تفسیر دو‌بعدی داده گرانی و گرادیان افقی آن با استفاده از روش وارون‌سازی متمرکز وزن‌دارشده مجدد و روش‌های مرسوم تخمین عمق در آجی‌چای، استان آذربایجان شرقی، ایران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی‌

نویسندگان

1 دانشجوی دکترای گروه مهندسی نفت، معدن و ژئوفیزیک دانشکده مهندسی عمران و منابع زمین دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران مرکزی، تهران، ایران

2 استادیار گروه زمین شناسی دانشکده علوم پایه دانشگاه آزاد اسلامی، واحد چالوس، چالوس، ایران

3 استاد گروه فیزیک دانشکده علوم و فن آوری های همگرا، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران مرکزی، تهران، ایران

چکیده

در این مطالعه از روش وارون‌سازی خطی متمرکز وزن‌دار‌شده مجدد برای مدل‌سازی داده گرانی دو‌بعدی توده معدنی زیر‌سطحی استفاده می‌شود. همچنین با استفاده از داده گرادیان افقی گرانی در روش وارون‌سازی متمرکز وزن‌دار‌شده مجدد، مرزهای عمودی توده زیر‌مرزی آشکارسازی می‌شود. کارایی روش وارون‌سازی ذکرشده برای داده گرانی یک مدل مصنوعی در دو حالت نوفه‌دار و بدون نوفه بررسی شده است. نتایج، کارایی پذیرفتنی روش وارون‌سازی خطی متمرکز وزن‌دار‌شده مجدد را در تحلیل داده گرانی دوبعدی نشان می‌دهد. از این روش برای مدل‌سازی میدان گرانی باقی‌مانده یک گنبد نمکی در آجی-چای آذربایجان شرقی و تعیین لبه‌های آن استفاده شد. گنبدهای نمکی در این منطقه از نظر دخایر پتاس درخور توجه هستند. برای اعتبارسنجی عمق به‌دست‌آمده از روش وارون‌سازی خطی متمرکز وزن‌دار‌شده مجدد، از روش‌های مرسوم تخمین عمق همامیخت اویلر و طیف چگالی انرژی و برای مقایسه مرزهای آشکارشده برای چشمه زیرسطحی از فیلترهای فاز محلی سیگنال تحلیلی، زاویه تیلت، نقشه تتا، زاویه تیلت هذلولی، مشتق افقی کل و مشتق افقی کل نرمال‌شده استفاده می‌شود. بر اساس نتایج، عمق سطح بالا و پایین گنبد نمکی در مرکز به‌ترتیب در حدود 20 متر و 50 متر است. همچنین خطای نُرم دو به‌دست‌آمده بین مقادیر گرانی اندازه‌گیری‌شده و گرانی محاسبه‌ای mGal 0833/0 و بیشینه تباین چگالی تخمین‌زده‌شده در حدود kg/m3  290- است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Interpretation of two dimensional gravity data and its horizontal gradient using the reweighting focusing inversion method and common methods for depth in Aji-chay, East Azerbaijan province, Iran

نویسندگان [English]

  • Mahsa Kabiri 1
  • Zohreh Sadat Riazi Rad 2
  • Babak Vakili 3
1 Ph.D. student, Department of Petroleum, Mining and Geophysics Engineerin, Faculty of Civil and Earth Resources Engineering, Central Tehran branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 Assosite profesor, Department of Geology, Faculty of Basic Science, Chalous Branch, Islamic Azad University, Chalous, Iran
3 Profesor, Department of Sceince and Convergent Technologies, Central Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
چکیده [English]

The inversion of gravity data is one of the most important topics in the quantitative interpretation of practical data, since construction of density contrast models could increase the amount of information that can be achieved from the gravity data.
    This study shows the gravity response to the assumed model. In this model, , where tthe sub-surface ground has been partitioned into 15×10 prisms ands the dimension of each prism is 20 m × 5 m. As is shown, the 2D model includes 9 prisms whose density contrast is 1000 kg/cm3. The inverted gravity correspondings to the resulted causative body from inverting the observed gravity. This inverted model that is corresponding to the exactly similar of to the original causative body, achieved at 4th iteration, where the L2 norm as the stopping criterion attained the smallest amount. We have used the reweighting focusing inversion method for inverting the gravity horizontal gradient data. The computed density distributions are located on the vertical borders of the sub- surface mass. The gravity horizontal gradient related to the assumed model. The inversion response to the gravity horizontal gradient related to the assumed model is demonstrated, asshows the estimated densitiesy are situated on the vertical edges of the model. The L2 norm of the as shows gravity horizontal gradient is 0.0036 mGal/m.
    We have applied the reweighting focusing inversion algorithm to invert the 2D gravity and its horizontal gradient data related to a salt dome situated in the Aji Chay, East Azerbaijan Province, Iran.from Iran.The calculated gravity horizontal gradient has been shown, where the L2 norm is 0.0833 mGal. The real gravity is related to a salt dome, situated in the Aji Chay, East AzerbaijanProvince, Iran. Salt domes in this region in terms of potash reserves are significant in terms of potash reserves. The inverted density contrasts for the sub- surface salt dome. We have applied the reweighting focusing inversion algorithm to invert the 2D gravity and its horizontal gradient data related to a salt dome from Iran. The method has been tested for a theoretical gravity set data, with and without added random noise random. The results demonstrate the ability of the reweighting focusing inversion method in recovering subsurface density contrast distribution and detecting the vertical border.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Potash exprolation
  • residual gravity
  • salt dome
  • L2-norm
  • reweighting focusing inversion method
آقانباتی، س. ع.، 1383، زمین­شناسی ایران: انتشارات سازمان زمین­شناسی و اکتشافات معدنی کشور، تهران.
پرنیان، س.، محمدزاده مقدم، م.، نورعینی، ج.، ابراهیمی، د.، میرزایی، س.، حیدریان دهکردی، ن.، 1393، وارون­سازی و تفسیر داده­های گرانی منطقه زمین‌گرمایی محلات: نشریه زمین­شناسی ژئوتکنیک، 10(4)، 303-312.
حاجیان، ع. ر.، زمردیان، ح.، 1395، برآورد عمق و شکل حفره­های زیرزمینی با استفاده از دستگاه واسط عصبی فازی تطبیقی چندگانه با داده­های گرانی­سنجی: مجله فیزیک زمین و فضا، 42(3)، 535-548.
خالقی یلد گنبدی، م.، ابراهیم­زاده اردستانی، و.، 1396، وارون­سازی سه­بعدی گرانی با استفاده از الگوریتم تصادفی کوکریجینگ، کاربرد روش روی داده­های سایت معدنی صفو: نشریه پژوهش­های ژئوفیزیک کاربردی، 3(1)، 87-97.
صیادی، س.، ابراهیم­زاده اردستانی، و.، 1393، مدل­سازی معکوس سه­بعدی داده­های گرانی بر اساس الگوریتم یادگیری تطبیقی: شانزدهمین کنفرانس ژئوفیزیک ایران، 125-131.
عابدی، م.، افشار، ا.، ابراهیم­زاده اردستانی، و.، نوروزی، غ.، 1390، مدل‌سازی دوبعدی داده­های گرانی با استفاده از روش معکوس­سازی فشرده و معیار متغیر چگالی: مجله ژئوفیزیک ایران، 5(1)، 92-108.
قلعه­نویی، س.، ابراهیم­زاده اردستانی، و.، 1393، تخمین عمق و ضریب شکل آنومالی­های گرانی­سنجی با استفاده از روش کمترین مربعات، مطالعه موردی سایت هواسان: شانزدهمین کنفرانس ژئوفیزیک ایران، 97-100.
قلعه­نویی، س.، ابراهیم­زاده اردستانی، و.، 1394، برآورد عمق، ضریب دامنه و فاکتور شکل هندسی کانسار باریت با استفاده از وارون‌سازی غیرخطی نامقید داده­های گرانی­سنجی: مجله ژئوفیزیک ایران، 9(3)، 60-75.
ولی اقبال، م.، 1393، تعیین عمق سنگ بستر با استفاده از مدل‌سازی غیرخطی داده­های گرانی: شانزدهمین کنفرانس ژئوفیزیک ایران، 72-76.
Barbosa, V. C. F., and Silva, J. B. C., 1994, Generalized compact gravity inversion: Geophysics, 59, 57–68.
Blakely, R. J., 1995, Potential Theory in Gravity and Magnetic Application: Cambridge University Press.
Boulanger, O., and Chouteau, M., 2001, Constraints in 3D gravity inversion: Geophysical Prospecting, 49(2), 265−280.
Cooper, G. R. J., 2006, Enhancement potential field data using local phase filters: Computers & Geosciences, 29(8), 941–948.
Eshaghzadeh, A., and Hajian, A., 2021, 2-D gravity inverse modelling of anticlinal structure using improved particle swarm optimization (IPSO): Arabian Journal of Geosciences, 14, 1378.
Farquharson, C. G., 2008, Constructing piecewise-constant models in multi-dimensional minimum-structure inversions: Geophysics, 73(1), K1–K9.
Gerkense A. J. C., 1989, Foundation of Exploration Geophysics (Methods in Geochemistry and Geophysics): Elsevier Science Ltd.
Hou, Z. L., Wei, X. H., and Huang D. N., 2015, Fast density inversion solution for full tensor gravity gradiometry data: Pure and Applied Geophysics, 173(2), 509-523.
Kwon, J. M., Jun, H., Song, H., Jang, U., and Shin, C., 2017, Waveform inversion in the shifted Laplace domain: Geophysical Journal International, 210(1), 340–353.
 
Last, B. J., and Kubik, K., 1983, Compact gravity inversion: Geophysics, 48, 713-721.
Lelie`vre, P. G., Oldenburg, D. W., and Williams, N. C., 2009, Integrating geological and geophysical data through advanced constrained inversions: Exploration Geophysics, 40(4), 334–341.
Li, Y., and Oldenburg, D. W., 1996, 3-D inversion of magnetic data: Geophysics, 61(2), 394–408.
Li, Y., and Oldenburg, D. W., 1998, 3-D inversion of gravity data: Geophysics, 63, 109-119.
Li, Y., and Oldenburg, D. W., 2003, Fast inversion of large-scale magnetic data using wavelet transforms and a logarithmic barrier method: Geophysical Journal International, 152(2), 251–265.
Mehanee, S., Golubev, N., and Zhdanov, M. S., 1998, Weighted regularized inversion of the magnetotelluric data: 68th Annual International Meeting, Society of Exploration Geophysicists, Extended Abstracts.
Miller, H. G., and Singh, V., 1994, Potential field tilt—a new concept for location of potential field sources: Journal of Applied Geophysics, 32, 213–217.
Oldenburg, D. W., and Li, Y., 2005, Inversion for applied geophysics: A tutorial: Investigations in Geophysics, 13, 89-150.
O’Leary, D. P., 1990, Robust regression computation using iteratively reweighted least squares: SIAM Journal on Matrix Analysis and Applications, 11, 466–480.
Pilkington, M., 1997, 3-D magnetic imaging using conjugate gradients: Geophysics, 62(4), 1132–1142.
Pilkington, M., 2008, 3D magnetic data-space inversion with sparseness constraints: Geophysics, 74(1), L7–L15.
Portniaguine, O., and Zhdanov, M. S., 1999, Focusing geophysical inversion images: Geophysics, 64, 874–887.
Portniaguine, O., and Zhdanov, M. S., 2002, 3-D magnetic inversion with data compression and image focusing: Geophysics, 67(5), 1532–1541.
Qin, P., Huang, D., Yuan, Y., Geng, M., and Liu, J., 2016, Integrated gravity and gravity gradient 3D inversion using the non-linear conjugate gradient: Journal of Applied Geophysics, 126, 52−73.
Rezaie M., Moradzadeh A., Nejati A., and Aghajani M., 2016, Fast 3D focusing inversion of gravity data using reweighted regularized Lanczos bidiagonalization method: Pure and Applied Geophysics, 174(1), 359-374.
Shamsipour, P., Marcotte, D., and Chouteau, M., 2012, 3D stochastic joint inversion of gravity and magnetic data: Journal of Applied Geophysics, 79, 27–37.
Tikhonov, A. N., Arsenin, V. I., and John, F., 1977, Solutions of Ill-posed Problems: V. H. Winston.
Tikhonov, A. N., and Arsenin, V. Y., 1977, Solution of Ill-Posed Problems: V. H. Winston and Sons.
Wijns, C., Perez, C., and Kowalczyk, P., 2005, Theta map: edge detection in magnetic data: Geophysics, 70 (4), 39–43.