مقاله بررسی میدان مغناطیسی زمین

مقاله بررسی میدان مغناطیسی زمین در 19 صفحه ورد قابل ویرایش 

مقدمه

پس از پایان جنگ جهانی دوم، دولتها برای جبران خسارت جنگ روی به منابع طبیعی آوردند با شروع جنگ سرد مكتشفان بدنبال منابع مطمئن در كشورهای نزدیك آمریكا بودند كه كانادا بهترین كشور بود هم از نظر وسعت و هم از نظر منابع معدنی.

فلزات پایه مانند مس، سرب، روی و نیكل، از طرفی شرایط بد آب و هوایی از قبیل سرمای زیاد و یخبندان در قسمتی از سال اكتشافی را سخت می كرد و مهمترین عامل فاكتور زمان بود كه تأخیر در هر مرحله باعث موكول شدن ادامه عملیات به فصل بعدی شود از طرفی روشهای كند ژئوفیزیكی نیز به این تأخیر كمك می كرد.

ژئوفیزیك به دلیل ویژگیهایی كه دارد كم هزینه بودن و بیشترین سرعت بهترین راه برای برداشت بود اما متدهای گراویتی بدلیل دیگر مشكلات كنار گذاشته شد و روشهای قدیمی مغناطیس بدلیل وجود منبع میدان، وجود الكترود و تفسیر پیچیده كمتر استفاده شد. همین عوامل بعدها باعث توسعه روشهای ژئوفیزیكی شد، اولین تلاش برای استفاده از هواپیما در برداشت های EM توسط (1946) Hans land berg و این سیستم شامل 2 سیم پیچ كه در كابین هلیكوپتر می‎باشد و تنها برای توده های مدفون در عمق 5 متری می‎باشد.

از طرفی با روی كار آمدن كامپیوتر سرعت و دقت محاسبات پیچیده این روش به عنوان سریعترین و بهترین روش بكار گرفته شد.

نیاز به كشف توده های عمیق باعث شد تا پس از دهه 1970 مطالعات و طراحی هایی در این زمینه صورت بگیرد. در این مسیر موفقیتهای (INPUT) (Induced Pulse Transient) (القا پالس زودگذر) چشمگیر بوده در دهه 1980 عمده شركتهای معدنی بدنبال اكتشاف طلا بودند. در هر حال نیاز اورانیوم و فلزات پایه در نیمه دهه 1980 باعث شد روشهای اكتشاف عمیق استفاده شود شركتهای Spectrem , Questem , Geotem در سال 1990 اقدام به ارائه این خدمات كردند.

فصل سوم

مبانی مغناطیس سنجی و تئوری

مقدمه:

میدان مغناطیسی زمین از دیرباز نظر محققان را به خود جلب كرده بود. همیشه این حقیقت كه سوزن مغناطیسی شده آویزان از نخ همیشه در یك راستا قرار می‎گیرد دانشمندان را به فكر وامی داشت. تا اینكه ژیلبرت نظریه خود را حدود سه قرن پیش مبنی بر اینكه زمین مانند یك مغناطیس بزرگ و تا اندازه ای بی قاعده عمل می‌كند. این نظریه به همراه نظریه نیوتن در مورد گرانش را می‎توان پایه های ژئوفیزیك دانست. در واقع به كمك ژئوفیزیك می‎توان كانسار مدفون در زمین را با اطمینان مدلسازی كرد.

مطالعات ژئوفیزیكی بر مبنای خاصیت فیزیكی مورد اندازه گیری به دو دسته كلی تقسیم می‎شوند. روشهایی كه میدانهای طبیعی زمین را اندازه گیری می‌كنند (روشهای استاتیك) كه عبارتند از روشهای ثقل سنجی، مغناطیسی سنجی، تلوریك، پتانسیل خودزا و رادیومتری و روشهایی كه از میدانهای مصنوعی ایجاد شده استفاده می‌كنند (روشهای دینامیك) كه شامل دو دسته مهم می باشند. روشهای الكتریكی و روشهای لرزه نگاری، روشهای استاتیك نسبت به روشهای دینامیك سریع و كم خرج هستند و عموماً در اكتشاف نیمه تفصیلی و شناسایی ساختمانی زمین شناسی استفاده می‎شوند و بیشتر اطلاعات كیفی بدست می دهند. در روشهای دینامیكی با مطالعه تغییرات میدان مصنوعی ایجاد شده در اثر حضور مواد مختلف می‎توان آنالیزهای بهتر و مشخص تری همراه با تفسیرهای كمی و كیفی انجام داد. روشهای دینامیك اغلب وقت گیر و پرهزینه هستند ولی تجارب علمی و نتایج بدست آمده، كاربرد موفقیت آمیز این روشها را ثابت كرده است.

3-1-2- میدان مغناطیسی زمین

نمود.

این منابع ساده پایة آنومالیهای بسیار پیچیده را تشكیل می دهند. اگر r فاصلة بین نقطة p كه در (x , y , z) واقع شده و نقطة  كه در  قرار داده باشد، آنگاه تبدیل فوریة  یك پایة بحث مربوط به میادین پتانسیلی است چرا كه این میادین به انواع مشتقات  بستگی دارد. با داشتن تبدیل فوریه  و قضایای خاصیت دیفرانسیل گیری تبدیل فوریه، می توانیم انواع محاسبات را انجام دهیم. اسپكتور و باتاچاریا (1966) از یك استراتژی مشابه جهت به دست آوردن توابع چگالی انرژی طیفی و توابع خود همبستگی برای آنومالیهای دایپلی و منابع خطی بكار گرفتند. اگر p  را به یك سطح افقی محدود كنیم كه در ارتفاع z₀ واقع شده و با فرض آنكه نقطه  در موقعیت  قرار گرفته باشد، بطوریكه باشد، آنگاه تبدیل فوریة دو بعدی  با رابطة زیر داده می‎شود:

از آنجائیكه تابع  بطور استوانه ای حول محور z متقارن است، با تبدیل مختصات به مختصات قطبی خواهیم داشت:

آنگاه تبدیل فوریة دو بعدی فوق به صورت زیر در می‎آید:

انتگرال بر روی  دارای فرم تابع بسل از مرتبة صفر است چرا كه:

و لذا با جایگزینی این تعریف برای تابع بسل در تبدیل فوریه، یك تبدیل هانكل از مرتبة صفر حاصل می‎شود:

این انتگرال یك نتیجة عمومی را نشان می‎دهد و آن اینكه تبدیل فوریة دو بعدی یك تابع با تقارن استوانه ای به یك تبدیل هانكل تبدیل می‎شود. جواب این تبدیل در منابع مختلف و بویژه Bracewell (1965) داده شده است:

(21)                           

با تاچاریا روش مشابهی و لیكن با یك روش دیگر بدست آورده است. حال با استفاده از رابطة فوق می توانیم تبدیل فوریة میادین پتانسیل ایجاد شده از منابع ساده را محاسبه نمود. باید توجه داشته باشیم كه هر چند تبدیل فوریة  را پیدا كردیم، اما شرط نامساوی لازم برای تبدیل فوریه را ارضا نمی كند. چون:

كه این انتگرال اخیر نامعین است و بنابراین تبدیل فوریة  وجود نداشته و این حقیقتی است كه ناشی از معادلة (21) و طبیعت تعریف نشدة  در طول موج بینهایت در  می‎باشد. اما از آنجائیكه مشتقات فضائی  در آنومالیهای مغناطیسی و گراویتی حضور دارند. لذا نامساوی مربوطه در این حالت ارضاء خواهد شد یعنی هر مشتق افقی  دارای تبدیل فوریه می‎باشد.

2-5- منابع توپوگرافیك    (Topographic sources)

به منظور بكار بردن قضیة كانولوشن، معادلة (31) بایستی به یك كانولوشن تبدیل گردد. و این فقط در صورتی ممكن است كه توزیع منبع بین دو صفحة افقی z₂ , z₁ محدود شده و تنها در جهت افقی قابل تغییر می بود.