با توجه به برداشت روزافزون از منابع و کانسارهای اکتشاف شده، نیاز به اکتشاف ذخایر جدید روز به روز بیشتر میشود. باید توجه داشت که اغلب منابع معدنی سطحی تاکنون کشف و مورد بهره برداری قرار گرفته‌اند، لذا اکتشاف ذخایر جدید امری ضروری است. از طرفی برداشت از منابع معدنی که در زیر سطح زمین قرار دارند و داده‌های مستقیمی از آنها در دسترس نیست، با مشکلات مطالعاتی فراوانی مواجه است. علم ژئوفیزیک و به‌خصوص گرایش ژئوفیزیک اکتشافی با در اختیار قرار دادن داده‌ها و اطلاعات غیر مستقیم از این منابع، به روش‌های گوناگون، قادر است در اکتشاف ذخایر جدید کمک شایانی به اکتشاف‌گران نماید.
در اکتشاف کانسارها بسته به نوع ماده معدنی از روش‌های مختلف ژئوفیزیک استفاده میشود که عبارتند از: روش‌های مغناطیسسنجی، مقاومت ویژه، پتانسیل پرتوزا (Self Potential) پلاریزاسیون القایی، الکترومغناطیس، فرکانس پایین، رادار، مگنتوتلوریک و پرتوزایی که به‌عنوان روش اصلی استفاده می‌شوند. گرانیسنجی روشی است که به عنوان روش ثانویه به کار می‌رود. روش‌های لرزه نگاری شکست مرزی و لرزه نگاری بازتابی نیز در جای خود دارای کاربردهای اساسی می‌باشند.
بررسی‌های ژئوفیزیک زمینی
روش‌های الکتریکی
استفاده از روش‌های الکتریکی بر مبنای تفاوت خواص الکتریکی توده‌های کانساری با سنگ میزبان و محیط اطراف استوار است. در واقع میزان تغییرات هدایت الکتریکی آنها مورد ارزیابی قرار می‌گیرد و جریان‌ها و میدان‌های الکتریکی و همچنین میادین الکترومغناطیسی که حاصل عملکرد طبیعی زمین هستند و یا به طور مصنوعی ایجاد شده‌اند، اندازهگیری می‌شوند. در یک طبقه‌بندی کلی، این روش‌ها بنابر نوع منبع ایجاد کننده به دو گروه طبیعی و مصنوعی تقسیم می‌شوند. آن دسته از روش‌های الکتریکی که با استفاده از جریان‌های الکتریکی طبیعی زمین کاربردی هستند عبارتند از :
روش خود پتانسیل SP (Self potential)
مگنتوتلوریک MT (Magneto-Telloric)
جریان‌های تلوریک TC (telluric currents)
میدان مغناطیسی با فرکانس شنوایی AFMAG (audio-frequency magnetic field)
دسته دیگر جریان‌های الکتریکی که با استفاده از چشمه‌های مصنوعی ایجاد می‌شوند شامل موارد زیر است:
مقاومت ویژه الکتریکی RS (Resistivity survey)
الکترومغناطیس EM (electromagnetic)
پلاریزاسیون القایی الکتریکی EIP (electric Induced polarization)
پلاریزاسیون القایی مغناطیسی MIP (magnetic induced polarization)
روش مغناطیس سنجی
انتخاب روش ژئوفیزیکی در اکتشاف ذخایر معدنی به خواص فیزیکی ماده معدنی مورد نظر بستگی دارد و به عنوان مثال روش مغناطیسسنجی در اکتشاف ذخایر طلا و همچنین کانی‌های فلزی از قبیل اکتشاف آهن مگنتیتی، ایلمنیت و کرومیت کاربرد دارد. این کانی‌ها خود دارای خاصیت مغناطیسی هستند. بر این اساس کانی‌ها به سه دسته تقسیم می‌شوند:
کانی‌های دیا مغناطیس: این کانی‌ها به میزان بسیار اندکی تحت تاثیر میدان مغناطیسی قرار می‌گیرند.
کانی‌های پارا مغناطیس: کانی‌هایی هستند که چنانچه میدان مغناطیسی بسیار قوی باشد، متاثر خواهند شد.
کانی‌های فرو مغناطیس: کانی‌هایی هستند که حتی با میدان مغناطیسی بسیار ضعیف نیز تحت تاثیر قرار می‌گیرند.
منابع مورد استفاده در مغناطیس سنجی شامل بانک‌های اکتشافی موجود در کشور و نقشه‌های ژئوفیزیک هوابرد است. گستره شبکه بندی برای برداشت‌های مغناطیسی در فازهای مختلف مطالعاتی متفاوت است. در مرحله شناسایی و پیجویی ابعاد شبکه 20*100 مترانتخاب میشود. در فاز اکتشاف عمومی 10*100 و در فاز اکتشاف تفصیلی 10*50 و یا در صورت لزوم 5*25 متر انتخاب میشود. ایستگاه مبنا در جایی‌که به دور از آلودگی مغناطیسی باشد انتخاب میشود و هر پنج دقیقه و یا به طور مداوم میدان مغناطیسی کنترل میشود و دیاگرام تغییرات روزانه آن ثبت می‌گردد. سپس محدوده معدنی مشخص و خط مبنایی در جهت بیشترین گستردگی کانسار انتخاب میشود. با استفاده از GPS جای نقاط برداشت و نیمرخ‌ها روی زمین مشخص میشود. تونل‌ها، محل عملیات شدادی، ترانشه‌ها و رخنمون‌های ماده معدنی با دقت برداشت میشود و نهایتا نقشه مغناطیسی منطقه تهیه می‌گردد.
گرانی سنجی
اساس کار گرانی سنجی بر مبنای جرم مخصوص مواد معدنی و نیز اختلاف جرم مخصوص مواد معدنی و سنگهای اطراف و نیز اندازهگیری شتاب جاذبه زمین استوار است و بدین گونه می‌توان کانی‌های سنگین و ذخایر پلاسری در حوضه اکتشاف معدن و نیز ساختار‌هایی مانند شکستگیها، ناپیوستگی‌ها و چینخوردگی‌ها را تشخیص داد.
اساس کار در این روش بر مبنای مطالعه نقشه‌هاي زمينشناسي، نقشه‌هاي ژئوفيزيك هوابرد، نقشه‌هاي ژئوشيميايي و سایر اطلاعات ژئوفيزيكي موجود استوار است. گستره شبکه بندی برای برداشت‌های مغناطیسی در فازهای مختلف مطالعاتی متفاوت است. در مرحله شناسایی و پیجویی ابعاد شبکه 20*200 مترانتخاب میشود. در فاز اکتشاف عمومی 20*100 و در فاز اکتشاف تفصیلی 10*50 و یا در صورت لزوم 5*25 متر انتخاب میشود.
در این روش در ایستگاه مبنا هر دو ساعت یکبار مقدار گرانی قرائت می‌گردد. تغییرات اولیه در مدت دو ساعت را باید خطی در نظر گرفت و بر اساس آن مقادیری که در ایستگاه‌ها خوانده شده را تصحیح نمود. چنانچه وسعت منطقه زیاد باشد، از چندین ایستگاه مبنا استفاده میشود. سپس محدوده معدنی مشخص و خط مبنایی در جهت بیشترین گستردگی کانسار انتخاب میشود. با استفاده از GPS جای نقاط برداشت و نیمرخ‌ها روی زمین مشخص میشود. تونل‌ها، محل عملیات شدادی، ترانشه‌ها و رخنمون‌های ماده معدنی با دقت برداشت میشود و نهایتا نقشه مغناطیسی منطقه تهیه می‌گردد.
لرزهنگاری
مبنای روش لرزهنگاری رفتارهای گوناگون موج شامل انعکاس و انکسار در محیط‌های مختلف است. پس از تزریق موج در واحدهای مختلف، سرعت حرکت و زمان رفت و برگشت آن مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرد. اساس کار در این روش بر مبنای گردآوری و مطالعه بانك‌هاي لرزه‌اي كشور استوار است.
در مطالعات تكتونيكي عميق روش بازتابي به صورت نيمرخ خطي دوبعدي (2D) به کار می‌رود. در مطالعات اكتشافي نفت و گاز، نيمرخ‌هاي لرزه‌اي بازتابي به صورت دوبعدي (2D) و يا مساحتي سه بعدي (3D) استفاده میشود. در مطالعات ساختماني و اكتشاف معدني روش شكست مرزي و يا بازتابي به صورت خطي يا دوبعدي (2D) کاربردی است و در مطالعات كمعمق و مهندسي نيمرخ‌ها خطي و اغلب شكست مرزي مورد استفاده قرار می‌گیرد. متدهای ژئوفیزیک مختلف در هر یک از مراحل چهارگانه اکتشاف کاربرد خاصی دارند.
در مرحله شناسایی و در مقیاس 1:100000 به منظور آشنایی با زمین‌شناسی کلی و ساختارهای موجود، می‌توان از داده‌های حاصل از برداشت‌های ژئوفیزیک هوایی از قبیل مغناطیس، الکترومغناطیس، رادیومتری و گرانیسنجی با فاصله خطوط پروازی 5-10 کیلومتر استفاده نمود.
در فاز پیجویی و در مقیاس 1:20000 روش گرانیسنجی می‌تواند در شناسایی ساختارهای زمین‌شناسی، تعیین آنومالی بوگه، تشخیص و اولویتبندی مناطق آنومال به کار آید. از روش مغناطیسسنجی برای تلفیق نقشه‌های مغناطیسی با داده‌های سطحی، تعیین مناطق مناسب و اولویتبندی آنها، تشخیص پیسنگ، توده‌های نفوذی و نیز مشخص نمودن عمق کانهزایی استفاده میشود. در این راستا تفسیر نقشهها و پروفیل‌های الکترومغناطیسی نیز می‌تواند مفید واقع شود. چنانچه تشعشعات رادیواکتیو در منطقه وجود داشته باشد، روش رادیومتری در تشخیص مناطق آنومالی رادیواکتیو، تعیین پهنه‌های دگرسان شده، مناطق تحت تاثیر کانی‌های رسی و نیز شناخت مناطق حاوی کانی‌های سنگین و پلاسرها به کار می‌رود.
در فاز اکتشاف عمومی در مقیاس 1:5000 جهت تشخیص روند ساختارهای خطی نظیر گسل‌ها، تشخیص مکان گنبدهای نمکی، پهنه‌های خرد شده و چینها، تخمین پارامترهای پتروفیزیکی سنگها روش لرزهنگاری بازتابی کارایی دارد. به منظور تعیین ستبرای مناطق هوازده شده و نیز آبرفت‌های عهد حاضر، تعیین آنومالی‌های سرعت سطحی، تشخیص ساختارهای خطی روی سطحی متد لرزهنگاری شکست مرزی استفاده میشود. از روش لرزهنگاری ویژه نیز به منظور تعیین مدل سرعتی زمین، تعیین پهنه‌های گسله و خرد شده و نیز برآورد شکل کانسار استفاده میشود.
مقاومت ویژه الکتریکی جهت تشخیص مناطق هادی و لایه‌های رسانا، لایه‌های آبدار و نفوذپذیر، آبرفت‌ها، مشخص نموده مقاومت ویژه و ستبرای لایه‌ها و نیز برآورد شکل هندسی احتمالی کانسار کاربردی می‌باشد. روش قطبش القایی برای مشخص نمودن کانیسازی‌های سولفیدی و فلزی، مدلسازی عمقی کانسار و تعیین توده‌های ایلمنتیت، مگنتیت و کاسیتریت مورد استفاده واقع میشود. مغناطیس سنجی در این فاز جهت تلفیق نقشه‌های مغناطیسی با داده‌های سطحی، تعیین مناطق مناسب و اولویتبندی آنها، تشخیص پیسنگ، توده‌های نفوذی و نیز مشخص نمودن عمق کانهزایی استفاده میشود. روش پتانسیل خودزا در تشخیص رگه‌های حاوی گرافیت، تشخیص گسترش عمقی و افقی کانسار و مدلسازی آن مفید است. چنانچه تشعشعات رادیواکتیو در منطقه وجود داشته باشد، روش رادیومتری در تشخیص مناطق آنومالی رادیواکتیو، تعیین پهنه‌های دگرسان شده، مناطق تحت تاثیر کانی‌های رسی و نیز شناخت مناطق حاوی کانی‌های سنگین و پلاسرها به کار می‌رود. مغناطیس سنجی نیز با هدف تفسیر نقشهها و پروفیل‌های مغناطیسی صورت می‌پذیرد. گرانیسنجی می‌تواند در شناسایی ساختارهای زمین‌شناسی، تعیین آنومالی بوگه، تشخیص و اولویتبندی مناطق آنومال به کار آید.
در مرحله اکتشاف تفصیلی و در مقیاس‌های 1:2000، 1:1000 و 1:500 روش‌های لرزهنگاری بازتابی، لرزهنگاری شکست مرزی، لرزهنگاری ویژه و مقاومت الکتریکی ویژه هریک مناسب اجرایی شدن اهداف خاصی می‌باشند که اهم آنها در بالا بیان گردید.
ژئوفیزیک هوابرد
چنانچه محدوده هدف کاوش وسعتی بیش از 100 هزار کیلومتر مربع داشته باشد، بهترین گزینه برای برداشت‌های ژئوفیزیک، به دلیل سرعت و دقت بالا، ژئوفیزیک هوابرد است. در برداشت‌های ژئوفیزیک هوایی، چندین فاکتور فیزیکی زمین از جمله چگالی و تجمع عناصر راديواكتيو مانند پتاسيم و توريم و اورانيم، رسانايي (Conductivity)، خود پذيري مغناطيسي (Susceptibility) و هر نوع تغييری که در نزديكي سطح زمين رخ دهد و سبب تغييرات قابل اندازهگيري در اين پارامترها شود، به وسیله هواپیما یا هلیکوپتر بررسی میشود. روش‌هایی که در برداشت‌های ژئوفیزیک هوابرد مورد استفاده واقع می‌شوند عبارتند از: الکترومغناطیس (Electromagnetism)، مغناطیس (magnetism)، گرانیسنجی (Gravity) و اسپکترومتری اشعه گاما (AGS). تغییر در لیتولوژی و نیز در نو ع و شدت دگرسانی‌ها را می‌توان به وسیله برداشت‌های الکترومغناطیس اندازه گیری و تبدیل به نقشه نمود. اساس کار در این روش اندازهگیری تغییرات در رسانایی لیتولوژی‌ها و آلتراسیون‌ها در سه جهت فضایی می‌باشد.
میزان و درصد مگنتیت موجود در سنگها را می‌توان با استفاده از روش‌های مغناطیسی اندازهگیری نموده و تغییرات خود پذیری را به نقشه در آورد. هر یک از روش‌های مذکور با هدف خاصی بهکار گرفته می‌شوند. گاهی یک روش می‌تواند نشانه مستقیم یک کانهزایی باشد، اما برخی روش‌ها نشانه‌ای از مناسب بودن شرایط برای حضور یک کانهزایی هستند.
سابقه ژئوفیزیک هوایی در ایران به حدود 40 تا 42 سال قبل بر می گردد. به عنوان اولین پروژه، برداشت داده‌های مغناطیس هوایی کل ایران با فاصله خطوط پرواز 5/7 کیلومتر، طی همکاری مشترک شرکت خارجی ایروسرویس و سازمان زمین‌شناسی کشور بین سال‌های 1355 تا 1357 به انجام رسید. داده‌های مزبور اطلاعات بسیار خوبی در مورد پیسنگ ایران و نیز ساختارهای بزرگ و عمیق ناحیه‌ای در پوسته قارهای ایران در اختیار قرار می‌دادند که برداشت آنها به نوبه خود نقطه عطفی در مطالعات زمین‌شناسی تحتالارضی کشور محسوب میشود.
داده‌های مغناطیس هوایی با فاصله خطوط پرواز 5/7 کیلومتر اگرچه داده‌های بسیار خوبی جهت مطالعات پیسنگی و ساختاری ایران بودند؛ ولی همه اهداف مورد نیاز که مهمترین آنها مسئله اکتشاف مواد معدنی می‌باشد را به دلیل رزولوشن پایین تامین نمی‌کردند؛ لذا برداشت، پردازش و تفسیر داده‌ها با سه هدف برداشت داده‌های مغناطیس، الکترومغناطیس و رادیومتری با دقت بالا در نقاط مختلف کشور صورت پذیرفت و کشورمان را به تنها کشوری در خاورمیانه تبدیل نمود که کلیه مراحل برداشت، پردازش و تفسیر آن به صورت بومی و توسط متخصصان ایرانی انجام می‌پذیرد.
در برداشت داده‌های با دقت بالا، جهت خطوط پرواز اصلی تقریباً عمود بر امتداد عمومی ساختارهای زمین‌شناسی و گسل‌ها می‌باشد. فاصله خطوط پرواز 500 متر بوده است. سرعت پرواز بالگرد در حین برداشت بسته به شرایط جوی و همچنین وضعیت توپوگرافی سطح زمین، بین 60 تا 100 کیلومتر بوده است. لازم به ذکر است که در هر یک ثانیه ده داده ثبت میشود، بنابراین می‌توان دریافت که فاصله بین دو داده ثبت شده متوالی تقریباً برابر با 3 تا 5 متر می‌باشد. واضح است که افزایش سرعت بالگرد باعث افزایش فواصل نمونهبرداری می‌گردد. لذا افزایش بیش از اندازه سرعت سبب از دست رفتن آنومالی‌های کوچک و کاهش دقت برداشت میشود.
ارتفاع قائم Bird از سطح زمین در حدود 30 تا 45 متر بوده است. بنابراین فاصله بالگرد از سطح زمین حدودا 60 متر و حداکثر 75 متر بوده است و در صورتیکه ارتفاع بالگرد از سطح زمین بیشتر از 80 متر باشد، کیفیت داده‌های برداشت شده، خصوصا داده‌های EM و Spec به شدت کاهش خواهد یافت. باتوجه به آنچه که بیان شد می‌توان زمان مورد نیاز برای پرواز و برداشت کامل داده‌ها را به صورت زیر تخمین زد:
Time (Hour) = Kilometer (Km)/(100)
پردازش داده‌های مغناطیس طی دو فاز و در هفت مرحله انجام گردید. در فاز اول که فاز پیش‌پردازش است، دو مرحله (الف) بازرسی و تایید اولیه داده‌های خام، و (ب) حذف داده‌های قرار گرفته در محدوده زون مرده (Dead Zone) و نوفه انجام می‌پذیرد. طی فاز دوم، پنج مرحله شامل (الف) تصحیح پارالاکس (Parallax Correction)، (ب) حذف اثرات روزانه (Diurnal Correction)، (ج) حذف اثر مغناطیسی هسته زمین (IGRF)، (د) همتراز سازی داده‌ها (Leveling)، و (ه) ریز همتراز سازی داده‌ها (Micro leveling)، حذف خطای باقیمانده از همتراز سازی، به انجام می‌رسد.
بیشترین کاربرد داده‌های مغناطیس هوابرد در بحث اکتشاف مواد معدنی را می‌توان به صورت زیر خلاصه نمود.
پردازش داده‌های الکترومغناطیس (HEM)
دستگاه برداشت داده‌های EM به دستگاه DIGHEM مشهور است که در حین پرواز توسط یک کابل تقریباً 30 متری از بالگرد آویزان است. این دستگاه دارای دو سیم‌پیچ است که یک سیم‌پیچ موج الکترومغناطیسی تولید می‌کند و به زمین می‌فرستد (Transmitter) و دیگری امواج الکترومغناطیسی را از زمین دریافت می‌کند (Receiver). سیم‌پیچ‌های فرستنده و گیرنده دارای فواصل مشخصی بوده که در این سیستم به شرح جدول1 است.
جدول 1 فواصل سیم‌پیچ‌های فرستنده و گیرنده در DIGHEM
| Coil Spacing | Oriantation | Nominal Frequency | Channel |
| 8.0 | Coaxial | 1000 | 1 |
| 8.0 | Coplanar | 7200 | 2 |
| 8.0 | Coplanar | 900 | 3 |
| 8.0 | Coaxial | 5500 | 4 |
| 8.0 | Coplanar | 56000 | 5 |
برحسب اینکه این سیمپیچ‌ها نسبت به محور Bird به صورت افقی یا قائم قرار گرفته باشند، به ترتیب Coplanar و Coaxial نام دارند. با افزایش فرکانس، عمق نفوذ موج الکترومغناطیسی کم میشود و این عمق در شرایط بسیار خاص ممکن است تا 100 متر برسد.
تصحیحات مورد استفاده در پردازش داده‌های رادیومتری معمولا بر اساس استاندارد عملکرد آژانس انرژی اتمی است و عمدتاً شامل موارد زیر می‌باشد:
عناصر رادیواکتیو آن دسته از عناصر هستند که با واپاشی هسته‌ای به اتم پایدار تبدیل می‌شوند. این واپاشی‌ها با انتشار سه اشعه اصلی گاما، آلفا و بتا همراه است. هر فوتون پرتو گاما، بسته به نوع ایزوتوپ منبع تشعشع، انرژی مخصوص خود را دارد و سنجش میزان این تشعشع اساس اسپكترومتر پرتو گاما را تشكيل ميدهد. عناصر پتاسیم، اورانیوم و توریوم منابع طبیعی پرتو گاما هستند. لذا در روش رادیومتری، جریان و انرژی پرتو گامای منتشر شده ازشکست هسته‌ای ایزوتوپ‌های رادیواکتیو پتاسيم،اورانيم و توريم و برآوردی از میزان حضور نسبی این مواد در سنگهای نزدیک سطح زمین است.
اطلاعات راديومتري خام كه در يك طيف 256 كاناله ثبت ميگردد، شامل 5 پنجره انرژي به صورت زير ميباشد:
“Window” “Energy Range” “Channel Range”
Total caunt 410-2810 Kev 35-240
Potassium 1370-1570 Kev 117-134
Uranium 1660-1860 Kev 142-159
Thorium 2410-2810 Kev 206-240
Cosmic 3000-00 Kev 256
شرکت سامانه کانسار زمین، در راستای کمک به امر اکتشافات زیر سطحی قادر است تا با استفاده از متخصصین با تجربه خود در گرایش ژئوفیزیک عملیات برداشت‌ها، پردازش و تفسیر تمامی روش‌های ژئوفیزیکی زمینی و نیز پردازش و تفسیر داده‌های حاصل از برداشت‌های ژئوفیزیکی هوایی را را با نهایت دقت و صحت به انجام رساند.
