Συμβολή στη συνδυαστική εφαρμογή σεισμικών και γεωηλεκτρικών τομογραφικών μεθόδων

Περίληψη

Η παρούσα εργασία είχε ως στόχο τη μελέτη της επιφανειακής γεωφυσικής δομής στην περιοχή του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου της Θεσσαλονίκης με τη συνδυαστική εφαρμογή σεισμικών και γεωηλεκτρικών τομογραφικών μεθόδων διασκόπησης. Ο συνδυασμός των μεθόδων αυτών επιλέχθηκε επειδή τα αίτια που επηρεάζουν την ποιότητα των μετρήσεων είναι διαφορετικά, και καθώς η περιοχή μελέτης βρίσκεται στο κέντρο του πολεοδομικού συγκροτήματος της Θεσσαλονίκης αναμένονταν έντονος θόρυβος στις μετρήσεις. Με αυτό το δεδομένο, αν τα αποτελέσματα των μεθόδων εμφάνιζαν παρόμοια γεωφυσική δομή, αυτή θα οφείλονταν σε γεωλογικούς παράγοντες και δεν θα ήταν μία πλασματική εικόνα, λόγω του θορύβου των μετρήσεων. Επίσης, με τη βαθμονόμηση των ειδικών ηλεκτρικών αντιστάσεων των σχηματισμών της περιοχής από τις τομές που έγινε κοινή εφαρμογή των μεθόδων, θα ήταν δυνατόν να ερμηνευτούν τα αποτελέσματα των υπολοίπων τομών ηλεκτρικής τομογραφίας. Σύμφωνα με τις πληροφορίες, που υπήρχαν από προηγούμενες εργασίες και έρευνες για τη περιοχή, σχεδιάστηκαν και εκτελέστηκαν: α) Μετρήσεις ηλεκτρικής τομογραφίας σε οκτώ τομές συνολικού μήκους 1970 μέτρων, β) Σεισμικές μετρήσεις με τη χρήση σφύρας ως πηγή και γεώφωνα ιδιοσυχνότητας 4.5Hz σε τέσσερις τομές συνολικού μήκους 460 μέτρων, με σκοπό την εφαρμογή της μεθόδου πολυκάναλης ανάλυσης επιφανειακών κυμάτων (MASW) και της μεθόδου σεισμικής διάθλασης και, γ) Σεισμικές μετρήσεις σε μία τομή με την χρήση της πηγής Elvis III P8 και γεώφωνα ιδιοσυχνότητας 14Hz για την εφαρμογή της μεθόδου της σεισμικής ανάκλασης. Τα αποτελέσματα από την εφαρμογή των μεθόδων αυτών έδειξαν ότι η δομή του υπεδάφους στην περιοχή παρουσιάζει έντονες διαφοροποιήσεις σε αποστάσεις λίγων μέτρων και πως το γνευσιακό υπόβαθρο βυθίζεται από τον βορρά προς τον νότο και από την δύση προς την ανατολή. Η σύγκριση των αποτελεσμάτων αυτών με τα δύο προτεινόμενα μοντέλα ταχυτήτων των S-κυμάτων για την περιοχή (Anastasiadis et. al., 2001 και Anthymidis, προσ. επικοινωνία) έδειξε ότι τα μοντέλα προσεγγίζουν ικανοποιητικά τα βασικά χαρακτηριστικά της δομής του υπεδάφους στα σημεία όπου έγινε η εφαρμογή των μεθόδων στην εργασία αύτη.

The present study aims to investigate the near-surface geophysical structure in the area of the Aristotle University of Thessaloniki with the combined application of geoelectrical and seismic tomographic methods. The combination of these methods was chosen because the factors that affect the quality of the measurements are different, and as the study area is located in the center of Thessaloniki, where, low S/N ratio was expected for  most types of measurements. Following this concept, if the results of the different methods showed a similar nearsurface geophysical structure, we could conclude that this was due to geological factors and not due to the presence of noise. Also, by calibrating the electrical resistivity of the geological formations from the surveys where a joint application of the methods was available, it would be possible to interpret the results of the remaining ERT surveys. According to the information provided by previous work and research in the area: a) Electrical resistivity tomography measurements were designed and performed for eight sections, with a total length of 1970 meters, b) Seismic measurements using a hammer source and 4.5Hz frequency geophones in four sections of a total length of 460 meters for the propose of applying the multi-channel surface wave analysis (MASW) and the seismic refraction method and, c) In one section seismic measurements using the Elvis III P8 source and 14Hz frequency geophones for the application of the seismic reflection method. The results from the application of these methods have shown that the near-surface structure in the area is varies significantly within a few meters and that the gneiss bedrock is dipping from the north to the south and from the west to the east. The  comparison of these results with the two proposed S-wave velocity models for the area (Anastasiadis et al., 2001 and Anthymidis, pers. comm.), showed that the models adequately describe the main features of the geophysical structure of the subsoil for the sections where the application of the methods took place during this work.