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 .......................................................................................................... 1

CHƢƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ PHƢƠNG PHÁP PHỔ GAMMA HÀNG

KHÔNG ............................................................................................................ 3

1.1. Vài nét về lịch sử phát triển của phƣơng pháp phổ gamma hàng

không. ............................................................................................................. 3

1.2. Cơ sở vật lý-địa chất của 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 trên thế

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 và các phƣơng pháp xử lý- phân tích tài liệu phổ

gamma hàng không ở 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 mới ở 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 và 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 .............................................................................. 6

PHỤ LỤC ....................................................... Error! Bookmark not defined.

ii

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Hàm lƣợng trung bình của U, Th, K trong các đá magma ...... Error!

Bookmark not defined.

Bảng 1.2: Kết quả 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 bức 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 chỉ số nhiều thành phầnError! Bookmark

not defined.

Bảng 2.7: Các nhóm bản chất phóng xạ của dị thƣờng phổ gamma ....... Error!

Bookmark not defined.

Bảng 3.1: Kết quả mã hóa phân loại các dị thƣờng đơnError! Bookmark not

defined.

Bảng 3.2: Kết quả đánh giá phân loại của các cụm dị thƣờng trong khu vực

nghiên cứu ....................................................... Error! Bookmark not defined.

Bảng 3.3: Kết quả xác định giá trị hệ số tƣơng quan của cụm dị thƣờng Error!

Bookmark not defined.

Bảng 3.4: Kết quả phân tích đánh giá bản chất cụm dị thƣờng. .............. Error!

Bookmark not defined.

iii

iv

DANH MỤC HÌNH Hình 2.1: Bản đồ các tuyến bay thực tế và 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 và bản chất cụm trong 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 là một tổ hợp các phƣơng pháp địa vật lý phục vụ

khảo sát, lập bản đồ địa chất, thăm dò khoáng sản và nghiên cứu môi trƣờng.

Công tác bay đo từ phổ gamma hàng không đƣợc bắt đầu và đẩy mạnh ở nƣớc

ta từ những năm 80 cho tới nay. Sau quá trình bay do khảo sát, tƣơng tự các

phƣơng pháp khác, tài liệu thu đƣợc của phƣơng pháp phổ gamma hàng

không là các bản đồ trƣờng. Tuy nhiên, do đặc tính phân bố ngẫu nhiên của

trƣờng xạ địa hóa ta còn thu đƣợc tài liệu về các dị thƣờng đơn, không đƣợc

thể hiện trên các bản đồ trƣờng. Nhƣng các dị thƣờng đơn thu đƣợc là một

nguồn dữ liệu vô cùng quan trọng liên quan trực tiếp tới các đối tƣợng có

triển vọng khoáng sản (các nguồn gây dị thƣờng).

Việc phân tích các dị thƣờng đơn là quan trọng tuy nhiên dữ liệu thu đƣợc

từ các dị thƣờng đơn là chƣa triệt để với các nhu cầu thực tế trong quá trình

khảo sát địa vật lý hàng không cũng nhƣ trong quá trình phân tích và xử lý số

liệu phục vụ cho công tác thăm dò, dự báo triển vọng khoáng sản. Bản đồ dị

thƣờng phổ gamma hàng không chỉ thể hiện đƣợc các điểm đơn lẻ nằm rải rác

trên toàn diện tích khảo sát, trong khi để xác định các vùng diện tích có chứa

các đối tƣợng có triển vọng khoáng sản là những công tác làm việc với các

vùng diện tích đƣợc khoanh định. Mỗi vùng diện tích đƣợc khoanh định là tập

hợp của các dị thƣờng đơn (cụm dị thƣờng), điều này dẫn tới yêu cầu cấp thiết

về một phƣơng pháp đánh giá các cụm dị thƣờng đƣợc khoanh định. Để giải

quyết nhiệm vụ đó, các nhà địa vật lý Việt Nam đã đƣa ra một phƣơng pháp

mới: “Phương pháp đánh giá - phân loại cụm dị thường”.

Nhằm nâng cao hiệu quả trong xử lý, phân tích tài liệu phổ gamma hàng

không, luận văn đƣợc thực hiện với mục đích nghiên cứu tìm hiểu phƣơng

pháp mã hóa - phân loại dị thƣờng đơn và phƣơng pháp đánh giá phân loại

1

cụm dị thƣờng phổ gamma hàng không trong xử lý - phân tích tài liệu địa vật

lý máy bay phục vụ công tác tìm kiếm và dự báo triển vọng khoáng sản.. Với

mục tiêu này, luận văn đƣợc viết với cấu trúc 3 chƣơng theo các nội dung

chính sau:

- Chƣơng 1: Tổng quan về phƣơng pháp phổ gamma hàng không

- Chƣơng 2: Các phƣơng pháp đánh giá - phân loại dị thƣờng và cụm

dị thƣờng phổ gamma hàng không

- 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.

Trong quá trình thực hiện luận văn này, học viên nhận đƣợc sự quan

tâm giúp đỡ của các thầy giáo, cô giáo trong khoa Vật Lý, Trƣờng Đại học

Khoa Học Tự Nhiên, đặc biệt là sự hƣớng dẫn, giúp đỡ tận tình của thầy giáo

hƣớng dẫn PGS.TS. Võ Thanh Quỳnh và anh Nguyễn Viết Đạt. Học viên xin

chân thành cảm ơn tới sự giúp đỡ nhiệt tình đó!

Do hạn chế về thời gian thực hiện luận văn nên nội dung của luận văn

không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận đƣợc sự bổ sung, góp

ý của các thầy cô.

Học viên thực hiện

Cao Văn Chỉnh

2

CHƢƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ PHƢƠNG PHÁP PHỔ GAMMA HÀNG KHÔNG 1.1. Vài nét về lịch sử phát triển của phƣơng pháp phổ gamma hàng

không[4].

Phƣơng pháp phổ gamma hàng không là một phƣơng pháp thăm dò phóng xạ , đƣợc sử dụng với mục đích chính là tìm kiếm trực tiếp quặng Uran và các loại khoáng sản có ích khác liên quan tới các nguyên tố phóng xạ. Xác định hàm lƣợng của các nguyên tố phóng xạ tự nhiên Uran, Thôri và Kali, thông qua các số liệu đo cƣờng độ bức xạ gamma trên các vạch phổ năng lƣợng đặc trƣng của từng nguyên tố.

Phƣơng pháp phổ gamma hàng không khác với các phƣơng pháp phổ gamma khác chủ yếu là ở chỗ cƣờng độ bức xạ của đối tƣợng ở một khoảng cách xa hơn, với detector của phổ kế đặt trên máy bay trong quá trình đo vẽ.

Do sự khác nhau về khoảng cách nghiên cứu đối tƣợng mà đặc tính phản ánh của các trƣờng ghi đƣợc cũng khác nhau, kéo theo một số điểm khác nhau về phƣơng pháp xử lý và phân tích tài liệu.

Phƣơng pháp thăm dò phóng xạ có lịch sử phát triển khá sớm, dựa trên những thành tựu của vật lý hạt nhân. Ngay từ những năm đầu của thế kỷ này ngƣời ta đã nghiên cứu các cơ sở vật lý, địa chất để ứng dụng hiện tƣợng phóng xạ trong tìm kiếm các khoáng sản phóng xạ cũng nhƣ các khoáng sản khác liên quan với phóng xạ.

[4].Lê Khánh

Từ những năm 20, các phƣơng pháp thăm dò phóng xạ đã đƣợc đƣa vào giảng dạy tại các trƣờng đại học mỏ thuộc Liên Xô trƣớc đây và vào đầu năm 1930, bộ môn thăm dò phóng xạ đầu tiên đã đƣợc thành lập tại trƣờng Địa chất thăm dò Mosscov dƣới sự lãnh đạo của giáo sƣ V.I. Baranov. Vào những năm 40 khi Uran trở thành một trong những khoáng sản có ích phục vụ trong công nghiệp điện và vũ khí quốc phòng thì các phƣơng pháp thăm dò phóng xạ càng đƣợc đẩy mạnh, thúc đẩy nhanh việc nghiên cứu các phƣơng pháp tìm kiếm và hoàn thiện các thiết bị đo ghi.

Phồn

(2004),

Thăm

dò

phóng

xạ, NXB

giao

thông

vận

tải.

3

Tuy nhiên, từ những năm 50 trở về trƣớc, trong thăm dò phóng xạ dùng tia gamma chỉ có phƣơng pháp đo gamma tổng, ghi toàn bộ bức xạ trong dải năng lƣợng rất rộng, cỡ từ 20Kev÷3Mev, mà không đo đƣợc phổ bức xạ của từng nguyên tố riêng biệt.

Vào những năm 60, nhờ có các tiến bộ kỹ thuật trong lĩnh vực điện tử và đặc biệt là việc sử dụng các Detector nhấp nháy để ghi phổ năng lƣợng của bức xạ gamma, phƣơng pháp phóng xạ đã có bƣớc phát triển nhảy vọt với các phƣơng pháp: phổ gamma mặt đất, phổ gamma trong lỗ khoan, phổ gamma hàng không lần lƣợt ra đời và phát triển.

Việc áp dụng các phƣơng pháp phổ gamma trong địa chất thăm dò đã mang lại những hiệu quả to lớn và làm thay đổi căn bản phƣơng pháp hệ tìm kiếm các khoáng sản có ích liên quan đến phóng xạ bằng phƣơng pháp thăm dò phóng xạ.

Vào những năm 70, phƣơng pháp phổ gamma hàng không trong tổ hợp công nghệ các phƣơng pháp địa vật lý hàng không (các tổ hợp từ - phổ gamma, từ - phổ gamma điện) đƣợc áp dụng mạnh mẽ ở nhiều nƣớc trên thế giới, trong đó có các nƣớc thuộc Liên Xô trƣớc đây.

Phƣơng pháp phổ gamma hàng không cho phép khảo sát nhanh trên một diện tích rộng với hiệu quả kinh tế cao và có thể tiến hành trên những điều kiện địa hình phức tạp, giao thông kém phát triển.

Do khả năng và hiệu quả của phƣơng pháp trong việc tham gia giải quyết nhiều nhiệm vụ địa chất quan trọng , nên mặc dù ra đời muộn, phƣơng pháp phổ gamma hàng không đã có đƣợc những bƣớc phát triển mạnh mẽ.

Hiện nay phƣơng pháp phổ gamma hàng không đang đƣợc ứng dụng rộng rãi ở nhiều nƣớc trên thế giới không chỉ với mục đích tìm kiếm khoáng sản mà còn phục vụ có hiệu quả công tác đo vẽ bản đồ địa chất. Ngoài ra, phƣơng pháp phổ gamma hàng không còn là một công cụ hữu hiệu trong việc tham gia kiểm soát môi trƣờng sinh thái.

Ở nƣớc ta, phƣơng pháp thăm dò phóng xạ bắt đầu đƣợc áp dụng trong nghiên cứu địa chất từ năm 1955 phục vụ công tác đo vẽ bản đồ địa chất và tìm kiếm khoáng sản ở các tỷ lệ từ 1:500.000 đến 1:50.000. Phƣơng pháp phổ

4

gamma hàng không mới chỉ thực sự đƣợc bắt đầu và đẩy mạnh trong khoảng 20 năm trở lại đây, tập trung chủ yếu ở khu vực miền trung lãnh thổ.

Phƣơng pháp phổ gamma hàng không trong tổ hợp các phƣơng pháp bay đo địa vật lý đƣợc tiến hành ở nƣớc ta trong thời gian qua đã có những đóng góp đáng kể trong nhiệm vụ điều tra nghiên cứu địa chất, đặc biệt là trong việc tìm kiếm các khoáng sản có ích. Do hiệu quả kinh tế và địa chất cao nên hiện nay dạng công tác này địa vật lý này đang đƣợc đánh giá cao và đƣợc nhà nƣớc đầu phát triển.

5

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Nguyễn Viết Đạt (2012) Nghiên cứu ứng dụng phƣơng pháp phân tích hệ

số tƣơng quan trong xử lý- phân tích số liệu phổ gamma hàng không.

2. Trần Trọng Hòa (2005), Nghiên cứu điều kiện thành tạo và quy luật phân

bố khoáng sản quý hiếm liên quan đến hoạt động magma khu vực miền Trung

và Tây Nguyên, Đề tài độc lập cấp Nhà nƣớc.

3. Đặng Mai (2004), Toán ứng dụng trong địa chất, Nxb Đại học Quốc gia

Hà Nội

4. Tăng Mƣời, Võ Thanh Quỳnh (1998), Ứng dụng phƣơng pháp phổ gamma

hàng không trong tìm kiếm Uran và các khoáng sản có ích khác liên quan với

phóng xạ, Báo cáo tại Hội nghị khoa học vật lý hạt nhân ứng dụng, Viện

Khoa học Việt Nam, Hà Nội

5. Lê Khánh Phồn (2004), Thăm dò phóng xạ, NXB giao thông vận tải.

6. Lê Khánh Phồn (10/1996), Phƣơng pháp xử lý luận giải tài liệu phổ

gamma mặt đất mô phỏng theo địa hoá, Báo cáo khoa học tại Hội nghị khoa

học lần thứ 12, Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất.

7. Võ Thanh Quỳnh, (2007), “Một cách tiếp cận mới giải quyết bài toán nhận

dạng trong xử lý, phân tích tài liệu địa vật lý ”, TC Địa chất, A/302:76-80,

Hà Nội.

8. Võ Thanh Quỳnh (02/2008), “phƣơng pháp đánh giá phân loại cụm dị

thƣờng trong xử lý phân - tích tài liệu phổ gamma hàng không”, TC

Địa chất, A/304:70-75, Hà Nội.

9. Võ Thanh Quỳnh (chủ biên), Nguyễn Xuân Sơn, Nguyễn Văn Phùng

(1995), Báo cáo kết quả bay đo từ - phổ gamma tỉ lệ 1:25.000 vùng Tuy Hòa

, Lƣu trữ Cục Địa Chất và Khoáng Sản Việt Nam.

6

10. Võ Thanh Quỳnh, Nguyễn Xuân Ngoan, Vũ Tuấn Hùng (2002), Thành

lập bộ chƣơng trình xử lý tài liệu địa vật lý máy bay, Lƣu trữ Cục Địa chất

và Khoáng sản Việt Nam, Hà Nội.

11.Tống Duy Thanh, Vũ Khúc (chủ biên) (2005), Các phân vị địa tầng Việt

Nam, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội.

12.Nguyễn Tài Thinh, Võ Thanh Quỳnh và n.n.k (1997), Áp dụng các phƣơng

pháp mới trong xử lý, phân tích, biểu diễn và lƣu trữ các 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 và cấu trúc thạch quyển lãnh

thổ Việt Nam, Nhà xuất bản Khoa học và 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 cơ sở lý thuyết xử lý số liệu địa vật lý,

Trƣờng Đại học Mỏ Địa chất.

7