روش‌های مغناطیسی و رادار در تشخیص غارهای زیرزمینی در شهر قصرشیرین در ایران

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 محدودیت