تفسیر توامان داده‌های الکترومغناطیسی با عدد القای پایین (em-lin) و توموگرافی مقاومت‌ویژه الکتریکی (ert)؛ مطالعه موردی: منطقه‌ای در آفریقای جنوبی

تفسیر کمی داده‌های دو روش توموگرافی مقاومت ویژه الکتریکی و الکترومغناطیسی با عدد القای پایین از طریق معکوس‌سازی میسر است. معکوس‌سازی داده‌های دو روش با دو مشکل عدم یکتایی و ناپایداری مواجه است که برای رفع آنها باید از قیدها و اطلاعات اولیه بهره گرفته ‌شود. مسئله مهم‌تر آن است که داده‌های یک روش ژئوفیزیکی در موارد زیادی منجر به تفسیر مطلوبی از ساختار زیر سطح نمی‌شود، بنابراین ترکیب داده‌های ژئوفیزیکی اجتناب‌ناپذیر است. تفسیر توامان داده‌های دو یا چند روش ژئوفیزیکی یکی از متداول‌ترین راهکارهای شناسایی هر چه بهتر بی‌هنجاری‌های زیر سطح زمین است. در این مقاله از تفسیر توامان داده‌های توموگرافی مقاومت ویژه الکتریکی و الکترومغناطیس با عدد القای پایین برای منطقه ای در کشور آفریقای جنوبی استفاده می‌شود. در این ناحیه شناسایی دایک دولریتی مهم‌ترین هدف در اکتشاف آب زیرزمینی است که آشکارسازی آن از طریق فرآیند معکوس‌سازی داده های مذکور صورت می گیرد. برای معکوس‌سازی داده‌های دو روش از الگوریتم کمینه طول وزن‌دهی شده استفاده می‌شود و تابع وزن‌دهی عمقی به‌عنوان ماتریس وزن‌دهی مدل بکار گرفته می‌شود. معکوس‌سازی داده‌های الکترومغناطیسی با عدد القای پایین نشانگر دایکی نسبتاً ضخیم در گستره عمقی کمتر از 5 تا 15 متر و با گسترش افقی از 185 تا 200 متر (ضخامتی نزدیک به 15 متر) است. روش توموگرافی مقاومت ویژه الکتریکی محیطی لایه ای را بازیابی می‌کند و در لایه رسانای نزدیک به سطح دایک مقاومی تا نزدیک سطح قابل‌مشاهده است. درواقع روش الکترومغناطیس دایک را بهتر بازسازی می‌کند و تنها روش توموگرافی مقاومت‌ویژه الکتریکی ساختار لایه‌ای را نشان می‌دهد.

joint interpretation of electromagnetic in low induction number and electrical resistivity tomography: a case study on data from an area in south africa

summaryquantitative interpretation of electrical resistivity tomography (ert) and electromagnetic in low induction number (em-lin) data sets is possible through inversion. data inversion of the two methods is confronted with two problems of non-uniqueness and instability, which must be solved by the use of constraints and a priori information. the more important issue is that the implementation of one geophysical method does not lead to a favorable interpretation of the subsurface structure in many cases, so the combination of geophysical data is inevitable. in this paper, the joint interpretation of resistivity and electromagnetic data in low induction number data is used for a site in south africa. in this area, the identification of dolerite dyke is the most important goal in the exploration of underground water. here, a 2d forward modeling code for em-lin and ert is developed based on the integral equation (ie) method. also, a linear relation between model parameters and apparent conductivity values is proposed. to invert both data sets, the weighted minimum length solution algorithm is used, and the depth weighting function is used as the model weighting matrix. the inversion of electromagnetic in low induction number indicates a relatively thick dyke in the depth range of less than 5 to 15 m and with a horizontal extension of 185 to 200 m (thickness is about 15 m). electrical resistivity tomography recovers a two layered medium, and in the conductive layer close to the surface of the dyke, a resistive dyke is extended to near the surface. the electromagnetic method reconstructs the dyke better, while electrical resistivity tomography can recover the layered structure.introduction interpretation of ert and electromagnetic data requires inverse modeling because direct interpretation of measured data is not possible except for very simple cases, and this can be accomplished qualitatively. furthermore, unlike seism methods for which data processing provides sufficient information for interpretation, there is no efficient technique available for quantitative interpretation of ert and electromagnetic data. individual data inversion has provided successful interpretations of subsurface anomalies for decades [1-4], but there are many cases where individual inversion does not result in a high-resolution image of the subsurface. as a result, a combination of geophysical methods is very important, which may be done in three general ways: 1) joint interpretation [5], 2) sequential or cooperative inversion [6], and 3) joint inversion [7]. in the joint interpretation, the inversion of each method is obtained separately, then the final model of the subsurface is presented based on the inversion models, geological information, and the available a priori information. in this paper, the joint interpretation of ert and em-lin data is used for the site in south africa. the dolerite dyke in this area is the main anomaly for groundwater exploration.methodology and approachesperez-flores et. al introduced linear ies for 3d em-lin modeling of horizontal and vertical magnetic dipoles using the born approximation [8]. these ies are fredholm integral equations of the first kind for which observed apparent resistivities are linearly related to the true conductivities as follows: equations for vertical magnetic di