استفاده از روش های ژئوفیزیکی و اندازه گیری خصوصیات فیزیکی سنگ های زیرسطحی راه حل مناسبی برای اکتشاف ذخایر مدفون در زیر زمین (از قبیل نفت، گاز، آب، کانی ها و...) می باشند. کاوش های گرانی سنجی و مغناطیسی به دلیل سادگی و کم هزینه بودن از جمله روش های پرکاربرد ژئوفیزیکی هستند که برای اکتشافات مقدماتی به کار می روند. برای تفسیر خودکار داده های برداشت شده توسط این دو روش تاکنون روش های متعددی ارائه شده است. در این تحقیق با استفاده از فیلترهای فاز محلی به شناسایی مرز چشمه های بی هنجار پرداخته می شود و نتایج به دست آمده، با فیلترهای دیگر مانند سیگنال تحلیلی، مشتق افقی کل و انحراف معیار نرمال شده مقایسه می گردد. برای این منظور ابتدا کدها و توابع مورد نیاز با استفاده از نرم افزار متلب تهیه و سپس این فیلترها بر روی مدل های مصنوعی اعمال شدند تا قابلیت هر کدام از این فیلترها در شناسایی مرز چشمه های بی هنجار مشخص گردد. با اعمال این فیلترها بر روی داده های گرانی و مغناطیس حاصل از مدل های مصنوعی مشاهده می شود که فیلتر انحراف معیار نرمال شده بهترین نتیجه را ارائه می دهد. در انتها این فیلترها بر روی داده های گرانی و میدان کل مغناطیسی حوضه رسوبی ساوه به عنوان داده های واقعی اعمال گردیدند. در این مورد نیز نتایج نشان می دهد که فیلتر انحراف معیار نرمال شده نسبت به دیگر فیلترها نتایج مطلوب تری ارائه می دهد و به خوبی ساختمان های زمین شناسی موجود در منطقه، مانند گسل ها و گنبدنمکی احتمالی را مشخص می نماید.

تعیین تخلخل همواره در محاسبه ذخیره درجای هیدروکربور، بررسی تغییرات رخساره، برنامه ریزی بهینه جهت توسعه میدان، کاهش ریسک و همچنین حفر تعداد کمتری چاه و در نتیجه کاهش هزینه های حفاری بسیار حائز اهمیت است. از جمله روش های متداول مورد استفاده، می توان به رگرسیون و شبکه های عصبی اشاره کرد که به آنالیز نشانگرهای چندگانه می پردازند. هزینه های بالای حفاری مانع تصمیم گیری قطعی در مورد تعیین نقاط امیدبخش اکتشافی با تکیه بر یک روش می باشند. به همین دلیل در این مطالعه علاوه بر تخمین توزیع تخلخل با استفاده از روش های مرسوم ذکر شده، روش آنالیز جدیدی به نام نقشه شباهت، معرفی می شود. این روش آماری بوسیله خلاصه کردن همه اطلاعات، تنها در یک نقشه، وظیفه مفسر را برای آنالیز چندین نشانگر لرزه ای بصورت همزمان، آسان می کند. در این مطالعه ابتدا با استفاده از وارون سازی به استخراج داده های مقاومت ظاهری لرزه ای پرداخته و سپس با تبدیل نشانگرهای چندگانه، از نتیجه به دست آمده به عنوان یک نشانگر، به همراه سایر نشانگرهای استخراج شده از داده های لرزه ای، نقشه توزیع تخلخل منطقه مورد مطالعه تهیه می شود. در بخش بعدی تحقیق از چهار نشانگر دامنه لحظه ای، فاز لحظه ای، فرکانس لحظه ای و مقاومت ظاهری لرزه ای برای تهیه نقشه شباهت استفاده شده است و چاه 08-08 که یک چاه تولیدکننده است، به عنوان نقطه مبنا انتخاب و شباهت منطقه مورد مطالعه با نقطه مبنا به نقشه در می آید. مقایسه نتیجه نقشه شباهت با نقشه توزیع تخلخل در محدوده مخزن، همخوانی مناسب میان این دو نقشه را که از روش های مختلف به دست آمده اند و هر کدام دارای اطلاعات مخصوصی برای مفسر می باشند، نشان می دهد. این نقشه که تاییدی بر صحت نقشه توزیع تخلخل به دست آمده از طریق شبکه عصبی و رگرسیون است، به ما کمک کرد تا نقطه جدیدی را در حدود خط گیرنده 45 ام و خط چشمه 55 ام به عنوان نقطه حفاری بهینه ی بعدی پیشنهاد بدهیم.

چکیده در این مطالعه روش های جدید تخمین پارامترهای مخزن به کمک نشانگرهای لرزه ای بررسی شده است. هدف اصلی این مطالعه، تخمین کمی پارامتر تخلخل در یکی از میادین دریایی ایران توسط روش های جدید تخمین پارامترهای مخزنی بوده است. برای این منظور ترکیب روش رگرسیون چند متغیره و روش های جدیدتر مانند شبکه های عصبی با نشانگرهای لرزه ای بررسی شده است. داده های چاه ها که شامل نگارهای مختلف از جمله نگارهای تخلخل، دانسیته، صوتی و مقاومت ویژه است مورد استفاده قرار گرفتند. در این مطالعه تصحیح نمودارهای صوتی با اطلاعات لرزه ای موجود در چاه (چک شات)، پیک کردن افق-های لرزه ای، تهیه موجک و ساخت لرزه نگاشت مصنوعی، ایجاد انطباق بین اطلاعات چاه و لرزه نگاری، ساخت مدل اولیه، انجام وارون سازی و استفاده از روش های مختلف برای تعیین تخلخل انجام شده است. بعد از اینکه بهترین روابط بین نشانگرهای لرزه ای و پارامتر مخزنی تخلخل در محل چاه ها، استخراج شد آنگاه از این روابط برای بدست آوردن پارامتر مخزنی تخلخل در مکان های دیگر میدان استفاده می شود. با استفاده از آنالیز رگرسیون چند متغیره و شبکه های عصبی احتمالی (pnn)، شبکه عصبی چندلایه پیش خور (mlfn) و شبکه عصبی با تابع پایه شعاعی (rbfn) و به کمک شش نشانگر لرزه ای (نتیجه وارون سازی، زمان، فیلتر30/25-20/15، فرکانس میانه وزن دار، کسینوس فاز لحظه ای و مشتق دامنه لحظه ای) تخمین توزیع تخلخل انجام شد. در این بخش شبکه عصبی احتمالی با داشتن خطای تخمینی برابر 69/4 درصد و همبستگی متوسط ارزیابی متقابل برابر 26/68 درصد بهترین روش برای تخمین تخلخل تعیین شد. در مرحله بعد تخمین تخلخل با استفاده از رگرسیون چند متغیره و سه شبکه عصبی ذکر شده و با کمک نُه نشانگر لرزه ای جدید (کیفیت لحظه ای، پلاریته ظاهری، مولفه های تک فرکانس، نمودار حقیقی مقاومت صوتی، پهنای باند لحظه ای، افزایش زمان، کسینوس فاز لحظه ای، نتیجه وارون سازی و فاز لحظه ای) صورت گرفت. این حالت باعث بهبود چشمگیری در تخمین توزیع تخلخل شد. در این حالت نیز روش شبکه عصبی احتمالی بهترین نتیجه را در مقایسه با دیگر روش های استفاده شده حاصل نموده است. در این حالت میزان متوسط همبستگی بین نگارهای تخلخل واقعی در چاه ها و نگارهای تخمین زده شده در مرحله اعتبارسنجی 79 درصد و خطای تخمین 85/3 درصد تعیین شد.

تجزیه طیفی با استفاده از تبدیل فوریه یکی از مفیدترین ابزار در علم ژئوفیزیک است. این روش چندین دهه است که در لرزه شناسی بطور وسیعی مورد استفاده قرار می گیرد. عواملی همچون نوع سیال درون سازند و تغییرات ضخامت لایه بر محتوای فرکانسی اطلاعات لرزه ای تاثیر می گذارند. مطالعه محتوای فرکانسی این اطلاعات می تواند در تشخیص عوامل بوجود آورنده آن کمک شایانی نماید. روش تجزیه طیفی یا تجزیه اطلاعات لرزه ای به فرکانس های تشکیل دهنده آن، بررسی محتوای فرکانسی اطلاعات لرزه ای را امکانپذیر می سازد و پدیده هایی که در فرکانس های خاصی قابل تشخیص هستند را بهتر نمایش می دهد. تجزیه طیفی با استفاده از تبدیل فوریه قادر به نمایش همزمان مشخصات طیفی و اطلاعات زمانی نیست. این روش محدودیت هایی در برخورد با سیگنال های ناپایا و سیستم های غیرخطی دارد که محققان را بر آن داشت که به توسعه روش های دیگری بپردازند. در این راستا روش های زمان-فرکانس توسعه یافتند که نمایش زمانی مشخصات طیفی سیگنال را میسر می سازند. روش های زیادی برای نمایش همزمان اطلاعات زمانی و فرکانسی وجود دارد. از جمله آنها می توان تبدیل فوریه زمان کوتاه ، تبدیل موجک پیوسته ، تبدیل s و توزیع ویگنر-وایل را نام برد. هرکدام از این روش ها اگرچه دارای مزایایی هستند، اما به علت وجود برخی محدودیت ها و معایب، استفاده از آنها محدود شده است. لذا یافتن روش-های زمان-فرکانس جدید که علاوه بر حفظ نقاط قوت روش های متداول، نقاط ضعف آنها را برطرف کند، ضروری می نماید. توزیع با تداخل کاهش یافته روشی است که علاوه بر رفع معایب توزیع ویگنر-وایل خصوصیات مطلوب آن را نیز حفظ می کند. با توجه به اینکه زمین رفتاری مانند فیلتر پایین گذر دارد، به هنگام انتشار امواج لرزه ای درون زمین محتوای فرکانسی این امواج با زمان تغییر می کند و سیگنال های لرزه ای ناپایا می شوند. بنابراین در تجزیه و تحلیل این سیگنال ها، نمایش همزمان اطلاعات زمانی و فرکانسی کاربرد وسیعی دارند. ساختار های زمین-شناسی مانند لایه های نازک ، کانال ها و تعدادی از مخازن هیدروکربنی که در حد ضخامت همکوکی هستند، به علت ضخامت کم آنها در مقاطع لرزه ای بازتابی قابل تشخیص نیستند. به تصویر کشیدن این ساختارها در صنعت بسیار مهم است. در این پایان نامه با استفاده از توزیع با تداخل کاهش یافته، که مزایای بسیاری دارد، به شناسایی دقیق تر مخازن هیدروکربنی با استفاده از نشانگرها و همچنین تشخیص لایه های نازک پرداخته شده است و نتایج حاصل از آن با روش های دیگری مانند ویگنر-وایل مقایسه شده است و در انتها می توان نشان داد که نتایج قابل قبولی با استفاده از توزیع با تداخل کاهش یافته در مقایسه با سایر روش ها بدست آمده است.

روش مگنتوتلوریک یکی از روش های الکترومغناطیسی با چشمه طبیعی می باشد، که در اکتشاف ساختارهای زیرسطحی مورد استفاده قرار می گیرد. در دهه های اخیر، روش های الکترومغناطیسی و به طور خاص روش مگنتوتلوریک، از اهمیت ویژه ای در زمینه اکتشافات هیدروکربوری برخوردار هستند. این روش در مناطقی که کیفیت داده های لرزه پایین است، به عنوان مثال در نواحی رورانده، نواحی با توپوگرافی خشن و آشکارسازی سازندهای قرارگرفته زیر توده نمکی، در اکتشاف ساختارهای هیدروکربوری اهمیت دارد. روش مگنتوتلوریک در ناحیه کرند واقع در شمال شرق ایران، در سال 2008 به کارگرفته شد. هدف از انجام این تحقیق، مدل سازی و تفسیر داده های مگنتوتلوریک جهت اکتشاف ساختارهای هیدروکربوری و تعیین گسترش جانبی و عمق قرارگیری احتمالی سازند حاوی هیدروکربور که سازند تیرگان است، می باشد. سپس مدل مقاومت ویژه داده های مگنتوتلوریک با دیگر اطلاعات ژئوفیزیکی مانند حفاری و لرزه نگاری مورد ارزیابی قرار می گیرد. قبل از انجام وارون سازی، اثر جابجایی ایستا برای داده های مگنتوتلوریک با استفاده از داده های الکترومغناطیسی حوزه زمان تصحیح شد. با انجام مدل سازی یک و دو بعدی که بر روی داده های مگنتوتلوریک منطقه صورت گرفت، لایه ای بودن ساختار منطقه و چین خوردگی لایه ها برای پروفیل های شرقی و هموار بودن لایه ها، بدون چین خوردگی قابل ملاحظه برای پروفیل های غربی مشخص شد. با داشتن مدل وارون، اطلاعات زمین شناسی، مقطع زمانی لرزه نگاری، نگار مقاومت ویژه چاه و دیگر اطلاعات حفاری منطقه، محل احتمالی سازند تیرگان که سنگ مخزن اصلی این ناحیه به شمار می رود در محل حفر چاه کرند در عمق تقریبی 5700 متری از سطح زمین و در حوالی پروفیل p2 تعیین شد. گسترش جانبی این سازند در پروفیل های شرقی بیشتر از پروفیل های غربی تعیین گردید. همچنین با بررسی نقشه هم عمق مقاومت ویژه اثر گسل مراوه تپه در جنوب پروفیل های برداشت، مشاهده شد و احتمال وجود گسل دیگری در شمال و شمال شرق پروفیل ها پیش بینی شد.

در این مطالعه از روش توموگرافی لرزه ای جهت بررسی دقیق ساختارها و شکستگی های موجود در منطقه ی سد خرسان 3 استفاده شده است. هدف از انجام توموگرافی لرزه ای در این منطقه، شناسایی محل هایی با قابلیت نشت در واحدهای سنگی موجود می باشد. در نهایت با استفاده از روش توموگرافی لرزه ای، می توان ساختارها و نواحی کم سرعت را که منطبق بر لایه های ضعیف تر می باشند و نواحی با سرعت بالا را که منطبق بر لایه های فشرده تر هستند، را بخوبی شناسایی و از هم تفکیک کرد. با مشخص شدن لایه های تحکیم نیافته، در مراحل بعد اقدامات اصلاحی جهت بهبود وضعیت زمین در این قسمت ها انجام خواهد شد. برای رسیدن به اهداف مورد نظر، از داده های مربوط به چهار خط برداشت توموگرافی لرزه ای موج p در تکیه گاه راست و بستر سد خرسان 3 استفاده شده است. از نتایج داده های انتخاب شده، اولین زمان رسیدها بدست می آیند. این زمان رسیدها در نرم افزار ژئوتومو فراخوانی می شوند. در مرحله مدل سازی مستقیم، مدل اولیه بر اساس شرایط زمین شناسی و داده های ژئوفیزیکی تعریف می شود. این مدل نشان دهنده یک حدس اولیه از ساختار زیرسطحی بر اساس شرایط موجود می باشد. پس از ردیابی مسیر پرتوها توسط نرم افزار، عملیات وارون سازی انجام می شود. نتایج حاصل، مدلهای دوبعدی و سه بعدی سرعت لرزه ای در چهار محدوده مطالعاتی می باشند. با بررسی این مدل ها وضعیت سرعت در لایه های زمین در محدوده تکیه گاه راست و بستر سد خرسان 3 مشخص می شود. نمایش مدل های سرعت بر روی توپوگرافی منطقه در حالت سه بعدی، موقعیت و محدوده مناطق پرسرعت و کم سرعت در تکیه گاه و بستر سد را با وضوح بهتر نسبت به قبل نشان می دهد.

تجزیه طیفی دادههای لرزه ای با کمک تبدیل های زمان-فرکانس، دامنه های لرزه ای را که تابعی از زمان و مکان هستند به دامنه های طیفی که تابع فرکانس، زمان و مکان هستند، تبدیل می کنند .این ابزار در زمینه های مختلف مانند تعیین ضخامت لایه، نمایش رخساره های چینه ای، توصیف مشخصات مخزن و اکتشاف مستقیم منابع هیدروکربور کاربرد دارند. کاملاً واضح است که هر چه قدرت تفکیک زمانی و فرکانسی در صفحه زمان – فرکانس بیشتر باشد، رخدادها را میتوان بهتر جداسازی نمود. تبدیل فوریه زمان کوتاه، تبدیل موجک پیوسته و تجزیه طیفی با روش تعقیب تطابق خطی از جمله تبدیلات زمان-فرکانس بوده که در آنها همبستگی بین سیگنال و خانواده ای از توابع زمان و فرکانس محاسبه می شود. در این پایان نامه از دو الگوریتم که بر اساس روش وارون سازی کمترین مربعات مقید شده می باشد، برای محاسبه طیف زمان- فرکانس مقاطع لرزه ای استفاده شده است. روش اول تجزیه طیفی کمترین مربعات مقیدشده (clssa) نام داشته و روش دوم کمترین مربعات مقید شده با پنجره متغیر (clswwfc) نامگذاری شده است. در این روش ها ضرایب سری فوریه بعنوان تابعی مستقیم از زمان با وارون نمودن پایه-های هسته سینوسی کوتاه شده برای یک پنجره متحرک محاسبه شده است که در روش اول طول پنجره متحرک ثابت و در روش دوم طول پنجره متغیر با فرکانس می باشد. نتایج این روش ها در طیف زمان-فرکانس، اثر پنجره را به ازای یک طول معین نسبت به تبدیل فوریه گسسته بدون توجه به نوع پنجره به حداقل رسانده است و سبب کاهش هموارشدگی طیفی می گردد. بنابراین تعیین بهتر و دقیق تر خواص طیفی بازتابگرهای متداخل در داخل یک پنجره کوچک ممکن خواهدشد. درجه قدرت تفکیک زمانی- فرکانسی نسبت به تبدیل فوریه زمان-کوتاه به ازای طول پنجره کوچکتر افزایش یافته است. در مقایسه با تبدیل s نیز، روش های معرفی شده در قدرت تفکیک زمانی، به ویژه در فرکانس های پایین بسیار بهبود یافته اند. همچنین از این روش ها برای آشکارسازی سایه های فرکانس پایین مربوط به مخازن گازی در یکی از میادین گاز جنوب غربی ایران و بخشی از داده های انعکاسی سه بعدی به منظور محاسبه ضخامت کانال مدفون در یکی از میادین جنوب غرب ایران، استفاده شده است.

هدف نهایی در روشهای ژئوفیزیک تفسیر و تعیین خصوصیات ساختارهای زمینشناسی از روی داده های اندازه گیری شده است اما در حالت کلی تقریب ساختارهای زمینشناسی با مدلهای فیزیکی بسیار مشکل است. معمولاً در روشهای مدلسازی خصوصیات فیزیکی مانند چگالی یا خودپذیری مغناطیسی و خصوصیات هندسی مانند عمق مربوط به ساختار به عنوان پارامترهای مدل و اندازه گیریهای ژئوفیزیکی به عنوان مفروضات )داده ها( تلقی میگردند. با توجه به وجود ساختارهای رسوبی فراوان در ایران که اغلب از اهمیت اقتصادی بالایی برخوردارند )مانند تلههای نفتی( مدلسازی سنگ بستر در تفسیرهای تکمیلی از دادههای گرانیسنجی و مغناطیسسنجی میتوانداطلاعات ارزشمندی در اختیار مفسر قرار دهد. مدلسازی وارون یکی از جالبترین ابزارهای عددی بهمنظور بهدست آوردن تصاویر دوبعدی و سه بعدی از ساختارهای زمینشناسی است. در این مطالعه از مدلسازی وارون غیرخطی دادههای گرانی سنجی و مغناطیس جهت تعیین توپوگرافی سنگ بستر استفاده میشود. در این فرآیند مدلسازی یک سنگ بستر عموما بوسیله یک سری از بلوکهای راستگوشه کنارهم چیده شده مدل شده و سپس ضخامت آنها محاسبه میشود. در ابتدا با استفاده از ابزار ریاضی سری تیلور مسأله غیر خطی به یک مسأله خطی در نزدیکی مدل اولیه تبدیل میشود. الگوریتم تهیه شده بر مبنای روش مارکوارت-لونبرگ طی تکرارهای مختلف با مقایسه دادههای واقعی و دادههای مدل تعدیل یافته مدل اولیه را بهبود میدهد. به منظور نشان دادن کارایی برنامههای رایانهای ارائه شده ابتدا مدلسازی وارون برای دادههای مصنوعی بدون نوفه و حاوی نوفه صورت گرفت. در پایان مدلسازی روی قسمتی از دادههای گرانیسنجی و مغناطیس ابردژ در جنوب ورامین انجام شد که نتایج به دست آمده با دیگر مطالعات و زمینشناسی منطقه همخوانی دارد.

برداشت های الکترومغناطیس هلیکوپتری حوزه فرکانس به عنوان روشی اکتشافی با سرعت و دقت بالا برای به نقشه در آوردن مقاومت ویژه زیر سطحی زمین، مورد استفاده قرار می گیرد. در عمل دو روش کلی تبدیل مستقیم و معکوس سازی با تکرار محاسبات برای مدل سازی و تفسیر داده های این روش استفاده می شود. روش های دسته اول دارای سرعت بالا ولی دقت پایین می باشند. در مقابل روش های معکوس سازی با تکرار محاسبات علاوه بر سرعت بالای مدل سازی، نتایجی با دقت بسیاربالا تولید می نمایند ولی پاسخ مدل نهایی وابسته به انتخاب درست مدل اولیه است. روش معکوس سازی با استفاده از روش لونبرگ-مارکوارت بر اساس روش تجزیه مقادیر تکین یکی از پرکاربرد ترین روش های مربوط به دسته دوم است. هدف اصلی از این مطالعه فرمول بندی و ارائه الگوریتمی مناسب برای توسعه نرم افزاری قابل اتکا برای اعمال این روش در فرآیند معکوس سازی داده های الکترومغناطیس هلیکوپتری حوزه فرکانس جهت بدست آوردن تصاویر دقیق مقاومت ویژه و همچنین تعیین ضخامت لایه های زمین است. برای حصول به هدف ابتدا سعی شده تا با تهیه الگوریتمی موثر و دقیق و با انجام کد نویسی در محیط برنامه نویسی matlab، برنامه ای دقیق و قابل اعتماد برای مدل سازی پیشرو و محاسبه مشتقات جزئی صورت گیرد. در گام بعدی، الگوریتم و کد های مورد نیاز برای معکوس سازی داده های مورد نظر به روش لونبرگ-مارکوارت و با استفاده از روش تجزیه مقادیر تکین تهیه و نگارش شد. نتایج بدست آمده از مدل-سازی های پیشرو و انجام محاسبات مربوط به مشتقات جزئی مربوط به مدل های مصنوعی توسط برنامه نگارش یافته و مقایسه آنها با نتایج حاصل از یک نرم افزار خارجی تجاری، نشان از دقت بالای محاسبات مدل سازی توسط برنامه تهیه شده می باشد. علاوه بر آن برای ارزیابی قابلیت های مختلف برنامه معکوس-سازی تهیه شده، از آن برای معکوس سازی مجموعه ای از داده های مصنوعی با و بدون نوفه مربوط به مدل های لایه ای استفاده شد و مشاهده گردید که مدل های تخمین زده شده در هر حالت به مدل واقعی بسیار نزدیک است. همچنین برای ارزیابی هرچه بیشتر، برنامه تهیه شده برای معکوس سازی داده های مصنوعی مربوط به یک مدل سه بعُدی مورد استفاده قرار گرفت و ملاحظه گردید که مدل نهایی بدست آمده از تطابق بسیار خوبی با مدل واقعی برخوردار می باشد. پس از حصول اطمینان از دقت برنامه تهیه شده، در نهایت یکسری از داده های الکترومغناطیس هلیکوپتری واقعی مربوط به جنوب دامغان توسط برنامه تهیه شده با الگوریتم مورد نظر معکوس سازی شدند و نتایج به دست آمده با نتایج حاصل از مدل سازی با روش های تبدیل مستقیم از جنبه های مختلف مقایسه شده اند. نتایج نشان می دهند که تطابق بین داده های صحرایی و داده های حاصل از مدل تخمین زده شده، در روش مورد نظر بسیار بالاتر از این تطابق در روش های مدل سازی تبدیل مستقیم می باشد.

تجزیه مد تجربی یکی از ابزارهای جدید برای تجزیه و تحلیل سیگنال ها می باشد. از این روش جدید در روش های میدان پتانسیل به منظور جداسازی بی هنجاری های ناحیه ای از محلی استفاده می شود. از روش های متداول جداسازی می توان به روش پنجره میانگین متحرک و آنالیز روند اشاره کرد، که روش هایی نیمه خودکار می باشند. به عبارت دیگر نظر مفسر به طور مستقیم در نتایج تاثیر گذار است. اساس روش emd (تجزیه مد تجربی) فیلتر کردن مکانی یا زمانی سیگنال بر حسب مشخصات نقاط اکسترما می باشد. مولفه های تجزیه به ترتیب شامل باندهای فرکانسی بالا تا پایین می باشد. بدین منظور از آنجایی که آنومالی های میدان پتانسیل به دو صورت فرکانس بالا و پایین که مربوط به ساختارهای عمیق و بزرگ مقیاس و بی هنجاری های مربوط به ساختارهای سطحی و کوچک مقیاس می باشد روش تجزیه مد تجربی می تواند روشی کارآمد در جداسازی این دو طیف فرکانسی باشد. در این پایان نامه از این تئوری برای جداسازی بی هنجاری های میدان پتانسیل استفاده خواهد شد. همچنین این روش با روش های متداول جداسازی مقایسه می شود. در این روش توابع مد ذاتی از داده ها استخراج شده و آخرین مد حاصله تحت عنوان باقیمانده، نشان-دهنده بی هنجاری ناحیه ای می باشد. این روش خودکار بر روی داده های مصنوعی اعمال شد و نتایج قابل قبولی بدست آمد. پس از آن روش emd بر روی داده های واقعی به منظور بررسی زمین-شناسی زیرسطحی مناطق معدنی اعمال گردید. نتایج جداسازی با استفاده از این روش نسبت به روش متداول برازش چندجمله ای از دقت بالاتری برخوردار بوده و سازگاری زیادی با زمین شناسی مناطق مورد مطالعه دارد.

در اکتشافات ژئوفیزیکی، نقش روشهای میدان پتانسیل غیر قابل انکار می¬باشد. در تفسیر داده-های میدان پتانسیل یکی از اهداف اصلی، تعیین محل و تعیین عمق ناهنجاری مغناطیسی یا گرانشی می¬باشد. در این پایان¬نامه، برای تخمین عمق آنومالی میدان گرانی از روش اویلر استفاده شده است. به همین منظور، ابتدا این روش روی داده¬های مصنوعی اعمال و با کمک گرفتن از نتایج حاصل از آن ، این روش روی داده¬های میدان گرانی حاصل از گنبد نمکی هامیل اعمال شد. ابتدا با در نظر گرفتن پنجره اویلر مناسب، روش اویلر استاندارد روی مدل مکعب در اعماق مختلف اعمال شد و مشخص شد که اندیس ساختاری مکعب با افزایش عمق افزایش می¬یابد سپس این روش روی مدل دو مکعب و پنج مکعب اعمال شد و مشخص شد که با افزایش تعداد مکعب، اندیس ساختاری تغییر چندانی نمی¬کند. در ادامه، روش اویلر استاندارد روی مدل کره در اعماق مختلف اعمال شد و نتیجه بر آن شد که اندیس ساختاری کره با تغییر عمق ، تغییری نمی¬کند و مقدار 2 برای اندیس ساختاری به دست آمد. در ادامه، روش اویلر مکانی روی مدل مکعب در اعماق مختلف ، دو مکعب، پنج مکعب و کره در اعماق مختلف اعمال شد و نتایج مشابه با روش اویلر استاندارد حاصل شد. با در نظر گرفتن نتایج حاصل از اعمال روش اویلر روی داده¬های مصنوعی و با در نظر گرفتن گنبد نمکی هامبل به صورت مدل کره، روش اویلر استاندارد روی داده¬ها اعمال شد و عمق مرکز گنبد نمکی ، 6.9 کیلومتر حاصل شد. سپس روش اویلر مکانی روی داده¬ها اعمال شد و عمق 4.6 کیلومتر برای مرکز گنبد نمکی براورد شد. از مقایسه نتایج حاصل از روش اویلر استاندارد و روش اویلر مکانی با نتایج حاصل از روشهای دیگر که در مقالات مختلف درج شده ، نتیجه حاصل از اعمال روش اویلر مکانی نزدیک به نتایج حاصل از روشهای دیگر که در مقالات متعدد درج شده می باشد

روش¬های گوناگونی برای تخمین عمق بی¬هنجاری¬های میدان پتانسیل وجود دارد. یکی از این روش¬ها تحلیل طیفی داده¬های گرانی و مغناطیس است که در طول سال¬های گذشته به¬طور وسیع برای بدست آوردن عمق ساختارهای زمین¬شناسی معین مانند سنگ بستر و همچنین تعیین عمق نقطه هم¬دمای کوری مورد استفاده قرار گرفته است. تخمین عمق تا منشأهای مختلف آنومالی معمولاً توسط روش اسپکتور و گرنت انجام می¬شود. در این روش فرض شده است که پارامترهای فیزیکی مربوط به منشأ از قبیل چگالی و مغناطیس¬پذیری به¬صورت تصادفی و ناهمبسته توزیع شده¬اند. مطالعات انجام شده بر روی پروژه¬ی حفاری قاره¬ای آلمانی¬ها (ktb) نشان ¬داد که پارامترهای فیزیکی مربوط به منشأ آنومالی، مانند توزیع چگالی و مغناطیس¬پذیری دارای خواص پیوسته¬ای هستند و فرض¬های روش اسپکتور و گرنت در مورد منشأ آنومالی صحیح نمی¬باشد. لذا روش آنالیز طیف توان تعمیم¬یافته حاصل از داده¬های میدان¬های گرانی و مغناطیس که در آن یک توزیع واقع-گرایانه برای منشأ این آنومالی¬ها در نظر گرفته می¬شود، یک روش سودمند و کاربردی برای تعیین عمق و خواص آماری مربوط به منشأ آنومالی است. جهت اجتناب از پیچیدگی های ریاضی مربوط به محاسبه طیف، تفسیر داده¬های مربوط به میدان-های گرانی و مغناطیس عموماً در حوزه فرکانس انجام می¬شود. اگر لگارتیم طیف توان بدست آمده از تبدیل فوریه داده¬های میدان پتانسیل در مقابل مقادیر عدد موج تصویر شود، فاکتورهای زیادی در شکل آن دخالت دارند اما فاکتور غالب در شکل طیف بدست آمده فاکتور عمق منشأ آنومالی است. بدین¬ترتیب عمق تا منشأهای مختلف آنومالی با استفاده از این نمودار قابل محاسبه است. در این تحقیق به¬منظور نشان دادن کارایی روش آنالیز طیف توان تعمیم¬یافته در ابتدا این روش برای تخمین عمق آنومالی¬های مصنوعی گرانی و مغناطیسی مختلف به¬کار برده شده و نتایج آن با روش طیف توان معمولی مقایسه گردیده است. در پایان نیز این روش برای داده¬های واقعی دو منطقه مختلف به¬کار برده شده است. بدین¬ترتیب که ابتدا بخشی از داده¬های مغناطیسی مربوط به کانسار پلی¬متال منطقه عشوند نهاوند واقع در استان همدان مورد بررسی قرار گرفته که نتایج آن با نتایج مطالعات دیگر انجام شده در منطقه مطابقت دارد. سپس قسمتی از داده¬های گرانی و مغناطیسی مربوط به حوضه رسوبی مغان واقع در شمال¬غرب ایران مورد بررسی واقع شده است که نتایج روش پیشنهادی در این مطالعه، در این مورد نیز به¬خوبی با نتایج مطالعات قبلی موجود در منطقه هم¬خوانی دارد.

با توجه به وجود ساختارهای رسوبی فراوان در ایران و نقش حیاتی ذخایر هیدروکربوری در اقتصاد کشورمان، اکتشاف آن ها با روش ها ی کارآمد ضروری به نظر می رسد. اهمیت ساختمان ها ی زمین شناسی در مناطق نفت خیز و تاثیر پدیده ها ی ساختمانی مختلف، تلاش برای شناسایی بهتر این ساختمان ها را سبب شده است. با بکارگیری اطلاعات زمین شناسی صرفاً نمی توان ذخایر هیدروکربوری مدفون را جستجو نمود، در این راستا بررسی و توسعه روش ها یی که به تحلیل و تفسیر دقیق داده ها ی اکتشافی پرداخته و با بررسی تغییرپذیری رفتار داده ها ، اطلاعات دقیق تری از ساختارهای منطقه در اختیار قرار دهد، ضروری به نظر می رسد. پیمایش ژئوفیزیکی گرانی سنجی فارس ساحلی به منظور شناسایی گنبدهای نمکی مدفون، عملکرد گسل ها و شناسایی ساختمان های محدوده فارس ساحلی در سال 1383 توسط شرکت ملی نفت ایران طراحی و برداشت شده است. یکی از ساختمان های مهم در این مطالعه ژئوفیزیکی، ساختمان لاورستان می باشد. بر روی این تاقدیس تعداد 4203 ایستگاه گرانی سنجی با شبکه بندی منظم (250*1000 متر) برداشت شده است. پس از اعمال تصحیحات لازم و پردازش اطلاعات، مقادیر بی هنجاری بوگه کامل محاسبه گردید. مدل عمقی زمین شناسی ساختمانی برای این تاقدیس، توسط اداره زمین شناسی سطح الارضی مدیریت اکتشاف تهیه شده است. این مدل بر اساس شواهد و اندازه گیری های زمین شناسی سطح الارضی می باشد. برای پوشش کامل تاقدیس لاورستان تعداد 5 پروفیل با فواصل مناسب بر روی اطلاعات گرانی سنجی انتخاب و سپس در امتداد پروفیل ها ی مذکور مدل سازی دوبعدی انجام پذیرفت. با تکرار محاسبات و تغییر مرحله ای پارامترهای هندسی و فیزیکی مدل و با در نظرگرفتن خطای هدف، اختلاف گرانی محاسبه شده و اندازه گیری شده به مقدار کمینه می رسد. در این مطالعه مدل ها ی تهیه شده با تلفیق اطلاعات زمین شناسی، گرانی سنجی وچاه پیمایی توسط نرم افزار encom pa و model vision pro انطباق مناسبی با نتایج لرزه نگاری داشته و استفاده ازآن ها در مطالعه ساختار ها می تواند وضعیت عملیات اکتشافی را با کمینه سازی معیار ها ی نامطلوب و افزایش دقت بهینه سازی نماید. استفاده از داده های ژئوفیزیکی میدان پتانسیل در بهینه سازی مدل های زیر سطحی نقش به سزایی دارد. در بحث مدل سازی گرانی سنجی وجود اطلاعات اولیه مناسب همچون چگالی لایه ها، اطلاعات چاه پیمایی، مقاطع لرزه نگاری در بهبود مدل و فرایند مدل سازی موثر است. در هر مرحله می توان با افزودن اطلاعات ژئوفیزیکی دیگر مانند مغناطیس، مگنتوتلوریک و ... مدل های بهتری جهت کمینه سازی معیارهای نامطلوب و افزایش دقت و قطعیت در مطالعه ساختارها ارائه نمود.

روش مگنتوتلوریک (mt) یک روش الکترومغناطیسی با چشمه طبیعی می باشد که در اکتشاف ساختارهای زیرسطحی عمیق، مثل اکتشاف ساختارهای عمیق حاوی مواد هیدروکربوری مورد استفاده قرار می گیرد. برای آگاهی از وضعیت درست ساختارهای زیرسطحی هر منطقه انتخاب درست روش مدل سازی داده های مگنتوتلوریک ضروری است. در این تحقیق هدف اصلی بر این است تا برای مدل سازی داده های مگنتوتلوریک منطقه گچساران از روش های معکوس سازی دوبعدی هموار گرادیان مزدوج غیرخطی و معکوس سازی مرزهای تیز برای شناسایی هر چه بهتر ساختارهای زیرسطحی این منطقه شامل تاقدیس های سراب و جعفرآباد و همچنین مرز فوقانی سازند آسماری استفاده شود و نتایج حاصل از روش های معکوس سازی داده ها با هم مقایسه و با اطلاعات حفاری و زمین شناسی کنترل شوند. جهت نیل به هدف ضمن تحلیل ابعادی ساختارهای زیرسطحی، اثرات ناهمگنی های سطحی روی داده های mt شناسایی و به کمک داده های سونداژهای tem تصحیح می گردند و در ادامه جهت شناسایی اهداف زیرسطحی، داده های تصحیح شده mt به صورت هموار و مرزهای تیز، معکوس سازی خواهند شد. نتایج مطالعات صورت گرفته نشان می دهد که ساختارهای زیرسطحی عمدتاً دوبعدی و بعضاً سه بعدی می باشند و مدل سازی داده های mt برای مد tm جواب بهتری نسبت به حالت های دیگر می دهد. همچنین نتایج نشان می دهند که از میان دو روش مدل سازی معکوس هموار و مرزهای تیز، مدل سازی مرزهای تیز جواب بهتری که در تطابق با اطلاعات حفاری و زمین شناسی می باشد، ارائه نموده است. نتایج مدل سازی دوبعدی معکوس مرزهای تیز، سازندهای آغاجاری، میشان و گچساران و مرز فوقانی سازند آسماری را به خوبی نشان می دهند. همچنین گسل بزرگ پیشانی کوهستان در بخش انتهایی پروفیل های 8807 تا 8810 و گسل های کوچک عمقی و رو رانده در سازند ضخیم گچساران تشخیص داده شد. ساختار تاقدیس سراب و جعفرآباد نیز در پروفیل 8807 در ارتفاع 1500 متری از سطح دریا شناسایی شدند؛ که در پروفیل های 8808 تا 8810 تاقدیس سراب هموار شده و فقط تاقدیس جعفرآباد در ارتفاع 1000 تا 1500 متری به چشم می خورد. این نتایج با اطلاعات حفاری و زمین شناسی موجود تطابق خوبی دارد.

با توجه به این مهم که کشور ما دارای پتانسیل های معدنی بسیار بالا است و اکتشافات سفره های آب زیرزمینی و زیست محیطی روز به روز پر اهمیت تر می شود، لذا می توان به منظور اکتشاف و شناسایی این پتانسیل ها، روش هایی از این دست را گسترش داد. به دلیل آنکه برداشت های hem تحت تاثیر نوفه های مختلف قرار می گیرند، اگرچه روش برداشت نسبت به برداشت های الکتریکی سریعتر است اما تفسیر داده های آن بسیار مشکل تر می باشد. یکی از مواردی که در تفسیر بهتر نتایج حاصل از کاوش ها کمک می کند یافتن مقاطع دوبعدی عمقی مقاومت ویژه لایه های زمین می باشد. هر پروژه ژئوفیزیکی علاوه بر برداشت با کیفیت داده ها، نیاز به مدل سازی مناسب و در نهایت ارایه تصویری عمقی از منطقه مورد نظر دارد. از آنجا که تهیه نرم افزارهای حرفه ای بدین منظور، بسیار مشکل و پرهزینه می باشد، ارائه نرم افزارهای بومی کارآمد جهت مدل سازی داده های الکترومغناطیس هوابرد بسیار سودمند است.

هدف از انجام این پایان نامه، آشکارسازی ساختارهای باستانی به وسیلهی پردازش داده های گرانی سنجی و مغناطیسسنجی با بکارگیری فیلترهای مختلف است. به این منظور بخشی از محوطه باستانی تپه حصار دامغان مورد مطالعه دو روش ژئوفیزیکی یعنی گرانیسنجی و مغناطیس سنجی قرار گرفته است.در روش گرانی سنجی تباین چگالی بین دیواره ها و اتاقک ها و یا گورها با محیط اطرافش مورد بررسی قرار می گیرد. به کمک روش مغناطیسسنجی نیز در یک محوطه باستانی، تباین خودپذیری مغناطیسی بین محیط پیرامون و اقلام فلزی، مصالح ساختمانی و حفره های پرشده با مواد مغناطیده متفاوت بررسی می شود. برای بررسی و تفسیر دادههای برداشت شده از فیلترهای فازی محلی استفاده شد با استفاده از نتایج بررسی های غیرمستقیم ژئوفیزیکی می توان یک طرح کلی برای کاوش تهیه کرد که علاوه بر هدفمند نمودن عملیات حفاری، در هزینه های اضافی نیز صرفه جویی کرده و سبب جلوگیری از تخریب آثار قدیمی شود.