مجله ژئوفیزیک ایران
سال:1396 | دوره:11 | شماره:2 |تعداد مقالات:11

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

در پژوهش حاضر، روش فشرده مرتبه چهارم برای حل عددی معادلات آب کم عمق دولایه در صفحه f برحسب متغیرهای تاوایی، واگرایی و ارتفاع به کار گرفته می شود. با درنظر گرفتن متغیرهای فشارورد و کژفشار، این معادلات به دو بخش فشاورد و کژفشار تقسیم می شوند، به گونه ای که هر بخش به طور مجزا حل می شود. برای گسسته سازی مکانی معادلات، علاوه بر روش فشرده مرتبه چهارم از روش مرتبه دوم مرکزی نیز استفاده شده است تا نتایج این دو روش با یکدیگر مقایسه شوند. برای فرمول بندی و گسسته سازی زمانی این معادلات، روش نیمه ضمنی سه ترازه به کار گرفته شده است. شرط اولیه کژفشار به گونه ای انتخاب شده است که میدان جریان در لایه بالایی درست درخلاف جهت جریان لایه پایینی است و متغیرهای فشارورد در لحظه اولیه، صفر هستند. نتایج نشان دهنده قابلیت مدل در برقراری پایستگی انرژی و جرم است. مقایسه نتایج، عملکرد بهتر روش فشرده مرتبه چهارم را در مقایسه با روش مرتبه دوم مرکزی نشان می دهد.

برای مدیریت بهینه ی منابع انرژی و تعین دقیق تقویم زراعی در مناطق مختلف کشور، شناسایی مناطق همگن از نظر رژیم دمایی بسیار ضروری است. از این رو، به منظور شناسایی رژیم های دمایی ایران از داده های دمای ماهانه ی 155 ایستگاه همدیدی پراکنده در سطح کشور در دوره ی آماری 1990 تا 2014 استفاده شد. با انجام تحلیل مؤلفه های اصلی بر روی ماتریس میانگین دمای ماهانه ی ایستگاه های مورد استفاده، 3 مؤلفه ی اول برای مطالعه ی بیشتر انتخاب شدند. در مرحله ی بعد با خوشه بندی به روش وارد بر روی ماتریس نمره ی استاندارد مؤلفه های انتخابی، ایستگاه های مورد مطالعه به هفت منطقه ی همگن دمایی با عنوان رژیم ساحلی عمان، رژیم ساحلی خلیج فارس، رژیم ساحلی خزری، رژیم کوهستانی، رژیم کوهستانی مرتفع، رژیم دشتی و رژیم گرمسیری گروه بندی شدند. رژیم دمایی کوهستانی با تابستان های تقریباً خنک و زمستان های سرد منطقه ی کوهستانی غرب و شمال کشور و رژیم دمایی دشتی نیز مناطق کم ارتفاع مرکز و شرق ایران را در بر می گیرند. ایستگاه های بسیار مرتفع مناطق کوهستانی کشور نیز در رژیم کوهستانی مرتفع خوشه بندی شدند که در مقایسه با رژیم دمایی کوهستانی، زمستان های سردتر و تابستان های خنک تری دارد. رژیم دمایی گرمسیری نیز به عنوان گرم ترین رژیم دمایی کشور، جنوب غرب و بخشی از جنوب ایران را در بر می گیرد. ایستگاه های کرانه های ساحلی دریای خزر در شمال و دریای عمان و خلیج فارس در جنوب کشور نیز به ترتیب با رژیم دمایی ساحلی خزری، رژیم ساحلی دریای عمان و رژیم ساحلی خلیج فارس مشخص می شود که در مقایسه با دیگر رژیم های دمایی ایران از اعتدال دمایی بیشتری در طی سال برخوردارند. نقش ناهمواری ها، عرض جغرافیایی و منابع آبی دریای خزر، دریای عمان و خلیج فارس در شکل گیری رژیم های دمایی به خوبی دیده می شود. رژیم های دمایی به دست آمده می تواند به مدیریت بهتر منابع انرژی، توسعه ی برنامه های گردشگری، تعیین دقیق تر تقویم زراعی مناطق مختلف کشور و نیز شناسایی گیاهان مناسب برای کاشت در آن ها کمک کند.

در این مطالعه، برای اولین بار با استفاده ی مستقیم و غیرمستقیم از آهنگ لغزش (slip rate) پهنه بندی مستقل از زمان خطر زمین لرزه برای نواحی ای از جنوب شرق ایران انجام گرفته و شتاب طیفی برای دو شهر کرمان و راور در استان کرمان برآورد شده است. آهنگ لغزش گسل ها به طور غیرمستقیم در محاسبه ی متوسط آهنگ رویداد سالانه ی چشمه ها (λ )، با استفاده از تابع توزیع مکانی دخالت داده شده است. همچنین، متوسط آهنگ رویداد سالانه ی چشمه ها مستقیماً از آهنگ لغزش نسبت داده شده به هر چشمه محاسبه شده است. به منظور بررسی تأثیر مشارکت آهنگ لغزش گسل های منطقه بر روی نتایج برآورد احتمالاتی خطر زمین لرزه، نتایج حاصل از پهنه بندی مستقل از زمان خطر زمین لرزه در کل گستره ی مورد مطالعه برای سه حالت: 1-عدم استفاده از آهنگ لغزش، 2-استفاده ی غیرمستقیم از آهنگ لغزش و 3-استفاده ی مستقیم از آهنگ لغزش، برای سطح خطر 10 درصد احتمال فزونی در 50 سال (دوره ی بازگشت 475 سال) مقایسه گردیده است. مقایسه ی حالت های 1 و 2 نشان دهنده ی تغییرات بین g02/0-0 و مقایسه ی حالت های 1 و 3 نشان دهنده ی تغییرات g11/0-0 در نقاط مختلف گستره ی مورد مطالعه است. در صورت استفاده ی مستقیم از آهنگ لغزش (حالت 3)، برای بیش از 98 درصد از مساحت گستره ی مورد مطالعه، تغییرات بیشینه شتاب جنبش زمین (PGA) در مقایسه با حالت عدم استفاده از آهنگ لغزش (حالت 1) کمتر از 26درصد و برای بیش از نیمی از گستره، کمتر از 10درصد است. مقادیر بیشینه شتاب طیفی در شهر کرمان برای سه حالت ذکرشده به ترتیب g61/0، g61/0 و g57/0 و در شهر راور به ترتیب g71/0، g67/0 و g6/0 در پریود 15/0 ثانیه به دست آمده است. همچنین، مقدار PGAبرای این سه حالت در شهر کرمان به ترتیب g25/0، g25/0 و g23/0 و در شهر راور به ترتیب g29/0، g27/0 وg24/0 برآورد شده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد با توجه به کمبود داده های زمین لرزه ای در بسیاری از نقاط ایران، می توان از آهنگ لغزش به صورت مستقیم یا غیرمستقیم به عنوان داده ی منحصربه فرد هر چشمه در پهنه بندی مستقل از زمان خطر زمین لرزه استفاده کرد. در این مطالعه، محاسبات برای خاک نوع یک (سنگ بستر)، مطابق با آیین نامه ی 2800 ایران انجام گرفته است.

طبقه بندی سواحل یکی از روش های مؤثر برای بررسی نحوه واکنش سواحل در مقابل عوامل هیدرودینامیکی مانند امواج و کشند است. به علاوه از این روش می توان در مدیریت جامع مناطق ساحلی و به خصوص در تهیه برنامه مدیریت خط ساحلی استفاده کرد. استان هرمزگان یکی از استان های مهم کشور در مجاورت خلیج فارس و دریای عمان است که با توجه به پیشرفت قابل توجه صنعتی استان، طبقه بندی سواحل آن از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این تحقیق، با استفاده از داده های میدانی، روش های آزمایشگاهی و محاسبات، واکنش های خط ساحلی و حالت ساحل در ناحیه غربی استان هرمزگان، بررسی شده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که در سه ایستگاه این منطقه که در بخش مرکزی محدوده قرار می گیرند، حالت ساحل به صورت فراپراکنا است و در دو ایستگاه مجاور این سه ایستگاه، حالت ساحل به صورت پادگانه ناشی ازجزر است. همچنین در شرقی ترین ایستگاه منطقه، ساحل از نوع سد ماسه ای ناشی از جزر/سواحل ناشی از آب متلاطم بوده است.

امروزه انتقال مواد سوختی و آب توسط لوله های مدفون در زیر سطح زمین در مناطق شهری و بین شهری امری ضروری و مهم است، به طوری که باعث ایجاد شبکه های زیرزمینی عظیم با صرف هزینه های فراوان شده است. مسئله ای که پس از ایجاد چنین شبکه هایی دارای اهمیت خاصی است، تعمیر و نگهداری این سازه ها برای جلوگیری از تخریب های احتمالی است. همچنین فقدان نقشه های دقیق زیرسطحی، باعث آسیب دیدن این خطوط طی عملیات های مختلف عمرانی می شود. بنابراین نیاز ضروری به روشی غیرمخرب برای آشکارسازی این گونه اهداف زیرسطحی کاملاً مشهود است. از این رو برای تهیه نقشه این سازه ها می توان از روش های ژئوفیزیکی مناسب، بدون هرگونه تخریبی در سطح زمین بهره گرفت. در بین روش های ژئوفیزیکی، برداشت داده ها در روش های رادار نفوذی به زمین و مغناطیس سنجی غیرمخرب، سریع و آسان هستند. هدف اصلی این پژوهش، بررسی مزایا و معایب روش رادار نفوذی به زمین (Ground Penetrating Radar یا به طور مختصر (GPR)) در مقایسه با روش مغناطیس سنجی، در بررسی ساختارهای نزدیک به سطح زمین است. در این پژوهش روش (GPR) و مغناطیس سنجی از لحاظ قدرت تفکیک، عمق نفوذ و مقدار اطلاعات به دست آمده بر روی یک لوله فلزی انتقال گاز با یکدیگر مقایسه شده اند. نتایج نشان می دهد که رسانندگی زیاد منطقه مورد مطالعه (کانی سازی منطقه مورد مطالعه بیشتر رس و سیلت است)، سبب گردیده است امواج (GPR)، به شدت اتلاف شده و عمق نفوذ خیلی محدود گردد. از طرفی فلزی بودن لوله که تباین مغناطیسی قابل توجهی در مقایسه با محیط اطرافش دارد، باعث شده است که علی رغم قدرت تفکیک پذیری زیاد در روش (GPR) در مقایسه با روش مغناطیس سنجی، در چنین محیط هایی روش مغناطیس سنجی دارای عمق نفوذ زیادی در آشکارسازی این گونه اهداف باشد. هرچند در مکان های شهری که محیط های با نوفه زیاد هستند، امکان برداشت مغناطیس سنجی وجود ندارد، روش (GPR) با آنتن پوششی در چنین محیط هایی بسیار خوب عمل می کند.

معدن آهن سنگان یک کانسار آهن اسکارن مگنتیتی است. بهترین روش متداول جهت اکتشاف این مدل کانسارها با توجه به وجود خاصیت مغناطیسی درآنها، روش مغناطیس سنجی است. بر اساس این روش می توان اطلاعاتی درباره عمق، شیب، شکل و امتداد منبع ایجادکننده ناهنجاری به دست آورد. اکتشافات زیادی از این گونه ذخایر در سطح دنیا با استفاده از روش مغناطیس سنجی صورت گرفته است که نمونه آن ذخایر بزرگ گل گهر در ایران است. بر مبنای مغناطیس سنجی و زمین شناسی، وجود ذخیره ای عظیم در طی اکتشاف آهن سنگان پیش بینی شده است. حفر 558 گمانه در قسمت غربی با شبکه 50 در 50 متر با استناد به داده های مغناطیس سنجی و زمین شناسی سطحی، طراحی شده و پس از حفاری، داده های زیرسطحی خیلی مفیدی به دست آمده است. بیشتر توده های نفوذی گرانیتی و از نوع تیپ اکسیدان هستند که به دلیل وجود کانی های ریز و پراکنده مگنتیت داخل آن ها، پذیرفتاری مغناطیسی بیشتری از سایر گرانیت ها دارند. این ها به عنوان سنگ منشأ ایجادکننده توده عظیم معدنی سنگان لحاظ شده اند. تعداد 19376 نقطه مغناطیس سنجی زمینی با مشخصات مختلف برداشت شده در چند مرحله اکتشافی در این مطالعه یکسان سازی و تفسیر شده است. منابع ایجادکننده اکثر ناهنجاری های مغناطیسی نقشه برگردان به قطب(RTP) کانی سازی مگنتیت است که داده های حفاری آن را تأیید می کند. با توجه به وجود مغناطیس باقیمانده در اسکارن مگنتیتی و نبود چنین اندازه گیری هایی و از طرف دیگر لازم بودن آن در تعیین صحیح عمق منابع ناهنجاری های مغناطیسی با مدل سازی معکوس یا پیشرو، از فیلترهای مشتق اول قائم و فراسو برای هدایت حفاری در این مطالعه استفاده شده است. اطلاعات عمقی مربوط به منبع ناهنجاری ها در نقشه های گرادیان عمودی و فراسو با عمق حاصل از حفاری و مدل سازی بلوکی هم خوانی خوبی دارند. مقدار ذخیره کانسار و عمق آن از ناهنجاری غربی(A') تا ناهنجاری مرکزی(C) در حال افزایش بوده و شیب آن به سمت شرق است. این تغییر عمق کانی سازی با پاسخ عمقی نقشه های فراسو مبنی بر معرفی ناهنجاری مرکزی(C) به عنوان عمیق ترین بخش کانسار سنگان هماهنگی دارد. پاسخ مغناطیسی در نقشه فراسوی 1000 متر در محل ناهنجاری مذکور می تواند مربوط به عمق زیاد کانی سازی (تا 620 متر حفاری شده در حال حاضر) یا توده نفوذی عمیق تر در این محل باشد که تأیید آن به حفاری عمیق (بیش از 1000 متر) نیاز دارد.

علم زلزله شناسی به کمک مطالعه نگاشت های ثبت شده حاصل از امواج زمین لرزه، نقش مهمی در شناسایی وضعیت و ترکیبات داخل زمین که امواج لرزه ای از داخل آن عبور می کنند، ایفا می کند. انرژی امواج لرزه ای در هنگام عبور از زمین با افزایش مسافت بین چشمه و گیرنده کاهش می یابد. کاهندگی امواج لرزه ای در لیتوسفر به عنوان یکی از ویژگی های مهم جهت مطالعه ساختار داخل زمین و یکی از راه های شناسایی ویژگی های لرزه خیزی و ارتباط آن با تکتونیک در یک منطقه شناخته می شود. تعیین ضریب کیفیت در درون زمین با مطالعه کاهندگی امواج لرزه ای امکان پذیر است. می توان کاهندگی لرزه ای را به صورت اُفت دامنه امواج لرزه ای نسبت به زمان و فاصله توصیف کرد. به طور کلی دامنه موج لرزه ای با افزایش فاصله درون زمین کاهش می یابد. به جز مواردی که تداخل امواج رخ می دهد، دامنه نسبت به فاصله به طور نمایی کاهش می یابد و مقدار افت آن متناسب با Qp-1 است که مشخصه مکانی موج P است. گستره مورد مطالعه، جزیره قشم با طول متوسط 132 کیلومتر و عرض متوسط 4/11 کیلومتر است که در بخش خاوری رشته کوه زاگرس قرار گرفته است. زمین لرزه قشم با بزرگای 0/6 = mb در ششم آذرماه 1384 در ساعت 10: 22: 19 (UTC) در مختصات جغرافیایی 83/26 درجه عرض شمالی و 82/55 درجه طول شرقی توسط 17 ایستگاه شبکه ملی لرزه نگاری پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله به ثبت رسید. در این مطالعه جهت برآورد رابطه وابستگی فرکانسی ضریب کیفیت امواج P به روش نرمالایز کدا، از 661 پس لرزه به دقت تعیین محل شده، استفاده شده است. در این روش ضریب کیفیت امواج طولی در 9 بازه فرکانسی، 5/1-5/2-5/3-5 – 7 – 10 – 14 – 19-24 هرتز در منطقه قشم تعیین شدند. رابطه وابستگی فرکانسی به دست آمده برای امواج طولی در منطقه مورد مطالعه به صورت است. به این ترتیب کاهندگی منطقه قشم به نسبت بسیار زیاد است که می تواند دلالت بر این داشته باشد که مواد تشکیل دهنده پوسته زمین بخش زیادی از انرژی امواج تراکمی را مستهلک می کنند. این کاهندگی زیاد، با توجه به مقادیر گزارش شده برای سایر نقاط ایران و جهان، بازتابی از حضور یک لایه رسوبات نسبتاً نرم هم چون گنبدهای نمکی است؛ همچنین می تواند به دلیل داده های استفاده شده پس لرزه های زمین لرزه 6 آذرماه باشد که منطقه دچار خردشدگی و بالتبع افزایش ناهمگنی شده است. مقدار ضریب کیفیت در بسامد مرجع 0/1 هرتز کمتر از 200 است. بنابراین می توان نتیجه گرفت این منطقه از لحاظ لرزه خیزی و زمین ساختی فعال است. نتایج با خصوصیات زمین شناسی و ساختار رسوبی منطقه مطابقت دارد؛ در این بخش از زاگرس تجمع گنبدهای نمکی به وفور یافت می شود.

با توجه به اثرات سوء زیست محیطی سدهای باطله و ناپایداری مکانیکی آن ها به دلیل فرسایش داخلی ناشی از نشت های احتمالی، دید بانی عملکرد این سدها بسیار ضروری است و عاملی برای مدیریت بهتر فعالیت های معدنی به حساب می آید. در این پژوهش به منظور بررسی وضعیت نشت آب از سد رسوب گیر معدن مس میدوک و شناسایی عامل نشت، از روش های ژئوفیزیکی توموگرافی مقاومت ویژه ی الکتریکی و پتانسیل خودزا استفاده شده است. برداشت توموگرافی مقاومت ویژه ی الکتریکی بر روی 3 پروفیل 200 متری با فاصله ی الکترودی 10 متر و 1 پروفیل 400 متری با فاصله ی الکترودی 20 متر و برداشت پتانسیل خودزا با اندازه گیری 208 نقطه بر روی 7 پروفیل با فاصله ی الکترودی 10 متر، در پایین دست سد رسوب گیر انجام گرفت. لازم به ذکر است به علت ساختار سنگی سد و پوشش تاج آن با مصالح سنگی درشت دانه، برداشت های ژئوفیزیکی بر روی تاج امکان پذیر نبود. نتایج برداشت توموگرافی مقاومت ویژه ی الکتریکی در پایین دست سد رسوب گیر، دو زون رسانا، یکی در یال شرقی و دیگری در یال اصلی سد رسوب گیر را نشان می دهد که بیانگر خردشدگی بستر سد در این محل هاست. در یال شرقی در حال حاضر، نشت از روی بستر سد قابل مشاهده است. پیش بینی می شود با افزایش سطح آب و رسوبات در پشت سد، نشت از بستر یال اصلی نیز اتفاق بیفتد. نتایج نشان می دهد عوامل زمین شناسی و وجود زون خرد شده در بستر سد، عامل اصلی نشت است. همچنین در نتایج برداشت پتانسیل خودزا، وجود آنومالی مثبت پتانسیل خودزا در پایین دست سد، دو مسیر نشت زیر سطحی را نشان می دهد که تأییدی بر نتایج توموگرافی است. انطباق نتایج حاصل از دو روش، نشان دهنده ی وجود نشت از بستر سد در یال شرقی و اصلی آن است. با افزایش سطح آب و رسوبات در پشت سد، امکان افزایش دبی نشت از زون های مشاهده شده و ایجاد مسیرهای جدید وجود دارد. این موضوع علاوه بر کاهش مقدار آب برگشتی به کارخانه فرآوری، مخاطرات زیست محیطی نیز در پی خواهد داشت.

تغییر تعداد هواوبزهایی که به عنوان هسته های میعان درون قطرک ابر فعال می شوند، تأثیر قابل ملاحظه ای بر ویژگی های خردفیزیک ابر می گذارند، به نحوی که می توانند مقدار و الگوی بارش را تغییر دهند. در این مطالعه با استفاده از طرح واره ی خردفیزیک ابر تامپسون موجود در مدل WRF، تأثیر هواویزها بر بارش در یک رخداد توفان تندری بررسی شد. داده های مربوط به هواویزها از مدل جهانی GOCART استخراج و به مدل WRF خورانده شد، درحالی که برای شرایط اولیه و مرزی هواشناسی از داده های FNL استفاده گردید. دو آزمایش عددی که معرف هوای پاک و آلوده هستند انجام گرفت که در آن ها تعداد هواویزهای آب دوست به ترتیب به 2/0 و 5 برابر غلظت استخراج شده از مدل GOCART تغییر یافت. نتایج شبیه سازی ها نشان داد که توزیع مکانی بارش در دو حالت پاک و آلوده متفاوت است، به نحوی که در جوّ آلوده در برخی مناطق فراهنج های شدیدتری وجود دارد که بارش های شدیدتری را نیز در پی دارد. افزایش فراهنج ها در این مناطق سبب می شود که زمان رشد آب شهاب ها طولانی تر و اندازه شان بزرگ تر گردد؛ درنتیجه زمانی که از پایه ی ابر فرو می افتند کمتر تبخیر و ذوب می شوند و از این رو افزایش بارش سطحی را در این مناطق موجب می شوند. از طرفی کاهش بارش در حالت آلوده در مناطق پایین دست جریان باد شبیه سازی شد؛ که دلیل آن کاهش شعاع بلورهای یخ است که به کاهش فرایند یخ زدگی و تولید گویچه ی برف منجر می شود. همچنین، بررسی آهنگ ساعتی بارش نشان داد در ساعت هایی که رطوبت نسبی جوّ زیاد است و بخار آب به اندازه ی کافی در جوّ وجود دارد، افزایش تعداد هواویزهای آب دوست سبب افزایش بارش سطحی می شود. در حالی که در ساعت هایی که رطوبت نسبی جوّ کم است، کاهش بارش و گاهی توقف کامل بارش وجود دارد.

در این مطالعه ساختار پوسته در جنوب و جنوب-شرق ایران با استفاده از برگردان همزمان توابع انتقال گیرنده و پاشندگی سرعت گروه امواج ریلی بررسی شد. با پردازش داده ی دورلرز ثبت شده در مدت 2 سال در تعدادی از ایستگاه های باند پهن شبکه ی لرزه نگاری ملی ایران (INSN) و شبکه ی لرزه نگاری کشوری (ISC) با بزرگای بیشتر از 5/5، توابع انتقال گیرنده با استفاده از روش واهمامیخت تکراری در حوزه ی زمان تعیین شد. منحنی های پاشندگی سرعت گروه از تصاویر توموگرافی مطالعه ی مد اصلی امواج ریلی منطقه ای در ایران در دوره ی تناوب 10 تا 100 ثانیه گرفته شده است. با توجه به وابستگی توابع گیرنده و پاشندگی امواج سطحی به پارامترهای متفاوت و وجود خطا در الگوی ساختاری حاصل از برگردان مستقل هر کدام از این داده ها، تلاش گردید با برگردان همزمان این داده ها خطای مدل سرعتی حاصل به حداقل برسد. نتایج نشان می دهدکه ضخامت پوسته برای جنوب شرق زاگرس در ایستگاه های خلیج فارس (BNDS)، گِنو(GENO) و نیان (NIAN) به ترتیب برابر با 2± 54، 2± 54 و2± 48 کیلومتر است. در این ناحیه همگرایی پوسته ی ضخیم قاره ای عربی با ایران مرکزی، دلیل زیادبودن ضخامت پوسته است. در منطقه ی فرورانش مکران (ایستگاه چابهار) الگوی ساختاری حاصل شده برای تنها ایستگاه این منطقه (CHBR) نشان دهنده ی ضخامتی در حدود 28 کیلومتر برای پوسته است که با فرورانش با شیب بسیار کم پوسته ی اقیانوسی صفحه ی عربی به زیر قسمت جنوبی پوسته ی مکران مطابقت دارد. برای ناحیه ی شرق ایران عمق موهو در دو ایستگاه زاهدان (ZHSF و SZD1) برابر 40 کیلومتر است. با استفاده از مدل سازی مستقیم مقدار خطا در تعیین عمق 2± برآورد گردید.