1.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ-PHÂN TÍCH TÀI LIỆU ĐỊA VẬT
1.3.1. Các phương pháp xử lý đúc kết số liệu thành lập các bản đồ
trường địa vật lý
Ở Việt Nam, công tác xử lý - đúc kết số liệu để thành lập các bản đồ trường địa vật lý từ các số liệu nguyên thủy thu được đối với các tài liệu từ và phổ gamma hàng không từ năm 2003 trở lại đây cơ bản đã được tự động hóa, cụ thể thực hiện nhờ sử dụng Bộ chương trình hiệu chỉnh - liên kết tài liệu địa vật lý máy bay [14]. Dưới đây, xin giới thiệu tóm tắt nội dung các bước của công tác xử lý - đúc kết số liệu thành lập các bản đồ trường địa vật lý hàng không.
1.3.1.1. Phương pháp đúc kết tài liệu từ hàng không
Việc đúc kết tài liệu từ hàng không được tuân thủ đúng các quy định kỹ thuật của quy phạm hiện hành với các bước cụ thể như sau:
Bước 1: Gắn toạ độ cho các giá trị trường, nội suy số liệu lên mạng lưới đều và hiệu chỉnh đêviaxia (hiệu chỉnh trung bình trượt). Tương tự như đối với tài liệu phổ gamma, để thành lập các bản đồ từ trường, trước hết phải tiến hành gắn toạ độ cho các giá trị trường đo được đồng thời với tài liệu phổ gamma theo chương trình QLK với thuật giải hồn tồn tương tự. Riêng đối với tài liệu từ chương trình QLK thực hiện thêm một nội dung nhỏ là trung bình trượt 3 điểm theo trọng số (1 - 2 - 1) và hiệu chỉnh đêviaxia.
Do số liệu nguyên thuỷ ghi được từ máy từ MAP - đã là giá trị trường từ tuyệt đối T nên có thể đưa trực tiếp vào chương trình QLK. Kết quả của chương trình QLK chưa dùng để thành lập các bản đồ trường vì chưa thực hiện đầy đủ các phép hiệu chỉnh, liên kết tài liệu mà mới chỉ để dựng các đồ thị trên tuyến.
Các đồ thị được dựng với tỉ lệ ngang 1 cm = 500 m và tỉ lệ đứng 1 cm = 50 nT.
Bước 2: Thực hiện các phép hiệu chỉnh, liên kết tài liệu với các nội dung cụ thể như sau:
- Hiệu chỉnh biến thiên từ
Dựa vào kết quả đo biến thiên từ ngày đầu được dựng trên giấy milimet có đánh dấu các mốc thời gian đầu và cuối của mỗi tuyến bay (sổ biến thiên từ) để thực hiện việc điều chỉnh biến thiên từ trên đồ thị trường của các tuyến bay thực tế.
- Liên kết nội tài liệu từ trên tồn diện tích bay đo
Để liên kết nội tài liệu từ, ví dụ cho vùng Tuy Hồ, đã sử dụng phương pháp BUPR [11]. Phương pháp này được sử dụng trong hầu hết các phương án
bay đo từ phổ gamma tỉ lệ 1: 25.000 và có nội dung cơ bản được chia làm 2 phần như sau:
a) Cân bằng mạng lưới tựa
Trước khi sử dụng các tuyến tựa để liên kết tài liệu của các tuyến thường, bản thân các tuyến tựa được cân bằng lại dựa vào kết quả đo trên các tuyến thường. Công việc này được gọi là cân bằng mạng lưới tựa.
b) Liên kết các tuyến thường với mạng lưới các tuyến tựa
Đại lượng hiệu chỉnh của mỗi một tuyến thường đối với phép liên kết này được xác định thông qua đường hồi quy bậc nhất của độ lệch các giá trị trường trên tuyến thường và tuyến tựa tại các điểm giao.
- Tính sai số đo đạc và lập các bản đồ trường
Sau khi liên kết xong, giá trị của từ trường T trên các tuyến đã được chính xác lại, việc tiếp theo là đọc các giá trị trường lên sơ đồ tuyến bay để lập bản đồ đẳng trị cường độ từ trường tuyệt đối T. Công việc này được thực hiện trên chương trình lập sẵn trên máy tính. Chương trình này cho phép in các giá trị trường đã liên kết với tỷ lệ tuỳ ý từ số liệu chưa liên kết thông qua các giá trị hiệu chỉnh đầu và cuối tuyến [14].
Để thành lập được bản đồ dị thường từ của một vùng bay đo, sử dụng bản đồ từ trường bình thường thế giới và chọn mức trường bình thường khu vực một cách hợp lý nhằm phản ánh tốt nhất cấu trúc của vùng với quan điểm gần đúng cho rằng: trường bình thường khu vực trên một diện tích nhỏ của vùng bay thì sai khác với trường từ bình thường thế giới gần như một hằng số. Hằng số này được xác định theo nguyên tắc: tổng các độ lệch giữa trường tồn phần và trường bình thường khu vực bằng 0 và hằng số này được xác định cho mỗi vùng bay là một giá trị cụ thể. Việc đọc các giá trị dị thường từ
ΔT trên sơ đồ tuyến cũng được thực hiện bằng chương trình chun dụng trên máy tính đồng thời với từ trường T. Việc làm này cho phép đẩy nhanh tiến độ (thành lập đồng thời các bản đồ trường) và đảm bảo tính khách quan, kiểm tra chéo lẫn nhau cùng từ số liệu đo gốc.
Bước 3: Xác định sai số đo vẽ và thành lập các bản đồ
Xác định sai số đo vẽ
Sau bước liên kết tài liệu, công việc tiếp theo là xác dịnh sai số đo vẽ, đánh giá chất lượng tài liệu.
Trên các tuyến cắt chéo chọn được các điểm giao giữa các tuyến thường và tuyến cắt trong miền trường tương đối yên tĩnh (gradien ≤ 50 nT/km). Sai số được tính theo cơng thức:
n 2 2 i (1.3) Với δi là hiệu số giá trị trường trên tuyến thường và tuyến cắt tại điểm giao thứ i và n là số điểm giao được tính.
Thành lập các bản đồ
Từ kết quả liên kết tuyến được xử lý trên máy tính, các số liệu T và ΔT được đưa lên bản vẽ ở tỷ lệ 1:50.000, tiến hành thành lập các bản đồ trường theo các yêu cầu kỹ thuật cụ thể.
Khoảng cách của các đường đồng mức được chọn trong các bản đồ thành lập là 25nT, ở một số vùng có từ trường biến đổi mạnh, khoảng cách này được chọn với mức lớn hơn (bội số của 25nT).
Việc đúc kết tài liệu phổ gamma được thực hiện theo quy phạm kỹ thuật công tác địa vật lý máy bay ở Việt Nam do Tổng cục Mỏ Địa chất ban hành năm 1987. Hiện nay, do có sự cải tiến của hệ thống thiết bị ghi và lưu dữ liệu nên các cơng đoạn trong chu trình đúc kết tài liệu phần lớn đã được thực hiện trên các phần mềm tự động hóa.
Tồn bộ chu trình đúc kết tài liệu phổ gamma hàng không được chia làm 3 bước:
Bước 1: Đưa các đại lượng đo phổ gamma dưới dạng nguyên thuỷ (tốc
độ đếm xung) trên độ cao bay thực tế về các giá trị trường địa vật lý tương ứng dưới mặt đất (cường độ bức xạ gamma, hàm lượng các nguyên tố phóng xạ U, Th, K).
Nhiệm vụ này được thực hiện trên máy tính bằng chương trình QDR với các nội dung sau:
- San số liệu theo phương pháp trung bình trượt 3 điểm (đồng thời với cả số liệu đo từ và độ cao bay).
- Hiệu chỉnh phông dư. Giá trị của phông tự nhiên được chọn làm mức 0 cho tài liệu phổ gamma. Phông dư được đo vào đầu và cuối mỗi chuyến bay.
- Hiệu chỉnh độ cao. Thực hiện việc tính chuyển các giá trị đo phổ gamma ở độ cao bay thực tế và mức mặt đất thông qua hệ số suy giảm µi (I = TC, K, U, Th) được xác định vào mỗi mùa bay.
- Hiệu chỉnh tương tác Compton để loại trừ ảnh hưởng các bức xạ gamma của nguyên tố này lên cửa sổ năng lượng của nguyên tố kia (tương ứng các kênh hàm lượng) thông qua các hệ số phân giải Compton α, β,γ, được xác định vào đầu mỗi chuyến bay.
- Đưa các đại lượng đo phổ gamma từ đơn vị tốc độ đếm xung (CPS) về các giá trị địa vật lý: Cường độ bức xạ gamma (µR/h), hàm lượng các
nguyên tố phong xạ (K%), U(p.p.m), Th(p.p.m) nhờ hệ số chuẩn được xác định khi đo trên các bãi chuẩn vào đầu mỗi mùa bay.
Kết quả của chương trình QDR cho ra các giá trị trường phổ gamma trên cả 4 kênh đã quy về mặt đất theo hai dạng: dạng số và dạng đồ thị. Các tài liệu phổ gama sau kết quả của chương trình QDR mới là tài liệu gốc và trên phương diện thu thập tài liệu địa vật lý chưa qua một phép hiệu chỉnh liên kết nào.
Hàng ngày, ngay sau mỗi chuyến bay các số liệu bay đo lưu lại được kiểm tra đồng thời.
Bước 2: Thực hiện đầy đủ các phép hiệu chỉnh, liên kết tài liệu trên
tồn diện tích bay, phục vụ việc xây dựng các bản đồ kết quả trường phổ gamma. Nhiệm vụ này được thực hiện trên máy tính theo chương trình QLK với các nội dung sau:
- Gắn toạ độ cho tất cả tài liệu các trường đo được
Toạ độ của các điểm đo được nội suy thông qua hệ thống các mốc với toạ độ biết từ các kết quả liên kết tuyến với các quy ước: đường bay thực tế giữa 2 mốc kế tiếp nhau là thẳng và vận tốc bay giữa 2 mốc là không đổi.
- Thực hiện các phép hiệu chỉnh, liên kết tài liệu
Để liên kết tài liệu phổ gamma hàng không, người ta đã sử dụng “phương pháp liên kết theo tuyến kiểm tra”. Phương pháp này đã được sử dụng trong tất cả các phương án bay đo từ - phổ gamma tỉ lệ 1:25.000 ở Việt Nam trước đây với tư cách như là một phương pháp kinh điển với độ tin cậy cao. Ở đây chương trình chỉ đảm nhận chức năng tự động hoá, thay thế cho việc làm bằng tay trước đây, theo đúng trình tự các bước sau:
Nội dung các liên kết này là đưa các giá trị trường đo được ở các thời gian khác nhau trong ngày về cùng một thời điểm. Ở đây, người ta chọn thời điểm đo trên tuyến kiểm tra đầu chuyến bay là mốc cho phép hiệu chỉnh vì thời điểm xuất phát của các chuyến bay là khá trùng nhau. Các giá trị trường đo trên tuyến kiểm tra, giá trị sai lệch giữa hai lần đo (đại lượng cần hiệu chỉnh) được san đều cho toàn bộ thời gian bay của chuyến bay đo theo “luật tuyến tính”.
- Liên kết các chuyến bay trong toàn bộ thời gian bay
Nội dung của liên kết này là đưa các giá trị thường đo ở các chuyến bay khác nhau về cùng một mức.
Thông qua kết quả đo trên tuyến kiểm tra đầu tuyến bay của tất cả các chuyến bay sẽ được xác định tất cả các đại lượng đặc trưng của chúng. Đại lượng đặc trưng này là giá trị trung bình (X) khi luật phân bố chuẩn và là giá trị có tần suất lớn nhất khi luật phân bố loga chuẩn. Giá trị hiệu chỉnh của mỗi chuyến bay là hiệu số giữa đại lượng đặc trưng và giá trị đo trên tuyến kiểm tra đầu chuyến bay của ngày hơm đó.
- Nội suy các giá trị trường lên mạng lưới đều đồng thời tính tốn một số tham số trung gian như: F, Th/U- Ju, JTh, JK…
Do vận tốc bay trên tuyến thay đổi nên các giá trị trường đo được (liên tiếp từng giây một) phân bố khơng đồng đều. Thực tế địi hỏi phải tạo được các “file” số liệu theo mạng lưới đều trên đồ thị trường. Tuy nhiên, do đường đồ thị trường thực chất là không liên tục nên phép đọc giá trị theo mạng lưới là phép nội suy giữa 2 fit (2 điểm đo) kế tiếp nhau.
Bước 3: Xác định sai số đo đạc và thành lập các bản đồ trường
Sai số đo đạc của tài liệu phổ gamma được xác định thông qua kết quả đo lặp trên các tuyến sản xuất và trên tuyến kiểm tra. Sai số bình phương trung bình trên tất cả các kênh được tính theo cơng thức:
n 2 ) X X ( 2 i 2 i 1 (1.4) trong đó:
- X1i, X2i , là các giá trị trường đo lần đầu và lần lặp lại tại điểm thứ i. - n là số điểm đo lặp được dùng để tính sai số.
Cơng việc tính sai số được tự động hoá theo chương trình QSS. Chương trình QSS cho phép xác định sai số một cách nhanh chóng, chính xác và dễ dàng thực hiện trên một khối lượng điểm tính lớn tùy ý, thuận lợi cho việc theo dõi kiểm tra.
- Thành lập các bản đồ kết quả bay đo
Các bản đồ trường địa vật lý bắt buộc phải thành lập là:
+ Bản đồ các tuyến bay thực tế và dị thường phổ gamma hàng không tỉ lệ 1:50.000. + Bản đồ cường độ gamma tỉ lệ 1:50.000 và 1:200.000 + Bản đồ hàm lượng Kali tỉ lệ 1:50.000 và 1:200.000 + Bản đồ hàm lượng Thori tỉ lệ 1:50.000 và 1:200.000 + Bản đồ hàm lượng Uran tỉ lệ 1:50.000 và 1:200.000 + Bản đồ chỉ số F tỉ lệ 1:50.000 và 1:200.000 + Bản đồ tỉ số Th/U tỉ lệ 1:50.000 và 1:200.000
Thành lập bản đồ các tuyến bay thực tế và dị thường phổ gamma hàng không.
Trong số các bản đồ kết quả bay đo, bản đồ các tuyến bay thực tế và dị thường phổ gamma có ý nghĩa đặc biệt quan trọng, nó là cơ sở chính yếu cho công tác kiểm tra sơ bộ mặt đất.
Để thành lập bản đồ này, trên cơ sở sơ đồ các tuyến bay thực tế đã có, cơng việc đầu tiên là phân loại dị thường. Phân loại dị thường là công việc quan trọng và khá phức tạp, địi hỏi nhiều tính tốn, rất dễ nhầm lẫn khi thực hiện bằng tay. Hiện nay công việc này cũng đã được tự động hố theo chương trình Q10.
Chương trình Q10 không chỉ đưa ra bảng kết quả phân loại dị thường mà cịn cung cấp đầy đủ thơng tin cần thiết (các tham số giải thích) của mỗi dị thường, giúp cho việc xem xét, đánh giá đầy đủ hơn các dị thường trong cơng tác phân tích, giải thích tài liệu địa vật lý hàng không [4].
- Thành lập các bản đồ theo kết quả phân tích tài liệu:
Các bản đồ thành lập theo kết quả phân tích số liệu bao gồm: Bản đồ cường độ gamma, Bản đồ hàm lượng Kali, Bản đồ hàm lượng Uran, Bản đồ hàm lượng Thori, Bản đồ Th/U, Bản đồ chỉ số F [4].
Các loại bản đồ trường phổ gamma đều được thành lập và trình bày theo các yêu cầu kỹ thuật quy định.