ردکردن این
Telegram-logo
Instagram-logo
Baner-MineJobs
Baner-dictionary

https://www.mining-eng.ir/?p=2542

گرانی سنجی – Gravimetry

روش گرانی سنجی یکی از قدیمی­‌ترین روش‌­های ژئوفیزیکی می‌باشد که ابتدا برای تشخیص محل موادمعدنی و بعد از آن به عنوان یکی از روش های اصلی در اکتشاف نفت به ­کار گرفته­ شده است.

اساس این روش بر اختلاف در میدان گرانی اندازه‌­گیری شده در نقاط مختلف بنا شده است. طبق قانون جاذبه­‌ی نیوتن، هرگاه دو جسم با جرم‌های m1 و m2 در فاصله­‌ی r نسبت به هم قرار گیرند؛ نیرویی به یکدیگر وارد می­‌کنند که برابر است با:

 

 و اگر به جای m2 جرم زمین (M) را در معادله قرار داد:

واحد شتاب گرانی (g) به افتخار گالیله که آزمایش رها کردن اجسام از برج پیزا [Pisa] را به منظور بدست آوردن شتاب گرانی انجام داده بود، گال نامیده می‌شود.

گرانی سنج‌های امروزی که تغییرات بسیار کوچک این شتاب را اندازه می­‌گیرند، دقتی در حدود 0/01 میلی‌گال دارند. با اندازه گرفتن شتاب جاذبه در نقاط مختلف و انجام تصحیحاتی رو آن، می­توان به اختلاف شتاب جاذبه و در نتیجه به آنومالی­‌های گرانی پی­ برد.

 

وسایل و روش­ اندازه ­گیری

اساس دستگاه‌های گرانی سنجی، سیستم فنر و وزنه می‌­باشد. بدین صورت که با قرار گرفتن وزنه در میدان جاذبه به دلیل کشیده شدن وزنه به سمت پایین، تغییری در طول فنر ایجاد می­­‌گردد که متناسب با نیروی جاذبه می­‌باشد.

شکل زیر نمایی از سیستم فنر و وزنه را نشان می‌­دهد. هر دستگاه گرانی­‌سنجی باید دارای سه ویژگی زیر باشد:

شکل 1 – سیستم فنر و وزنه

  1. دقت: بسته به هدف مطالعه دستگاه باید دقت مناسب داشته باشد.
  2. قابلیت حمل: برای برداشت در نقاط صعب العبور یک دستگاه باید براحتی حمل شود.
  3. زمان کم اندازه­ گیری: به دلیل اینکه میدان جاذبه تغییرات سریعی دارد و همچنین برداشت نقاط متعدد، یک دستگاه باید در کمترین زمان ممکن اندازه ­گیری نماید.

دستگاه­‌های گرانی‌سنجی به دو صورت مطلق و نسبی میدان جاذبه را اندازه می‌گیرند. اندازه‌گیری مطلق شتاب توسط لیزر و پاندول و در ایستگاه‌­های مجهز و ثابت به ­کار گرفته می­‌شوند. آنچه که در کارهای اکتشافی مدنظر است، اختلاف میان مقادیر گرانی می‌باشد. وسایلی که مقدار نسبی گرانی را اندازه‌­گیری می‌­کنند، به دو دسته­‌ی پایدار و ناپایدار تقسیم می­‌شوند:

 

1- گرانی سنج پایدار – Stable

مطابق شکل در این دستگاه با وارد شدن نیروی جاذبه به وزنه، تغییر طولی در فنر ایجاد می­‌شود و این مقدار در دستگاه ذخیره می‌شود. گرانی سنج‌های گلف [Gulf] و اسکانیا [Askania] از این دسته می­‌باشند.

شکل 2 – شماتیک گرانی­ سنج پایدار

2- گرانی سنج ناپایدار – Unstable

در این گرانی سنج علاوه بر سیستم فنر و وزنه موجود در گرانی سنج‌های پایدار یک وزنه­‌ی اضافی نیز وجود دارد. وجود این وزنه سبب می­‌شود که تغییرات ناچیز در جابجایی وزنه­‌ی اصلی تشدید شده و به نوعی مقادیر بسیار کم را نیز می­توان اندازه گرفت. گرانی­‌سنج‌های لاکوست-رمبرگ [Lacoste-Romberg] و تیسون [Thyssen] از نوع ناپایدار می‌باشد.

شکل 3 – شماتیک گرانی‌­سنج ناپایدار

شیوه­‌ی انجام برداشت‌های گرانی به هدف برداشت و دقت آن بستگی دارد. برداشت‌های بزرگ مقیاس (صدها کیلومتر مربع) برای آشکارسازی ساختارهای زیرزمینی عمده بوده و توسط برداشت‌های هوایی یا خودرو صورت می­‌گیرد.

برداشت‌ها معمولا بر روی یک شبکه قرار گرفته و فاصله ایستگاه‌­ها 500 تا 1000 متر است. در حالی که جهت آشکارسازی توده‌های کوچک مقیاس، از روش پیمایش انفرادی با استفاده از دستگاه­‌های قابل حمل استفاده شده و فاصله ایستگاه­‌ها بعضا کمتر از 100 متر می‌­باشد.

از آنجایی که موقعیت و ارتفاع ایستگاه­‌ها می­‌بایست دقیقا معلوم باشد؛ نیاز به نقشه‌برداری توپوگرافی اولیه است. علاوه بر آن برخی مطالعات زمین­ شناسی و جمع­‌آوری نمونه سنگ‌های غیرهوازده نیز باید در منطقه انجام گیرد.

 

3- تصحیح [Correction] داده‌های گرانی

اگر زمین به صورت کره کامل بود و هیچ گونه حرکتی نمی­‌کرد، پستی و بلندی نمی­‌داشت، سنگ‌ها­ گسترش همگنی داشتند و جذر و مد نیز اتفاق نمی­‌افتاد؛ مقادیر اندازه گیری شده گرانی در تمام سطح زمین باید یکسان می­‌بود. مقادیر قرائت شده، برآیند شتاب زمین و وجود توده­‌های مدفون می­ باشد. با انجام تصحیح­‌های مختلف می­توان اثر تمام عوامل به جز تغییر جنس سنگ‌ها را از قرائت­‌ها حذف نمود.

 

1-3- تصحیح هوای آزاد [Free Air Correction]

چون گرانی با عکس مربع فاصله تغییر می‌کند، بنابراین لازم است که مقدار آن به علت تغییرات میان ایستگاه­‌ها تصحیح شود، به طوری که تمام داده‌ها به یک سطح مبنا برگردانده شود. چون مواد بین ایستگاه و سطح مبنا در این تصحیح در نظر گرفته نمی‌­شود، این تصحیح به نام تصحیح هوای آزاد معروف است.

شکل 4 – تصحیح هوای آزاد

2-3-تصحیح جابجایی دستگاه [Drift Correction]

به دلیل اینکه ایستگاه‌ها در ساعات متفاوتی از روز اندازه گیری می­‌شود، اثرات جاذبه ماه و خورشید و تغییر طول فنر و… بر مقدار اندازه ­گیری اثر می‌گذارد. برای تصحیح این عوامل بعد از اندازه­‌گیری چند ایستگاه، مجدد به ایستگاه مرجع بازگشته و اندازه‌­گیری را انجام می‌دهند.

برای بدست آوردن این مقدار تصحیح برای هر ایستگاه، مقادیر گرانی ایستگاه مرجع را نسبت به زمان رسم کرده و اختلاف بین مقادیر اندازه‌­گیری شده را نسبت به اولین برداشت بدست می­‌ورند.

شکل 5 – تصحیح دریفت

3-3-تصحیح بوگه [Bouger Correction]

در تصحیح هوای آزاد، جرم میان ایستگاه و سطح مبنا در نظر گرفته نشد، تصحیح بوگه برای لحاظ کردن این جرم به کار گرفته می­‌شود. اگر ایستگاه پایین‌تر از سطح مبنا قرار گرفته باشد، این مقدار به شتاب گرانی اضافه و در صورت بالاتر بودن از سطح مبنا، از آن کم می‌شود.

شکل 6 – تصحیح بوگه

4-3-تصحیح زمینگان [Terrain Correction]

این تصحیح مرتبط به پستی و بلندی‌های اطراف ایستگاه می­‌باشد. همان طور که در شکل دیده می‌شود، وجود جاذبه به سمت بالا (تپه) و نبود جاذبه به سمت پایین (دره)، هر دو باعث کاهش اندازه گیری‌ها می­‌شوند. بنابراین این مقدار همیشه به داده‌ها اضافه می‌شوند.

شکل 7 – تصحیح زمینگان

5-3-تصحیح عرض جغرافیایی [Latitude Correction]

چرخش زمین و برآمدگی آن در استوا، هر دو باعث افزایش گرانی با عرض جغرافیایی می­‌شوند. شتاب گریز از مرکز به علت چرخش زمین که در قطبین صفر و در استوا ماکزیمم است، در جهت مخالف شتاب گرانی اثر می‌­کند و تخت شدگی قطبی نیز باعث افزایش گرانی در قطبین می‌شود. بنابراین با افزایش عرض جغرافیایی، این تصحیح باید از داده‌ها کسر شود.

شکل 8 – تصحیح عرض جغرافیایی

از دیگر تصحیحاتی که روی داده های گرانی صورت می­ گیرد می­توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • الف) تصحیح اتوش [Eötvös Correction]: زمانی که اندازه­ گیری‌ها در کشتی، هواپیما و یا اتومبیل انجام می‌گیرد.
  • ب) تصحیح جذر و مد [Tidal Correction]: با توجه به قرار گرفتن ماه و خورشید و سیارات دیگر اطراف زمین، نیروی جاذبه زمین نسبت به محل قرارگیری این کرات تغییر می­‌کند که این مقدار در تصحیح دریفت درنظر گرفته می­‌شود.
  • ج) تصحیح ایزوستازی [Isostatic Correction]: زمانی که منطقه‌ی مورد مطالعه خیلی وسیع باشد، درنظر گرفته می­‌شود.

 

تفسیر

با قرار دادن مقادیر مختلف چگالی در تصحیحات فوق، آنومالی بوگه در ایستگاه‌های مختلف و بازای چگالی­‌های مختلف بدست می‌آید. با رسم کردن پروفیل این آنومالی‌ها در یک امتداد مشخص و قرار دادن آن در کنار مقطع توپوگرافی همان امتداد، چگالی پروفیلی که کمترین تطابق را با مقطع توپوگرافی داشته باشد؛ به عنوان چگالی آن امتداد در نظر گرفته می‌شود (روش نتلتون).

یکی دیگر از روش‌هایی که برای نشان دادن داده­‌های گرانی به کار می‌رود، نقشه­‌های کنتوری آنومالی بوگه می­‌باشد که با کمک این نقشه‌ها می­توان تغییرات گرانی را در منطقه مورد مطالعه بررسی کرد.

 

کاربردهای روش گرانی

  1. کشف انواع مختلف کانسارها: از روی آنومالی­‌های مربوط به چگالی می­توان به وجود توده­‌های سنگی (اعم از کانسارهای فلزی و غیرفلزی) با چگالی بیشتر یا کمتر از متوسط زمین پی­برد.
  2. تعیین موقعیت پی­ سنگ: پی ­سنگ هر منطقه به علت سنگ­ شناسی خاصی(سنگ­‌های آذرین دگرگون شده) که دارد؛ دارای چگالی بیشتری نسبت به سنگ­‌های پوشش رسوبی می‌باشند. به همین دلیل هر تغییر در عمق تدفین پی ­سنگ، تغییرات واضحی در اندازه ­گیری‌های گرانی بوجود می­‌آورد به گون‌ه­ای که در اثر بالا آمدگی پی­ سنگ، شتاب ثقل بیشتری تولید نموده و پایین­ افتادگی آن شتاب کمتری را در گرانی ­سنجی به نمایش می­‌گذارد.
  3. پی­‌جویی­‌ها و اکتشافات نفتی: در اکتشاف نفت، بدست آوردن عمق و شکل حوضه و وضعیت ساختارهای موثر در مهاجرت و ایجاد تله­‌های نفتی از اهمیت بالایی برخوردار است. به کمک روش گرانی­ سنج می­‌توان مرز بین سنگ‌های رسوبی و پی­‌سنگ و همچنین ضخامت کل سنگ­‌های رسوبی را مشخص کرد.
    • آشکارسازی ساختارهای زیرزمینی: ساختارهای ثانویه بوجود آمده در توده­‌های سنگی می‌تواند در قالب آنومالی­‌های گرانی بروز نماید. گنبدهای نمکی، گسله‌ها و ساختارهای مرتبط با ریفت‌ها به کمک روش گرانی شناسایی می‌شوند.

    • تعیین شکل و عمق حوضه: شکل و عمق حوضه معمولا با تغییرات عمق پی­‌سنگ همراه بوده و به همین دلیل در اندازه­ گیری‌های گرانی سنجی نمود پیدا می‌نماید. علاوه بر تغییرات عمقی پی­سنگ، می­توان به تغییرات عمقی برخی لایه های رسوبی (با چگالی بیشتر و یا کمتر از سنگ­‌های اطراف) اشاره نمود که با توجه به آنومالی‌هایی که به وجود می‌آورند؛ می­توان به شکل و تغییرات عمقی حوضه پی­ برد.

جدیدترین مطالب رو در ایمیل خود دریافت کنید

این مطلب را با دوستان خود به اشتراک بگذارید

اشتراک گذاری در telegram
اشتراک گذاری در whatsapp
اشتراک گذاری در facebook
اشتراک گذاری در twitter
اشتراک گذاری در linkedin

شاید بپسندید

هنوز نظری ثبت نشده،نظر خود را ثبت کنید!


افزودن نظر

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

عضویت

 ورود به حساب کاربری

فرم گزارش

خواهشمند است، فرم را تکمیل و ارسال نمایید.

راهنمای دانلود

  • اگر نرم‌افزار مدیریت دانلود ندارید، قبل از دانلود هرگونه فایلی، یک نرم افزار مدیریت دانلود مانند IDM و یا FlashGet نصب کنید.
  • برای دانلود، به روی عبارت “دانلود” کلیک کنید و منتظر بمانید تا پنجره مربوطه ظاهر شود سپس محل ذخیره شدن فایل را انتخاب کنید و منتظر بمانید تا دانلود تمام شود.
  • در صورت بروز مشکل در دانلود فایل‌ها تنها کافی است در آخر لینک دانلود فایل یک علامت سوال ? قرار دهید تا فایل به راحتی دانلود شود.
  • فایل های قرار داده شده برای دانلود به منظور کاهش حجم و دریافت سریعتر فشرده شده‌اند، برای خارج سازی فایل‌ها از حالت فشرده از نرم‌افزار Winrar و یا مشابه آن استفاده کنید.
  • چنانچه در مقابل لینک دانلود عبارت بخش اول، دوم و … مشاهده کردید تمام بخش‌ها می‌بایستی حتماً دانلود شود تا فایل قابل استفاده باشد.
  • کلمه رمز جهت بازگشایی فایل فشرده عبارت www.mining-eng.ir می‌باشد. تمامی حروف را می بایستی به صورت کوچک تایپ کنید و در هنگام تایپ به وضعیت EN/FA کیبورد خود توجه داشته باشید همچنین بهتر است کلمه رمز را تایپ کنید و از Copy-Paste آن بپرهیزید.
  • چنانچه در هنگام خارج سازی فایل از حالت فشرده با پیغام CRC مواجه شدید، در صورتی که کلمه رمز را درست وارد کرده باشید. فایل به صورت خراب دانلود شده است و می‌بایستی مجدداً آن را دانلود کنید.
با استفاده از این وب سایت، شما موافقت می‌کنید برای ارائه تجربه دلنشین‌تر برای شما از کوکی‌ها استفاده نماییم
این شامل اطلاعات خصوصی شما نخواهد بود