مقدمه:
با توجه به افزایش دمای کره زمین و کاهش نزولات جوی و افزایش جمعیت، هر ساله شاهد افت سطح آبهای زیرزمینی می باشیم که بدلیل اهمیت انکار ناپذیر منابع آبی در زندگی بشر، علم ژئوفیزیک در این میان جایگاه ویژه ای برخوردار بوده و می تواند در اکتشاف لایه های آبدار و تشخیص بهترین نقطه جهت حفاری چاهها کمک شایانی بنماید. با توجه به جوان بودن این علم در ایران هنوز بسیاری افراد از وجود چنین تکنیکی و مزیت های آن اطلاع کافی ندارند و همین امر باعث کاهش کاربردهای آن در ایران شده است. با توجه به هزینه های اندک آن در مقایسه با هزینه های حفاری و دیگر هزینه های مربوط به چاه ها، انجام آن همیشه به نفع بوده و پیشنهاد می گردد. پروژه های اکتشاف آب برای مطالعات ژئوفیزیکی از روش مقاومت ویژه و آرایش الکترودی شلومبرگر انجام می گردد.
هدف از بررسی های ژئوفیزیکی:
عملیات ژئوالکتریک در منطقه برای دستیابی به اهداف زیر صورت می گیرد:
1- تفکیک لایه های مختلف در اعماق بواسطه مقاومت ویژه آنها.
2- برآورد ضخامت رسوبات آبرفتی
3- تعیین عمق سنگ کف
4- تعیین مناسبترین محل جهت حفر چاه
5- تعیین و تحقیق در مورد شکستگی هایی که احتمالا در محدوده مورد مطالعه موجود است، در حد امکانات مطالعات ژئوالکتریک.
برای رسیدن به اهداف فوق از عملیات صحرایی و تعبیر و تفسیر نتایج ژئوفیزیکی استفاده می شود.
روش مورد استفاده:
بطور کلی در بررسی های ژئوفیزیکی براساس اختلاف خصوصیات فیزیکی لایه ها و طبقات متفاوت با سازندهای مجاور بایستی روشی انتخاب گردد که طبقات مذکور دارای مشخصات متفاوتی از نظر خاصیت فیزیکی مورد اندازه گیری باشند و در هر منطقه با توجه به عوامل متفاوت طبیعی و فنی و محدودیت ها و … روش ژئوفیزیکی مناسبی انتخاب می گردد.
روش ژئوالکتریکی مورد استفاده در اکتشاف آب زیرزمینی، روش مقاومت ویژه می باشد. آن دسته از روشهاي الكتريكي كه در آن جريان از طريق رسانش توسط الكترودهايي به زمين داده مي شود براساس اين واقعيت كار مي كنند كه تغييرات رسانندگي زيرسطح زمين، شكل شارش جريان را در داخل زمين تغيير مي دهد و اين بر توزيع پتانسيل الكتريكي اثر مي گذارد. درجۀ اين اثر گذاري به اندازه، شكل، محل و مقاومت ويژۀ الكتريكي لايه ها يا اجسام زيرسطح بستگي دارد. بنابراين اين امكان وجود دارد كه از اندازه گيري پتانسيل بر روي سطح، اطلاعاتي از زير زمين بدست آيد. پس هدف كاوشهاي الكتريكي، تعيين توزيع مقاومت ويژۀ زيرسطحي با اندازه گيري ها در سطح زمين است و با استفاده از اين اندازه گيريها، مي توان مقاومت ويژۀ حقيقي زيرسطحی را تخمين زد.
روش های ژئوالکتریکی، بطور گسترده در جستجو براي منابع آبهاي زير زميني و نيز تعيين آلودگي هاي آبهاي زيرزميني، در برداشت هاي مهندسي براي تعيين محل حفره ها، گسل ها، شكافها و… استفاده شده است و در سالهاي اخير براي بررسي مسائل زيست محيطي بكار گرفته اند.
براي بدست آوردن مقاومت ويژۀ زمين، جريان الكتريكي بوسيلۀ دو الكترود به زمين تزريق مي گردد و اختلاف پتانسيل بين دو نقطه نيز با استفاده از دو الكترود ديگر اندازه گيري مي شود، براي ترتيب قرار گرفتن الكترودهاي جريان و پتانسيل و فاصلۀ آنها حالتهاي مختلفي وجود دارد كه هر حالت را يك آرايش الكترودي مي گويند. انتخاب نوع آرايش در يك برداشت به عواملي از قبيل نوع ساختارهاي مورد مطالعه در منطقه، حساسيت دستگاه اندازه گيري مقاومت ويژه، سطح نويز زمينه، هدف برداشت و هزينه و سرعت برداشت مربوط مي گردد.
مهمترين آرايش هاي الكترودي مورد استفاده در برداشت هاي مقاومت ويژه عبارتند از: ونر، شلومبرگر، دوقطبي- دوقطبي، قطبي- دوقطبي، گراديان، نيم ونر و نيم شلومبرگر.
آرايش شلومبرگر يكي از پركاربردترين آرايش ها براي براي برداشتهاي مقاومت ويژه و اكتشافات الكتريكي است. در این آرایش، بطور معمول، الكترودهاي پتانسيل به فاصلۀ كم از يكديگر بين الكترودهاي جريان قرار می گیرند. ترتيب قرارگيري الكترودها در شكل زیر نشان داده شده است. الكترودهاي جريان و پتانسيل بصورت متقارن نسبت به مركز (نقطۀ O) قرار مي گيرند و دادۀ اندازه گيري شده به زير اين نقطۀ مركزي نسبت داده مي شود.
شكل1: نحوۀ قرار گیری الکترودها در آرایش شلومبرگر
مقاومت ويژه الکتريکي که بدين طريق بدست مي‌آيد را مقاومت ويژه ظاهري گويند. براساس استانداردي که مربوط به مقاومت ویژه جنس‌هاي مختلف خاک و سنگ و همچنين دانسته‌هایي که در مورد مقاومت الکتريکي موادي مثل آب، فلزات، حفرات و… ارائه شده است می‌توان به اکتشاف زيرزميني و تمییز لایه‌ها پرداخت.