Báo cáo thực tập Địa Vật lý

Đợt thực tập kéo dài 2 tuần bắt đầu từ ngày 1/2/2009, lớp được chia làm 4 nhóm và được sự hướng dẫn nhiệt tình của các thầy trong bộ môn địa vật lý đã giúp chúng em hoàn thành đợt thực tập. Biết sử dụng các máy đo địa vật lý.

MỞ ĐẦU

Tài nguyên khoáng sản ngày càng trở nên có giá trị trong xã hội ngày này do nhu cầu sử dụng khoáng sản tăng và nguồn tài nguyên khoáng sản ngày càng cạn kiệt.Do đó cần đẩy mạnh công tác tìm kiếm thăm dò khoáng sản Địa vật Lý là một trong những nghành quan trọng trong công tác tìm kiếm thăm dò khoáng sản bằng các phương pháp địa vật lý như: Phuơng pháp Trọng Lực, Đo Từ, Đo Điện, Phóng Xạ, Địa Chấn… Bằng cách đo và phân tích tham số vật lý đo được khi nghiên cứu hinh thái cấu trúc Trái Đất (Xác định mặt danh giới, các lát cắt, đứt gãy, đo vẽ bản đồ…)

Ở nước ta, việc áp dụng các phương pháp Địa Vật Lý để giải quyết các nhiệm vụ Địa Chất được tiến hành tìư nhiều năm nay và đã có những thành tựu đáng kể trong việc giải quyết các nhiệm vụ Địa Chất như Đo vẽ bản đồ địa chất ở các tỷ lệ khác nhau, nghiên cứu cấu trúc sâu vỏ quả đất, tìm kiếm thăm dò khoáng sản rắn ( than, sắt đồng, thiếc, chì, kẽm, vàng, kim loại quý hiếm…), tìm kiếm dầu khí vùng thềm lục địa rộng lớn, tìm kiếm nước duới đất phục vụ cấp nước sinh hoạt và bảo vệ nguồn nước, giải quyết nhiệm vụ địa chất công trình cho các công trình xây dựng trên mặt

và công trình ngầm…

Do vậy trong quá trình học được sự cho phép của trường, khoa và sự hướng dẫn nhiệt tình của các thầy giáo chúng tôi đã được thực tập Địa Vật

Lý với 4 phương pháp chính: PP từ, PP điện, PP phóng xạ, PP trọng lực

Đợt thực tập kéo dài 2 tuần bắt đầu từ ngày 1/2/2009, lớp được chia làm 4 nhóm và được sự hướng dẫn nhiệt tình của các thầy trong bộ môn địa vật lý đã giúp chúng em hoàn thành đợt thực tập Biết sử dụng các máy

đo địa vật lý

Sau khi tiến hành đo đạc tổng hợp các ý kiến, các tài liệu địa vật lý

và sử lý các kết quả của từng cá nhân chúng tôi đã hoàn thành báo cáo thực tập với nội dung gồm các phần sau :

Mở đầu

Chương I : Thăm dò trọng lực

Chương II : Thăm dò điện

Chương III : Thăm dò từ

Chương IV : Thăm dò phóng xạ

Kết Luận

Trong thời gian thực tập tôi đã nhận được sự hướng dẩn, tạo điều kiện của ban giám hiệu trường ĐH Mỏ - Địa Chất và các thầy cô giáo trọng bộ môn Địa vật lý Qua đây tôi xin chân thành cảm ơn vì sự giúp đỡ

đó Đặc biệt tôi xin chân thành cám ơn các thầy đã trực tiếp tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực tập

Mặc dù đã rất cố gắng nhưng kiến thức chuyên môn còn hạn chế nên báo cáo không tránh khỏi những thiếu sót nhất định Rất mong được sự góp ý của các thầy cô và các bạn

Tôi xin chân thành cảm ơn !

Hà Nội, ngày 25 tháng 2 năm 2009Sinh viên thực hiện:

Nguyễn Tiến Phú

Chương I: Phương Pháp Trọng Lực

1.1 Giới thiệu.

Thăm dò trọng lực là phương pháp địa vật lý nghiên cứu sự phân bố của trường trọng lực trên mặt đất để thăm dò tìm kiếm khoáng sản và giải quyết các vấn đề địa chất khác nhau

Căn cứ vào cấu tạo của dụng cu đo có thể chia phương pháp thăm dò trọng lực thành 2 phương pháp: PP động và PP tĩnh

 Phương pháp Động : Quan sát chuyển động của vật thể trong trường trọng lực

 Phương pháp Tĩnh : là phương pháp đo giá trị trong lực nhờ quan sát trạng thái cân bằng tĩnh của các thiết bị đo

1.2 Tiến hành đo và kết quả đo

1.2.1 Máy trọng lực và cách đo

a> Máy trọng lực

Tên máy : Máy trọng lực Thạch Anh không ổn định mã hiệu

WS-100 Dùng đo tương đối trọng lực phạm vi 100m Độ chính xác 0,01 mGal

Cấu tạo máy : Bộ phận chính của máy là một hệ đàn hồi làm bằng thạch anh ( do tính đàn hồi của thạch anh là lớn Hệ đàn hồi này gồm một khung thạch anh căng một dây thạch anh mảnh trên sợi dây có gắn một cánh tay đòn có gắn trọng vật.Dưới sự tác dụng của trọng lực từ điểm quan sát này sang điểm quan sát khác thì vị trí của cánh tay đòn sẽ thay đổi với

vị trí ban đầu.Nhờ hệ thống quang học và lò xo bù mà cánh tay đòn được đưa về vị trí cân bằng.Khi biết giá trị độ chia ta có thể tính được giá trị ∆g giữa 2 điểm đo

b> Cách đo tại một điểm.

Ta tiến hành thứ tự các bước sau :

+Cân bằng máy: Ta dùng tay di chuyển 3 nút xoáy dưới chân đáy máy để hai bọt thủy chuẩn về vị trí giữa, sau đó chỉnh nút xoay ở vị trí trên ống máy về vị trí vạch 50

+ Tiến hành đo: Mang máy tới các điểm đo

+ Ghi kết quả: Ghi lại giá trị vạch chia và thời gian tại thời điểm đo

Ví dụ tại chuyến đo 3 - 4- 3

S3d : số đọc vạch chia tại điểm 3 lúc đầu

S3c : số đọc vạch chia tại điểm 3 lúc cuối

t3d : thời gian đo tại điểm 3 lúc đầu

t3c : thời gian đo tại điểm 3 lúc cuối

Sau khi tiến hành đo ta đựoc kết quả như sau :

1.2.3 Cách giải bài toán thuận, bài toán nghịch

a) Bài toán thuận :

Đây là trường hợp ta đã biết mô hình trường ta phải tính trường mà

mô hình đó gây ra.Việc giải bài toán thuận có ý nghĩa quan trọng trong việc giải bài toán nghịch

b) Giải bài toán nghịch :

Có nhiều phương pháp giải bài toán nghịch, trong đợt thực tập này chúng tôi được giới thiệu phương pháp lựa chọn.Từ mô hình đã đo được trên thực tế chúng ta so sánh với mô hình đã biết từ việc giải bài toán thuận sau đó suy ra mô hình gần đúng nhất.Phương pháp này chúng tôi đã được thầy giáo cho xem trực tiếp trên máy tính Chúng ta có thể trực tiếp dùng tay thay đổi mô hình của vật thể chưa biết để có được mô hình trường sát nhất với thực tế.Ngoài ra cũng có thể để cho máy tính trực tiếp làm việc thay đổi trường để có trường sát với thực tế

Ngoài phương pháp lựa chọn chúng tôi đã trực tiếp được thầy giáo hướng dẫn giải bài toán nghịch bằng phương pháp điểm đặc trưng với mô hình là vật thể đơn giản dạng quả cầu

Theo kết quả giải bài toán thuận bất thường trọng lực trên quả cầu được biểu diễn bởi công thức:

F = r 2

mh f

k là hệ số hấp dẫn, trong đơn vị SGC có f = 2

3.10-7 (cm3g-1s-2) = 2

3.10-11

(m3g-1s-2)

Giá trị cực đại nằm ở phía trên tâm quả cầu ( x = 0)

∆gmax = 2

M f h

Hình 1: Mô tả cách giải bài toán nghịch với vật thể dạng quả cầu

Đối với các điểm cách xa điểm cực đại một khoảng x1/2 có giá trị ∆g1/2 =1/2 ∆gmax, có thể tính bởi công thức sau:

1

2∆gmax= ( + h ) 2 2 3/2

Mh f

2

M f h

σdư = 2,5 (g/cm3), dX=2m, ∆g trên 51 điểm.

Hình 2: Đồ thị ∆g với vật thể hình quả cầu

Ta có ∆gmax= 0.74902 (mGal) => 1

2∆gmax= 0.37451 (mGal)

Từ đồ thị ta xác định được X1/2= 12,2 (m)

=> h = 1,31 X1/2 = 1,31 12,2 ≈ 16 (m)

=> Chiều sâu tâm vật thể gây bất thường là 16m

=> Khối lượng quả cầu: M=

2 max

.10 3

Chương II Phương Pháp Điện

2.1 Giới Thiệu.

Thăm dò điện là phương pháp nghiên cứu đặc điểm trường điện và trường điện từ trong quả đất do các quá trình tự nhiên hoặc nhân tạo tạo ra nhằm giải quyết các vấn đề địa chất khác nhau Thăm dò điện là phương pháp nghiên cứu cấu trúc sâu vỏ trái đất và tìm kiếm các mỏ khoáng sản có ích Đối tượng nghiên cứu của thăm dò điện là đất đá và quặng nằm trong

vỏ trái đất, đó là môi trường bất đồng nhất có sự khác nhau về tham số điện, điện trở suất ρ, hoạt tính hoá điện, hệ số phân cực, hằng số điện môi

và độ từ thẩm μ Do có nhiều nguồn gốc tạo ra trường,nhiều tham số đo vì vậy thăm dò điện có đặc điểm là rất đa dạng vế phương pháp và cũng rất phong phú về thể loại

2.1.1 Mục đích của thí nghiệm thăm dò điện là.

Làm quen với máy thiết bị đo và cách đo bằng máy để góp phần sử dụng máy thành thạo ứng dụng cho thực tế sau này Qua thực hành giúp hiểu kĩ hơn về lý thuyết

2.1.2 Nội dung thực tập gồm.

Tìm hiểu học qua lý thuyết về điện như: các giá trị và tham số cần

đo và tính toán ΔUMN, K,ρ,I Sau khi học xong lý thuyết ta dựa vào đó để thực hành bằng đo trực tiếp trong phòng Cuối là tính toán và sử lí kết quả nộp bản báo cáo về kết quả thực tập

2.2 Nội dung.

2.2.1 Bản chất phương pháp.

Bản chất của phương pháp đo sâu điện:

Đo sâu điện là phương pháp nghiên cứu sự thay đổi điện trở suất biểu kiến ρk theo chiều sâu ở một điềm đo nào đó bằng cách mở rộng dần khoảng cách giữa các điện cực phát và giữ nguyên vị trí điểm đo

Hệ số k phụ thuộc vào r khi r tăng thì k tăng tức là khi AB/2 tăng thì

k cũng tăng Để tăng chiều sâu nghiên cứu trong đo sâu điện người ta cố định tâm hệ cực và tăng khoảng cách hệ cực

2.2.2 Phương pháp đo sâu đối xứng

Phương pháp đo sâu đối xứng là phương pháp đo sâu dựa vào thiết

bị đối xứng gồm 2 cực phát AB và 2 cực thu MN như hình vẽ :

A M N B

Hình 3: Cách bố trí cực trong đo sâu điệnTại mỗi điêm đo ra thu được các giá trị ∆U, I rồi từ đó ta tính được ρk(r) theo công thức (1).Từ đó ta xây dựng được bản đồ đẳng ôm hay các lát cắt đẳng ôm,căn cứ vào đó vẽ lát cắt điện và giải đoán cấu trúc địa chất Đây là phương pháp được sử dụng nhiều trong thăm dò điện

Hệ thiết bị được bố trí như hình vẽ :

Hình 4: Cách bố trí sơ đổ đo trong đo sâu đối xứng

2.2.3 Kết quả đo và sử lý số liệu

a> Bố trí sơ đồ đo trên mô hình

Dựa trên cơ sở lý thuyết đã nêu ở trên chúng tôi đã đo thực hành trên

mô hình trong phòng thí nghiệm bằng phương pháp đo sâu điện.Mô hình

đo được thể hiện như dưới đây

- Bể thí nghiệm gồm : một bể hình chữ nhật chứa nước, ở giữa có gắn thước chia theo vạch và hệ cực phát được di chuyển trên thước này, trong bể có một quả bóng bị ngập nước đặt ở giữa

- Tên máy : DIGIGESKA

- Trên máy có các núm điều chỉnh và hiển thị giá trị I, ΔUMN

Hình 5: Máy DIGIGESKA

b )Phương pháp cách làm.

- Ta cố định 2 cực MN không thay đổi

- Chỉ dịch chuyển 2 cực phát AB ra phía xa lần lượt tại 6 vị trí

- Ban đầu bật máy và điều chỉnh núm có giá trị về ban đầu mức 0

- Sau đó bấm nút giữ chặt khoảng 5s thì đọc giá trị I, ΔUMN ta được giá trị đo lần 1

- Tiếp đó ta dịch chuyển cực ra xa tiếp cho đến vị trí thứ 6 rồi thực hiện như trên đọc 2 giá trị trên

- Khi đo xong 6 giá trị tại điểm đo đầu tiên thì ta tiếp tục dịch thêm

hệ cực trên thước đo thêm 5cm và thực hiên lần lượt như trên

- Ta đo các giá trị từ 60 – 120cm mỗi lần dịch chuyển 5 cm

c)Kết quả đo và nhận xét

Ta tiến hành đo tại 13 điểm đo ở các vị trí

X ={60,65,70,75,80,85,90,95,100,105,110,115,120} Tại mỗi điểm thay đổi kích thước cực phát 6 lần với r = MN/2 = {3,5,7,9,11,13}

Bảng số liệu đo sâu điện

Hình 6: Biểu đồ đo sâu điện

Chương 3: Phương Pháp Từ

3.1 Giới thiệu

Thăm dò từ là phương pháp địa vật lý được áp dụng để giải quyết các nhiêm vụ địa chất trên cơ sở nghiên cứu các đặc điểm trường từ của quả đất do mức độ nhiễm từ khác nhau của các loại đất đá.Phương pháp thăm dò từ có nhiều ứng dụng quan trọng :,

-Tìm kiếm các loại quặng và khoáng sản có từ tính.VD:manhetit,quặng Fe

-Tìm các thể xâm nhập magma bằng đo từ rất thuận lợI chủ yếu là mafic và siêu mafic

-Đo vẽ bản đo địa chất:phát hiện ranh giới của đất đá có tính chất khác nhau

-Tìm lòng sông cổ, thung lũng ngầm,hang động Karst nơi có lắng đọng các khoáng vật sắt từ

-Ngoài ra phương pháp còn dùng để giải quyết các nhiệm vụ địa chất khác

3.2 Phương pháp và cách làm.

3.2.1 Cơ sở phương pháp thăm dò từ.

Đã từ lâu con người đã xác định được sự tồn tại của trường từ của quả đất.Tại mỗi điểm trên mặt đất trường địa từ hoàn toàn được xác định

và được đặc trưng bởi vectơ cường độ toàn phần T

Ta xét một hệ toạ độ vuông góc có gốc tại O đặt tại điểm quan sát, trục z hướng vào tâm quả đất, đặt trục x theo phương bắc,trục y theo hướng đông(hình vẽ)

Hình 7: Các yếu tố của trường địa từ.

Hình chiếu của T lên các trục toạ độ là các thành phần của nó.Thành phần thẳng đứng Z,thành phần đông Y,thành phần bắc X.Hình chiếu của T lên mặt phẳng xOy là thành phần nằm ngang H,phương của H trùng với phương kinh tuyến từ

Góc hợp bởi thành phần nằm ngang H và trục x gọi là độ lệch từ D (độ từ thiên).Góc hợp bởi T và mặt phẳng nằm ngang gọi là độ nghiêng từ

I (độ từ khuynh)

Góc D mang dấu (+) khi H lệch về phia đông so với trục x và mang dấu (-) khi H lệch về phía tây so với trục x Góc I mang dấu (+) khi T cắm xuống(bắc bán cầu) và mang dấu (-) khi T cắm ngược lại (nam bán cầu).Tập hợp các đại lượng T,H,X,Y,Z,I,D gọi là các yếu tố của trường địa từ

Sự phân bố các giá trị của các yếu tố trường địa từ được biểu diễn dưới dạng các bản đồ đẳng trị,các bản đồ này được xât dựng theo chu kỳ

10 năm

Do các loại đất đá khác nhau có từ tính khác nhau và đó cũng là nguyên nhân gây ra các bất thường từ.Từ tính của đất đá được xác định bởi các tham số như độ từ cảm χ, độ từ hoá J Độ từ cảm của đất đá thay đổi trong một phạm vi khá rộng và phụ thuộc chủ yếu vào tỉ lệ khoáng vật sắt

từ có trong đất đá đó.Chính nhờ các khoáng vật sắt này gây ra từ tính của đất đá.Trong thăm dò từ để phát hiện các bất thường từ các đo giá trị tương

đối của cường độ trường từ toàn phần ∆T hoặc các thành phần thẳng đứng

∆Z để làm được việc này chúng ta cần có máy thăm dò từ

3.2.2 Máy thăm dò từ

- Tên máy đo loại này là : đọc là MINIMAX

- Máy gồm : cuộn dây, lõi đồng ( lõi quả bom), máy thiết bị đo từ

3.2.3 Cách tiến hành

Trong đợt thực tập này chúng tôi sử dụng từ kế proton để đo cường

độ toàn phần của trường địa từ T.Các proton trong nước hoặc trong cồn,keronsen được coi như những lưỡng cực nhỏ, khi có tác động của một trường từ phân cực thì chất lỏng đó bị từ hoá và các lưỡng cực từ nhỏ này tạm thời bị sắp xếp định hướng theo hướng của trường từ hoá phân cực đó.Trường từ phân cực này tạo với phương trường từ quả đất một góc nào

đó thường là vuông góc với trường từ quả đất.Nếu đột ngột ngắt trường từ hoá thì các proton sẽ có chuyển động quay xung quanh trường từ quả đất

đó là chuyển động tuế sai

Các proton chuyển động tuế sai có tần số góc ω hay tần số v không đổi.Giữa tần số tuế sai và trường từ Tcó mối quan hệ ω=vpT

T= ω/vp = 2лv/vp

Trong đó vp là tỷ số từ hồi chuyển của proton có thế xác định chính xác tới 0,001%.Việc đo tần số thực hiện bằng cách đếm chu trình tuế sai trong một khoảng thời gian nào đó

Trên cơ sở lý thuyết đã nêu và dưới sự hướng dẫn của thầy chúng tôi

đã tiến hành đo thực hành tại sân trường

Chúng tôi chia khu vực cần khảo sát thành một mạng lưới với các tuyến khác nhau,tuyến trục có phương trùng với đường phương dự kiến của đối tượng cần nghiên cứu

- Chọn điểm gốc dị thường bên ngoài và ra xa nơi vị trí các tuyến

đo, tại đó không có gây sự nhiễu từ của các sóng khác làm ảnh hưởng đến kết quả đo

- Các tuyến đường đo phải vuông góc phương ngang và vuông góc hướng B- N

- Từ cách đo trên mỗi tuyến ta đo được giá trị Ti tương ứng từ 1-9

- Sau khi đo xong 9 tuyến từ 1-9 và từ 9-1 cuối cùng ta đo 3 giá trị ban đầu điểm gốc dị thường Ta lấy trung bình 3 giá trị ban đầu và 3

Hình 8: Biểu đồ đường đồng mức từ

3.2.2 Nhận xét.

N2=U,N3 = Th và giá trị đánh giá môi trường(D) và liều tương đương bức

xạ (H) qua cường độ bức xạ Cuối cùng đưa ra nhận xét đánh giá và đưa ra kết quả

4.2 Cơ sở phương pháp và phương pháp tiến hành

4.2.1 Cơ sở phương pháp

a> Cơ sở địa chất

Các nguyên tố phóng xạ phân bố rộng rãi trong tự nhiên thường là Uran, Thori,K,Ra….chúng thường tồn tại trong môi trường đất đá,không khí, và nước Đó chính là tiền đề quan trọng trong việc xác định hàm lượng chất phóng xạ từ đó ta giải đoán các vấn đề về môi trường, khoáng sản,các vấn đề địa chất

a> Cơ sở vật lý của phương pháp

Hiện tượng phóng xạ:là hiện tượng hạt nhân nguyên tử của 1 số nguyên tố tự phân rã biến thành hạt nhân nguyên tử của nguyên tử của nguyên tố khác chuyển trạng thái năng lượng ban đầu về trạng thái năng lượng thấp hơn, bền vững hơn kèm theo sự phát ra các bức xạ (hạt)_α,β,γ

Căn cứ vào loại bức xạ hạt nhân được phát ra mà quá trình phóng xạ được chia làm 3 dạng phân rã(α,β,γ)

Phân rã phóng xạ là quá trình tự phân rã của hạt nhân nguyên tử nên quy luật phân rã phóng xạ không phụ thuộc vào điều kiên hoá học hay vật