New algorithm to localize magnetic anomaly sources

Liu, Chong (2014). New algorithm to localize magnetic anomaly sources. (Mémoire de maîtrise). Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue. Repéré dans Depositum à https://depositum.uqat.ca/id/eprint/623

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Résumé

L’un des défis dans l’interprétation des données du champ potentiel (magnétiques et gravimétriques) est de déterminer la profondeur de sources différentes superposées verticalement. Jusqu’à maintenant, il n’existe pas de méthode efficace pour les distinguer. En nous basant sur la théorie du spectre, nous avons défini une formule mathématique pour exprimer la relation entre la profondeur d’enfouissement de la source de l’anomalie magnétique et la longueur d’onde maximale au spectre de puissance, puis développé une nouvelle méthode d’imagerie de profondeur. Cette nouvelle méthode a une résolution spatiale élevée pour une répartition horizontale des sources. Pour les corps superposés verticalement, la précision d’estimation de la profondeur augmente lorsque le corps est enfoui profondément. Lorsqu’un petit corps recouvre un grand corps, nous pouvons facilement les séparer par la discontinuité du spectre entre les deux. Cependant, lorsque le plus gros corps recouvre le petit, nous ne pouvons les séparer que s’ils sont espacés d’une distance suffisamment grande.
Nous avons ensuite analysé l'impact du bruit sur la méthode d'imagerie de profondeur. Le bruit peut provoquer une déformation grossière au résultat de la transformée de Fourier. Comme le NSR augmente, les composantes de DC deviennent ainsi plus évidentes.
Pour ce qui est du problème de l’équivalence des sources pour les corps 2D ou 3D, nous avons conclu que plusieurs corps ayant une géométrie différente pourraient générer une même anomalie, mais leur centre se situe à la même profondeur. Cette équivalence ne cause aucun problème dans l’interprétation des données magnétiques ou gravimétriques parce que la localisation du centre de la source est la même. Si nous tentons de simuler certains corps équivalents qui sont plus profonds que le corps causal pour compenser l’effet d’atténuation de l’anomalie, la valeur de susceptibilité magnétique doit être au moins huit fois plus élevée que le corps causal dans notre exemple, ce qui est non réaliste dans la nature. Finalement, nous avons appliqué la méthode à un cas géologique réel – la région du gisement de la mine Gallen en Abitibi. Les résultats de l’interprétation et les 19 profils n'ont pas seulement démontré des caractéristiques géologiques connues, mais ont aussi donné de nouvelles informations sur la structure souterraine

One of the challenges in potential field (magnetic and gravity) data interpretation is to determine the depth of different superimposed sources. Until now there is no effective method to distinguish them. Based on the spectrum theory, we deduced a mathematical formula to express the relationship between the depth of the source of the magnetic anomaly and the wave-number of the maximum power, and then developed a depth imaging method. The method has high spatial resolution for a horizontal distribution of sources. For vertical superimposed bodies, higher accuracy is obtained for the estimation of their depth when the depth increases. When a small body overlays on larger body, we can easily separate them by the discontinuity of power spectrum at the depth; however, when the bigger body hides a small body, the top depth of the deepest body can be clearly determined only if they are separated by a certain distance.
We then analyzed the impact of noise on the depth imaging method. The noise can cause a gross distortion to the result of Fourier transform as the NSR increases, also the DC components become more significant.
As regarding the problem of equivalent source, we conclude that several similar bodies having different geometries can generate similar magnetic anomalies but they are at the same depth. This sort of equivalence does not cause problems in the interpretation of magnetic or gravity because the source location is the same. If we try to find some equivalent bodies that are deeper than the causative body, to compensate for the attenuation of the magnetic anomaly the magnetic susceptibility must be at least 8 times higher than that of the causative body in our example, this which is not realistic in nature. Finally, we applied the method to an actual geological case - Gallen massive sulphide deposit in Abitibi region. The depth imaging results from the airborne magnetic data did not only show some known geological features but also gave some new information about underground structure according to the amplitude of power spectrum, its spacing and continuity.

Type de document:	Thèse ou mémoires (Mémoire de maîtrise)
Directeur de mémoire/thèse:	Cheng, Lizhen
Codirecteurs de mémoire/thèse:	Cloutier, Vincent et Chouteau, Michel
Mots-clés libres:	Anomalie magnétique, L'analyse spectrale, La méthode Imagerie de profondeur, Modèle géologique tridimensionnel, Magnetic anomaly, Spectrum analysis, Depth imaging method, 3D geological model
Divisions:	Génie > Maîtrise en génie minéral
Date de dépôt:	23 janv. 2015 13:40
Dernière modification:	27 janv. 2015 20:22
URI:	https://depositum.uqat.ca/id/eprint/623

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