اخیراً روش های غیر مخرب برای اکتشاف و بازیابی اطلاعات سازندهای زیر سطحی در حوزه های مختلف از جمله اکتشافات گاز و نفت، زمین شناسی، مهندسی، باستان شناسی و ژئوتکنیک (یافتن موقعیت کانال های مدفون و لوله ها) توسعه یافته اند. در هر روش از یک حسگر مناسب برای تصویر گرفتن از زیرزمین استفاده می شود. برای یافتن اشیاء مدفون در اعماق کم، پر کاربردترین روش، رادار نفوذی زمین (gpr) است. این روش از طریق ارسال و ثبت بازتاب امواج الکترومغناطیسی توسط یک سیستم فرستنده-گیرنده با عمق اکتشافی نسبتاً کم (تا چند ده متر) و قدرت تفکیک تا چند سانتیمتر بکار گرفته می شود. رادارگرام های حاصل از gpr برای مقاطع استوانه ای شبه هذلولی می باشند. تفسیر داده های بدست آمده توسط gpr نیازمند به تجربه زیاد است و از نظر زمان و مادی هزینه بر است. تا کنون در مورد تشخیص اتوماتیک اشیاء مدفون با استفاده از gpr کارهای محدودی صورت گرفته است. در این پایان نامه سعی شده است با استفاده از دو روش بهینه سازی، اهداف زیر زمینی کوچک (عمدتاً لوله هاو کانالها) با استفاده از تشخیص اثرات هذلولوی که توسط آن ها ایجاد می شود، موقعیت یابی شوند. دو روش بهینه سازی برای استخراج ویژگی های تصویر شامل الگوریتم ژنتیک (ga) و الگوریتم کلونی مصنوعی زنبور (abc) می باشند. داده ها به دو روش مصنوعی با استفاده از نرم افزار gprmax2d و برداشت در محوطه دانشگاه صنعتی اصفهان بدست آمدند. داده های مصنوعی نشان می دهند که با تغییر عمق و شعاع هذلولی گون، شکل هذلولی بدست آمده نیز تغییر می کند و در نتیجه پارامترهای هندسی مربوط به این هذلولی گون تغییر می یابند.پس از بدست آرودن داده ها پیش پردازش های لازم بر روی داده ها انجام گرفت: 1) تصحیح دی واو و حذف بایاس dc 2) حذف زمینه 3) اعمال تابع بهره 4) باینریزه کردن. سپس الگوریتم های مذکور برای شناختن ویژگی های تصویر اعمال گردیدند و از ویژگی های هندسی به دست آمده برای تخمین عمق و شعاع لوله های مدفون استفاده شد. مطالعات انجام شده نشان می دهد که هر دو الگوریتم مذکور وقتی که مسئله تشخیص الگو را بعنوان یک مسئله بهینه سازی در نظر بگیریم می توانند برای استخراج ویژگی در تصاویر بکار روند. نتایج نشان می دهد که هر دو الگوریتم ga و abc نتایج قابل قبولی ارائه می دهند ولی الگوریتم abc در این زمینه از نظر سرعت و دقت مناسبتر می باشد. با وجود اینکه خطای تخمین پارامترهای هندسی برای داده های واقعی بیشتر از داده های مصنوعی است ولی از نقطه نظر کاربردی نتایج از صحت و دقت کافی برخوردار بوده و می توانند به عنوان شاخص های مناسبی برای شناسایی ناهمگنی های زیرسطحی مورد استفاده قرار گیرند.

جدایش آنومالی از زمینه یکی از مهمترین و عمده ترین مراحل در اکتشافات ژئوشیمیایی می باشد. یک آنومالی ژئوشیمیایی به عنوان منطقه ای معرفی می گردد که تمرکز عنصر مورد مطالعه بزرگتر از مقدار آستانه ای خاصی باشد، که در روش های متداول سنتی و پیشرفته تعیین می گردد. در این پایان نامه جهت جدایش زون های آنومالی از زمینه در کانسار مس کوه پنج از داده های مربوط به 7 گمانه اکتشافی و 612 نمونه سنگی که آنالیز 43 عنصری بر روی آنها انجام شده وهمچنین در کانسار پلی متال معین آباد از 192 نمونه لیتوژئوشیمیایی با آنالیز 28 عنصری استفاده شده است. جهت تحلیل ژئوشیمیایی سطحی و تفکیک آنومالی از زمینه از روش های آماری تک متغیره کلاسیک، روش آماری انحراف مطلق از میانه، تحلیل خوشه ای، تحلیل خوشه بندی فازی میان مرکز، تجزیه وتحلیل مولفه اصلی، هندسه فرکتال، آنالیز تمایز خطی و آنالیز تمایز درجه دوم استفاده شد. نتایج تحلیل ژئوشیمیایی سطحی در کانسار مس کوه پنج، آنومالی مس- مولیبدن با روند شمال غربی- جنوب شرقی در منطقه نشان می دهند و همچنین آنالیز تمایز خطی توانست با درصد صحتی برابر با 74/2 % و آنالیز تمایز درجه دوم توانست با درصد صحتی برابر با 93/5 % داده های محدوده مورد نظر را طبقه بندی نماید. بدین ترتیب نقاط امید بخش جدیدی جهت ادامه حفاری اکتشافی در منطقه معرفی شد. در منطقه معین آباد بر اساس روش های آماری انجام شده در منطقه کانی سازی مس، طلا و مقدار کمی روی در جنوب منطقه با روند جنوب شرقی- جنوب غربی و در قسمت مرکزی منطقه با روند شمالی- جنوبی کانی سازی مس، طلا و روی ثبت شده است.

کانسار مس سرچشمه در 160 کیلومتری جنوب غربی شهرستان کرمان واقع شده است. به منظور تعیین شیب پایدار و بهینه در معدن مس سرچشمه، تعیین پارامترهای رفتاری و مقاومتی توده-سنگ های معدن در دستور کار قرار گرفته است. برای نیل به این هدف می توان با تخمین مقاومت فشاری تک محوره با استفاده از مقاومت بارنقطه ای در کل گمانه ها به مدلسازی سه بعدی تغییرپذیری مقاومت فشاری تک محوره در کل گستره کانسار دست یافت. با تهیه مدل سه بعدی تغییرپذیری مقاومت فشاری تک محوره کانسار مس سرچشمه می توان با دقت بیشتری تحلیل های پایداری شیب دیواره های معدن، برنامه ریزی برای شبکه های حفاری و انفجار در معدن، بهینه سازی برنامه ریزی تولید، طراحی سنگ شکن و غیره را انجام داده و از هزینه های اضافی برای موارد فوق الذکر جلوگیری نمود. از جمله روش هایی که در تعیین مقاومت فشاری تک محوره سنگ ها به کار می رود آزمایش مقاومت بارنقطه ای است. در این تحقیق، در ابتدا تخمین مقاومت فشاری تک محوره با استفاده از مقاومت بارنقطه ای واحدهای سنگی معدن مس سرچشمه بر اساس تفکیک پارامترهای زمین شناسی (جنس سنگ، نوع وشدت آلتراسیون) صورت پذیرفته است. با تفکیک پارامترهای ژئوتکنیکی (مقاومت فشاری تک محوره و مقاومت بارنقطه ای خشک و اشباع) بر اساس پارامترهای زمین شناسی، مقاومت فشاری تک محوره با روش رگرسیون خطی به کل گمانه ها تعمیم داده شده که منجر به 67 واحد سنگی دارای مقاومت فشاری تک محوره در معدن مس سرچشمه شده است. در ادامه، مقاومت فشاری تک محوره نمونه ها محاسبه و در بلوک های 6.25 * 12.5 * 12.5 متر به طور مجزا تخمین زده شده و مدل سه بعدی تغییرپذیری مقاومت فشاری تک محوره نهایی معدن مس سرچشمه با روش های مختلف آماری ساختاری (نزدیکترین همسایگی و عکس مکعب فاصله)، زمین آماری (کریجینگ معمولی و کریجینگ شاخص) و شبکه عصبی تهیه و نتایج مورد تحلیل و مقایسه قرار گرفته است. برای اعتبارسنجی و مقایسه روش ها از مقایسه هیستوگرام های بلوک های تخمینی با هیستوگرام های مقادیر اندازه گیری شده، نمودار پراکندگی متقابل مقادیر تخمینی در مقابل مقادیر اندازه گیری شده (qq پلات ها) و همچنین پارامتر خطای جذر مربعات میانگین استفاده شده است. پارامتر خطای جذر مربعات میانگین برای 21 گمانه انتخابی که در ابتدا برای اعتبارسنجی کنارگذاشته شد در 4 سطح تراز 2200، 2250، 2300 و2350 متر برای هر روش به طورجداگانه به دست آمد. با مقایسه نتایج اعتبارسنجی روش ها، روش نزدیکترین همسایگی و بعد از آن روش عکس مکعب فاصله با کمترین خطای جذر مربعات میانگین مناسب ترین روش تخمین مقاومت فشاری تک محوره شناخته شدند و با توجه به تغییرات زیاد مقاومتی در هر پلان، برتری دقت تخمین بقیه روش ها نسبت به همدیگر بسته به شرایط و ماهیت تغییرات مقاومت در هر پلان متفاوت خواهد بود. بطوریکه در بعضی از پلان ها از جمله 2200 و 2350 متر، کریجینگ معمولی و در بعضی دیگر از پلان ها از جمله 2250 و 2300 متر، شبکه عصبی کمترین خطای جذر مربعات میانگین را داشته است. در نهایت روش نزدیکترین همسایگی به طور میانگین با خطای جذر مربعات میانگین 0.03 مگا پاسکال مناسب ترین روش تخمین مقاومت فشاری تک محوره کانسار مس سرچشمه انتخاب و مدل جامع سه بعدی تغییرات مقاومت فشاری تک محوره کانسار به همراه پلان های افق های مختلف کانسار تهیه گردید.

اندیس مس علیشار در 20 کیلومتری شمال شهرستان ساوه در استان مرکزی قرار گرفته است. این اندیس از لحاظ ساختاری بر روی کمان ماگمایی ارومیه-دختر قرار دارد. منطقه دارای تپه های هم ارتفاع می باشد و تغییرات توپوگرافی محسوسی در آن به چشم نمی خورد. هدف از انجام اکتشافات ژئوشیمیایی در این منطقه شناسایی انواع واحدهای سنگی موجود در منطقه و بررسی هاله های ژئوشیمیایی اولیه جهت شناخت پتانسیل کانی سازی احتمالی در منطقه می باشد. بدین منظور، پس از بازدید صحرایی از منطقه و بررسی واحدهای زمین شناسی، به منظور مطالعات کانی شناسی و سنگ شناسی در طی یک مرحله 21 نمونه سنگی در منطقه برداشت شد، از این نمونه ها، 6 نمونه به صورت مقطع نازک و 9 نمونه به صورت مقطع صیقلی مورد مطالعه قرار گرفته است. سپس در دو مرحله نمونه گیری 18 نمونه ژئوشیمیایی از منطقه برداشت شده است. هر 18 نمونه برای چهار عنصر cu, au, as, mo آنالیز شیمیایی شده اند. بر اساس نتایج آنالیز عناصر، تحلیل های آماری بر روی نمونه ها انجام شد، تا نمونه های آنومال در منطقه مشخص شوند. با ترسیم نقشه های جداگانه برای هر عنصر نمونه هایی که نشان دهنده ی محدوده آنومالی هر عنصر هستند، از سایر نمونه ها تفکیک شده اند. همچنین با استفاده از تصاویر ماهواره ای استر و etm+ بعد از انجام پیش پردازش های لازم، دگرسانیهای گرمابی فیلیک، آرژیلیک و پروپیلیتیک به روش‏های مختلفی همچون نسبت باندی، آنالیز مولفه اصلی انتخابی، نقشه بردار زاویه طیفی و فیلتر تطبییقی ترکیب شده شناسایی شدند. با توجه به شواهد صحرایی و آنالیز اولیه احتمالاً کانی سازی مس در منطقه از نوع پورفیری می باشد. همچنین جهت تهیه نقشه پتانسیل معدنی مس در این منطقه از تلفیق لایه های فوق، روش تلفیق فازی به کار برده شد.

کانسار سنگ آهن آنومالی شمالی در استان یزد و در فاصله 120 کیلومتری شرق شهرستان یزد، 20 کیلومتری شمال شرقی شهرستان بافق و در فاصله 11 کیلومتری شمال غربی معدن سنگ آهن چغارت قرار گرفته است. این مطالعه باهدف جداسازی زون های کانه زایی گوناگون و سنگ میزبان در سه بخش شرقی، مرکزی و غربی کانسار سنگ آهن آنومالی شمالی واقع در بافق با استفاده از روش های فرکتالی عیار – تعداد و عیار- حجم انجام شده است. در بخش مرکزی که بزرگ ترین بخش است، مدل عیار-تعداد نشانگر 4 زون کانه زایی آهن است که بر اساس آستانه ی میزان آهن 8% ، 21%، 50% تعریف شده اند، و مناطق کمتر از 8% نشان دهنده ی مناطق مینرالیزه ضعیف و سنگ میزبان می باشد. مدل عیار-حجم نشان دهنده ی 5 زون ژئوشیمیایی بر اساس آستانه ی آهن 12%، 21%،%43و57% می باشد و مقادیر کمتر از 12% نشان دهنده ی سنگ میزبان و مناطق مینرالیزه ضعیف شده است. در بخش غربی کانسار ، مدل عیار- تعداد نشانگر 5 زون کانه زایی آهن است که بر اساس آستانه ی میزان آهن 8%،16%،26%و40% تعریف شده اند،ومناطق کمتر از 8% نشان دهنده ی مناطق مینرالیزه ضعیف وسنگ میزبان می باشد.مدل عیار– حجم نشان دهنده ی 4زون ژئوشیمیایی بر اساس آستانه ی آهن8%،17%و32% می باشد ومقادیر کمتر از 8% نشان دهنده ی سنگ میزبان ومناطق مینرالیزه ضعیف هستند.در بخش شرقی کانسار، مدل عیار- تعداد نشانگر 4 زون کانه زایی آهن است که بر اساس آستانه ی میزان آهن 8%،20%و 48 % تعریف شده اند،ومناطق کمتر از 8%نشان دهنده ی مناطق مینرالیزه ضعیف وسنگ میزبان می باشد. مدل عیار- حجم نشان دهنده 5 زون ژئوشیمیایی بر اساس آستانه ی آهن 9%،20%،40%و47% می باشد ومقادیر کمتر از 9% نشاندهنده ی سنگ میزبان ومناطق مینرالیزه ضعیف هستند. هر دو مدل نشان می دهند که کانه زایی عیار بالا (با عیارهای بیشتر از 50 و 57 درصد برای دو روش عیار-تعداد و عیار-حجم) در قسمت های مرکزی و غربی کانسار به چشم می خورد. نتایج اعتبار سنجی مدل های فرکتالی در کنار مدل های زمین شناسی نیز نشان می دهد که مدل فرکتالی عیار-تعداد مناطق به شدت مینرالیزه انطباق بهتری نسبت به مدل عیار-حجم در این مناطق دارد. کلمات کلیدی:کانسار سنگ آهن آنومالی شمالی بافق، مدل فرکتالی عیار- تعداد، مدل فرکتالی عیار- حجم