2.2.1. Khảo sát, thu thập, tổng hợp tài liệu
2.2.1.1. Tài liệu lưu trữ, internet a. Tài liệu lưu trữ
Tài liệu liên quan đến vùng nghiên cứu là khá phong phú, NCS đã tiếp cận, thu thập các tài liệu quý báu đó.
Vùng Phước Sơn thuộc các bản đồ địa chất tỷ lệ 1:200.000, các tài liệu Bản đồ địa chất nhóm tờ A Hội, Đăk Glêi - Khâm Đức và nhóm tờ Tam kỳ - Hiệp Đức tỷ lệ 1:50.000. Vùng đã đo vẽ bản đồ địa chất và tìm kiếm khoáng sản vàng gốc ở tỷ lệ từ 1:25.000 đến 1:10.000 cho 7 khu và thăm dò ở khu Đăk Sa. Ngoài ra còn có các công trình nghiên cứu chuyên đề, bài báo liên quan; các báo cáo thăm dò vàng gốc ở Việt Nam và nhiều tài liệu trên thế giới để so sánh và kiểm chứng.
b. Tài liệu trên internet
Ngày nay với công nghệ phát triển, từ các trang mạng đã thu thập được nhiều thông tin, cụ thể: trang mạng của Tổng cục Địa chất và Khoáng sản (dgmv.gov.vn); Viện Khoa học Địa chất và Kháng sản (vigmr.vn); Viện Địa chất (vast.ac.vn); Trường Đại học Mỏ - Địa chất (humg.edu.vn); Trường Đại học Khoa học Tự nhiên; Trường đại học Huế; Trung tâm thông tin Lưu trữ Địa chất, Silver doctors.com/Global gold mine and deposits ranking. Trong đó nổi bật là trang geology.com, là trang mạng khá đầy đủ và chi tiết các thông tin địa chất trên thế giới.
2.2.1.2. Khảo sát nghiên cứu thực địa
NCS đã tiến hành các lộ trình địa chất bổ sung theo tuyến, kết hợp với các công trình thăm dò và công trình khai thác đã có trong vùng và khu mỏ để thành lập các mặt cắt chi tiết, v.v. Phân khu Bãi Đất và Bãi Gõ đã có 4 tầng lò khai thác, các lò bằng, lò nghiêng chuẩn bị khai thác có tiết diện, ánh sáng,
thông gió rất thuận tiện, dễ dàng khảo sát hai thân quặng chính (BĐMQ và QTZ3). Kết quả khảo sát thực địa cho thấy về cơ bản đặc điểm địa chất thân quặng giữa tài liệu thăm dò và tài liệu lò khai thác không khác nhau nhiều. Để kiểm chứng thành phần vật chất quặng và biến đổi đá vây quanh, NCS lấy và phân tích bổ sung mẫu thạch học, khoáng tướng.
Cụ thể mẫu lấy phân tích trên mặt cắt chi tiết như sau:
- Mẫu khoáng tướng tập trung chủ yếu ở phân khu Bãi Đất và Bãi Gõ, trên
các tầng lò và các lỗ khoan khác nhau nhằm mục đích nghiên cứu sự thay đổi về thành phần khoáng vật quặng theo đường phương và hướng dốc.
- Mẫu lát mỏng lấy tập trung vào các đới biến đổi cạnh mạch, biến đổi trong thân quặng và các đá chứa quặng.
2.2.2. Nghiên cứu xây dựng cơ sở dữ liệu địa chất khoáng sản
Để tiện ích cho quản lý, nghiên cứu, khai thác thông tin phục vụ công tác xây dựng mô hình và đánh giá tài nguyên, trữ lượng vàng gốc, thuận tiện cho sử dụng trong tương lai, NCS đã xây dựng cơ sở dữ liệu (CSDL) địa chất khoáng sản vùng Phước Sơn.
2.2.2.1. CSDL địa chất - khoáng sản a. Khái niệm cơ bản
Cơ sở dữ liệu là một tập hợp dữ liệu được tổ chức có cấu trúc (theo một khuôn dạng nhất định) để mô tả một đối tượng cụ thể [13], [17].
Có nhiều cách tổ chức cơ sở dữ liệu, song thường được cấu thành từ các bảng dữ liệu (tables). Các bảng dữ liệu gồm:
- Hàng (bảng ghi - record);
- Cột (trường - file), mỗi trường có một kiểu dữ liệu: Character, Real, Interger, Boole.
Các bảng dữ liệu liên kết với nhau thông qua trường khoá nhất định.
- Mục đích của cơ sở dữ liệu: để quản trị, tra cứu, trợ giúp xây dựng mô hình, khai thác mô hình phục vụ công tác đánh giá tài nguyên, trữ lượng;
- Các trường dữ liệu cần thiết: phân rã dữ liệu đến mức thấp nhất, không tạo các trường mà giá trị của chúng được tính toán từ các trường khác, không tạo các trường tương tự nhau;
- Xác định các bảng (tables) cần thiết: mỗi bảng chỉ chứa các thông tin về một chủ đề của đối tượng, xác định mối quan hệ của các bảng;
- Xác định các trường của các bảng: một trường, trừ trường khoá, chỉ xuất hiện ở 1 bảng.
Cơ sở dữ liệu được xây dựng theo mô hình quan hệ. Tuỳ thuộc từng trường hợp cụ thể mà sử dụng loại quan hệ nào, cụ thể là quan hệ 1:1, quan hệ 1- nhiều (1:N) và quan hệ nhiều - nhiều (N:N). Trong Luận án, NCS xây dựng cơ sở dữ liệu theo mô hình quan hệ 1- nhiều và nhiều - nhiều.
2.2.2.2. CSDL hệ thông tin địa lý (GIS) a. Sơ lược về GIS
Có khá nhiều định nghĩa về GIS (Geographic Information System), một
trong những định nghĩa: Hệ thông tin địa lý là một môi trường có khả năng
quản lý hệ thống cơ sở dữ liệu và xử lý chính xác các lớp thông tin trong mối quan hệ không gian [11].
Tuy có nhiều định nghĩa song, đa số các nhà khoa học đều thừa nhận Hệ thông tin địa lý (HTTĐL-GIS) là một hệ thống được kết hợp bởi bốn thành phần chính: phần cứng; phần mềm; cơ sở dữ liệu; đội ngũ chuyên gia.
Các thành phần cấu thành có liên quan mật thiết với nhau. Phần cứng là hệ thống máy tính và các thiết bị ngoại vi trên đó có một HTTĐL hoạt động.
Phần mềm hệ thông tin địa lý bao gồm moduls kỹ thuật cơ bản: nhập, kiểm tra và chỉnh sửa dữ liệu; lưu trữ dữ liệu, điều hành dữ liệu; thành lập dữ liệu đầu ra và biểu diễn dữ liệu; đối thoại với người dùng.
b. Các chức năng của GIS
Áp dụng GIS là khai thác các chức năng cơ bản phục vụ giải quyết bài toán nào đó. Trong phạm vi nghiên cứu, NCS đã khai thác hoặc ít, hoặc nhiều nhóm chức năng chính sau:
- Nhóm chức năng hỏi đáp, tìm kiếm
Hỏi đáp trên dữ liệu chuyên đề có thể được thực hiện trên một hoặc nhiều tính chất của các đối tượng như:
Trong trường hợp lựa chọn một tính chất (điều kiện đơn), sẽ sử dụng phép tính đại số với các thao tác như =, >, < và tổ hợp của ba thao tác đó.
Các thao tác khác nhau là cần thiết để thực hiện chức năng hỏi đáp, cũng như sử dụng trong phân tích không gian. Các toán tử hỏi đáp có thể xem như tạo sự chuyển dịch cho chức năng phân tích không gian, một số tác giả còn xem việc hỏi đáp như là phân tích không gian. Kết quả của hỏi đáp được lưu trong cơ sở dữ liệu, thao tác được biết tới như là chức năng thuộc tính.
Ứng dụng: truy vấn, tìm kiếm các thông tin cần thiết, trích lược thông tin trong CSDL, tính toán các đối tượng.
Ví dụ: lựa chọn khu vực có độ dốc >450; diện tích mẫu vàng có hàm lượng 1g/T, khoanh vùng có biểu hiện đứt gãy, v.v.
- Nhóm chức năng phân tích không gian
Phân tích các chức năng không gian sẽ được sử dụng trong hệ thống vector cũng như trong hệ thống raster. Tuy nhiên ở một vài chức năng riêng biệt chỉ có hoặc ở hệ thống vector hoặc chỉ raster.
Chức năng phân tích không gian được phân làm 4 loại cho phép xử lý dữ liệu theo các mức không gian khác nhau:
* Chức năng thuộc tính và chức năng đo đạc cho phép thực hiện thao tác
tạo hoặc thay đổi dữ liệu thuộc tính mà không làm thay đổi vị trí không gian của chúng, hoặc không tạo ra các phần tử mới (Aronoff, 1998). Trong hệ
thống vector, chức năng này hoạt động trên các giá trị của bảng thuộc tính mà trên đó có thể thay đổi cột hoặc tạo cột mới.
* Chức năng chồng xếp cho phép chồng xếp các lớp thông tin (dự liệu)
lên nhau tạo ra một lớp mới chứa đựng những thông tin mới. Để có lớp thông tin mới, những thao tác số học hoặc logic được vận dụng trên những lớp thông tin khác nhau. Chồng xếp những lớp dữ liệu khác nhau là một quá trình bậc thang.
+ Chồng xếp số học bao gồm các thao tác cộng, trừ, nhân, chia. Thao tác số học được thiết lập trên mỗi giá trị của lớp dữ liệu và giá trị trên vị trí tương ứng của lớp dữ liệu thứ 2.
+ Nhận dạng một vùng mới mà tập hợp các điều kiện riêng xuất hiện được gọi là chồng xếp logic.
* Chức năng lân cận chủ yếu là nội suy tạo vùng Thiessen hay còn gọi
nội suy theo điểm gần nhất. Ý tưởng là tính chất của một điểm có thể rút ra từ điểm được quan sát lân cận. Mỗi điểm rơi vào vùng ảnh hưởng có cùng giá trị với vùng đó (Burrough, 1986). Vùng được xây dựng theo cách mà những đường bao của vùng cách đều nhau từ điểm lân cận sao cho mỗi vị trí nội suy trong vùng gần với điểm quan sát chứa nó hơn bất kỳ điểm nào khác.
Hạn chế chính là: vùng Thiessen coi những điểm gần nhau tương tác những điểm ở xa và không chính xác nếu các điểm nghiên cứu ban đầu còn thưa.
Nội suy tuyến tính, cơ sở là mối quan hệ tuyến tính giữa sự lệch giá trị của hai điểm và khoảng cách giữa chúng. Phương pháp Kriging được sử dụng chủ đạo.
Hình 2.5. Dữ liệu xếp chồng theo lớp (chồng xếp số học) “Nguồn: Trương Xuân Luận 2010” [11]
* Chức năng nối tiếp đòi hỏi sự nối tiếp không gian giữa các vị trí để xử
lý các dữ liệu thuộc tính. Chức năng này tích luỹ các giá trị thuộc tính trên những đối tượng đi qua, dừng lại khi sự nối tiếp trong không gian bị gián đoạn hoặc thuộc tính tích luỹ thoả mãn yêu cầu của các tiêu chuẩn đề ra (Aronoff, 1989).
c. Ứng dụng của GIS
Hiện nay GIS được ứng dụng rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau. Trong địa chất, GIS được ứng dụng nhiều nhất trong việc quản lý các bản đồ số, quản lý tài nguyên khoáng sản.
Từ CSDL trong GIS tiến hành xây dựng các lớp bản đồ chuyên đề và sau đó là bản đồ tổng hợp cho mỏ khoáng và cho từng thân quặng, cho điểm mỏ, điểm khoáng sản, v.v.
Từ các bản đồ số mà GIS mang lại, cho phép tính toán diện tích, thể tích các thân quặng trên các bình đồ và mặt cắt. Từ đó tính toán thể tích
moong khai thác, hệ số bóc đất, trữ lượng và tài nguyên khoáng trong từng đối tượng cần đánh giá.
Sử dụng phương pháp chồng xếp các lớp thông tin trên bản đồ chuyên đề nhờ ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS) ngoài để quản lý các bản đồ còn là cở sở quan trọng để giải quyết nhiệm vụ phân vùng triển vọng vàng gốc vùng nghiên cứu.
2.2.3. Mô hình hoá
2.2.3.1. Khái niệm về mô hình hoá
Mô hình hoá là một khoa học về mô phỏng, giản lược các thông số thực tế nhưng vẫn diễn tả được tính chất của từng thành phần của đối tượng nghiên cứu. Mô hình không hoàn toàn là một vật thể hiện thực, nhưng nó giúp chúng ta hiểu rõ hơn về đối tượng nghiên cứu. Mô hình hoá là phương pháp nghiên cứu cấu trúc của đối tượng tự nhiên phức tạp.
Trong thăm dò địa chất các mỏ khoáng, A. B. Kardan (1977) [19] chỉ rõ: Mô hình là phương tiện để nhận thức các quy luật cho phép kết luận về các tính chất đặc trưng nghiên cứu nhờ nhận thức từ mô hình được thành lập. Mô hình được thiết lập trên cơ sở lý thuyết tương tự.
Mô hình hoá là một giải pháp nghiên cứu tìm kiếm, kiểm định và đánh giá nhằm tìm hiểu, giải thích, tiên đoán, dự báo và lựa chọn các phương pháp tìm kiếm, thăm dò mỏ khoáng. Mô hình mỏ khoáng hoặc các tính chất quan trọng nào đó của mỏ khoáng thường được thực hiện bằng phương pháp quy nạp hoặc mô phỏng. Sản phẩm của quá trình mô hình hoá có thể là một mô hình cụ thể quan sát được bằng mắt thường (đồ giải dạng khối, bình đồ, mặt cắt, v.v) hoặc được quy nạp dưới dạng một công thức toán học (mô hình trừu tượng) [14].
Với công nghệ thông tin phát triển, nhiều tác giả quan niệm: mô hình là một cấu trúc mô tả đối tượng đã được tối giản hoá theo đặc điểm hoặc diễn
biến của một đối tượng, một hiện tượng, một khái niệm hoặc một hệ thống. Mô hình có thể là một hình ảnh hoặc một vật thể thu nhỏ hoặc phóng đại, hoặc chỉ làm gọn bằng một phương trình toán học, một công thức vật lý, một phần mềm máy tính để mô tả một hiện trạng thực tế mang tính điển hình. Tư tưởng cơ bản của mô hình hoá là bằng con đường nghiên cứu và khai thác mô hình để nhận được khái niệm tin cậy về tính chất của đối tượng nghiên cứu [13].
Một cách tổng quát, tất cả các mô hình phải có 3 thành tố: thông tin đầu vào, tiến trình xử lý thông tin và thông tin đầu ra. Mô hình thường áp dụng theo kiểu khái quát theo ngành khoa học tính toán, kiểu 3A (ứng dụng - Application, thuật toán - Algorithm và kiến trúc - Architecture) (hình 2.6) [13].
Hình 2.6: Khái quát mô hình theo khoa học tính toán “Nguồn: Trương Xuân Luận 2010” [13]
Trong thực tế thăm dò địa chất thường sử dụng rộng rãi các mô hình: dạng biểu đồ (graphical), khối lập thể (Market), hình học mỏ, toán địa chất.
2.2.3.2. Các mô hình
Trong nghiên cứu địa chất, các mô hình toán địa chất thường sử dụng để nhận thức đối tượng gồm: mô hình toán thống kê, mô hình toán dựa trên cơ sở lý thuyết quá trình ngẫu nhiên và mô hình dựa trên cơ sở lý thuyết hình học mỏ.
a. Mô hình dựa trên lý thuyết hình học mỏ gồm: mô hình hình học hoá các
tính chất của thân khoáng, phân tích Trend và chuỗi Phurie hai chiều hoặc ba chiều. Các mô hình cũng như ưu và nhược điểm của từng mô hình (đã được trình bày trong tài liệu tham khảo [16]). Trong khuôn khổ luận án, NCS trình bày tóm lược như sau:
a.1. Mô hình hình học hoá các tính chất của thân khoáng
- Mô hình dạng biểu đồ phổ biến nhất là mặt cắt địa chất, bản đồ địa
chất, v.v. Mô hình này cho phép nhận thức chung về hoàn cảnh tạo quặng, điểu kiện thế nằm của tích tụ quặng, hình dáng, cấu trúc thân quặng. Mô hình hoá các tính chất quan trọng của thân khoáng bằng các mặt cắt theo nhiều phương khác nhau để phản ánh những đặc tính và cấu trúc biến đổi hình dáng thân quặng cũng như mối quan hệ quặng hoá với các yếu tố địa chất của không gian thân quặng.
Ưu điểm mô hình này là tài liệu địa chất tổng hợp quan trọng dùng làm
cơ sở thiết kế, thi công các phương án thăm dò, tính trữ lượng khoáng sản; là
cơ sở thiết kế khai thác mỏ khoáng.
Nhược điểm là chỉ đánh giá định tính về tích tụ khoáng sản, không đánh
giá định lượng tài nguyên khoáng.
- Các mô hình khối (trụ, đa giác, v.v) là cơ sở cho các phương pháp tính
trữ lượng, tài nguyên bằng nhiều phương pháp: khối địa chất, khối khai thác, v.v. Trường hợp thân quặng có thế nằm, chiều dày không ổn định thì mô hình gặp nhiều khó khăn.
- Mô hình hình học mỏ là một giải pháp mô hình hoá do Giáo sư P. K.
Xobolepski (1953) sáng lập thành bộ môn khoa học mới ‘‘Hình học hoá” lòng đất. Bộ môn khoa học này có mục đích phân tích hình học cái gọi là ‘‘Trường địa hoá”. Trường địa hoá theo P. K. Xobolepski chính là phần không gian của lòng đất, trong phạm vi của nó tổng thể hình dạng, các tính chất và quá trình đều thống nhất trong cùng một nguồn gốc địa chất chung. Theo P. K.
Xobolepski, khi chúng ta tiến hành thăm dò thân khoáng thì mỗi một tính chất của thân khoáng có thể được xem như là một yếu tố trong tổng thể các trường địa hoá, yếu tố có mối liên hệ lẫn nhau tạo nên thân khoáng, còn hình dạng, tính chất quan sát được ở các điểm thăm dò chính là những thực tế quan sát được của trường này.
Kế tục và phát triển học thuyết của P. K. Xobolepski, V. A. Bukrinki đã đưa ra kết luận: khi sử dụng cho mỏ khoáng có thể phân biệt làm 3 loại hàm phân bố hình học các chỉ số:
+ Hàm của bề mặt tồn tại thật (bề mặt của vách, trụ thân quặng, bề mặt