دستگاه اسکن

روش اول:ژئورادار(GPR)
روش رادار نفوذی زمین یکی از روش های ژئوفیزیکی با قدرت تفکیک بالاست که توسط امواج الکترومغناطیسی با فرکانس بالا، تغییرات خواص الکتریکی را در اعماق کم آشکارسازی می کند. دستگاه هاي GPR با توليد و انتشار پالسهاي ناپيوسته الكترومغناطيس در محيط هاي زيرسطحي، ناپيوستگيهاي الكتريكي را آشكارسازي مي كنند. شكل و پهناي باند فركانس پالس GPR تابعي از مشخصات آنتن مورد استفاده براي توليد اين پالسها است. عموماً اين آنتنها را با توجه به فركانس مركزي پالس توليد شده، نام گذاري می کنند. انتخاب آنتن ها براي برداشت، با در نظر گرفتن شرايط زيرسطحي، مشخصات هدف مورد مطالعه (هندسه و ابعاد)، عمق نفوذ و قدرت تفكيك مورد نظر تعيين می گردد. دستگاه GPR داراي يك مولد سيگنال، يك فرستنده و يك گيرنده می باشد. امواج الكترومغناطيسي توسط فرستنده به داخل زمين فرستاده مي شوند. بخشي از انرژي امواج در برخورد با فصل مشتركهاي زيرسطحي منعكس و يا پخش و بخشي از انرژي در لايه ها و يا اشياء مدفون نفوذ مي كند. مؤلفة الكتريكي امواج الكترومغناطيس (E) به عنوان يك تابع پيمايش زماني توسط گيرنده ثبت مي شود. گيرنده توانايي ذخيره داده ها، را دارد. این سيستم به همراه يك رايانه بوده كه پردازش داده ها به هنگام برداشت و بعد از آن را ممكن می سازند.
این روش به دلایل زیر کارآیی های بیشتری نسبت به دیگر روش های ژئوفیزیک مهندسی و اکتشافی در ترسیم وضعیت زیرسطحی زمین دارد:
- کاملا غیر مخرب است،
- دسترسی به نقاط اندازه گیری بسیار آسان تر است.
- محدودیت دسترسی به زمین بکر را ندارد.
- بسیار سریع تر برداشت می گردد.
- بسیار ارزان تر می باشد.
- به دلیل توانایی در برداشت با تراکم زیاد (تا 2 سانتی متر) بسیار دقیق تر می باشد.
مهمترین کاربرد این روش در موارد زیر است:
- مکان یابی تاسیسات زیرزمینی، شریانهای حیاتی شهری (لوله، کابل، کانال، قنات و...)
- مطالعه پی سازه ها
- حفره یابی
- مطالعات تونل و سد و شناسایی شکست ها
- مطالعه دیوارهای عمودی نظیر ترانشه ها و سینه کار تونل ها
- آشکارسازی شکستگی های درون بتن
- آشکارسازی شکستگی های درون آسفالت
شکل های زیر به ترتیب نمونه ای از دستگاه GPR و گراف رسم شده توسط دستگاه را نشان می دهد.

روش دوم: لرزه نگاری(Seismic)
روش اصلي اكتشاف لرزه اي عبارت است از ايجاد امواج لرزه اي و اندازه گيري زمان لازم براي رسيدن امواج از چشمه ها به يك سري ژئوفون كه معمولا" در امتداد يك خط‍ مستقيم به سوي چشمه ها چيده مي شوند . با معلوم بودن زمان سير موج تا ژئوفون هاي مختلف و سرعت امواج، مسير امواج لرزه اي را مي توان شناسايي كرد هدف از اكتشاف لرزه اي كسب اطلاعات در مورد سنگها بويژه وضع رفتاري لايه ها از روي زمانهاي ورود دريافتي و تا حد محدودي از روي تغييرات دامنه و فركانس است .
در این روش با ایجاد زمین لرزه مصنوعی، ارتعاشاتی به اعماق زمین فرستاده می شود و با مطالعه امواج انعکاسی و یا انکساری، وضع طبقات زیرزمینی را بررسی می نمایند. سرعت امواج در لایه های مختلف متفاوت است (هرچه لایه متراکم تر باشد، سرعت امواج بیشتر است) لذا موج هاى ارتعاشی ارسال شده در برخورد با صخره ها و لایه هاى سخت زمین نسبت به لایه هاى با منفذ زیاد، بازتاب متفاوتى دارند. لرزه نگاری بر مطالعه شکل امواج صوتی یا ارتعاشی استوار است که توسط منبع به داخل زمین فرستاده شده، از لایه های متفاوت عبور کرده و قسمتی از آن به سمت منبع یا نقطه ای مشخص انعکاس می یابد. امواج در اثر اختلاف چگالی و سرعت صوت در لایه های ژئوفیزیکی انعکاس های گوناگون دارند و توسط ژئوفونها (در خشکی) و هیدروفون ها (در دریا) جذب می شوند.
یك سيستم كامل نگاشت برداري لرزه اي يا لرزه نگار شامل اجزائي براي آشكار سازي، نگاشت برداري و نمايش حركت حاصل از ورود موج لرزه اي است. از انواع ژئوفون ها مي توان به ژئوفونهاي الكترومغناطيسي ، مقاومت مغناطيسي ، ظرفيتي و فشاري اشاره كرد. دور روش عمده لرزه نگاری شامل لرزه نگاری انکساری و لرزه نگاری انعکاسی می باشد.
-لرزه نگاری انكساری(Refraction): از این روش برای اندازه گیری سرعت امواج در لایه‌های مختلف استفاده می شود که می‌تواند نشانه‌ای از جنس مواد و سطح ایستابی باشد. روش لرزه نگاریانکساری را می‌توان به صورت تک کاناله و با یک ژئوفون منفرد یا با رشته‌ای از ژئوفونها انجام داد. در روش تک کاناله یک ژئوفون در فاصله‌ای کوتاه از دستگاه در زمین قرار داده می‌شود. حال با یک صفحه فلزی که در حدود 3 متری دستگاه قرار گرفته با چکش ضربه‌ای زده می‌شود. زمان ایجاد ضربه توسط سیمی که از چکش به دستگاه وصل شده اندازه گیری می‌شود. متد لرزه اي انكساري مزيتهائي را نسبت به روش های دیگر بخصوص در مطالعات مناطق كم عمق نظير فعاليتهاي ژئوتكنيكي و كاربردهاي محيطي و آبهاي زيرزميني را دارد. مطالعات لرزه اي انكساري در مناطق سطحي در عمقهاي كمتر از چند ده متر مفيد و مؤثر ميباشد. در مقايسه با روش بازتابی، متد انكساري توانايي خاصي در تهيه اطلاعات جزيي سرعت در عميق ترين سطح شكنا براي محل زونهاي هوازده و خرد شده در سنگ بستر را دارد. متد لرزه اي انكساري در مطالعات كم عمق نظير مطالعات ژئوتكنيك و مهندسي كاربردهاي بسیاری دارد. اين امر به علت ماهيت عمل متد لرزه ای انكساري در خصوص تعيين سرعت در لايه هاي هوازده، تصحيحات بكار رفته، تعيين زونهاي گسلي در مناطق كم عمق و... ميباشد. امروزه بنا به دلايل مختلف از جمله توسعه بخشهاي مختلف زيربنايي شهرها و همچنين نياز به اجراي پروژه هاي مهندسي و غيره توجه متخصصين بخصوص زمين شناسان و ژئوفيزيكدانان به متد لرزه اي انکساری جلب شده است. در كشور ايران با توجه به وفور مطالعات مختلف مناطق كم عمق (مانند سدسازي ، احداث تونل و مترو ) و همچنين وضعيت خاص زمين شناسي كشور نياز به توجه اساسي به مطالعات لرزه اي انكساري با توجه به كاربرد آن بيش از پيش احساس مي گردد.
-لرزه نگاری انعکاسی(Reflection): این روش برای شناخت زمین در اعماق زیاد استفاده می شود و با ثبت تغییرات زمانهای دریافت امواج بازتابی از نقطه ای به نقطه ای دیگر در سطح زمین تصویری از ساختارهای زیرزمینی آن منطقه به دست می دهد. روش بازتاب به بازگشت انرژي بازتابيده از ناپيوستگي هاي سرعت استوار است كه مي تواند باعث ازدياد سرعت يا كم شدن آن باشد. روش بازتاب مي تواند آسانتر از روش شكست مرزي براي مواجهه با حالتهاي چند لايه اي در حوضه هاي رسوبي معمولي تعميم داده شود و اين روش بطور گسترده اي براي اكتشاف نفت توسعه يافته است. مزاياي اين روش نسبت به روش لرزه اي در ارائه مقطعي تفسيری كه به خوبي مي توان آن را با مقطع زمين شناختي واقعي مربوط ساخت.

روش سوم: پلاریزاسیون القایی(IP)
پلاریزاسیون القایی (IP) تکنیکی نسبتاٌ جدید در ژئوفیزیک کاربردی بوده، عمدتاٌ در اکتشاف فلزات پایه کاربرد دارد. با استفاده از این روش می توان به بخش عمده ای از مسائل اکتشافی معدنی پی برد چه با استفاده جامع از این روش و انتخاب آرایش های مختلف و همچنین انتخاب فواصل الکترودی مناسب نتایج حاصل از این روش زون های سطحی مینرالیزه با در نظر گرفتن ناهنجاریها را بخوبی نشان می دهد. همچنین با استفاده از این روش ناهنجاریهای کوچک و نسبتاٌ عمیق و ناهنجاریهایی که بوسیله لایه های پوشش هادی Overburden مدفون شده اند و ناهنجاریهای مرکب بخوبی قابل تشخیص می باشد. واضح است که متد IP یکی از با ارزشترین روشهای بررسی معادن مینرالیزه و سولفیدی پراکنده (Disseminated) می باشد. همچنین با انتخاب این روش برای پیدا کردن و اکتشاف زونهای مینرالیزه توده ای، نفوذی و رگه ای استفاده می شود. این روش را با اختصار روش IP می نامند و پدیده آنرا می توان با فرستادن جریان الکتریکی توسط دو الکترود بزمین و اندازه گیری پتانسیل باقیمانده پس از قطع جریان توسط دو الکترود دیگر بررسی کرد.

روش چهارم: مگنتومتری(Magnetometry)
روش مغناطيس سنجي كه قديميترين روش ژئوفيزيك اكتشافي است؛ در اصول و حتي تعبير و تفسير شباهتهاي بسياري با روشهاي ثقل سنجي دارد. اما به طور معمول اين روش پيچيده تر است و تغييرات ميدان مغناطيسي نيز نامنظم تر و محلي تر از شتاب ثقل زمين است. شکل زیر مجموعه ای از تجهیزات مغناطیس سنجی را نشان می دهد.
در اين روش اندازه گيري تغييرات ميدان مغناطيسي زمين انجام مي شود. چرا كه برخي از مواد مانند مگنتيت در ميدان مغناطيسي زمين، آنوماليهاي بالاي مغناطيسي نشان مي دهند. كانسارهاي آهن، مس هاي اسكارن، نيكل و آزبست به دليل همراهي با كانه هاي مغناطيسي، با برداشتهاي مغناطيس سنجي به راحتي قابل اكتشافند. حتي برخي از ژئوفيزيكدانان اكتشافي، اين روش را براي اكتشاف طلاي پلاسري به علت همراهي آن با ماسه هاي سياه حاوي مقادير بالاي مگنتيت، توصيه مي كنند. این روش با موفقیت برای جستجوی توده های سولفیدی و پژوهش های ژئوترمال و به نقشه در آوردن زمین شناسی ناحیه ای و مطالعه سنگ های سخت به منظور دفن زباله هسته ای و تعیین ساختمان های ریفی در بسترهای رسوبی بکارگرفته شده است.
کاربردهای روش مغناطیس سنجی عبارتند از،
- اکتشاف معادن فلزى وغير فلزى
- انجام تعيين موقعيت سازندهاى مختلف وتعيين فضاى گسله ها
- مطالعات و بررسى هاى باستان شناسى.

روش پنجم : ثقل سنجی(Gravimetry)
در اين روش اندازه گيري تغييرات ميدان جاذبه زمين در نقاط مختلف آن انجام مي شود. با توجه به وابستگي ميان ميدان جاذبه و چگالي توده هاي مختلف زيرسطحي، با ثبت ميدان جاذبه مي توان مواد معدني با چگالي بيشتر يا كمتر از سنگهاي درونگير آنها را كشف نمود.اين روش را مي توان در سطح زمين يا در داخل تونلهاي زيرزميني اجرا نمود. در اكتشافات هيدروكربوري اين روش به همراه روش مغناطيس سنجي به عنوان يك ابزار شناسايي كاربرد دارد. اجراي اين روش ارزان تر از روشهاي لرزه نگاري و گران قيمت تر از ساير روشهاي ژئوفيزيكي است. در مطالعات مهندسي و باستانشناسي خصوصاً براي كشف حفره هاي زيرزمين كاربرد ويژه دارد. در روش ثقل سنجي، همانند روشهاي مغناطيس سنجي، راديومتري و برخي روشهاي الكتريكي، اندازه گيري ميدان با چشمه طبيعي زميني انجام مي شود. شکل زیر یک نمونه از دستگاه برداشت را نشان می دهد.
تغييرات ميدان گراني زمين در اثر وجود بي هنجاريها ي محيطي را آنومالي يا بي هنجاري گرانشي گويند. اين بي هنجاري ها براي تشخيص منابع زير زميني از قبيل مخازن نفتي، منابع كارستي، حفره هاي زير زميني و تغييرات سنگ شناسي ناشي از ناپيوستگي هايي مانند گسلها وسيله مناسبي اند. واحد اندازه گيري گراني سنجي معمولا بر حسب ميلي گال يا ميكرو گال بيان مي شود. علاوه بر تغييرات چگالي تغييرات ارتفاع نيز مي تواند بر ميزان گراني تاثير بگذارد به گونه اي كه افزييش ارتفاع نيز ميتواند موجب كاهش مقدار گراني شود. بنابراين انجام دادن عمليات تراز يابي يا ارتفاع سنجي نقاط اندازه گيري قبل از شروع عمليات گراني سنجي ضروري است.
عمده کاربردهای روش ثقل سنجی(گرانی سنجی) عبارتند از،
- شناخت ويژگيهاى توده هاى معدنى در مراحل پى جويى و اکتشاف: ازقابليتهاى روش فوق الذکر در تعين مشخصات توده هاى معدنى مى توان به تعيين محل وگسترش توده، شناخت عمق قرارگيرى, نحوه قرارگيرى(شيب)، عمق روباره، ضخامت ماده معدنى، تخمين ذخيره کانسار اشاره کرد. روش گرانى سنجى در تعين محل و گسترش کانسار از روش مغناطيسى موثرتر است. روش نصف عرض آنومالى گرانى براى محاسبه عمق توده ها قابل اطمينان مى باشد. محاسبه ضخامت ماده معدنى و تخمين ذخيره کانسار از روى داده هاى گرانى سنجى با دقت نسبتا مناسبى قابل انجام است.
- اساس روش گرانى سنجى تعيين و بررسى تغييرات شتاب ثقل بين نقاط مختلف سطح زمين است. با توجه به تغييرات شتاب ثقل مى توان چگونگى توزيع چگالى سنگها را در زير زمين مشخص کرد. در صورتى که کانسار يا ساختمان زمين شناسى با نظم خاصى در زير زمين قرار گرفته با شد و اختلاف چگالى محسوسى با محيط در بر گيرنده خود داشته باشد مى تواند يک توزيع شتاب ثقل مشخصى را روى سطح زمين به وجود آورد. با تعيين تغييرات جاذبه در سطح زمين به کمک روش گرانى سنجى مى توان به وجود يا عدم وجود کانسار يا ساختمان زمين شناسى و چگونگى قرار گرفتن آن پى برد.
- اکتشاف حفره هاي كارستي و كانال هاي آهكي، تعیین موقعيت و ابعاد اينگونه ساختارهاي زمين شناسي
- اکتشاف هیدروکربن ها و کانی های غیر فلزی، اکتشاف نفت و گاز
- تعیین ضخامت یخچالهای طبیعی
- شناسایی گسل ها.

روش ششم: ژئوالکتریک(Geoelectric)
ژئوالکتریک از جمله عملیات صحرایی ژئوفیزیکی است که بر اساس انتقال جریان الکتریکی به داخل زمین، ایجاد اختلاف پتانسیل بین دو نقطه و محاسبه مقاومت ویژه عمق های مختلف زمین طراحی شده است. در این روش بر اساس استانداردی که مربوط به مقاومت جنس های مختلف خاک، سنگ و همچنین مقادیر مقاومت الکتریکی موادی مثل آب، فلزات، حفرات و ... مطالعات اکتشافی صورت می گیرد. حداکثر عمق شناسایی در این روش 500 متر می باشد که البته در عمق 250 متر سطحی، دقت بالاتری را نشان می دهد. شکل زیر به صورت شماتیک نحوه برداشت داده بر روی لایه های زمین را نشان می دهد.
بسته به کاربردهای متفاوت، روش های مختلفی از عملیات ژئوالکتریک انجام می شود و نتایج قابل قبولی را در مورد اهداف زیر ارائه می دهد:
1- اکتشاف سفره های آب زیرزمینی جهت احداث چاه آب.
2- شناسایی مسیر آب های زیر زمینی
3- شناسایی ساختارهای زمین شناسی مانند گسلها(شیب و امتداد)، چین خوردگی ها، ناپیوستگی ها و...
4- تعیین محل قنات های قدیمی
5- اکتشاف منابع مختلف معدنی فلزی و غیر فلزی مانند سنگ نمک، رس، باریت و...
6- تعیین میزان تخلخل سنگ زیر سطحی و میزان نشست
7- تعیین محل غارهای کارستی و حفرات موجود در زیر زمین
8- شناسایی مناطق آلوده از جمله آلودگی های نفتی و گازی زیر زمینی در اثر ترکیدن لوله های گاز و نفت
9- شناسایی شکافها و محل های گذر آب ایجاد شده در بدنه سدهای خاکی و بتنی

در اکتشاف و مطالعه آبهاى زیرزمینى، روش ژئوالکتریک بیشترین سهم و موفقیت را نسبت به سایر روشهاى ژئوفیزیکى داشته و به تنهایى مى تواند عمق، محدوده یا گسترش جانبى، ضخامت و حجم تقریبى سفره یا ذخیره آب زیرزمینى در یک محل را تعیین نماید. یک لایه غیر قابل نفوذ رسى، که در زیر یک سفره آب زیرزمینى قرار گرفته و یا دو سفره آب زیرزمینى را از هم جدا مى کند، به راحتى در روى منحنیهاى حاصل از یک برداشت ژئوالکتریکى به روش سونداژ قابل تشخیص بوده و درنتیجه مى توان عمق و ضخامت آن لایه را تخمین زد. به طور کلى روش ژئوالکتریک در بررسى آبهاى زیرزمینى مى تواند اطلاعات با ارزشى فراهم نماید که معمولا" نمى توان این اطلاعات را از روشهاى دیگر به دست آورد. شکل زیر نمونه ای از نتایج تفسیر برداشتهای ژئوالکتریک را نشان می دهد. همانطور که مشاهده می شود، بخشهای آبی رنگ به خوبی بیانگر عمق و ضخامت لایه های آبدار است.

البته دوستان عزیز بنده رشته دانشگاهیم مهندسی منابع طبیعی و آبخیزداری و باور کن تودانشگاه نزدیک 6 ترم با انواع اقسام کتاب ها و نرم افزاهای زمین شناسی سرکله زدم ولی از بچگی به صورت حرفه ای و با علاقه شدید عاشق الکترونیک بودم و اولین مدار الکترونیکی که ساختم مدار یک رادیوی ساده بود که سال 72 از توی یک کتاب یاد گرفتم وساختم یادش بخیر

خسته نباشید.
بابت مطالب علمی و مفیدتون ازتون تشکر می کنم.

سلام دوستان
mnbvcxzaqwsx عزیز خیلی عالی بود .
فقط اگه بشه نحوه تشخیص فلز رو هم توی این روشها فهمید خیلی خوب میشه.
موفق باشی

ممنون طلاعات خوب و مفیدی بود