NGHIÊN cứu áp DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ PHÂN LOẠI dị THƯỜNG và cụm dị THƯỜNG TRONG xử lý PHÂN TÍCH tài LIỆU PHỔ GAMMA HÀNG KHÔNG

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Cao Văn Chỉnh NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG PHƢƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ- PHÂN LOẠI DỊ THƢỜNG VÀ CỤM DỊ THƢỜNG TRONG XỬ LÝ PHÂN TÍCH TÀI LIỆU PHỔ GAMMA HÀNG KHÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội- 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Cao Văn Chỉnh NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG PHƢƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ- PHÂN LOẠI DỊ THƢỜNG VÀ CỤM DỊ THƢỜNG TRONG XỬ LÝ PHÂN TÍCH TÀI LIỆU PHỔ GAMMA HÀNG KHÔNG Chuyên ngành: Địa Vật Lý Mã số: 60440111 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Võ Thanh Quỳnh Hà Nội- 2014 MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ PHƢƠNG PHÁP PHỔ GAMMA HÀNG KHÔNG 1.1 Vài nét lịch sử phát triển phƣơng pháp phổ gamma hàng không 1.2 Cơ sở vật lý-địa chất phƣơng pháp Error! Bookmark not defined 1.2.1 Cơ sở vật lý Error! Bookmark not defined 1.2.2 Cơ sở địa chất Error! Bookmark not defined 1.3 Các phƣơng pháp xử lí- phân tích tài liệu địa vật lý máy bay giới Error! Bookmark not defined 1.3.1 Các phương pháp tách trường Error! Bookmark not defined 1.3.2 Các phương pháp thống kê nhận dạngError! Bookmark not defined 1.3.3 Các phương pháp thống kê thực nghiệmError! Bookmark not defined 1.3.4 Các phương pháp khác Error! Bookmark not defined 1.4 Công tác đúc kết phƣơng pháp xử lý- phân tích tài liệu phổ gamma hàng không nƣớc ta Error! Bookmark not defined 1.4.1 Công tác đúc kết tài liệu Error! Bookmark not defined 1.4.2 Công tác xử lý-phân tích số liệu Error! Bookmark not defined 1.4.3 Phương pháp phân tích nước ta Error! Bookmark not defined CHƢƠNG 2: CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ - PHÂN LOẠI DỊ THƢỜNG VÀ CỤM DỊ THƢỜNG PHỔ GAMMA HÀNG KHÔNG Error! Bookmark not defined 2.1 Phƣơng pháp mã hóa- phân loại dị thƣờng phổ gamma hàng không Error! Bookmark not defined i 2.2 Phƣơng pháp đánh giá - phân loại cụm dị thƣờng phổ gamma hàng không Error! Bookmark not defined CHƢƠNG 3: ÁP DỤNG PHƢƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ- PHÂN LOẠI DỊ THƢỜNG VÀ CỤM DỊ THƢỜNG PHỔ GAMMA VÀO XỬ LÝ- PHÂN TÍCH TÀI LIỆU PHỔ GAMMA HÀNG KHÔNG VÙNG TUY HÒA Error! Bookmark not defined 3.1 Giới thiệu khu vực nghiên cứu Error! Bookmark not defined 3.1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên vùng nghiên cứu khu vực lân cận Error! Bookmark not defined 3.1.2 Đặc điểm dân cư- kinh tế- xã hội Error! Bookmark not defined 3.1.3 Đặc điểm địa chất Error! Bookmark not defined 3.2 Phân tích thử nghiệm phƣơng pháp mã hóa - phân loại dị thƣờng đơn với số liệu thực tế Error! Bookmark not defined 3.3 Đánh giá - phân loại cụm dị thƣờng với số liệu thực tế vùng Đông bắc Tỉnh Đak Lak Error! Bookmark not defined KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC Error! Bookmark not defined ii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Hàm lƣợng trung bình U, Th, K đá magma Error! Bookmark not defined Bảng 1.2: Kết tính sai số tài liệu phổ gamma.Error! Bookmark not defined Bảng 2.1: Các mức mã hóa theo T(1/2) Error! Bookmark not defined Bảng 2.2: Các mức mã hóa theo ∆J Error! Bookmark not defined Bảng 2.3: Các mức mã hóa theo cƣờng độ xạ tƣơng đối Error! Bookmark not defined Bảng 2.4: Các mức mã hóa theo tỉ số ΔTh/ΔUError! Bookmark not defined Bảng 2.5: Các mức mã hóa theo tỉ số ΔU/ΔK Error! Bookmark not defined Bảng 2.6: Các mức mã hóa theo số nhiều thành phầnError! Bookmark not defined Bảng 2.7: Các nhóm chất phóng xạ dị thƣờng phổ gamma Error! Bookmark not defined Bảng 3.1: Kết mã hóa phân loại dị thƣờng đơnError! Bookmark not defined Bảng 3.2: Kết đánh giá phân loại cụm dị thƣờng khu vực nghiên cứu Error! Bookmark not defined Bảng 3.3: Kết xác định giá trị hệ số tƣơng quan cụm dị thƣờng Error! Bookmark not defined Bảng 3.4: Kết phân tích đánh giá chất cụm dị thƣờng Error! Bookmark not defined iii iv DANH MỤC HÌNH Hình 2.1: Bản đồ tuyến bay thực tế dị thƣờng phổ gamma Error! Bookmark not defined Hình 3.1: Bản đồ vị trí khu vực nghiên cứu Error! Bookmark not defined Hình 3.2: Sơ đồ phân bố cụm dị thƣờng chất cụm khu vựcError! Bookmark not defined Hình 3.3: Sơ đồ phân vùng triển vọng khoáng sản khu vực nghiên cứu Error! Bookmark not defined v MỞ ĐẦU Địa vật lý hàng không tổ hợp phƣơng pháp địa vật lý phục vụ khảo sát, lập đồ địa chất, thăm dò khoáng sản nghiên cứu môi trƣờng Công tác bay đo từ phổ gamma hàng không đƣợc bắt đầu đẩy mạnh nƣớc ta từ năm 80 Sau trình bay khảo sát, tƣơng tự phƣơng pháp khác, tài liệu thu đƣợc phƣơng pháp phổ gamma hàng không đồ trƣờng Tuy nhiên, đặc tính phân bố ngẫu nhiên trƣờng xạ địa hóa ta thu đƣợc tài liệu dị thƣờng đơn, không đƣợc thể đồ trƣờng Nhƣng dị thƣờng đơn thu đƣợc nguồn liệu vô quan trọng liên quan trực tiếp tới đối tƣợng có triển vọng khoáng sản (các nguồn gây dị thƣờng) Việc phân tích dị thƣờng đơn quan trọng nhiên liệu thu đƣợc từ dị thƣờng đơn chƣa triệt để với nhu cầu thực tế trình khảo sát địa vật lý hàng không nhƣ trình phân tích xử lý số liệu phục vụ cho công tác thăm dò, dự báo triển vọng khoáng sản Bản đồ dị thƣờng phổ gamma hàng đƣợc điểm đơn lẻ nằm rải rác toàn diện tích khảo sát, để xác định vùng diện tích có chứa đối tƣợng có triển vọng khoáng sản công tác làm việc với vùng diện tích đƣợc khoanh định Mỗi vùng diện tích đƣợc khoanh định tập hợp dị thƣờng đơn (cụm dị thƣờng), điều dẫn tới yêu cầu cấp thiết phƣơng pháp đánh giá cụm dị thƣờng đƣợc khoanh định Để giải nhiệm vụ đó, nhà địa vật lý Việt Nam đƣa phƣơng pháp mới: “Phương pháp đánh giá - phân loại cụm dị thường” Nhằm nâng cao hiệu xử lý, phân tích tài liệu phổ gamma hàng không, luận văn đƣợc thực với mục đích nghiên cứu tìm hiểu phƣơng pháp mã hóa - phân loại dị thƣờng đơn phƣơng pháp đánh giá phân loại cụm dị thƣờng phổ gamma hàng không xử lý - phân tích tài liệu địa vật lý máy bay phục vụ công tác tìm kiếm dự báo triển vọng khoáng sản Với mục tiêu này, luận văn đƣợc viết với cấu trúc chƣơng theo nội dung sau: - Chƣơng 1: Tổng quan phƣơng pháp phổ gamma hàng không - Chƣơng 2: Các phƣơng pháp đánh giá - phân loại dị thƣờng cụm dị thƣờng phổ gamma hàng không - Chƣơng 3: Áp dụng phƣơng pháp đánh giá- phân loại dị thƣờng cụm dị thƣờng phổ gamma vào xử lý - phân tích tài liệu phổ gamma hàng không vùng Tuy Hòa Trong trình thực luận văn này, học viên nhận đƣợc quan tâm giúp đỡ thầy giáo, cô giáo khoa Vật Lý, Trƣờng Đại học Khoa Học Tự Nhiên, đặc biệt hƣớng dẫn, giúp đỡ tận tình thầy giáo hƣớng dẫn PGS.TS Võ Thanh Quỳnh anh Nguyễn Viết Đạt Học viên xin chân thành cảm ơn tới giúp đỡ nhiệt tình đó! Do hạn chế thời gian thực luận văn nên nội dung luận văn tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận đƣợc bổ sung, góp ý thầy cô Học viên thực Cao Văn Chỉnh CHƢƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ PHƢƠNG PHÁP PHỔ GAMMA HÀNG KHÔNG 1.1 Vài nét lịch sử phát triển phƣơng pháp phổ gamma hàng không[4] Phƣơng pháp phổ gamma hàng không phƣơng pháp thăm dò phóng xạ , đƣợc sử dụng với mục đích tìm kiếm trực tiếp quặng Uran loại khoáng sản có ích khác liên quan tới nguyên tố phóng xạ Xác định hàm lƣợng nguyên tố phóng xạ tự nhiên Uran, Thôri Kali, thông qua số liệu đo cƣờng độ xạ gamma vạch phổ lƣợng đặc trƣng nguyên tố Phƣơng pháp phổ gamma hàng không khác với phƣơng pháp phổ gamma khác chủ yếu chỗ cƣờng độ xạ đối tƣợng khoảng cách xa hơn, với detector phổ kế đặt máy bay trình đo vẽ Do khác khoảng cách nghiên cứu đối tƣợng mà đặc tính phản ánh trƣờng ghi đƣợc khác nhau, kéo theo số điểm khác phƣơng pháp xử lý phân tích tài liệu Phƣơng pháp thăm dò phóng xạ có lịch sử phát triển sớm, dựa thành tựu vật lý hạt nhân Ngay từ năm đầu kỷ ngƣời ta nghiên cứu sở vật lý, địa chất để ứng dụng tƣợng phóng xạ tìm kiếm khoáng sản phóng xạ nhƣ khoáng sản khác liên quan với phóng xạ Từ năm 20, phƣơng pháp thăm dò phóng xạ đƣợc đƣa vào giảng dạy trƣờng đại học mỏ thuộc Liên Xô trƣớc vào đầu năm 1930, môn thăm dò phóng xạ đƣợc thành lập trƣờng Địa chất thăm dò Mosscov dƣới lãnh đạo giáo sƣ V.I Baranov Vào năm 40 Uran trở thành khoáng sản có ích phục vụ công nghiệp điện vũ khí quốc phòng phƣơng pháp thăm dò phóng xạ đƣợc đẩy mạnh, thúc đẩy nhanh việc nghiên cứu phƣơng pháp tìm kiếm hoàn thiện thiết bị đo ghi [4] Lê Khánh Phồn (2004), Thăm dò phóng xạ, NXB giao thông vận tải Tuy nhiên, từ năm 50 trở trƣớc, thăm dò phóng xạ dùng tia gamma có phƣơng pháp đo gamma tổng, ghi toàn xạ dải lƣợng rộng, cỡ từ 20Kev÷3Mev, mà không đo đƣợc phổ xạ nguyên tố riêng biệt Vào năm 60, nhờ có tiến kỹ thuật lĩnh vực điện tử đặc biệt việc sử dụng Detector nhấp nháy để ghi phổ lƣợng xạ gamma, phƣơng pháp phóng xạ có bƣớc phát triển nhảy vọt với phƣơng pháp: phổ gamma mặt đất, phổ gamma lỗ khoan, phổ gamma hàng không lần lƣợt đời phát triển Việc áp dụng phƣơng pháp phổ gamma địa chất thăm dò mang lại hiệu to lớn làm thay đổi phƣơng pháp hệ tìm kiếm khoáng sản có ích liên quan đến phóng xạ phƣơng pháp thăm dò phóng xạ Vào năm 70, phƣơng pháp phổ gamma hàng không tổ hợp công nghệ phƣơng pháp địa vật lý hàng không (các tổ hợp từ - phổ gamma, từ - phổ gamma điện) đƣợc áp dụng mạnh mẽ nhiều nƣớc giới, có nƣớc thuộc Liên Xô trƣớc Phƣơng pháp phổ gamma hàng không cho phép khảo sát nhanh diện tích rộng với hiệu kinh tế cao tiến hành điều kiện địa hình phức tạp, giao thông phát triển Do khả hiệu phƣơng pháp việc tham gia giải nhiều nhiệm vụ địa chất quan trọng , nên đời muộn, phƣơng pháp phổ gamma hàng đƣợc bƣớc phát triển mạnh mẽ Hiện phƣơng pháp phổ gamma hàng không đƣợc ứng dụng rộng rãi nhiều nƣớc giới không với mục đích tìm kiếm khoáng sản mà phục vụ có hiệu công tác đo vẽ đồ địa chất Ngoài ra, phƣơng pháp phổ gamma hàng không công cụ hữu hiệu việc tham gia kiểm soát môi trƣờng sinh thái Ở nƣớc ta, phƣơng pháp thăm dò phóng xạ bắt đầu đƣợc áp dụng nghiên cứu địa chất từ năm 1955 phục vụ công tác đo vẽ đồ địa chất tìm kiếm khoáng sản tỷ lệ từ 1:500.000 đến 1:50.000 Phƣơng pháp phổ gamma hàng không thực đƣợc bắt đầu đẩy mạnh khoảng 20 năm trở lại đây, tập trung chủ yếu khu vực miền trung lãnh thổ Phƣơng pháp phổ gamma hàng không tổ hợp phƣơng pháp bay đo địa vật lý đƣợc tiến hành nƣớc ta thời gian qua có đóng góp đáng kể nhiệm vụ điều tra nghiên cứu địa chất, đặc biệt việc tìm kiếm khoáng sản có ích Do hiệu kinh tế địa chất cao nên dạng công tác địa vật lý đƣợc đánh giá cao đƣợc nhà nƣớc đầu phát triển TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Viết Đạt (2012) Nghiên cứu ứng dụng phƣơng pháp phân tích hệ số tƣơng quan xử lý- phân tích số liệu phổ gamma hàng không Trần Trọng Hòa (2005), Nghiên cứu điều kiện thành tạo quy luật phân bố khoáng sản quý liên quan đến hoạt động magma khu vực miền Trung Tây Nguyên, Đề tài độc lập cấp Nhà nƣớc Đặng Mai (2004), Toán ứng dụng địa chất, Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội Tăng Mƣời, Võ Thanh Quỳnh (1998), Ứng dụng phƣơng pháp phổ gamma hàng không tìm kiếm Uran khoáng sản có ích khác liên quan với phóng xạ, Báo cáo Hội nghị khoa học vật lý hạt nhân ứng dụng, Viện Khoa học Việt Nam, Hà Nội Lê Khánh Phồn (2004), Thăm dò phóng xạ, NXB giao thông vận tải Lê Khánh Phồn (10/1996), Phƣơng pháp xử lý luận giải tài liệu phổ gamma mặt đất mô theo địa hoá, Báo cáo khoa học Hội nghị khoa học lần thứ 12, Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất Võ Thanh Quỳnh, (2007), “Một cách tiếp cận giải toán nhận dạng xử lý, phân tích tài liệu địa vật lý ”, TC Địa chất, A/302:76-80, Hà Nội Võ Thanh Quỳnh (02/2008), “phƣơng pháp đánh giá phân loại cụm dị thƣờng xử lý phân - tích tài liệu phổ gamma hàng không”, TC Địa chất, A/304:70-75, Hà Nội Võ Thanh Quỳnh (chủ biên), Nguyễn Xuân Sơn, Nguyễn Văn Phùng (1995), Báo cáo kết bay đo từ - phổ gamma tỉ lệ 1:25.000 vùng Tuy Hòa , Lƣu trữ Cục Địa Chất Khoáng Sản Việt Nam 10 Võ Thanh Quỳnh, Nguyễn Xuân Ngoan, Vũ Tuấn Hùng (2002), Thành lập chƣơng trình xử lý tài liệu địa vật lý máy bay, Lƣu trữ Cục Địa chất Khoáng sản Việt Nam, Hà Nội 11.Tống Duy Thanh, Vũ Khúc (chủ biên) (2005), Các phân vị địa tầng Việt Nam, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội 12.Nguyễn Tài Thinh, Võ Thanh Quỳnh n.n.k (1997), Áp dụng phƣơng pháp xử lý, phân tích, biểu diễn lƣu trữ tài liệu địa vật lý, Lƣu trữ Cục Địa chất Việt Nam, Hà Nội 13.Cao Hào Thi (2008), Giáo trình xác suất thống kê TP Hồ Chí Minh 14.Cao Đình Triều (2005), Trƣờng Địa vật lý cấu trúc thạch lãnh thổ Việt Nam, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật 15 Tổng cục địa chất (1997), Quy chế kĩ thuật công tác địa vật lý máy bay 16.Phạm Năng Vũ (2002), Bài giảng sở lý thuyết xử lý số liệu địa vật lý, Trƣờng Đại học Mỏ Địa chất