Nghiên Cứu Phương Pháp Đánh Giá và Phân Loại Dị Thường Trong Phân Tích Tài Liệu Phổ Gamma Hàng Không

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu phương pháp đánh giá phân loại dị thường trong phân tích tài liệu phổ gamma hàng không, mang lại ứng dụng thực tiễn.

• Tác giả: Cao Văn Chỉnh
• Người hướng dẫn: PGS. Võ Thanh Quỳnh
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Địa Vật Lý
• Đề tài: Nghiên Cứu Phương Pháp Đánh Giá và Phân Loại Dị Thường Trong Phân Tích Tài Liệu Phổ Gamma Hàng Không
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ khoa học
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP PHỔ GAMMA HÀNG KHÔNG
• 1.1. Vài nét về lịch sử phát triển của phương pháp phổ gamma hàng không
• 1.2. Cơ sở vật lý-địa chất của phương pháp
• 1.2.1. Cơ sở địa chất
• 1.3. Các phương pháp xử lí- phân tích tài liệu địa vật lý máy bay trên thế giới
• 1.3.1. Các phương pháp tách trường
• 1.3.2. Các phương pháp thống kê nhận dạng
• 1.3.3. Các phương pháp thống kê thực nghiệm
• 1.3.4. Các phương pháp khác
• 1.4. Công tác đúc kết và các phương pháp xử lý- phân tích tài liệu phổ gamma hàng không ở nước ta
• 1.4.1. Công tác đúc kết tài liệu
• 1.4.2. Công tác xử lý-phân tích số liệu
• 1.4.3. Phương pháp phân tích mới ở nước ta
• 2. CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ - PHÂN LOẠI DỊ THƯỜNG VÀ CỤM DỊ THƯỜNG PHỔ GAMMA HÀNG KHÔNG
• 2.1. Phương pháp mã hóa- phân loại dị thường phổ gamma hàng không
• 2.2. Phương pháp đánh giá - phân loại cụm dị thường phổ gamma hàng không
• 3. CHƯƠNG 3: ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ- PHÂN LOẠI DỊ THƯỜNG VÀ CỤM DỊ THƯỜNG PHỔ GAMMA VÀO XỬ LÝ- PHÂN TÍCH TÀI LIỆU PHỔ GAMMA HÀNG KHÔNG VÙNG TUY HÒA
• 3.1. Giới thiệu khu vực nghiên cứu
• 3.1.1. Đặc điểm địa lý tự nhiên vùng nghiên cứu và khu vực lân cận
• 3.1.2. Đặc điểm dân cư- kinh tế- xã hội
• 3.1.3. Đặc điểm địa chất
• 3.2. Phân tích thử nghiệm phương pháp mã hóa - phân loại dị thường đơn với số liệu thực tế
• 3.3. Đánh giá - phân loại cụm dị thường với số liệu thực tế vùng Đông bắc Tỉnh Đak Lak
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Phương Pháp Phổ Gamma Hàng Không Ưu Điểm

Phân tích tài liệu phổ gamma hàng không là một phương pháp địa vật lý quan trọng sử dụng trong khảo sát, lập bản đồ địa chất, thăm dò khoáng sản và nghiên cứu môi trường. Nó đo lường bức xạ gamma tự nhiên phát ra từ các nguyên tố phóng xạ như Uranium (U), Thorium (Th), và Kali (K) trong đất đá. Dữ liệu thu thập được giúp xác định thành phần địa hóa và nhận dạng dị thường có thể liên quan đến các mỏ khoáng sản hoặc các vấn đề môi trường. Ưu điểm chính của phương pháp này là khả năng khảo sát nhanh trên diện rộng, kể cả ở những khu vực địa hình phức tạp. Tuy nhiên, độ chính xác của kết quả phân tích phổ gamma phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm hiệu chuẩn thiết bị, hiệu chỉnh ảnh hưởng của địa hình và thảm thực vật, và kỹ năng của người phân tích. Để nâng cao hiệu quả, kết hợp dữ liệu phổ gamma hàng không với các phương pháp địa vật lý khác là cần thiết.

1.1. Lịch Sử Phát Triển và Ứng Dụng Phổ Gamma Hàng Không

Phương pháp phổ gamma hàng không có lịch sử phát triển gắn liền với tiến bộ trong vật lý hạt nhân và công nghệ đo lường. Từ những năm 1920, các nghiên cứu về hiện tượng phóng xạ đã mở đường cho việc ứng dụng trong tìm kiếm khoáng sản. Đến những năm 1960, sự ra đời của các detector nhấp nháy cho phép đo phổ năng lượng gamma một cách chính xác, đánh dấu một bước phát triển vượt bậc. Hiện nay, phổ gamma hàng không được sử dụng rộng rãi trên thế giới không chỉ để tìm kiếm khoáng sản (như quặng Uran và các khoáng sản liên quan đến phóng xạ), mà còn trong đo vẽ bản đồ địa chất và kiểm soát môi trường sinh thái. Theo Lê Khánh Phồn (2004), 'Thăm dò phóng xạ,' NXB giao thông vận tải, việc áp dụng phương pháp này mang lại hiệu quả to lớn và làm thay đổi căn bản hệ thống tìm kiếm khoáng sản.

1.2. Cơ Sở Vật Lý và Địa Chất của Phương Pháp Phổ Gamma

Cơ sở vật lý của phổ gamma dựa trên đặc tính phóng xạ của các nguyên tố. Các hạt nhân phóng xạ phát ra bức xạ gamma khi chuyển từ trạng thái không ổn định sang trạng thái ổn định hơn. Năng lượng của bức xạ gamma phụ thuộc vào hạt nhân nguyên tố, cho phép xác định hàm lượng các nguyên tố khác nhau. Bức xạ gamma có khả năng đâm xuyên lớn, cho phép đo từ trên không. Cơ sở địa chất dựa trên sự khác biệt về hoạt độ phóng xạ giữa các loại đất đá khác nhau. Các đá có nguồn gốc và thành phần thạch học khác nhau thường có hàm lượng các nguyên tố phóng xạ khác nhau. Phân tích thành phần nguyên tố này giúp phân biệt các thành tạo địa chất và nhận dạng dị thường địa vật lý.

1.3. Các Cửa Sổ Năng Lượng trong Đo Phổ Gamma Hàng Không

Trong đo phổ gamma hàng không, các khoảng năng lượng cụ thể được chọn để tối ưu hóa việc đo lường các nguyên tố mục tiêu, những khoảng này được gọi là "cửa sổ" năng lượng. Ba cửa sổ chính thường được sử dụng: cửa sổ Kali (K) từ 1.35 đến 1.55 MeV, cửa sổ Uranium (U) từ 1.55 đến 1.85 MeV và cửa sổ Thorium (Th) từ 2.40 đến 2.80 MeV. Bằng cách đo cường độ bức xạ gamma trong mỗi cửa sổ, có thể xác định hàm lượng tương đối của K, U và Th trong khu vực khảo sát. Việc lựa chọn và hiệu chỉnh các cửa sổ năng lượng này là rất quan trọng để đảm bảo độ chính xác của phân tích dữ liệu địa vật lý.

II. Các Thách Thức trong Đánh Giá Dị Thường Phổ Gamma

Đánh giá dị thường phổ gamma là một bước quan trọng trong việc xác định các khu vực có tiềm năng khoáng sản hoặc nguy cơ ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên, quá trình này đối mặt với nhiều thách thức. Một trong những thách thức lớn nhất là sự phân bố ngẫu nhiên của trường xạ địa hóa, gây khó khăn cho việc phân biệt giữa dị thường thực và nhiễu. Nhiễu có thể đến từ nhiều nguồn, bao gồm biến đổi địa hình, thảm thực vật, và các yếu tố khí quyển. Để giảm thiểu ảnh hưởng của nhiễu, cần áp dụng các kỹ thuật xử lý tín hiệu phổ gamma tiên tiến và kết hợp với thông tin địa chất và địa vật lý khác. Ngoài ra, việc thiếu kiến thức về đặc điểm địa chất của khu vực nghiên cứu cũng có thể gây khó khăn cho việc diễn giải dữ liệu phổ gamma hàng không.

2.1. Ảnh Hưởng của Nhiễu Đến Độ Tin Cậy Phân Tích Phổ Gamma

Nhiễu trong phổ gamma có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến độ tin cậy của kết quả phân tích. Các nguồn nhiễu bao gồm nhiễu thống kê (do bản chất ngẫu nhiên của quá trình phân rã phóng xạ), nhiễu địa hình (do sự thay đổi khoảng cách giữa máy đo và nguồn bức xạ), và nhiễu khí quyển (do sự hấp thụ và tán xạ của bức xạ gamma). Để giảm thiểu ảnh hưởng của nhiễu, cần áp dụng các kỹ thuật hiệu chỉnh phổ gamma và sử dụng các bộ lọc phù hợp. Việc lọc nhiễu phổ gamma hiệu quả giúp cải thiện độ phân giải và độ chính xác của dữ liệu.

2.2. Vấn Đề Phân Loại và Diễn Giải Dị Thường Phức Tạp

Việc phân loại dị thường trong phân tích tài liệu phổ gamma hàng không có thể rất phức tạp, đặc biệt khi dị thường có hình dạng và cường độ bất thường. Các dị thường phức tạp có thể do nhiều nguyên nhân, bao gồm sự chồng chéo của các nguồn bức xạ khác nhau, sự biến đổi địa chất phức tạp, hoặc sự ảnh hưởng của các yếu tố môi trường. Để giải quyết vấn đề này, cần sử dụng các phương pháp mô hình hóa phổ gamma và kết hợp với thông tin địa chất và địa vật lý khác. Việc diễn giải chính xác các dị thường phức tạp đòi hỏi kinh nghiệm và kiến thức chuyên sâu.

2.3. Độ Phân Giải và Hạn Chế Của Dữ Liệu Phổ Gamma Hàng Không

Độ phân giải phổ gamma là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến khả năng nhận dạng dị thường. Dữ liệu phổ gamma hàng không thường có độ phân giải thấp hơn so với dữ liệu mặt đất, do khoảng cách lớn hơn giữa máy đo và nguồn bức xạ. Điều này có thể gây khó khăn cho việc phát hiện các dị thường nhỏ hoặc các dị thường nằm sâu dưới bề mặt. Để khắc phục hạn chế này, cần sử dụng các kỹ thuật xử lý tín hiệu phổ gamma tiên tiến và kết hợp với các phương pháp địa vật lý khác có độ phân giải cao hơn.

III. Mã Hóa Dị Thường Phổ Gamma Cách Phân Loại Chi Tiết

Mã hóa dị thường phổ gamma là một phương pháp hiệu quả để phân loại dị thường dựa trên các đặc trưng thống kê của dữ liệu. Phương pháp này sử dụng các mức mã hóa khác nhau để biểu diễn cường độ bức xạ và mối tương quan giữa các nguyên tố phóng xạ. Ví dụ, các dị thường có cường độ bức xạ cao có thể được mã hóa bằng các giá trị lớn hơn, trong khi các dị thường có mối tương quan bất thường giữa U, Th, và K có thể được mã hóa bằng các giá trị đặc biệt. Phương pháp này giúp đơn giản hóa quá trình phân tích dữ liệu địa vật lý và cho phép các nhà địa vật lý dễ dàng xác định các khu vực có tiềm năng khoáng sản. Các mức mã hóa có thể tham khảo Bảng 1.3 trong tài liệu gốc.

3.1. Phương Pháp Mã Hóa Theo Cường Độ Bức Xạ Tương Đối

Mã hóa theo cường độ bức xạ tương đối là một kỹ thuật đơn giản để phân loại dị thường phổ gamma dựa trên cường độ bức xạ so với mức phông nền. Các dị thường có cường độ cao hơn đáng kể so với mức phông nền được gán các mã cao hơn, trong khi các dị thường có cường độ gần với mức phông nền được gán các mã thấp hơn. Kỹ thuật này giúp xác định các khu vực có hàm lượng cao các nguyên tố phóng xạ. Việc mã hóa thường dựa trên phân tích thống kê phổ gamma để xác định các ngưỡng phù hợp.

3.2. Mã Hóa Theo Chỉ Số Nhiều Thành Phần Multicomponent Index

Chỉ số nhiều thành phần (multicomponent index) kết hợp thông tin từ nhiều kênh phổ gamma (ví dụ, U, Th, K) để tạo ra một giá trị duy nhất biểu diễn đặc tính tổng thể của dị thường. Mã hóa dựa trên chỉ số này giúp phân biệt các loại dị thường khác nhau dựa trên tỷ lệ tương đối của các nguyên tố phóng xạ. Ví dụ, dị thường có tỷ lệ U/Th cao có thể chỉ ra sự hiện diện của quặng uranium, trong khi dị thường có tỷ lệ Th/K cao có thể chỉ ra sự hiện diện của các đá granit giàu thorium. Cách này rất hữu ích trong phân tích dữ liệu địa hóa.

3.3. Xác Định Bản Chất Phóng Xạ của Dị Thường

Sau khi mã hóa dị thường, bước tiếp theo là xác định bản chất phóng xạ của nó. Điều này liên quan đến việc phân tích tỷ lệ giữa các nguyên tố phóng xạ để xác định nguồn gốc và đặc tính của dị thường. Ví dụ, dị thường có tỷ lệ U/Th cao có thể liên quan đến quặng uran, trong khi dị thường có tỷ lệ K/Th cao có thể liên quan đến đá granit giàu kali. Dựa vào những đặc điểm về tỷ lệ, có thể xác định được các nhóm phóng xạ khác nhau, rất cần thiết trong việc phân loại dị thường phổ gamma hàng không.

IV. Phương Pháp Phân Loại Cụm Dị Thường Phổ Gamma Hàng Không

Trong thực tế, các dị thường phổ gamma hàng không thường xuất hiện theo cụm, cho thấy sự tập trung của các nguồn phóng xạ trong một khu vực nhất định. Phân loại cụm dị thường là một phương pháp quan trọng để xác định các khu vực có tiềm năng khoáng sản cao. Phương pháp này liên quan đến việc phân tích các đặc điểm thống kê của các dị thường trong một cụm, bao gồm mật độ, kích thước, hình dạng, và mối tương quan giữa các nguyên tố phóng xạ. Dựa trên những đặc điểm này, các cụm dị thường có thể được phân loại thành các loại khác nhau, chẳng hạn như cụm có tiềm năng quặng uran, cụm có tiềm năng quặng thorium, và cụm có tiềm năng quặng kim loại quý. Phương pháp này giúp các nhà địa chất tập trung vào các khu vực có tiềm năng nhất và giảm thiểu chi phí thăm dò.

4.1. Đánh Giá Mật Độ Dị Thường trong Khu Vực Nghiên Cứu

Mật độ dị thường là một thông số quan trọng trong việc đánh giá cụm dị thường. Mật độ cao dị thường trong một khu vực có thể chỉ ra sự tập trung cao các nguồn phóng xạ, trong khi mật độ thấp có thể chỉ ra sự phân tán rộng hơn của các nguồn. Việc xác định mật độ dị thường đòi hỏi sử dụng các phương pháp phân tích thống kê và xử lý tín hiệu để loại bỏ nhiễu và đảm bảo độ chính xác của kết quả. Thông thường, khu vực có mật độ cao được ưu tiên hơn trong việc tìm kiếm khoáng sản bằng phổ gamma.

4.2. Xác Định Kích Thước và Hình Dạng Của Cụm Dị Thường

Kích thước và hình dạng của cụm dị thường cung cấp thông tin quan trọng về nguồn gốc và đặc tính của chúng. Các cụm có kích thước lớn có thể liên quan đến các hệ thống khoáng hóa lớn, trong khi các cụm có kích thước nhỏ có thể liên quan đến các tích tụ khoáng sản nhỏ hơn. Hình dạng của cụm cũng có thể cho biết hướng của quá trình khoáng hóa. Ví dụ, các cụm có hình dạng tuyến tính có thể liên quan đến các đứt gãy hoặc các vùng biến chất kéo dài. Cần sử dụng phần mềm phân tích phổ gamma chuyên dụng để xác định các đặc điểm này.

4.3. Phân Tích Tương Quan Giữa Các Nguyên Tố Phóng Xạ trong Cụm

Mối tương quan giữa các nguyên tố phóng xạ (U, Th, K) trong cụm dị thường cung cấp thông tin quan trọng về quá trình địa chất đã tạo ra chúng. Tương quan dương giữa U và Th có thể cho thấy sự hiện diện của quặng uran, trong khi tương quan âm có thể cho thấy sự biến đổi địa chất đã làm thay đổi tỷ lệ các nguyên tố. Các kỹ thuật phân tích thống kê phổ gamma như phân tích thành phần chính (PCA) có thể được sử dụng để xác định các mối tương quan quan trọng và phân loại cụm dị thường.

V. Ứng Dụng Nghiên Cứu Vùng Tuy Hòa Phân Tích Dữ Liệu Phổ Gamma

Luận văn của Cao Văn Chỉnh đã áp dụng phương pháp đánh giá phân loại dị thường và phân loại cụm dị thường vào xử lý phân tích tài liệu phổ gamma hàng không vùng Tuy Hòa. Nghiên cứu này giới thiệu về đặc điểm địa lý tự nhiên, kinh tế xã hội và địa chất của khu vực nghiên cứu. Từ đó, phân tích thử nghiệm phương pháp mã hóa, và đánh giá phân loại dị thường đơn với số liệu thực tế. Sau đó, đánh giá phân loại cụm dị thường với số liệu thực tế vùng Đông Bắc Tỉnh Đak Lak. Nghiên cứu này cung cấp một ví dụ thực tế về cách áp dụng các phương pháp phân tích dữ liệu phổ gamma trong việc tìm kiếm và dự báo triển vọng khoáng sản.

5.1. Giới Thiệu Về Khu Vực Nghiên Cứu Tuy Hòa và Đăk Lăk

Khu vực nghiên cứu Tuy Hòa và vùng Đông Bắc Đăk Lăk có đặc điểm địa lý tự nhiên đa dạng, từ đồng bằng ven biển đến vùng núi cao. Đặc điểm địa chất của khu vực này cũng rất phức tạp, với sự hiện diện của nhiều loại đá khác nhau và các cấu trúc địa chất khác nhau. Về mặt kinh tế xã hội, khu vực này có tiềm năng phát triển khoáng sản lớn, nhưng cũng đối mặt với nhiều thách thức về môi trường và phát triển bền vững. Việc phân tích phổ gamma hàng không đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá tiềm năng khoáng sản và quản lý tài nguyên môi trường của khu vực.

5.2. Phân Tích Thử Nghiệm Phương Pháp Mã Hóa Dị Thường Đơn

Nghiên cứu đã tiến hành phân tích thử nghiệm phương pháp mã hóa dị thường đơn với số liệu thực tế thu được từ khu vực nghiên cứu. Kết quả cho thấy phương pháp mã hóa có hiệu quả trong việc phân loại các dị thường khác nhau dựa trên cường độ bức xạ và mối tương quan giữa các nguyên tố phóng xạ. Các dị thường được mã hóa sau đó được sử dụng để xây dựng bản đồ phân bố dị thường, giúp xác định các khu vực có tiềm năng khoáng sản cao. Cách thức phân tích dữ liệu địa vật lý này đem lại hiệu quả cao.

5.3. Đánh Giá và Phân Loại Cụm Dị Thường Vùng Đông Bắc Đăk Lăk

Sau khi phân tích dị thường đơn, nghiên cứu tiến hành đánh giá phân loại cụm dị thường với số liệu thực tế vùng Đông Bắc Tỉnh Đăk Lăk. Kết quả cho thấy khu vực này có nhiều cụm dị thường với các đặc điểm khác nhau, cho thấy sự đa dạng về nguồn gốc và tiềm năng khoáng sản. Việc phân loại cụm dị thường giúp tập trung vào các khu vực có tiềm năng nhất và giảm thiểu chi phí thăm dò. Các kỹ thuật tìm kiếm khoáng sản bằng phổ gamma cần chú trọng đánh giá bước này.

VI. Kết Luận và Hướng Phát Triển Nghiên Cứu Phổ Gamma Hàng Không

Nghiên cứu về phương pháp đánh giá và phân loại dị thường trong phân tích tài liệu phổ gamma hàng không đã đóng góp vào việc nâng cao hiệu quả của công tác thăm dò và dự báo triển vọng khoáng sản. Phương pháp này cung cấp một công cụ hữu ích để phân tích và diễn giải dữ liệu phức tạp, giúp các nhà địa chất xác định các khu vực có tiềm năng khoáng sản cao và giảm thiểu chi phí thăm dò. Trong tương lai, việc kết hợp phương pháp này với các kỹ thuật học máy và trí tuệ nhân tạo có thể giúp tự động hóa quá trình phân tích và nâng cao độ chính xác của kết quả.

6.1. Tóm Tắt Kết Quả Nghiên Cứu và Đóng Góp

Nghiên cứu đã thành công trong việc áp dụng phương pháp đánh giá phân loại dị thường và phân loại cụm dị thường vào xử lý phân tích tài liệu phổ gamma hàng không. Kết quả cho thấy phương pháp này có hiệu quả trong việc phân loại các dị thường và xác định các khu vực có tiềm năng khoáng sản cao. Nghiên cứu này đóng góp vào việc nâng cao hiệu quả của công tác thăm dò và dự báo triển vọng khoáng sản.

6.2. Hướng Phát Triển Nghiên Cứu trong Tương Lai

Trong tương lai, việc kết hợp phương pháp phân tích thống kê phổ gamma với các kỹ thuật học máy và trí tuệ nhân tạo có thể giúp tự động hóa quá trình phân tích và nâng cao độ chính xác của kết quả. Ngoài ra, việc phát triển các mô hình mô hình hóa phổ gamma tiên tiến hơn có thể giúp diễn giải dữ liệu phức tạp và xác định các nguồn gốc và đặc tính của dị thường. Việc tích hợp với các dữ liệu địa chất, địa vật lý khác cũng rất quan trọng.

6.3. Ứng Dụng Rộng Rãi Của Phương Pháp Phổ Gamma Hàng Không

Phương pháp phổ gamma hàng không không chỉ hữu ích trong tìm kiếm khoáng sản mà còn có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác, chẳng hạn như đánh giá môi trường và phân tích thành phần nguyên tố. Việc sử dụng phương pháp này để kiểm tra mức độ ô nhiễm phóng xạ và theo dõi sự thay đổi của thành phần nguyên tố trong môi trường có thể giúp bảo vệ sức khỏe con người và bảo tồn tài nguyên thiên nhiên. Ngoài ra ứng dụng phổ gamma hàng không trong khảo sát địa chất cũng rất quan trọng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Phương pháp phổ gamma hàng không là một trong những công nghệ địa vật lý máy bay nòng cốt được triển khai mạnh mẽ tại Việt Nam từ thập niên 1980 đến nay. Với khả năng khảo sát nhanh chóng trên diện tích rộng hàng ngàn kilomet vuông ở tỷ lệ 1:25.000 và 1:50.000, phương pháp này đóng vai trò then chốt trong công tác thành lập bản đồ địa chất, tìm kiếm trực tiếp quặng phóng xạ Uran cũng như phát hiện các diện tích triển vọng khoáng sản kim loại quý như vàng, thiếc, molipden, bauxit và sa khoáng ven biển.

Tuy nhiên, thực tế xử lý số liệu địa vật lý máy bay bộc lộ một thách thức kỹ thuật lớn: các bản đồ phân bố dị thường phổ gamma truyền thống chỉ thể hiện các điểm dị thường đơn lẻ nằm rải rác. Trong khi đó, các đối tượng quặng hóa và biến đổi nhiệt dịch trong vỏ Trái Đất luôn phân bố tập trung theo các đới, diện tích có cấu trúc địa chất đồng nhất tạo thành các cụm dị thường. Việc chỉ dựa vào các điểm dị thường đơn lẻ khiến công tác kiểm tra thực địa mặt đất gặp nhiều khó khăn, thiếu tính định lượng và phụ thuộc lớn vào đánh giá cảm quan.

Luận văn thạc sĩ khoa học chuyên ngành Địa Vật lý của tác giả Cao Văn Chỉnh, dưới sự hướng dẫn khoa học của Phó Giáo sư Võ Thanh Quỳnh tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội, đã tập trung giải quyết bài toán cấp thiết này. Mục tiêu trọng tâm của nghiên cứu là áp dụng đồng bộ phương pháp mã hóa - phân loại dị thường đơn và phương pháp đánh giá - phân loại cụm dị thường vào xử lý, minh giải tài liệu phổ gamma hàng không thực tế tại khu vực Tuy Hòa và vùng Đông Bắc tỉnh Đắk Lắk. Phạm vi nghiên cứu thuộc tọa độ 12°39'N - 13°05'N và 108°39'E - 108°54'E, bao phủ diện tích hơn 800 km² với cấu trúc địa chất phức tạp. Đóng góp của luận văn giúp nâng cao độ tin cậy trong khoanh định mục tiêu khoáng sản lên trên 85%, đồng thời tiết kiệm hơn 60% kinh phí và thời gian cho công tác kiểm tra thực địa chi tiết trên mặt đất.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng vững chắc của vật lý hạt nhân và địa hóa phóng xạ tự nhiên. Cơ sở vật lý của phương pháp dựa trên hiện tượng phân rã hạt nhân tự nhiên của ba nguyên tố chính trong vỏ Trái Đất: Uran (U-238), Thôri (Th-232) và đồng vị phóng xạ của Kali (K-40). Khi các hạt nhân này phân rã, bức xạ gamma năng lượng cao được phát ra với các mức năng lượng đặc trưng. Kỹ thuật phổ gamma hàng không ghi nhận tín hiệu thông qua phổ kế nhấp nháy đa kênh, chia thành một kênh tích phân tổng và ba cửa sổ năng lượng vi phân riêng biệt:

• Cửa sổ Kali: năng lượng từ 1,35 MeV đến 1,55 MeV (đỉnh hấp thụ 1,46 MeV).
• Cửa sổ Uran: năng lượng từ 1,55 MeV đến 1,85 MeV (đỉnh hấp thụ 1,76 MeV của đồng vị con Bismuth-214).
• Cửa sổ Thôri: năng lượng từ 2,40 MeV đến 2,80 MeV (đỉnh hấp thụ 2,62 MeV của đồng vị con Thallium-208).

Về cơ sở địa chất - thạch học, sự phân bố hàm lượng các nguyên tố phóng xạ tuân theo quy luật tiến hóa magma của A. Vinogradov. Trong các đá magma nguyên sinh, hàm lượng các nguyên tố phóng xạ tỷ lệ thuận với hàm lượng SiO2:

• Đá axit (granitoid): Hàm lượng trung bình của Uran là 3,50 × 10⁻⁴%, Thôri là 18,00 × 10⁻⁴%, Kali là 3,34%, tỷ số Th/U đạt 5,10.
• Đá trung tính (diorit): Hàm lượng Uran là 1,80 × 10⁻⁴%, Thôri là 7,00 × 10⁻⁴%, Kali là 2,31%, tỷ số Th/U đạt 3,90.
• Đá bazơ (gabro, bazan): Hàm lượng Uran giảm xuống 0,50 × 10⁻⁴%, Thôri là 5,00 × 10⁻⁴%, Kali là 0,88%, tỷ số Th/U đạt 3,70.
• Đá siêu bazơ (peridotit): Hàm lượng Uran chỉ đạt 0,003 × 10⁻⁴%, Thôri đạt 0,005 × 10⁻⁴%, Kali đạt 0,03%, tỷ số Th/U đạt 3,70.

Trong các quá trình biến chất nhiệt dịch tạo quặng, mối quan hệ tỷ lệ cân bằng tự nhiên này bị phá vỡ, dẫn tới hiện tượng tích tụ hoặc suy giảm cục bộ của từng nguyên tố, tạo ra các dị thường xạ địa hóa có ý nghĩa tìm kiếm khoáng sản.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng toàn bộ tập dữ liệu bay đo từ - phổ gamma hàng không tỷ lệ 1:50.000 tại vùng Tuy Hòa, trải dài qua các huyện Ea Kar, M'Đrăk, Krông Năng (Đắk Lắk) và phần phía Tây tỉnh Phú Yên. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm hàng chục tuyến bay đo với hơn 100 điểm dị thường đơn lẻ được phát hiện và nhóm thành các cụm dị thường theo phân vùng địa chất. Phương pháp chọn mẫu là chọn mẫu toàn bộ các điểm dị thường vượt ngưỡng phông xạ địa hóa khu vực để đảm bảo tính đại diện và loại bỏ hoàn toàn các sai số ngẫu nhiên.

Quy trình xử lý dữ liệu được chuẩn hóa qua 3 bước nghiêm ngặt:

1. Xử lý số liệu sơ cấp: San phẳng đường đo (làm trơn) bằng phương pháp trung bình trượt 3 điểm trên cả 4 kênh năng lượng và kênh độ cao nhằm loại bỏ thăng giáng thống kê. Tiếp đó, hiệu chỉnh phông dư tự nhiên (bức xạ vũ trụ và radon khí quyển), hiệu chỉnh độ cao bay thực tế về độ cao chuẩn theo quy luật hàm mũ giảm dần exp(-μh) bằng phương pháp bình phương cực tiểu, và hiệu chỉnh tán xạ Compton giữa các kênh năng lượng vi phân.
2. Tính chuyển tham số địa vật lý: Chuyển đổi tốc độ đếm xung (cps) sang cường độ phóng xạ gamma tổng (µR/h) và hàm lượng nồng độ định lượng của Uran (ppm), Thôri (ppm), Kali (%). Toàn bộ số liệu được liên kết tuyến kiểm tra đầu và cuối ngày bay theo mô hình tuyến tính để triệt tiêu sai số trôi dạt thiết bị.
3. Thuật toán phân loại cụm dị thường: Đánh giá tập hợp các dị thường đơn trong cùng một cụm thông qua đường cong mật độ phân bố xác suất để tìm giá trị cực đại có tần suất xuất hiện lớn nhất (Mode). Đồng thời, tính toán bổ sung 3 hệ số tương quan tuyến tính Pearson giữa các cặp nguyên tố (RU-Th, RU-K, RK-Th) nhằm xác định mức độ đồng nhất hoặc phá vỡ cân bằng địa hóa của môi trường đất đá.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình phân tích thực nghiệm trên tài liệu bay đo khu vực Tuy Hòa – Đông Bắc Đắk Lắk đã mang lại nhiều kết quả định lượng rõ ràng:

Thứ nhất, kết quả tính toán sai số đo đạc thực tế bằng chương trình tự động hóa QSS trên các tuyến bay lặp khẳng định độ chính xác cao của tập số liệu. Cụ thể, sai số bình phương trung bình thực tế của kênh tổng TC chỉ đạt 0,308 µR/h (thấp hơn giới hạn cho phép 0,35 µR/h); sai số kênh Kali đạt 0,192% (thấp hơn giới hạn 0,25%); sai số kênh Uran đạt 0,392 ppm (thấp hơn giới hạn 0,40 ppm); và sai số kênh Thôri đạt 0,910 ppm (thấp hơn giới hạn 1,00 ppm). Các sai số thực tế đều thấp hơn mức trần quy định từ 2,0% đến 23,2%, đảm bảo độ tin cậy tuyệt đối cho việc phân tích chuyên sâu.

Thứ hai, nghiên cứu đã chuẩn hóa mã hóa dị thường đơn thành chuỗi ký tự gồm 6 vị trí (2 chữ cái và 4 chữ số) dựa trên 6 chỉ tiêu: độ rộng nửa biên độ T(1/2), gia số cường độ ΔJ, cường độ bức xạ tương đối Ji, tỷ số ΔTh/ΔU, tỷ số ΔU/ΔK và chỉ số nhiều thành phần F = (U × K) / Th². Trên cơ sở này, hơn 100 dị thường đơn được phân loại chính xác vào 7 nhóm bản chất phóng xạ: nhóm Uran (U), nhóm Thôri (Th), nhóm Kali (K), nhóm Uran-Kali (U-K), nhóm Thôri-Kali (Th-K), nhóm Thôri-Uran (Th-U) và nhóm hỗn hợp (H-H).

Thứ ba, việc áp dụng phương pháp đánh giá cụm dị thường đã tổng hợp thành công các cụm dị thường tiêu biểu trong khu vực. Điển hình như cụm dị thường số 18 được mã hóa định lượng là CB.3213 kết hợp với hệ số tương quan RU/Th đạt 0,4197. Giá trị hệ số tương quan thấp này phản ánh rõ nét sự phá vỡ tương quan xạ địa hóa thông thường, chỉ ra đới biến đổi nhiệt dịch giàu Kali cục bộ trên nền đá magma xâm nhập.

Thảo luận kết quả

Các kết quả nghiên cứu sau khi được xử lý bằng chương trình QLK đã được thể hiện trực quan trên hệ thống bản đồ địa vật lý tỷ lệ 1:50.000, bao gồm bản đồ các tuyến bay thực tế, bản đồ cường độ tổng gamma với tiết diện đường đẳng trị 1 µR/h, bản đồ hàm lượng Kali tiết diện 0,5%, bản đồ hàm lượng Uran tiết diện 1 ppm, bản đồ hàm lượng Thôri tiết diện 3 ppm, bản đồ tỷ số Th/U và bản đồ chỉ số nhiều thành phần F.

Việc phân tích không gian các cụm dị thường kết hợp với bản đồ địa chất khu vực cho thấy sự tương quan chặt chẽ giữa các cụm dị thường phóng xạ với các thành tạo địa chất đặc trưng. Tại các diện tích phân bố đá biến chất cổ thuộc hệ tầng Khâm Đức (PR2-3 kđ) và các khối xâm nhập granitoid phức hệ Bến Giằng (P1 bg), phức hệ Đèo Cả (K đc), các cụm dị thường mang bản chất Uran-Kali và Thôri-Uran xuất hiện với mật độ cao, chỉ số F vượt ngưỡng 1,5. Đây là dấu hiệu xạ địa hóa điển hình của các đới biến đổi nhiệt dịch liên quan trực tiếp đến quặng hóa vàng, bạc, chì sa khoáng và các khoáng sản kim loại hiếm với quy mô dự báo sa khoáng đạt trên 300.000 tấn.

Ngược lại, tại các vùng phủ bazan trẻ thuộc hệ tầng Đại Nga (N2 đn) và trầm tích Đệ tứ, trường phóng xạ có tính chất phân bố đồng nhất, hệ số tương quan giữa các nguyên tố duy trì ở mức cao (R > 0,75), cho thấy môi trường địa chất ổn định không có biểu hiện khoáng hóa. So sánh với các phương pháp tách trường truyền thống trước đây, phương pháp đánh giá cụm dị thường đã loại bỏ các tín hiệu nhiễu cục bộ, làm nổi bật bản chất địa chất thực sự của các nguồn gây dị thường.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các kết quả xử lý và phân tích tài liệu thực tế, nghiên cứu đề xuất 4 nhóm giải pháp mang tính khả thi cao:

Thứ nhất, chuẩn hóa và tự động hóa quy trình xử lý dữ liệu: Trung tâm Địa vật lý máy bay và Tổng cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam cần tích hợp trọn bộ thuật toán mã hóa 6 chỉ tiêu và phân loại cụm dị thường vào các phần mềm xử lý chuyên dụng như QLK, COSCAD và ER Mapper. Việc tự động hóa hoàn toàn chu trình tính toán sẽ giúp giảm thiểu 40% thời gian xử lý dữ liệu thô trong các đề án bay đo giai đoạn 2024-2026.

Thứ hai, định hướng kiểm tra thực địa mặt đất trọng tâm: Các đơn vị điều tra địa chất cần ưu tiên bố trí nguồn lực khoan thăm dò, đo phổ gamma mặt đất và lấy mẫu hóa địa tại các cụm dị thường có bản chất Uran-Kali (U-K) và Thôri-Uran (Th-U) sở hữu hệ số tương quan R < 0,5. Thời gian thực hiện kiểm tra chi tiết nên tập trung trong 12 đến 24 tháng tới tại khu vực M'Đrăk (Đắk Lắk) và Sông Hinh (Phú Yên) để nhanh chóng xác định ranh giới thân quặng.

Thứ ba, thiết lập hệ thống cơ sở dữ liệu GIS xạ địa hóa quốc gia: Bộ Tài nguyên và Môi trường cần chỉ đạo xây dựng cơ sở dữ liệu địa vật lý số tích hợp đa tỷ lệ, số hóa 100% tài liệu bay đo phổ gamma từ năm 1980 đến nay trước năm 2028. Cơ sở dữ liệu này không chỉ phục vụ định hướng khai thác khoáng sản bền vững mà còn hỗ trợ đắc lực công tác quan trắc môi trường phóng xạ sinh thái trên toàn quốc.

Thứ tư, ứng dụng công nghệ trí tuệ nhân tạo và học máy: Các viện nghiên cứu và trường đại học chuyên ngành cần đẩy mạnh nghiên cứu kết hợp phương pháp phân tích cụm dị thường với các thuật toán nhận dạng mẫu tự điều chỉnh và mạng nơ-ron nhân tạo. Mục tiêu nâng độ chính xác dự báo diện tích triển vọng khoáng sản lên 90-95% trong giai đoạn 2025-2030.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và phương pháp luận của luận văn mang lại giá trị học thuật và ứng dụng thực tiễn cao cho nhiều nhóm đối tượng:

• Các nhà nghiên cứu và nghiên cứu sinh chuyên ngành Địa vật lý, Địa chất khoáng sản: Tài liệu cung cấp cơ sở lý thuyết sâu sắc, các công thức toán học hiệu chỉnh bức xạ và thuật toán thống kê phân tích trường phóng xạ đa biến để phát triển các công trình nghiên cứu chuyên sâu.
• Kỹ sư và chuyên viên địa vật lý tại các liên đoàn địa chất, công ty khảo sát tài nguyên: Cung cấp tài liệu hướng dẫn kỹ thuật chi tiết về quy trình đúc kết số liệu bay đo, phương pháp tính sai số bằng phần mềm QSS và quy chuẩn thành lập các bản đồ phổ gamma tỷ lệ 1:50.000.
• Giảng viên và sinh viên các trường đại học khối Khoa học Tự nhiên, Mỏ - Địa chất: Là tài liệu tham khảo và học liệu giảng dạy giá trị cho các học phần Địa vật lý máy bay, Thăm dò phóng xạ, Xử lý số liệu địa vật lý và Địa hóa ứng dụng.
• Doanh nghiệp khai thác khoáng sản và tổ chức quản lý môi trường: Giúp nắm bắt phương pháp đánh giá định lượng các đới biến đổi quặng hóa triển vọng, tối ưu hóa chi phí đầu tư thăm dò và đánh giá hiện trạng phông bức xạ môi trường tại khu vực miền Trung - Tây Nguyên.

Câu hỏi thường gặp

1. Phương pháp phổ gamma hàng không ghi nhận những nguyên tố nào?

Phương pháp tập trung đo đạc bức xạ gamma phát ra từ ba nguyên tố phóng xạ tự nhiên gồm Uran (qua đỉnh phổ Bismuth-214 ở 1,76 MeV), Thôri (qua đỉnh phổ Thallium-208 ở 2,62 MeV) và Kali (qua đồng vị K-40 ở 1,46 MeV). Thông qua 3 cửa sổ năng lượng này, các nhà địa vật lý xác định chính xác hàm lượng nồng độ của từng nguyên tố trong đất đá.

2. Vì sao cần chuyển từ đánh giá dị thường đơn sang đánh giá cụm dị thường?

Bản đồ dị thường đơn chỉ thể hiện hàng ngàn điểm rời rạc khiến việc lựa chọn vị trí kiểm tra mặt đất gặp nhiều khó khăn và mang tính chủ quan. Đánh giá theo cụm giúp gom các dị thường có cùng nguồn gốc địa chất, xác định các tham số đặc trưng chung (Mode) và làm nổi bật bản chất của cả một đới biến đổi quặng hóa trên quy mô diện tích.

3. Chuỗi mã hóa dị thường phổ gamma gồm những thông số nào?

Chuỗi mã hóa gồm 6 ký tự (2 chữ cái và 4 chữ số) biểu thị cho 6 chỉ tiêu: độ rộng nửa biên độ T(1/2) (mức A, B, C), gia số cường độ ΔJ (mức A, B, C), cường độ tương đối Ji (mức 1 đến 6), tỷ số ΔTh/ΔU (mức 1, 2, 3), tỷ số ΔU/ΔK (mức 1, 2) và chỉ số nhiều thành phần F (mức 1, 2, 3).

4. Hệ số tương quan giữa các nguyên tố phóng xạ mang ý nghĩa gì trong thăm dò khoáng sản?

Trong điều kiện địa chất ổn định, hàm lượng U, Th, K có mối tương quan tuyến tính chặt chẽ (hệ số tương quan R tiến gần 1). Khi xảy ra quá trình nhiệt dịch tạo quặng làm biến đổi đất đá, tương quan này bị phá vỡ khiến R giảm mạnh về gần 0. Do đó, hệ số tương quan thấp là dấu hiệu then chốt để phát hiện các đới quặng hóa.

5. Sai số đo đạc trong xử lý phổ gamma hàng không được kiểm soát ra sao?

Sai số được tính toán tự động qua kết quả đo lặp trên các tuyến sản xuất và tuyến kiểm tra bằng công thức sai số bình phương trung bình. Trong nghiên cứu này, sai số thực tế kênh tổng TC đạt 0,308 µR/h (chuẩn 0,35 µR/h), kênh K đạt 0,192% (chuẩn 0,25%), kênh U đạt 0,392 ppm (chuẩn 0,40 ppm) và kênh Th đạt 0,910 ppm (chuẩn 1,00 ppm), hoàn toàn đáp ứng quy phạm kỹ thuật hiện hành.

Kết luận

• Luận văn đã hệ thống hóa và làm sáng tỏ cơ sở khoa học - địa chất của phương pháp phổ gamma hàng không trong điều tra địa chất và tìm kiếm khoáng sản.
• Xây dựng hoàn chỉnh quy trình xử lý, hiệu chỉnh số liệu bay đo và tính toán sai số đo đạc đạt độ chính xác cao hơn từ 2% đến 23% so với tiêu chuẩn ngành.
• Chuẩn hóa phương pháp mã hóa 6 chỉ tiêu cho dị thường đơn và phát triển phương pháp đánh giá cụm dị thường kết hợp hệ số tương quan Pearson giữa các cặp nguyên tố phóng xạ.
• Ứng dụng thành công vào thực tế vùng Tuy Hòa – Đông Bắc Đắk Lắk, khoanh định chính xác các cụm dị thường triển vọng khoáng sản vàng, sa khoáng và kim loại hiếm liên quan đến các phức hệ magma xâm nhập.
• Để khai thác tối đa giá trị khoa học của đề tài, các cơ quan chuyên môn và doanh nghiệp địa chất cần sớm áp dụng quy trình đánh giá cụm dị thường vào các đề án bay đo thực tế, kết hợp kiểm tra chi tiết mặt đất nhằm phát hiện các mỏ khoáng sản mới phục vụ phát triển kinh tế đất nước.

Trích đoạn nội dung tài liệu

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 (LUAN.KHONG 1 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] 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.

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 (LUAN.KHONG 2 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] CHƢƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ PHƢƠNG PHÁP PHỔ GAMMA HÀNG KHÔNG 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. 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. 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.Lê Khánh Phồn (2004), Thăm dò phóng xạ, NXB giao thông vận tải.KHONG 3 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] 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.

Phƣơng pháp phổ (LUAN.KHONG 4 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] 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. Cơ sở vật lý-địa chất của phƣơng pháp.

Phƣơng pháp phổ gamma có cơ sở vật lý dựa trên đặc tính phóng xạ của các nguyên tố phóng xạ. Nhƣ chúng ta biết, các hạt nhân phóng xạ trong quá trình phân rã phát ra các hạt α, β, hoặc bức xạ γ. Bức xạ γ phát ra trong quá trình hạt nhân chuyển từ trạng thái không ổn định về trạng thái có mức năng lƣợng thấp hơn (ổn định hoặc ổn định tạm thời). Bức xạ γ là bức xạ điện từ tần số cao, vừa có tính chất sóng, vừa có tính chất hạt, không mang điện.Năng lƣợng của bức xạ γ thay đổi tùy thuộc vào hạt nhân của các nguyên tố khác nhau (do sự khác nhau của các trạng thái năng lƣợng ổn định hoặc ổn định tạm thời).

Căn cứ vào sự khác nhau về mức năng lƣợng ta có thể xác định đƣợc hàm lƣợng của các nguyên tố khác nhau bằng phƣơng pháp phổ gamma. Bức xạ gamma có khả năng ion hóa kém nhƣng có khả năng đâm xuyên lớn, chúng có thể đâm xuyên qua lớp không khí dày hàng trăm mét và lớp đất đá dày hàng mét. Phƣơng pháp phổ gamma đo bức xạ gamma tự nhiên theo các mức năng lƣợng khác nhau để xác định hàm lƣợng của các nguyên tố U, Th, K có trong đối tƣợng địa chất. Khi đo phổ gamma cần chọn các khoảng năng lƣợng thích hợp mà trong khoảng đó bức xạ gamma của các nguyên tố trội hơn cả.

Khoảng năng lƣợng đƣợc chọn gọi là “cửa sổ” năng lƣợng. Trong đo phổ (LUAN.KHONG 5 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] gamma thƣờng có một kênh tổng và 3 cửa sổ đƣợc đặt tên tƣơng ứng với nguyên tố trội nhất trong khoảng năng lƣợng đó là: - Cửa sổ K: IK = 1,35 – 1,55 MeV - Cửa sổ U: IU=1,55 – 1,85 MeV - Cửa sổ Th: ITh = 2,40 – 2,80 Mev Thông qua IK, IU, ITh trên các cửa sổ Kali, Uran và Thôri tƣơng ứng.Xét hàm lƣợng các nguyên tố phóng xạ QU, QK, QTh. Cơ sở địa chất.