رفتن به مطلب
XMEHRDADX

استفاده از اشعه نامرئی در تشخیص توالی و جنس لایه های سنگی زیر سطحی

پست های پیشنهاد شده

6drke8wxt2qxv5xigpr.jpg

 

چكيده: هنگامي كه امواج تپشي (پالسي) راديويي الكترومغناطيسي از ميان يك ماده عبور مي‌كنند واكنش قابل اندازه‌گيري در قالب انرژي، فركانس و ارتباطات فازهاي مختلف از خود نشان مي‌دهد. در پي كاربرد مطالعاتي و تحقيقاتي مقاومت اتمي عايق‌ها (ADR) در علوم پزشكي يك و 2، اين تكنيك به منظور استفاده در اكتشاف كاني‌ها و سنگ‌ها كه توسط يك اشعه نامرعي ليزر صورت مي‌پذيرد،‌ انجام گرفته كه هريك از آنها (كاني‌ها و سنگ‌ها) واكنش مشخصي از خود نشان مي‌دهند.

 

كاربرد تجهيزات روش ADR در مطالعات سر زمين، روي مقطع اندازه‌گيري شده‌اي از رسوبات Namurian در يك معدن سنگ در Cults, Fife واقع در اسكاتلند قابليت اين روش در تشخيص طبيعت، ضخامت و عمق واحدهاي سنگي حاضر را به نمايش گذاشت. به كمك اين روش قابليت تشخيص آهك، ماسه سنگ، ‌گل سنگ، زغال‌سنگ به‌دست آمده است. امواج به اعماق بسيار بيشتري از روباره سنگ‌هاي رخنمون‌دار نفوذ مي‌كند. اين در حالي است كه همبستگي خوبي با موارد ثبت شده چاه‌هاي مجاور در اعماق بيشتر به نمايش مي‌گذارد، نتيجه آن، تعيين ليتولوژي زمين تا اعماق بيش از 90 متر است.

 

روش ADR (مقاومت اتمي عايق) يك و 2، يك فن تحقيقاتي تازه به ثبت رسيده (US 6864826 B1 AND EP 1 210587 B1 )3 كه مشتمل بر تفسير واكنش‌هاي انرژي رزونانس يك ماده طبيعي يا مصنوعي به تشديد انرژي واكنش ناشي از برخورد امواج الكترومغناطيسي، ‌ميكروويو، امواج راديويي ميليمتري يا مادون ميليمتري تپشي (پالسي) كه اجازه عبور انرژي اعمال شده از ميان ماده مورد نظر را مي‌دهد، است. واكنش انرژي تشديد را مي‌توان توسط ميزان انرژي، فركانس و روابط فاز اندازه‌گيري كرد. دقتي كه فرآيند اندازه‌گيري از آن برخوردار است با توجه به پهناي باند انرژي مورد استفاده، به تعريف رفتار واكنشي اتمي و يا واكنش مولكولي يك ماده خاص كمك مي‌كند. ADR از نظر مقياس زمان و فضا در بازه وسيعي قابل اندازه‌گيري است. مقياس زماني مي‌تواند از ثانيه تا فمتو (15-10 ثانيه) و مقياس فضايي مي‌تواند از متر تا نانومتر تعريف شود.

 

اين روش حدود 20 سال بعد از اولين آزمايشات روش سنجش از دور امواج با باندX (30 ميليمتر) و باند C (55 ميليمتر) طي يك سري تحقيقات آژانس فضايي اروپا به كمك رادار با ديافراگم مصنوعي توسط هواپيما به‌كار گرفته شد. طي تحقيقات مزبور، اين نتيجه حاصل شد كه عمق نفوذ امواج در ماسه‌هاي ساحلي بسيار بيشتر از مقدار مورد انتظار (5/1 تا 3 سانتي‌متر) است. به‌طوري كه سطح آب‌هاي زيرزميني در امتداد سواحل Sands of Forvie در نزديكي دهانه Ythan Estuare در Aberdeenshire به‌طور واضح در عمق 3 متري تعيين و به‌وسيله چال مورد تاييد قرار گرفت. يك‌سال بعد اين افزايش عمق نفوذ امواج كه از 3 سانت به 3 متر ارتقا يافته بود، در شاتل فضايي تصويربردار باند L در صحراي Sahara كه به منظور مشخص كردن بستر رودخانه‌هاي قديمي به‌كار گرفته شد كه در آن امواج باند L (23 سانتيمتر) به منظور نفوذ در عمق 3 متري پيش‌بيني بود.

در سال‌هاي اخير، تكنولوژي توليد نور ليزر در دسترس عموم قرار گرفته و كاربرد اين واسطه به منظور آزمون مواد مختلف در حال گسترش است. در حالي‌كه كاربردهاي اوليه روي استفاده از نور قابل مشاهده متمركز شده بود، امروزه سيستم‌هايي كه از نور نامرئي ليزر استفاده مي‌كنند، سرعت توسعه بيشتري دارند. در اين مقاله نتايج يك سري آزمايش‌ها روي سنگ‌هايي با تركيب و بافت مختلف كه در معرض اشعه‌هاي پالسي تشعشعات با پهناي باند زياد ADR قرار گرفته و دامنه‌اي از انرژي و فركانس‌هاي مختلف را توليد مي‌كنند كه به‌وسيله دستگاه‌هاي دريافت‌كننده مربوطه قابل تشخيص هستند، ارايه شده است. تنظيم اشعه با چشمي دي الكتريك اثر عدسي مصنوعي را ايجاد كرده و بنابراين چنين به نظر مي‌رسد كه سنسورها (حسگرها) اتاقك‌هاي بسيار طولاني‌تر و ديافراگم‌هاي پهن‌تري دارند. اين اثر طيف‌هاي مرتبط باريكي از پالس‌ها امواج راديويي ليزر شده توليد مي‌كند كه به منظور نمايش دادن فصل مشترك مورد نظر و مواد مناسب هستند.

 

فتون‌هاي پرتوهاي تنظيم شده ADR وارد سنگ شده و به مواد تشكيل‌دهنده مختلف برخورد كرده و اتم‌هاي اين مواد را به منظور آزاد كردن انرژي با توجه به تركيب آنها تحريك مي‌كند. پالس‌هاي تنظيم شده فتون‌ها از ميان ساختار اتم‌ها عبور كرده و در مسير خود با اتم‌هاي بيشتري برخورد مي‌كنند. الكترون‌هاي هر اتم در تمام جهات از خود انرژي صاتع مي‌كنند كه مي‌توان با اندازه‌گيري زمان اولين انرژي ـ اندك دريافت شده از مبدأ زماني صفر بعلاوه منبع انتشار، اندازه‌گيري فاصله اتم‌هاي برخورد كرده و واكنش نشان‌دهنده به پالس را مشخص كرد. طبيعت، فركانس و سطح انرژي و تغييرات فاز (در صورت ايجاد) سيگنال بازگشتي به كاني‌هايي كه در مسير با آنها برخورد كرده بستگي دارد.

 

در هر توده سنگي كاني‌هاي تشكيل دهنده مي‌تواند متفاوت باشد، اما معمولا، سنگ‌هاي ماسه‌اي عمدتاً‌ از كوارتز (SiO2)، سنگ‌هاي آهكي از كلسيت (CaCO3)، زغال‌سنگ‌ها از كربن © و رس‌ها و شيل‌ها مجموعه‌اي از كاني‌هاي آهن، منيزيم، ‌آلومينوسيليكات‌هايي هستند. تحليل‌ هارمونيك تشعشعات الكترومغناطيسي خروجي حاصل از انرژي‌ها و فركانس‌هاي سيگنال‌هاي آزاد شده بسته به تركيب سنگ به‌طور متفاوتي ظاهر مي‌شوند كه اين تفاوت با پردازش كامپيوتري قابل تشخيص است و دريافته‌ايم كه با تكرار عمل تعيين خواص سيگنال‌هاي ADR دريافت شده از سنگ‌هاي معين، در اعماق معين، در معادن يا چاه‌ها، امكان طبقه‌بندي كلاسيك انواع اصلي سنگ‌ها در اسكاتلند مركزي و تشخيص آنها با اطمينان در تست‌هاي كور (بدون گواه) در كنار چاه‌هاي اكتشافي وجود دارد.

 

پس از سال‌ها كار ابتدايي، تجهيزات ADR توسعه و پيشرفت كافي كرده و آمادگي كامل براي آزمايش‌هاي گسترده مواد در روي زمين را دارند. تست‌هاي ابتدايي با استفاده از پالس‌هاي تنظيم شده با پهناي باند بالا بين 1 تا 100 مگاهرتز در چند سايت در اسكاتلند مركزي صورت پذيرفت. در اين مقاله، تعدادي از يافته‌هاي معدن سنگ در Cults Fife (NO353089) گزاش مي‌شوند. علاوه بر جزييات يافته‌هاي Cults كارهايي در محدوده Fife در زمينه رسم مقطع طولي در امتداد جاده A915 در محدوده زغال‌سنگ Fife شرقي (NO465093) انجام داد‌ه‌ايم، بعلاوه يك چاه عميق در Rashiehill در نزديكي Slamman در Lothian غربي (NS730840) و... اخيرا اين تجهيزات در داخل و خارج از بريتانيا مورد استفاده قرار گرفته است.

 

در منطقه Cults سيستم بدين‌گونه چيده شد كه شليك‌ها به‌طور قائم به سمت پايين در امتداد خط تراورس 20 متري، حدود 6/7 متر عقب‌تر از خط‌الراس يك معدن روباز با ارتفاع جبهه كار 19 متري انجام شد كه نتيجه آن يك لاگ دقيق از توالي سنگ‌هاي رسوبي افقي بود كه با دقت اندازه‌گيري و ارايه شد. پاسخ سيگنال‌ها در فاصله‌هاي 2 سانتيمتري در امتداد خط تراورس از شرق به غرب جمع‌آوري و به‌صورت غرب به شرق معكوس شدند. درصورت مشاهده هرگونه تغييرات در سرعت اسكن، نقاط ثابت الكترونيكي معيني در فاصله‌هاي يك متري به منظور يكسو سازي خطوط اسكن در امتداد افق ثبت مي‌شدند. عمليات در هر دو تراورس به منظور حصول نتيجه قابل اعتماد تكرار شد. به منظور مثلث‌سازي اسكن‌هاي انعكاس و انكسار زاويه منفرجه (WARR) در هر دو براي اين تراورس انجام شد. در اين روش جمع‌آوري داده، دريافت كننده در مجاورت خط شرقي غربي قرار مي‌گيرند و سنسور فرستنده براي تمام 20 متر طول تراورس از شرق به غرب منتقل مي‌شود. اين عمل امكان دستيابي به پروفيل انعكاسي و انكساري در طول نيمه اول تراورس را به ما مي‌دهد (كه از متراژ صفر تا 10 است). اسكن معكوس در حالتي كه دريافت‌كننده در فاصله 20 متري وآنتن فرستنده از متراژ 20 به صفر انتقال يافته، امكان دستيابي به پروفيل انعكاسي و انكساري در نيمه دوم تراورس يعني متراژ 10 الي 20 را به دست مي‌دهد. مثلث‌بندي هر فصل مشترك با روش‌هاي تعقيب اشعه و خارج كردن معمولي از چرخه محاسبات به مانند روش‌هاي مورد استفاده در صنايع لرزه‌اي امكانپذير است. اين عمل امكان توليد جدول‌هاي WARR كه اعماق، ‌ضخامت لايه‌ها و ثابت دي الكتريك بين لايه‌اي براي هر لايه سنگي مشخصي (با سرعت انتقال متفاوت) را دارد، به‌وجود مي‌آورد. يك سيگنال فرآوري شده ADR بعد از آناليز WARR و مقطع اندازه‌گيري شده در جدول شماره يك نشان داده شده كه كدهاي الفبايي به منظور تعيين جنس سنگ با توجه به تركيب آن سنگ تخصيص داده شده است. سيگنال‌ها تشابهات سازگاري بين سنگ‌هاي آهكي، رسي، زغال‌سنگ و ماسه سنگ‌ها در اعماق مشخصي از معدن روباز به نمايش گذاشتند. معدن روبازي كه سايت محافظت شده RIGS، سال‌ها قبل از انجام مطالعات مورد بحث قرار گرفته بود. جزييات توالي Visean همان‌طور كه توسط Geikie4 اشاره شده بود، ‌تقريبا 2 چرخه كامل رسوبگذاري را نشان مي‌دهد. در پايين‌ترين سطح جبهه كار، آهك تودهاي به نام Charlestown Main (Blackhall) قرار دارد كه متشكل از چندين لايه آهكي كم ضخامت است ‌كه تعداد زيادي از آنها به‌وسيله سطوح كارستيك قديمي جدا شده‌اند.

 

حدود 7/5 متر بالاتر دو لايه زغال‌سنگ باريك با رس دربرگيرنده آنها قرار دارد. بين اين دو يك افق آهكي باريك قرار دارد همان‌گونه كه توسط Geikie4 اشاره شده، اين دو لايه زغال‌سنگي ممكن است هم ارز زغال‌هاي Largoward Black Coal باشند كه در چاه اكتشافي Drumcaroww در 11 كيلومتري شرق اين منطقه قرار گرفته‌اند. Forsyth و ‍Chisholm 5 نشان داده‌اند كه دو واحد نزديك به هم تقريبا در افق باند دريايي Seafield Marine Band 15 متر پايين‌تر از آهك‌هاي Lower Kinniny قرار دارند. جداكننده اغلب اين واحدها گل سنگ‌ها و ماسه سنگ‌هاي گلي هستند (افق 9-11، 16، 17، 19 و 22 در جدول شماره يك). افق‌هاي اشباع از آب متعددي موجود است (افق‌هاي 7،‌ 17، 24 و 26 در جدول شماره يك). روي لايه‌هاي زغالي و آهك Charlestown main Limstone در همسايگي كار شده است.

 

نظر به بخش‌هاي بالايي لايه‌هاي به ثبت رسيده كه از نوع سنگ‌هاي تعيين شده، آنها اطمينان كامل داريم، به اين نتيجه مي‌رسيم كه ثابت دي الكتريك با افزايش آب محتوي سنگ افزايش مي‌يابد. ثابت دي الكتريك گل سنگ خشك از 09/3 تا 91/9 است كه به‌طور متوسط حدود 26/6 مي‌توان در نظر گرفت، در حالي‌كه اين مقادير هنگامي كه اين سنگ خيس باشد از 86/9 تا 31/23 مي‌تواند متغير باشد كه متوسط آن 41/17 است. ثابت دي الكتريك توده سنگ آهك Charestown Main Limestone از 4 تا 89/17 است كه متوسط آن 65/7 است، در حالي‌كه در آهك با بافت دگرگون شده، در محيط كارستيك، اين مقدار از 34/13 تا 53/35متغير است كه متوسط آن به 31/22مي‌رسد.

 

در عمل سيگنال‌هاي ADR بسيار اعماق بيشتري از ارتفاع جبهه كار معدن روباز مذكور را در مي‌نوردند كه در اين اعماق مشخصات لايه‌هاي رسوبي بخوبي قابل تعيين و تعريف هستند. با توجه به اين داده‌ها توالي‌هاي نهشته متعددي درتراز زير كف معدن روباز وجود دارند. اطلاعات به دست آمده و ثبت شده توسط سازمان زمين شناسي بريتانيا در سال 1994 (Cults No1 and Cults Farm) به ترتيب حدود 300 الي 400 متري شمال غربي معدن روباز، حضور توالي‌هاي پي‌درپي تقريبا در بالاترين نقطه شناخته شده نسبت به جبهه كار را تاييد مي‌كند. چهار افق آهكي، ‌با عناوين Charlestown Green (افق شماره 45 در جدول شماره يك) و Charlestown Station (افق‌هاي شماره 51 الي 58 در جدول شماره يك) و St Monance White ( و يا Blackbyer، افق شماره 67 در جدول شماره يك) و آهك‌هاي Upper Ardross (افق 70 در جدول شماره يك) شناخته شده‌اند كه سه لايه اخير با لايه‌هاي مشابه در گمانه‌ها تطبيق دارند. يك لايه پيش‌بيني شده ديگر از سنگ آهك كه احتمالا همان لايه آهك Ardross پايين (افق 80 در جدول يك)، به نظر مي‌رسد. زير لايه آهكي Ardross بالايي قرار گرفته باشد، اما به‌خاطر عدم وجود رخنمون يا گمانه‌هاي عميق‌تر امكان تاييد آن وجود ندارد. اگر افق‌هاي انتخاب شده از جدول يك نمونه‌برداري شده و پارامترهاي محاسبه شده در جدول شماره 2 فهرست شده باشد، روابط مهمي قابل دستيابي است. اين روابط بين دامنه ميانگين و فركانس ميانگين و همچنين دامنه ميانگين و فركانس ميانگين وزن‌دار (شكل شماره يك) وجود دارد. براي مثال رابطه بين دامنه ميانگين و فركانس ميانگين براي 10 افق پي‌درپي از لايه‌هاي اشاره شده در جدول شماره يك معادل 9510/0- است كه يك ضريب معكوس است، اما در سطوح اطمينان 001/0 درصد و يا 9/99، ‌براي (n-2)=8 درجه آزادي كه اين مقدار از مقدار جدول‌بندي شده 8721/0 تجاوز مي‌كند (جدول VII، Fisher and Yates). ضريب وابستگي بين دامنه ميانگين و فركانس وزن‌دار ميانگين 8937/0+ است كه ضريبي مثبت بوده و دوباره در سطوح اطمينان 9/99 درصد براي درجه آزادي 8 از اهميت ويژه‌اي برخوردار است. در نهايت ضريب وابستگي بين فركانس و فركانس ميانگين وزن‌دار اندازه‌گيري شده و به نظر مي‌رسد كه ضريب معكوس ديگري معادل 9091/0- باشد كه باز هم در سطوح اطمينان 9/99 درصد از اهميت خاصي برخوردار و نتيجه حاصل اين است كه ضرايب پارامتريك ADR مي‌توانند روش مناسبي براي تشخيص نمونه‌هاي سنگي درجدول شماره 2 باشد.

كاربردهاي زيادي از ADR در سايت‌هاي ديگر در بريتانيا و خارج از آن شكل گرفته است. پايگاه داده‌اي ابتدايي براي سنگ‌هاي اصلي آذرين، متامورفيك و رسوبي اسكاتلند تشكيل شده است.

 

اين پايگاه‌هاي داده كه با مقايسه مقاطع اسكن شده و گمانه‌هاي حفر شده، مورد تاييد قرار گرفته‌اند، پتانسيل قابل‌قبولي در اكتشافات معدني را به نمايش مي‌گذارد.

 

منابع:

 

G.C.Stove. J.McManus. M.J. Robinson. G.D. Stove. A. W. Odell Adrok Limited,

محتوای مخفی

    برای مشاهده محتوای مخفی می بایست در انجمن ثبت نام کنید.
University of St Andrews,

محتوای مخفی

    برای مشاهده محتوای مخفی می بایست در انجمن ثبت نام کنید.

 

 

 

مترجم: داريوش نيكزاد

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال
به اشتراک گذاری در سایت های دیگر

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

مهمان
ارسال پاسخ به این موضوع ...

×   شما در حال چسباندن محتوایی با قالب بندی هستید.   حذف قالب بندی

  تنها استفاده از ۷۵ اموجی مجاز می باشد.

×   لینک شما به صورت اتوماتیک جای گذاری شد.   نمایش به عنوان یک لینک به جای

×   محتوای قبلی شما بازگردانی شد.   پاک کردن محتوای ویرایشگر

×   شما مستقیما نمی توانید تصویر خود را قرار دهید. یا آن را اینجا بارگذاری کنید یا از یک URL قرار دهید.


×
×
  • جدید...