روش های مغناطیسی و رادار در تشخیص غارهای زیرزمینی در شهر قصرشیرین در ایران

عمق کم زیرزمین همیشه مورد توجه بشر بوده است. این محل، محل آب های زیرزمینی، مواد مورد مصرف در ساختمان سازی، محل دفن زباله ها و صدها کاربرد دیگر است. یافت حفرات و غارهای زیرزمینی هم از نظر باستان شناسی و هم از نظر آب های زیرزمینی از اهمیت ویژه ای برخوردار است (نیل، 2004). روش رادار یکی از روش های با قدرت تفکیک بالا در آشکارسازی بی هنجاری های زیرزمینی است. در عمارت خسرو در شهر قصر شیرین یک سری محل های غار مانند با سن حدود 1500 سال وجود دارد که می توان 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 شده اند و از قسمت شرق قابل مشاهده و دسترسی هستند (شکل 2). روش رادار نفوذی زیرزمینی: این روش در مناطقی به کار می رود که ثابت دی الکتریک لایه ها اختلاف زیادی داشته باشند. در منطقه کاوش سه نیم رخ به طول های 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 نیم رخ 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 جمع آوری می شود تا سیگنال به نوفه بهبود یابد. پردازش داده های رادار: بسته نرم افزاری لرزه ای سندمیر (سندمیر، 1997) برای پردازش و تفسیر داده های رادار مورد استفاده قرار می گیرد. پردازش برای اجتناب از تفسیر غلط داده ها مورد نیاز است. از صافی میان گذر 30 تا 85 مگاهرتز برای صافی داده ها استفاده شد. از صافی بهره خودکار (AGC) برای تقویت داده های انتهای نگاشت ها استفاده شد. صافی مهاجرت برای حذف پراش ها و برگرداندن شیب ها به مقدار واقعی بهره می بریم. نیم رخ اول: آنتن 50 مگاهرتز غیر پوششی (unshielded) برای یافت بی هنجاری های این نیم رخ به کار گرفته شد. شکل 3 رادارنگاشت خام این نیم رخ را نمایش می دهد. بی هنجاری های موجود با حروف لاتینی نمایش داده شده اند. سرعت موج در این نیم رخ با استفاده از روش نقطه میانی (CMP)m/ns 061/0 به دست آمده است که برای یافت عمق بی هنجاری استفاده می شود. نیم رخ دوم: این نیم رخ 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 صافی ها به غیر از صافی میان گذر استفاده شده است. شکل 5 نگاشت حاصل را نمایش می دهد که در آن بی هنجاری ها با حرف لاتینی آمده اند. پنج ساختار تو خالی در نگاشت دیده می شود ولی یک ساختار تو خالی در نگاشت هست که در مشاهدات صحرایی وجود ندارد ولی به نظر می رسد که عمدا پوشیده شده است (شکل 2). ابعاد به دست آمده از نگاشت رادار در جدول 1 آمده است. نیم رخ سوم: این نیم رخ در 8 متری غرب دو نیم رخ قبلی است و هیچ گونه به هنجاری در رادار نگاشت آن وجود ندارد (شکل 6). روش مغناطیس سنجی: جهت آشکارسازی بی هنجاری ها از روش اندازه گیری میدان کل مغناطیسی زمین در محل نیم رخ های 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 به علت ساختار رسوبی سنگ های به کار رفته است. پذیرفتای مغناطیسی با دستگاه بارتینگتون (Bartington MS2) ساخت کشور انگلستان اندازه گیری شده است. میدان کل مغناطیسی توسط مغناطیس سنج پروتون با دقت یک صدم نانو تسلا اندازه گیری شده است. فاصله قرائت ها پنج سانتی متر بوده است. نقشه میدان کل حاصل از سه نیم رخ در شکل 7 آمده است که مکان اکثر بی هنجاری ها در آن مشخص است. نبود بعضی از بی هنجاری ها احتمالا به علت عدم وجود تباین مغناطیسی بین تاق ها و بستر رسی است. شکل های 8، 9 و 10 میدان کل، گرادیان افقی میدان و گرادیان عمودی نیم رخ اول را نمایش می دهند. روش رادار روش مفیدی برای تشخیص حفرات و ساختارهای تو خالی در تشکیلات مقاوم است. پارامترهای هندسی این بی هنجاری ها به راحتی در صورت فراهم بودن شرایط فیزیکی و عمق کم قابل محاسبه و اندازه گیری است که با شرایط واقعی اختلاف چندانی ندارند. این تحقیق نشان می دهد که استفاده از آنتن بسامد زیادتر به افزایش قدرت تفکیک می انجامد. روش مغناطیس سنجی هم در صورت وجود تباین مغناطیسی بین بی هنجاری و بستر آنها به آشکارسازی بی هنجاری ها می انجامد ولی دقت روش رادار از مغناطیس بسیار بیشتر است. تنها محدودیت روش رادار عمق کم کاوش است.