مقدمه

گرانی‌سنجی، اندازه‌گیری و مطالعه میدان گرانی زمین است. این مطالعات دارای اهمیت زیادی در علوم زمین‌شناسی بوده و مبنای مطالعات ژئودزی است که بدون نقشه های دقیق آن نمی توان تصویر صحیحی از وضعیت زمین پیدا کرد.

در ژئوفیزیک اکتشافی بررسی و مطالعه بی هنجاری های گرانی(بوگه) از دیرباز برای اکتشاف نفت و معدن مورد استفاده قرار گرفته ولی از سابقه کمتری در مطالعات آب، ژئوتکنیک و مهندسی برخوردار است. مبنای مطالعات گرانی در اکتشاف، ناهمگونی محلی چگالی کانی ها و سنگ هاست.

تباین چگالی بین هدف مورد نظر و سنگ میزبان به اضافه حجم آن بازتابی به صورت تغییر میدان گرانی خواهد داشت که معمولا از مقدار زیادی برخوردار نیست. به عنوان مثال بی هنجاری گرانی حاصل از لایه ای با گسترش  طول و عرض زیاد(بی نهایت) و ضخامت 200 متر و تباین چگالی 12/0 نسبت به طبقات مجاور، تنها یک میلی گال است. زمانی که اختلاف چگالی همین لایه با طبقات مجاورش به 6/1 افزاش یابد، ضخامت 15 متری از آن برای ایجاد یک میلی گال میدان کافی خواهد بود. علت این امر آن است که از یک طرف تباین چگالی سنگ های تشکیل دهنده پوسته زمین زیاد نیست و از طرف دیگر شدت میدان گرانی به تغییرات چگالی وابستگی قابل توجهی دارد.

در یک مطالعه محلی میدان گرانی به جز تغییرات چگالی،‌ عوامل دیگری مانند توپوگرافی، ارتفاع، و موقعیت جغرافیایی و غیره نیز روی میدان گرانی اثر می‌گذارند که در بیشتر موارد مقادیر وابسته به آنها از مقادیر مربوط به تغییرات چگالی بییشتراست. به همین دلیل داده‌های خام قبل از تفسیر بایستی برای عوامل گفته شده تصحیح شوند. میدان گرانی حاصل(پس از تصحیحات) که درارتباط با تغییرات چگالی است، بی هنجاری بوگه نامیده می شود.

در مطالعات اکتشاف نفت به دلیل گستردگی و حجم زیاد گنبدهای نمکی بی هنجاری های گرانی تا ده ها میلی گال را می توان انتظار داشت، در صورتی که این بی هنجاری برای رگه ها و توده های معدنی کم حجم بیشتر در حد چنددهم میلی گال و کمتر است و به ندرت به چند میلی گال می رسد.

دستگاه های اندازه گیری میدان گرانی که گراویمتر نامیده می شوند، مقادیر نسبی گرانی را با دقت صدم میلی گال و برای مطالعات آب و مهندسی حتی تا دقت نانوگال(میکروگراویمترها) هم اندازه گیری می‌کنند.

 

معرفی روش

جاذبه بين جرم ها يكي از نيروهاي طبيعي است كه نيروي گرانش ناميده م ي شود. گرانی سنجی از قرن هفتم در مطالعات ژئودزي كاربرد داشته و با پيشرفت هاي اخير به روش ژئوفيزيك اكتشافي تبديل شده است كه مبتني بر ثبت تغييرات حاصل از تغييرات جانبي چگالي زير سطح زمين است.

در اين روش، تغييرات نسبي شتاب در نقاطي كه معمولا به صورت خط و شبكه طراحي مي شوند، توسط دستگاه هايي با توانايي اندازه گيري در حد دقت ميلي و ميكرو گال ثبت مي گردد. جاذبه گرانشي يك ماده با چگالي غيريكنواخت، از يك نقطه به نقطه ديگر تغيير مي كند. بنابراين اندازه گيري تغييرات شتاب گرانشي در نقاط مختلف، اطلاعات باارزشي از زمين زيرسطحي فراهم مي آورد كه با مدل سازي، اعمال فيلتر و انجام پردازش هاي خاص بر روي اين اطلاعات، نقشه هايي توليد مي شود كه از آن ها در تهيه نقشه هاي زمين شناسي، شناسايي موقعيت خطواره هاي گسلي، گنبدهاي نمكي مدفون و حفره هاي زيرسطحي استفاده مي شود .

 

حوزه های کاربرد

اين روش در بسياري از موضوع هاي مطالعاتي، تحقيقاتي و اكتشافي شامل تهيه نقشه هاي زمي ن شناسي ناحيه اي، اكتشافات نفت و معادن، مطالعات ژئوتكنيك، باستان شناسي، آب هاي زيرزميني، محيط زيست، تكتونيك، آتش فشان ها و همچنين مطالعات زمين گرمايي (ژئوترمال) كاربرد دارد.

- تهيه نقشه زمين شناسي ناحيه اي:

پيمايش گراني سنجي براي تهيه نقشه هاي زمين شناسي ناحيه اي در شبكه اي با فواصل ايستگاهي 5 تا 10 كيلومتر انجام مي شود.

- اكتشاف منابع هيدروكربوري:

هدف از پيمايش گراني سنجي در اكتشاف منابع هيدروكربوري، تهيه نقشه حوضه رسوبي و پديده هاي تكتونيكي است.

- اكتشاف معادن

پيمايش گراني سنجي در معادن به منظور پي بردن به اطلاعات اوليه زمين شناختي سنگ ميزبان، پديده هاي تكتونيكي كنترل كننده و شاخص مستقيم براي حضور ماده معدني در نهشته ها استفاده مي شود.

- مطالعات ژئوتكنيكي، باستان شناسي، زمين گرمايي و آب هاي زيرزميني

پيمايش گراني سنجي براي مطالعه ژئوتكنيك و باستان شناسي شامل مشخص نمودن محل حفره ها و كارست هاي زيرزميني، تونل هاي قديمي معدنكاري (اگرچه با آب يا رس پر شده باشد) يا حجره هاي باستاني، تغييرات روباره  درمناطق شهري، پديده هاي تكتونيكي (گسل ها و زون ها ي برشي)، بررسي زيرسازي مسيرهاي راه آهن و مطالعه آبخوان ها و سفره هاي آبي زيرزميني است. 

 

انجام عمليات صحرايي و برداشت اطلاعات

1- مطالعه اطلاعات موجود و انتخاب روش

2- طراحي پيمايش

3- انتخاب نقطه مبنا در نزديكي محل استقرار گروه عملياتي و ايجاد سكوي سيماني

4- انتقال نقطه گراني مطلق از نزديك ترين نقطه شبكه كشوري به نقطه مبنا (درصورت نياز)

5- كاليبراسيون ايستايي

6- كاليبراسيون ديناميكي

7- برداشت داده ها در موقعيت ايستگاه هاي طراحي شده

8- برداشت پروفيل نتلتون

9- نمونه برداري

10- كنترل كيفي داده هاي برداشت شده

11- اندازه گيري چگالي بر اساس نمونه ها و تخمين آن توسط روش نتلتون

12- پردازش داده ها به منظور محاسبه بي هنجاري بوگه

13-تفسير اطلاعات (شامل تفسير كيفي و كمي)

14- مدل سازي

با توجه به اینکه این مبحث، بحث گسترده ای است در همین حد بسنده کرده و علاقمندان را دعوت به دانلود فایل زیر میکنیم که بصورت جامع و گسترده به مبحث گرانی سنجی و سایر روش های ژئوفیزیکی پرداخته است.

 

مقالات مرتبط

تصویرسازی سه بعدی سنگ بستر با استفاده از داده های گرانی سنجی 

جدایش آنومالی های محلی منطقه ای گرانی به روش تبدیل موجک هالو

وارون سازی داده های گرانی به روش دودویی