טכניקות לשימוש בשיטות מגנטיות וגיאופיזיקה אחרות בסקרי קרקע

שיטות מגנטיות וגיאופיזיקה אחרות הפכו לכלים חיוניים בסקרי הקרקע המודרניים, המציעים חלונות שאינם פולשניים לתוך תת-קרקעית.בניגוד לחפירה המסורתית או קידוח, טכניקות אלה מאפשרות ארכיאולוגים, גיאולוגים, מהנדסים אזרחיים ומדענים סביבתיים כדי לזהות תכונות קבורות, מפה גיאולוגיות, ולהעריך את תנאי הקרקע במהירות וביעילות.

מבוא ל Geophysical Land Surveys

סקרים גיאופיזיקה מסתמכים על מדידת ניגודים בתכונות הפיזיות של חומרים תת-קרקעיים.המשטח התת-קרקעי של כדור הארץ הוא לעתים רחוקות הומוגני; הוא מכיל שכבות גיאולוגיות טבעיות, מבנים מעשה ידי אדם, חללים וחפצים.כאשר תכונות אלה יש נתונים מגנטיים, חשמליים או אקוסטיים שונים בהשוואה לסביבה שלהם, מכשירים גיאופיזיים יכולים לזהות אותם.

טכניקות סקר מגנטיות

סקרים מגנטיים מודדים את הריאציות המרחביות בתחום המגנטי של כדור הארץ הנגרמות על ידי נוכחות של מינרלים מגנטיים או אובייקטים מעשה ידי אדם רעיוניים.שדה הרקע הטבעי הוא מבוסס היטב, ואת ההפוחיות המקומיות (אנומליות) מצביעים על תכונות קבורה.שיטות מגנטיות הן מהירות, לא מגע, זול יחסית, מה שהופך אותם לבחירה ראשונה בסיכוי הארכיאולוגי, הערכות סביבתיות, ותהליך לא נחקר או זיהוי (O) בדרך כלל מורכב.

מידע על רכישת מגנטים

מדממגנט הוא הכלי העיקרי לאיסוף קריאה מגנטית שדה מגנטית.סקרים נערכים לאורך מעברים מקבילים, או ברגל עם מכשיר בעל כור תרמיל או באמצעות פלטפורמה מגנטית לרכבת.מערכת ניווט גלובלית (GNSS) מתעדת את המיקום של כל נקודה מדידה. צפיפות הסקר משפיעה על החלטה: ספיגה קו קרוב יותר (למשל, 0.5 מ') משמשת לזיהוי גיאולוגי קטן, מטרות רדודות, בעוד שבסיס שטח קבוע (1R) משתנה מאוחר יותר (כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, ירידה של כדור הארץ, שינויים אזוריים) משתנה שטח (כלומר, כלומר, ירידה) נמצאים במרחק של זמן) של זמן (כלומר, ירידה של זמן (D) יותר, ירידה של מיפוי זמן) של מיפוי נתונים רחב יותר, ירידה של זמן (כלומר, ירידה של זמן) של זמן (D) שינויים שטח רחב יותר (כלומר, ירידה של זמן) של זמן (כלומר, ירידה של זמן (כלומר, ירידה של כדור הארץ, ירידה של זמן (דפסת) של זמן) משתנה שטח רחב יותר, ירידה של זמן (כלומר, ירידה של מיקום שטח רחב יותר, שטח רחב יותר, ירידה של מיקום שטח (כלומר, ירידה של מיפוי) משתנה שטח) של מיפוי שטח שטח שטח) משתנה שטח שטח שטח שטח (

מגנטים חשמליים

מגנטים Fluxgate מודדים את מרכיבי הווקטור של השדה המגנטי.הם חזקים, קלים ואידיאל עבור סקרי קרקע.כלי טיפוסי משתמש בשניים או שלושה חיישנים פלוקסגייט אורטוקונים כדי לחשב את עוצמת השדה הכוללת או ⁇ s. Gradiometer תצורה, אשר מודד את ההבדל בין שני חיישנים מעוקלים אנכיים, לבטל את ו להדגיש ליד-surface aomas Fluxs.

פרוטון Precession מגנטים

פרוטון precession מגנטיים למדוד את עוצמת השדה המגנטי המוחלט על ידי ניתוח תדירות ההכנה של protons מימן נוזל חיישן.הם מדויקים ויציבים מאוד, מה שהופך אותם מתאימים מיפוי גיאולוגי ו UXO זיהוי, עם זאת, הם דורשים כמה שניות לקריאה, הגבלת המהירות שלהם בהשוואה למכשירים פלוקסגייט.

באופן אופטי מפלט מגנטי

באופן אופטי שואבת מגנטים (OPM) מציעים את הרגישות הגבוהה ביותר ואת קצב הדגימה.הם משתמשים באינטראקציה של אור עם אדים מתכת אלקלי (למשל, cesium או אשלגן) כדי לזהות שינויים שדה דק. OPMs לעתים קרובות פרוסים בסקרים באוויר, אבל מודלים המבוססים על הקרקע קיימים עבור רזולוציה גבוהה של חקירות ארכיאולוגיות.

עיבוד נתונים ושיפור

נתונים מגנטיים של Raw מכילים רעש מסחף כלי, התערבות תרבותית (קווי כוח, גדרות, מבנים), וריאציות דיוורליות.

  • (ב) ,0) תיקון כללי (FLT:1) - וריאציות של תחנת הבסיס להורדת שינויים זמניים.
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ,0) ,9.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.
  • (FLT:0) ניכוי לקוטב (RTP)cioFLT:1) - שינוי נתונים כך שהאנומליות מופיעות ישירות מעל מקורותיהן, מפשטות פרשנות באמצע ועד לקווי הרוחב.

נתונים מעובדים מוצגים בדרך כלל כמפות צבעוניות או תמונות הקלה מפוספסות. אותות אנליטיים, נגזרות אנכית, וסננים מתקדמים קדימה עוזרים להדגיש תכונות ספציפיות.לדוגמה, נגזרות אנכית מחדדת תשובות מגופים רדודים, בעוד המשך למעלה מדכא רעש קרוב אל פני השטח כדי לחשוף מבנים עמוקים יותר.

המונחים: Magnetic Anomalies

פרשנות דורשת הבנה של התכונות המגנטיות של חומרים תת-קרקעיים.רוב החומרים הגיאולוגיים יש רגישות מגנטית נמוכה; אנומליות הן בעיקר בשל מינרלים נושאי ברזל (magnetite, hematite) או מתכות מפרות.ארכיאולוגיות, מבנים מפוטרים כמו כינים, אואזיאומטריה מבוצעת באמצעות מגנטיות מורכבות (אך לבנים רוכשות מגמנטלנטיות מגונטנטיות חזקות שמייצרות חד-קוטבות טבעיות).

שיטות גיאופיזיקה חיוניות אחרות

בעוד סקרים מגנטיים מצטיינים בזיהוי מטרות אלגנטיות ומגנטיות חזקות, תכונות תת-קרקעיות רבות אינן מגנטיות. integrating טכניקות גיאופיזיקה אחרות ממלאות את הפערים ומוסיף נתונים משלימים על מוליכות חשמלית, תכונות דיאלקטריות, ו-גמישות Moduli.

Red-Penetrating Radar (GPR)

GPR משדר הדופקים אלקטרומגנטיים גבוהים (בדרך כלל 100 MHz עד 2 GHz) לתוך הקרקע ורשומות את ההשתקפות מממשקים שבהם משתנה ההיתר החשמלי.זה מצוין לאיתור כלי רכב קבורים, חללים, מבנים ארכיאולוגיים, ושכבות סטריגרפיים פחות מגנטיות. GPR נתונים משולבים מוצגים כמטרים (2D פרופילים) או עומק (3D) הוא מוגבל במהירות; עומק מגנטיים (מקלט)

רפואת שיניים Tomography (ERT)

ERT מודד את ההתנגדות לכאורה של תת-קרקעית על ידי הזרקת זרם חשמלי נמוך קידוד בין שני אלקטרודות למדידה את ההבדל הפוטנציאלי בין שני אלקטרודות אחרות. סדרה של מדידות לאורך קו או רשת מאולתר לייצר מודל 2D או 3D התנגדות (ERT) רגיש מאוד לשינויים ב-Lthology, תוכן, ונוכחות של רִיק או עדשות גלם משמשות באופן נרחב, כגון מיפוי מגנטי (מִנְמֶת) של מערכות מגנטיות (מֶת) או מיפוי) או מיפוי מגנטיות (מֶת (מֶת (מֶת) או מיפוי) או מיפוי) או מיפוי מגנטיות (מֶמֶמֶמֶמֶת (מֶת (מֶתִימֶת (מֶמֶמֶמֶמֶמֶמֶמֶמֶמֶמֶמֶמֶמֶמֶמֶמֶמֶמֶמֶמֶמֶמֶמֶמֶמֶמֶמֶמֶמֶמֶמֶמֶמֶמֶמֶמֶתִינְמֶמֶתִימֶמֶמֶת

שיטות סיסמית

סקרים סיסמית'ים משתמשים גלי הלם המיוצרים באופן מלאכותי (ממזחל, ירידה במשקל או חומר נפץ קטן) ומדידים את זמני הנסיעות של גלי משתקף או משוחזרים כדי לקבוע מהירויות של שכבת תת-קרקעיות וגיאומטריה.

  • (ב) [13] ,0) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0) השתקפות השתקפות ⁇ 1:1 - מספק תמונות ברזולוציה גבוהה של מבנים שכבתיים, בדומה לאלטראסאונד רפואי.זה יקר יותר ורגיש נתונים אבל יכול לזהות תקלות עדינות וstratigraphy.

שיטות סיסמית הן הכרחיות בהנדסה גיאוטכנית (ניתוח בעיות, עיצוב בסיס) ו הידרוגולוגיה (אפיון אקוויפר) הן משלימות מגנטיות במיפוי גיאולוגי: סטיות מגנטיות עשויות להצביע על שינויים ליתולוגיים, אך נתונים סיסמיים מאשרים מעמקי שכבתיים ורציפות.

סקרי איכות

סקרים מיקרוגרפי מודדים וריאציות קטנות (פחות מ-0.10 מ"ג) בתחום הכבידה של כדור הארץ הנגרמת על ידי ניגודי צפיפות.הם משמשים לאיתור חללים, מנהרות, חללים קבורים, ותכונות ארכיאולוגיות כמו צלולים או קברים.מעגל צפיפות Gravity הם מכשירים רגישים הדורשים תיקונים עבור כלי סחף, אפקטים זריזים, גובה, ושטח.

אלקטרומגנטי (EM) Induction

מכשירים EMmain (למשל, EM31, EM38) מעוררים שדה מגנטי משני באדמה ומדידים את האמפולדה והשלב שלה כדי לחשב את ההתנהלות לכאורה.מכשירים אלה הם אידיאליים עבור מיפוי פליטות אדמה, לחות, מבנים גיאולוגיים מוליכים (למשל, שכבות, חימר, פיקדונות מינרלים) כמו מגנטיים, סקרים יכולים להתבצע במהירות מפלטפורמת נעה.

הפרקטיקה הטובה ביותר ב-Land Surveys

מקסימה הערך של סקרים גיאופיזיים דורשת תכנון זהיר, ביצוע ופרשנות.הפרקטיקות הטובות ביותר מומלץ:

עיצוב ורשת

התחל עם הגדרה ברורה של מטרות הסקר: סוג יעד, עומק צפוי, והחלטה הנדרשת.בחר את השיטה המתאימה (s) בהתאם. עבור סקרים מגנטיים, רשת של 0.5 מ"מ הוא אופייני לתכונות ארכיאולוגיות; עבור מיפוי גיאולוגי, 1 × 2 עשוי מספיק.אלן סקר קווי סקר המסודרים לשביתה של תכונות כדי למקסם את הסמן הקבוע או הסמן הדומה לגדר המדויקת (מקור) כדי למזער את קווי ההפרעות המגנטיות (מקור).

בקרת איכות ומהירות

מדי שנה, על פי מפרט היצרן, ולבצע מדי יום מדידות בדיקה ידועה כדי לאשר סחף ורגישות. עבור ERT, לבדוק התנגדות ליצירת קשר אלקטרודה ולהבטיח הפיכה חשמלית טובה עם הקרקע (שימוש במים או פס מוליכים בתנאים יבשים) עבור GPR, לבצע בדיקת מהירות (למשל, על עומק ידוע של צינור קבור) כדי להמיר פעמים לנסוע עם עומק, נתקלו בהגדרות מזג אוויר, נתקלו בפרוטוקולים, חסימת מהירות על כל מכשיר.

שילוב Multi-Method

אף שיטה גיאופיזיקה יחידה לא יכולה לזהות את כל סוגי התכונות התת-קרקעיות.שלב מגנטיות עם GPR או ERT משפר באופן דרמטי את שיעורי הגילוי ולהפחית חיובי כוזבות.לדוגמה, anmaly מגנטי יכול להיגרם על ידי תופים ברזל קבור; GPR יכול לאשר אותו כאובייקט דיסקרטי, גבוה-constconst האובייקט, בעוד ERT עשוי לזהות את הקרקע המופרעת.

מידע על Gological Context

ידע מומחה של גיאולוגיה מקומית הוא קריטי.אנומליות מגנטיות ניתן לפרש אם הסקרן אינו מהווה את הרקע המגנטי הטבעי של האזור.לדוגמה, אדמה מאוחרת באזורים טרופיים יכול לייצר רעש מגנטי נרחב המצביע על מטרות ארכיאולוגיות עדינות. בדומה לכך, ערכי התנגדות חשמלית תלויים מאוד לחות ותכנים; וריאציות עונתיות יכולות לשנות את ההתנגדות לכאורה על ידי סדרים של תמיד תואמים תגובה גיאומטרית או מוטציות ידועות (מולקולות) עם תכונות קודמות של ⁇ ).

איכות מובטחת ודיווח

לאחר עיבוד נתונים, לייצר מפות המציגות את המיקום ואת גודל של אנומליות.ברור תוויות גיאולוגיות, הפרעה תרבותית ומטרות מפרשות.ספק הערכות אי ודאות (למשל, שגיאות עומק ±10%) חלקים בין GPR או E קווים נוטרים עם גבולות מפרש. דו"ח סופי צריך להמליץ על חפירות ממוקדות או קידוח מיקומים לקרקע – תוצאות גיאופיזיות.

גבולות ואתגרים

שיטות גיאופיזיקה הן חזקות אך יש מגבלות. סקרים מגנטיים לא יכולים לזהות מתכות לא מפרות (copper, אלומיניום, מוביל) או חומרים אורגניים (עץ, עצם) באזורים עם רקע מגנטי גבוה (זרמים מגנטיים, אדמה עשירה), אנומליות חלשות מחפצים קטנים עשויים להיות נדרשים לעתים קרובות בלתי נראים. GPR הוא מידרדר בחומרים משפטיים מוליכים, שבו ייתכן פחות מ 1 מ- ERT) הם יכולים להיות רגישים לנפץ חומרים כימיים.

מחקרים ויישומים מעשיים

כדי להמחיש את יעילותם של סקרים גיאופיזיים משולבים, יש לשקול את הדוגמאות הבאות:

אפשרויות ארכיאולוגיות באתר וילה רומי

סקר מגנטי ו-GPR משולב נערך על פני שטח 2 בדרום אנגליה.המידע על גליגול Fluxgate חשף רשת של אנומליות ליניאריות המקבילות לקירות אבן קבורות ו anpolar גדול של כושי.GPR 400 מהרץ נתונים אישרו את הקירות בעומק של 0.5-1.0 וזיהה בסיס מלבני לא גלוי בנתונים המגנטיים.

הערכת אתר הסביבה לאזור תעשייתי לשעבר

בצפון מזרח ארצות הברית, מפעל פלדה לשעבר היה להיות מפותח מחדש.מחשוב ו-EM סקרי ניכוי שימשו לאיתור תופים פלדה קבורים, צינורות, וקרנות קונקרטיות.הסקר המגנטי זיהה פסולת מפרה עד 3 מ', בעוד הסקר של EM ממפה שינויים ב מוליכות אדמה שציינו אזורים של זיהום כימי מדלפות קודמות.

חקירה גיאוטכנית למנהרה אל-השמדה

עבור מנהרה מטרו חדשה בעיר שנבנתה בצפיפות, מהנדסים צריכים למפות את פני השטח הסלע ולמצוא סלעים פוטנציאליים או חללים. סקר של רסנות סיסמית לאורך ההיערכות המנהרה סיפק עומק לסלע במרווחים של 5 מ' ERT פרופילים השלימו את הנתונים הסיסמיים על ידי זיהוי אזורי מזג אוויר ומפרקים מלאים מים.

מסקנה

שיטות מגנטיות וגיאופיזיקה אחרות הן כלים יקרי ערך לחקירה תת-קרקעית בלתי פולשנית בסקרי קרקע.טכניקות מגנטיות, באמצעות פלוקסגייט, היערכות פרוטון, או מגנטים מוכובשים אופטיים, מציעים זיהוי מהיר ויעיל של אובייקטים מפרשים ותכונות גיאולוגיות מגנטיות סטנדרטיות.כאשר משולבים עם מכ"ם מגנטי, התנגדות לmography, סקר סיסמיכות או , כגון מתודולוגיה יעילה, דורשות סטנדרטיות של חשיבה יעילה, חשיבה מתקדמת של חומרים גמישה.

(ב) לקריאה נוספת, ה- 0(א)8.8.8.4.8.4.S.GS Fact Sheet on Geophysical MethodsFLT:1 מספק סקירה מבואית, ואילו FLT:2Society of Exploration Geophysicists (SEG) 3R) מציע משאבים מתקדמים.