航空γ能谱测量低能谱段地质响应研究

【类型】学位论文

【作者】马永红 

【关键词】 航空γ能谱 低能谱段 岩性识别

【摘要】为了有效利用航空γ能谱测量所获取的陆地组分的γ射线谱低能散射谱中所包含的地层介质的信息，需要对航空γ能谱低能谱段的谱成分进行具体分析。本文首先从室内实验入手，结合室内实验条件选择合理的室内模型，获取不同的能量的初始γ射线通过一定厚度的同种介质后达到“谱平衡”状态的γ射线谱，以及同种能量的初始γ射线通过一定厚度的不同介质后达到“谱平衡”状态的γ射线谱。通过对获取的γ射线谱低能散射谱段进行分析，验证了达到“谱平衡”状态的γ射线谱其低能散射谱段谱成分与初始入射粒子能量无关，与介质原子序数、密度有一定的关系。同时，采用蒙特卡罗方法对半无限大不同性质地质体地表的γ能谱低能散射谱段谱分布进行了模拟，得出了γ能谱低能散射谱段与地质体有效原子、密度的关联能量段分别为50-150keV、150-400keV，其中150-230keV为与密度关联较大的能量段。在此基础上，采用50-150keV与150-400keV的峰面积之比S1/S2对地质体有效原子序数进行定量分析，并建立了拟合曲线；采用150-230keV与50-150keV的峰面积之比S3/S1对地质体密度进行了定量分析，并建立了拟合曲线。另外，通过低能谱段散射峰峰位与原子序数的关系，建立了拟合曲线。以此为基础，在峨眉山龙门硐地质剖面进行了反演试验。反演结果显示：加入适当的修正因子Kz、Kρ对拟合曲线进行修正后，所计算出的地层介质的平均有效原子序数与理论值的误差在15%以下，密度平均值与理论误差在12%以下。通过对不同形状辐射源的蒙特卡罗模拟及室外高度实验，按照低能散射谱段三个能量窗计数率随高度的衰减规律，对其进行指数拟合，相关系数0.98。并且与海上动态标定的结果进行了对比，结果表明高度实验所获得的衰减系数与海上动态标定结果相近。借助于蒙特卡罗方法，对航空γ能谱测量低能散射谱段的影响因素，如空气密度、高度等进行了模拟，具体分析了其对低能散射谱段谱成分、低能散射谱段各能量窗口谱线积分面积的比值S1/S2、S3/S1的影响。最后，按照所得出的能量分区方法，对AGS-863在内蒙试飞行区域的所获取γ射线谱低能散射谱段进行了相应的分区，通过高度滤波、能谱数据滤波、滞后改正、高度改正等处理后，选取其中一个剖面及两个片区对低能散射谱段S1/S2、S3/S1及峰位的值与有效原子序数及密度的关系进行反演。参照现有的地质图与反演结果进行对比，结果表明对航空γ能谱低能散射谱段的分析，在岩性变化较大的区域可以通过有效原子序数的反演值进行岩性的区分，岩性变化较小的区域很难区分岩性；整个测区地层介质密度反演值与岩性关联不大。

【学位名称】博士

【学位授予单位】成都理工大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】葛良全，周四春

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