الطرق الجيوفيزيائية

(3-1) الجيوفيزياء geophysics
هو العلم الذي يهتم بدراسة باطن الأرض بواسطة تطبيق بعض النظريات الفيزيائية على سطح الأرض ، وتعتمد هذه النظريات على قياس الإختلاف في الخواص الفيزيائية مثل ( الكثافة density ، المرونة elasticity ، التأثيرية المغناطيسية magnetic susceptibility ، الخاصية الإشعاعية radioactivity ودرجة المقاومية للتيار الكهربي Electro resistivity او الموصلية الكهربية Electro conductivity ) ما بين الجسم المراد استكشافه وتكوينات الأرض المختلفة التي تحيط به في منطقة البحث ومن ثم تفسير هذه القياسات للحصول على معلومات مفيدة عن التركيب والتكاوين تحت السطحية والتي تكون ذات علاقة إما مباشرة أوغير مباشرة مع الجسم المراد استكشافه .
اسهم علم الجيوفيزياء كثيراً في معرفه معظم المعلومات عن الأرض مثل تحديد الأغلفة الداخلية للكرة الأرضية بواسطة الموجات السيزمية seismic waves الناتجة عن الزلازل ، كذلك اسهمت قياسات الجذبية gravity ، المغناطيسية magnetic والحرارة الأرضية geothermal في تحديد البنية الداخلية للكرة الأرضية .


اهم الطرق الجيوفيزيائية الشائعة في أعمال الاستكشاف :-
1/ الطرق السيزمية seismic methods :-
تنقسم الطرق السيزمية إلى طريقة أنعكاسية reflection method واخرى إنكسارية refraction method .تعتمد هذه الطرق على خاصية المرونة وفيها يتم إرسال موجات صوتية sonic waves إلى باطن الأرض ومن ثم تسجيل الإنعكاسات أو الإنكسارات لهذه الموجات ، الإختلاف في سرعة الموجة المستقبلة يبين الإختلاف في الطبقات والذي بدوره يقود إلى معرفة التراكيب الجيولوجية المختلفة وتستخدم للتنقيب عن النفط بصورة أساسية كما تستخدم ايضاً في الدراسات الهندسية والهيدروجيولوجية .
1/ الطرق الجذبية gravity method
يتم فيها قياس التغيرات للجذبية الأرضية الناتجة عن اختلاف كثافة الصخور مما يساعد على معرفة التراكيب الجيولوجية المختلفة ، وتستخدم بصورة اساسية في الدراسات الاولية للبحث عن النفط .
3/ الطريقة المغناطيسية magnetic method
يتم فيها قياس التغير في المجال المغناطيسي للارض الناتج من اختلاف الخواص المغناطيسية ( التأثرية المغناطيسية ) للصخور والتراكيب ، وتستخدم في تحديد الأحواض
الرسوبية وفي البحث عن خامات المعادن ذات الخواص المغناطيسية .
4/ الطرق الكهربيه electrical methods :-
الطرق الكهربيه تستخدم بكثره في البحث عن الفلزات metals والمعادن minerals والكشف عن المياه الجوفيه ، وقد أثبتت معظمها فاعليه في الاستكشاف الضحل(300-500m)، ونادرا ماتعطى معلومات اكبر من هذا العمق وهي تساهم في حل مشاكل جيولوجيه مختلفه ولكنها من حيث الدقه وصحه المعلومات تاتى في المركز الثاني بعد السيزميه، وتعتمد فى استكشاف باطن الارض على قياس الصفات والخصائص الكهربيه للمواد تحت السطحيه وتشمل على الطرق الاتيه:-
(i)المقاومه النوعيه الكهربيه resistivity:-
تعتمد في استكشافها لباطن الارض على الاختلاف في مقاومية أو موصلية الصخور وتستخدم بصفة عامة في البحث عن الخامات المعدنية، المياه الجوفية والتجمعات الرملية والحصوية .
(ii) الإستقطاب التأثيري(IP) induced polarization :-
هي طريقة يتم فيها إرسال تيار كهربائي لداخل الأرض ، وتعتمد على ظاهرة phenomenum تولد جهود كهربية تضمحل تدريجياً مع الزمن بعد قطع التيار سواء كان متردد (AC) أو مباشر (D.C) ، وتستخدم في البحث عن خامات الكبريتييد وبالذات المبعثرة منها وتحديد العدسات الطينية.
(iii) الجهد الذاتي (SP) self potential :-
يتم قياس الجهد الذاتي دون امرار تيار كهربائي على الأرض واهم اهدافها الجهد المعدني الذي يرتبط بوجود خامات الكبريتيدات ( بايرايت pyrite) .
5/ الطرق الكهرومغناطيسية(E M) Electromagnetic
تعتبر الكهرومغناطيسة من الطرق الفعالة في الكشف عن المياه في شقوق صخور الاساس والخامات المعدنية بعد الطريقة المغناطيسية. ويتم فيها الكشف عن الشذوذ في التوصيلية او المقاومية بإستعمال مجال كهرومغنطيسي E.M fields بدلاً عن التيار الكهربي المباشر .
مبادئ طريقة المقاومية الكهربية principles of electrical risesitivity

تعتمد طريقة المقاومية الكهربية على إرسال تيار كهربي متحكم فيه إلى داخل الأرض بواسطة زوج من الأقطاب ( قطبي التيار current electrodes ) ويسري هذا التيار داخل الطبقات مولداً جهد يقاس بإستخدام زوج آخر من الأقطاب ( قطبي الجهد potential electrodes) موصلة بجهاز حساس لقياس الفولتية ، ثم يمكن حساب المقاومة النوعية (المقاومية resistivity) حيث نستغل التباين الواضح في هذه المقاومية للتنبؤ بالمكونات تحت السطحية للارض .
المبدأ الذي تعتمد عليه قياسات المقاومية النوعية الكهربية هو سريان التيار الكهربي خلال الأوساط الطبيعية داخل الأرض ولكي نتعرف على سلوك التيار في الوساط المختلفة نفترض انها في حالة تجانس .


حركة هذه الشحنات خلال الموصل دلالة على نشوء تيار كهربي (I) حيث يعرف التيار الكهربي بأنه كمية الشحنة التي تنساب خلال مساحة مقطع موصل في وحدة الزمن . وغالباً يكون انسياب هذه الشحنات بصورة غير منتظمة مما يؤدي إلى تغيير قيمة التيار ويعبر عنها بالمعادلة
(1) I = dq
dt
q = شحنة كهربي
* يقاس التيار بوحدة الأمبير Amper
عندما يكون معدل انسياب الشحنات عبر مساحة سطح الموصل متغيراً من نقطة لأخرى يفضل إستخدام كثافة التيار (J)
(2) J = I/A
حيث A مساحة مقطع السلك أو الموصل .
ونجد أن المواد الموصلة تختلف في قابلية توصيلها الكهربي ويرجع ذلك إلى المقاومية التي تبديها كل مادة لمرور الشحنات
- تقاس المقاومة بوحدة الأوم

(3-4) المقاومة النوعية للصخور والرسوبيات Electro Resistivity of rocks and sediments
تعتمد للصخور والرسوبيات في مقاوميتها على مدى موصلية المواد المكونة لها ، والتي تنحصر في ثلاثة مجموعات كالآتي :-
أ‌) مجموعة ذات توصيل إلكتروني :-
تشمل العناصر جيدة التوصيل للتيار الكهربي مثل العناصر الفلزيه
ب‌) مجموعة ذات توصيل إلكتروني ضعيف :-
يتم التوصيل فيها بواسطة الالكترونيات أيضاً ، ولكنها تحتاج طاقة تنشيطية ( حرارة) ، وتشمل العناصر شبه الموصلة للتيار الكهربي مثل اللافلزات.
ج‌) مجموعة ذات توصيل إلكتروليتي :-
تكون موصلية الصخور الكهربية عادة أيونية Ionic وذلك لأن غالبية الحبيبات المعدنية المكونة لها عدا الخامات الفلزية والمعادن الطينية تكون عازلة .
تعتبر المقاومية معامل متغير ليس فقط من تكوين صخري لآخر ولكن ضمن التكوين نفسه. هنالك تصنيف تترتب بموجبه الصخور الرسوبية والمتبلورة على أساس زيادة المقاومية .

(3-5) خطوط سريان التيار و خطوط تساوي الجهد :- current flow and equipotenial lines
يختلف توزيع خطوط التيار وشكل سطوح الجهد حسب طبيعة الارض والتوزيع الراسي والافقي للمقاومة الكهربية وفيها (يجب التميز بين حالتين إحداهما في الوسط الأرضي المتجانس والأخرى في الوسط المتطبق) .
(i) الوسط المتجانس :-
اذا تم إمرار تيار خلال وسط متجانس ينتقل التيار من أحد الأقطاب إلى القطب الآخر وتكون خطوط السريان دائماً عمودية على خطوط الجهد لأنه لا توجد مركبة للتيار عند أي نقطة ممكن أن تسري خلال خط تساوي الجهد عند هذه النقطة .

(ii) الوسط غير المتجانس :-
في هذه الحالة يحدث انحراف لخطوط التيار وخطوط الجهد بسبب وجود الطبقات المختلفة ( والسطوح الفاصلة بينهما) ذات الموصلية المختلفة حيث يتغير موضع نقاط خطوط الجهد مع التيار .
التغيرات في مجال الجهد المصاحبة لهذه الانحرافات يمكن قياسها بواسطة أقطاب الجهد على السطح وهذه هي أساس طريقة الخط المتساوي الجهد ، وهي طريقة نوعية تستخدم أحياناً لتحديد أماكن كتل الخامات ذات المقاومة النوعية الشاذة .


المقاومة النوعية الظاهرية Apparent Resistivity
تعتمد طريقة المقاومة النوعية على قياس المقاومة النوعية الظاهرية . ولتوضيح هذا المفهوم نفترض أن لدينا وسط متجانس بصورة كاملة حيث يمكن حساب المقاومة النوعية لهذا الوسط باستخدام المعادلة .
(10) V 1 * p = V . A ה P = 2
I G I L
حيثG تمثل تباعد بين الاقطاب
اما اذا كان الوسط غير متجانس فسوف تتغير المقاومة المحسوبية من المعادلة أعلاه حسب مواقع الأقطاب عند نقل الأقطاب مع بقاء أقطاب الجهد ثابته ونتحصل على قيمة مختلفة لـ P عند عند كل موقع من المنظومة Array بشرط وجود إختلافات جانبية في المقاومية داخل الأرض لهذا يطلق على المقاومية الناتجة من الأوساط غير المتجانسة بالمقاومية الظاهرية (pa) ونظراً لأن التكوينات الجيولوجية تحت السطحية عادة غير متجانسة فإن حساب المقاومية الظاهرية مفيد جداً في التطبقات العملية لطريقة المقاومية .

تسلم صديقنا مهند ع الاضافة المفيدة ومرحب بيك بين اخوانك الجيولوجيين ونتمني مزيد من المعلومات
تقبل مني

شكرا لك الاخت لبنة علي هذا المرور
دمت بخير

جزيت خيرأ وزوجت بكراَ الاخ احمد حسام
ولك جزيل الشكر والتقدير

لك الشكر الاخ عبدالعزيز علي هذا المرور
دمت بخير