روشهای الکتریکی و الکترومغناطیسی
بررسیهای الکتریکی و الکترومغناطیسی، رسانایی الکتریکی زیرسطح را که به سیالات حفرهای، رسها و کانسنگها حساس است، برای نقشهبرداری از آبهای زیرزمینی، آلودگی، کانیسازی و ساختار پوسته عمیق بررسی میکنند.
Definition
روشهای الکتریکی و الکترومغناطیسی تکنیکهای ژئوفیزیکی هستند که جریانها و میدانهای الکتریکی را در زمین اندازهگیری یا القا میکنند تا رسانایی الکتریکی آن را که برای تصویربرداری زیرسطحی به سیالات حفرهای، محتوای رس و کانیسازی بستگی دارد، تعیین کنند.
Scope
این موضوع به روشهای ژئوفیزیکی مبتنی بر خواص الکتریکی زمین میپردازد: اندازهگیری و تصویربرداری مقاومت ویژه جریان مستقیم، قطبش القایی، روش پتانسیل خودبهخودی، و خانواده روشهای الکترومغناطیسی شامل تکنیکهای منبع کنترلشده و حوزه زمان و مگنتوتلوریک منبع طبیعی. این موضوع به چگونگی ارتباط رسانایی با تخلخل، محتوای سیال و کانیشناسی، و اکتساب و وارونسازی این دادهها در اعماق مختلف از نزدیک سطح تا گوشته بالایی میپردازد. تأکید بر تصویربرداری از رسانایی زیرسطحی برای اهداف منابع و محیط زیست است.
Core questions
- چه عواملی رسانایی الکتریکی سنگها و رسوبات را کنترل میکنند؟
- چگونه بررسیهای مقاومت ویژه و قطبش القایی زیرسطح را تصویربرداری میکنند؟
- روشهای الکترومغناطیسی منبع کنترلشده و منبع طبیعی چه تفاوتی دارند؟
- هر روش الکتریکی برای چه اعماق و اهدافی مناسب است؟
Key concepts
- مقاومت ویژه و رسانایی الکتریکی سنگها
- اندازهگیری و تصویربرداری مقاومت ویژه جریان مستقیم
- قطبش القایی و پتانسیل خودبهخودی
- الکترومغناطیس منبع کنترلشده و حوزه زمان
- مگنتوتلوریک و اندازهگیری منبع طبیعی
Key theories
- رسانایی و سیالات حفرهای
- در بیشتر سنگها، جریان الکتریکی عمدتاً از طریق سیالات حفرهای و در امتداد سطوح رس جریان مییابد، بنابراین رسانایی، که توسط روابطی مانند قانون آرچی فرموله شده است، یک شاخص حساس برای تخلخل، اشباع آب، شوری و محتوای رس است.
- اندازهگیری القای الکترومغناطیسی
- یک میدان مغناطیسی متغیر با زمان، از یک فرستنده کنترلشده یا منابع طبیعی، جریانهایی را در زمین رسانا القا میکند که میدانهای ثانویه آنها اندازهگیری میشود؛ از آنجا که عمق نفوذ به فرکانس بستگی دارد، این روشها رسانایی را از نزدیک سطح تا پوسته عمیق و گوشته اندازهگیری میکنند.
Mechanisms
مواد زیرسطحی الکتریسیته را به درجات مختلف هدایت میکنند که عمدتاً توسط هدایت یونی از طریق آب حفرهای و هدایت سطحی روی رسها انجام میشود، با کانسنگهای فلزی که قابلیت بارپذیری (chargeability) را که توسط قطبش القایی شناسایی میشود، اضافه میکنند؛ روشهای مقاومت ویژه جریان را تزریق کرده و پتانسیلهای حاصل را نقشهبرداری میکنند، در حالی که روشهای الکترومغناطیسی از یک میدان مغناطیسی متغیر برای القای جریانهایی استفاده میکنند که پاسخ آنها، که توسط عمق نفوذ وابسته به فرکانس کنترل میشود، برای بازیابی ساختار رسانایی با عمق وارونسازی میشود.
Clinical relevance
این روشها برای اکتشاف آبهای زیرزمینی و نقشهبرداری از آلودگی و شوری، برای اکتشاف مواد معدنی از طریق ناهنجاریهای مقاومت ویژه و قابلیت بارپذیری، برای مطالعات زمینگرمایی و پوستهای از طریق مگنتوتلوریک، و برای تحقیقات ژئوتکنیکی و باستانشناسی محوری هستند.
History
برادران شلومبرگر در دهههای 1910 و 1920 اکتشاف مقاومت ویژه الکتریکی و لاگبرداری چاه را معرفی کردند، کاگنیارد و تیخونوف به طور مستقل مگنتوتلوریک را در حدود سال 1950 فرموله کردند، و روشهای الکترومغناطیسی حوزه زمان و منبع کنترلشده، با وارونسازی مدرن، دامنه تصویربرداری رسانایی را در اواخر قرن بیستم گسترش دادند.
Key figures
- Conrad Schlumberger
- Louis Cagniard
- Misac Nabighian
Related topics
Seminal works
- telford1990
- nabighian1988
- kearey2002
Frequently asked questions
- چه چیزی باعث میشود برخی سنگها الکتریسیته را بهتر از بقیه هدایت کنند؟
- بیشتر هدایت سنگ از طریق آب در فضاهای حفرهای و در امتداد سطوح رس اتفاق میافتد، بنابراین سنگهای متخلخل، اشباع از آب، شور یا غنی از رس به خوبی هدایت میکنند، در حالی که سنگهای خشک، متراکم یا حاوی آب شیرین مقاومت بیشتری دارند؛ کانسنگهای فلزی یک پاسخ متمایز اضافه میکنند که توسط قطبش القایی قابل تشخیص است.
- مگنتوتلوریک برای چه کاری استفاده میشود؟
- مگنتوتلوریک از تغییرات طبیعی در میدان الکترومغناطیسی زمین برای تصویربرداری از چگونگی تغییر رسانایی الکتریکی با عمق استفاده میکند، که از پوسته کمعمق تا گوشته بالایی میرسد، و این امر آن را برای مطالعات زمینگرمایی، معدنی و پوسته عمیق ارزشمند میسازد.