Nghiên cứu khai thác thiết bị địa vật lý magmapper G858 : Đề tài NCKH. QG.08.13

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN NGHIÊN CỨU KHAI THÁC THIẾT BỊ ĐỊA VẬT LÝ MAGMAPPER G858 MÃ SỐ: QT-08-13 CHỦ TRÌ ĐỂ T À I: TS NGUYÊN ĐỨC VINH CÁC CÁN B ộ THAM GIA: - ThS GIANG KIÊN TRƯNG ĐAI H O C Q U Ố C GI A HA NOl t r u n g t m t h õ n g ti n t h íìr / HÀ NỘI - 2009 Vi EN Báo cáo tóm tắt a Tên để tài; N ghiên cứu khai thác thiết bị địa vật lý M agM apper G858 ( M ã số: Q T-08-13) b C hủ trì đề tài:TS Nguyễn Đức Vinh c Các cán tham gia: - ThS Giang Kiên Trung d Mục tiêu nội dung nghiên cứu: - Tim hiểu thiết bị - m áy đo từ trường trái đất M a g M a p p e r G 858 - Tim hiểu phần m ềm đo đạc xử lý - Thử nghiệm vận hành đo đạc thực địa e Các kết đạt được; * Kết nghiên cứu khoa học - Đã tìm hiểu vận hành hệ thiết bị - Đ ã tiến hành đợt thử nghiệm thực địa * Kếl đào tạo Có 02 khố luận tốt nghiệp 01 báo gửi đăng: - Tim hiểu thiết bị đo từ trường trái đất G858 Sinh viên : N guyễn V ăn K iên, K 49 khoa Vật lý - Tim hiểu từ k ế G858 Sinh viên: H oàng Đ ình Hưởng, K50 khoa Vật lý * Bài báo, báo cáo - Đ ánh giá sơ cấu trúc địa chất khu vực X qua kết đo trường từ Đ ã gửi Tạp chí K hoa học & Cơng nghệ - Thuật tốn tính thời trường từ trọng lực Đ ã gửi tạp chí Tin học điều khiển học f Tinh hình kinh phí đề tài K inh phí cấp: 20 triệu đồng Brief report of project: a Project title: Study for using of geophysical equipment MagMapper G858 b Project coordinator: Dr N guyen Due Vinh c Co-operator: M sc.G iang Kien Trung d Objective and scientific contents: - W orking w ith new m agnetic data acquisition - M agM apper G858 - Study som e softw are which help us m easurem ent and analyzing data of survey - W orking out site to get the data for analyzing and checking the stable of equipm ent e Result: * Science result: - O perating the equipm ent in all options; - Took a survey to check equipm ent and got the data for analyzing; * Paper and Report: - C ollection o f m agnetic data to give a prelim inary estim ate about the geology structure o fX - area Journal o f Science and Technology - Sim ulta n eo u s com putation o f g vity a n d m agnetic anomalie Journal of Inform atics & C ybernetics * Training result: - 02 Bsc Thesis have been defended follow ing the p ro ject’s goal KHOA QUẢN LÝ CHỦ TRÌ ĐỂ TÀI {Ký ghi rỗ họ tên) {Kỷ ghi rõ họ tên) TS Nguyễn Đức Vinh C QUAN CHỦ TRÌ ĐỂ TÀI ■WÓ H l f u l K w ỏ f t ^ \ÕC O , í Tự NHIỄN , í * / ^ _ - ' ĩ ỵ s KH Ầ ^ u iỷ íìi ^ ề ứ /ĩiỹ '^ấí< ỷnỹ' MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: M Á Y Đ O TỪ G -858 .3 1.1.CÁC ĐẶC TRƯNG .3 1.2.MÔ TẢ CÁC BÔ PHẢN • 1.3 • HOẠT ĐỘNG.CỦA MÁY TỪ G858 CHƯƠNG 2: MỘT SÓ ĐO ĐẠC THựC NGHIỆM 14 • • * • 2.1.ĐO ĐẠC THỬ NGHIỆM 14 2.2.ĐO ĐẠC THựC Đ ĨA 17 • • * KÉT LUẬN .21 TÀI LIỆU THAM K HẢO 22 PHỤ LỤC Các bảng số liệu quan sát PHỤ LỤC Kết đào tạo nghiên cứu khoa học MỞ ĐẦU Thăm dò rir ỉà phương pháp hiệu địa vật lý thăm dị, đời tìr sớm Có thể ứng dụng nghiên cứu cấu trúc bên trái đất, cấu tạo địa chất, tìm kiếm thăm dị khống sản Thăm dị từ hiệu việc xác định vỉa quặng móng kểt tinh (móng từ) Trong điều kiện thuận lợi, phương pháp thăm dò từ áp dụng thăm dị địa chất để xác định hình dạng, kích thước đới phá hủy kiến tạo, via quặng Những năm gần đây, với phát triển khoa học kỹ thuật, máy móc địa vật lý đại hóa nhanh Từ kế (máy thăm dị từ) G-858 đời gần thiết bị quan sát từ trường Trái đất vào loại đại Đây thiết bị có nhiều tính tiến việc thu thập liệu trưÒTig từ trái đất Giúp cho việc khảo sát dễ dàng với độ xác cao Năm 2006, khuôn khổ dự án tăng cường lực nghiên cứu khoa học môn Vật lý địa cầu, khoa Vật lý Đại học Quốc gia Hà nội cấp kinh phí cho việc mua máy thăm dị ưr G-858 Để khai thác thiết bị tốt đề nghị Đại học Quốc gia cấp thêm kinh phí khn khổ đề tài cấp QT để tìm hiểu, thừ nghiệm vận hành khai thác thiết bị mua sấm Nhiệm vụ đề tài tìm hiểu máy thăm dị tìr G-858, thử nghiệm vận hành máy phần mẽm thực phép đo thực địa Nội dung báo cáo gôm: Mở đầu Chương ỉ: Mảy đo từ G-858 Chỉcong 3: Một số đo đạc thực nghiêm Kết ìiiận Phụ ìục CHƯƠNG MÁY ĐO TỪ G-858 1.1 Các đặc trưng - Model G-858 thiết bị đo từ trường hiệu với chất lượng cao Dữ liệu đo lưu vào nhớ G-858 sử dụng để định vị vật lòng đất, nguồn tài nguyên loại vũ khí bị loại bỏ H ình 1.1 Hình ảnh tổng thể máy từ G-858 * G-858 đọc 10 số giây chế độ di chuyến liên tục * G-858 đọc số liệu đến 1/100 nT * Thiết bị có cổng kết nối với máy tính giúp cho việc truyền tải dự liệu thực dễ dàng * Dung lượng liệu chứa khảo sát lên tới 250.000 số, lần ghi lại có ghi lại thời gian lần khảo sát * Máy có chế độ hoạt động: Chế độ tìm kiếm, đê thực trình tìm kiếm dị vật kiểm tra hệ thống; Chế độ quan sát đơn giản, khao sát từ trườns theo tuyến đơn giản; C hế độ quan sát kiểu đồ dùng đẻ xác định dị tìm vị trí nhận số đọc; Chế độ trạm sỏ' dùng dè thu thập số liệu địa điểm cố định giúp cho việc quan sát điều chinh hàng ngày CÁC CHẾ Đ ộ HOẠT ĐỘNG Che độ tìm kiếm Trong chế độ này, thiết bị đo báo cho người đo âm Các âm nghe với tần số khác biểu thị thay đổi giá trị từ khác trường Tuy nhiên, liệu không lưu vào nhớ Ta phải tự xác định vị trí dị thường, thường phát vật kim loại, bom mìn Chế độ khảo sát đơn giản Trong chế độ này, thiết bị luxi lại giá trị từ điểm đo đường ta ấn phím Mark Ta quan sát tồn trình đo, liệu thu được chuyển vào máy tính Chưomg trình MagMap hỗ trợ ta việc xử lý kết Chế độ khảo sát đơn giản thực dễ dàng, thu kết nhanh chóng Mang lại nhiều tiện ích cho việc khảo sát từ trường Ché độ quan sát kiêu bán đồ Chế độ thu thập xác đinh vị trí cách tự động, nhiên chế độ địi hỏi phải có hệ thống định vị GPS Chế độ trạm sở Tại vỊ trí cố định, thiết bị không theo dõi thay đồi vị trí Mà sử dụng để thu thập số liệu cho việc hiệu chỉnh hàng ngày Trong chương mơ tả tổng quan tồn q trình dị tìm Chúng ta xem thiết bị cài đặt nào, hoạt động theo chế độ tai dừ liệu sang máy tính để phân tích 1.2 MƠ TẢ CÁC B ộ PHẬN Thiết bị G-858 bảo quàn thùng kim loại có bọc xốp tránh va đập Các chi tiết bao gồm: - Bảng giao tiếp : chứa phận điện tử, bàn phím hình hiên thị - Dâv đeo pin: dùng cho việc vận chuyển hệ thống pin - Bỏ sac pin: dùng để sạc pin - Bộ phân treo sensor: cần nối với đầu Sensor để tăng thêm chiều dài cùa thiêt bị đo theo ý muốn cân với trọng lực sensor - Thiết bi deo vai: để phân bố khối lượng giao tiếp máy dây đeo pin - Bao deo: giữ cho đầu cần (bộ phận lắp Sensor) truÒTig hợp thẳng đứng - Kẹp sensor: giữ Sensor gắn với gậy - Sensor: dùng để đo tìr trường - Cáp: dùng để kết nối liệu từ G858 sang máy tính cá nhân - Sách hướng dẫn sử dung: hướng dẫn tháo lắp sử dụng thiết bị - Các dây bồ trơ: để nối thiết bị với người đo tạo chắn thoải mái - Cáp khỏa vả cáp treo: giữ cho cáp sensor gắn chặt với gậy - Phần mềm MagMap PC: thu thập số liệu, chỉnh sửa ghi file - Dây deo m ềm : đỡ khối lượng gậy Hình 1.2 Các phận thiết bị G'858 Bảng điểu khiển G-858 Hình 1.3 Bảng điều khiển Giắc cắm phía bên trái giắc cắm pin, phía bên phải cho cổng kết nối vào hai đầu cắm phía cho sensor Bao đeo - Găn dây đeo lưng phía sau với dây đeo pin Móc dây đeo gẳn với vịng hình tam giác phía pin Có điều chỉnh phía trước phía sau dây đeo ta xác định vị trí dây đeo cho cảm thấy thỏa mái - Vòng dây đeo đựng pin xung quanh vòng eo cùa ta Dây đeo điều chỉnh với khóa trượt phía tay phải - Trượt bảng mạch lên phía trước dây đeo pin, luồn dây đeo qua khe rãnh Nối cáp pin dây đeo đựng pin mạch - Quàng dây đeo lên vai kết nối chúng với lỗ mạch - Lắp bao đeo cần lắp đầu đo lên vai Luồn dây đeo cần lắp đầu đo qua nhiều móc dây đeo vai Điều giữ cho dây đeo tránh khòi trượt vai - Kết cáp Sensor với mạch Sử dụng khóa cáp đê eắn chiều dài cua cáp Với cần lắp đầu đo máy khơne bị đung đưa ta di chuyển 1ỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIÊT NAM '= 1, lấy tổng toàn ta có: ^ - ( - n, ọ, (P] ( 13 I ih =C^Y^fT,{n,9.,-ỉ,Q,\ *ành phần nhỏ To có thê xâp xỉ : A ĩ =r/4Q _ w c, Cx Cz đại lượng đinh nghĩa sauCx = DOS / j t o s í ^ - A; j (141 an d ặ (15 ) -: sin /,J, góc lo, Do gọi góc từ hóa từ khuynh, A phương vị trục X * Đối với trường trọng lực Ap dụng qui trình trên, tích phân mặt (5),(6) ta chuyển tích phân đường: (?: = / /u.-curK j, r)í/x = — — í—— / J: a G Cũng tương tự, góc đặc omega là: C l:= - ' ơ, G Liên kết (16),( 17) [ấy tổng theo toàn đối tượng ta có: Fa = —Ci y~ n íi.o, —n,Q, ) F = -G - € ^'s ơ, (n,Cì - /,/, oQ,) ,) (16) (17) íIM Il9t Trong thăm dị trọng lực thường ta đo thành phần z, thành phần phải tính Trong trường họp đặc biệt , mặt phẳng đứng ngang cơng thức có thành phần cosin bàng khơng Ví dụ n không mặt ngang đứng tương ứng Nếu điểm quan sát nằm mặt đa giác khoảng cách khơng Thành phẩn Fz cịn bị thay đổi ảnh hưởng lóp nàm ngang gọi hiệu chỉnh Bughe, đại lượng T chiều dày lớp Ngoài ra, li=0 giá trị Qi khơng ,cịn xima phẩy thay đổi thành ~ph p(h+T) Như vậy, thành phần thẳng đứng trừng hấp dẫn từ mặt đáy - -G(:h r: Tống lại, ta có: F: —-2.T Gph —ĩrrG/nh —D = ĩ~ĩGpT (20 I • Tỉnh đồng thời thành phần trường từ trọng lực So sánh công thức (13), (14) với (18),{19) ta thấy thành phần trường từ trọng lực tương đồng Để thuận lợi ta viết lại (14) (19): }L.=C.:Ũ:S: (211 F,- = - G : s - (-2 ì ■5' = I'' - - ' Mà yếu hình học phụ thuộc vị trí quan sát so với bê mặt đa giác Liên kêt {21), (22) ta có mơi liên quan thành phân từ trọng lực: Nếu vật thá giới hạn bời đa giác N cạnh lấy ttoongr theo tất thành ra; đâv X , Với thành phân khác có thê diên giải tươne tự Chúne ta thiêí lập mơi quan hệ thời tnrịno T ^ '■^* viêc giải tốn ngươc ít' ? ! tf Ì L " í tro^g lực chfcln h ăr ih' h i!^ ù' u “' 7! chương trình máy tính tính thành phần tv ' pPuanxong ^ truvền thông mà người biết T^ĩỉìKr T ĩ • iir^ưLl Thuật tốn Viẹc tinh toan đoi hoi cac thơng sơ • -í: í* cho đối tượng (mặt) thứ i Cácthôngsố li va ni co the bieu diên qua tọa độ đỉnhcủa tiết diện cắt đối tượng: i’: = L : L j and > \ = - L L ^ , i25i với ¿.- =!■; - - - ), =f.r _ ỵ,) ¿_ =^ (1 ; _ l-_) đo ■'■■- - - tọa độ đỉnh tính theo chiều kim đồng hồ.Đại lượngQi tính theo tích phân đưịmg hình : ị'^ Ọ = ị '' % ^ iớ\ r.\— Ị * ■■* * ' —3^ ià).r,^ị) i26l > khoáng cách từ gốc tọa độ tới yếu tố dy Như vậy, lích phân (26) thành: Q = k>g,I £ - ^ I /?’ - Z.- )■ / ' - L - l ou.{ 'L - V v i R- - L - )11 - V ^ ’- , - ¿ ’ i ' l - i27 I ^ '■■' * -■' ^ ~ ■■- ' khoảng cách từ điếm quan sát tới đinh cứa đa giác (hình 2) Với thực tê chiêu dài L theo đường phương lớn nhiều khoảng cách R ta đưa (27) ; (J = Ỉ U i ; I,/? _ , í2 m Ta xem xét góc đặc Omega Như hình ta thấy mặt vật đối tượng bị giới hạn bowiir mặt xuât phát từ gôc tọa độ qua trục Y Góc ij/ góc mặt Theo (Hubbert, 1948) thì: hay ; f; ^ 2u, (2^1 cịn góc lị/ thì: =I arci>í Ị(.v._ ; a- — r.- i r 11 Chúng lập trình thử nghiệm thuật tốn so sánh với thuật tốn có kết q hồn tồn tương đương Kết luận Đây thuật toán đơn giản, có thê lúc tính cá hai trường trọng lực từ vật thể đồng thời Điều làm giảm đáng kể khối lượng tính tốn việc giải lốn ngược kết hợp từ trọng lực Cơng trình hỗ trợ từ đề tài Ọ l-08-13 ĐHQG Hà nội câp kinh phí Tài liệu tham khảo Bamett c T 1976, Theoreticalmodeling of themagnetic and gravitational fields of an arbitrarily shaped three-dimensional body: Geophysics 41 1353-1364 Guptasamia D., and Singh B 1999 New scheme for computirm the magnetic field resulting froma unilbmiiymagnetized arbitrary polyhedron: Geophysics 64 70-74 "5 Huhbcrt M K 1948, A line-integral method of computine the gra\ ¡metric effects of tw odimensional masses; Geophysics- n 215-225 Singh, B., and Guptasarma, D., 2001, New method for fast computation of gravity and magnetic anomalies from arbitrary polyhedra: Geophysics, 66, 521-526 Won, I J., and Bevis, M., 1987, Computing the gravitational and magnetic anomalies due to a polygon; Geophysics, 52, 232-238 PHIẾU ĐÃNG KÝ KẾT QUẢ NGHIÊN c ứ u KH-CN Tên đề tài (hoặc dự án): Nghiên cứu khai thác thiết bị địa vật lý MagMapper G858 M ăsố: QT-08-13 Cơ quan chủ trì đề tài (hoặc dự án): Khoa Vật lý Địa chỉ: 334 Nguyễn Trải, Thanh xuân, Hà nộỉ Te!: 38582797 Cơ quan quản lý đề tài (hoặc dự án): Đại học Quốc gia Hà nội Địa chỉ: 144 Đường Xuân thủy, Cầu giấy, Hà nội Tel: Tổng kinh phí thực chi: 20.000.000 đ Trong đó: - Từ ngàn sách Nhà nước: 20.000.000 đ - Kinh phí trường: - Vay tín dụng: - Vốn tự có: - Thu hồi: Thời gian nghiên cứu:2008-2009 Thời gian bát đầu: 2008 Thời gian kết thúc: 2009 Tên cán phòỉ hợp nghiên cứu: -ThS Giang Kiên Trung Số đãng ký đề tài Ngày: Sô' chứng nhận đãng ký kết nghiên cứu: Bảo mật: a Phổ biến rộng rãi: X b Phổ biến hạn chế: c Báo màt: Tóm tát kết nghiên cứu: - Đã tìm hiểu vận hành hệ thiết bi - Đã tiến hành đợt thử nghiệm thực địa Kiến nghị quy mò đối tượng áp dụng nghiên cứu: Đầu tư thêm đầu đo để đo gradient từ C h ủ n h iệ m đề íài Thủ trưởng quan chủ trì Họ tên Học hàm học vị đề tài Thủ trường quan q uản ly dé tài Chủ tịch Hịi đ ánh giá thức Nguyễn Đức Vinh Nguyễn Quang Báu Tiến sỹ Giáo sư-Tiến sỹ Í^IẴK^ TRƯỞNGB/ iNKHOA HỌC - CỔNG N( Kí tên Đóng dấu / o / f U ĨR' KHO- k H Ọ C / ) • _ /SA/ỉ/li Ẽ rK » -; / / f t u ì »JHIẾN , w G3.ĨSK ÍS Wi2ữ3ị,