ΓΕΝΙΚΑ

Ο εντοπισμός κενών και άλλων κοιλοτήτων είναι ένα πρόβλημα που συναντάται συχνά στην γεωφυσική. Οι φυσικές ιδιότητες του κενού και του περιβάλλοντος μέσου ή εδάφους είναι πολύ σημαντικές για τον καθορισμό του είδους της μεθόδου που πρέπει να χρησιμοποιηθεί. Γιά παράδειγμα, όταν αναζητούνται κοιλότητες, η έλλειψη μάζας (κενά) οδηγεί στη χρήση της βαρυτικής μεθόδου. Όταν όμως η κοιλότητα είναι γεμάτη με νερό ή αλλουβιακά τότε είναι πιό δύσκολο να εντοπισθεί.

Πολλές μέθοδοι μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον εντοπισμό κοιλοτήτων.  Κάθε μέθοδος εξηγείται ξεχωριστά παρακάτω:

• Μέθοδος του υπεδαφίου ραντάρ

• Μέθοδοι ηλεκτρικής αντίστασης

ΜΕΘΟΔΟΙ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗΣ

Βασική αρχή λειτουργίας: Δεδομένου ότι ένα κενό γεμάτο με αέρα παρουσιάζει μια σημαντική αντίθεση στην ηλεκτρική αντίσταση με το περιβάλλον του , είναι εύκολο να εντοπισθεί με τις μεθόδους ηλεκτρικής αντίστασης. ΠΑρόλα αυτά, τα κενά πρέπει να είναι σχετικά ρηχά και όχι περισσότερο από 30 μέτρα από την επιφάνεια του εδάφους. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το σύστημα ηλεκτροδίων για μεγαλύτερα βάθη πρέπει να είναι αρκετά μεγάλο και σύνθετο. όταν το κενό είναι γεμάτο με νερό τότε η αντίθεσή του με το περιβάλλον μικραίνει και ο εντοπισμός γίνεται πιο δύσκολος.

Η μέτρηση της ηλεκτρικής αντίστασης ή καλύτερα της φαινομένης ηλεκτρικής αντίστασης μπορεί να γίνει με 4 ηλεκτρόδια τοποθετημένα στο έδαφος. Τα ηλεκτρόδια είναι μεταλλικά και έχουν μήκος 30 εκατοστά καρφώνονται δε στο έδαφος σε συγκεκριμένα διαστήματα. Για τον εντοπισμό κοιλοτήτων γίνονται οι λεγόμενες "γεωηλεκτρικές τομές". Παρόλα αυτά με τα αυτόματα συστήματα πολυηλεκτροδίων γίνονται μετρήσεις πιό γρήγορα και με μεγαλύτερη ακρίβεια στον εντοπισμό των κοιλοτήτων.

Πολλές διατάξεις ηλεκτροδίων μπορούν να χρησιμοποιηθούν. Στην παρακάτω εικόνα φαίνονται οι πιό χαρακτηριστικές από αυτές. Οι διατάξεις Schlumberger και Wenner είναι οι πιό συνηθισμένες. Η διάταξη Pole - Pole δίνει ισχυρό σήμα αλλά είναι χρονοβόρα στο ύπαιθρο και απαιτεί μακριά καλώδια. Η διάταξη Dipole - Dipole χησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά στην μεταλλευτική έρευνα. Οι μετρήσεις γίνονται σε σταθερές αποστάσεις ηλεκτροδίων και δυναμικού με τα δύο ζεύγη να απομακρύνονται προοδευτικά το ένα από το άλλο. Τέλος, η διάταξη Pole - Dipole χρησιμοποιείται σήμερα αρκετά γιατί δίνει και αυτή ισχυρή σχέση σήματος προς θόρυβο.

Το ηλεκτρικό ρεύμα περνά μέσα στο έδαφος με δύο ηλεκτρόδια, η δε τάση που δημιουργείται μετράται σε δύο άλλα ηλεκτρόδια. Ένας γεωμετρικός συντελεσής υπολογίζεται για κάθε συνδυασμό 4 ηλεκτροδίων και έπειτα υπολογίζεται η τιμή της φαινομένης ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης. Οι διασκοπήσεις ηλεκτρικής αντίστασης μπορεί να φανούν αρκετά χρήσιμες για τον υπολογισμό του βάθους υποβάθρου, το βάθος υπογείων κενών και άλλων γεωφυσικών στόχων που περιγράφονται παρακάτω. Στην επόμενη εικόνα φάινεται μια διάταξη ηλεκτροδίων, οι γραμμές του ηλεκτρικού ρεύματος μέσα στη Γή και η αντίστοιχη γεωηλεκτρική καμπύλη που προκύπτει.

ΤΟ πλέον χρησιμοποιούμενο σύστημα διάταξης ηλεκτροδίων είναι το σύστημα Schlumberger. Αυτό το σύστημα περιγράφεται εδώ. Σε αυτό, τα εξωτερικά ηλεκτρόδια περνούν στο έδαφος το ρεύμα και τα εσωτερικά μετρούν την αντίστοιχη "τάση" που προκαλείται λόγω του ρεύματος που διοχετεύθηκε.

Όταν το διάστημα των ηλεκτροδίων ρεύματος είναι μικρό, η μετρούμενη ηλεκτρική αντίσταση αντιστοιχεί σε εκείνη του πρώτου στρώματος. Όταν το διάστημα ηλεκτροδίων ρεύματος είναι αρκετά μεγάλο, τότε η μετρούμενη ηλεκτρική αντίσταση αντιστοιχεί σε εκείνη του δευτέρου στρώματος.

Διαδικασία μετρήσεων: Η εκτέλεση γεωηλεκτρικών μετρήσεων είναι μια αρκετά σύνθετη διαδικασία, απαιτεί ειδικευμένο προσωπικό με πείρα στην γεωφυσική γιατί υπάρχουν πολύ κίνδυνοι στην διαδικασία των μετρήσεων.  Το πρώτο βήμα είναι η επιλογή της διάστασης της μέτρησης (το ανάπτυγμα των ηλεκτροδίων ρεύματος). Αυτό εξαρτάται πάντοτε από το ζητούμενο βάθος της έρευνας. Μια γεωηλεκτρική μέτρηση ή διασκόπηση συνίσταται στην διαδοχική μέτρηση των αντιστάσεων του εδάφους σε διαφορετικά και προοδευτικά αυξανόμενα διαστήματα ηλεκτροδίων ρεύματος με το κέντρο των μετρήσεων να παραμένει πάντοτε στο ίδιο σημείο. Καλό είναι να σχηματίζεται και το διάγραμμα μέτρησης στο πεδίο έτσι ώστε να ελέγχεται και η ποιότητα των μετρήσεων. Εάν ανιχνεύεται κάποιο υπόβαθρο τότε μια αύξηση στις τιμές της ηλεκτρικής αντίστασης σημαίνει ότι οι γραμμές ρεύματος έχουν φθάσει στο επιθυμητό βάθος.

Εάν τώρα πρόκειται να καταγραφεί ένα προφίλ ηλεκτρικής αντίστασης τότε η καλύτερη διάταξη είναι η Dipole - dipole. Η γεωμετρική μορφή του διπόλου καθορίζει και την διακριτότητα που θα προκύψει από το προφίλ και πρέπει να επιλέγεται πάντοτε πριν τις μετρήσεις ανάλογα με το γεωφυσικό στόχο. Είναι δηλαδή αδύνατο να ανιχνευθούν κοιλότητες  μεγέθους 5 μέτρων με δίπολο διαστάσεων μεγαλύτερες από 5 μέτρα. Η ανάλυση επίσης μειώνεται με το βάθος. Γενικά ένας κανόνας είναι να επιλέγεται μήκος διπόλου περίπου στο ήμισυ των αναμενομένων γεωφυσικών στόχων.

Τα συστήματα πολυηλεκτροδίων μπορούν να εκτελέσουν γρήγορα μετρήσεις προφίλ ηλεκτρικής αντίστασης. Με τα συστήματα αυτά ένας μεγάλος αριθμός ηλεκτροδίων συνδέεται σε ένα όργανο πριν από την καταγραφή. Το ίδιο το σύστημα επιλέγει τα απαιτούμενα ηλεκτρόδια κάνοντας την διαδικασία μετρήσεων πολύ πιό γρήγορη και απλή. Με τον τρόπο αυτό ένας σημαντικός αριθμός δεδομένων και αντίστοιχη γεωφυσική πληροφορία είναι δυνατόν να ανακτηθεί στο ύπαιθρο. Τα συστήματα αυτά είναι πολύ πιο βολικά στην έρευνα για υπόγειες κοιλότητες. Στην παρακάτω εικόνα φαίνεται ένα σύστημα πολυηλεκτροδίων.

Επεξεργασία δεδομένων: Πρακτικά δνε χρειάζεται κάποια ιδιαίτερη επεξεργασία των δεδομένων που έχουν περισυλλεχθεί στο ύπαιθρο πλην από κάποιες τοπογραφικές διορθώσεις και απόρριψη λανθασμένων μετρήσεων.

Αξιολόγηση δεδομένων: Τα δεδομένα εισάγονται σε ειδικό λογισμικό αναστροφής το οποίο και δίνει ένα διάγραμμα μεταβολής της ηλεκτρικής αντίστασης με το βάθος. Στην παρακάτω εικόνα φαίνονται τρείς κοιλότητες μέσα σε βραχώδες οι οποίες είναι γεμάτες με κενό. Πρόκειται για ζώνες ρηγματώσεων.

Πλεονεκτήματα: Πολύ αποτελεσματική μέθοδος για εντοπισμό κοιλοτήτων εφόσον βέβαια αυτές έχουν κάποιο στοιχειώδες μέγεθος.

Περιορισμοί: Μεγάλη δυσκολία για εντοπισμό κοιλοτήτων σε βάθη μεγαλύτερα των 30 μέτρων κυρίως λόγω του απαιτουμένου μεγάλου αριθμού ηλεκτροδίων και της σημαντικής μείωσης της διακριτότητας μετο βάθος.

αρχή σελίδας