بررسی ساختار مقاومت ویژه الکتریکی میدان زمین‌گرمایی سبلان با استفاده همزمان از داده‌های مگنتوتلوریک و الکترومغناطیس حوزه زمان

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، مؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران، تهران، ایران

2 دکتری، گروه مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی بیرجند، بیرجند، ایران

چکیده

انرژی زمین­گرمایی منبع پاک و طبیعی برای تولید الکتریسته و دیگر مصارف صنعتی است. آتشفشان سبلان در استان اردبیل و در شمال باختری ایران واقع شده است. در سال 1998 به­عنوان اولین اولویت اکتشاف انرژی زمین­گرمایی در ایران، برداشت داده­های مگنتوتلوریک و داده­های الکترومغناطیسی حوزه زمان در منطقه سبلان، در 212 سایت انجام شده است. برداشت داده‌های مگنتوتلوریک در بازه بسامدی 1- 8192 هرتز در مجاورت محل برداشت داده­های الکترومغناطیسی حوزه زمان انجام گرفته است. مشکل عمده­ای که به سبب توزیع بی‌هنجاری­های سطحی موجب شیفت مقادیر مقاومت ویژه (بدون تغییر فاز) می­‌شود با عنوان اثر استاتیک شیفت مطرح است که در این مطالعه از داده­های الکترومغناطیس حوزه زمان برای حذف این اثرات استفاده شده است. هر دو مد داده­های مگنتوتلوریک به وسیله انطباق با منحنی مربوط به تغییر مقاومت ویژه حوزه زمان (به ویژه در بسامدهای بالا) مورد تصحیح اثر استاتیک شیفت قرار گرفت. مدل‌سازی یک و دوبعدی بر روی داده­های تصحیح شده با استفاده از نرم‌افزار WinGlink انجام شده است. از آنجا که ابعاد واقعی مخازن زمین­گرمایی از نظر تغییرات مقاومت ویژه سه بعدی است، انجام مدل‌سازی یک‌بعدی به تنهایی تقریب صحیحی نیست. اما نتایج مدل‌سازی دو‌بعدی با تعیین و مطالعه دقیق استرایک در منطقه تا حد زیادی معتبر است. در این مقاله به منظور دستیابی به موقعیت منبع حرارتی و نحوه توزیع مقاومت ویژه در منطقه، تعداد سه نیمرخ متقاطع با 54 سایت در اطراف آتشفشان سبلان مورد بررسی و مدل­سازی دوبعدی قرار گرفت. با ترکیب مقاطع دو‌بعدی به دست آمده از مدل­سازی، امکان دستیابی بهتر به نحوه توزیع مقاومت ویژه در ژرفا و ارائه یک مدل فرضی دو و نیم (5/2) بعدی فراهم شده است. این مدل نشانگر وجود احتمالی مخزن اصلی حرارتی در سمت باختر و جنوب باختر منطقه وتا حد زیادی تأیید‌کننده نتایج دیگر پژوهش‌ها و اطلاعات زمین‌شناسی موجود در منطقه است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Electrical Resistivity Structure of the Sabalan Geothermal System Inferred from Magnetotelluric and TDEM Data

نویسندگان [English]

  • B. Oskooi 1
  • G.A. Fanaee-Kheirabad 2
1 Assistant Professor, Institute of Geophysics, University of Tehran, Tehran, Iran
2 Ph.D., Department of Mining, Birjand University of Technology, Birjand , Iran
چکیده [English]

Geothermal energy is playing a large role as an alternative energy source for both electricity generation and space heating. Sabalan is a high temperature geothermal region in Ardabil province northwestern of Iran. In this study the conductivity structure of the top crust (depth lower than 2 kilometers) is examined using data from collected 212 magnetotelluric (MT) and time-domain electromagnetic (TDEM) soundings across the Sabalan volcano in 1998. The MT data collected between 1-8192 Hz is of useful quality and provides good control on the surface layers in majority of sites. The MT data were corrected for static shift effect using TDEM data. The TDEM data and MT data were jointly inverted to yield 1D and 2D models. In practice for geothermal investigation, measured MT data are never entirely 1D and diagonal elements of the impedance tensor are always non-zero. However, in many cases the Earth response is dominated by an overall 2D structure, permitting data analysis within these lower dimensions. In this study, in order to have the best possible interpretation we used two modes MT data in 2D inversion. Static shift correction and inversion approach accomplished by using WinGlink software. We choose three intersect profiles with 54 MT sites along with, to show resistivity distribution around Sabalan and try to predict the main intrusive magma chamber position as the heat source of the system. MT resistivity images confirmed the findings of previous surveys and the reported geological features in the Sabalan field. To have a better view about resistivity distribution, we combine the 2D models at the intersection points to obtain a 2.5D view about the resistivity in the area. The resulting models reveal the extension of the high conductivity anomalies in the western and southwestern parts of the area that most probably is related to the main heat source of the geothermal system at shallow depths.                                                                                                                                                                                                                                                                     

کلیدواژه‌ها [English]

  • Electrical resistivity
  • Magnetotelluric
  • Geothermal
  • TDEM
  • 2D Inversion
  • Sabalan
  • Iran
References     
Amidi, M., 1978- 1:250,000 Geological quadrangle map of Iran-Ahar. Ministry of Mine and Metals. Geological Survey of Iran.
Berdichevsky, M. N. & Dmitriev, V. I., 1976- Distortion of magnetic and electric fields by near-surface lateral inhomogeneities. Acta Geodaet. Geophys. Montanist. Acad. Sci. Hung.11, 447-483.
deGroot-Hedlin, C., 1991- Removal of static shift in two dimensions by regularized inversion, Geophysics, 56, 2102 - 2106.
Emami, H., 1994- Meshkinshahr 1; 100, 000 Scale Geological Map. Geological Survey of Iran.
Fanaee Kheiabad, G. A., Oskooi, B., Porkhial, S. and Rahmani, M. R., 2010- Investigation of Sabalan geothermal field structure using Magnetotelluric data, Presented in 14th Geophysics Conference of Iran, Tehran, Iran.
Fotouhi, M., 1995- Geothermal Development in Sabalan, Iran.Proceedings, World Geothermal Congress, Italy.
Irfan, R., Kamah, Y., Gaffar, E. & Winarso, T., 2010- Magnetotelluric Static Shift Correction Using Time Domain Electromagnetics Case Study: Indonesian Geothermal Rough Fields, Proceedings World Geothermal Congress Bali, Indonesia, 25-29
Jiracek, G. R., Haak, V. & Olse, K. H., 1995- Practical Magnetotellurics in a continental rift environment, in Continental Rifts: Evolution, Structure and Tectonics, edited by K.H. Olsen, elsevire, New York, 103-129.
Jones, A. G., 1988- Static shift of magnetotelluric data and its removal in a sedimentary basin environment: Geophysics, 53, 967-978.
Khosrawi, K.,1996- Geochemistry of geothermal springs in the Sabalan area, Azarbydjan, Iran. The United Nations University Geothermal Training Program Reports (Iceland), 1996 Number 7.
KML, 1998- Sabalan geothermal project, Stage 1, Surface exploration, final exploration report. Kingston Morrison Limited Co. Report 2505-RPT-GE-003 for the Renewable Energy Organization of Iran (SUNA), Tehran, Iran, 83 pp
Meju, M. A., 1996- Joint inversion of TEM and distorted MT soundings: some effective practical considerations, Geophysics 61, 56– 65.
Meju, M. A., 2002- Geoelectromagnetic exploration for natural resources: models, case studies and challenges. Surveys in Geophysics, 23, 133-205.
Noorollahi, Y., Itoi, R., Fujii, H. & Tanaka,T., 2007- Geothermal resources exploration and wellsite selection with environmental consideration using GIS in Sabalan Geothermal area, Proceedings, Thirty-Second Workshop on Geothermal Reservoir Engineering Stanford University, Stanford, California ,January 22-24, 2
Pellerin, L. & Hohmann, G. W., 1990- Transient electromagnetic inversion: a remedy for magnetotelluric static shifts, Geophysics, 55, 1242 -1250.
Rodi, W. L. and Mackie, R. L., 2001- Nonlinear conjugate gradients algorithm for 2D magnetotelluric inversion, Geophysics, 66, 174–187, doi:10.1190/1.1444893.
Sternberg, B. K., Washburne, J. C. & Pellerin, L., 1988- Correction for the static shift in magnetotellurics using transient electromagnetic soundings. Geophysics 53, 1459-1468.
Vozoff, K., 1987- The magnetotelluric method, in Electromagnetic Methods in Applied Geophysics, Vol. 2: Application, Parts A and B, pp. 641–711, ed. Nabighian, M.N., SEG, Tulsa.
Zhdanov, M. S. & Keller, G. V., 1998- The Geoelectrical Method in Geophysical Exploration, Elsevier Amsterdam, pp. 873.