مقدمة في الجيوفيزياء التطبيقية



في المناطق التي تظهر فيها مكاشف الصخور والطبقات يكون من السهل عادةً تحديد نوع الصخور وتتابعها وعمرها الجيولوجي وتراكيبها الأولية والثانوية بدرجة تكاد تكون مؤكدة وذلك بأخذ عينات صخرية من المنطقة المراد دراستها والتي كما ذكرنا تظهر فيها المكاشف الصخرية وتكون ذات دراسة مباشرة .


أما المناطق التي تختفي فيها مكاشف الطبقات يكون من الصعب جداً معرفة التراكيب التحت سطحية , فإذا أردنا الحصول على معلومات تحت سطحية نستخدم طرق الاستكشاف الجيوفيزيائي .

يعتمد الإستكشاف الجيوفيزيائي على عدة عوامل أساسيه هي :-


أ- قياس بعض الخواص الطبيعية للصخور وتجري هذه القياسات إما على سطح الأرض أو بواسطة المسح الجوي وتستخدم في ذلك طائرات خاصة لهذا الغرض مزودة بأجهزة دقيقة وحساسة لقياس بعض الصفات الطبيعية للصخور مثل الخواص المغناطيسية والكهربائية و الإشعاعية.

ب- معالجة هذه القياسات وعكسها على خرائط ومقاطع جيوفيزيائية.

ج- تفسير هذه المعلومات لتحديد نوع الصخور وأعماقها وتراكيبها الثانوية.

ويجب معرفة أن القياسات الجيوفيزيائية لا تكون ذات أهمية كبيرة إلا بعد تفسيرها تفسيراً جيوفيزيائياً سليماً على أسس جيولوجية.


تشمل القياسات الجيوفيزيائية الخواص الفيزيائية للصخور والتكاوين الجيولوجية مثل ( الكثافة – شدة التمغنط – المقاومة الكهربائية – سرعة انتشار الموجات المرنة ) , واعتماداً على الخواص الفيزيائية توجد عدة طرق جيوفيزيائية للإستكشاف التحت سطحي .


ومن الناحية العملية فإن الطريقتين الكهربائية والزلزالية هما أكثر الطرق كفاءة واستخداماً في مجال الإستكشاف الجيوفيزيائي للأغراض الهندسية, خاصةَ في إنشاء السدود المائية والخزانات ومحطات توليد الكهرباء والمنشئآت التحت سطحية كالأنفاق وغيرها .



الأعمال التطبيقية في الجيوفيزياء:



في البداية وبطبيعة أي عمل حقلي نقوم برحلة استطلاعية كمرحلة أولية وتتمثل بجمع المعلومات حول التراكيب الصخرية ونوعية الصخور بالإضافة إلى جمع أي معلومات تتميز بها منطقة الدراسة .


تعتبر معرفة تضاريس المنطقة ذات أهمية أساسية لتحديد الطريقة الجيوفيزيائية للاستخدام في الأستكشاف التحت سطحي , تعتمد كل طريقة جيوفيزيائية على خاصية فيزيائية معينة لصخور المنطقة تنتج من ظاهره فيزيائية في الأرض .

من المعلومات التي جمعت عن منطقة الدراسة من تقارير وأبحاث ودراسات تفصيلية وكذلك من المعلومات التي تم تجميعها من المرحلة الاستطلاعية ( عينات صخرية – قياس لعناصر توضع الطبقات – اتجاهات الشقوق – طباقية المنطقة .. وغيرها) , يتم وضع خطة سير العمل الحقلي .

ومن المتطلبات الهامة جداً للأعمال الحقلية في الجيوفيزياء الآتي :-


- معلومات عامة عن تراكيب المنطقة .
- دراسات جيوفيزيائية تفصيلية مسبقة للمنطقة ( إذا كانت مدروسة من قبل ..)
- خريطة طبوغرافية للمنطقة
- خريطة جيولوجية للمنطقة
- خرائط المسح الجوي الجيوفيزيائي
- خريطة جيوفيزيائية للمنطقة
- معدات العمل الحقلي التقليدية


يتم أولا ً تحديد منطقة الدراسة من الدراسة المعمولة بواسطة المسح الجوي الإقليمي وهي المنطقة التي تكثر فيها الشواذ الجيوفيزيائية ومن ثم نأخذ خريطة موقعيه لمنطقة الدراسة وذلك من الخريطة الطبوغرافية , ومن ثم نقوم بعمل خريطة طبوغرافية جيولوجية جيوفيزيائية عامة للمنطقة على حسب المعلومات المسبقة لدينا.


وعند الخروج إلى الحقل نقوم بأخذ إحداثيات المنطقة ( موقعها من خطوط الطول والعرض ) ومن ثم نقوم بتحديد الاتجاهات الأساسية للمنطقة ويكون اتجاه الشمال هو اتجاه الأعمال التي نقوم بها



نقوم بأخذ نقطة مرجعية والتي نقيس ارتفاعها عن سطح البحر وموقعها من خطوط الطول والعرض ومنها نعمل خط مستقيم يسمى خط الأساس إلى نهاية حدود المنطقة وبشكل عمودي على خط الأساس وبدايةً من النقطة المرجعية وعلى مسافات محددة نقوم بعمل خطوط مستقيمة أيضاً تسمى بخطوط البروفايل إلى نهاية حدود المنطقة من الجانب الآخر لها بحيث تكوُن لنا شبكة عمل حقلي .


ثم نقوم بتقسيم خطوط البروفايل وعلى مسافات محددة أيضاً إلى نقاط تبعد عن بعضها البعض من ( 25 – 50 متر) وكلما قلت المسافة بين النقاط كلما كانت الدراسة أدق قد تصل إلى 10 متر .


ويتم أخذ القياسات باستخدام جهاز الطريقة الجيوفيزيائية المستخدمة فعلا سبيل المثال في الطريقة التثاقلية ( الجاذبية ) يتم استخدام جهاز الجرافيتي ميتر لقياس شدة المجال الجاذبي للأرض , وكل طريقة لها جهاز خاص يقوم بقياس الخاصية الفيزيائية التي تعتمد عليها أحد الطرق الجيوفيزيائية .



يقوم الجهاز بتسجيل القراءات الجيوفيزيائية بين نقطة وأخرى على خطوط البروفايل وآلية عمل هذه الأجهزة تختلف من جهاز إلى آخر على حسب الشركة المصنعة وعلى حسب حداثة تقنيته فبعضها يقوم بأخذ القراءات يدوياً وبعضها آلياً ومنها ما يعمل على تخزين القراءات في الجهاز نفسه .


يتم أخذ القراءات من منطقة الدراسة ومن النقاط المعمولة على خطوط البروفايل ويأتي بعد ذلك الدراسة المكتبية والتي تتضمن الآتي :-



- فرز هذه القراءات وتنظيمها ( تصحيحها )
- رسم خطوط البروفايل بمقياس رسم معين ووضع نقاط القياسات عليه
- رسم الشواذ الجيوفيزيائية بين نقاط خطوط البروفايل
- التوصيل بين القيم المتساوية

وقد يتم ذلك باستخدام تقنية حديثة في الحاسوب مثلاً عبر برنامج Surfer 8 وطريقة عمل هذا البرنامج سهلة جداَ، حيث نأخذ خط الأساس ويمثل لنا المحور X وخط البروفايل الأول ويمثل لنا المحور Y ونقوم بإدخال البيانات في البرنامج على شكل أعمده العمود الأول X والعمود الثاني Y والعمود الثالث والذي يمثل قيم القراءات المصححة نأخذها Z .

العمود ( X) يمثل بعد النقطة عن خط الأساس والعمود ( Y) يمثل بعد النقطة عن خط البروفايل والعمود ( Z ) قيم القراءات المصححة .

يقوم البرنامج بعد ذلك بتصميم خريطة كنتورية تمثل قيم القراءات الجيوفيزيائية