انتخاب سايت بالقوه زمين گرمايي با استفاده از سيستم اطلاعات جغرافيايي (GIS)در ايران مشاهده در قالب PDF چاپ فرستادن به ایمیل

GEOTHERMAL POTENTIAL SITE SELECTION USING GIS IN IRAN

(همراه با ترجمه فارسی )


ABSTRACT

In this study, a Geographic Information System (GIS) is used as a decision-making tool to target potential

geothermal resources in Iran. The aims of the studyare to update and identify promising areas for geothermal exploration, as the base study for the future regional-scale geothermal resources investigations and exploration drilling.

After comprehensive study about available data in the country, and important data layers for site selection of geothermal area, firstly, the available data layers for geothermal resource exploration in national scale are summarized in three datasets; Geological dataset (volcanic rocks, volcanic craters and faults), geochemistry dataset (hot springs and acidic hydrothermal alteration zone) and geophysical dataset (micro seismic epicenters and shallow intrusive bodies). Secondly an integration model in GIS environment was programmed and run and then promising areas were marked as nationwide geothermal potential sites.

In this knowledge-driven based GIS method, the weighted factor maps generated for the evidence layers, and the Boolean integration methods were used for the combination of the factor maps and achieving the site selection process. ArcMap, consisting of geoprocessing and Model builder tools were used for running the GIS Model for Geothermal Resource Exploration (GM-GRE). Finally, 18 geothermal potential areas were selected. The geothermal potential areas in Iran are distributed in whole territory of Iran.

INTRODUCTION

Active geothermal areas have various natural manifestations at the ground surface such as hot springs, fumaroles, mud pots and hydrothermal alteration which are natural geothermal indicators.Basically geothermal exploration programs make useof such manifestations and other investigationtechniques and measurements to identify prospective geothermal resources in the large scale.

The decision-making process need to combine and analyze the results of a number of different surveys and studies. Thus, human errors are unavoidable during this complex procedure. To minimize human errors, the GIS can be a powerful tool for identifying prospective areas by employing various digital data layers.

In this study ArcGIS was used as an effective tool for the integral interpretation of geoscientific data using

computerized approach. This approach has been used to determine prospective areas by combining various

digital data layers in Iran.

After comprehensive study about available data in the country, and important data layer for site selection of geothermal area, firstly, the available data layers for geothermal resource exploration in national scale are summarized in three datasets; Geological dataset (volcanic rocks, volcanic craters and faults), geochemistry dataset (hot springs and acidic hydrothermal alteration zone) and geophysical dataset (micro seismic epicenters and shallow intrusive bodies). Secondly an integration model in GIS environment was programmed and run and then promising areas were marked as nationwide geothermal potential sites. The GIS (ArcMap 9.1) is used as a decision support system tool for performing site selection.

The model builder tools in ArcGIS were used as a graphical environment in which to develop a diagram of the multiple steps required to complete complex geoprocessing tasks. When the model is run, the Model builder processes the input data in the specified order and generates output data layers. In the made model for siting geothermal prospected area, the input data layers and related parameters are variable and can be defined by the user when the model is to be applied to other country or regional areas for the detail selection of potential geothermal sites.

To assist the Ministry of Energy and geothermal industry in finding and operating geothermal fields we must develop (1) a more thorough understanding of known geothermal resources and (2) new innovative techniques for finding unexplored or "hidden" geothermal systems. The study took an integrated approach by calling on geological, geochemical, and geophysical techniques and digital data as potential tools for expanding exploration capabilities for Iranian government and geothermal industries.

In the large scales like a country the ability of GIS software allows to successfully site selecting for geothermal promising resources at low cost and with a high success ratio. Thus in this study the potential geothermal areas were selected in the national scale and the most promising areas were marked.

BACKGROUND

In 1998 R.M. Prol-Ledesma, applied GIS in exploration of geothermal recourses in Mexico. In that research GIS was used to determine the spatial association between geophysical and geological evidence and production zones in a well-known Los Azufres geothermal field.

In 2002 Mark F. Coolbaugh used GIS in regional assessment of exploration potential for geothermal systems in the Great Basin geothermal area. In this study the primary goal was to use the GIS to clarify relationships between geothermal systems and geological, geochemical, and geophysical features, and subsidiary goals were to visualize and analyzing the data to find gaps in information and identify potential new research projects.

In 2004 Y. Noorollahi applied GIS for geothermal exploitation in Namafjall high temperature geothermal area in North Iceland. This research focused to find out the best location for drill sites and power plant location in the Bjarnarflag geothermal field in the Namafjall area by using geological, geochemical and geophysical data layer and taking into account the environmental considerations.

METHODOLOGY

GIS is used to carry out a suitability analysis and site selection process because it can handle a large amount of data and information, is a powerful tool to visualize new and existing data, can help produce new maps while avoiding human errors made during decision-making, and allows the effective management of the GIS data (Noorollahi, et, al

2006). Two analytical methods were used for selection queries: the union, and intersecting methods. These methods are described briefly in the following sections.

This study carried out in the scale of (1:500,000) and 9 important data layers are employed. In every made factor maps the study area was classified into two classless; existence of geothermal resource and non existence of geothermal resource and binary maps were generated. These operations can be represented by the following simple equation:

S (F UVR UVC UVM ) I (HS U AZ ) I (MiS U MaS U IB)

where the I and U are “AND” and “OR” operations, S is suitable areas and F, VR, VC, VM, HS, AZ, MiS, MaS, IN are faults, Volcanic Rocks, Volcanic Crater, Volcanic Mud, Hot Spring, Alterations Zone, Micro Seismic, Macro Seismic and Intrusive Bodies respectively. A diagram of the method that was used in the decision-making process to select potential geothermal sites is illustrated in Fig. 1

Union Operation (OR)

The Union Tool in ArcInfo creates a new coverage by overlaying two or more polygon coverages. The output coverage contains the combined polygons and the attributes of both coverages. In using this method, those areas selected as suitable areas by any one of the evidence layers are combined to prevent the loss of any prospective area defined by just a single evidence layer inside of the data sets. The model allows us to put more data layers such as heat flux, heat flow, gravimetry and geophysics into the datasets.

Intersect operation (AND)

The Intersect Tool in ArcInfo calculates the geometric intersection of any number of feature classes and data layers that are indicative of geothermal activity (geology, geochemistry, geophysics). Features that are common to all input

data layers were selected using this method (Bonham-Carter, 1994). This implies that the selected area is suitable for the purpose of a study based on all input data layers.

 

Fig.1.The method of geothermal potential siting

EVIDENCE LAYERS

In this study, the geothermal prospected area in nationwide was identified. The preliminary geothermal resource identification was carried out by using available digital datasets including geology, geochemistry and geophysics. Each data set includes some data layers which mentioned before (Fig.1). These data layers were used to make factor maps and factor maps were applied to the GIS Model for Geothermal Resource Exploration (GM-GRE) that would predict the geothermal resources in the country. The data layers introduced in the model are spatial distribution of volcanic rocks, volcanic craters, mud volcano, faults, hot springs, hydrothermal alteration zones, micro and macro

seismic epicenters and intrusive bodies. Figure 2 and 3 show most the evidence layers.

 

Fig.2. Study area and evidence layers

 

Fig.3. Earthquake epicenters and intrusive bodies

Geological data set

Geological studies play an important role in all stages of geothermal exploration. In the initial stages of siting, a number of geothermal areas are typically studied together, with one being chosen for detailed investigation (Rybach and Muffler, 1981). Geological studies also provide background information for interpreting the data obtained using other exploration methods. Geological information can also be used in the production stage for reservoir development and management. The duration and cost of exploration can be minimized by adopting a well-designed exploration program and efficiently coordinating research (Noorollahi et al, 2006).

Volcanic rocks

The presence of volcanic rocks in an area is evidence for increasing the probability of the existence of the geothermal resources. Investigations in active geothermal areas show, most of the young volcanic racks associated in geothermal fields. On the other word most of the high temperature geothermal area include some volcanic rocks. Therefore, based on this reason the presence of volcanic rocks data layer were used as an evidence to identify geothermal prospect in Iran

Volcanic rocks in Iran lie from NW to SE and northern part of the country in Alborz and Zagros mountains. The area which covered by volcanic rocks is 145973 km2 (9%). In this study, 3000 m (Noorollahi et al, 2006) buffer size were given around the volcanic rocks polygon data layer to identify promising geothermal resource areas based on the distribution of igneous rocks (Fig. 2).

Volcanic craters

Geothermal energy can be harnessed from the earth's natural heat associated with active volcanoes or geologically young inactive volcanoes still giving off heat at depth. Therefore volcanoes are obvious indicators of underground heat sources. Volcanic craters can constitute one of the evidence in geological exploration for geothermal resources, as the presence of craters leads geologists to assume that the area hosts or hosted a great deal of volcanic activity. Volcanic craters map of Iran were used in this study as an evidence layer for snapshot deciding where have to concentrate for additional geothermal exploration activity in the area. Most of the volcanic craters in this map associated in northwest and east of the country. At present 47 volcanic craters are known in Iran (Fig. 2). To identify suitable areas based on the presence of volcanic craters, a buffer analysis with 5000 m distance (Noorollahi et al, 2006) were given and selected areas were defined as probable geothermal prospects.

Faults

One of the keys to targeting a region of geothermal potential is to understand the role of faults in controlling subsurface fluid flow. Fractures and faults can play an important role in geothermal fields, as fluid mostly flows through fractures in the source rocks. The importance of fractures in geothermal development is well recognized; Hanano (2000) pointed out that faults influence the character of natural convection in geothermal systems. Blewitt et al. (2003) indicated that at a regional scale, the locations of existing power-producing plants in Great Basin, USA, and the spatial pattern of geothermal wells is strongly correlated with GPS - measured rates of tectonic transtensional strain. This indicates that in some regions geothermal plumbing systems might be controlled by fault planes that act as conduits that are continuously being extended by tectonic activity.

Distance relationship analysis was conducted by Noorollahi et al in 2006 in Japan to determine the dominant distance association of the geothermal wells to location of active faults presented in map 1:250,000 scale. The results show that 95 % of the wells are located in a zone within 6000 m distance to the active faults. This distance seems too far to have permeability and fluid circulation. However, in this scale only major fault zones are presented and there should be several smaller and associated faults in detailed scales which are not presented here and not accounted in distance relationship calculation.

Therefore, in current study for avoiding to unwanted discarding some prospected area by this layer and using the same scale maps the 6000 m buffer size was applied by using the ArcMap Buffer tool and a certain area is selected as potential geothermal area based on faults and fractures. In this scale there are 12692 thrust, minor and major faults (Fig. 2).

Volcanic mud

A conical accumulation of variable admixtures of sand and rock fragments, the whole resulting from eruption of wet mud and impelled upward by fluid or gas pressure.The mud may form at the time of eruption and flow like lava, or fall from the sky as mud rain. Volcanic muds can constitute one of the evidence in geological exploration for geothermal resources, as the presence of muds leads geologists to assume that the area hosted a great deal of volcanic activity. Volcanic muds map of Iran were used in this study as an evidence layer. At present 12 volcanic muds are known in Iran (Fig. 2). Ten of the volcanic muds located in southeast of the country in the vicinity of Oman Sea and two in Northeast in the vicinity of Caspian Sea. To identify suitable areas based on the presence of volcanic muds, a buffer analysis with 5000 m distance were given and selected areas were defined as probable geothermal prospects.

Geochemical data set

Geochemical methods are widely used in both preliminary prospecting and at every stage of geothermal exploration and development. Geochemical evidence layers were used for siting geothermal resource prospecting which include the distributions of hydrothermal alteration zones and hot springs with temperatures in excess of 25°C.

Hot springs

In the almost all the geothermal potential areas the most important indicators are hot springs with temperatures in excess of 25°C and also cause some more proofs such as alteration zones. Hot springs are evidence of a subsurface heat source and the temperature of springs has correlation with amount of heat flow. Those locations where hot springs rise to the surface are geothermal potential prospected areas because it is assumed that the probability of the occurrence of a geothermal resource is higher than that in the surrounding area.

Analysis of the spatial distribution of hot springs and geothermal wells in Japan shows that 97% of geothermal wells are located within 4000 m of hot springs (Noorollahi et al, 2006) and GIS software allows selecting hot springs with temperatures in excess of 25°C (annual mean temperature). To avoid of loosing potential area, optimistically, 5000 meter buffer distance was used as an evidence distance to select promising geothermal potential areas based on the locations of hot springs. There are 308 hot springs in Iran and most of them are located in North and Northwest of the country (Fig. 2). The hottest one is Geynarjeh in Northwest with 86°C where NW Sabalan geothermal field is located.

Hydrothermal alteration zone

The location and distribution of surface alteration zones can help to identify prospective geothermal areas because the alteration zones may be closely related to the main upflows of the geothermal system at depth. In other words, it is more likely that geothermal resources occur within and around hydrothermal alteration zones than in unaltered areas. Hydrothermal alteration involves mineralogical changes resulting from the interaction of hydrothermal fluids and rocks. The formation of secondary minerals in geothermal systems is controlled by the chemical/physical conditions of the system. For example, the presence, abundance, and stability of hydrothermal alteration minerals depend on the temperature, pressure, lithology, permeability, and fluid composition of the system (Browne, 1978; Harvey and Browne, 1991). Thus, analysis of the hydrothermal alteration provides information on the occurrence of geothermal resources.

The statistical field analysis shows that more than 90% of existing geothermal wells in Japan are located within 3000 m of the edges of alteration zones (Noorollahi et al, 2006). To define promising areas is based on the locations of hydrothermal alteration zones. To increase the chance and avoid of loosing potential area optimistically, 5000 meter buffer distance was used as an evidence distance to select promising geothermal potential areas. The acidic alteration in Iran mostly locates in northwestern, central and east side of the country. Those area which covered by alterations zone in Iran is 14948 km2 (about 1% of Iran). The most stretched zone has 208 km2 areas in north of Iran near to Damavand Volcano Mountain where there are several hot springs (Fig. 2).

Geophysical data set

Geophysical exploration techniques have been used successfully to locate the heat sources of geothermal system and characterized the permeability of the potential reservoir. For geothermal resources siting several geophysical data can be used in national scale but the availability of geophysical data in countrywide scale is restrictive. Gravimetry, Aeromagnetic, Seismic and Thermal methods (thermal gradient and heat flow) which are some of the methods can be used in geothermal resources prospecting in large scale investigations. Based on availability of data in national scale in Iran the micro and macro seismic epicenters and shallow intrusive rocks (detected by aeromagnetic survey analysis) are employed in this study.

At present earthquake mapping is a valuable reconnaissance tool for identifying potential geothermal fields and mapping their structural micro features. Thus in this study micro seismic and macro seismic epicenters were used as evidence layers.

Micro seismic epicenters

Micro seismic occurs in geothermal field more frequently than non geothermal area. The locations of low magnitude seismic epicenters are correlated with the locations to the presence of structures that allow reservoir fluid flow (Simiyu et al., 1998a). Long term experience in geothermal fields shows that micro earthquakes occur around most, but not necessarily all, geothermal fields. Geothermal seismic events tend to occur in swarms of small events with properties that may permit us to distinguish them from normal tectonic seismicity. On the periphery and outside of the field, events are larger and deeper (Simiyu et al., 1998). Earthquake hypocenters allow us to map the fractures that determination of the distribution conducts the hot fluids to or within the reservoir.

The recorded seismic data (< 4 Richter) in Iran was extracted from Geological Survey of Iran’s database (Geological Survey of Iran, 2005) and converted to the GIS format. A 5000 m buffer was generated around the points and the generated factor map was used in site selection process. There are 2598 recorded seismic data less than 4 Richter in Iran (Fig.3). About 162,000 km2 (10%) of Iran were selected by this parameter in the generated factor map.

Macro seismic epicenters

Geothermal systems occur along the tectonic margins where earthquakes are more frequent and crustal thicknesses are greater compared to the relatively a seismic place with thinner crust (D. B. Slemmons, 1975). Therefore based on natural and most of the time destructive earthquakes (in Iran more than 6 Richter) the recordable seismic data layers were used in the current site selection process as an evidence layer. A 40 km buffer (M.F. Coolbaugh et al., 2005b) was generated around the points and the generated factor map was used in site selection process.

There are 68 recorded seismic events more than 6 Richter in Iran from 1909 to 2003 (Fig.3). About 220,000 km2 (14%) of Iran were selected by this parameter in the generated factor map.

Intrusive bodies

Shallow intrusive bodies are a type of volcanic rocks which have been formed and cooled slowly under the surface. In some of the geothermal fields, young intrusive bodies play an important role as a heat source to supply some of the geothermal energy. Thus, the location and presence of the shallow intrusive rocks are important in primary geothermal exploration process. In the current study, it was assumed that the probability of the geothermal resource occurrence in the areas with intrusive racks is higher than other areas. The Geological Survey of Iran (2004) published a distribution map of the magnetic shallow bodies’ intrusion which is generated by processing and interpreting of total magnetic intensity map as well as available geological data. This map is digitized and 5000 m buffer (Noorollahi, et al., 2006) was applied.

The most of bodies’ intrusion in Iran located in northwest and center of Iran (Fig.3). The area which occupied by this racks are around 100 000 km 2 (6%).

DATA INTEGRATION METHOD

In applying data integration models to exploration of natural resources i.e. geothermal exploration, skill is important in the selection of the maps that will provide predictor keys of the resource to be studied, and if possible to avoid the cost of gathering redundant information (Prol-Ledesma, 2000).

Boolean integration modeling which is used in current study involves the logical combination of binary maps resulting from the application of conditional “OR” (Union) and “AND” (Intersect) operators. For performing Boolean logic model the study area based on each evidence layer was classified into two different areas. The area which assumed that the geothermal resource is exists assigned the value of 1 and the others value of 0. Figure 1 shows the conceptual model of the Boolean integration method which was applied for data integration in the site selection process.

Geological suitability was determined by integrating the selected areas (Buffer) based on volcanic rocks, volcanic craters, volcanic muds and faults factor maps. This four evidence layers were overlain by Boolean “OR” operator and the selected areas were combined (union) to identify geologically suitable areas. A suitability map based on geological investigations in Iran is shown in Fig. 4.

Geochemical suitability was identified by integrating selected areas on the base of alteration zones and hot springs factor maps. These two layers were overlain and the selected areas were combined (union) to identify the geochemical suitable area. A suitability map based on geochemical investigations in Iran is presented in Fig. 5.

Geophysical suitable area was determined by overlapping of the micro and macro seismic and shallow intrusive bodies factor maps by using the Boolean “OR” method. The selected areas were merged to identify the geophysical suitable area for geothermal prospected. A suitability map based on geophysical investigations is shown in Fig. 6. Table 1 shows the employed evidence layers and relative buffer distance which was used in geothermal site selection process.

Tab.1.Integration of evidence layers with buffer size

Data sets Evidence layers Relative

distance (m)

Geology Volcanic Rocks 3000

Volcanic craters 5000

Volcanic Mud 5000

Faults 6000

Geochemistry Hot springs 4000

Alteration Zone 5000

Geophysics Micro Seismic 5000

Macro seismic 40000

intrusive bodies 5000

 

Finally the Geological, geochemical and geophysical suitable area overlain and intersected using Boolean “AND” operator to identify the geothermal prospected areas. Fig.7. shows the location and extend of 18 prospected geothermal areas in countrywide which were selected and defined.

CONCLUSION

In the current study the geothermal potential area in Iran were investigated and identified by using available geological data including presence of volcanic rocks, volcanic craters, volcanic muds and faults, geochemical data such as hydrothermal alteration zones and hot springs and geophysical data consisting micro-seismic epicenters, macro seismic epicenters and shallow depth intrusive bodies. All of the involved digital maps provided in the scale of 1: 500,000.

Boolean integration method by using “OR” (Union) and “AND” (Intersect) operators were applied to combine the evidence layers in GIS environment.

Finally 18 geothermal prospective areas were identified.

Totally 8.8 % of Iran has defined as a geothermal energy potential sites. Further detailed filed investigations are recommended in every potential site and finally prioritizing of the sites. Table 2 shows geothermal potential prospected area in Iran.

The designed model in GIS environment is a dynamic model and can be improve by adding new data layers.

Tab.2. Characteristics of geothermal areas in Iran

Geothermal Area Providence Area (Km2)

Sabalan Ardebil 13037

Damavand Tehran 4648

Khoy_Maku Azerbaijan garbi 3257

Sahand Azerbijan shargi 3174

Bazman Systan va

baloochestan 8356

Taftan Systan va

baloochestan 4310

Tabas_Ferdoos Khorasan Jonoobi 46628

Khor Esfahan 2334

Tekab_Hashtrood Azerbaijan garbi 4639

Mahallat_Esfahan Esfahan_Markazi 13648

Zanja Zanja 3285

Avaj Hamadan 4283

Kashmar Khorasan Markaz 7107

Ramsar Gilan 5532

Amol Mazandaran 1697

Baft Kerman 11525

Minab_Bandar abbas Hormozgan 3191

Lar_Bastak Hormozgan 4191

 

 

Fig. 4. Geothermal prospected area base on the geological evidences

 

Fig. 5. Geothermal prospected area base on the geochemical evidences

 

Fig. 6. Geothermal prospected area base on the geophysical evidences

 

Fig. 7. Geothermal potential areas in Iran

انتخاب سايت بالقوه زمين گرمايي با استفاده از سيستم اطلاعات جغرافيايي (GIS)در ايران

چكيده

در اين مطالعه ، يك سيستم اطلاعات جغرافيايي (GIS) به عنوان يك ابزار تصميم گيري با هدف منابع زمین گرمائی بالقوه در ايران مورد استفاده قرار مي گيرد.هدف از اين مطالعه به روز رساني و شناسايي مناطق اميد بخش براي اكتشافات زمين گرمايي است،به عنوان پايه اصلي براي مطالعات منابع زمين گرمايي منطقه اي و تحقيقات حفاري.

اكتشاف ،زمين گرمايي،به عنوان مطالعه پايه براي منابع زمین گرمائی در مقياس منطقه اي آينده

تحقيقات و اكتشاف حفاري

پس از مطالعه جامع در مورد اطلاعات موجود در كشور و لايه هاي اطلاعاتي مهم برای انتخاب سايت منطقه زمين گرمايي ،ابتدا لايه هاي داده اي در دسترس براي اكتشاف منابع زمين گرمايي در مقياس ملي در سه مجموعه داده ها خلاصه شده اند،مجموعه داده هاي زمين شناسي(سنگ هاي آتشفشاني ،دهانه هاي آتشفشاني و گسل) مجموعه داده هاي ژئوشيمي (چشمه هاي آب گرم و اسيدي منطقه دگرسان) مجموعه داده هاي ژئوفيزيك،لرزه هاي ميكرو وبرندهاي كم عمق نفوذي)

در مرحله دوم مدل ادغام درمحيط سيستم اطلاعات جغرافيايي برنامه ريزي واجرا شده و سپس مناطق مناسبي در سراسر كشور به عنوان سايت هاي زمين گرمايي بالقوه مشخص شدند. در اين روش سيستم اطلاعات جغرافيايي مبتني بر دانش محور، نقشه هاي فاكتورهاي جمع آوري شده براي لايه هاي شاهد توليد شدند و روش هاي يكپارچه سازي بولي براي تركيب نقشه هاي كامل و دستيابي به روند انتخاب سايت مورد استفاده قرار گرفتند.

ArcMapكه شامل ابزارهای Geoprocessing وسازنده مدل مي شود ،براي اجراي مدل GIS براي اكتشافات منابع زمین گرمائی ،مورد استفاده قرار گرفته اند . در آخر ،18منطقه ي بالقوه زمین گرمائی انتخاب شدند. مناطق بالقوه زمین گرمائی در ايران در تمام سطح كشور پراكنده اند.

مقدمه

مراكز زمين گرمايي فعال طبيعي مختلف داراي نموداي مختلفي در سطح زمين از جمله چشمه هاي آب گرم fumaroles ،گلدان هاي گلي و دگرگوني هاي هيدروترمال كه از نمودهاي زمین گرمائی هستند ،مي باشد. اصولا" برنامه هاي اكتشاف زمين گرمايي از چنين مشاهداتي (نمودهايی)و ديگر روش هاي بررسي و اندازه گيري براي تشخيص منابع آتي زمین گرمائی در مقياس هاي بزرگ استفاده مي كنند. فرايند تصميم گيري نياز به تركيب و تجزيه و تحليل نتایج تعدادي از بررسي هاي مختلف و مطالعات دارد. بنابراين ،خطاهاي انساني در طي اين مراحل پيچيده اجتناب ناپذيرند. براي به حداقل رساندن خطاي انساني ، سيستم اطلاعات جغرافيايي مي تواند يك ابزار قدرتمند براي شناسايي مناطق آينده با استفاده از لايه هاي اطلاعاتي مختلف داده هاي ديجيتال باشد.

لايه ها:

دراين مطالعه ، اطلاعات جغرافيايي به عنوان يك ابزار موثر براي تفسير جدايي ناپذير از اطلاعات Geoscientific با استفاده از رويكرد كامپيوتري مورد استفاده قرار گرفته است.از اين رويكرد براي تعيين مناطق آينده با تركيب هاي مختلف لايه داده هاي ديجيتال در ايران استفاده شده است. پس از مطالعه جامع در مورد اطلاعات موجود در كشور ، و لايه داده هاي مهم براي انتخاب محل منطقه زمين گرمايي ،در مرحله اول ، لايه هاي داده اي در دسترس براي اكتشاف منابع زمين گرمايي در مقياس ملي ، در سه مجموعه داده ها خلاصه مي شوند: مجموعه داده هاي زمين شناسي (سنگ هاي آتشفشاني، دهانه هاي آتشفشاني و گسل)- مجموعه داده هاي ژئوشيمي ( چشمه هاي آب گرم و اسيدي منطقه دگرسان) و ژئوفيزيك- مجموعه داده هاي ميكرو epicenters لرزه اي و كم عمق، بدنه لرزان.

در مرحله دوم مدل ادغام شده ي محيط سيستم اطلاعات جغرافيايي ، برنامه ريزي و اجرا شده و سپس مناطق مناسب در سراسر كشور به عنوان سايت هاي بالقوه زمین گرمائی مشخص شده اند.

( ArcMap 9.1 ) GIS به عنوان يك ابزار پشتيباني تصميم گيري سيستم براي انجام انتخاب سايت مورد استفاده قرارگرفته است. ابزارهاي سازنده مدل در اطلاعات جغرافيايي مورد استفاده قرار گرفت. ابزارهاي سازنده مدل در ArcGis به عنوان يك محيط گرافيكي مورد استفاده قرار گرفتند كه در آن نمودار مراحل متعدد مورد نياز براي تكميل عمليات زميني پيچيده شكل گرفتند. هنگامي كه مدل اجرا شود، سازنده هاي مدل اطلاعات ورودي را با نظم مشخصي پردازش مي كنند و لايه هاي اطلاعاتي خروجي را توليد ميكنند. در اين مدل ساخته شده براي جايگزيني منطقه ‌آتي زمين گرمايي ، لايه هاي اطلاعاتي داده و پارامترهاي مرتبط متغيرند و مي توانند توسط كاربر در هنگام اعمال مدل در يك كشور يا مناطق ديگر براي انتخاب جزئيات سايت هاي زمين گرمايي تعريف شوند.

براي كمك به وزارت انرژي و صنعت زمين گرمايي در پيدا كردن و اعمال زمينه هاي زمين گرمايي ما بايد :1- درك دقيق تر از منابع زمين گرمايي شناخته شده كسب نماييم 2- تكنيك هاي نوآورانه براي پيدا كردن سيستم هاي نا شناخته يا پنهان زمين گرمايي ايجاد كنيم.

در مقياس هاي بزرگ مانند يك كشور توانايي نرم افزار GIS اجازه ميدهد تا با موفقيت سايت را براي منابع زمين گرمايي مورد نظر با كمترين هزينه و احتمال موفقيت بالا انتخاب كنيم.

بنا براين در اين مطالعه مناطق زمين گرمايي بالقوه در مقياس ملي انتخاب شدند و اميدوار كننده ترين مناطق مشخص شده اند.

سابقه

در 1998 GIS.ledesma-pro. RM رادر اكتشاف منابع گرمايي در مكزيك به كار گرفت. در آن پژوهش ، GIS براي تعيين ارتباط فضايي ژئوفيزيك و زمين شناسي و نقاط توليد در مزرعه ي شناخته شده ي Los azufres به كار گرفته شد.

درسال 2002 ، Mark F.coolbaugh از GIS در ارزيابي منطقه اي پتانسيل اكتشافي براي سيستم هاي زمين گرمايي در منطقه ي زمين گرمايي Great Basin استفاده كرد.

در اين مطالعه هدف اوليه استفاده از سيستم اطلاعات جغرافيايي براي روشن سازي ارتباط بين سيستم هاي زمين گرمايي و ويژگي هاي زمين شناسي ، ژئوشيميايي و ژئوفيزيكي ،بوده و اهداف تابعه به تجسم و تجزيه و تحليل داده ها براي پيدا كردن نقاط ابهام در اطلاعات و شناسايي پروژه هاي تحقيقاتي بالقوه جديد است. در سال 2004 ،Noorollahi.Y از GISبراي بهره برداري زمين گرمايي در دماي بالاي منطقه زمين گرمايي Namafjall در شمال ايسلند استفاده كرد. دراين تحقيق بر يدا كردن بهترين محل براي سايت هاي مته و محل نيروگاه در Bjarnarflag كه منطقه اي زمين گرمايي در Namafjall است،با استفاده از زمين شناسي،ژئوشيمي،ژئوفيزيك ولايه اطلاعاتي زمين گرمايي متمركز است و ملاحظات زيست محيطي را نيز در نظر مي گيرد.

روش تحقيق

Gis براي انجام يك تجزيه و تحليل مناسب و فرايند انتخاب سايت استفاده شده است چرا که می تواند حجم بالائی از اطلاعات را مدیریت کند و ابزاری قدرتمند در تصویر سازی اطلاعات موجود و جدید است و مي تواند به توليد نقشه هاي جديد بدون هرگونه خطاي انساني در طول روند تصميم گيري كمك كند و مديريت موثر اطلاعات GIS را امكان پذير مي كند. دو روش تحليلي براي انتخاب نمايش داده شده : روش هاي اتحاد و متقاطع

اين روش ها به طور خلاصه در بخش هاي آتي آورده شده اند. اين مطالعه در مقياس (1:500000)به اجرا درآمد و 9لايه اطلاعات مهم مورد استفاده قرار گرفته است. در تمام نقشه هاي توليد شده ،مناطق مورد مطالعه به دو بخش تقسيم شده اند: وجود منابع زمين گرمايي و عدم وجود منابع زمين گرمايي و نقشه هاي ثانويه نيز توليد شده اند.

اين عمليات مي تواند توسط معادله ساده زير نشان داده شود:

S=(f u vr u vc u vm) I (hs u az) I (mis u mas u ib)

که در آن i و u نشان دهنده " و " و " یا " هستند عملیات s به معنی مناطق مناسب و f، vr ،vc ، vm ، hs،az ،mas به ترتیب نشان دهنده خطاها ، سنگ های آتشفشانی ، دهانه آتشفشانی، گل های آتشفشانی ، چشمه های آب گرم ، منطقه تغییرات ، میکرو کلان لرزه ای ،لرزه ای و بدنه های لرزان هستند

نموداري از اين روش كه در فرايند تصميم گيري و انتخاب سايت هاي زمين گرمايي بالقوه مورد استفاده قرار گرفت در نمودار(1) آورده شده.

عمليات اتصال

ابزار اتصال در ArcInfo يك پوشش جديد با استفاده از پوشش دو يا چند پوشش چند ضلعي ايجاد مي كند. پوشش خروجي شامل تركيبي از چند ضلعي ها و ويژگي هاي هر دو پوشش است. در استفاده از اين روش ،آن دسته از مناطق مناسب انتخاب شده توسط هر يك از لايه هاي شواهد با هم تركيب مي شوند تا از ، از دست رفتن هر يك از مناطق آتي تعريف شده جلوگيري كند و تنها از يك لايه ي شاهد در داخل مجموعه ي داده ها استفاده مي كند . مدل به ما اجازه مي دهد لايه هاي بيشتري مانند شار گرما ، جريان گرما ، Gravimetry و ژئوفيزيك را به مجموعه داده ها اضافه كنيم.

عمليات تقاطع (AND)

 

شکل (1)

ابزار تقاطع در ArcInfo تقاطع هندسي هر تعداد از ويژگي طبقات و لايه داده شده كه نشان دهنده فعاليت هاي زمين گرمايي (زمين شناسي ، ژئوشيمي،ژئوفيزيك) است را محاسبه مي كند. ويژگي هايي كه در تمام ورودي ها مشترك هستند، با استفاده از اين روش انتخاب شدند.(بونهام كارتر 1994) اين حاكي از آن است كه منطقه انتخابي براساس تمام لايه هاي اطلاعات براي هدف مطالعه مناسب است.

لايه هاي شاهد

در اين مطالعه ،منطقه زمين گرمايي پيش بيني شده در سراسر كشور تعريف شده اند. شناسايي اوليه ي منابع زمين گرمايي با استفاده از مجموعه داده هاي ديجيتال در دسترس از جمله زمين شناسي،ژئوشيمي و ژئوفيزيك انجام شد. هرمجموعه از داده ها شامل برخي از لايه داده كه قبلا ذكر شد، مي شود. (fig1)

اين لايه داده براي توليد نقشه هاي عامل مورد استفاده قرار گرفت و نقشه هاي فاكتور براي اكتشاف منبع زمين گرمايي مورد استفاده قرار گرفت كه مي تواند منابع زمين گرمايي موجود در كشور را پيش بيني كند.

لايه داده ها ي معرفي شده در اين مدل عبارتند از : توزيع فضايي از سنگ هاي آتشفشاني،دهانه آتشفشاني،آتشفشان گل، گسل ،چشمه هاي آب گرم، مناطق دگرسان، epicenters لرزه اي خرد و كلان و بدنه ي لرزان . شكل هاي 2و3 اكثر لايه هاي شواهد را نشان مي دهند.

 

شکل (2)

 

شکل (3)

مجموعه داده هاي زمين شناسي

مطالعات زمين شناسي نقش مهمي را در تمام مراحل اكتشاف زمين گرمايي ايفا مي كنند، در مراحل اوليه جايگزيني ، تعدادي از مناطق زمين گرمايي به طور معمول با هم مورد مطالعه قرار مي گيرند، در حالي كه يكي از آنها براي اكتشافات دقيق انتخاب مي شود. مطالعات زمين شناسي همچنين اطلاعات پيش زمينه اي براي تفسير داده هاي به دست آمده با استفاده از اكتشافات ديگرروش ها را ارائه مي دهد. اطلاعات زمين شناسي همچنين مي تواند در مرحله توليدبراي توسعه منابع و مديريت مورد استفاده قرار گيرد. مدت زمان و هزينه هاي اكتشاف را مي توان با اتخاذ برنامه اكتشافي خوب طراحي شده و تحقيقات هماهنگ و كارآمد به حداقل رساند.

سنگ هاي آتشفشاني

وجود سنگ هاي آتشفشاني در منطقه شاهدي است بر افزايش احتمال وجود منابع زمین گرمائی. تحقيقات در مناطق زمين گرمايي فعال نشان مي دهد كه بسياري از آتشفشان هاي جوان با زمينه هاي زمين گرمايي در ارتباطند. از طرف ديگر بيشتر مساحت منطقه ي زمين گرمايي در دماي بالا داراي برخي از سنگ هاي آتشفشاني است. بنابراين ، بر اين اساس حضور لايه داده هاي سنگ هاي آتشفشاني به عنوان شواهدي براي شناسايي چشم انداز زمين گرمايي در ايران مورد استفاده قرار گرفته اند. سنگ هاي آتشفشاني ايران از NW تا SE گسترش داشته و در بخش شمالي اين كشور در كوه هاي البرز و زاگرس قرار دارند. منطقه تحت پوشش سنگ هاي آتشفشاني 145973كيلومتر مربع (9%) است. در اين مطالعه (Noorollahi وهمكاران ،2006) اندازه بافر ، در اطراف چند ضلعي از سنگ هاي آتشفشاني داده شده بود تا مناطق منابع مناسب زمين گرمايي را بر اساس توزيع سنگ هاي آذرين تعيين شوند.

دهانه هاي آتشفشاني

انرژي زمين گرمايي را مي توان از حرارت طبيعي زمين كه مرتبط با آتشفشان فعال و يا آتشفشان غير فعال جوان كه هنوز هم از اعماق گرما توليد مي كند مهار كرد. بنابراين بديهي است كه آتشفشان ها شاخص هاي منابع حرارتي زيرزميني هستند. چاله هاي آتشفشاني مي توانند يكي از شواهد در اكتشافات زمين شناسي باشند چرا كه حضور چاله ها منجر مي شود كه زمين شناسان گمان كنند كه منطقه ميزبان حجم بالايي از فعاليت هاي آتشفشاني بوده و يا هنوز مي باشد. نقشه دهانه هاي آتشفشاني ايران به عنوان يك لايه ي شاهد براي تصميم گيري فوري در مواقعي استفاده شد كه در چه مواقعي بايد بر فعاليت هاي اكتشافي زمين گرمايي بيشتري در منطقه متمركز شد. بسياري از دهانه هاي آتشفشاني در اين نقشه در شمال غرب و در شرق كشور هستند. در حال حاضر 47 دهانه آتشفشاني شناخته شده در ايران (شكل2) وجود دارد. براي شناسايي مناطق مناسب بر اساس حضور دهانه هاي آتشفشاني ،تجزيه و تحليل بافر از 5000 متر از راه دور انجام گرفت (Noorollahi ،و همكاران ،2006)و مناطق انجام شده به عنوان مناطق احتمالي زمين گرمايي تعريف شدند.

گسل

يكي از كليدهاي هدف قرار دادن منطقه زمين گرمايي بالقوه درك نقش گسل در كنترل جريان سيال زير سطحي است. شكستگي ها و گسل مي توانند نقش مهمي در زمينه هاي زمين گرمايي داشته باشند، چرا كه مايع بيشتر از طريق شكستگي در سنگ ها جريان پيدا مي كند. اهميت شكستگي در توسعه زمين گرمايي به رسميت شناخته شده است، Hanano (2000) اشاره كرده است كه گسل بر ويژگي همرفت طبيعي در سيستم هاي زمين گرمايي تاثير مي گذارد.

Blewitt و همكاران.(2003) در مقياس منطقه اي ، مكان هاي موجود در نيروگاه هاي توليد نيرو در graet basin ايالات متحده آمريكا ، و الگوي فضايي چاه هاي زمين گرمايي كه به شدت با نرخ GPS measured كرنش تكتونيكي transtensional در ارتباط است را نشان مي دهد. اين امر نشان مي دهد كه در برخي از مناطق ، سيستم هاي زمین گرمائی لوله كشي ممكن است توسط نيروگاه هاي گسل كه به عنوان لوله هايي كه مدام توسط فعاليت هاي تكتونيكي متصلند كنترل شوند.

تجزيه و تحليل از راه دور توسط نوراللهی و همكاران در سال 2006 در ژاپن براي تعيين ارتباط غالب از راه دور زمين گرمايي حلقه چاه به محل گسل فعال اائه شده در نقشه مقياس 1:250000 انجام گرفت

نتايج نشان مي دهند كه 95% از اين چاه در منطقه 6000 متري گسل واقع شده اند. اين فاصله به نظر مي رسد براي گردش خون و نفوذپذيري مايع بيش از حد طولاني باشد،با اين حال ، در اين مقياس تنها مناطق گسل بزرگ ارائه شده و بايد چند گسل كوچكتر و مرتبط مقياس دقيق ارائه شده كه در اينجا آورده نشده اند و به حساب نيامده اند در محاسبات رابطه ي از راه دور وجود داشته باشند.

بنابراين در مطالعه حاضر براي جلوگيري از كنار گذاشتن ناخواسته برخي مناطق پيش بيني شده توسط اين اين لايه ، از نقشه در مقاس 6000 متر اندازه بافر با استفاده از ابزار بافر Arc map استفاده شده است و منطقه مشخص به عنوان منطقه بالقوه زمين گرمايي براساس گسل و شكستگي تعيين شده است. در این مقياس 12692 گسل محوري ، جزئي و اصلي وجود دارد.

گل هاي آتشفشاني

تجمع مخروطي از انواع تركيبات شن و ماسه و قطعات سنگ، كه ناشي از فوران گل مرطو ب بوده و توسط مايع يا فشار گاز به بالا كشانده شود .گل ممكن است در زمان فوران تشكيل شود ومانند باران گل يا گدازه از آسمان به زمين سقوط كند. گل هاي آتشفشاني مي توانند در بر گيرنده ي يكي از شواهد تحقيقات زمين شناسي براي منابع زمين گرمايي باشند، چرا كه فشار گل ها زمين شناسان را به اين فكر وا مي دارد كه اين منطقه ميزبان ميزان بالايي از فعاليت هاي آتشفشاني بوده يا هنوز مي باشد. نقشه گل هاي آتشفشاني ايران در اين مطالعه به عنوانيك لايه ي شاهد مورد استفاده قرار گرفت. در حال حاضر 12نوع گل آتشفشاني در ايان شناخته شده است (شكل 2)

ده نوع از گل هاي آتشفشاني در جنوب شرقي كشوردر مجاورت دريا ي عمان و دو نوع در شما شرق در مجاورت دريا ي خزر واقع شده اند. براي شناسايي مناطق مناسب بر اساس حضور گل هاي آتشفشاني يك تجزيه و تحليل بافري در فاصله 5000 متري انجام گرفته ، مناطق انتخاب شده به عنوان چشم اندازهاي احتمالي زمين گرمايي تعريف شده اند.

مجموعه داده هاي ژئو شيميايي

روش هاي ژئوشيميايي به طور گسترده اي در هر دو نوع اكتشاف مقدماتي و در هر مرحله از اكتشاف زمين گرمايي و توسعه استفاده مي شوند. لايه شواهد ژئوشيميايي براي جايگزيني منابع زمين گرمايي اكتشاف كه عبارتند از توزيع هاي مناطق دگرسان و گرم چشمه با دماي بيش از 25 درجه سانتي گراد مورد استفاده قرار گرفت. تقريبا در تمام مناطق زمين گماي بالقوه مهمترين شاخص چشمه هاي آب گرم با دماي هوا در بيش از 25 درجه سانتي گراد هستند كه همچنين باعث اسناد بيشتر مانند مناطق تغير نيز مي باشند. چشمه هاي آب گرم شواهدي از يك منبع گرمايي زير سطح زمين هستند و درجه حرارت چشمه با مقدار جريان گرما ارتباط دارد. مكان هايي كه چشمه هاي آب گرم به آنها وارد مي شوند داراي سطوح زمين گرمايي بالقوه هستند چرا كه فرض بر آن است كه احتمال بروز يك منبع زمين گرمايي در اين مناطق بيشتر از مناطق اطراف است. تجزيه و تحليل توزيع فضايي چشمه هاي آب گرم و چاه هاي زمين گرمايي در ژاپن نشان ميدهد كه 97% از چاه هاي زمين گرمايي در 4000 متري چشمه هاي آب گرم واقع شده اند .

(نورالهی و همكاران ،2006) و نرم افزار GIS انتخاب چشمه هاي آب گرم با درجه حرارت بيش از حد 25 سانتي گراد (دماي متوسط سالانه) را امكان پذير مي كند. براي جلوگيري از ، از دست رفتن مناطق بالقوه، اگر خوشبين باشيم ، 5000متر بافر از راه دور به عنوان شاهد راه دور مورد استفاده قرار گرفت تا مناطق بالقوه زمين گرمايي را بر اساس محل چشمه آب گرم انتخاب كند.308 چشمه آب گرم در ايران وجود دارد و بسياري از آنها د رشمال و شمال غرب كشور (شكل2) واقع شده اند . داغترين آنها در Geynarjeh در شمال غربي با 86 درجه سلسيوس در جايي است كه NWميدان زمين گرمايي سبلان واقع شده است.

منطقه دگرسان

محل و توزيع مناطق دگرگوني سطحي مي تواند به شناسايي مناطق پيش بيني شده ي زمين گرمايي كمك كند ، چرا كه مناطق دگرسان ممكن است با سرچشمه اصلي سيستم زمين گرمايي در عمق مرتبط باشد. به عبارت ديگر احتمال اينكه منابع زمين گرمايي در داخل و در اطراف مناطق دگرسان ديده شوند در مقايسه با مناطق بدون تغيير بيشتر است. مناطق دگرسان شامل تغييرات كانيشناسي ناشي از تعامل سيالات هيدروترمال و سنگ مي شود. شكل گيري مواد معدني ثانويه در سيستم هاي زمين گرمايي توسط شرايط فيزيكي/ شيميايي سيستم كنترل مي شوند. به عنوان مثال: حضور ، فراواني و ثبات مواد معدني مناطق دگرسان وابسته به دما ، فشار ، سنگ شناسي ، نفوذپذيري و تركيب مايع سيستم بستگي دارد. بنابراين ، تجزيه وتحليل مناطق دگرسان اطلاعاتي در مورد وقوع منابع زمین گرمائی، فراهم ميكند.

تجزيه و تحليل آماري ميداني نشان مي دهد كه بيش از 90درصد از چاه هاي زمين گرمايي موجود در ژاپن واقع در عرض 3000 متري از لبه هاي مناطق دگرگوني قرار گرفته اند.( نوراللهی و همكاران ،2006)

تعريف مناطق مناسب ، وابسته به مكان مناطق هيدروترمال دگرسان است. براي افزايش اين احتمال و جلوگيري از، از دست رفتن منطقه بالقوه ، خوش بينانه، 5000متر فاصله بافر به عنوان شاهد راه دور مورد استفاده قرار گرفت تا مناطق ، مراكز بالقوه مناسب زمين گرمايي را انتخاب كند. دگرگوني اسيدي در ايران عمدتا در شمال غرب ، سمت مركزي و شرق كشور واقع است. منطقه اي كه توسط منطقه تغييرات در ايران تحت پوشش است عبارت است از : 14948 كيلومتر مرع(حدود 1% ايران).

كشيده ترين منطقه تا محدوده هاي 208 كيلومتر مربع در مناطق شمال ايران نزديك به كوه آتشفشان دماوند است كه در آن چندين چشمه آب گرم (شكل2) وجود دارد.

مجموعه داده هاي ژئوفيزيك

تكنيك هاي اكتشاف ژئوفيزيك با موفقيت به كار گرفته شده اند و مكان منابع گرماي سيستم زمين گرمايي و نفوذ پذيري مخازن بالقوه را تعيين كرده اند. براي مكان منابع زمین گرمائی چندين داده ي ژئوفيزيك را مي توان در مقاس ملي مورد استفاده قرار داد اما دسترسي به داده هاي ژئوفيزيك در مقياس كشوري محدود است.

Gravimetry،Aeromagnetic، روش هاي لرزه اي و حرارتي (گردش حرارتي و جريان گرما ) كه برخي از روش هايي هستند كه مي توانند در منابع زمين گرمايي در تحقيقات مقياس هاي بزرگ استفاده شوند.

بر اساس دسترسي به اطلاعات در مقياس ملي در ايران epicenters هاي ميكرو و كلان لرزه اي و سنگ هاي لغزنده كم عمق (كشف شده توسط تجزيه و تحليل بررسي aeromagnetic) در اين مطالعه استفاده شده اند. در حال حاضر نقشه برداري زلزله ابزار شناساي با ارزشي براي شناسايي پتانسيل زمينه هاي زمين گرمايي و نقشه برداري از ويژگي هاي ميكرو ساختاري آنهاست. بنابراين در ان مطالعه كانون هاي لرزه اي خرد وكلان به عنوان لايه شواهد مورد استفاده قرا رمي گيرد.

كانون هاي ميكرو لرزه اي

اغلب زمين لرزه ميكرو در زمينه ي زمين گرمايي بيشتر از منطقه غير زمين گرمايي رخ مي دهد. مكان هاي كانون هاي لرزه اي ضعيف تر با مكان هايي داراي ساختارهايي كه جريان سيال مخزن را ممكن مي كنند در ارتباطند. تجربه طولاني مدت در زمينه هاي زمين گرمايي نشان مي دهد كه زمين لرزه كوچك در اطراف بيشتر رخ مي دهد ، اما نه لزوما" همه ي زمينه هاي زمين گرمايي.

رويدادهاي لرزه اي زمین گرمائی متمايل اند كه در گروه هاي رويدادهاي كوچك با ويژگي هايي رخ دهند كه به ما اجازه مي دهد آنها را ازلرزه هاي طبيعي تكتونيكي متمايز كنيم. در حاشيه و خاج از ميدان ، حوادث بزرگتر و عميق تر هستند.(simiyu و همكاران 1998).

زلزله

مراكز تزريقي به ما اجازه مي دهند كه نقشه شكستگي هايي كه توزيع مايعات داغ به داخل يا خارج از مخازن را تعيين مي كنند ترسيم كنيم. داده هاي ثبت شده (>4 ريشتر) زمين لرزه در ايران از سازمان زمين شناسي بانك اطلاعاتي ايران به دست آمده به شكل GIS تبديل شده اند. يك بافر 5000 متري در سارسر نقاط طراحي شده و نقشه عامل توليد شده در روند انتخاب سايت به كار گرفته شد.

2598لرزه ي كمتر از 4 ريشتر در ايران ثبت شده است. در حدود 162000 كيلومتر مربع از ايران (10%) ، با اين پارامتر د نقشه فاكتور انتخاب شده اند.

كانون هاي كلان لرزه اي

سيستم هاي زمین گرمائی در امتداد حاشيه تكتونيكي رخ مي دهد كه در آن زلزله هاي مكررتر و پوسته از ضخامت بيشتري نسبت به محل لرزه اي با پوسته نازك تر برخوردار است. (B.Slemmons.d.1975) برخوردار است. بنابراين بر اساس زمان طبيعي واكثريت زمين لرزه هاي مخرب (در ايران بيشتر از 6 ريشتر)، لايه هاي اطلاعات لرزه اي قابل ثبت در روند هاي انتخاب سايت كنوني به عنوان لايه ي شاهد استفاده شدند. يك بافر 40 كيلومتري (coolbaugh. F.M و همكاران ، b 2005) در سراسر نقاط توليد شده ونقشه عامل توليد شده در فرايند انتخاب محل مورد استفاده قرار گرفت.

68 رويداد لرزه اي ثبت شده بيش از 6 ريشتر در ايران موجود است. (بين سال هاي 1909تا2003) . در حدود 220000 كيلومتر مربع (14%) از ايران برطبق ان پارامتر بر روي نقشه ي عامل انتخاب شدند. بدنه هاي لغزنده كم عمق نوعي از سنگ هاي آتشفشاني هستند كه در زير سطح شكل گرفته و به آرامي سرد شده اند. در برخي از زمينه هاي زمين گرمايي ، بدنه هاي جوان لغزنده نقش مهمي را به عنوان منبع حرارت براي تامين بخشي از انرژي زمين گرماي ، ايفا مي كنند. بنابراين محل وحضور سنگ هاي كم عمق و لغزنده در روندهاي اوليه اكتشاف زمين گرمايي با اهميتند. در مطالعه ي حاضر ، تصور برآن بوده است كه احتمال بروز منبع زمين گرمايي در مناطقي با سنگ هاي لغزنده بسيار بيشتر از مكان ها دگر است.

سازمان زمين شناسي ايران (2004) نقشه توزيع بدنه ها كم عمق مغناطيسي را منتش كرده است كه توسط پدازش و تفسير نقشه ي جامع شدت مغناطيسي و همچنين اطلاعات زمين شناسي موجود شكل گرفته است. اين نقشه ديجيتالي شده است و از 5000 متر بافر( Noorollahi و همكاران ،2006) استفاده شده است. بسياري از بدنه هاي لغزان در ايران در شمال غرب و مركز ايران (fig3) واقع شده اند. منطقه اشغال شده توسط اين سنگ ها در اطراف 100000 كيلومتر مربعي (6%) واقع شده است.

روش ادغام دادها

در استفاده از مدل يكپارچه سازي داده ها براي اكتشاف منابع طبيعي يعني اكتشاف زمين گرمايي ، مهارت در انتخاب نقشه بسيار با اهميت است چرا كه كليد هاي پيش بيني منابع مورد مطالعه ي آتي را ارئه مي دهند و در صورت امكان از هزينه جمع آوري اطلاعات بي فايده جلوگيري مي كند.(2000.ledesma-prol)

مدل سازي و يكپارچه سازي بولي كه در مطالعه حاضر بكار گرفته شده ،شامل تركيبي منطقي از نقشه باينري حاصل از استفاده اپراتورهاي "OR" شرطي و "AND" تقاطع ، مي شود. براي اجراي مدل منطق بولي منطقه منطقه مورد مطالعه بر اساس هر يك از لايه هاي شواهد به دو حوزه ي مختلف طبقه بندي شده است. منطقه اي كه گمان مي رفته شامل منبع زمين گرمايي است داراي ارزش 1 و ديگر مناطق داراي ارزش 0 بوده اند. شكل 1 مدل مفهومي از بولي را نشان مي دهدكه براي يكپارچه سازي اطلاعات در روند انتخاب سايت استفاده شده است. مناسبت زمين شناسي از طريق ادغام مناطق انتخاب شده(بافر) بر اساس سنگ هاي آتشفشاني ، دهانه هاي آتشفشاني ،گل هاي آتشفشاني و گسل عامل نقشه تعيين شده. اين چهار شواهد توسط عملگر " OR" بولي تعريف شده و مناطق انتخاب شده براي شناسايي مناطق زمين شناسي مناسب تركيب شدند. يك نقشه مناسب و بر پايه تحقيقات زمين شناسي در ايران در شكل 4 نشان داده شده است. مناسبت ژئوشيميايي با ادغام مناطق انتخاب شده براساس مناطق دگرساني و نقشه چشمه هاي آب گرم تعيين شده است. اين دولايه تعريف شده و مناطق انتخابي براي تشخيص مكان ژئوشيميايي مناسب تركيب شدند.

يك نقشه مناسب بر پايه تحقيقات ژئوشيميايي در ايران در شكل 5 آورده شده است. منطقه مناسب ژئوفيزيك برطبق تداخل لرزه هاي خرد و كلان و نقشه هاي بدنه هاي لغزان با استفاده ازروش " OR" بولي تعيين شدند. اين مناطق انتخاب شده براي شناسايي منطقه ي ژئوفيزيكي مناسب با زمين گرمايي مورد نظر با يكديگر ادغام شدند. يك نقشه مناسب براساس تحقيقات ژئوفيزيكي در شكل 6 آورده شده است. جدول 1 نشان دهنده لايه هاي شاهد به كارگرفته شده و فاصله هاي بافر مرتبط است كه در روند انتخاب سايت زمين گرمايي استفاده شده اند. در نهايت زمين شناسي ، ژئوشيميايي و ژئوفيزيكي منطقه مناسب تعيين شده از بولي عملگر "AND" براي شناسايي مناطق زمين گرمايي مورد نظر تلقي شدند. شكل 7 نشان دهنده ي مكان و گسترش 18 منطقه ي پيش بيني شده در سطح كشور است كه انتخاب و تعيين شده اند.

نتيجه گيري

در مطالعه ي حاضر منطقه ي زمين گرمايي بالقوه در ايران با استفاده از داده هاي موجود زمين گرمايي كه شامل سنگ هاي آتشفشاني، دهانه هاي آتشفشاني ، گل هاي آتشفشاني وگسل ها ، داده هاي ژئوشيميايي مانند هيدروترمال مناطق دگرساني و چشمه هاي آب گرم و داده هاي ژئوفيزيك شامل كانون هاي خود لرزه اي ، كلان زمين لرزه epicenters و بدنه هاي كم عمق لغزنده مي شوند ، مطالعه و بررسي شدند. همه ي نقشه هاي ديجيتالي مورد استفاده در مقياس 1:500000 ارائه شده است. روش يكپارچه سازي بولي با استفاده از اپراتور هاي "OR" (اتحاديه) و "AND" (تقاطع) براي تركيب لايه شواهد در محيط سيستم اطلاعات جغرافيايي به كار گرفته شدند. در نهايت 18 منطقه ي زمين گرمايي آتي شناخته شدند . در مجموع 8.8% از ايران به عنوان سايت زمين گرمايي بالقوه تعريف شده اند. تحقيقات ميداني با جزييات بيشتر در تمام سايت هاي بالقوه و نهايتا" اولويت بندي سايت ها پيشنهاد مي شود. جدول 2 نشان دهنده ي منطقه ي زمين گرمايي بالقوه مورد نظر در ايران است.مدل طراحي شده در محيط GIS يك مدل پويا است و مي تواند با اضافه كردن لايه هاي اطلاعاتي جديد تكميل شود.

 

 

شکل (4)

 

شکل (5)

 

شکل (6)

 

شکل (7)

تهیه و ترجمه مقاله :

غلامرضا نیکخواه

منبع :

Writer: Hossein Yousefi, Sachio Ehara, Younes Noorollahi

http://pangea.stanford.edu/ERE/pdf/IGAstandard/SGW/2007/yousefi.pdf

 

www.azenasanatparsian.com

کلیه حقوق متعلق به شرکت آزنا صنعت پارسیان می باشد. کپی برداری از مطالب سایت بلامانع است. 
Copyright (c) 2010, Azena Webmaster Group. All rights reserved.