الدرس 23: الطرق
المغنوأرضية
انه من المعروف
منذ زمن وجود تيارات طبيعية تنتشر خلال الأرض محلياً واقليمياً. التيارات الطبيعية
المحلية يمكن أن تنتج كما ناقشنا سابقاً من عوامل كهر وكيميائية ، جوية أو من صنع الإنسان
في حين أن ما يطلق عليها تيارات أرضية " تيلورية" تنتشر خلال العالم كله.
اتجاه وشدة التيارات التيلورية عند نقطة ما يختلف بحسب الزمن ، لكن عند أي لحظة
محددة فان التيارات لها نفس الاتجاه تقريباً فوق مساحة واسعة. تردد التيارات يضمن
اختراق عمق عظيم لسطح الأرض. علاوة على ذلك
فالتأثيرات الناجمة عن ظاهرة محلية أو مناطق عدم تجانس نسبتها ضئيلة عند
المقارنة مع التغيرات الكهرومغناطيسية الطبيعية. التيارات التيلورية تلك يعتقد أن
أصلها فلكي وتكون مشيطة بالذات خلال بداية العواصف المغناطيسية.
بمصطلحات بسيطة
نستطيع أن نفترض أن الرياح الشمسية -والتي هي جسيمات تنفصل من الشمس أو البلازما
الشمسية -تضرب المجال المغناطيسي الخارجي للأرض بسرعة 300 – 800 كم/ث. هذا يؤدي إلى
تشوه الخطوط المغناطيسية الشبه اهليليجية الأخرى للقوة . من المعروف جيداً كما هو
الحال في الكواكب الأخرى " عطارد مثلاً" ان خطوط القوة للمجال الأرضي
تتوسع أبعد من الكوكب نفسه في الجانب البعيد عن الشمس. الموجات الصادمة انشأت
بواسطة تأثير المواد الشمسية وكنتيجة لذلك فإن موجات هيدرومغناطيسية تسافر وتتفاعل
مع صفائح تيارات
الأيونوسفير. وبالتالي تنتج الموجات الكهرومغناطيسية. تلك الموجات تنتشر بتوهين
قليل لمسافات واسعة بين سطح الأرض والأيونوسفير الذي يتراوح ارتفاعه بين 40 -140
كم. الأيونوسفير يتأين بثبات بالأشعة الفوق بنفسجية وأشعة جاما من الشمس. بالاضافة
الى ذلك بجانب التغيرات اليومية المعتادة في الأيونوسفير " التيارات عادة
تزيد وتقل بحسب الوقت من اليوم" فإن كل هيجان للمادة الشمسية على الشمس – على
سبيل المثال كنتيجة للبقع الشمسية – يؤدي الى تشويش قوي للتيارات في الأيونوسفير
(عاصفة شمسية).
دعونا نتخيل أن
ثوران الموجة الصادمة من مجال الأرض المغناطيسي
يبدو كاندفاع ديراكي "Dirac" . سوف نستخدم X(t)
لتمثيلها. الأيونوسفير يتصرف على نحو ما كمرشح وسوف يمثل بالدالة K(t). الناتج " مثلاً التشويش المنبعث الآن
بواسطة الأيونوسفير" هو حاصل ضرب X(t)
في K(t) ونظراً لأن عمليات
كثيرة متراكبة فإن النتيجة النهائية تصبح:
=
المقاومة ρ
والنسبة
أو
. هذه النسبة تسمى معاوقة وهي مهمة في تقييم
وتفسير القياسات المغنوتيلورية. وهكذا فإن ρ يمكن أن تحدد من تلك القيم ،لتردد
معين
، وثابت نفاذية المادة
.
حيث Y هي المعاوقة ،
هي الموصلية
( وهي
من المقاومة الظاهرية ) ، و T
هي الفترة (1/التردد) . لو كانت القاعة عازلة مثالية وكانت الطبقات التي تعلوها
ذات موصلية
،تختلف بوضوح عن تلك التي للقاعدة فان هذا يميل
الى القيمة النهائية :
هذا مماثل لحالة الطبقتين حيث
s= تمثل الطبقة الأولى
(
= سمك الطبقات ) . s هي موصلية الطبقات
الرسوبية ويمكن تحديدها من المعاوقة . من خلال قيم s عند نقاط كثيرة يمكن رسم الخرائط المغنوتيلورية .من
ثم تصبح s قطاع نوعي لتضاريس
الحدود العليا لقاعدة المتبلرة بشكل مماثل لحالة منحنى
، أي أن المنحنيات يمكن أن
تقود لتمثيل التركيب التحت سطحي . القاعدة المتبلرة تبدو هنا كمستوى جيولوجي مميز
لأنه عموماً على حدودها العليا يوجد تغير ملحوظ في الموصلية (أي المقاومة
الكهربية).
هذه العلاقة صحيحة فقط للحالة المثالية
لمنطقة متجانسة ، وبالتالي فإن المصطلح المقاومة الظاهرية
يستخدم لقياسات الأرض . عندما يكون ما تحت السطح
في طبقات كما هو الحال في الطبيعة فانه من الضروري أن نمضي خطوة واحدة للأمام في
الزمن وأن نبحث أولاً عن حل للطبقة الأولى. بنفس الطريقة يتم ايجاد حل للطبقة
الثانية . ثم يجب أن نصحح شروط الحدود عند مناطق التماس ( بقدر ما تبقى القيم
والموصلية ثابتة). بالطبع عند الترددات العالية فإن الطبقة الثانيى لا تعطى أهمية.
الأرقام التالية تعطي فكرة عن عمق الإختراق: لتردد 0.1 هيرتز نتوقع عمق اختراق 1.6
كم ، لتردد
هيرتز عمق الاختراق سيكون
حوالي 25 كيلومتر. عمق الاختراق يحدد بواسطة اختزال السعة ل
من قيمة السطح.
الطرق المغنوتيلورية لها مميزات كثيرة عن
الطرق الكهربية العادية ، انها تخلصنا من مصدر التيار والأسلاك الموصلة ويمكن أن
تخترق لأبعاد أكبر بكثير من طرق المقاومة العادية. القياسات المغنوتيلورية لهذا
غالباً ما تطبق في مشكلات استثنائية ، على سبيل المثال سبر الأعماق ، أو كطريقة
مساعدة في تفسير القياسات الزلزالية رديئة الجودة أو كطريقة أولى بالاشتراك مع القياسات الجاذبية والمغناطيسية في
استكشاف الأحواض الرسوبية الغير معروفة.
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق