انجمن علمی نقشه برداری صنعتی بابل

روشن است سياره زمين نيز مشابه يك جرمي بزرگ ميتواند به هر جسم ديگري كه روي سطح آن است و يا در فاصله اي از آن قرار دارد نيروي گراني اعمال كند.طبيعي است كه هر چه جرم جسم بزرگتر و يا چگالي آن بيشتر باشد مقدار اين نيرو نيز بيشتر است.

به بيان ديگر سنگهایی كه چگالي بيشتر دارند ميزان كشش گراني آن ها زيادتر است.سنگهايي كه در مقايسه با سنگهاي اطراف خود چگالي بيشتري دارند ميدان گراني زمين روي آنها بيشتر است در حالي كه بر روي توده سنگهايي كه چگالي كمتري دارند كمبود گراني قابل تشخيص و ثبت است.اين تغييرات ميدان گراني زمين در اثر وجود بي هنجاريها ي محيطي را آنومالي گويند.از آنومولی براي تشخيص منابع زير زميني از قبيل مخازن نفتي –منابع كارستي – حفره هاي زير زميني و تغييرات سنگ شناسي ناشي از ناپيوستگي هايي مانند گسلها وسيله مناسبي اند.

همان طور كه ميدانيد اعمال نيروي گراني از سوي زمين بر جسمي كه روي سطح آن يا بالاي آن قرار دارد به آن جسم شتابي مي دهد كه به آن شتاب سقوط آزاد يا شتاب گراني گويند. تغييرات شتاب گراني با نيروي گراني متناسب است .اندازه گيريي همين تغييرات شتاب گراني در كاوش هاي ژئو فيزيكي از اهمييت بسزايي برخوردارند.

واحد اندازه گيري گراني سنجي معمولا بر حسب ميلي گال يا ميكرو گال بيان مي شود. علاوه بر تغييرات چگالي تغييرات ارتفاع نيز مي تواند بر ميزان گراني تاثير بگذارد به گونه اي كه افزييش ارتفاع نيز ميتواند موجب كاهش مقدار گراني شود.

بنا بر اين انجام دادن عمليات تراز يابي يا ارتفاع سنجي نقاط اندازه گيري قبل از شروع عمليات گراني سنجي ضروري است.

توسعه و كاربرد گراني سنج براي اندازه گيري صحرايي به اوايل دهه 1930 مربوط است.

اولين بار گاليله در حدود سال 1589 تاثير شتاب جاذبه زمين بر روي اجسام با وزنهاي مختلف را كشف نمود. پس از او نيز كپلر قوانين حركت سيارات را اثبات كرد و بدنبال او نيوتن قوانين عمومي جاذبه زمين را در سال 1685 گزارش نمود.

پيير بوگر طي سالهاي 45-1735 بسياري از روابط اساسي ثقل سنجي از جمله تغييرات شتاب جاذبه با ارتفاع، عرض جغرافيايي و ... را بدست آورد.

در سال 1901 اولين برداشت ثقل سنجي توسط رونالدفون اوتوس روي درياچه يخي والاتون انجام شد و به تدريج اين روش مطالعاتي گسترش يافت. اولين اكتشاف ژئوفيزيكي نفت در دسامبر سال 1922 با اندازه گيريهاي ثقل سنجي در ميدان نفتي اسپين دلتا اجرا شد.

دستگاههاي گراني سنجي

. اولين دستگاه اندازه گيري ميدان جاذبه (آونگ مركب) در سال 1817 توسط كاپيتان هنري كِيتِر ابداع شد.

 دستگاه هاي اوليه از نوع پايدار بوده اند اين دستگاه ها به طور كلي توسط نوع حساستر ناپايدار جايگزين شده اند و فقط از لحاظ تاريخي اهميت دارند .

تمام گراني سنج ها ، اساسا" ترازوهاي مكانيكي بسيار حساسند كه در آنها جرمي توسط يك فنر نگهداري مي شود . تغييرات جزئي گراني سبب حركت وزنه در مقابل نيروي بازگرداننده فنر مي شود . در نوع پايدار نياز به تقويت قابل ملاحظه تغييرات بسيار كوچك فنر وجود دارد .عمل تقويت ممكن است مكانيكي ، نوري ، الكتريكي يا تركيبي از آنها باشد .

گراني سنج ها

گراني سنج هاي ناپايدار كه به ناپايا ، يا نا ايستا هم معروفند داراي يك نيروي بازگرداننده منفي هستند كه نظير نيروي گرانشي در مقابل فنر بازگرداننده عمل مي كند . اين دستگاهها اصولا" در حالتي از تعادل ناپايدارند و لذا حساستر از انواع پايدارند .

مزايا : قابليت حمل ، استحكام ، سرعت در قرائت

معايب : حجيم و سنگين بودن ، حساسيت به تغييرات دما ، فشار ، تغييرات كوچك مغناطيسي و لرزه اي

اگر اثرات ناحيه اى از روى نقشه آنومالى گرانى حذف شودآنچه بدست مى آيد نقشه اى است که آنومالى گرانى خالص توده هاى زير سطحى را بدست مى دهد که به آن نقشه آنومالى گرانى باقيمانده مى گويند. در اين مطالعه تعيين آنومالى ناحيه اى و جدا سازى آنوماليها با استفاده از روش تحليل روند سطحى انجام شده است.

تخمين عمق تقريبى آنومالى توسط روش نصف عرض:

يکى از مهمترين کاربردهاى نقشه آنومالى باقيمانده تخمين عمق تقريبى بخش فوقانى آنومالى يا به عبارت ديگر تخمين ضخامت روباره است. تعيين ضخامت روباره مخصوصا در مراحل اوليه استخراج براى مشخص کردن حجم عمليات باطله بردارى تا رسيدن به ماده معدنى بسيار حايز اهميت است. بنابراين داشتن يک تخمين اوليه از ضخامت روباره در مراحل اوليه اکتشاف کمک موثرى به برنامه ريزى هاى بعدى يک پروژه اکتشافى خواهد بود. نصف عرض يک آنومالى (x1/2 ) فاصله افقى بيشترين مقدار آنومالى تا نقطه اى که مقدار آنومالى به نصف مقدار ماکزيمم کاهش مى يابد.

تخمين ذخيره ماده معدنى با استفاده از داده هاى گرانى سنجى

آنومالى گرانى باقيمانده مبين ميزان گرانى خالص ناشى از توده هاى زير سطحى مى باشدکه با سنگ هاى در بر گيرنده خود، اختلاف چگالى مشخصى دارد، بنابراين منطقى به نظر مى رسد اگر تصور شود ميزان گرانى خالص بوجود آمده با اختلاف چگالى توده و سنگ هاى در برگيرنده و همچنين جرم توده رابطه مستقيم دارد، يعنى در يک سطح مشخص و با فرض ثابت بودن اختلاف چگالى، هر چه جرم توده بيشتر باشد ميزان آنومالى گرانى ايجاد شده بيشتر خواهد بود. تخمين ذخيره ماده معدنى از روى داده هاى گرانى سنجى مستلزم انجام انتگرال گيرى سطح از آنومالى باقيمانده بر محدوده مورد نظر مى باشد. اگر محدوده مورد بررسى به n مربع با مساحت Δs تقسيم و ميانگين آنومالى باقيمانده Δg براى هر مربع بطور جداگانه محاسبه گردد مى توان توسط رابطه زير تخمينى از ميزان تناژ ماده معدنى بدست آورد. در اينجا با پيدا کردن مرکز هر مربع و به دست آوردن مقدار آنومالى گرانى باقيمانده براى مرکز هر مربع اين مقدار به عنوان ميانگين آنومالى باقيمانده براى آن مربع در نظر گرفته مى شود.

در اين رابطهM تناژ ماده معدنى بر حسب تن و Δg آنومالى گرانى باقيمانده برحسب ميلى گال، 1ρ و2ρ به ترتيب چگالى ماده معدنى و چگالى سنگ در برگيرنده بر حسب gr/cm3 وΔs مساحت هر قسمت از توده مـعدنى بر حسب متر مربع و G ثابت جهانى گرانش است.

از آنجائى که برداشت هاى اکتشاف معدن بر روى يک شبکه مربعى صورت مى گيرد با بکار بردن شبکه مربعى براى تخمين جرم، محاسبات مربوط به اين تخمين به سهولت انجام مى گيرد.براى تخمين جرم ماده معدنى نقشه آنومالى گرانى باقى مانده در مقياس 1:2000 تهيه شده و بخشى از آن که داراى آنومالى گرانى بيشتر از صفر ميلى گال است به صورت يک شبکه مربعى با ابعاد سلول 2 سانتى متر تقسيم بندى گرديد. بر اساس مطالعات انجام شده سنگ معدن گل گهر

در محدوده آنومالى شماره 2 شامل سه قسمت مى باشد که عبارتند از: مگنتيت پايينى؛ زون اکسيده و مگنتيت بالايي. براساس اين مطالعات چگالى متوسط اين سه بخش gr/cm3 15/4 اعلام شده است و بر اساس مطالعات زمين شناسى انجام شده سنگ در بر گيرنده توده معدنى شامل سنگهايى نظير گنايس، کوارتزيت، آمفيبوليت، شيست، مرمر هاى دولوميتى و... است. با توجه به اين که چگالى دقيق سنگ هاى در برگيرنده به طور متوسط ارائه نشده است، چگالى متوسط اين سنگ ها به صورت ميانگين حسابى وبر اساس آنچه در متون سنگ شناسى وجود دارد محاسبه شده.

بر اساس گزارش نهايى بررسى هاى فنى و اقتصادى آنومالى شماره 2 معدن سنگ آهن گل گهر سيرجان ذخيره نهايى اين آنومالى که با استفاده از روش مقاطع صورت پذيرفته 42ميليون تن برآورد شده است. بنابراين تخمين ذخيره با روش گرانى سنجى نسبت به روش مقاطع در اين مورد داراى خطاى تقريبى 10درصد مى باشد.

براساس فرمول محاسبه جرم از روى نقشه آنومالى گرانى باقيمانده پارامترهاى مهم در تخمين جرم عبارتند از: چگالى ماده معدنى، چگالى سنگ در برگيرنده ، آنومالى گرانى و محدوده اى که به عنوان سطح آنومالى در نظر گرفته مى شود. اگر اين مقادير بطور دقيق مورد اندازه گيرى قرار گيرند

تخمين ذخيره انجام شده به واقعيت بسيار نزديک خواهد بود. البته اثر روباره را نبايد فراموش کرد زيرا روباره معمولا آبرفت است که چگالى آن نسبت به سنگ هاى در بر گيرنده توده معدنى بسيار کمتر است و ممکن است که در اندازه گيرى Δgو يا 2ρ ايجاد خطا نمايد. به هر حال با اندازه گيرى دقيق ميزان گرانى و چگالى بخش هاى مختلف توده معدنى وسنگ در برگيرنده با استفاده از روش هاى موجود مى توان تخمين را بالا برد. .بنابراين نداشتن ايده دقيقى از چگالى واقعى سنگ آهن و به خصوص سنگ در بر گيرنده مى تواند يکى از علل اصلى وارد شدن خطا در تخمين ذخيره به روش گرانى سنجى باشد. عامل ديگرى که ممکن است در تعيين دقت تخمين ذخيره با روش گرانى سنجى موثر باشد حد و مرزى است که بر روى نقشه آنومالى گرانى باقيمانده به عنوان محدوده کانسار در نظر گرفته مى شود.