تخمین عمق بی هنجاری های سه بعدی مغناطیسی با استفاده از تبدیل هیلبرت با کاربرد سیگنال تحلیلی سه بعدی، مطالعه موردی : معدن سنگ آهن، خیرآباد، سیرجان

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران

2 دپارتمان ژئوفیزیک دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران

3 موسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران، گروه فیزیک زمین

4 دپارتمان ژئوفیزیک دانشگاه رازی کرمانشاه

چکیده

تخمین عمق و ضخامت توده های معدنی یکی از مهمترین اهداف در اکتشافات است، از این رو روش های متعددی در این سال های اخیر پیشنهاد شده است در این مقاله با استفاده از تبدیل هیلبرت دوبعدی ، عمق و ضخامت بی هنجاری های سه بعدی مدل صفحه نازک محاسبه شده است. تبدیل فوریه - هیلبرت نقش مهمی در سیگنال تحلیلی ایفا می کند ، از آنجا که تابع میدان کل بی هنجاری های مغناطیسی خواص لازم سیگنال تحلیلی را دارد ، ازاین تابع میتوان در تفسیر داده های شبکه بندی شده بر حسب منشاءهای سه بعدی استفاده کرد.تبدیل فوریه - هیلبرت دامنه تابع را تغییر نمی دهد در این مقاله از تبدیل هیلبرت و سیگنال تحلیلی سه بعدی برای محاسبه عمق و ضخامت یک صفحه نازک سه بعدی مدلسازی شده توسط روش تالوانی برای داده های بدون نوفه و نوفه دار استفاده شده است . نتایج نشان میدهد برای داده های بدون نوفه ، تبدیل هیلبرت برای تخمین عمق مدل مورد نظر خطای کمتر از 3 درصد و برای داده های نوفه دار برای سطح نوفه 15 درصد ، خطای نزدیک به 8 درصد دارد . همچنین روش پیشنهادی بر روی داده های میدانی ، معدن سنگ آهن خیرآباد ، 5کیلومتری شمال شرقی معدن گل گهر در شهرستان سیرجان مورد بررسی واقع شده است که نتایج بدست آمده با مقایسه با روش اویلر و گزارش حفاری منطقه مورد مطالعه مطابقت دارد، که استفاده از تبدیل هیلبرت برای تعیین عمق بی هنجاری های میدانی مورد تایید قرار می‌گیرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Depth estimation of total magnetic anomalies using Hilbert transform with 3-D analytic signal application, case study: iron ore Kheirabad, Sirjan, Iran

نویسندگان [English]

  • mohammad rasool nikbakhsh 1
  • Mir Sattar Meshinchi Asl 2
  • Hamidreza Siyahkohi 3
  • Mohsen Oveisy Moakhar 4
1 Islamic Azad University, Science and Research Branch, Tehran
2 Department of Geophysics, Science and Research Branch, Islamic Azad University
3 Institute of Geophysics, University of Tehran, Department of Earth Physics
4 Department of Geophysics, Razi University
چکیده [English]

An important goal in mining exploration is  the estimation of the depth and the thickness of the causative source. According to this simplification, several methods have been developed for interpreting magnetic field anomalies. In this article, the Hilbert transform has been used to calculate the depth and thickness of 3-D thin plate anomalies. The Hilbert-Fourier transform performs an important role in analytic signals. Since the total magnetic fields anomalies function has the characteristics necessary for an analytic function, i.e. its real and imaginary parts form a Hilbert transform pair, the function can be used to interpret networked data in terms of three-dimensional origins. The Hilbert transform does not change the amplitude of a function but shifts the phase by  and  for positive and negative phase values, respectively. This paper uses a two-dimensional Hilbert transform and a 3-D analytic function to calculate the depth of a thin three-dimensional plate modeled based on the method of Talwani for noisy data and without noise data. The results show that the estimated depth values derived from the Hilbert transform method are associated with an error of less that 3% for data without noise, and an error of 8% for data of 15% noise. . This method was also tested on the real magnetic anomaly data from the Kheirabad iron mine located at 5 km NE of Golgohar, Sirjan, Iran. The results were compatible with the Euler method and with drilling information of the mine. The obtained depth is in good agreement with the actual depth, which confirms the application of the Hilbert transform for the interpretation of field data and estimation of magnetic anomalies depths.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hilbert transform
  • 3-D analytic signal
  • Total Magnetic Anomaly
  • Mining exploration
  • Khayrabad mine

کتابنگاری

باقری آشنا، ز. و ابراهیم‌زاده اردستانی، و.، 1393- برآورد عمق بی هنجاری های گرانی حاصل از شکل های هندسی منظم با استفاده از تبدیل هیلبرت تغییریافته، مجله ژئوفیزیک ایران جلد 8، شماره 2، صص. 70 تا 80.

شرکت صنعتی و معدنی گهر کاوش کویر، 1393- گزارش نهایی پایان اکتشاف معدن سنگ آهن خیرآباد

 

References

Abdel Kader, A., Kordik, P., Khalil, A., Mekkawi, M. M., El-Bohoty, M., Taha Rabeh, T., Khalil Refai, M. and El-Mahdy, A., 2013-Interpretation of Geophysical Data at EL Fayoum-Dahshour Area, Egypt Using Three Dimensional Models. Arab J Sci Eng 38:1769-1784.

Abo-Ezz, E. R. and Essa, K. S., 2015- A least-squares minimization approach for model parameters   estimate by using a new magnetic anomaly formula. Pure Appl. Geophys., 172 (1), 1-14.

Berezkin, V. M., Filatov, V. G. and Bulychev, E. V., 1994- Methodology of the aeromagnetic data interpretation with the aim of direct detection of oil and gas deposits (in Russian). Geofizika, 5, 38-43.

Bracewel, R. M., 1985- The Fourier Transform and its Applications. Mac Graw-Hill, New York, 268.

Cella, F., Fedi, M. and Florio, G., 2009- Toward a full multiscale approach to interpret potential fields. Geophysical Prospecting, 57, 543-557.

Cooper, G. R. J., 2006- Interpreting potential field data using continuous wavelet transforms of their horizontal derivatives. Computers & Geosciences, 32, 984-992.

Fedi, M., 2007- DEXP: A fast method to determine the depth and the structural index of potential fields sources; Geophysics, 72, no. 1, I1–I11.

Fedi, M. Cella, F., Quarta, T. and Villani, A.V., 2010- 2D Continuous Wavelet Transform of potential fields due to extended source distributions. Appl. Comput. Harmon. Anal. 28,320-337.

Hajian, A., Zomorrodian, H. and Styles, P., 2012- Simultaneous Estimation of Shape Factor and Depth of Subsurface Cavities from Residual Gravity Anomalies using Feed Forward Back-Propagation Neural Networks. Acta Geophysica, 60, 1043–1075.

Hsu, S., 2002- Imaging magnetic sources using Euler’s equation: Geophysical Prospecting, 50, 15–25.

Li, Y.and Oldenburg, D. W., 1996- 3-D inversion of magnetic data. Geophysics, 61, 394–408.

Ma, G. and Du, X., 2012- An improved analytic signal technique for the depth and structural index from 2D magnetic anomaly data. Pure and Applied Geophysics, 169, 2193–2200.

Mohan, N. L., Sundararajan, N. and Seshagiri Rao, S. V., 1982- Interpretation of some two-dimentional bodies using the Hilbert transform: Geophysics, 47(3), 376-387.

Nabighian, M. N., 1972- The analytic signal of two-dimensional magnetic bodies with polygonal cross section, its properties and use for automated anomaly interpretation. Geophysics 37, 507–512.

Nabighian, M. N., 1985- Toward a Three-dimensional Automatic Interpretation of Potential Field Data via Generalized Hilbert Transforms, Geophysics 49, 780-786.

Oasis Montaj, 2007- Geosoftmapping and application system, Inc, Suit 500 Richmond St., West Toronto, ON, Canada N5SIV6.

Ravat, D., Kirkham, K. and Hildenbrand, T. A., 2002- Source-depth Separation Filter: Using the Euler Method on the Derivatives of Total Intensity Magnetic Anomaly Data, The Leading Edge 21(4), 360–365.

Salem, A., Ravat, D., Smith, R. and Ushijima, K., 2005- Interpretation of magnetic data using an enhanced local wavenumber (ELW) method. Geophysics, 70, L7–L12.

Salem, A., Williams, S., Fairhead, J. D. and Ravat, D., 2007- Smith, R.: Tilt depth method: A simple depth estimation method using first-order magnetic derivatives. The Leading Edge, 26, 1502–1505.

Selim, E. I., 2016- The integration of gravity, magnetic and seismic data in delineating the sedimentary basins of northern Sinai and deducing their structural controls. Journal of Asian Earth Sciences 115, 345–367.

Sheikholeslami, M. R., 2015- Deformations of Palaeozoic and Mesozoic rocks in southern Sirjan, Sanandaj–Sirjan Zone, Iran. Journal of Asian Earth Sciences, 106,130-149.

Silva, J. B. C. and Barbosa, V. C. F, 2003- 3D Euler deconvolution: Theoretical basis for automatically selecting good solutions. Geophysics, 68, 1962-1968.

Sundararajan, N. and Al-Lazki, A., 2011- An alternate and effective approach to Hilbert transform in geophysical applications. Computers & Geosciences ,37, 1622–1626.

Sundararajan, N. and Srinivas, Y., 2010- Fourier–Hilbert versus Hartley–Hilbert transforms with some geophysical applications. Journal of Applied Geophysics 71,157–161.

Talwani, M., 1965- Computation with the help of a digital computer of magnetic anomalies caused by bodies of arbitrary shape: Geophysics, 30, 797–817

Thompson, D. T., 1982- EULDPH - A new technique for making computer-assisted depth estimates from magnetic data: Geophysics, 47, 31-37.

Thurston, J. B. and Smith, R. S., 1997- Automatic conversion of magnetic data to depth, dip, and susceptibility contrast using the SPI method. Geophysics, 62, 807–813.

Zhou, J. J., Meng, X. H., Guo, L. H., 2015- Three-dimensional cross-gradient joint inversion of gravity and normalized magnetic source strength data in the presence of remanent magnetization: Journal of Applied Geophysics, 119, 51–60.