LÝ MÁY BAY TRONG NƯỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI
1.2.1. Các phương pháp phân tích tài liệu địa vật lý máy bay trên thế giới giới
Hiện nay trên thế giới, trong công tác phân tích tài liệu dịa vật lý may bay để giải thích địa chất và dự báo triển vọng khoáng sản người ta sử dụng rất nhiều phương pháp khác nhau, trong đó có các phương pháp thông kê- nhận dạng được áp dụng rộng rãi có hiêu quả hơn cả, và có thể chia chúng thành các nhóm phương pháp chính sau.
a. Các phương pháp tách trường
Sử dụng các phương pháp tách trường để phân chia các dị thường là nội dung quan trọng trong phân tích tài liệu phổ gamma hàng không, nhằm khoanh định và dự đoán về diện phân bố của các đối tượng địa chất gây dị thường. Dị thường phổ gamma là một phần địa phương của vỏ trái đất được khác biệt bởi sự không đồng nhất về địa chất và địa hóa, mà ở đó các trường phóng xạ ghi được cao hơn mức phông, hoặc mối tương quan giữa các thành phần trường bị phá vỡ. Diện phân bố của các dị thường này nói chung lớn hơn so với các dị thường điểm được nêu ở mục 1.3.3.1, nó tương ứng với diện phân bố của các đối tượng địa chất gây dị thường.
Các phương pháp tách trường là những phương pháp quen thuộc, được sử dụng rất rộng rãi và có hiệu quả trong phân tích các tài liệu địa vật lý nói chung. Trong phân tích tài liệu phổ gamma hàng không, do đặc tính phân bố ngẫu nhiên của các trường phóng xạ người ta thường sử dụng rỗng rãi hơn cả là các phương pháp như: trung bình trượt, trung bình entropi, lọc phi tuyến, lọc tuyến tính, gradien.
Vấn đề quan trọng khi sử dụng các phương pháp tách trường để phân chia dị thường phổ gamma hàng không là lựa chọn bán kính trung bình (kích thước cửa sổ chạy) sao cho phù hợp với kích thước của đối tượng gây dị
21
thường. Diện tích của cửa sổ chạy thường được chọn lớn hơn 2 -3 lần diện tích của dị thường.
Những nghiên cứu theo hướng này được đề cập đến trong các công trình của Diordienco, của Ni-Ki-Tin và nhiều công trình của các tác giả khác.
b. Các phương pháp thống kê nhận dạng
Các phương pháp nhận dạng không những được ứng dụng rất có hiệu quả trong phân tích các số liệu địa chất, địa vật lý mà còn được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu khác. Về nguyên lý, việc tìm kiếm các đối tượng tương tự (đồng dạng) với các đối tượng mẫu đã biết thông qua các chủng loại thông tin thu được trong quá trình nghiên cứu, khảo sát, đều có thể xếp vào lớp các bài toán nhận dạng. Các phương pháp phân tích nhận dạng đặc biệt có hiệu quả khi tiến hành trên các cơ sở dữ liệu có các chủng loại thông tin đa dạng, phong phú và tin cậy. Hiện nay có rất nhiều thuật toán nhận dạng hiện đại, được tự động hóa bằng các hệ phần mềm mạnh, được áp dụng có hiệu quả trong phân tích tài liệu phổ gamma hàng không ở nhiều nước trên thế giới. Đề cập đến hướng nghiên cứu này có rất nhiều công trình đã được công bố, theo đó các phương pháp nhận dạng có thể chia thành 2 nhóm: nhóm các phương phpas nhận dạng theo đối tượng chuẩn và nhóm các phương pháp nhạn dạng không có đối tượng chuẩn.
• Các phương pháp nhận dạng theo đối tượng chuẩn
Trong các phương pháp phân tích nhận dạng có đối tượng chuẩn thì việc quan trọng nhất là chọn đối tượng chuẩn, tiếp đến là chọn tập hợp các dấu hiệu dùng để phản ánh và nhận dạng các đối tượng. Tùy thuộc vào các mục đích nghiên cứu khác nhau mà việc lựa chọn các đối tượng chuẩn sẽ khác nhau. Với mục đích nhận biết và khoanh định ranh giới các thành tạo địa chất, đối tượng chuẩn được lựa chọn là các “diện tích chuẩn” trên đó phân bố các thành tạo địa chất đặc trưng tin cậy đã biết. Với mục đích tìm kiếm và dự báo triển vọng khoáng sản, đối tượng chuẩn được chọn là các diện tích chuẩn, đã biết về triển vọng khoáng sản (các đối tượng quặng và không quặng).
22
- Đối tượng quặng chuẩn được hiểu là một biểu hiện quặng bất kỳ mà các đặc tính địa chất – khoáng sản đã biết, nghĩa là đã có các dấu hiệu tin tưởng về một loại khoáng sản nào đó.
- Đối tượng không quặng chuẩn là các đối tượng mà bằng các công việc tìm kiếm chi tiết trên mặt đất đã khẳng định là chúng không có biểu hiện quặng hóa.
Phần lớn các thuật toán nhận dạng trên cơ sở mô hình thống kê đối tượng chuẩn trong phân tích tài liệu phổ gamma thường sử dụng các thông số như: Tỉ số sự thật L(x) và tổng lượng thông tin J(1:2,x)
• Các phương pháp nhận dạng không có đối tượng chuẩn theo nguyên lý tự điều chỉnh.
Trong điều kiện khi diện tích khảo sát chưa được nghiên cứu kỹ và không có được các đối tượng chuẩn tin cậy người ta có thể sử dụng các phương pháp nhận dạng không có mẫu theo nguyên lý tự điều chỉnh để phát hiện và khoanh định các diện tích trường dị thường dựa trên một số dấu hiệu đã được chọn trước theo nguyên tắc: xác suất nhỏ, tương quan yếu và có tính trội của một nguyên tố nào đó
Người ta đặc biệt quan tâm đến các diện tích dị thường (có khả năng liên quan với các khoáng sản) được khoanh định theo các dấu hiệu nên trên khi có các đặc điểm như:
- Loại thường gặp trong các lớp đất đá khác nhau nhưng rất giống nhau. - Loại không điển hình cho lớp đất đá của nó hoặc trên toàn vùng.
Các phương pháp nhận dạng không có mẫu theo nguyên lý tự điều chỉnh để đánh giá triển vọng khoáng sản nói chung đạt hiệu quả không cao, thường chỉ có thể tham gia vào việc phát hiện và khoanh định các diện tích, dự báo là có thể có liên quan với khoáng sản.
23
Các phương pháp thông kê thực nghiệm được thiết lập trên cơ sở các quan niệm lý thuyết, những kinh nghiệm thực tế, sự tự điều chỉnh để tìm kiếm lời giải đúng trong quá trình phân tích. Bằng mô hình toán học và thong qua chúng có thể phân chia các lớp dấu hiệu đối với các dị thường quặng và không quặng. Các thông số (được biểu diễn qua các biểu thức toán học) thường được sử dụng đó là:
- Các thông số Dominal.
Quá trình phân bố lại các nguyên tố phóng xạ nhất thiết sẽ làm cho ít nhất một nguyên tố được trội lên, và các thông số Dominal phản ánh đặc tính đó, chúng được biểu diễn theo công thức:
2 / ) 1 ( ) ( K Th x K Th q q e D = σ − σ − (1.11) Trong đó: K K K K q q qσ σ / ) ( − = K σ - là độ lệch chuẩn của qK Biểu thức của U Th D cũng được tính tương tự. - Các hàm tương quan.
Các hàm tương quan (trong đó có các hệ số tương quan bậc 1 Rij) phản ánh mức độ quan hệ về đặc điểm phân bố của các trường phóng xạ U, Th, K. Quá trình phân bố lại các nguyên tố phóng xạ sẽ làm cho mối tương quan bình thường trước đó giữa chúng bị phá vỡ, do vậy các hàm tương quan cũng là một dấu hiệu phản ánh đặc điểm phân bố cảu các trường phóng xạ.
- Các hàm xác suất thống kê phản ánh xác suất bắt gặp của các đặc tính phóng xạ nào đó (theo nguyên tắc xác suất nhỏ). Về nguyên tắc, xác suất bắt gặp các dị thường sẽ là rất nhỏ so với toàn diện tích khảo sát. Do vậy nếu lựa chọn được các dấu hiệu phản ánh thích hợp thì thông qua chúng theo nguyên tắc xác suất nhỏ người ta cũng có thể khoanh định các diện tích có đặc tính phân bố không bình thường của các trường phóng xạ.
24 - Các tỉ số hàm lượng các nguyên tố. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Người ta cũng thường sử dụng các tỉ số hàm lượng như: qTh/qU, qTh/qK, (qU.qK)/qTh, (qU + qK)/ qTh làm các dấu hiệu để tìm hiểu về đặc điểm phân bố của các trường phóng xạ.
Trong các đá không biến đổi của vỏ trái đất các tỉ số này thường khá ổn định và chỉ thay đổi trong các dải khá hẹp. Ở những đới đá biến đổi, giá trị của các tỉ số này sẽ vượt ra khỏi các dải đó, do vậy thông qua các dấu hiệu này cũng có thể khoanh định và dự báo các đới đá biến đổi.
Các phương pháp thống kê thực nghiệm, thông qua các thông số nói trên được áp dụng khá rỗng rãi và có hiệu quả trong phân tích tài liệu phổ gamma hàng không, đặc biệt là trong việc phát hiện và khoanh định các đới biến đổi có thể liên quan với khoáng sản.
d. Các phương pháp khác.
Ngoài một số phương pháp phân tích mang tính chuyên dụng thường được áp dụng trong phân tích tài liệu phổ gamma hàng không như đã trình bày ở trên, trong thực tế người ta còn sử dụng rất nhiều phương pháp phân tích khác theo hướng khai thác và sử dụng triệt để thông tin như các phương pháp đạo hàm, phương pháp phân tích các thành phần chính, các phương pháp phân tích bản đồ bóng, các phương pháp chồng chập thông tin.
Hầu hết các phương pháp nói trên ( bao gồm các phương pháp tách trường, các phương pháp nhận dạng, các phương pháp thống kê thực nghiệm v.v…) nói chung đều xử lý trên các số liệu liên tục theo tuyến hoặc theo diện, nghĩa là phân tích trên các bản đồ trường (cường độ bức xạ gamma, hàm lượng các nguyên tố phóng xạ U, Th, K).
Trên các điểm dị thường đơn (Bản đồ phân bố các dị thường phổ gamma hàng không) thường chỉ có một số phương pháp thống kê thực nghiệm đơn giản. Thông qua các tham số đặc trưng riêng trên các điểm dị thường như: ∆J, T(1/2), ∆Th/ ∆U, ∆U/ ∆K, Ji, F. v.v…, người ta xác lập mối quan hệ giữa các đặc điểm địa chất – khoáng sản với các đặc điểm xạ - địa
25
hóa tương ứng, từ đó làm cơ sở cho việc dự báo về triển vọng khoáng sản của chúng.
Tham gia đánh giá về mức độ triển vọng khoáng sản đối với các dị thường đơn, ngoài một số tham số như: F, T(1/2)… người ta còn sử dụng tham số tích phân xác suất nhiều thành phần.: [4].
dxdydz e P B Sz z z Sy y y Sx x x ∫∫∫ − + − + − − = 2 2 2 ) ( ) ( ) ( 3 ) 2 ( 1 π (1.9)
Trong đó: - x, y , z là các hàm lượng U, Th, K đã được chuẩn hóa. B: là diện phân bố của dị thường được xác định theo kênh tổng.
Hiện nay, với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ tin học, các phương pháp xử lý và phân tích số liệu hiện đại ngày càng được ứng dụng rỗng rãi thay thế các phương pháp thủ công, trực quan, định tính. Phần lớn các thuật toán trình bày ở trên đều đã được tự động hóa với các hệ phần mềm mạnh, chuyên dụng. Đáng chú ý là Bộ chương trình phân tích phổ - thống kê COSCAD do GS.VS. Ni-Ki-Tin đề xuất xây dựng và hệ phần mềm mạnh ERMAPPER