See discussions, stats, and author profiles for this publication at: https://www.researchgate.net/publication/324889430<br />
<br />
Tạp chí Khoa học và Công nghệ Biển; Tập 14<br />
Article · January 2014<br />
DOI: 10.15625/1859-3097/14/4A/6037<br />
<br />
CITATIONS<br />
<br />
READS<br />
<br />
0<br />
<br />
18<br />
<br />
3 authors, including:<br />
Tran van Kha<br />
institute of marine geology and geophysics<br />
2 PUBLICATIONS 0 CITATIONS <br />
SEE PROFILE<br />
<br />
Some of the authors of this publication are also working on these related projects:<br />
<br />
study structural based on intergrate gravity data View project<br />
<br />
All content following this page was uploaded by Tran van Kha on 02 May 2018.<br />
The user has requested enhancement of the downloaded file.<br />
<br />
Tạp chí Khoa học và Công nghệ Biển; Tập 14, Số 4A; 2014: 112-117<br />
DOI: 10.15625/1859-3097/14/4A/6037<br />
http://www.vjs.ac.vn/index.php/jmst<br />
<br />
MỐI LIÊN HỆ GIỮA SỐ HÀI VỚI GRADIENT CHUẨN HÓA<br />
TOÀN PHẦN CỰC ĐẠI TRONG VIỆC XÁC ĐỊNH ĐỘ SÂU<br />
TỚI NGUỒN THEO TÀI LIỆU TRỌNG LỰC<br />
Trần Văn Khá*, Hoàng Văn Vượng, Nguyễn Kim Dũng<br />
Viện Địa chất và Địa vật lý biển-Viện Địa chất và Địa vật lý biển<br />
*<br />
E-mail: tranvkha2000@yahoo.com<br />
Ngày nhận bài: 5-10-2014<br />
<br />
TÓM TẮT: Phương pháp gradient chuẩn hóa toàn phần (NFG) được áp dụng để xác định vị<br />
trí, các điểm đặc biệt như tâm, mép trên của vật thể. Phương pháp này sử dụng khai triển trường<br />
thế theo chuỗi Fourier dạng hàm sine cho bài toán hạ trường, việc lựa chọn số hài N sẽ liên quan<br />
trực tiếp đến xác định độ sâu của tâm nguồn. Trong bài báo này các tác giả sẽ giới thiệu một cách<br />
tiếp cận mới chọn số hài N dựa trên mối liên hệ của nó với gradient chuẩn hóa toàn phần cực đại.<br />
Phương pháp này sẽ được tính thử nghiệm trên một số mô hình và được áp dụng và so sánh trên<br />
một số tuyến địa chấn đã minh giải.<br />
Từ khóa: Dị thường trọng lực, gradient chuẩn hóa toàn phần.<br />
<br />
gian dưới theo chuỗi Fourier. Việc lựa chọn số<br />
hài N (hệ số khai triển Fourier) là rất quan<br />
trọng, nó liên hệ trực tiếp tới hiệu quả và độ<br />
chính xác khi xác định độ sâu tới điểm đặc biệt<br />
của dị thường địa vật lý (mép trên, tâm của vật<br />
thể, các phá hủy kiến tạo ...). Một số tác giả<br />
cũng đã đề cập tới vấn đề này như Hamid<br />
Aghajani, Ali Moradzadeh, Zeng Hualin [14,<br />
15]. Bài báo này tiến hành nghiên cứu và xác<br />
lập mối liên hệ giữa hệ số N và các giá trị NFG<br />
cực đại với độ sâu tới nguồn thông qua một số<br />
nghiên cứu trên mô hình. Từ những nhận định<br />
về hiệu quả của phương pháp tính sẽ tiến hành<br />
áp dụng thử nghiệm trên một số tuyến có kết<br />
quả minh giải theo tài liệu địa chấn.<br />
<br />
MỞ ĐẦU<br />
Phương pháp tính và ứng dụng giá trị<br />
gradient chuẩn hóa toàn phần trong công tác xử<br />
lý và phân tích và minh giải tài liệu địa vật lý<br />
đã được công bố trong công trình của các tác<br />
giả: Berezkin V. M., và Buketov (1965);<br />
Berezkin V. M., (1967) [1, 2] với mục đích xác<br />
định và khoanh vùng dị thường địa vật lý và<br />
tìm kiếm trực tiếp dầu khí. Lý thuyết và các<br />
phương pháp tính của phương pháp NFG cũng<br />
đã được nhiều nhà nghiên cứu trong và ngoài<br />
nước phát triển và hoàn thiện thêm như Aydın<br />
[3-5], Xiao, Y., và nnk (1984); Xiao, Y.,<br />
(1981); Zeng H., và nnk (2002); Bülent Oruc,<br />
(2012); Hakan Karsli, Yusuf Bayrak, (2010);<br />
Karsli, H., (2001); Sindrgi, P., và nnk (2008);<br />
Trần Tuấn Dũng (2004) [6-13]. Nội dung cơ<br />
bản của phương pháp này dựa trên lý thuyết<br />
khai triển giải tích trường thế xuống nửa không<br />
GH x, z <br />
<br />
112<br />
<br />
G x, y <br />
<br />
GCP Z <br />
1<br />
M<br />
<br />
CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHƯƠNG PHÁP<br />
NFG 2D<br />
Phương pháp NFG 2D được Berekzin đề<br />
xuất vào năm 1960 có dạng:<br />
<br />
Vx2 x, z Vz2 x, z <br />
M<br />
<br />
<br />
<br />
i0<br />
<br />
Vx2 x, z Vz2 x, z <br />
<br />
(1)<br />
<br />
Mối liên hệ giữa số hài với gradient chuẩn …<br />
Ở đây GH(x,z) là NFG tại vị trí (x, z) trên<br />
mặt cắt. Vx và Vz là các đạo hàm bậc nhất<br />
tương ứng, G(x,z) là đạo hàm toàn phần,<br />
GCP(Z) là giá trị bình phương trung bình của<br />
đạo hàm toàn phần theo độ sâu z, M là số<br />
điểm đo trên bề mặt. Tác giả Berezkin, V. M.,<br />
đã đề xuất khai triển trường thế trọng lực theo<br />
chuỗi sine với điều kiện hai đầu g(1) = 0,<br />
g(M) = 0. Giá trị:<br />
<br />
n x e Lnz<br />
B<br />
n sin<br />
n 1<br />
L<br />
<br />
<br />
<br />
V x, z <br />
<br />
N<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
(2)<br />
<br />
Trong đó: L là chiều dài của tuyến đo; N là số<br />
hài cần lựa chọn; Bn là hệ số khai triển Fourier<br />
được tính theo tích phân đường dạng:<br />
Bn 2<br />
L<br />
<br />
L<br />
<br />
V x,0 sin Ln x dx<br />
0<br />
<br />
(3)<br />
<br />
Các đạo hàm được xác định bởi các phương<br />
trình (4) và (5) sau đây:<br />
Vx x, z <br />
L<br />
Vz x, z <br />
L<br />
<br />
n x e Lnz<br />
nB<br />
n cos<br />
n 1<br />
L<br />
nz<br />
N<br />
nBn sin n x e L<br />
n 1<br />
L<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
N<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
(4)<br />
(5)<br />
<br />
Để giảm bớt nhiễu do các tần số cao và<br />
hiệu ứng Gibbs trong khai triển trường xuống<br />
nửa không gian dưới tác giả Berezkin, V. M.,<br />
(1967) đã đề xuất hàm làm trơn:<br />
<br />
<br />
<br />
sin n<br />
N<br />
Qn <br />
<br />
n<br />
<br />
N<br />
<br />
<br />
<br />
(6)<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
µ là chỉ số bậc có thể được lựa chọn từ 0 ÷ 3,<br />
trong các nghiên cứu cấu trúc thông thường<br />
người ta sử dụng µ=2.<br />
Vậy phương trình (4) và (5) có thể viết lại<br />
dưới dạng:<br />
<br />
<br />
<br />
n<br />
nz sin<br />
N<br />
N<br />
Vx x, z n 1 nBn cos n x e L <br />
L<br />
L<br />
n<br />
N<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
(7)<br />
<br />
<br />
<br />
2<br />
<br />
(8)<br />
<br />
n<br />
nz sin<br />
N<br />
N<br />
Vz x, z n 1 nBn sin n x e L <br />
L<br />
L<br />
n<br />
N<br />
<br />
<br />
<br />
2<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
LỰA CHỌN HỆ SỐ HÀI N TỐI ƯU<br />
TRONG XÁC ĐỊNH ĐỘ SÂU TỚI NGUỒN<br />
TRÊN MÔ HÌNH LÝ<br />
Để có thể tìm được số hài N tối ưu nhất, sẽ<br />
tính với tất cả các số hài tương ứng với các<br />
NFG cực đại và số hài N mà tại đó NFG là lớn<br />
nhất sẽ được lựa chọn cho việc xác định vị trí<br />
cũng như độ sâu tới mô hình. Nghiên cứu này<br />
sẽ xác định hệ số hài tối ưu trên hai mô hình.<br />
Mô hình 1: là một hình hộp chữ nhật nằm<br />
ngang với một chiều kéo dài ra vô tận nằm gần<br />
bề mặt quan sát (bảng 1).<br />
Mô hình 2: cũng là một hình hộp chữ nhật<br />
nằm ngang và cũng có một chiều kéo dài ra vô<br />
tận nằm sâu hơn (bảng1).<br />
Mục đích lựa chọn hai loại mô hình này là<br />
chúng tôi muốn thử xem với với hai mô hình<br />
nằm độ sâu khác nhau, một nằm nông và một<br />
nằm sâu thì việc lựa chọn hệ số hài N theo cách<br />
trên có hiệu quả hay không.<br />
<br />
Bảng 1. Tham số của hai mô hình<br />
STT<br />
Mô hình 1<br />
Mô hình 2<br />
<br />
M(số điểm)<br />
50<br />
100<br />
<br />
∆X (km)<br />
0,1<br />
1<br />
<br />
X1 (km)<br />
2,3<br />
45<br />
<br />
X2 (km)<br />
2,7<br />
49<br />
<br />
Z1 (km)<br />
0,1<br />
2<br />
<br />
Z2 (km)<br />
0,5<br />
7<br />
<br />
3<br />
<br />
δ (g/cm )<br />
-0,47<br />
0,13<br />
<br />
Chú thích: M là số điểm quan sát trên bề mặt; ∆X là khoảng cách giữa các điểm; X1, X2 lần lượt là<br />
vị trí biên trái và biên phải của mô hình; Z1, Z2 là độ sâu tới mép trên và dưới của mô hình; δ là<br />
mật độ dư của mô hình.<br />
<br />
Dị thường trọng lực của mô hình 1 và mô<br />
hình 2 gây ra trên mặt quan sát (hình 1, hình 2)<br />
<br />
được tính bởi công thức sau [16]:<br />
<br />
<br />
<br />
g x, y, z 2 G 1 x ln x 2 z 2 z arctan x <br />
2<br />
z <br />
<br />
(9)<br />
<br />
113<br />
<br />
Trần Văn Khá, Hoàng Văn Vượng, …<br />
<br />
Hình 1. Dị thường trọng lực mô hình 1<br />
Hình 5. Gradient chuẩn hóa toàn phần tính<br />
trên mô hình 1 với các hệ số N<br />
được chọn 25, 30, 35<br />
<br />
Hình 2. Dị thường trọng lực mô hình 2<br />
Hệ số hài N liên hệ với NFG cực đại của<br />
mô hình 1 và mô hình 2 được thể hiện trên<br />
hình 3 và hình 4.<br />
<br />
Hình 6. Gradient chuẩn hóa toàn phần được<br />
tính trên mô hình 2 với các hệ số N<br />
được chọn 55, 61, 70<br />
<br />
Hình 3. Mối liên hệ giữa N và NFG cực đại<br />
trên mô hình 1: N = 30<br />
<br />
Dựa trên mối liên hệ giữa N và NFG cực<br />
đại trên mô hình 1 (hình 3) tác giả đã lựa chọn<br />
ba hệ số hài khác nhau N = 25, 30, 35 (hình 5).<br />
Việc lựa chọn này nhằm mục đích để đánh giá<br />
hiệu quả của hệ số hài N tối ưu đã được xác<br />
định so với các hài lân cận. Kết quả tính toán<br />
cho thấy với N = 30 hình 5b dị thường NFG đạt<br />
cực đại ở độ sâu gần trùng với tâm mô hình 1<br />
nhất. Trên hình 5a với N=25, vị trí tâm của dị<br />
thường NFG nằm sâu hơn so với mô hình.<br />
Hình 5c có thể thấy rằng: mặc dù với N=35 tâm<br />
của mô hình trùng với tâm của dị thường NFG<br />
nhưng lại thấy xuất hiện một cực trị ảo xuất<br />
hiện ngay dưới vị trí của mô hình (hiệu ứng<br />
bóng). Hiện tượng này có thể được lý giải là:<br />
trong quá trình hạ trường theo khai triển<br />
Fourier, khi hệ số N tăng thì đồng thời xuất<br />
hiện tín hiệu nhiễu có bước sóng ngắn dẫn tới<br />
xuất hiện những cực trị giả trong mặt cắt mô<br />
hình tính toán NFG.<br />
<br />
Hình 4. Mối liên hệ giữa N và NFG cực đại<br />
trên mô hình 2: N = 61<br />
<br />
Trên hình 6: các mặt cắt NFG được tính<br />
toán và xây dựng với các hệ số hài N = 55, 61,<br />
<br />
114<br />
<br />
Mối liên hệ giữa số hài với gradient chuẩn …<br />
70. Kết quả cho thấy là với N = 61 là cho kết<br />
quả NFG phù hợp nhất so với các số hài khác.<br />
ÁP DỤNG THỬ NGHIỆM TRÊN TÀI<br />
LIỆU THỰC TẾ<br />
Trong công trình này chúng tôi đã sử dụng<br />
số liệu trọng lực đồng bộ trên tuyến địa chấn<br />
<br />
AA’ (tuyến đo thuộc dự án Xác định ranh giới<br />
ngoài thềm lục địa Việt Nam) nằm trọn vẹn<br />
trong vùng trũng sâu Biển Đông để tiến hành thử<br />
nghiệm phương pháp lựa chọn hệ số hài N như<br />
đã trình bầy trên. Mục đích là xác định độ sâu<br />
tới các ranh giới địa chấn, vị trí dị thường liên<br />
quan tới hình ảnh núi ngầm trên băng địa chấn.<br />
<br />
Bảng 2. Các tham số đo trọng lực trên tuyến AA’<br />
Tên tuyến<br />
AA’<br />
<br />
M(số điểm)<br />
106<br />
<br />
∆X (km)<br />
0,5<br />
<br />
Tọa độ điểm đầu<br />
φ = 112,945; λ = 11,514<br />
<br />
Tọa độ điểm cuối<br />
φ = 113,295; λ = 11,846<br />
<br />
Hình 7. Vị trí tuyến AA’<br />
<br />
Hình 8. Sự thay đổi của NFG cực đại với N<br />
<br />
Hình 9. Mặt cắt địa chấn tuyến AA’ (đẳng thời)<br />
<br />
Từ đồ thị (hình 8) về phân bố số hài và cực<br />
trị NFG, N được chọn là 20 là tối ưu nhất để<br />
tính toán. Kết quả thu được (hình 10) cho thấy<br />
rằng chuỗi các cực trị trên mặt cắt NFG phản<br />
ánh khá tốt bề mặt móng (đường màu đỏ được<br />
tính toán và chuyển đổi từ đẳng thời sang độ<br />
sâu theo địa chấn).<br />
<br />
Thực tế đã cho thấy rằng việc lựa chọn N<br />
trên cơ sở mối liên hệ N và NFG cực đại là<br />
hoàn toàn phù hợp. Với cách tiếp cận mới này<br />
cho phép lựa chọn số hài tính toán hợp lý dựa<br />
trên một tập hợp hữu hạn số hài N tương ứng<br />
với các cực đại NFG. Đặc biệt khi ứng dụng<br />
trên các mặt cắt có cấu trúc dị thường trọng lực,<br />
115<br />
<br />
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
