المسح الزلزالي البري في الصحراء: الـ Vibroseis والـ Geophones والتغطية (Fold)
الخلاصة في نقاط
- في الصحراء يُستعمل غالبًا الـ Vibroseis: شاحنات ثقيلة تهز الأرض بإشارة ترددية متغيرة لعدة ثوانٍ.
- السجل الخام يُضرب رياضيًا بإشارة المسح (Correlation) فيصبح كأنه نبضة قصيرة.
- الـ Geophones تُزرع على خطوط استقبال، وتسجل الأجهزة الحديثة لاسلكيًا (Nodes) أو عبر كابلات.
- الـ Fold هو عدد مرات تسجيل النقطة نفسها، ويقوي الإشارة على الضجيج. في مثالنا: 240 قناة بفاصل 25 m وفاصل مصدر 50 m تعطي Fold = 60.
- الطبقة السطحية الرخوة في الكثبان تؤخر الموجات بشكل غير منتظم، فنصحح ذلك بالـ Static Corrections.
محتوى تعليمي فقط: الإجراءات والأرقام التشغيلية تختلف من شركة إلى أخرى ومن موقع إلى آخر. اتبع دائمًا إجراءات شركتك المعتمدة وتعليمات المشرف وتصاريح العمل في موقعك.
فريق المسح: مصنع متنقل في الصحراء
فريق المسح الزلزالي البري (Seismic Crew) قد يضم مئات الأشخاص وعشرات المركبات. يعمل في منطقة واسعة لأسابيع أو أشهر، ويعيش في مخيم متنقل يتحرك مع تقدم العمل. هناك فريق المساحة الذي يحدد مواقع النقاط بالـ GPS، وفريق الاستقبال الذي يزرع الـ Geophones، وفريق المصدر بشاحنات الاهتزاز، وغرفة التسجيل، وفرق الصيانة والطبخ والطب والسلامة.
المصدر: الـ Vibroseis
بدل التفجير، تُستعمل في المناطق المفتوحة كالصحراء شاحنات اهتزاز (Vibrators). كل شاحنة تحمل صفيحة فولاذية كبيرة تنزلها على الأرض وتضغط عليها بوزن الشاحنة، ثم تهزها هيدروليكيًا. الاهتزاز ليس ضربة واحدة، بل مسح ترددي (Sweep) يتغير تردده تدريجيًا، مثلًا من 6 Hz إلى 80 Hz خلال 8 إلى 12 s. تعمل عادة مجموعة من 2 إلى 4 شاحنات معًا وبتزامن دقيق على النقطة نفسها.
السجل الذي تلتقطه الـ Geophones يكون طويلًا ومختلطًا، لأن المسح نفسه طويل. لذلك نجري عملية حسابية تسمى Correlation: نقارن السجل بإشارة المسح الأصلية، فيتحول كل انعكاس إلى نبضة قصيرة في زمنه الصحيح، كأننا استعملنا تفجيرًا.
في مناطق أخرى يُستعمل الديناميت في حفر ضحلة (Shot Holes)، خاصة حيث لا تستطيع الشاحنات الحركة.
الاستقبال: الـ Geophones
الـ Geophone جهاز صغير فيه ملف ومغناطيس، يحول حركة الأرض إلى إشارة كهربائية. يُزرع في الأرض بمسمار، وغالبًا تُوصل عدة Geophones معًا في مجموعة (Group) لتقوية الإشارة وتقليل بعض الضجيج. كل مجموعة تعطي قناة (Channel) واحدة في التسجيل.
الأنظمة القديمة تنقل الإشارة عبر كابلات طويلة إلى شاحنة التسجيل. أما الأنظمة الحديثة فتستعمل أجهزة مستقلة (Nodes) فيها بطارية وذاكرة وGPS، تسجل وحدها لأيام، ثم تُجمع ويُنزل ما فيها. هذا يسمح بآلاف القنوات دون كابلات.
2D و3D
- المسح ثنائي الأبعاد (2D): المصدر والـ Geophones على خط واحد، فنحصل على مقطع رأسي تحت هذا الخط فقط. أرخص، ويُستعمل في الاستكشاف الأولي لمناطق واسعة.
- المسح ثلاثي الأبعاد (3D): خطوط مصدر وخطوط استقبال متقاطعة على شبكة، فنحصل على مكعب من البيانات نقطعه في أي اتجاه. أغلى بكثير، لكنه ضروري لتطوير الحقول وتحديد مواقع الآبار.
الـ Fold: لماذا نسجل النقطة نفسها مرات كثيرة؟
عندما يكون المصدر والـ Geophone على مسافة ما (Offset)، يأتي الانعكاس تقريبًا من نقطة في المنتصف بينهما تسمى Common Midpoint أو CMP. مع تحرك المصدر، نسجل الـ CMP نفسها بأزواج كثيرة ومسافات مختلفة. لاحقًا نجمع (Stack) كل هذه الآثار معًا، فتتقوى الانعكاسات الحقيقية ويضعف الضجيج العشوائي. عدد الآثار في كل CMP يسمى التغطية (Fold).
خط استقبال فيه 240 قناة، والمسافة بين المجموعات 25 m، والمصدر يتحرك 50 m بين كل نقطة إطلاق:
Fold = (Channels × Receiver interval) ÷ (2 × Source interval)
Fold = (240 × 25) ÷ (2 × 50) = 6,000 ÷ 100 = 60
وحجم الخلية (Bin) في الـ 2D يساوي نصف المسافة بين المجموعات:
Bin = 25 ÷ 2 = 12.5 m
تحسن نسبة الإشارة إلى الضجيج العشوائي تتناسب تقريبًا مع الجذر التربيعي للـ Fold. لذلك فإن Fold = 60 تعطي تحسنًا يقارب √60 ≈ 7.7 مرات مقارنة بأثر واحد.
مشكلة الصحراء: الطبقة السطحية والضجيج
- الطبقة الرخوة (Weathered Layer): الرمل الجاف والكثبان سرعتها منخفضة جدًا وسماكتها متغيرة. الموجة تتأخر فيها بشكل يختلف من نقطة إلى أخرى، فتبدو الطبقات العميقة متعرجة. نقيس هذه الطبقة بحفر صغيرة (Uphole Surveys) أو بتحليل الموجات المنكسرة، ثم نصحح الأزمنة بالـ Static Corrections.
- الموجة السطحية (Ground Roll): موجة قوية بطيئة تسير على السطح وتغطي الانعكاسات. نخففها بتصميم المجموعات وبالمعالجة.
- الرياح والمركبات: الرياح تهز الـ Geophones وتزيد الضجيج، فقد يتوقف التسجيل في العواصف الرملية.
السلامة في فريق المسح
- القيادة في الصحراء: أكبر خطر على فرق المسح هو حوادث المركبات. لذلك تُطبق خطة إدارة الرحلات (Journey Management)، وتمنع القيادة الليلية خارج المسارات غالبًا.
- شاحنات الاهتزاز: ثقيلة جدًا، ويُمنع الاقتراب منها أثناء العمل، وتحتاج مسافة أمان من الآبار والأنابيب والمباني.
- الحرارة: العمل الطويل في الشمس يتطلب ماءً كافيًا وفترات راحة.
- المتفجرات: عند استعمال الديناميت، يتولاها فقط أشخاص مرخصون وبإجراءات تخزين ونقل صارمة.
- الحياة في المخيم: النظافة والغذاء والماء والطب جزء من سلامة الفريق.
خلاصة للتقني
المسح الزلزالي البري عملية لوجستية ضخمة: مصدر قوي ومتزامن، وآلاف القنوات المزروعة بدقة، وهندسة مدروسة تعطي Fold كافيًا، وتصحيح للطبقة السطحية. جودة البيانات في الحقل تحدد جودة كل ما يأتي بعدها في المعالجة والتفسير.
اختبر فهمك
دروس مرتبطة
- مبدأ المسح الزلزالي الانعكاسي
- معالجة البيانات الزلزالية وتفسيرها
- إدارة الرحلات في الصحراء (Journey Management)
المصادر
سؤال عن هذا المقال؟ اسأل المكتبة