بررسی ساختارهای مدفون نزدیک سطح زمین با استفاده از روش-های GPR و مقاومت ویژه: یک مطالعه موردی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه ژئوفیزیک، معاونت اکتشاف، سازمان زمین‎شناسی و اکتشافات معدنی کشور، تهران، ایران.

2 گروه اکتشاف و ژئوفیزیک، دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

چکیده

آب­های زیرسطحی، حفرات و ساختارهای مجزای دفن‌شده در ژرفاهای کم، به‌دلیل تفاوت آشکار در ویژگی‌های الکتریکی و الکترومغناطیسی با محیط دربرگیرنده خود، بهخوبی توسط روشهای مقاومت ویژه و GPR قابل آشکارسازی هستند. در این پژوهش، با در نظر گرفتن 3 نیمرخ با شرایط متفاوت بر روی این گونه اهداف، به بررسی پاسخ آنها پرداخته شده است. افزون بر این که استفاده از این روش­ها در کنار هم، بررسی قابلیت­ها و محدودیت­های روش­های یادشده را ممکن ساخته است. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می­دهد که روش GPR افزون بر سرعت و آسانی در برداشت داده­ها، در آشکارسازی مرزهایی که ویژگی­های الکترومغناطیسی در میان دو محیط­ بهصورت ناگهانی تغییر می­کند، بسیار موفق است. برداشت­های مقاومت ویژه در این پژوهش که به‌روش نیمرخ­زنی با استفاده از آرایش ونر صورت گرفته است، نشان از مقاومت ویژه پایین محیط­های بررسیشده دارد. این امر، سبب ژرفای نفوذ کم روش GPR شده و بررسی اهداف دفن‌شده در ژرفاهای بیش از 2 متر بهوسیله این روش را غیر ممکن کرده است. بر خلاف روش GPR، روش مقاومت ویژه در آشکارسازی اهداف چندگانه با تفاوت شدید مقاومت ویژه در کنار هم، موفقیت چندانی حاصل نکرده است. این مطلب ناشی از قدرت جدایش پایین‌تر روش مقاومت ویژه در مقایسه با روش GPR است. در این پژوهش، با انتخاب دو الگوریتم­ متفاوت پردازش و اعمال آنها بر روی یک سری از داده­های اولیه GPR، اطلاعات قابل توجهی به‌دست آمده است. اطلاعات به‌دست آمده از مقاومت ویژه ساختارهای زیرسطحی با استفاده از برداشت‌های مقاومت ویژه، انتخاب صحیح الگوریتم­های پردازش یادشده را ممکن ساخته است. این پژوهش به‌خوبی نشان می­دهد که مناطق با رسانندگی الکتریکی بالا در مقاطع مقاومت ویژه، منطبق بر مناطق با اتلاف (تضعیف) بالای امواج در مقاطع GPR هستند. از این ویژگی می‌توان به‌خوبی در تفسیر داده­های GPR بهره برد و روش مقاومت ویژه را مکملی مناسب برای روش GPR عنوان کرد.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of Near Surface Buried Structures Using GPR and Resistivity Methods: A Case Study

نویسندگان [English]

  • M. Mohamadi Vizheh 1
  • A. Kamkar Rouhani 2
1 Geophysics group, Exploration department, Geological Survey of Iran, Tehran, Iran
2 Exploration group, School of mining, Petroleum and Geophysics Engineering, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran
چکیده [English]

Ground water, cavities, and isolate buried structures embedded at shallow depths are well detectable by resistivity and GPR methods because of distinct contrast in their electric and electromagnetic properties in comparison with their surrounding media. In this research work, 3 different profiles on such targets have been chosen, and their responses have been investigated. Using both resistivity and GPR methods together, it has also been possible to investigate capabilities and limitations of the methods in practice. The results obtained from this research work indicate that the GPR method, in addition to its speed and simplicity in data acquisition, is very successful in detection of interfaces or boundaries between different media in which electromagnetic properties at the boundaries change rapidly. The resistivity surveys, which have been carried out using Wenner array in this study, indicate low resistivity of the media under investigation. The low resistivity of the subsurface media caused the depth of penetration of the GPR method to be low, and as a result, made it impossible to investigate the targets buried at depths greater than 2 meters. Unlike the GPR method, the resistivity method has not been very successful in detection of multiple targets with high resistivity contrasts. Lower resolution of the resistivity method in comparison with GPR method has caused this problem. In this study, considerable information has been obtained by selecting two different processing algorithms and applying them on a series of raw GPR dataset. The obtained information from the resistivities of the subsurface structures as a result of the resistivity surveys has made it possible to choose and apply these processing algorithms. This research work well indicates that high conductive areas in resistivity sections coincide with the areas in the GPR sections having intensive attenuation. This characteristic can be used well in the interpretation of the GPR sections. Finally the resistivity method can be introduced as a suitable supplementary geophysical method to the GPR method.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Ground penetrating radar (GPR)
  • Resistivity
  • Resolution
  • processing
  • Qanat
 

References

Davis, J. L. & Annan, A. P., 1989- Ground-penetrating radar for high resolution mapping of soil and rock stratigraphy, Geophysical Prospecting, 3: 531-551.

http://earth.google.com

Knight, R., 2001- Ground penetrating radar for environmental applications, Annual Review Earth Planet Science, 29: 229–255.

Kofman, R., Ronen, A. & Frydman, S., 2006- Detection of model voids by identifying reverberation phenomena in GPR records, Journal of Applied Geophysics, 59: 284-299.

Neal, A., 2004- Ground penetrating radar and its use in sedimentology: principles, problems and progress, Earth-science reviews, 66: 261-330.

Reynolds, J. M., 1997- An introduction to applied and environmental geophysics. John Wiley, 691 p.

Van Overmeeren, R. A., 1994- Georadar for hydrogeology, First break, 8: 401-408.