مؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهرانفیزیک زمین و فضا2538-371X34220080722Time-Frequency based single-frequency seismic attributeنشانگر لرزهای تک بسامدی در حوزة زمان- بسامد27139FAاحسان ذبیحینائینیحمیدرضاسیاهکوهیJournal Article19700101Spectral decomposition is a powerful tool for analysis of seismic data. Fourier transform determines the frequency contents of a signal. But for analysis of non-stationary signals, 1-D transform to frequency domain is not sufficient. In early years, transforming of seismic traces into time and frequency domain was done via windowed Fourier transform, called a Short Time Fourier Transform (STFT). In this method the resolution of the results in time-frequency domain was controlled by the width of the selected window. Continuous Wavelet transform (CWT) was a remedy to solve this problem by using the scaleable wavelets. The scale in CWT can be related to the frequency bandwidth of the wavelet. By converting the scale to frequency one can get the time-frequency map which is comparable to the time-frequency map obtained from STFT.
In this study, we applied CWT on a seismic section and extracted a single frequency seismic section from the resultant cube. The extracted sections were used as a seismic attribute to detect low frequency shadow of the hydrocarbon reserves over the study area as well as to analyze the existing thin layers on a synthetic seismic section.
Time-Frequency Analysis Methods, (a) STFT: The instantaneous frequency has often been considered as a way to introduce frequency dependence on time. If the signal is not narrow-band, however, the instantaneous frequency averages different spectral component in time. To become accurate in time, we therefore need a two dimensional time-frequency representation of the signal composed of spectral characteristics depending on time. By assuming that the signal is stationary when seen through a window of limited extent and moving the window along the signal in time, the Fourier transform of the windowed signals yields the Short Time Fourier Transform which is a two dimensional function in time-frequency domain.
(b) CWT: STFT requires a fixed time support. In practice, seismic data are non-stationary and using the STFT may not produce very reliable time-frequency map. Fixed window length and hence, fixed time-frequency resolution is a fundamental difficulty with the STFT for analyzing a non-stationary signal.
Continuous wavelet transform was introduced by Morlet et al. (1982). In CWT, time-frequency atoms are chosen in such a way that its time support changes for different frequencies honoring Heisenberg’s uncertainty principle (Mallat, 1999; Daubechies, 1992). In this study we used Morlet wavelet that provides an easy interpretation from scale to frequency (Torrence and Compo, 1998).
Single Frequency Seismic Section, Application 1: In this study we used a seismic section over one of the reservoirs in the South-West of Iran, where the reservoir interval is in sandstone in the Asmari Formation. Productivity is proven, and especially on its middle and upper part contains hydrocarbons.
Mapping of a seismic trace into the time-frequency domain produces a two dimensional data set by adding a frequency axis. In a similar way a two dimensional seismic section will generate a 3D data cube in which the third axis is frequency up to the Nyquist frequency. Sections of single frequency extracted from the cube are called single frequency seismic section (SFS). Comparison of different SFSs can be utilized to detect low frequency shadows caused by the presence of the hydrocarbon reservoirs. This method can potentially be utilized as a tool for direct hydrocarbon detection (Zabihi, 2006). We compared the single frequency seismic section of the STFT and CWT and discussed the differences between the results of the two methods. In a single frequency seismic section at frequency 15 Hz we found a low frequency anomaly below the reservoir which is a known phenomena. This anomaly disappeared at higher frequency single frequency seismic sections.
Application 2: Another application is thin layer analysis in a time-frequency domain. The idea is that tuning thickness is dependent on the dominant freتجزیة طیفی ابزاری قدرتمند برای تحلیل دادههای لرزهای است. تبدیل فوریه امکان بررسی محتوای بسامدی سیگنال را فراهم میکند. اما برای سیگنالهای غیر ایستا، از جمله سیگنال لرزهای، که محتوای بسامدی آنها با زمان تغییر میکند تبدیل یکبعدی به فضای بسامد برای پارهای از اهداف پردازشی کافی نیست. قبلاً انتقال ردلرزه به فضای زمان و بسامد را با استفاده از تبدیل فوریه روی پنجرههای کوچکی بهدست میآوردند. این روش تحت عنوان تبدیل فوریة زمان کوتاه شناخته میشد. قدرت تفکیک زمان- بسامدی در روش تبدیل فوریة زمان کوتاه با انتخاب طول پنجره محدود میشد. بعدها مشکل پنجره کردن در تحلیل زمان- بسامد با استفاده از تبدیل موجک پیوسته برطرف شد. تبدیل موجک پیوسته از خاصیت تغییر مقیاس و جابهجایی موجک استفاده میکند و نقشة زمان- مقیاس سیگنال مورد نظر را تهیه میکند. مقیاس بهنوعی نشانگر مؤلفه بسامدی است. تبدیل مقیاس به بسامد منجر به نقشة زمان- بسامد میشود که قابل مقایسه با نقشة زمان- بسامد حاصل از تبدیل فوریة زمان کوتاه است.
مقاطع لرزهای تک بسامد که با استفاده از روشهای تحلیل زمان- بسامد مقاطع لرزهای تولید میشوند، در این مقاله از آنها درحکم نشانگر لرزهای برای آشکارسازی سایههای کم بسامد ناشی از مخازن هیدروکربور و تجزیه و تحلیل لایههای نازک با ضخامت نزدیک به حد تیونینگ استفاده شده است.https://jesphys.ut.ac.ir/article_27139_a0eadd892a8e3afb901572cf0d87b0e8.pdfمؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهرانفیزیک زمین و فضا2538-371X34220080722A review of MT data processingمروری بر پردازش دادههای مگنتوتلوریک27140FAبهروزاسکوییاحمدعلیبهروزمندJournal Article19700101Magnetotelluric (MT) method is an important passive surface geophysical method which uses the Earth’s natural electromagnetic fields to investigate the electrical resistivity structure of the subsurface. The depth of investigation of MT is much higher than that of other electromagnetic (EM) methods (Vozoff, 1991). For a general conductivity distribution in the Earth, the horizontal electric field components are related to horizontal magnetic field components by the Impedance Tensor (Z):
(1)
Which shows vertical and horizontal variations of subsurface conductivity. Apparent resistivity ( ) and phase ( ) are the desired quantities which are calculated from Impedance matrix by the following expressions:
(2)
and are free space permeability and angular frequency. DET is determinant data. Time series are measured in frequency interval of 0.001-1000 and frequency spectra are used to estimate the Impedance Tensor as a function of frequency.The Impedance Tensor determinant (or effective impedance), , is as below (Berdichevsky and Dmitriev, 1976):
(3)
The advantage of using the determinant data is that it provides a useful average of the impedance for all current directions. Furthermore, no mode identifications (transverse electric, TE mode: current in parallel with the strike; or transverse magnetic, TM-mode: current perpendicular to the strike) are required, static shift corrections are not made, and the dimensionality of the data is not considered, since the effective impedance is believed to represent an average that provides robust 1D and 2D models.
MT data are as time series and information of the subsurface structure cannot be given. Then, MT data must be processed to be prepared for the inversion and interpretation. In the following sections, a review of MT processing steps consisting of time series analysis and also steps called manual processing is presented.
The analysis of the time series: The main problem in the processing of the MT data is that the field observations (raw data) are as time series (figure 1) but the basic theories are in the frequency domain. In this section, an explanation is given to how a single spectral matrix is computed from a specific time series section for all target frequency lines.
Transformation into frequency domain: The time series of each channel (2 electric field components and 3 magnetic field components) are transformed to the Fourier series by FFT (Fast Fourier Transform). Depending on the sampling rate in the specific
band and the adjusted section length, different resolution and frequency ranges are achieved.
The trend elimination: Before applying the Fourier transform, the raw data is processed with trend elimination. The trend elimination removes a possible systematic deviation from the x-axes. The mean value is set to zero and a straight line in the data (trend) which differs from the x-axis is removed. Figure 2 illustrates the trend elimination procedure.
The window function (windowing): After the trend elimination, the multiplication of the time series with a window function (windowing) follows. This is necessary in order to suppress side effects (discontinuities are generated at the edges) at the FFT and to obtain an optimum sharp mapping of the frequency spectra.
The fast Fourier transform (FFT): After the time series has been treated with the trend elimination and the windowing the fast Fourier transform (FFT) is applied to the data. The given time series has now been transformed into the frequency domain. All the further steps of computation are done with spectral data.
The calibration of spectra: When registrating the time series, the data is affected by the transfer function of the measurement instruments. In order to eliminate this influence, the data must be calibrated. The spectra are multiplied by the reروش مگنتوتلوریک (MT) یکی از روشهای ژئوفیزیکی در حوزة بسامد است که در بررسیهای زیرسطحی از اعماق دهها متر تا
چند صد کیلومتر بهکار میرود. دادههای صحرایی برداشت شده طی تحقیق MT میبایستی پردازش شده و برای وارونسازی
و تفسیر آماده شوند. در این تحقیق، مروری بر مراحل پردازش دادههای مگنتوتلوریک شامل تحلیل سریهای زمانی (چگونگی
انتقال دادهها از حوزة زمان به حوزة بسامد) و نیز مراحل موسوم به پردازش دستی دادهها، همراه با چند مثال کاربردی عنوان شده است.https://jesphys.ut.ac.ir/article_27140_4e680f92197f325f2a204942e0be3504.pdfمؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهرانفیزیک زمین و فضا2538-371X34220080722Paleostress analysis of horizontal Plio-Quaternary deposits in the NW of Zanjanتحلیل تنش دیرین در رسوبهای افقی پلیوسن-کواترنری شمال باختر زنجان27132FAمحسنالیاسیمحمدمحجلفاطمهمصباحیJournal Article19700101گسلش عادی روی رسوبهای بدون چینخوردگی پلیوسن-کواترنری در شمال غرب زنجان با روشهای جستجوی شبکهای، روش وارونسازی بههمراه تحلیل محورهای کشش و فشار، آرایش خش لغزش و وارونسازی چندمرحلهای مورد بررسی دقیق قرار گرفت. نتایج روشهای مزبور از دیدگاه تحلیل تنش دیرین در منطقه مورد بررسی، بهکار برده شد. نتایج بهدست آمده از آن روشها با تعیین زاویه نابرازش حدود 34/1درجه منتهی به محاسبه تانسور تنش تقلیل یافته شد. تحلیل منطقه مورد بررسی روشن ساخت که موقعیت بزرگترین تنش تراکمی اصلی قائم و کوچکترین تنش تراکمی اصلی افقی است (با روند جنوب جنوب شرق). شکل هندسی بیضوی تنش دیرین بهصورت دوکی شکل با برآورد شد. زاویه اصطکاک داخلی تودهسنگ حدود 30 درجه محاسبه شد. این مقدار با رسم دایره موهر سه محوری بدون مقیاس، نشاندهنده چیره بودن فعالیت گسلهای مزدوج در منطقه است.https://jesphys.ut.ac.ir/article_27132_db8469cdfd0503af6459305adf02f6f8.pdfمؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهرانفیزیک زمین و فضا2538-371X34220080722Aeromagnetic data processing of Basiran Area using cubic splinesپردازش دادههای مغناطیس هوایی منطقة بصیران با استفاده از اسپلاین مکعبی27133FAغلامعباس فناییخیرآبادناصر حسینزادهگویالقماننمکیبیبی رابعهصداقتJournal Article19700101دادههای مغناطیس هوایی قبل از تفسیر نیازمند تصحیحات متعددیاند. پس از ویرایش اولیة دادهها، میدان هسته زمین با تصحیح IGRF از دادهها حذف میشود. سپس با استفاده از دادههای ثبت شده در ایستگاه ثابت زمینی، تصحیح تغییرات روزانه صورت میگیرد. پس از اعمال این تصحیحات، مرحلة اصلی پردازش یعنی همسطحسازی به انجام میرسد. در این مقاله از برازش اسپلاینهای نوع B و مکعبی روی مقادیر تفاوت با دو پارامتر متغیر کشش و نرمی استفاده شد که در این مرحله مقدار جزئی تفاوت باقیمانده در نقاط تقاطع در فاصله دو نقطه برخورد سرشکن میشود. بهطور کلی پردازش دادههای مغناطیس هوایی با تحلیل آماری دادهها و اعمال جابهجایی ثابت و سپس استفاده از اسپلاینهای نوع B و مکعبی نتایج بسیار خوبی در بر داشته است. برای آزمودن توانایی روش ارائه شده در حذف اثرات نامطلوب از دادههای ژئوفیزیک هوایی منطقة بصیران واقع در جنوب بیرجند که در سال گذشته از سوی سازمان زمینشناسی کشوری و با بالگرد برداشت شده است، استفاده شد. فاصله خطوط پرواز بستگی به نوع هدف و مرحله اکتشاف دارد که در این منطقه 250 متر است. مقایسه نقشههای پردازش شدة نهایی با نقشههای خام اولیه نشان از توانمندی روش ارائه شده در همسطحسازی نقشههای ژئوفیزیک هوایی دارد.https://jesphys.ut.ac.ir/article_27133_7654b85f0259871433574363385369b4.pdfمؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهرانفیزیک زمین و فضا2538-371X34220080722The effect of important parameters on simulation based on stochastic finite fault modelingبررسی تأثیر پارامترهای مهم شبیهسازی احتمالی زمینلرزه براساس روش گسل محدود27134FAحسنمقدمنادرفناییحسینحمزهلوJournal Article19700101Contrary to the long period ground motions that can be predicted and estimated, high frequency ground motions have random character and behave stochastically. Stochastic modeling methods are usually used for the modeling of high frequency ground motions where there are not strong ground motion records. Stochastic methods are of two kinds: in the first one, the seismic source is considered as a point source and in the second, modeling is based on the finite fault. Seismic source is considered as a rectangular fault plane divided by some subfaults in its longitudinal and traversal directions.
Stochastic modeling method, using the seismic point source was presented by Boore in 1983. In the Boore stochastic method, the high frequency motions of earthquakes can be presented as the Gaussian noise with limited frequency band having the mean source spectrum w2. In this method a shape function is applied to a time series of white noise with zero mean, bringing it out of the stationary status, then the Fourier transform is applied to the noise and the amplitude spectrum of this time series is substituted by a desired spectrum and the phase spectrum remains unchanged. Transformation back to the time domain results in a time series whose amplitude spectrum is exactly in accordance with a specified spectrum.
In the simulation based on finite fault modeling, each subfault is considered as a point source, using the source model presented by Brune with a corner frequency and a constant stress drop. The target accelerogram is obtained by summation of accelerograms generated by each subfaults and by considering their corresponding delay times. This simulation method is used broadly in the assessment of strong ground motions. The first ground motion simulation program, FINISM, was finite fault modeling, based on the Boore stochastic method. The new version of the FINISM program, which is called EXSIM, has been used in this study.
Three parameters, quality factor, kappa and stress drop which have effects on the high frequency amplitudes, are important parameters in stochastic modeling which are considered in this study. Moreover the effects of shear wave velocity and density on the simulation accelerations are studied as well. In these simulations to distinguish the effect of a specific parameter, the amount of that parameter is changed, while other parameters are kept constant. It is found that the main effect of quality factor is in the high frequencies and variation of this parameter has no significant effect on the spectral accelerations in low frequencies. With increasing quality factor, the spectral accelerations as well as peak ground acceleration (PGA) which correspond to the spectral accelerations in high frequencies, will increase. This increase is greater in high frequencies and smaller in the low ones. The spectral acceleration and PGA reduce when kappa increases but the acceleration reduction is higher in high frequencies. It has been seen that the spectral accelerations increase with the increase in stress drop. Of course, this increment is small in low frequencies, but considerable in high frequencies. Rupture velocity is usually assumed as 80% of shear wave velocity. As shear wave velocity increases, the rupture velocity increases as well and consequently the fault will fracture more rapidly. Therefore, the delay time of subfault pulses reaching the observation point will reduce. This shows that if shear wave velocity increases, the duration of simulated accelerograms reduces slightly.
Finally the density effect on the simulation results is investigated in this study and it is concluded that if the density increases by ? then PGA, spectral accelerations and Fourier amplitude of simulated accelerogram will increases by 1/??برخلاف لرزشهای بلند دورة زمین ناشی از زمینلرزه که قابل پیشبینی و برآوردند لرزشهای بسامد زیاد زمین ماهیتی تصادفی دارند و بهصورت احتمالی رفتار میکنند. در مناطقی که ثبتهای شتابنگاری وجود ندارد میتوان از روش احتمالی بور اقدام به شبیهسازی لرزشهای بسامد زیاد زمینلرزه کرد. روشهای شبیهسازی احتمالی بر دو نوعاند: در نوع اول منبع لرزهای منبعی نقطهای است و در نوع دوم که شبیهسازی براساس گسل محدود نام دارد، منبع لرزهای یک گسل مستطیلی است که در راستای طولی و عرضی خود بهصورت منابع نقطهای یکسان المانبندی شده است. سه پارامتر ضریب کیفیت، کاپا و افت تنش از جمله پارامترهای مهم شبیهسازی براساس گسل محدودند که در این تحقیق مورد بررسی قرار گرفتهاند. در این تحقیق مشخص شده است که اثر عمده ضریب کیفیت در بسامدهای زیاد است و تغییر این پارامتر تأثیر چندانی روی شتابهای طیفی در بسامدهای کم ندارد. همچنین با افزایش کاپا مقدار شتابهای طیفی و همچنین شتاب ماکزیموم زمین، PGA کاهش مییابد؛ البته مقدار کاهش شتابهای طیفی در بسامدهای زیاد، بیشتر است و در نهایت افزایش افت تنش مقدار شتابهای طیفی را افزایش میدهد که مقدار این افزایش در بسامدهای زیاد قابل توجه است. در این تحقیق اثر سرعت موج برشی و چگالی نیز روی شتابهای شبیهسازی شده بررسی شده است.https://jesphys.ut.ac.ir/article_27134_800949f68eb8406cc31158ad3e276658.pdfمؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهرانفیزیک زمین و فضا2538-371X34220080722Identification of the Sahneh buried fault using magnetic and VLF Methodsتشخیص گسل نهان صحنه در منطقه کرکسار با استفاده از روش مغناطیسی و VLF27135FAمحسناویسیمؤخرحسین شاهنظریاولوحیدقاسمیJournal Article19700101کاوشهای مغناطیسی در شرق روستای کرکسار واقع در جاده بیستون به سنقر برای تشخیص گسل صحنه صورت گرفت. در 200 ایستگاه، چهار نیمرخ میدان مغناطیسی زمین توسط دستگاه مغناطیس سنج پروتون GSM19 اندازهگیری شده است. علاوه بر این, دادههای الکترومغناطیسی با بسامد بسیار کم (VLF) همراه با دادههای مغناطیسی برداشت شده است. با استفاده از تفسیر دادههای مغناطیسی بسامد کم موقعیت و پارامترهای گسل نهان صحنه در منطقه مشخص شد. با استفاده از دادههای مغناطیسی، ژرفای کمر بالایی گسل 37 متر و شیب گسل 74 درجه بهدست آمد. جهت شیب در طول خط گسله متغیر است و از شمال غرب در شرق به شمال در مرکز و غرب تغییر میکند. بسامد مورد استفاده در VLF، 6/18 کیلوهرتز است. شبه مقاطع مؤلفه حقیقی VLF مسیر شکستگی را مشخص کرده که با نقشههای تصویری مغناطیسی کاملاً مطابقت دارد.https://jesphys.ut.ac.ir/article_27135_d218cf73186f2200a9a685313d0b86ad.pdfمؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهرانفیزیک زمین و فضا2538-371X34220080722Sea level mean monthly variations in the Persian Gulf, Oman Sea and the North of the Arabian Sea, in 1994تغییرات ماهانه میانگین تراز سطح آب در خلیج فارس، دریای عمان و شمال دریای عرب در 199427136FAسیدعلیآزرمساسیامکشفیعیرجبعلی کامیابیگلJournal Article19700101Sea level variations in the Persian Gulf, the Oman Sea and the north of the Arabian Sea have been investigated. For this purpose, 365 daily satellite images provided by the TOPEX/Poseidon (T/P) and Jason-1 satellites were processed. Programming in Matlab software environment was also carried out for some parts of image processing.
The results of this research reveal that water level fluctuations are effectively observed only in the southern parts of the Persian Gulf; the southern region of Bahrain and Qatar, sometimes in the central and northern parts of the Persian Gulf; along the Bushehr Coasts, near the Arvandrood and Karoon rivers mouths in Abadan, and in the central parts of the northern Arabian Sea including; the eastern part of Muscat and Soor and also near the Chabahar coast of the Oman Sea. In other regions, water level fluctuations were very small and approximately about the average water level in the oceans in 1994.
These regions are important not only from the viewpoint of water level fluctuations, but also for other oceanographic and climatic parameters. Therefore, the characteristics of the water level fluctuations in the Persian Gulf, Oman Sea and the north of the Arabian Sea can be studied better by classifying and breaking these regions into the following main areas:
1. Bushehr coast to Arvandrood river mouth:
Southward currents resulting from northwesterly and westerly winds cause the water level to decrease on the Bushehr coast and thus to increase in the centeral region of the Persian Gulf.
2. Arvandrood river mouth and Kuwait and Saudi Arabia coasts:
Obtained results for this region indicate that water level in this area is relatively low and freshwater river runoff has a small impact on it, too.
3. Southern coasts of Bahrain and Qatar:
The large evaporation over the Persian Gulf and the shallowness of the water depth results in a high saline water (to a maximum value of about 50 psu) in this area. The dense water formed leaves this area through the deep part of the Strait of Hormuz and results in a decreasing water level in January, April, July, September and November. In February, March, May and October, thermal mixing causes density currents initiated from this area to weaken, a situation which leads to an increase in the water level along the southern coasts of Bahrain and Qatar during these months.
4. Central area of the Persian Gulf:
This region is separated from the North by a temperature and salinity front. Inflow from the Hormuz Strait in conjunction with down welling and areas of intense evaporation (> 40psu) create a cyclonic gyre in the center of the Persian Gulf. This gyre causes the water level to increase in this area in January, April, July, September and November.
5. The north of the Arabian Sea:
The northward flowing Somali current and the Oman coastal current are the most important and powerful currents in the Arabian Sea. The water level near 23°N is usually lower than the mean water level in the ocean.
6. Southern coasts of the Oman Sea:
The outflow from the Persian Gulf mainly goes toward this area. The water level has a weak fluctuation and is usually around zero in this area.
7. The line connecting Muscat to Chabahar and eastern coast of Chabahar:
The upwelling usually occurs in this area and the water level is usually greater than the mean water level in the ocean.
8. Rasal Hadd Area:
At the easternmost point of Oman (Rasal Hadd), interaction between the northward flowing Somali Current and Oman Coastal Current leads to forming the Rasal Hadd jet (also termed the Rasal Hadd front).
Moreover, a study of water level variations in 1994 results in distinguishing 3 different temporal patterns as; January pattern, October pattern and Calm pattern.
The results reveal that both of the maximum and minimum water levels observed in the south-east of Qatar were +57.5 cm and -47.5 cm, respectively. Water level fluctuations were intensified in October and January and were wدر این مقاله نحوه تغییرات میانگین ماهانه و فصلی تراز سطح آب در خلیج فارس، دریای عمان و شمال دریای عرب در طی سال 1994 مورد تحقیق و بررسی قرار میگیرد. به این منظور 365 تصویر روزانه که از ارتفاعسنجیهای روزبهروز که با ماهوارههای تاپکس/ پوزیدون و جیسون-1 در این منطقه، تهیه شده و مورد پردازش قرار گرفته است.
بیشترین تغییرات مشاهده شده در منطقه در طول سال 1994 برابر cm 5/57+ و cm 5/47- است که هر دو مربوط به جنوب شرقی قطر است. بیشترین تغییر تراز آب به ترتیب در ماههای اکتبر و ژانویه و کمترین تغییر تراز آب در ماههای ژوئن و اوت مشاهده شده است. ولیکن مقدار میانگین سالانه این تغییرات در طی سال 1994 میلادی صفر است. به علاوه، دراغلب سواحل ایران و بهخصوص در تنگة هرمز میانگین ماهانة تغییرات تراز آب همواره کمتر از cm 15 و فقط در حوالی دهانة اروندرود مقدار قدر مطلق این تغییرات تا حدود cm 30~20 نیز رسیده است.https://jesphys.ut.ac.ir/article_27136_0d3b9a441492e895e724ca277e323591.pdfمؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهرانفیزیک زمین و فضا2538-371X34220080722Determining sediment thickness in the Oman Sea using free air anomaly through satellite altimetry observationتعیین ضخامت رسوبها با استفاده از بیهنجاری هوای آزاد حاصل از مشاهدات ارتفاعسنجی ماهوارهای در منطقهای از دریای عمان27137FAعبدالرحیمعسکریوحید ابراهیمزادهاردستانیعلیرضا آزمودهاردلانJournal Article19700101Changing altimetry information from satellites on the surface of seas and oceans, into anomaly gravity for example free air anomaly, is a fundamentally new method presented by researches. The determination of the free air gravity anomaly over the Earth’s marine regions has led to a major improvement in our understanding of plate tectonic processes relating to oceanic ridges, the formation of marine sediment. In recent years satellite altimetry has emerged as a powerful reconnaissance tool for exploration of sedimentary basins on continental margins as well as in deep-water regions. With the advent of more altimetric missions, with increasing accuracies and varying orbital configurations, it has become possible to generate large-scale altimeter-derived residual geoid and gravity anomaly maps over the oceans. Satellite altimetry is one of the most accurate and unique techniques ever known. Applying this technique, we are able to dominate much surface observation compared with parallel techniques. Measuring the topography of the sea surface and possible changes during time interval, the due altimeters provide us with useful information about gravity field, form and structure of the seabed, heat conditions, salinity and oceanic currents.
Through satellite altimetry observations and known coordinates on Mean Sea Level (MSL), we can measure the differential gravity potential between reference Ellipsoid and mean sea level by reversing Bruns formula. Obtaining the potential of geoid, we can estimate the ellipsoidal potential. Then through Abel-Poisson's integral in certain conditions, we can transfer the obtained potential to the sea surface and have access to gravity acceleration within intended places. Then having the gravity acceleration we can compute the free-air gravity anomalies. The case study evaluated in the Oman Sea contains the following stages:
1. Computation of Mean Sea level (MSL) from satellite altimetry observations.
2. Determining the Sea Surface Topography (SST) obtained via oceanographic studies.
3. Conversion of the MSL level to geoidal undulations by difference SST and MSL.
3. Converting the geoidal undulations into potential value at the surface of the reference ellipsoid using inverse Bruns formula.
4. Removal of the effect of ellipsoidal harmonic expansion to 360 degree and order computational point.
5. Upward continuation of the incremental gravity potential obtained from the removal steps to gravity intensity at the point of interest by using gradient ellipsoidal Abel-Poisson integral.
6. Restoring the removed effect at the fourth step at computational point of step 5.
In order to gain global and regional effects we applied geo-potential models. Such models have the advantage of providing us with a large covering area in a minimum of time, high speed and of certainly being economical. Future application of this research includes analyzing geological structures via interpreting gravity anomalies in any sea region.Through the due anomaly and the so-called three dimensional inverse gravity problem in space domain and frequency domain, one can determine the depth of the basement or the same sediment thickness. The methods proposed by Chakravarthi, Parker and Oldenburg apply absolution inverse problem in the space and frequency domain in the Oman Sea area, to be used for determination the sediment thickness. For determining sediment thickness via solving the inverse gravity problem in the space domain, the method of Chakravarthi, and Sundarajan is to be used. In this method density is interchanyeable with depth and to show this dependency we have made use of a parabolic function. In the basin sedimentary, gravity arising from a prism, is calculated. The method of interpretation begins by calculating the initial depth estimations of a sedimentary basin. Oldenburg deduced a method to compute the density contrast topography from the gravity anomaly reversely in a two-dimensional Cartesian coordinate systemبیهنجاری هوای آزاد را میتوان از طریق مشاهدات ارتفاعسنجی ماهوارهای در نقاطی با مختصات معلوم روی سطح متوسط دریا (MSL) محاسبه کرد. با استفاده از این بیهنجاری و از طریق حل معادله مسئله معکوس سهبعدی گرانی در فضای مکان و در فضای بسامد عمق سنگ بستر و یا به عبارت دیگر ضخامت رسوبها را میتوان تعیین کرد.
برای تحقیق ساختار زیرسطحی از دادههای پتانسیل مثل دادههای گرانی و مغناطیسی روشهای گوناگونی توسعه یافته است. آنها به سه دسته روش مستقیم، ارائه خصوصیات خاص از دادهها به صورت بارز و روش معکوس تقسیم میشوند. روش معکوس از دادههای نامنظم بیهنجاریهای گرانی اطلاعاتی راجع به اجرام زیرسطحی که همان بیهنجاریهای گرانی هستند، بهدست میدهد. غیر یکتا بودن جواب از مشخصههای روش معکوس است، و این بستگی به فرضیههای ریاضی و یا زمینشناسی که مسئله را مقید میکند و اجازه بهدست آوردن نتایج واقعی را میدهد، دارد. روشهای ارائه شده چاکراوارتی و ساندارجان (2004)؛ پارکر (1973) و الدنبرگ (1974) که حل مسئله معکوس در فضاهای مکان و بسامد هستند برای تعیین ضخامت رسوبها در ناحیهای در دریای عمان به کار برده شدهاند. نتایج بهدست آمده از روشهای فوق، توافق قابل قبولی با ضخامتهایی دارد که وایت (1984) بهدست آورده است.https://jesphys.ut.ac.ir/article_27137_2a12b43a6deb1d1f8fa74734d8aea908.pdfمؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهرانفیزیک زمین و فضا2538-371X34220080722The synoptic and dynamic study for maximum precipitation over the Khorasan regionمطالعه همدیدی و دینامیکی بیشترین بارش روی منطقه خراسان27138FAحسیناردکانیمحمدتقیزمانیانمهری هاشمیدوینJournal Article19700101In this paper, synoptic patterns associated with maximum precipitation over the Khorasan region, between 1985-2000 with the computation of some forcing functions are studied and classified into three types.
Type A: Consists of the anticyclones that move from the Scandinavian Peninsula and central-Europe in an east and south-east direction during cold seasons, with relatively high speed and cold cores. They first affect the Caspian Sea area and then the Khorasan region, and cause little of precipitation and very cold weather which lasts for 24 to 36 hours in the region. For this type the maximum amount of precipitation for 24 hours recorded was 16mm in Goochan city.
Type B: includes steering frontal cyclones from east of the Mediterranean Sea that after passing the central part of Iran, affect the Khorasan region, and if these systems combine with a low pressure system from the Red Sea, that is a form of inverted thermal trough, which developed due to the effects of forcing functions they produce more precipitation than type A, but with a mild temperature. For this type maximum amount of precipitation recorded for 24 hours was 16mm in a lower latitude compared to type A, in Ferdos city.
Type C: includes cold core anticyclones that move from a high latitude (similar to type A) simultaneously with the steering cyclones (or trough) from the Mediterranean or the Red Sea (similar to type B) and theses two systems impact over Iran and produce a strong temperature and pressure gradient along the northern part of Iran, that makes a frontal zone over the Khorasan region and therefore heavy rain and snow is expected to fall over the region. For every type, the group which had considerable precipitation compared to other cases, their relative vorticity, absolute vorticity and advection are computed on 500hpa level. The maximum amount of precipitation in this period of study recorded for 24 hours was 40 mm in Mashhad city (of type C) at time of 1998.2.10. At this time relative vorticity is order of magnitude about , and its advection at 1998.2.9, is order of magnitude . So when a low pressure from a lower latitude, that has sufficient humidity and moves to the center of Iran , impact with a high pressure from upper latitude that has very cold air over Iran we will have high precipitation in the Khorasan region.در این بررسی الگوهای همدیدی که بیشترین بارش را روی منطقه خراسان طی دورة زمانی سالهای 1985 تا 2000 داشتهاند، بررسی و به سه نوع تقسیم شدهاند.
نوع الف: شامل سامانههای واچرخندی با حرکت نسبتاً سریع و هسته سرد هستند که از کشورهای اسکاندیناوی و اروپای مرکزی، در طی فصول سرد سال، در جهت شرق یا جنوب شرق حرکت میکنند. این سامانهها ابتدا دریای خزر و سپس منطقه خراسان را تحت تأثیر قرار میدهند، که بارش آنها نسبتاً کم ولی با سرمای زیادی همراه هستند و حداکثر حدود 24 الی 36 ساعت بعد، از روی منطقه خارج میشود.
نوع ب: شامل چرخندهای جبههای کژفشار با منشأ شرق مدیترانهای که پس از عبور از مرکز ایران، منطقه خراسان را تحت تأثیر قرار میدهند. در صورتی که این سامانهها با یک کم فشار دیگری که منشأ آن از دریای سرخ بوده و به شکل یک ناوه گرمایی وارون (Inverted thermal trough ، این ناوه گرمایی وارون از نظر شکل کاملاً شبیه ناوههای وارون Inverted trough در مناطق حاره است که روی موجهای شرقی در شرق اقیانوسها در مناطق حاره شکل میگیرد. ولی از نظر منشأ، این ناوه به دلیل بالا رفتن بیشتر دمای سطح زمین شمال شرق قاره افریقا و تا حدودی شبه جزیره عربستان شکل گرفته و به صورت یک ناوه گرمایی است که دارای قدرت کژفشاری ضعیف است. چنان چه این موج با سامانههای جوی همراهی کننده با ناوه تراز بالا، که تا عرضهای پایین کشیده شده همراهی کند، آن گاه قدرت کژفشاری آن به دلیل فرارفت نیروهای واداشتی تقویت گشته و به شکل یک موج بسته درآمده و به سمت شرق یا شمال شرق به حرکت در میآید) است، همراه باشند، به علت اثرات نیروی واداشتی تقویت شده و باعث ریزش بارشهای بیشتری نسبت به نوع الف ولی با سرمای نه چندان زیادی میشوند.
نوع ج: شامل واچرخندهای سرد در عرضهای جغرافیایی بالا (مانند نوع الف) هستند که در حال حرکت با مراکز چرخند (یا ناوه) عبوری از روی دریای مدیترانه و یا دریای سرخ (مانند نوع ب) روی کشور با هم برخورد کرده و باعث گرادیان شدید
فشاری و دمایی در نوار شمالی کشور میشوند و نهایتاً موجب شکلگیری منطقه جبههای روی استان خراسان میشوند. با عبور این الگو بارشهای سنگین برف و باران را در منطقه خراسان داریم. در هر یک از حالات فوق برای گروهی که بارش قابل توجهای
نسبت به دو نوع دیگر داشت، کمیتهای تاوایی نسبی، مطلق، و فرارفت آنها در تراز 500 هکتو پاسکالی محاسبه و بررسی شده
است. بیشترین بارش در مدت 24 ساعت به مقدار 40 میلیمتر در مشهد (از نوع ج) در تاریخ 21 بهمن ماه 1376 گزارش شده
است که تاوایی نسبی و فرارفت آن در مقایسه با دو نوع دیگر بیشترین مقدار خود را در این نوع به بزرگی و داشته است.https://jesphys.ut.ac.ir/article_27138_21c25ddd9c548fe51d2bef2faceba5ba.pdfمؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهرانفیزیک زمین و فضا2538-371X34220080722Magnetic and ground penetrating Radar methods to detect shallow ancient underground cavities at Ghasr-e-Shirin town in the southwest of Iranروشهای مغناطیسی و رادار در تشخیص غارهای زیرزمینی در شهر قصرشیرین در ایران27141FAمحسناویسیمؤخرJournal Article19700101Ground penetrating radar (GPR) and magnetic methods were used at Ghasr-e-Shirin
town in Kermanshah province, southwest of Iran for detecting a series of large ancient
(ca 1500 years) underground cavities (Tagh). The area of study is a historical monument which is named as Emarat e Khosro. Radar and total intensity magnetic field measurements have been done on the eastern part of the complex, where some underground man-made cavities are located. Radar and magnetic profiles indicate these cavities easily. Radargrams, total magnetic map, first horizontal derivative and first vertical derivative of total magnetic field indicate the location of the anomalies, which conform with the real situation. A comparison of results of 50 MHZ and 100 MHZ radargrams shows that the latter distinguishes the anomalies better. This work is completely experimental to indicate the effect of underground cavities on radar and magnetic data. It is concluded that a combination of these methods is a proper tool for delineating underground cavities.عمق کم زیرزمین همیشه مورد توجه بشر بوده است. این محل، محل آبهای زیرزمینی، مواد مورد مصرف در ساختمان سازی، محل دفن زبالهها و صدها کاربرد دیگر است. یافت حفرات و غارهای زیرزمینی هم از نظر باستانشناسی و هم از نظر آبهای زیرزمینی از اهمیت ویژهای برخوردار است (نیل، 2004). روش رادار یکی از روشهای با قدرت تفکیک بالا در آشکارسازی بیهنجاریهای زیرزمینی است. در عمارت خسرو در شهر قصر شیرین یکسری محلهای غار مانند با سن حدود 1500 سال وجود دارد که میتوان از آنها درحکم مدل برای تحقیق در مورد روش رادار و مقایسه آن با روش مغناطیسی استفاده کرد. اگرچه یکی از این ساختارها از دید عادی پنهان است. شهر قصر شیرین در جنوب غرب ایران در عرض جغرافیایی شمالی 5/34 درجه شمالی و در طول 6/45 درجه شرقی قرار دارد (شکل 1). ساختارهای ساخته شده در رس قرمز رنگ واقع شدهاند و از قسمت شرق قابل مشاهده و دسترسی هستند (شکل 2).
روش رادار نفوذی زیرزمینی: این روش در مناطقی بهکار میرود که ثابت دی الکتریک لایهها اختلاف زیادی داشته باشند. در منطقه کاوش سه نیمرخ به طولهای 54 متر، 35 متر و 30 متر در جهت شمال و جنوب پیاده شد. دو مورد اول بر هم منطبق بوده ولی سومی 8 متر در جهت شرق با نیمرخ اول فاصله دارد. سیستم مورد استفاده RAMAC GPR ساخت کشور سوئد است و از دو آنتن 50 مگا هرتز و 100 مگا هرتز پوششی استفاده شده است. در هر نقطه طبق تنظیم قبلی 16 نگاشت بر روی هم جمعآوری میشود تا سیگنال به نوفه بهبود یابد.
پردازش دادههای رادار: بسته نرمافزاری لرزهای سندمیر (سندمیر، 1997) برای پردازش و تفسیر دادههای رادار مورد استفاده قرار میگیرد. پردازش برای اجتناب از تفسیر غلط دادهها مورد نیاز است. از صافی میان گذر 30 تا 85 مگاهرتز برای صافی دادهها استفاده شد. از صافی بهره خودکار (AGC) برای تقویت دادههای انتهای نگاشتها استفاده شد. صافی مهاجرت برای حذف پراشها و برگرداندن شیبها به مقدار واقعی بهره میبریم.
نیمرخ اول: آنتن 50 مگاهرتز غیر پوششی (unshielded) برای یافت بیهنجاریهای این نیمرخ بهکار گرفته شد.
شکل 3 رادارنگاشت خام این نیمرخ را نمایش میدهد. بیهنجاریهای موجود با حروف لاتینی نمایش داده شدهاند. سرعت
موج در این نیمرخ با استفاده از روش نقطه میانی (CMP)m/ns 061/0 بهدست آمده است که برای یافت عمق بیهنجاری استفاده میشود.
نیمرخ دوم: این نیمرخ در همان مکان و امتداد پروفیل 1 ولی با طول 33 متر پیاده شده است. آنتن مورد استفاده 100 مگاهرتز غیر پوششی است و نگاشت حاصله در شکل 4 آمده است. در این شکل مرزها واضح نیستند. برای وضوح بهتر از همه صافیها به غیر از صافی میان گذر استفاده شده است. شکل 5 نگاشت حاصل را نمایش میدهد که در آن بیهنجاریها با حرف لاتینی آمدهاند. پنج ساختار تو خالی در نگاشت دیده میشود ولی یک ساختار تو خالی در نگاشت هست که در مشاهدات صحرایی وجود ندارد ولی بهنظر میرسد که عمداً پوشیده شده است (شکل 2). ابعاد بهدست آمده از نگاشت رادار در جدول 1 آمده است.
نیمرخ سوم: این نیمرخ در 8 متری غرب دو نیمرخ قبلی است و هیچگونه به هنجاری در رادار نگاشت آن وجود ندارد
(شکل 6).
روش مغناطیسسنجی: جهت آشکارسازی بیهنجاریها از روش اندازهگیری میدان کل مغناطیسی زمین در محل نیمرخهای رادار نیز استفاده شده است. پذیرفتای مغناطیسی خاک بستر ساختارها SI 4-10×90/5 است در حالی که دیوارها و سقف آنها دارای مقدار SI 6-10×56/12 هستند که دومی بهعلت ساختار رسوبی سنگهای بهکار رفته است. پذیرفتای مغناطیسی با دستگاه بارتینگتون (Bartington MS2) ساخت کشور انگلستان اندازهگیری شده است. میدان کل مغناطیسی توسط مغناطیسسنج پروتون با دقت یک صدم نانو تسلا اندازهگیری شده است. فاصله قرائتها پنج سانتی متر بوده است. نقشه میدان کل حاصل از سه نیمرخ در شکل 7 آمده است که مکان اکثر بیهنجاریها در آن مشخص است. نبود بعضی از بیهنجاریها احتمالاً بهعلت عدم وجود تباین مغناطیسی بین تاقها و بستر رسی است. شکلهای 8، 9 و 10 میدان کل، گرادیان افقی میدان و گرادیان عمودی نیمرخ اول را نمایش میدهند.
نتیجهگیری: روش رادار روش مفیدی برای تشخیص حفرات و ساختارهای تو خالی در تشکیلات مقاوم است. پارامترهای هندسی این بیهنجاریها بهراحتی در صورت فراهم بودن شرایط فیزیکی و عمق کم قابل محاسبه و اندازهگیری است که با شرایط واقعی اختلاف چندانی ندارند. این تحقیق نشان میدهد که استفاده از آنتن بسامد زیادتر به افزایش قدرت تفکیک میانجامد. روش مغناطیسسنجی هم در صورت وجود تباین مغناطیسی بین بیهنجاری و بستر آنها به آشکارسازی بیهنجاریها میانجامد ولی دقت روش رادار از مغناطیس بسیار بیشتر است. تنها محدودیتhttps://jesphys.ut.ac.ir/article_27141_ad623095a932b7f4cc00177edadcbdd8.pdf