تخمین بهینه پارامتر منظم سازی برای بهبود معکوس سازی دو و سه -بُعدی داده های مگنتوتلوریک

روش مگنتوتلوریک یکی از روش های الکترومغناطیسی است؛ که از میدان های طبیعی برای به نقشه درآوردن تغییرات مقاومت ویژه الکتریکی زیر سطح زمین استفاده می کند. عمق نفوذ بالای روش مگنتوتلوریک باعث کاربرد آن در اکتشاف ساختار های عمیق مثل اکتشاف منابع زمین گرمایی و هیدروکربوری شده است. به همین دلیل این روش دارای جایگاه خاصی در میان سایر روش های ژئوفیزیکی است. همانند سایر روش های ژئوفیزیکی، مدل سازی داده های مگنتوتلوریک برای تفسیر ساختار های زمین امری اجتناب ناپذیر است. مسئله معکوس مگنتوتلوریک یک مسئله غیرخطی و به شدت جورنشده (ill-posed) است. لذا برای اجتناب از مشکل عدم یکتایی پاسخ، این مسئله عمدتاً به روش منظم سازی تیخونف حل می شود. در حل منظم مسئله معکوس، پارامتر منظم سازی نقش یک متعادل کننده را دارد. اگر این پارامتر مقدار بزرگی انتخاب شود، تأثیر میزان برازش در مدل کم می شود و در مقابل اگر این پارامتر مقدار کوچکی انتخاب شود تأثیر منظم سازی در مدل کم شده و مسئله معکوس به یک مسئله با شرایط ناجور (ill-condition) تبدیل می شود و ممکن است ساختار های غیر واقعی در مدل ایجاد شود. پارامتر منظم سازی رفتار حل منظم را کنترل می کند و دارای نقشی تعیین کننده در مدل سازی بوده و باید با دقت انتخاب شود. در الگوریتم های موجود معکوس سازی داده های مگنتوتلوریک این پارامتر به صورت سعی و خطا یا با استفاده از روش اصل اختلاف تخمین زده می شود. در این مطالعه هدف این است که با لحاظ دقت و سرعت مدل سازی، روش یا روش هایی برای تخمین خودکار و بهینه پارامتر منظم سازی در معکوس سازی دو و سه بُعدی داده های مگنتوتلوریک توسعه داده شود. برای رسیدن به هدف، پس از مطالعه و بررسی روش های مختلف انتخاب پارامتر منظم سازی در حل مسائل عمومی جورنشده، 12روش آن انتخاب و همراه با بهبود های لازم برای حل مسئله معکوس دو بُعدی مگنتوتلوریک طراحی و در محیط matlab کد نویسی شده اند. این روش ها شامل روش های اصل اختلاف، اعتبار سنجی تقاطعی تعمیم یافته (gcv)، gcv بهبود یافته، منحنی l با الگوریتم بیشترین انحناء، منحنی l با الگوریتم آرایش تطابقی، تخمین خطا برژنسکی و همکاران، تخمین خطا ریچل و همکاران، نقطه ثابت، شبه بهینگی، مربع کای، طرحی بر اساس روش مجو و نسبت عدم برازش به نرم مدل می باشند. این روش ها در یک کد منبع موجود برای معکوس سازی دو بُعدی (mt2dinvmatlab) منظور گردیده و تحلیل های لازم با معکوس سازی دو بُعدی دو سری داده مصنوعی و واقعی انجام شده است. نتایج حاصله نشان می دهند که روش های gcv بهبود یافته، منحنی l با الگوریتم آرایش تطابقی، نسبت عدم برازش به نرم مدل و طرحی بر اساس روش مجو از نظر دقت، سرعت و خودکار بودن تخمین و انتخاب پارامتر منظم سازی در مسئله معکوس دو بُعدی بهتر از دیگر روش های فوق عمل می کنند. به همین جهت در مرحله بعد با انجام برنامه نویسی های لازم، با تعمیم روش نسبت عدم برازش به نرم مدل به صورت نسبت عدم برازش به مجموع عدم برازش و نرم مدل به عنوان روش پیشنهادی انتخاب پارامتر منظم سازی در برنامه معکوس سازی سه بُعدی فضای داده ها استفاده شد. سپس بررسی های لازم با آزمایش های معکوس-سازی سه بُعدی داده های مگنتوتلوریک دو مثال مصنوعی و دو دسته داده واقعی منطقه زمین گرمایی سبلان انجام گردیده است. در این بررسی ها نتایج مدل سازی معکوس با استفاده از روش پیشنهادی با نتایج حاصل از روش اصل اختلاف که در برنامه مذکور موجود می باشد، از نظر دقت و سرعت، مقایسه شده اند. نتایج حاصل نشان می دهند که روش پیشنهادی علاوه بر بهبود قابل ملاحظه در دقت نتایج مدل سازی، زمان محاسبات معکوس سازی را نیز حداقل 30 درصد نسبت به روش موجود کاهش می دهند که این مسئله در مدل سازی معکوس سه بُعدی از اهمیت بالایی بر خوردار است. همچنین با استفاده از نتایج مدل سازی معکوس سه بُعدی روش پیشنهادی و تلفیق آنها با دیگر داده های اکتشافی موقعیت منابع انرژی زمین گرمایی در ناحیه غرب و جنوب غرب و همچنین شمال سبلان مورد بررسی قرار گرفته است. در این مطالعه موقعیت دو منطقه داغ مشخص کننده منابع زمین گرمایی در دو ناحیه مذکور به خوبی تعیین گردیده و نحوه ارتباط این منابع با مناطق دگرسانی توسط گسل های موجود در منطقه به طور مفصل توجیه و تفسیر شده است.