(지질학 및 광물 자원부 항공 지구 물리학 원격 탐사 센터, 베이징 100083)

우리나라의 칼륨비료 부족으로 최근 30 년 동안 사람들은 각종 새로운 칼륨 찾기 방법의 연구를 매우 중시해 왔다. 이러한 새로운 방법에는 감마 스펙트럼 로깅, 항공 감마 스펙트럼, 원격 감지, 중력 등이 있습니다. 이 글은 우리가 이 분야의 주요 연구 성과를 간략하게 요약했다. 1963 감마 스펙트럼 로깅 방법 및 우물 아래 감마 스펙트럼을 제안하고 연구했다. 1980 년대 이전에 이 기구는 여러 차례 개조를 거쳐 감마 스펙트럼 측량 기기와 방법이 6 개 성에서 성공적으로 사용되었다. 1995 는 사전 처리, 정량 해석, 추세 분석, 그래픽 표시 및 통합 해석 5 가지 기능 프로그램을 포함한 드릴링 방사성 에너지 스펙트럼 대화식 해석 소프트웨어 시스템을 개발했습니다. 1984 부터 중국 서부 지역에서 고감도 항공 탐사 증발 칼륨 광산을 실시하고 있습니다. 일반적으로 k, Th, u, 자기장의 네 가지 매개 변수를 측정합니다. 데이터를 사전 처리, 처리, 스펙트럼 및 이미지 처리하기 위해 AMGPSP (Airborne 다중 감마 에너지 처리 패키지) 및 AGIP-SP (AgiP-SP) 를 개발했습니다. 1980 년대 중반 이후 디지털 이미지 처리 기술은 중국 서부의 증발 칼륨 분지를 연구하기 위해 지구물리학과 원격감 데이터 (MSS 와 TM) 의 종합 해석에 적용되었다. 1993 년 초 중력장 3D 시각화 전용 패키지 (3DIG) 가 개발되었습니다. 먼저 중력장의 3 차원 데이터 배열을 설정한 다음 다양한 형식으로 표시하여 중력장의 내부 특징을 보여 줍니다.

칼륨 우물 감마 분광계; 항공 감마 스펙트럼 원격 감지 중력장 3d 시각화

1 감마 스펙트럼 로깅 방법

세계 칼륨 총 매장량의 50% 가 시추공에서 발견된 것으로 집계됐다. 칼륨염을 찾기 위해, 우라늄 함유 진흙암이 칼륨염에 미치는 간섭을 구분하기 위해 1963 에서 감마 스펙트럼 측량 방법 연구를 실시하여 드릴 감마 스펙트럼을 개발했다. 1980 년대 이전에, 이 기구는 다섯 차례의 수정을 거쳤다.

이 방법은 천연 방사성 동위 원소 40K 를 기반으로합니다. 40K 의 동위원소 풍도는 0.0 1 19%, γ 양자의 방사 계수는 1 1.6%, 중간 에너지는/Kloc 입니다

개발된 네 개의 우물 감마 분광기는 원통형 요오드화 나트륨 결정체를 이용하여 감마 스펙트럼을 탐지한다. 이 네 채널은 각각 (그림 1): PK 채널 (40K 에서 피크가 1.46MeV 인 차등 채널, 에너지 임계값은1.40 ~/kk 입니다 LI 채널 (에너지 임계값 ≥1.30mev 가 있는 왼쪽 적분 채널); RI 채널 (오른쪽 적분 채널, 에너지 임계값 ≥1.60MEV); 그리고 TC 채널 (총 카운트 채널, 에너지 임계값 ≥0.2MeV) 입니다. 우물 내 감마 분광계 제작 과정에서 다음과 같은 기술적 요점을 연구했다.

1..1민감도

40K 동위 원소 풍부 성과 감마 방사선 계수가 매우 낮기 때문에 우물 내 감마 분광계의 감도를 높여야 한다. 따라서 Nal 결정체의 길이는 100 ~ 150mm 로 늘어나는데, 드릴 내경의 제한으로 인해 지름이 50mm 를 초과할 수 없습니다.

그림 1 4 홀 스펙트럼은 원통형 요오드화 나트륨 결정체를 사용하여 감마선 스펙트럼을 탐지한다.

네 개의 채널은 각각 PK 채널 (차등 채널, 최대 40K 에서 1.46MeV, 에너지 임계값은1.40 ~1.52mev 입니다 LI 채널 (에너지 임계값 ≥1.30mev 가 있는 왼쪽 적분 채널); RI 채널 (오른쪽 적분 채널, 에너지 임계값 ≥1.60MEV); 그리고 TC 채널 (총 가치, 에너지 임계값 ≥0.2MeV)

1.2 펄스 전송

기기의 해상도를 유지하려면 광전승수관 출력의 펄스가 전면 증폭기를 통과한 후 파형과 진폭에서 우물 아래 기구에서 지상 기기로 왜곡되지 않게 전달되어야 합니다. 전압-전류 전송 체계를 선택합니다. 137Cs 해상도는 3600m 케이블을 통해 전송된 후에도 그대로 유지됩니다 (10%).

1.3 안정성

지각 수직 온도 그라데이션은 약 33M1C 이므로 드릴링 내 3500m 깊이의 주변 온도는100 C 까지 올라갈 수 있습니다. 스펙트럼을 신뢰할 수 있는 안정성으로 만들기 위해 다음과 같은 세 가지 조치가 취해졌습니다. 고온 NaI 결정체 및 광전승수관 선택 광전 승수에 제공되는 고전압 전원 공급 장치의 양수 온도 계수로 광전 승수 게인의 음의 온도 계수를 보정합니다. 137Cs 자동 스펙트럼 회로를 사용하여 피크 위치를 안정적으로 유지합니다.

동위원소의 모든 광전봉은 더 높은 에너지 광전봉의 콤프 턴 확장선에 겹쳐져 있다. 40K 광전봉의 배경은 오른쪽 적분 RI 에 비례한다 (그림 1). K 의 용해법과 주성분 분석의 이론적 기초이다 .. 우리는 주성분분석과 스펙트럼박리법으로 우라늄과 토륨의 간섭을 억제하여 비교적 순수한 칼륨 이상을 얻는 것을 연구했다. 방정식 (1) 은 주성분 분석의 수학적 과정을 보여줍니다. 고유 벡터는 통계를 통해 얻습니다.

제 30 회 국제지질대회 회의록 제 20 권 지구물리학

여기서 x 는 원래 변수입니다. E 는 원래 변수의 선형 함수인 새 변수입니다. I 는 단위 행렬입니다.

1995 드릴링 방사성 에너지 스펙트럼 해석 소프트웨어 시스템 (HRSIS) 이 성공적으로 개발되어 사전 처리, 정량 해석, 추세 분석, 그래픽 표시 및 통합 해석 5 가지 기능 프로그램으로 구성됩니다. 여섯 번째 그룹은 헬프 (헬프) 입니다. HRSIS 시스템은 마이크로컴퓨터에서 C 언어로 작성되었습니다. 그림 2 는 칭하이 () 성 쿤터이 () 분지 퇴적 활동 센터에 있는 시추공의 측량 결과 이미지 예를 보여 줍니다. 그림 2 에서 KCl 레이어는 높은 왼쪽 적분 (LI), 피크 차이 (PK) 및 높은 총 개수 (TC) 를 보여 주지만 낮은 오른쪽 적분 (RI) 을 보여 줍니다. KCl 층 외에도 세 개의 호수가 퇴적되는 단계를 명확하게 볼 수 있다.

그림 2 로깅 이미지 예

이 드릴은 청해성 쿤터이 분지의 퇴적 활동의 중심에 위치해 있다.

* 맨 왼쪽은 원래 감마 스펙트럼 로깅 곡선으로 고유 벡터를 사용하여 눈금을 조정했습니다.

* 중간 부분은 PK, LI 및 RI 의 합성 삼색 이미지입니다. 석염층은 방사성 원소의 함량이 낮기 때문에 어두운 색을 띠고, 칼륨 염층이나 석염층은 밝은 색을 띠고, 진흙암층도 우라늄, 토륨, 칼륨 함량이 높기 때문에 밝은 색을 띠고 있다.

*K 의 추세 곡선과 Th-U 의 추세 곡선은 Th, U 의 감소, K 의 상승으로 분지 진화의 세 단계인 반염호 단계를 반영합니다. 초함수호 단계; 건염호와 초염호 교대 단계.

* 주성분 분석을 통해 얻은 k 곡선은 60m 및 130m 깊이의 할로겐이 풍부한 층을 보여줍니다.

감마 스펙트럼 측량 방법은 이미 운남, 호북, 쓰촨, 산둥, 신장, 청해 6 성에서 성공적으로 적용되었다. 두께 ≥0.5m, KCl 함량 ≥2% 의 칼륨 함유 층은 우야정 등 광구에서 감지될 수 있다. 석유부는' 기름소금 병행' 의 기술 방침을 제정하였다. 이 정책의 격려로 강한유전은 0.8m 두께의 칼륨망질을 측정하여 KCl 함량이 16.8% 에 달했다. 쓰촨 ≥0.2m 두께의 할로겐이 발견되었습니다. 199 1 윈난성의 한 새 탐사 지역, 첫 번째 드릴링 코어가 모두 손실되었습니다. 감마선 측량만이 시추공 자료를 보완할 수 있고, 칼륨 소금을 함유한 몇 개의 층을 발견하여 재시추의 경제적 손실을 피할 수 있다.

2 공기 감마선 분광법

1984 이후 중국 서부에서 고감도 항공 지구물리학 조사를 실시했는데, 이는 증발 칼륨 광산을 찾는 데 중점을 두고 있다. 일반적으로 k, Th, u, 자기장의 네 가지 매개변수를 기록합니다. 다중 채널 (5 12) 또는 4 채널 공수 감마 분광계를 사용할 수 있습니다. 사용된 사각 기둥 요오드화 나트륨 결정체의 총 부피는 50dm3, 비행 고도는 약 90m, 선거리 1 ~ 2km, 측정 눈금은1:10000 ~/Kloc 입니다

1980 년대에는 AMGPSP (Airan Gamma Spectroscopy Processing) 와 AGIPSP (Airan Geophysical Physical Processing) 패키지가 개발되었습니다. 이 두 패키지는 모두 FORIRAN 언어로 작성되었습니다. 이 두 소프트웨어 패키지를 사용하면 감마 스펙트럼 소프트웨어를 안정화, 전처리 및 처리하고 항공 지구 물리적 데이터의 이미지 처리를 할 수 있습니다. 우리나라 서부에서 칼륨염을 찾는 지역은 식물이 희박하고 지세가 평탄하여 공중에 띄우기에 이상적인 지역이다. 데이터의 동적 범위는 일반적으로 k-0 ~ 8%, th-(0 ~ 40) × 10-6, u-(0 ~15) 입니다

디지털 이미지 처리 기술은 다음과 같은 지질 정보를 추출하는 데 매우 유용합니다. 칼륨을 직접 찾으십시오. 칼륨 광상 연구: 추출 구조의 흔적: 어떤 경우에는 기름가스 이상을 판단할 수 있다. 항공 감마 스펙트럼 측정은 특정 원소를 직접 감지할 수 있는 몇 가지 방법 중 하나이다.

예를 들어, 항공 감마 스펙트럼 측정 결과인 K, Th, U 데이터 합성의 삼원 이미지는 실제로는 Landsat 이미지 (TM 또는 MSS) 로 합성된 삼원 지역 지구 화학도입니다. K, Th 및 U 의 3 요소 이미지는 감독 또는 감독되지 않은 분류 방법을 통해 그릴 수 있습니다.

진흙 바위 (사암, 이암 등). ) 산화칼륨이 풍부해 칼륨 소금을 직접 찾는 주요 방해가 된다. K, Th 요소 이미지와 분산형 그래프를 분석하여 진흙 바위에서 K, Th 함량 사이에 선형 연관성이 있음을 발견했습니다. KCl 을 직접 결정하기 위해 주성분 분석, 색상 좌표계 변환, 식물 추출 등 다양한 이미지 처리 기술을 시도했습니다.

앞서 언급한 현상과 성공적인 테스트에 따르면, 차이담 분지 측정구 동북각 제 3 계 사암에서는 KCl 과 산화칼륨을 구분할 수 있다. 이번 조사구는 10 개의 새로운 KCl 이상을 동그라미로 잡았고, 그 중 하나는 지상 검증을 받았고, 고체 KCl 매장량은 324 만 5000 톤 증가했다. KCl 염수는 조사 데이터에 특별한 중요성을 가지고 있습니다. 이미지를 통해 K≥0.6% 의 지표수를 KCl 염수로 동그라미를 쳤다.

감독 분류를 통해 원래 14 종의 암석도가 두 가지를 늘렸다. KCl 과 산화칼륨을 구분하는 데 성공했을 뿐만 아니라 KCl 과 진흙 KCl 을 구분하는 데도 성공했다.

3 원격 감지 측정

7 개 밴드의 TM 데이터는 높은 에너지 스펙트럼과 공간 해상도를 가지고 있어 칼륨 증발 분지 연구에 더욱 유용하다.

지질 정보를 추출하기 위해 항상 가능한 한 많은 밴드를 사용하려고 하지만, 가장 잘 보이는 3 값 이미지를 빼놓을 수 없다. 최적의 3 값 이미지에는 가장 많은 정보가 포함되어야 하며 세 밴드 간의 연관성이 가장 낮습니다. 조합 관련 계수 q 는 최적의 조합의 측정 및 기준으로 사용됩니다.

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여기서 Si 는 I 밴드의 변화량입니다. Ri 는 상관 계수입니다.

최적의 3 값 이미지는 가장 큰 q 값을 가져야 합니다. 예를 들어 쿤터이 분지의 TM 데이터에서 1, 4, 7 밴드의 조합이 가장 좋습니다. 쿤터이 분지는 현대 솔트레이크로, 칼륨 탐사에 일정한 중요성을 가지고 있다. 청해성 잔다르 나무 분지의 북서쪽에 위치해 있다. 그림 3a 는 쿤터이 분지의 전체 경관을 명확하게 보여 주는 흑백 이미지입니다. 그것은 마름모꼴의 폐쇄된 마른 솔트레이크로 길이가 80km, 너비가 30km 이고, 한 도로가 통과한다. 건염호 북림알금산, 동, 서, 남 두 개의 등지느러미, 일부 등지느러미 안에는 공업가치가 있는 유전이 있다.

그림 3 쿤터이 분지 경관

1, 4, 7 밴드 A-TM 데이터로 구성된 합성영상은 중국 서부 쿤터이 분지의 대략적인 경관을 분명하게 보여 주며, 길이가 80km, 폭이 30km 인 마름모꼴로 건조한 솔트레이크입니다. B— 1, 4, 5, 6, 7 밴드 데이터에 대한 KL 변환을 통해 KCl 이 흰색 점으로 나타나는 귀중한 비정상적인 이미지를 얻을 수 있습니다.

고체 칼륨 염의 이상 표시를 설정하기 위해 이미지를 샘플링하고 이미지에서 14 개의 지질 목표를 선택하여 7 개의 TM 밴드에서의 밝기 값을 집계했다. 이미지 샘플링 결과는 그림 4 에 나와 있습니다. 고체 KCl (번호 12 및 13) 은 명확한 스펙트럼 특징을 가지고 있어 해석의 근거를 제공합니다.

스펙트럼 분석을 바탕으로 KL 변환 (주성분 분석) 과 세그먼트 절단 스트레칭을 통해 고체 칼륨 염의 이상 (그림 3b) 을 추출함으로써 이 두 방법의 결과가 매우 비슷하다. KCl 을 탐지하는 것 외에도 구조적 특징, 소금 퇴적 특징, 소금 분지 물질의 출처를 밝혀냈다.

그림 4 이미지 샘플링 결과

곡선은 14 지질 대상 TM7 밴드의 밝기 값입니다. 고체 KCl (번호 12 및 13) 은 뚜렷한 스펙트럼 특징을 가지고 있어 고체 칼륨 염 이상 표지를 만들 수 있는 근거를 제공한다.

그림 5 3d ig 패키지 해석 결과의 예

윈난무라 중력장 20 번 국부적으로 비정상적인 A-CT 이미지: 20 번 음의 이상이 장축을 따라 있는 B-65,438+00 단면으로 비정상적인 내부 형태를 드러내며 암층의 변형과 분지 단층과의 3 차원 관계를 구체적으로 설명했다.

그림 6 윈난성 물탐사원이 수동으로 계산한 20 번 국부적으로 비정상적인 해석 결과.

A-반지름이 r 1, R2, R3, R4, r5 인 원주의 평균 잔여 중력 차이 평면; B- 단면 뷰 해석 C--얻은 해석 결과-암염체; 단면의 d 부분

그림 7 mengla 중력장 프로파일

북쪽에서 남쪽으로, 남동쪽에서 전체 밀라 중력장을 관통하는 주요 절단 단면 이미지는 아이소라인으로 표시됩니다. 표시된 제한으로 인해 전체 단면이 4 개의 세그먼트로 절단됩니다.

4 중력장의 3 차원 시각화

염층과 주변 매체의 밀도 차이는 일반적으로 0.3g/cm3 보다 크고 NaCl 과 KCl 의 밀도 차이는 약 0. 15g/cm3 이므로 전통적으로 중력 탐사를 사용하여 염광상 탐사를 수행했습니다.

운남성의 지구 물리학 탐사원들은 종종 반경 원주에 평균 남은 중력의 차이를 이용하여 염광체의 모양과 크기를 평가한다 (공식 3).

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여기서 gr 1 및 gr2 는 반지름이 r 1 및 R2 인 원주의 나머지 중력장 데이터입니다. N 1, N2 는 반지름이 r 1 인 원주의 점이고 R2 는 평균 계산에 사용됩니다.

원칙적으로 이 평균 남은 중력 차이는 중력의 1 차 수직 도수에 가깝다. 이런 방법으로 해석한 몇 가지 예는 이미 시추에 의해 확인되었다.

우리 업무의 공헌은 더 나은 가시성과 더 빠른 해석을 위해 중력 데이터의 3 차원 시각화에 있다. 1993 은 FORTRAN 언어로 중력장 3D 시각화를 위한 패키지 (3DIG) 를 개발했습니다. 그것은 상향 확장, 반지름이 다른 원주 평균 잔여 중력 차이 등을 이용하여 중력장의 3 차원 데이터 배열을 만들어 다른 형식으로 표시한다.

이 소프트웨어 패키지를 이용하여 중국 서남 지역에 소금이 함유된 라현의 중력장을 추정했다. 중력장 동적 범위는-3.5 ×10-5 ~ 2.9 ×10-5m/S2 입니다. 국부적으로 부정적인 이상이 20 개 있다. 각 로컬 예외를 연구한 결과 단면 그룹과 "CT" 로 표시되어 단면 내부와 주변 매체의 관계를 밝히고 암층의 변형과 분지 단층과의 3 차원 관계를 상세히 설명할 수 있습니다. 그림 5 는 20 번 국부적으로 음의 예외가 있는 이미지의 예이며, 이 예외는 비교를 위해 수동으로 계산됩니다. 그림 6 은 수동 계산의 결과입니다. 그림 5 와 그림 6 은 모두 20 번 국부적으로 비정상적인 내부 특징을 보여준다. 그림 7 은 북쪽에서 남쪽으로, 남동쪽으로 전체 영역을 관통하는 중력장의 주요 절단 단면을 보여 주며 아이소라인으로 표시되어 있습니다. 표시된 제한으로 인해 전체 단면이 4 개의 세그먼트로 절단됩니다.

깊이 스케일은 최소 평방 맞춤과 같은 드릴링 결과 및 단면 데이터의 상관 분석을 사용하여 얻을 수 있습니다. 일단 대략적인 깊이 척도를 얻으면, 소프트웨어는 칼륨염이나 나트륨층의 깊이, 두께, 매장량을 쉽게 계산할 수 있다.

쌀, 이수전,,,,, 진현요 등 동지가 우물 내 감마 분광계 및 방법 개발에 참여해 주셔서 감사합니다. 운남성의 지구 물리학자들이 소금 광산의 중력을 측정하기 위한 노력에 감사드립니다. 주월아, 돌, 소프트웨어 개발 방면에서 한 일에 감사드리며, 허동지에게 청해항공 물탐사 작업을 완료해 주셔서 감사합니다. 나는 또한 S600 이미지 처리 시스템에 대한 가오 동지의 지원에 감사한다. 게다가, 양 동지와 이이 동지가 본문의 글과 지도의 조판과 인쇄에 대해 감사해야 한다.

참고

[1] 장옥군, 왕나동, 장지민. 공수 감마선 다 채널 분광계 데이터 처리 소프트웨어 패키지. 지구 물리학 및 지구 화학 탐사 컴퓨팅 기술, 1989,11:11~ 2/kloc

[2] 장옥군. 항공방사선 데이터 이미지 복원 기술 연구. 중국 지구물리학 신문 1990, 33:405~4 12.

[3] 장옥군. 영상처리 기술로 모 가스전의 항자력과 방사능 이상을 연구하다. 중국 지구물리학보 1994, 37:505~5 15.

[4] 장옥군. 타르사, 미국 탐사 지구물리학자협회. 1989, 5 17~535.