko jinle–alabọde; fun awọn ibi-afẹde ti o jinle awọn ọna EM tabi geoelectric miiran nilo.
Nítorí náà, VLF jẹ́ ọ̀nà ìdámọ̀ tàbí máàpù àkọ́kọ́ tí a lè fi àwọn ọ̀nà míràn bíi 2D resistivity/ERT, IP, magnetic, tàbí drill jẹ́rìí sí.
-
Lilo Ọna VLF ninu Geophysics
1. Ṣíṣe àwòrán àwọn agbègbè àbùkù àti ìfọ́
Lílo VLF tó wọ́pọ̀ jùlọ ni wíwá àwọn agbègbè ìṣètò tí ó ń darí nítorí omi, amọ̀, tàbí ìyípadà. Nínú ìwádìí geothermal, fún àpẹẹrẹ, àwọn àbùkù àti ìfọ́ ń ṣiṣẹ́ gẹ́gẹ́ bí ipa ọ̀nà omi; VLF ń ran lọ́wọ́ láti yára yàwòrán àwọn ipa ọ̀nà wọ̀nyí ní ojú ilẹ̀.
2. Ṣíṣe àwárí omi ilẹ̀
Nínú hydrogeophysics, a lo VLF láti rí:
– egungun ninu apata lile (omi inu apata lile),
- awọn olubasọrọ lithologic ti o fa omi,
– agbegbe ti oju ojo wa ti o kun fun omi ati pe o le lo agbara lati ṣe itọsọna diẹ sii.
A sábà máa ń lo ọ̀nà yìí láti mọ àwọn ibi tí a lè máa gbẹ́ kànga, pàápàá jùlọ ní àwọn agbègbè àpáta tí ó ní ìrísí tàbí àwọn ibi tí ó ní ìrísí àpáta.
3. Ìwádìí ohun alumọ́ọ́nì
VLF le ṣe àwárí ìṣàfihàn ohun alumọ́ni oníwà-bí-ẹ̀rọ bíi sulfide ńlá, graphite, tàbí àwọn agbègbè ìyípadà kan. Bó tilẹ̀ jẹ́ pé kìí ṣe ọ̀nà àkọ́kọ́ fún ìṣàyẹ̀wò ìpamọ́, VLF munadoko fún:
- wiwa awọn iṣan ti n ṣakoso,
– àwòrán àwọn àṣà ìṣètò tí ó ń ṣàkóso ìṣàkóṣo ohun alumọ́ni,
– ìwádìí kíákíá ti àwọn agbègbè ńlá láti pinnu àwọn ibi-afẹ́de tó ti ní ìlọsíwájú.
4. Imọ-ẹrọ nipa ayika ati imọ-ẹrọ
Nínú àwọn ìwádìí nípa àyíká, VLF ń ran lọ́wọ́ láti dá àwọn wọ̀nyí mọ̀:
– ipa ọ̀nà tí ó yà síta lórí àwọn ìdè omi/àwọn etíkun,
– awọn agbegbe ile ti o kun fun omi ti o le fa awọn ilẹ gbigbẹ,
– àmì ìbàjẹ́ plum tí conductivity bá yàtọ̀ síra.
A tun le lo VLF ni awọn ipele ibẹrẹ ti awọn iwadii imọ-jinlẹ geotechnical gẹgẹbi mapper iyara ti awọn iyatọ ti o wa nitosi dada.
-
Ipari
Ọ̀nà VLF jẹ́ ọ̀nà ẹ̀rọ itanna onígbà díẹ̀ tí ó ń lo àwọn ẹ̀rọ transmitter igbohunsafẹfẹ kékeré láti ṣàwárí àwọn ètò ìṣàn abẹ́ ilẹ̀. Ìpìlẹ̀ ìmọ̀ rẹ̀ sinmi lórí ìfàsẹ́yìn elektromagnetic: pápá àkọ́kọ́ kan ń fa ìṣàn kan nínú adarí, èyí tí ó ń yọrí sí pápá kejì tí a wọ̀n gẹ́gẹ́ bí ìyípadà nínú ìpele àti quadrature. Pẹ̀lú ìwádìí pápá kíákíá rẹ̀, owó tí ó kéré, àti agbára láti ṣe àfihàn àwọn ètò ìlà bíi àbùkù àti ìfọ́, VLF wúlò gan-an fún ìwádìí omi inú ilẹ̀, àwòrán ìṣètò ilẹ̀ ayé, wíwá ohun alumọ́ni, àti àwọn ohun èlò àyíká. Síbẹ̀síbẹ̀, ìtumọ̀ rẹ̀ kò ṣe kedere, ó sì ní ìmọ̀lára sí ariwo àṣà, nítorí náà, ó yẹ kí a so àwọn èsì VLF pọ̀ mọ́ àwọn ọ̀nà ìwádìí ilẹ̀ ayé mìíràn fún ìfìdí múlẹ̀.
Tí o bá fẹ́, mo lè fi apá àpẹẹrẹ ìṣàyẹ̀wò VLF láti ètò sí àwòrán àìṣedéédé kún un, tàbí kí n ṣẹ̀dá ìṣètò àpilẹ̀kọ ìmọ̀ sáyẹ́ǹsì pípé pẹ̀lú àwọn ìtọ́kasí déédéé.
