Passive-source seismic methods for mineral exploration

Η έρευνα για τον εντοπισμό ορυκτών πόρων αποτελεί σημαντικό κλάδο της μεταλλευτικής. Καθώς όμως τα διαθέσιμα κοιτάσματα κείτονται βαθύτερα και σε πιο πολύπλοκες συνθήκες, η αναγκαιότητα να βρεθούν αποτελεσματικότεροι και βιώσιμοι τρόποι για την εξερεύνηση του υπεδάφους γίνεται όλο και πιο επιτακτική. Η παρούσα διδακτορική διατριβή φιλοδοξεί να αξιολογήσει την εφαρμογή παθητικών σεισμικών μεθόδων με σκοπό τη διερεύνηση του υπεδάφους μιας μεταλλευτικής περιοχής, χρησιμοποιώντας ως σεισμική πηγή αποκλειστικά τη φυσική σεισμικότητα. Σε αυτό το πλαίσιο, σχεδιάσαμε και πραγματοποιήσαμε παθητική σεισμική μελέτη για τη διασκόπηση της ανεξερεύνητης μεταλλευτικής περιοχής του Γερολέκα, στην Κεντρική Ελλάδα. Ο μεταλλευτικός στόχος ήταν το βάθος στο οποίο απαντάται η επαφή φλύσχη-ασβεστόλιθου της ζώνης Παρνασσού-Γκιώνας, η οποία σχετίζεται με την εμφάνιση βωξιτικών κοιτασμάτων στην περιοχή. Αρχικά, αναλύσαμε τις συνεχείς παθητικές σεισμικές καταγραφές και υπολογίσαμε τους χρόνους γένεσης και τις θέσεις των υποκέντρων των τοπικών σεισμών, οι οποίοι αποτέλεσαν τις σεισμικές πηγές για την εφαρμογή δύο διαφορετικών μεθόδων έρευνας. Η πρώτη μέθοδος είναι η παθητική σεισμική τομογραφία τοπικών σεισμών. Εντοπίσαμε τις ιδιαιτερότητες της εφαρμογής της στο πλαίσιο έρευνας ορυκτών πόρων και πραγματοποιήσαμε όλες τις απαιτούμενες τροποποιήσεις. Αξιολογήσαμε την ποιότητα της εφαρμοζόμενης διαδικασίας μέσω της εκτίμησης της επάρκειας δεδομένων, αλλά και της πραγματοποίησης ελέγχου συνθετικής ανακατασκευής ενός απλού μοντέλου ταχυτήτων. Με την αντιστροφή των δεδομένων των μικροσεισμών, αφενός υπολογίσαμε την κατανομή των ταχυτήτων διάδοσης των σεισμικών κυμάτων χώρου στο υπέδαφος της περιοχής έρευνας, αφετέρου επανυπολογίσαμε τις υποκεντρικές θέσεις και τους χρόνους γένεσης των μικροσεισμών. Ερμηνεύσαμε τα αποτελέσματα, λαμβάνοντας υπόψη γεωλογικές πληροφορίες από γεωτρήσεις. Από την κατανομή των ταχυτήτων διάδοσης των σεισμικών κυμάτων, εκτιμήσαμε το βάθος στο οποίο απαντάται ο μεταλλευτικός στόχος. Επιπλέον, υπολογίσαμε και ερμηνεύσαμε τους μηχανισμούς γένεσης των μικροσεισμών προκειμένου να χαρακτηρίσουμε τμήματα ενεργών ρηγμάτων στην περιοχή. Τέλος, χρησιμοποιήσαμε την υπολογισμένη κατανομή των ταχυτήτων διάδοσης των πρώτων κυμάτων κατά την επανεπεξεργασία παλαιών σεισμικών δεδομένων, δείχνοντας ότι η χρήση της βελτιώνει σημαντικά τη σεισμική απεικόνιση. Στη συνέχεια, σχεδιάσαμε μία αλληλουχία διαδικασιών, προκειμένου να εφαρμόσουμε τις αρχές της σεισμικής συμβολομετρίας ανακλώμενου κύματος μέσω αυτοσυσχέτισης του σήματος τοπικών μικροσεισμών στα πλαίσια της έρευνας ορυκτών πόρων. Εξηγήσαμε κάθε βήμα της προτεινόμενης μεθοδολογίας χρησιμοποιώντας τα δεδομένα της παθητικής σεισμικής μελέτης του Γερολέκα, ενώ επιβεβαιώσαμε την εφαρμοσιμότητά της με τη χρήση συνθετικών δεδομένων. Ακολούθως, ερμηνεύσαμε τις εικονικές ανακλάσεις των πρώτων κυμάτων, εξάγοντας συμπεράσματα σχετικά με την επαφή ενδιαφέροντος. Διαπιστώσαμε ότι με την εφαρμογή της μεθόδου αυτής είναι εφικτός ο εντοπισμός ακόμα και επαφών μεταξύ σχηματισμών με περιορισμένη αντίθεση ταχυτήτων διάδοσης, ενώ η διακριτική της ικανότητα την καθιστά κατάλληλη για τον εντοπισμό μεταλλευτικών στόχων. Τέλος, προτείναμε την περαιτέρω επεξεργασία των εικονικών ανακλάσεων που προέκυψαν από την επεξεργασία των εγκαρσίων κυμάτων, εφαρμόζοντας τη μέθοδο της ανάλυσης του διαχωρισμού του εγκάρσιου κύματος, προκειμένου να εξάγουμε πληροφορίες σχετικά με την ανισοτροπία των διαφόρων σχηματισμών του υπεδάφους.