الأساليب الكهربائية والكهرومغناطيسية
تستكشف المسوحات الكهربائية والكهرومغناطيسية الموصلية الكهربائية للطبقات تحت السطحية، وهي حساسة لسوائل المسام والطين والخامات، لرسم خرائط المياه الجوفية والتلوث والتمعدن والبنية العميقة للقشرة الأرضية.
Definition
الأساليب الكهربائية والكهرومغناطيسية هي تقنيات جيوفيزيائية تقيس أو تُحدث تيارات ومجالات كهربائية في الأرض لتحديد موصليتها الكهربائية، والتي تعتمد على سوائل المسام ومحتوى الطين والتمعدن، وذلك للتصوير تحت السطحي.
Scope
يغطي هذا الموضوع الأساليب الجيوفيزيائية القائمة على الخصائص الكهربائية للأرض: قياس ومسح المقاومية بالتيار المستمر، والاستقطاب المستحث، وطريقة الجهد الذاتي، ومجموعة الأساليب الكهرومغناطيسية بما في ذلك تقنيات المصدر المتحكم به والمجال الزمني، والمغناطيسية الأرضية ذات المصدر الطبيعي. ويتناول كيفية ارتباط الموصلية بالمسامية ومحتوى السوائل والتركيب المعدني، واكتساب هذه البيانات وعكسها عبر أعماق تتراوح من السطح القريب إلى الوشاح العلوي. وينصب التركيز على تصوير الموصلية تحت السطحية لأهداف الموارد والبيئة.
Core questions
- ما الذي يتحكم في الموصلية الكهربائية للصخور والرواسب؟
- كيف تصور مسوحات المقاومية والاستقطاب المستحث الطبقات تحت السطحية؟
- كيف تختلف الطرق الكهرومغناطيسية ذات المصدر المتحكم به عن تلك ذات المصدر الطبيعي؟
- ما هي الأعماق والأهداف التي تناسبها كل طريقة كهربائية؟
Key concepts
- المقاومية والموصلية الكهربائية للصخور
- قياس ومسح المقاومية بالتيار المستمر
- الاستقطاب المستحث والجهد الذاتي
- الكهرومغناطيسية ذات المصدر المتحكم به والمجال الزمني
- المغناطيسية الأرضية وقياس المصدر الطبيعي
Key theories
- الموصلية وسوائل المسام
- في معظم الصخور، يتدفق التيار الكهربائي بشكل رئيسي عبر سوائل المسام وعلى طول أسطح الطين، لذا فإن الموصلية، التي يتم صياغتها بعلاقات مثل قانون آرشي، هي مؤشر حساس للمسامية وتشبع الماء والملوحة ومحتوى الطين.
- قياس الحث الكهرومغناطيسي
- يُحدث مجال مغناطيسي متغير مع الزمن، من جهاز إرسال متحكم به أو مصادر طبيعية، تيارات في الأرض الموصلة تُقاس مجالاتها الثانوية؛ ولأن عمق الاختراق يعتمد على التردد، فإن هذه الطرق تقيس الموصلية من السطح القريب إلى القشرة العميقة والوشاح.
Mechanisms
توصل المواد تحت السطحية الكهرباء بدرجات متفاوتة، ويسيطر على ذلك التوصيل الأيوني عبر ماء المسام والتوصيل السطحي على الطين، مع إضافة الخامات المعدنية قابلية للشحن تُكتشف بواسطة الاستقطاب المستحث؛ حيث تحقن طرق المقاومية التيار وترسم خرائط الجهود الناتجة، بينما تستخدم الطرق الكهرومغناطيسية مجالًا مغناطيسيًا متغيرًا لإحداث تيارات يتم عكس استجابتها، التي تحكمها عمق الاختراق (skin depth) المعتمد على التردد، لاستعادة بنية الموصلية مع العمق.
Clinical relevance
تعد هذه الأساليب أساسية لاستكشاف المياه الجوفية ورسم خرائط التلوث والملوحة، ولاستكشاف المعادن من خلال شذوذات المقاومية وقابلية الشحن، وللدراسات الحرارية الأرضية والقشرية عبر المغناطيسية الأرضية، وللتحقيقات الجيوتقنية والأثرية.
History
قدم الأخوان شلومبرجيه التنقيب بالمقاومية الكهربائية وتسجيل الآبار في عشرينيات وثلاثينيات القرن الماضي، وصاغ كاغنارد وتيخونوف بشكل مستقل المغناطيسية الأرضية حوالي عام 1950، وتوسعت طرق المجال الزمني والمصادر الكهرومغناطيسية المتحكم بها، مع العكس الحديث، نطاق تصوير الموصلية في أواخر القرن العشرين.
Key figures
- Conrad Schlumberger
- Louis Cagniard
- Misac Nabighian
Related topics
Seminal works
- telford1990
- nabighian1988
- kearey2002
Frequently asked questions
- ما الذي يجعل بعض الصخور توصل الكهرباء أفضل من غيرها؟
- يحدث معظم التوصيل الصخري عبر الماء في الفراغات المسامية وعلى طول أسطح الطين، لذا فإن الصخور المسامية أو المشبعة بالماء أو المالحة أو الغنية بالطين توصل جيدًا، بينما تكون الصخور الجافة أو الكثيفة أو التي تحتوي على مياه عذبة أكثر مقاومة؛ وتضيف الخامات المعدنية استجابة مميزة يمكن اكتشافها بواسطة الاستقطاب المستحث.
- ما هو استخدام المغناطيسية الأرضية؟
- تستخدم المغناطيسية الأرضية التغيرات الطبيعية في المجال الكهرومغناطيسي للأرض لتصوير كيفية تغير الموصلية الكهربائية مع العمق، حيث تصل من القشرة الضحلة إلى الوشاح العلوي، مما يجعلها ذات قيمة للدراسات الحرارية الأرضية والمعدنية والقشرية العميقة.