Công tác địa vật lý máy bay
tỷ lệ lớn gồm từ-phổ gamma hàng không ở nước ta được tiến hành trong khoảng 25
năm trở lại đây. Những kết quả đạt được trong thời gian qua đã khẳng định vai
trò và hiệu quả to lớn của công tác địa vật lý máy bay trong việc giải quyết
nhiều nhiệm vụ địa chất quan trọng, đặc biệt là trong việc tìm kiếm và dự báo
các khoáng sản có ích. Tuy nhiên do tính khẩn trương về mặt thời gian đối với
các đề án bay đo, chưa có điều kiện đầu tư thích đáng cho công tác xử lý phân
tích tài liệu làm hạn chế phần nào hiệu quả của phương pháp. Việc áp dụng các
hệ thống xử lý phân tích hiện đại để khai thác triệt để hơn các thông tin địa
chất từ các số liệu địa vật lý máy bay phục vụ công tác điều tra địa chất và
tìm kiếm khoáng sản là yêu cầu hết sức cần thiết.
Ở nước ta hiện nay, trong
những năm gần đây công tác xử lý và phân tích tài liệu địa vật lý máy bay ở
nước ta cũng đã có những bước tiến đáng kể. Thông qua các đề tài nghiên cứu,
một số tác giả đã tiến hành những nghiên cứu, phân tích thử nghiệm trên các tài
liệu thực tế bằng nhiều phương pháp khác nhau, trong đó đáng chú ý là nhóm các
phương pháp thống kê - nhận dạng. Tuy nhiên, những nghiên cứu theo hướng nói
trên thường thu được kết quả tốt với mục đích nghiên cứu cấu trúc, phục vụ công
tác lập bản đồ; còn với mục đích tìm kiếm và dự báo triển vọng khoáng sản thì
các kết quả thu được còn hạn chế. Hầu hết các
phương pháp phân tích tài liệu phổ gamma hàng không hiện có (đặc biệt là các
phương pháp nhận dạng) đều phân tích trên các số liệu trường liên tục theo
diện, nghĩa là chỉ tập trung đối với các bản đồ trường. Còn trên các điểm dị
thường đơn được thể hiện trên bản đồ phân bố dị thường phổ gamma hàng không,
một tài liệu đặc biệt quan trọng trong tìm kiếm và dự báo triển vọng khoáng
sản, thì thường mới chỉ được xử lý bằng số các phương pháp thống kê đơn giản.
Ngoài ra, khi tiến hành các phương pháp phân tích nhận dạng đối với tài liệu
phổ gamma hàng không thường gặp một số khó khăn. Đó là: khối lượng tài liệu
cũng như số lượng các chủng loại thông tin là rất lớn,trong khi số lượng các
tham số đầu vào của các chương trình phân tích nhận dạng hiện có thường bị giới
hạn. Việc sử dụng các tổ hợp chủng loại thông tin khác nhau để tiến hành phân
tích nhận dạng nhiều khi cho những kết quả rất khác nhau. Trong khi đó, việc
đánh giá, lựa chọn tổ hợp thông tin trước khi tiến hành phân tích nhận dạng
thường dựa nhiều vào kinh nghiệm mang tính chủ quan, chưa được tính toán chặt
chẽ. Đây cũng chính là một trong những hạn chế khi tiến hành các phương pháp
phân tích nhận dạng đối với tài liệu địa vật lý máy bay ở nước ta hiện
nay.
Để góp phần từng bước giải quyết các hạn chế nói trên chúng tôi đã tiến
hành nghiên cứu lựa chọn và đưa vào áp dụng một hệ phương pháp phân tích tổ hợp
tài liệu địa vật lý máy bay trong tìm kiếm và dự báo triển vọng khoáng sản,
trên cơ sở sử dụng một số phương pháp phân tích truyền thống hiện có, đồng thời
bổ sung các phương pháp phân tích mới.
II. XÂY DỰNG HỆ PHƯƠNG PHÁP
Hệ phương pháp được xây dựng bao gồm:
1) Sử dụng một số phương pháp truyền thống hiện có
trong Bộ Chương trình COSCAD.
2) Áp dụng bổ sung 3 phương pháp phân tích mới:
a- Phương pháp đánh giá và phân loại cụm dị thường.
b- Phương pháp tần suất - nhận dạng.
c- Phương pháp khoảng cách - tần suất - nhận dạng.
Đây là 3 phương pháp phân tích tài liệu mới riêng biệt, do nhóm nghiên
cứu chúng tôi đề xuất xây dựng và đưa vào áp dụng thử nghiệm trên các tài liệu
thực tế cho kết quả tốt. Sau đây sẽ trình bày tóm tắt nội dung của các phương
pháp đó.
1. Phương pháp đánh giá và phân loại cụm dị thường
Nội dung của phương pháp này là đưa ra một cách đánh giá và phân loại
cụm dị thường phổ gamma hàng không trên cơ sở tập hợp số liệu các dị thường đơn
của cụm, cụ thể như sau:
a- Cụm dị thường được đánh giá và phân loại bản chất phóng xạ qua 8 tham
số chỉ tiêu: ΔJ, T(1/2), ΔU/ΔK, ΔTh/ΔU,
JU, JTh, JK, F tương tự đối với các dị thường đơn, đồng thời bổ sung ba
tham số mới là hệ số tương quan hàm lượng các nguyên tố RU-Th, RU-K, RK-Th.
Các tham số phóng xạ đặc trưng của cụm được xác định thông qua đường
cong biến phân (đường cong mật độ phân bố) từ tập hợp số liệu của các dị thường
đơn. Trên đường cong biến phân giá trị có tần suất lớn nhất được chọn làm giá trị đặc trưng chung của cụm.
Các tham số hệ số tương quan được tính theo công thức:
Phương pháp phân tích này được thực hiện trên trên máy tính thông qua
chương trình Q20. Từ kết quả phân tích của chương trình sẽ thành lập “Sơ đồ phân bố cụm dị thường”. Sơ
đồ này phản ảnh một cách khái quát, toàn diện hơn về đặc điểm cũng như bản chất
phóng xạ chung của toàn cụm, là những căn cứ quan trọng khi xem xét đánh giá
triển vọng của các diện tích liên quan tới các cụm dị thường.
2. Phương pháp tần suất - nhận dạng
Đây là một phương pháp nhận dạng mới, được xây dựng trên cơ sở vận dụng
phương pháp phân tích tần suất trong phân tích đối sánh, xác định các đối tượng
đồng dạng, cũng như trong đánh giá lựa chọn thông tin.
a. Đối với đối tượng mẫu có ma trận thông tin
dạng:
(2.1)
Theo Griffiths-Vinin, tỷ trọng thông tin tương đối của tính chất thứ “i”
được xác định theo công thức:
(2.2)
Sắp xếp các tính chất của đối tượng theo thứ tự giảm dần của tỷ trọng
thông tin tương đối và gọi tập mới sắp xếp theo luật đó là [Ii*].
Khi đó tỷ trọng thông tin của tổng m tính chất đầu theo tỉ lệ % được
tính:
(2.3)
Pm là cơ sở để lựa
chọn tập hợp các tính chất đủ chứa tải những thông tin cần thiết theo yêu cầu
nghiên cứu.
b. Đối với các đối tượng đối sánh:
Tính tỷ trọng thông tin của tổ hợp thông tin đã
được lựa chọn của đối tượng mẫu cho đối tượng đối sánh, giá trị này tương tự
như hệ số đồng dạng và được gọi nó là chỉ số đồng dạng, ký hiệu P*m.
Đối tượng đối sánh được xem là đồng dạng với đối tượng mẫu hay không
thông qua chỉ số đồng dạng P*m.
Phương pháp phân tích này được thực hiện trên máy tính thông qua chương trình
QTS.
Đây là một phương pháp phân tích tổ hợp, cho phép
xử lí đối với mọi dạng số liệu địa chất, địa vật lý bất kỳ với số lượng tham số
đầu vào tuỳ ý và đã tiến hành phân tích thử nghiệm trên tài liệu thực tế cho
kết quả tốt.
3. Phương pháp khoảng cách - tần suất - nhận dạng
Đây cũng là một phương pháp nhận dạng mới nhưng khác với phương pháp tần
suất - nhận dạng ở chỗ: phương pháp tần suất - nhận dạng chỉ dựa trên một loại
đối tượng mẫu, đó là các đối tượng cần tìm (ví dụ đối tượng quặng). Trong khi
đó phương pháp khoảng cách - tần suất -
nhận dạng xử lý đồng thời trên 2 loại
đối tượng mẫu đối nghịch nhau (ví dụ quặng và không quặng), trên cơ sở vận dụng
kết hợp thuật toán khoảng cách khái quát của Paguônôv và thuật toán phân tích
tần suất của Griffiths-Vinni.
a. Từ các ma
trận thông tin của đối tượng mẫu:
- Đối tượng quặng.
(2.1)
- Đối tượng không quặng:
(2.2)
Theo Paguônôv, lượng thông tin của tính chất thứ “i” được đánh giá theo
bình phương khoảng cách khái quát giữa trọng tâm các đám mây trong không gian
dấu hiệu:
(2.3)
trong đó:
(2.4)
Sắp xếp {
} theo thứ tự giảm dần và gọi nó là {
}. Khi đó thông tin tổng của j tính chất đầu trong toàn bộ k tính chất
được tính theo công thức:
(2.5)
Trị số 
có quan hệ với sai số nhận biết,
phân biệt đối tượng 
như sau:
(2.6)
Tiến hành phân tích bằng cả 2 thuật toán (Paguônôv và Griffiths-Vinni)
Sắp xếp tập {
} theo thứ tự của tập {
} và gọi tập mới này là {Ji}.
Tỷ trọng thông tin tương đối của h tính chất đầu
theo tập {Ji} được tính bằng:
(3.1)
Qh là cơ sở để lựa
chọn tập hợp các tính chất có độ tin cậy cao theo yêu cầu nghiên cứu.
b. Đối với các
đối tượng đối sánh:
Phân tích theo thuật toán Griffiths-Vinni đối với
ma trận thông tin của đối tượng đối sánh, từ đó xác định tỷ trọng thông tin
tương đối của h tính chất đầu theo tập {Ji} và gọi nó là Q*h.
Đối tượng đối sánh được xem là đồng dạng với đối
tượng mẫu khi Q*h ≥ Qh.
Tương tự phương pháp tần suất - nhận dạng, đây
cũng là một phương pháp phân tích nhận dạng mới được xây dựng trên cơ sở vận
dụng kết hợp phương pháp phân tích khoảng cách khái quát theo thuật toán
Paguônôv và phương pháp phân tích tần suất theo thuật toán Griffiths-Vinni.
Phương pháp này cũng đã được phân tích tự động theo chương trình QKC.
III. DỰ BÁO TRIỂN VỌNG KHOÁNG SẢN VÙNG TUY HOÀ
Tìm kiếm và dự báo triển vọng khoáng sản là mục tiêu chính của công tác
địa vật lý máy bay tỷ lệ lớn, trong đó phương pháp phổ gamma hàng không đóng
vai trò chủ đạo. Chúng ta biết rằng nhiều quá trình tạo quặng thường gắn liền
với quá trình phân bố lại các nguyên tố phóng xạ. Do vậy, tìm kiếm và dự báo
các diện tích có triển vọng khoáng sản theo tài liệu địa vật lý máy bay,đặc
biệt là tài liệu phổ gamma hàng không trước hết là khoanh định các trường xạ -
địa hoá cục bộ, liên quan với các đới biến đổi, trên đó xảy ra sự phân bố lại các
nguyên tố phóng xạ, có tiềm năng triển vọng khoáng hoá quặng. Tiếp đến là tiến
hành các bước đánh giá, phân loại mức độ triển vọng của các diện tích đã được
khoanh định.
Để khoanh định các trường xạ - địa hoá cục bộ có tiềm năng triển vọng
khoáng hoá quặng; đánh giá, phân loại mức độ triển vọng của các diện tích; từ
đó xây dựng “Sơ đồ dự báo triển vọng khoáng sản”, chúng tôi đã tiến hành các
bước như sau:
Bước
1. Khoanh định các trường xạ địa hóa cục bộ, liên quan với các đới biến đổi
triển vọng khoáng hóa quặng.
* Áp dụng một số chương trình của “Khối xử lý thống kê”, “Khối phát hiện
và phân chia dị thường” và “Khối xử lý tổ hợp” trong Bộ COSCAD để xác định các đặc
trưng thống kê của các trường địa vật lý, phân chia các miền trường theo các tổ
hợp dấu hiệu đặc trưng, khoanh định các trường xạ cục bộ như cách làm thông
thường hiện nay dựa theo các dấu hiệu sau:
- Các cụm dị thường địa vật lý.
- Đới dị thường tỉ số F.
- Đới dị thường hệ số tương quan.
- Đặc điểm phân bố không gian của các dị thường địa
phương.
* Áp dụng bổ sung “Phương pháp đánh giá và phân loại
cụm dị thường” vào phân tích tài liệu dị
thường của phương pháp phổ gamma hàng không.
Trên vùng bay Tuy Hòa với tổng diện tích khoảng 7600 km2 đã
phát hiện được gần 2000 dị thường và được khoanh định thành 120 cụm. Các dị
thường đơn được thể hiện trên 15 mảnh bản đồ tỷ lệ 1:50.000. Bản vẽ số 1 là một
phần diện tích nhỏ phía ĐN của vùng bay có khoảng 150 dị thường. Bằng phương
pháp đánh giá và phân loại cụm dị thường theo chương trình Q.20 toàn bộ 120 cụm
dị thường được mã hóa và xác định bản chất phóng xạ. Từ đó thành lập “Sơ đồ
phân bố cụm dị thường phổ gamma hàng không”. Sơ đồ này cùng với các số liệu
tham số phóng xạ đặc trưng của cụm là những tài liệu rất có ý nghĩa giúp người
phân tích có thêm những hiểu biết đầy đủ, toàn diện hơn về đặc điểm trường
phóng xạ của từng cụm cũng như của toàn vùng bay. Những tài liệu này không chỉ
góp phần trong việc khonh định các đới biến đổi có triển vọng khoáng hoá quặng
mà còn có thể tham gia vào việc phân loại
mức độ triển vọng của các đới liên quan với các cụm dị thường ở bước
tiếp theo.
Bước 2. Khoanh định các đới có triển vọng, phân loại chúng trên cơ sở
đối sánh các tiêu chuẩn địa vật lý với các tiền đề địa chất.
Các tiêu chuẩn địa vật lý được đem đối sánh với các
tiền đề địa chất, đặc biệt là các kết quả của công tác kiểm tra đánh giá mặt
đất thuộc đề án bay đo và của công tác tìm kiếm đánh giá trong đo vẽ địa chất.
Để đánh giá và phân loại mức độ triển vọng khoáng sản
của các đới theo tiêu chuẩn địa vật lý đã sử dụng hai phương pháp nhận dạng mới
là phương pháp tần suất - nhận dạng và phương pháp khoảng cách - tần suất -
nhận dạng. Toàn bộ số liệu địa vật lý máy bay (từ và phổ gamma hàng không) trên
diện tích 7600 km2 bao gồm 678.500 điểm đo, mổi điểm đo gồm 5 số
liệu đã được xử lý phân tích tổ hợp theo 2 phương pháp nhận dạng nói trên. Kết
quả như sau:
a. Phương pháp
tần suất - nhận dạng: Kết
quả của công tác kiểm tra mặt đất có dị thường địa vật lý hàng không và công
tác tìm kiếm trong đo vẽ địa chất cho thấy, khoáng sản trên vùng biểu hiện khá
phong phú, đáng chú ý: vàng, thiếc, wolfram, đất hiếm.., trong đó nổi bật nhất
là vàng; chúng được phản ánh bằng các dị thường phổ gamma mang bản chất phóng
xạ khác nhau, điển hình là các dị thường bản
chất kali và thori-kali. Để áp dụng được phương pháp tần suất - nhận
dạng, ở đây các đối tượng mẫu được chọn
là các cụm triển vọng (loại 1 và loại 2) đại diện cho các nhóm bản chất phóng
xạ khác nhau.
- Nhóm bản chất kali: là
nhóm phổ biến nhất, phân bố chủ yếu ở phần phía bắc diện tích vùng bay. Tiến hành
phân tích với cụm 68 (triển vọng vàng)
làm đối tượng mẫu (Bảng 1).
- Nhóm bản chất thori-kali: là
nhóm phổ biến thứ 2 phân bố tập trung ở phần tây nam của vùng nghiên cứu. Tiến
hành phân tích với cụm 38 (triển vọng Au, Sn, W) làm đối tượng mẫu ( Bảng 2).
Từ kết quả phân tích đối với 2 nhóm bản chất phóng xạ
phổ biến nhất trên vùng (K và Th-K) với 2 cụm đối tượng mẫu điển hình là 68 và
38 đã
kiểm tra được thực tế. Cụm 68 là cụm có bản chất kali (Xuân Sơn - Suối Cái)
được đánh giá tài nguyên dự báo cấp P ước lượng khoảng 5.000 kg vàng. Cụm 38 là
bản chất thori-kali (Eatlư) được đánh giá triển vọng thiếc cho ta thấy rằng: trong 9 cụm được kiểm tra thì 8 cụm được
đánh giá là có triển vọng. Các kết quả kiểm chứng trên những cụm đã được kiểm
tra mặt đất cho phép dự đoán về triển vọng của các cụm đồng dạng khác chưa được
kiểm tra một cách có cơ sở.
Các nhóm còn lại cũng được tiến hành kiểm tra trên các
cụm đại diện nhưng mức độ triển vọng khoáng sản được đánh giá là không lớn.
b. Phương pháp khoảng cách - tần suất - nhận dạng: Áp
dụng phương pháp này đòi hỏi phải có 2 loại đối tượng mẫu đối ngược nhau (quặng
và không quặng). Trong thực tế việc phân tích lựa chọn các đối tượng mẫu không
quặng gặp nhiều khó khăn, ở các cụm đã kiểm tra mặt đất và xếp vào loại ít có
triển vọng, thường chỉ đánh giá là chưa thấy các biểu hiện quặng, rất ít cụm
khẳng định là không có triển vọng quặng. Trên vùng chỉ có nhóm bản chất thori
và thori-kali là có được các cặp đối tượng mẫu tin cậy.
Kết quả phân tích bằng phương pháp này cho kết quả
tương đối trùng với kết quả phân tích bằng phương pháp tần suất - nhận dạng và phù hợp với tài liệu thực tế
trên những vùng đã được kiểm chứng.
- Nhóm bản chất
kali: Ở nhóm này có các cụm 51, 88, 92 được xếp là loại ít có triển vọng,
trong đó cụm 88 đã được kiểm tra mặt đất, không có biểu hiện quặng và các dấu
hiệu để khoanh định các đới biến đổi dự đoán. Chọn cụm 88 là đối tượng mẫu
không quặng và cụm 68 là đối tượng quặng. Kết quả trong 13 cụm được xác lập là
đồng dạng với cụm 68 có 8 cụm được kiểm tra mặt đất và 5 cụm chưa được kiểm
tra. Tất cả 8 cụm được kiểm tra đều được đánh giá là có triển vọng, trong đó 3
cụm (87, 89, 94) được xếp là triển vọng loại 1 và 5 cụm (10, 60, 95, 101) là
triển vọng loại 2.
- Nhóm bản chất
thori-kali: Cặp mẫu điển hình cho nhóm này được chọn là cụm 38 đối tượng mẫu quặng
và cụm 55 đối tượng mẫu không quặng. Kết quả phân tích tương đối khả quan là
trong 8 cụm được xác định là đồng dạng với đối tượng quặng, có 5 cụm được kiểm
tra mặt đất, thì 4 cụm (28, 41, 52, 95) được xác định là có triển vọng và 1 cụm
(56) được đánh giá là ít có triển vọng.
Các nhóm bản chất còn lại phân tích cho kết quả tham khảo không thật đảm
bảo độ tin cậy.
So sánh kết quả phân tích của 2 phương pháp trên với 2
nhóm bản chất phóng xạ điển hình (K và Th-K) cho thấy kết quả phân tích bằng 2
phương pháp là tương đối trùng nhau và phù hợp với tài liệu thực tế trên những
diện tích đã được kiểm tra.
Điều này cho thấy các phương pháp xử lý được áp dụng
đã cho phép dự báo triển vọng khoáng sản trên những cụm đồng dạng chưa được
kiểm tra mặt đất là hoàn toàn có cơ sở.
Từ các kết quả xử lý đã xây dựng “Sơ đồ dự báo
triển vọng khoáng sản” theo tài liệu địa vật lý máy bay trên toàn diện tích
vùng Tuy Hoà (Hình 1). Trên Sơ đồ này các đới triển vọng được khoanh định và xếp
loại về mức độ triển vọng theo cách như sau:
1. Triển vọng loại A1 là các đới đã được kiểm tra
đánh giá mặt đất và được xác nhận là rất triển vọng.
2. Triển vọng loại A là các đới chưa được tiến
hành kiểm tra đánh giá mặt đất, nhưng đạt các tiêu chuẩn địa vật lý từ các kết
quả phân tích nhận dạng.
3. Triển vọng loại B là các đới chưa được tiến
hành kiểm tra mặt đất và các kết quả phân tích nhận dạng theo các phương pháp
đã tiến hành không hoàn toàn trùng nhau.
Kết quả là đã khoanh định được 14 đới triển vọng
loại A1, 13 đới triển vọng loại A và 15 đới triển vọng loại B.
Từ “Sơ đồ dự báo triển vọng khoáng sản” có thể
thấy khoáng sản trong vùng biểu hiện khá phong phú, đa dạng, đáng chú ý là
vàng, thiếc, wolfram, molybđen, đất hiếm, trong đó nổi bật nhất là vàng. Vàng
được phát hiện nhiều nơi trên nhiều đối tượng địa chất khác nhau, được biểu
hiện chủ yếu bằng các đới dị thường mang bản chất kali. Khoáng sản đáng chú ý
thứ 2 là wolfram trong các đới biến đổi như greisen hóa, các mạch pegmatit được
biểu hiện bằng các đới dị thường bản chất thori và hỗn hợp.
Khoáng sản trong vùng có nguồn gốc nhiệt dịch
nhiệt độ thấp đến trung bình và thường liên quan với các đá biến đối trong vùng
phân bố là phức hệ Bến Giằng và hệ tầng phun trào Mang Yang. Về trường địa vật
lý, chúng thường biểu hiện bằng các đới dị thường phổ gamma mang bản chất kali
và thori-kali.
