ΤΡΟΠΟΙ ΜΕΤΡΗΣΗΣ: ΔΙΔΙΑΣΤΑΤΗ ΔΙΑΣΚΟΠΗΣΗ

Transcript

1 ΤΡΟΠΟΙ ΜΕΤΡΗΣΗΣ: ΔΙΔΙΑΣΤΑΤΗ ΔΙΑΣΚΟΠΗΣΗ Συνδυασμός βυθοσκόπησης και όδευσης με σκοπό την καταγραφή τόσο της πλευρικής όσο και της εις βάθος μεταβολής της γεωηλεκτρικής αντίστασης. Αρχική ερμηνεία με ψευδοτομή.

2 (a) ΔΙΔΙΑΣΤΑΤΗ ΔΙΑΣΚΟΠΗΣΗ ΚΑΙ ΨΕΥΔΟΤΟΜΗ WENNER a ΨΕΥΔΟΤΟΜΗ: ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΧΑΡΤΗ ΦΑΙΝΟΜΕΝΩΝ ΑΝΤΙΣΤΑΣΕΩΝ Χ= ΚΕΝΤΡΟ ΜΕΤΡΗΣΗΣ Υ= a (b) 6 7 AIR EARTH a a a n= 1a a a n= 2a n= 3a (c) Distance (m)

3 ΔΙΔΙΑΣΤΑΤΗ ΔΙΑΣΚΟΠΗΣΗ ΚΑΙ ΨΕΥΔΟΤΟΜΗ ΔΙΠΟΛΟΥ-ΔΙΠΟΛΟΥ (a) a ΨΕΥΔΟΤΟΜΗ: ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΧΑΡΤΗ ΦΑΙΝΟΜΕΝΩΝ ΑΝΤΙΣΤΑΣΕΩΝ Χ= ΚΕΝΤΡΟ ΜΕΤΡΗΣΗΣ Υ= ΣΗΜΕΙΟ ΤΟΜΗΣ ΓΡΑΜΜΩΝ ΣΕ 45 ο ΑΠΟ ΤΑ ΚΕΝΤΡΑ ΤΩΝ ΔΥΟ ΔΙΠΟΛΩΝ (b) 7 AIR EA RTH a n= 1a n= 2a n= 3a n= 4a 45 o

4 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΨΕΥΔΟΤΟΜΗΣ

5 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΨΕΥΔΟΤΟΜΗΣ

6 ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΤΟΜΟΓΡΑΦΙΑ Οι παραδοσιακές διδιάστατες μετρήσεις παρουσιάζουν δυο προβλήματα: Αργή και επίπονη λήψη μετρήσεων στο ύπαιθρο. Δυσκολία στην ερμηνεία (η ψευδοτομή δίνει μια παραμορφωμένη" εικόνα της πραγματικής γεωηλεκτρικής αντίστασης). Δυο νέες εξελίξεις : Δημιουργία οργάνων μέτρησης που επιτρέπουν την αυτοματοποιημένη λήψη μετρήσεων Εξέλιξη αυτοματοποιημένων τεχνικών ερμηνείας που επιτρέπουν την ακριβή απεικόνιση των γεωηλεκτρικών ιδιοτήτων του υπεδάφους. Ο ΣΥΝΔΥΑΣΜΟΣ ΤΩΝ ΔΥΟ ΑΥΤΩΝ ΕΞΕΛΙΞΕΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΖΕΤΑΙ ΩΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΤΟΜΟΓΡΑΦΙΑ.

7 ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΤΟΜΟΓΡΑΦΙΑ a POWER SOURCE TRANSMITTER RECEIVER A M N B b COMPUTER RESISTIVITY METER MULTI-CORE CABLE ( conductors = P ) CENTRAL SWITCHING UNIT 1 2 P PROBES c COMPUTER RESISTIVITY METER MULTI-CORE CABLE (conductors=5) INTERFACE UNIT =PROBE =SWITCH

8 Εντοπισμός διαρροής ρύπων από χώρους ταφής χημικών αποβλήτων με χρήση της μεθόδου της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης (Kniphammaren, Sweden). Bjulemar & Brorsson Geofysik AB

9 ΕντοπισμόςορίωνπαλιώνΧ.Υ.Τ.Α. με την ηλεκτρική μέθοδο (Dalby, Sweden). Christian Bernstone, Torleif Dahlin, 1996

10 Σπήλαιο Ερμακιάς, Πτολεμαϊδα. Βαργιεμέζης, Παπαζάχος, Τσούρλος, 2001 Α. Ψευδοτομή μετρήσεων υπαίθρου m m m Β. Ψευδοτομή συνθετικών δεδομένων που αντιστοιχεί στο μοντέλο Γ m Γ. Γεωηλεκτρικό μοντέλο όπως προέκυψε από την αντιστροφή m Περιοχή έρευνας. m ee02 m log Ohm-m Αποτελέσματα εφαρμογής της ηλεκτρικής μεθόδου.

11 Τρισδιάστατη εικόνα περιοχής μελέτης Ôï ì Þ 30 (y= 30m) - Ñ ôá ýôçôá Vp (%) Z (m) ÂÜèï ò (m) B A MIN MAX MIN MAX 25 Y (m) Y (m) Z (m) ÂÜèï ò (m) E È Ýóç (x) êá ôü ì Þêï ò ôç ò ôï ì Þò (m) Ôï ì Þ 35 (y= 40m) - Ñ ôá ýôç ôá c1 - C(?) B(?) È Ýóç (x) êáôü ì Þêï ò ôçò ôï ì Þò (m) Αποτελέσματα εφαρμογής της σεισμικής μεθόδου. Vp (%) A Βαργιεμέζης, Παπαζάχος, Τσούρλος, 2001

12 ΜΕΘΟΔΟΣ ΙΣΟΔΥΝΑΜΙΚΩΝ ΓΡΑΜΜΩΝ Περιοχή έρευνας <1/3 ΑΒ Τα ηλεκτρόδια ρεύματος Α,Β παραμένουν σταθερά σε απόσταση συνήθως (>1Km). Ενταση Ι=2-5 Α Μετακινούμε το δίπολο ΜΝ [ΜΝ<10% (1/3 ΑΒ)] και μετράμε σε κανονικό δίκτυο στην περιοχή έρευνας με παράλληλες οδεύσεις. Χαρτογραφούμε τις μετρήσεις διαφοράς δυναμικού Εφαρμογή στα αρχικά στάδια μεταλλευτικής έρευνας. Πολύ γρήγορη αναγνωριστική τεχνική! Πληροφορίες μόνο για οριζόντιες μεταβολές του δυναμικού-ποιοτική ερμηνεία A M+ N+ 1/3 AB 1/3 AB 1/3 AB 4 3,2 2,8 2,6 2,4 2,2 2 1,9 1,8 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1 0,9 0,8 Volts R=V/I Ohm-m B +

13 ΜΕΘΟΔΟΣ ΦΥΣΙΚΟΥ ΔΥΝΑΜΙΚΟΥ Πραγματοποιούμε μετρήσεις του δυναμικού που οφείλεται σε φυσικά ηλεκτρικά ρεύματα τοπικού χαρακτήρα, τα οποία παράγονται με ηλεκτροκινητική (κίνηση νερού διαλυμάτων) ή ηλεκτροχημική (μεταξύ κόκκων μεταλλικών ορυκτών) δράση.

14 ΠΗΓΗ ΓΕΝΝΕΣΗΣ Διάφορες θεωρίες γένεσης των φυσικών ρευμάτων (θεωρία ηλ/κού στοιχείου, ph) Κίνηση νερού (και ηλεκτρονίων) σε όρια γεωλογικών σχηματισμών, γεωτρήσεις κ.α.

15 ΜΕΤΡΗΣΗ Μετρούμενη τάση V ( mv) Χρήση βολτομέτρου και ειδικών ηλεκτροδίων για αποφυγή πόλωσης. Μέτρηση με οδεύσεις με ηλεκτρόδια σε σταθερή απόσταση Μέτρηση με χρήση ενός σταθερού ηλεκτροδίου (Μ) και το άλλο (Ν) κινούμενο σε κανονικό δίκτυο μετρήσεων κατασκευή χάρτη ισοδυναμικών γραμμών.

16 Εφαρμογές : Μεταλλευτική έρευνα. Περιγραφή ροής υπόγειου νερού και γεωθερμικών υγρών. Εντοπισμός διαρροών νερού και καθιζήσεων του εδάφους.

17 Εντοπισμός πτώσης υδροφόρου ορίζοντα λόγω άντλησης με την μέθοδο του φυσικού δυναμικού. Semenov, 1980 Εντοπισμός ανωμαλιών φυσικού δυναμικού που προκαλούνται από ηλεκτροχημική και ηλεκτρομηχανική δράση. Nayak, 1981

18 ΕΠΑΓΟΜΕΝΗ ΠΟΛΩΣΗ Αν διακόψουμε απότομα την παροχή συνεχούς ρεύματος μέσα στη γη παρατηρούμε σε κάποιες περιπτώσεις ότι το δυναμικό V ΜΝ δε μηδενίζεται αμέσως. ΔΥΝΑΜΙΚΟ V VDC ΧΡΟΝΟΣ t V0 Tt0 t1 t2 ΔΙΑΚΟΠΗ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΕΠΑΓΟΜΕΝΗΣ ΠΟΛΩΣΗΣ (ΥΠΕΡΤΑΣΗΣ)

19 ΕΠΑΓOΜΕΝΗ ΠΟΛΩΣΗ ΠΟΛΩΣΗ ΗΛΕΚΤΡΟΔΙΟΥ ΜΕΤΑΛΛΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ ΠΟΛΩΣΗ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ ΑΡΓΙΛΙΚΟΙ ΟΡΙΖΟΝΤΕΣ ΡΥΠΑΝΤΕΣ

20 ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ (ΕΠ) ΣΤΟ ΠΕΔΙΟ ΤΩΝ ΧΡΟΝΩΝ Σε χρονικά διαστήματα t 1, t 2 t n μετά τη διακοπή παροχής ρεύματος ΠΟΛΙΚΟΤΗΤΑ (Ρ) V = V t1 P DC ΔΥΝΑΜΙΚΟ V VDC ΧΡΟΝΟΣ t V0 ΔΙΑΚΟΠΗ ΡΕΥΜΑΤΟΣ = V V1 t1 P Tt0 t tvdc Tt n ΦΟΡΤΙΣΤΙΚΟΤΗΤΑ (Μ) (msec) M = EM ΒΑΔΟΝ V DC = V 2 1 t DC t1 V ( t) dt ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΤΙΜΕΣ (Μ) (sec): Pyrite: 13.4 Graphite 11.2 Bornite 6.3 Magnetite 2.2 Hematite 0.0

21 ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΕΠ ΣΤΟΠΕΔΙΟΤΩΝΣΥΧΝΟΤΗΤΩΝ Μετρήσεις με δυο διαφορετικές συχνότητες f 1, f 2 ρεύματος f 1 > f 2 (f 2 =DC = 0,1Hz, f 1 =AC=5-10Hz). Με την αύξηση της συχνότητας ο χρόνος φόρτισης μειώνεται (Ι=σταθερό) άρα και V 1 <V => ρ 2 1 <ρ 2 Οι μετρήσεις εκφράζονται ως δυναμικά και φαινόμενες αντιστάσεις σε σχέση με τη συχνότητα. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑ ΣΥΧΝΟΤΗΤΑΣ ρ2 ρ1 FE = % FE = ρ 2 ρ2 ρ1 100 ρ ΜΕΤΑΛΛΙΚΟΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΑΣ (Siemens/m) 2 MFf ρ ρ FE = k k ρ ρ ρ = k = π

22 ΧΡΗΣΗ ΜΕΤΑΛΛΕΥΤΙΚΗ ΕΡΕΥΝΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΜΕΛΕΤΕΣ ΕΝΤΟΠΙΣΜΟΣ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΩΝ (ΕΠΑΦΕΣ ΑΡΓΙΛΙΚΩΝ) ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΑΠΟ ΔΙΑΡΡΟΕΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΑΠΟ Η/Μ ΕΠΑΓΩΓΗ ΚΑΛΩΔΙΩΝ ΟΡΓΑΝΑ ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΠΑΡΟΜΟΙΑ ΜΕ ΑΥΤΑ ΤΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΔΙΑΣΚΟΠΗΣΗΣ. ΔΥΝΑΤΗ ΠΗΓΗ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΜΗ ΠΟΛΟΥΜΕΝΑ ΗΛΕΚΤΡΟΔΙΑ ΔΙΑΤΑΞΕΙΣ ΔΙΠΟΛΟΥ-ΔΙΠΟΛΟΥ (2D) ΠΟΛΟΥ-ΔΙΠΟΛΟΥ (2D) SCHLUMBERGER (ΒΥΘΟΣΚΟΠΗΣΗ)

23 (Copper Mountain, Quebec) ΜΕΤΑΛΛΕΥΤΙΚΗ ΕΡΕΥΝΑ

24 (Hinobaan ore deposit) ΜΕΤΑΛΛΕΥΤΙΚΗ ΕΡΕΥΝΑ

25 ΕΡΕΥΝΑ ΓΙΑ ΡΥΠΑΝΣΗ ΠΟΛΛΟΙ ΡΥΠΑΝΤΕΣ ΠΑΡΟΥΣΙΑΖΟΥΝ ΕΝΤΟΝΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΕΠΑΓΟΜΕΝΗΣ ΠΟΛΩΣΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗ Χ.Τ.Α. ΜΕ ΡΥΠΑΝΣΗ ΑΠΟ ΕΝΩΣΕΙΣ ΤΟΥ ΚΥΑΝΙΟΥ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΔΙΑΣΚΟΠΗΣΗ ΔΕΝ ΕΔΕΙΞΕ ΑΝΩΜΑΛΙΕΣ Η ΕΠΑΓΟΜΕΝΗ ΠΟΛΩΣΗ ΚΑΤΕΔΕΙΞΕ ΠΕΡΙΟΧΕΣ ΡΥΠΑΝΣΗΣ ΠΕΡΙΟΧΕΣ ΡΥΠΑΝΣΗΣ

26 Εντοπισμός ζώνης κερματισμένου και αποσαθρωμένου πετρώματος σε δολεριτικό σχηματισμό με χρήση ηλεκτρικής μεθόδου και της μεθόδου της επαγόμενης πόλωσης (Lund, Sweden). Dr. T. Dahlin

27 Εντοπισμός στρώματος αργίλου με ηλεκτρική μέθοδο και μέθοδο της επαγόμενης πόλωσης (Brunswick, Canada). Roy & Elliott, 1980

28 ΜΕΘΟΔΟΣ ΤΕΛΛΟΥΡΙΚΩΝ ΡΕΥΜΑΤΩΝ Τελλουρικά ρεύματα: Φυσικά ηλεκτρικά ρεύματα που ρέουν στην επιφάνεια της γης. Προέλευση από την Ιονόσφαιρα. Οι παρατηρούμενες τάσεις είναι μετρήσιμες. Οι διαφορές τάσεις οφείλονται στη διαφοροποίηση της αγωγιμότητας των υλικών Η τάση είναι χρονικά μεταβαλλόμενη και για τη μέτρηση χρησιμοποιείται σταθμός βάσης. Χαρτογράφηση του λόγου των τάσεων Δυνατότητα μελέτης δομών σχετικά μεγάλου βάθους.