برداشت، پردازش و تفسیر داده های رادار نفوذی به زمین (gpr) به منظور شناسایی ساختارهای زیر سطحی در منطقه جنوب شرقی دریاچه خزر

چکیده رادار نفوذی به زمین یا به طور خلاصه gpr یکی از روش های ژئوفیزیکی است که برای آشکارسازی ساختارهای زیر سطحی کم عمق مورد استفاده قرار می گیرد. در روش gpr از امواج الکترومغناطیسی با فرکانس بالا (5/12 تا 2300 مگاهرتز) استفاده می شود. موفقیت همه روش های ژئوفیزیکی وابسته به میزان تباین در مشخصات فیزیکی مورد نظر، در ساختارهای زیر سطحی است. کمیت تعیین کننده در بازتاب امواج الکترومغناطیس از ساختارهای زیر سطحی، گذردهی الکتریکی نام دارد. تفاوت ساختارهای زیر سطحی در جنس، میزان رطوبت، نحوه چینش دانه ها، میزان رس، دانه بندی و ... باعث ایجاد تباین در ویژگی های الکتریکی (رسانندگی و گذردهی الکتریکی) ساختارهای زیرسطحی می شود و به همین دلیل این تغییرات توسط روش gpr قابل بررسی می باشند. امواج الکترومغناطیسی ساطع شده توسط دستگاه gpr در برخورد با ناپیوستگی های الکتریکی به واسطه تغییر در گذردهی محیط در دو طرف فصل مشترک، بازتاب می شوند. موج بازتابیده از این فصل مشترک توسط دستگاه gpr قابل آشکارسازی است. دستگاه های gpr زمان رسیدن رویدادها را اندازه گیری می کنند، از این رو بازتاب از ساختارهای زیر سطحی به صورت تابعی از زمان نشان داده می شود. برای آن که رویدادهای بازتابی پاسخ صحیحی از عمق ساختارهای زیر سطحی باشند، مقادیر ثبت شده زمانی بایستی به عمق صحیح شان نسبت داده شوند. این تبدیل با استفاده از توزیع سرعت امواج gpr در ساختارهای زیر سطحی صورت می گیرد. در این مطالعه بعد از برداشت داده های gpr در منطقه جنوب شرقی دریای خزر، برای تهیه مقاطع عمقی داده ها، سرعت سیر امواج رادار در ساختارهای زیر سطحی برابر 1/0 متر بر نانو ثانیه در نظر گرفته شد. داده های gpr توسط دستگاه noggin plus ساخت شرکت کانادایی sensors & software برداشت شدند. دستگاه مذکور از آنتن 250 مگاهرتزی برای ارسال پالس های الکترومغناطیسی استفاده می کند. برای ترسیم مقاطع زمانی و عمقی در ابتدا پردازش هایی بر روی داده ها انجام شد. به این ترتیب که در ابتدا پردازش dewow بر روی تمامی داده ها اعمال شده و سپس بسته به شرایط بهره های agc و autogain بر روی داده ها اعمال شده و در نهایت هر جا که نشان دادن توالی لایه های رسوبی مورد نظر بود از پردازش envelope استفاده شد. در این مطالعه ابتدا مقاطع زمانی را به دست آورده و سپس با استفاده از تخمین سرعت امواج در ساختار های زیر سطحی، این مقاطع را به مقاطع عمقی تبدیل نموده و در نهایت از روی این مقاطع، ضخامت لایه های مختلف زیر سطحی و برخی خصوصیات دیگر این لایه ها تعیین شدند. در منطقه مورد مطالعه به دلیل رسانندگی بیش از اندازه زمین که ناشی از رطوبت بالا، شوری، میزان رس بالا و حضور رسوبات سیلتی، عمق نفوذ بسیار پایین بوده به طوری که در اکثر پروفیل ها عمق نفوذ کمتر از 1 متر بوده است . ولی نکته قابل توجه در این پروفیل ها این است که علیرغم عمق نفوذ پایین، این روش ساختارهای ظریف را با قدرت تفکیک بسیار بالا به نمایش درآورده و توانسته لایه های با ضخامت اندک را از هم تفکیک کند. البته توجه به این نکته بسیار ضروری است که این لایه ها صرفاً لایه های ژئوفیزیکی هستند و ممکن است با لایه های زمین شناسی انطباق خوبی نداشته باشند. البته این احتمال قوی تر می باشد زیرا تغییر نوع رسوبات در فاصله ای در حدود چند ده سانتی متر از نظر زمین شناسی چندان منطقی به نظر نمی-رسد اما در هر حال، تغییر در یک ویژگی از قبیل نوع مایع در سازند، تغییرات تخلخل، تغییر در نوع و شکل ذرات رسوبی و همچنین جهت گیری و نحوه چینش ، میزان رطوبت و... باعث تغییر در ثابت دی الکتریک و بازتاب از این مرزها شده و حتی اگر این لایه ها از جنس های متفاوتی نباشند، حداقل در یک ویژگی خاص متمایزند. کلمات کلیدی: رادار نفوذی به زمین، امواج الکترومغناطیسی، گذردهی الکتریکی، رسانندگی الکتریکی، مقاطع زمانی و عمقی، پردازش داده ها، سرعت امواج رادار