مجله فیزیک زمین و فضا
سال:1389 | دوره:36 | شماره:2 |تعداد مقالات:13

تعیین شکل منحنی کاهندگی در یک ناحیه ناشی از ناکشسان بودن زمین و گسترش هندسی موج در چندین دهه اخیر همواره مورد توجه بوده است. با استفاده از دستگاه های سرعت نگاشت شبکه لرزه نگاری رقومی موسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران، 220 نگاشت زلزله با بزرگی بین 3.2 تا 3.9، رویداده در ناحیه تهران بررسی و شکل منحنی کاهندگی در این ناحیه و در بسامد های متفاوت با استفاده از الگوریتمRobust Lowess  عرضه می شود. از روی شکل منحنی کاهندگی و مقایسه این منحنی ها در بسامد های گوناگون، اثرات ناپیوستگی های مهم سنگ سپهر نشان داده می شود و نقاط تغییر ضریب گسترش هندسی که ناشی از وجود این ناپیوستگی ها است در 106 و 191 کیلومتر به دست می آید. در پایان از روی محل شکستگی ها در منحنی های کاهندگی اندازه ضخامت ناپیوستگی های کنراد برابر با 24.5 کیلومتر و موهو 46.5 کیلومتر برآورد می شود.

امروزه به کارگیری آنالیز تغییرات دامنه لرزه ای با دورافت (AVO) در تفسیر کیفی و به ویژه کمی داده های لرزه ای از مراحل اولیه اکتشافات مخازن هیدروکربوری گرفته تا تولید آنها، جایگاه ویژه ای در صنایع بالادستی نفت را به خود اختصاص داده است. استخراج خواص مخزنی شامل: تخلخل، محتوای سیال، فشار، جداسازی مرز سیالات هیدروکربوری در مخزن، تعیین رخساره های سنگی (به ویژه شیلی) و تعیین جهت و چگالی شکستگی های مخزنی و همچنین تعیین خواص کشسانی سنگ مخزن شامل مدول یانگ، مدول بالک، ضریب پواسون و مانند آن از جمله کاربردهای استفاده از آنالیز تغییرات دامنه لرزه ای با دورافت است. آنالیز تغییرات دامنه لرزه ای با دورافت با به کارگیری نشانگرهای لرزه ای ویژه، در شبیه سازی هرچه دقیق تر مخزن، روش های تحقیقاتی متداول لرزه ای را تحت الشعاع قرار داده است. با استفاده از این آنالیز، شناسایی مستقیم هیدروکربورهای گازی و تعیین سطح جدایش سیالات مخزنی امکان پذیر است و بدین ترتیب مخاطره اکتشافات نفت و گاز به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. همچنین نتایج حاصل از آنالیزAVO  می تواند به منظور اجرای تحقیقات پایشگری لرزه ای (چهاربعدی) و اجرای هر چه بهینه تر روش های ازدیاد برداشت در مراحل بعدی توسعه ای و تولیدی مورد استفاده قرار گیرد. در این پروژه در مدل سازی مستقیم با استفاده از روابط زوپریتس (1919)، شوی (1985) و دیگران و به کارگیری نمودارهای صوتی (تراکمی و برشی) و چگالی، لرزه نگاشت مصنوعی با دورافت برای چاه های موجود ساخته می شود. از آنجاکه اندازه گیری نمودار صوتی از امواج برشی بسیار پرهزینه است، در مواردی که این نمودار در اختیار نباشد، با به کارگیری روابط فیزیک سنگی نظری و تجربی که پیچیدگی های سنگ مخزن در آنها لحاظ شده باشد، مانند معادله بیوت- گسمن و معادله کاستر- توکسوز، برآورد می شود و برای ساخت لرزه نگاشت مصنوعی با دورافت، مورد استفاده قرار می گیرد. در تحقیق حاضر، این داده ها با کمک نتایج حاصل از آنالیز مغزه در آزمایشگاه محاسبه شده است. در ادامه با کمک نگارهای چاهی با روش معادله زوپریتس مدل لرزه ای قبل از استک ساخته می شود. سپس به استخراج نشانگرها روی مدل مصنوعی می پردازیم. در پایان مدل لرزه ای مصنوعی و بی هنجاری های شناخته شده را با بی هنجاری های AVO آشکار شده در نشانگرهای استخراج شده از داده های لرزه ای واقعی، مقایسه و بررسی می کنیم و از آنها در شناسایی مستقیم هیدروکربن در مخزن بهره می گیریم. همچنین پس از این تحقیق، برای سازند مورد بررسی و در مناطق مشابه، لاگ سرعت موج برشی با استفاده از لاگ سرعت موج فشارشی قابل برآورد خواهد بود.

اندازه گیری های زاویه تیلت میدان پتانسیل می تواند کمک بسیار مهمی در تفسیر داده های گرانی باشد. علاوه بر زاویه تیلت گرادیان زاویه تیلت را هم می توان مورد استفاده قرار داد. از این روش برای تعیین دقیق گوشه های بی هنجاری استفاده می شود. از این روش برای تعیین گوشه های اجسام مکعبی شکل و با استفاده از برنامه نوشته شده در محیط مطلب (Matlab) استفاده شده است. از این روش برای تعیین گوشه های بی هنجاری داده های واقعی استفاده شده است. در این ارتباط از داده ای بی هنجاری باقی گرانی به منزله داده های واقعی استفاده شده است. نتایج استفاده از این روش با نتایج حاصل از روش سیگنال تحلیلی مقایسه می شود. نتایج نشان می دهد که روش زاویه تیلت در آشکارسازی گوشه های بی هنجاری بهتر عمل می کند.

به دنبال زمین لرزه مخرب 5 دی ماه 1382 بم در جنوب شرقی ایران، زمین لرزه ها و پس لرزه های زیادی در این منطقه به وقوع پیوسته است که آخرین آنها تا زمان این تحقیق، زمین لرزه 6 فروردین 1386 است. در این تحقیق به کمک داده های رقمی شتاب نگاری مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، نمودارهای شتاب، سرعت و جابه جایی نسبت به زمان، طیف فوریه شتاب با تصحیح خط مبنا و فیلتر مناسب ترسیم شد. پس از تصحیحات لازم پارامترهای منبع از جمله، بسامد گوشه و قسمت تخت نمودار تعیین شد. با استفاده از رابطه گشتاور لرزه ای،  Moو رابطه کاناموری مقدار بزرگی گشتاوری (Mw) ایستگاه های شتاب نگاری محاسبه شد. پس از میانگین گیری برای گشتاور لرزه ای مقدار Mo=3.6´1016 نیوتن متر و برای بزرگای گشتاوری مقدار Mw=5 به دست آمد، که با نتایج محاسبات سایر روش ها مطابقت و همخوانی دارد. همچنین با استفاده از داده های رقمی شتاب نگاری رومرکز این زمین لرزه تعیین محل شد. انگیزه ما از این تحقیق، اثبات وجود تفاوت حداکثر 36 کیلومتری در تعیین محل زمین لرزه از سوی مراکز لرزه نگاری معتبر داخل و خارج است. در این تحقیق سازوکار کانونی این زمین لرزه به کمک اولین رسید موج p ایستگاه های شتاب نگاری و لرزه نگاری داخل کشور امتدادلغز راست گرد، با روند N51oWشیب 89 درجه غربی و زاویه ریک 138 درجه به دست آمد. وقوع زمین لرزه شش فروردین 1386 و خردلرزه های پس از آن حاکی از فعال بودن منطقه ازحیث لرزه خیزی است.

ساختار عمیق داخلی پوسته زمین با استفاده از روش های مناسب لرزه ای و الکترومغناطیسی مورد بررسی قرار می گیرد. ازمیان روش های الکترومغناطیسی روش مگنتوتلوریک که از منبع طبیعی (نوسانات میدان مغناطیسی زمین) استفاده می کند مناسب ترین روش برای کاوش پوسته پایینی زمین است. عمق کاوش در این روش بسته به بسامد نوسان های مورد استفاده تغییر می کند و هر چه بسامد کمتر باشد، ساختارهای عمیق تر بررسی می شوند. در این مقاله داده های مگنتوتلوریک بلند دوره (بسامد کوتاه) که در منطقه حاشیه قاره ای شیلی در امتداد دو نیم رخ شرقی- غربی و در عرض های جغرافیایی 39.3 و 38.9 درجه جنوبی برداشت شده اند، مورد بررسی قرار گرفته است. قطعه های زمین شناسی مهم که این دو نیم رخ از آنها می گذرند عبارت اند از: رشته کوه های موازی ساحلی(Coastal Cordillera) ،  دره طولی (Longitudinal Valley) و کمان آتشفشانی که دقیقا زیر آتشفشان های فعال ویلاریکا (Villarrica) و لایما (Llaima) واقع شده است. مجموعا 32 ایستگاه در امتداد این نیم رخ ها با فاصله تقریبی 10 کیلومتر از هم واقع شده اند و داده های مگنتوتلوریک را در محدوده دوره ای  10-20, …ثانیه ثبت کرده اند. مهم ترین مشکلی که در استفاده از این داده های MT دوره بلند وجود دارد، اثر واپیچش گالوانیکی ناشی از ناهمگنی های سه بعدی کوچک محلی است که در قسمت های سطحی تر قرارگرفته و باعث می شوند که پاسخ های ناشی از ساختار عمیق دوبعدی منطقه ای پنهان شود. میزان انحراف داده های مگنتوتلوریک از مدل دوبعدی منطقه ای با پارامتر پیچش (skew) اندازه گیری می شود. این مرحله که از آن تحت عنوان "تحلیل ابعادی" داده ها (dimensionality analysis) یاد می شود به روش بار (بار، 1988) صورت گرفته است. مقدار آستانه پارامتر پیچش در این روش برای تمایز بین ساختارهای هدایت ویژه دوبُعدی و سه بعدی 0.3 است. شکل3  نمایش پربندی مقادیر پیچش محاسبه شده برای این دو نیم رخ است. این شکل نشان می دهد که مقادیر پیچش این داده ها به طورکلی بین  0.3و  0.1توزیع شده اند. بنابراین رویکرد دوبعدی در مورد این مجموعه داده ها موجه است. به منظور تفسیر داده های مگنتوتلوریک با استفاده از مدل های دوبعدی ضروری است که یک جهت استرایک ثابت برای کل نیم رخ تعیین شود. تفسیر دوبعدی داده ها فقط پس از چرخش آنها در جهت این استرایک امکان پذیر خواهد بود. در مورد این مجموعه از داده ها استرایک ساختار هدایت ویژه منطقه ای با استفاده از روش "تانسور فاز" برای هردو نیم رخ در جهت شمالی- جنوبی محاسبه شده است (شکل4). مدل سازی معکوس با استفاده از الگوریتم "گرادیان های مزدوج غیرخطی" و با استفاده از کد رودی و مکی (Rodi and Mackie, 2001) صورت گرفته است. فضای مدل با 92 سطر و 148 ستون مجزا شده و مدل اولیه از یک نیم فضای همگن با مقاومت ویژه 100 اهم متر و اقیانوس با مقاومت ویژه  0.33اهم متر که محدوده آن با توجه به داده های عمق سنجی مشخص و تثبیت شده، تشکیل شده است. نتایج حاصل از مدل سازی معکوس داده های مربوط به این دو نیم رخ (شکل های 5 و6 ) بسیار شبیه به هم هستند و ساختارهای رسانای متمایزی را در پوسته میانی و پایینی نشان می دهند. این توده های رسانا به منزله سیالات موجود در نواحی گسلی منطقه و یا نواحی با گداختگی جزیی (واقع در کمان آتشفشانی) تفسیر می شوند.

تبدیل های موجک عرصه جدیدی برای پردازش داده های مغناطیسی فراهم می آورند. این تبدیل ها، اطلاعات حاصل از وابستگی فضایی عدد موج ها را حفظ می کنند و به این صورت می توان به کمک ضرایب موجک، فیلترهای متغیر با فضا را طراحی کرد. در این بررسی، به کمک تبدیل موجک پیوسته، فیلتر خطی یک بعدی و دوبعدی متقارن شعاعی با پاسخ های عدد موجی وابسته به فضا، ساخته می شود. یکی از کاربردهای این فیلتر استفاده به منزله عملگر ادامه فراسو و فروسو است. بسیاری از فیلترها برای استفاده در حوزه فضایی یا عدد موجی، غیرِ کاربردی هستند؛ فیلتر موجک، چارچوب قوی و موثر جدیدی را برای بهبود این گونه فیلترها فراهم می آورد. مشکلات موجود ناشی از وجود نوفه که به شدت ادامه فروسو را تحت تاثیر قرار می دهد، با این فیلتر کاهش می یابد. در انتها این فیلتر با دیگر روش های متداول برای ادامه فراسو و فروسو مقایسه می شود.

در سال های اخیر توجه به رویدادهای حدی (خشکسالی ها، سیل ها و امواج شدید گرمایی)، نه تنها به علت پیامدهای اقتصادی، اجتماعی بلکه به منزله نشانگرهای تغییر اقلیم، اهمیت زیادی پیدا کرده است. در این تحقیق برای یافتن ارتباط بین تغییر اقلیم و رویدادهای حدی، رفتار و فراوانی رویدادهای حدی با استفاده از شاخص هایی در بسته نرم افزاری بنام شاخص های اقلیمی حدی (Extreme Climate Index Software, ECIS) بررسی شده است. دربسته نرم افزاری ECIS روند شاخص ها بر اساس داده های روزانه دما و بارش 16 ایستگاه همدیدی (شاخص نواحی اقلیمی ایران) در دوره آماری  1951-2003محاسبه شده است. در نهایت نقشه های روند شاخص های حدی در ایران تهیه شد. نتایج تحقیق نشان می دهد که روند کاهشی شاخص های حدی سرد FD وروند افزایشی در شاخص های حدی گرم مانند T40 در همه نواحی اقلیمی ایران به جز در ناحیه شمال غرب وجود دارد و گرمایش متقارن در بیشتر دنباله سری های زمانی شاخص های حدی به جز در دو ایستگاه همدان و ارومیه وجود دارد. همچنین نتایج مبین افزایش قابل توجهی در تعداد روزها و شب های خیلی گرم و کاهش در دامنه دمایی حدهای سالانه است و همین امر سبب کوتاه شدن دوره بازگشت شاخص های حدی گرم مانندSU، T40 و بلندترشدن دوره بازگشت شاخص های حدی سرد FD و ID شده است اما روند شاخص های حدی بارش تغییرات اندکی را نشان می دهد. این نتایج فراوانی رویدادهای حدی اقلیمی مانند خشک سالی و طولانی شدن امواج گرم در اکثر نواحی اقلیمی ایران را تایید می کند. به طورِکلی بر اساس نتایج تغییر در روند شاخص های حدی در ایران بارز است و نشانه های روشنی از تغییر اقلیم وجود دارد.

تجزیه طیفی به تمامی روش هایی گویند که برای هر پنجره کوچک به مرکز یک نمونه زمانی از ردلرزه، طیف بسامدی (طیف دامنه، طیف فاز یا تغییرات فاز با بسامد و طیف انرژی) را می دهد. بنابراین حاصل کار تجزیه طیفی یک ردلرزه صفحه نمایش زمان- بسامد است. در این مقاله تجزیه طیفی به روش تبدیل فوریه زمان کوتاه در تصویرسازی لایه های نازک در مقاطع لرزه ای بررسی شده است. شیوه کار بدین صورت است که از صفحه نمایش زمان- بسامد مربوط به هر ردلرزه، نشانگرهای طیفی استخراج می شوند تا لایه نازک را تصویر کنند. نشانگرهای مورد بررسی در این تحقیق شامل بسامد قله، دامنه قله و تغییرات محلی فاز با بسامد هستند. الگوریتم روش تبدیل فوریه زمان کوتاه با نرم افزار MATLAB طراحی شده است. برای ارزیابی این روش در بررسی لایه های نازک، الگوریتم طراحی شده ابتدا روی یک مقطع مصنوعی و سپس روی قسمتی از یک مقطع لرزه ای واقعی با فاز صفر اعمال شد. نشانگرهای بسامد قله و دامنه قله در بازه بسامدی کوچک و نشانگر تغییرات محلی فاز با بسامد به ازای یک بسامد خاص نتیجه قابل قبولی عرضه کردند.

هدف نهایی متخصصان ژئوفیزیک مخزن، تعیین خصوصیات مخزنی، نظیر سنگ شناسی و تخلخل و شرایط آن، نظیر فشار و نحوه توزیع سیال با استفاده از داده های لرزه ای است. برای دستیابی به این هدف می توان مدل های فیزیک سنگ را بر حجم خصوصیات کشسانی به دست آمده از داده های لرزه ای اعمال کرد. اساس مدل های فیزیک سنگ، تعیین خصوصیات کشسانی و مخزنی در شرایط یکسان به لحاظ زمین شناسی و با استفاده از آزمایش های کنترل شده است. داده های آزمایشگاهی مورد نظر غالبا از نگار و یا مغزه به دست می آیند. هدف از این مقاله، استفاده از تحقیقات فیزیک سنگ و نگار به منظور محاسبه کمّی تخلخل از حجم امپدانس صوتی حاصل از معکوس سازی داده های لرزه ای در مخزن آسماری میدان منصوری است. نتایج این بررسی نشان می دهد که مدل نیور- ورکین (1996) برای محاسبه تخلخل در بخش ماسه سنگی و مدل رایمر-گرینبرگ-کاستاگنا (1997) برای پیش بینی تخلخل در بخش کربناته مخزن آسماری، مناسب است و این دو مدل، مقدار تخلخل را در بخش مخزنی سازند آسماری تا 30% برآورد می کنند. این مقدار تطابق خوبی با مقادیر اعلام شده در گزارش های فیزیک سنگ مخزن، نشان می دهد.

رسانش الکتریکی گوشته فوقانی در قطاع امریکای شمالی با استفاده از مولفه های طیفی8, 12, 24  و 6 ساعته تغییرات میدانsq  به دست آمده است. ضرایب هماهنگ کروی حاصل از تحلیل سه مولفه تغییرات آرام روزانه میدان برای سال آرام خورشیدی 1997 در یک روش مدل سازی به کار برده شده اند که اصلاح شده روش اشموکر (1970) است. از عمق 100 تا 650 کیلومتر، هدایت الکتریکی s برحسب زیمنس بر متر را می توان با رابطه s=0.0038e 0.0074d نشان داد که در آنd ، عمق برحسب کیلومتر است. از مدل های دما عمق می توان نتیجه  گرفت که خواص سیلیکات های موجود در این نواحی منجر به رابطه تقریبیe-1.86´10(4)/T  s=1.42´103می شوند که T دما در مقیاس کلوین است.

در این پژوهش سیستم جفت شده جدیدی از طرحواره هواویز HAM با مدل میان مقیاس پیش بینی عددی وضع هوا WRF معرفی شده است. در مقایسه با طرحواره های هواویز به کاررفته در مدل WRF، طرحواره هواویز HAM از دستاورد جدیدی تحت عنوان روش شبه مدال برای توزیع اندازه ذرات هواویز استفاده می کند. پنج نوع اصلی هواویزهای جهانی شامل سولفات، کربن سیاه، کربن آلی، ذرات گردوغبار و نمک دریا در این مدل در نظر گرفته شده اند. شبیه سازی های اولیه حاصل از مدل جفت شده WRF-HAM برای یک دوره شبیه سازی شش روزه از 6 مه تا 12 مه 2006 آورده شده است و نتایج با شبیه سازی های حاصل از طرحواره هواویز موجود در نسخه دوم مدل WRF، یعنی طرحواره MADE، مقایسه شده اند. غلظت جرمی شبیه سازی شده ذرات PM10 در منطقه تهران با استفاده از مدل جفت شده جدید، بهبود قابل ملاحظه ای نسبت به طرحواره هواویز MADE نشان می دهد. وارد کردن هواویزها در شبیه سازی های مدل، منجر به واداشت تابشی منفی و ایجاد سرمایش به ویژه در مناطق با مقادیر بزرگ شار گسیل ذرات گرد و غبار و واداشت تابشی مثبت و تولید گرمایش در مناطق دارای هواویزهای کربن سیاه در حوزه شبیه سازی می شود. اختلاف شار تابش طول موج کوتاه پایین سوی شبیه سازی شده و مقادیر مشاهداتی در منطقه تهران با وجود هواویزها کوچک تر شده و این بهبود در طرحواره جدید HAM نسبت به طرحواره MADE قابل ملاحظه تر است. شار تابش موج کوتاه پایین سو تا بیش از 40 وات بر مترمربع در شبیه سازی های HAM بهبود می یابد. تغییرات کوچکی نیز در دمای جو و فشار سطحی با در نظر گرفتن هواویزها در مدل ایجاد می شوند. متوسط روزانه عمق نوری شبیه سازی شده با مدل، توافق خوبی با توزیع مکانی مشاهداتی از داده های ماهواره MODIS نشان می دهد. از سوی دیگر مقادیر شبیه سازی شده عمق نوری در طول موج 500 نانومتر با طرحواره HAM با مقادیر مشاهداتی حاصل از داده های جهانی AERONET در ایستگاه سولار ویلیج نیز بهبود قابل ملاحظه ای نسبت به عملکرد MADE نشان می دهد.