자력 탐사는 지구 외핵 내의 유체 운동으로 생성되는 주 지구 자기장 및 지표 가까이의 자성 물체 등에 의해 생성되는 남은 자기장과 유도 자기장의 벡터합인 총자기장을 측정하고, 그 자기장 자료를 처리, 해석함으로써 지하의 지질 구조를 규명하거나 지하 광물을 확보하는 물리 탐사 방법이다. 자력 탐사에서 측정하는 자기장의 가장 큰 부분은 주 지구 자기장이고, 따라서 측정한 자기장의 양상은 주 지구 자기장의 양상에 큰 영향을 받는데, 주 지구 자기장은 위도와 경도에 따라 ...
자력 탐사는 지구 외핵 내의 유체 운동으로 생성되는 주 지구 자기장 및 지표 가까이의 자성 물체 등에 의해 생성되는 남은 자기장과 유도 자기장의 벡터합인 총자기장을 측정하고, 그 자기장 자료를 처리, 해석함으로써 지하의 지질 구조를 규명하거나 지하 광물을 확보하는 물리 탐사 방법이다. 자력 탐사에서 측정하는 자기장의 가장 큰 부분은 주 지구 자기장이고, 따라서 측정한 자기장의 양상은 주 지구 자기장의 양상에 큰 영향을 받는데, 주 지구 자기장은 위도와 경도에 따라 복각과 편각이 달라지게 되고, 복각과 편각이 달라지게 되면 측정한 자기장의 양상 또한 달라지게 된다. 복각은 주로 위도에 따라서 변화를 많이 보이고, 어떤 자성 물체가 지하에 있을 때 그위를 남북으로 지나는 자력 탐사를 하면 그 자료의 양상은 큰 비대칭성을 보인다. 이러한 자기 이상의 비대칭성을 수학적 자료 처리를 통해, 마치 극지방에서 측정한 것처럼 자기장 방향이 수직이 되도록 하는 자기극 변환(Reduction to the pole)을 자력 탐사 자료 해석에 많이 사용한다. 그런데 중위도나 고위도에서 얻은 자료에 자기극 변환을 하면 그 결과가 안정적인 자기 이상을 보여 주지만, 약 20° 이하의 복각을 가지는 저위도에서는 그 결과가 불안정한 자기 이상을 보인다(Nabighian et al., 2005). 따라서 저위도에서 얻은 자력 탐사 자료의 해석을 위해 자기 적도 변환(Leu, 1981), analytic signal, energy balancing(Keating and Zerbo, 1996) 기법 등 여러 방법이 연구되었다. 그래서 이 연구에서는 자력 탐사 자료 해석에 널리 이용되는 자기극 변환, analytic signal 방법을 저위도와 중위도에서의 수치 모델링으로 비교, 분석하여 저위도에서의 자력 이상의 특징을 알아보았다. 그리고 그 결과를 저위도에서의 자력 탐사 자료의 처리에 적용하고 더 나아가서는 복각과 편각의 영향을 받지 않는 오일러 디컨볼루션과 3차원 역산을 통해 실제 자력 탐사 자료를 해석해 보았다. Analytic signal은 중위도와 저위도에서의 자력 탐사 자료 처리 모두에서 잡음에 약한 모습을 보였고, 자기극 변환은 중위도에서는 잡음에 비교적 강한 모습을 보였으며, 저위도에서는 잡음에 약한 모습을 보였다. 잡음이 섞인 저위도 자력자료의 특성을 좀더 구체적으로 알아보기 위해 0 ~ 55° 범위의 복각에서 5° 간격으로 나누어 각 자력 값에 표준 편차가 1인 Gaussian error 를 넣어 수치 모델링을 하였다. 그 결과, analytic signal은 잡음에 약해 이상체의 위치를 알 수 없었으며, 자기극 변환의 경우, 복각이 0 ~ 30° 까지의 경우에는 자기극 변환은 이상체 위치에 높은 값이 나타나지 않았으며 35°부터 이상체 위치에 높은 값이 나타나기 시작했다. 자력 값에 섞인 잡음에 의해 처리 결과 해석이 어려우므로 low pass filtering을 하여 자력 값의 잡음을 줄여주었다. 그 결과 analytic signal 방법의 경우, 복각에 관계없이 모두 자성체가 있는 곳에서 높은 값이 나타나며, 복각이 커질수록 이상체 모양에 근접하게 나타났다. 자기극 변환의 경우, 5 ~ 30°에서는 자기극 변환한 결과가 어느 정도 나타나지만, 이상체 주위에 왜곡이 나타나며, 35°부터는 이상체 중심에 높은 값이 나타나고 왜곡된 부분도 나타나지 않는다. 케냐 Nakuru 북쪽 지역으로서(0°07’30”~0°09’00”S, 36°05’00”~36°07’00”E) 에서 Scintrex사의 Proton Precession Magnetometer로 총자기장을 측정하여 얻은 저위도 자력 탐사 자료를 analytic signal, 오일러 디컨볼루션, 3차원 역산으로 해석한 결과 동쪽과 서쪽에 이상체 위치를 좀 더 명확하게 확인 할 수 있었다. 이러한 수치 모델링을 이용한 저위도, 중위도 비교와 저위도에서의 자력 탐사 자료에 적용해 본 결과, 저위도에서 얻은 자료의 정량적인 해석을 위해서는 자기극 변환을 이용하지 않고, analytic signal, 오일러 디컨볼루션, 3차원 역산을 통해 해석하는 것이 더 효과적임을 알았다. 이 결과는 향후 저위도에서 얻은 자력 탐사 자료의 해석 방법으로 연구되었던 자기 적도 변환, energy balancing 등 다양한 해석 방법을 추가적으로 연구하여 저위도에서 얻은 자력 탐사 자료의 처리 및 해석에 기초 연구 자료로 활용될 수 있을 것이다.
자력 탐사는 지구 외핵 내의 유체 운동으로 생성되는 주 지구 자기장 및 지표 가까이의 자성 물체 등에 의해 생성되는 남은 자기장과 유도 자기장의 벡터합인 총자기장을 측정하고, 그 자기장 자료를 처리, 해석함으로써 지하의 지질 구조를 규명하거나 지하 광물을 확보하는 물리 탐사 방법이다. 자력 탐사에서 측정하는 자기장의 가장 큰 부분은 주 지구 자기장이고, 따라서 측정한 자기장의 양상은 주 지구 자기장의 양상에 큰 영향을 받는데, 주 지구 자기장은 위도와 경도에 따라 복각과 편각이 달라지게 되고, 복각과 편각이 달라지게 되면 측정한 자기장의 양상 또한 달라지게 된다. 복각은 주로 위도에 따라서 변화를 많이 보이고, 어떤 자성 물체가 지하에 있을 때 그위를 남북으로 지나는 자력 탐사를 하면 그 자료의 양상은 큰 비대칭성을 보인다. 이러한 자기 이상의 비대칭성을 수학적 자료 처리를 통해, 마치 극지방에서 측정한 것처럼 자기장 방향이 수직이 되도록 하는 자기극 변환(Reduction to the pole)을 자력 탐사 자료 해석에 많이 사용한다. 그런데 중위도나 고위도에서 얻은 자료에 자기극 변환을 하면 그 결과가 안정적인 자기 이상을 보여 주지만, 약 20° 이하의 복각을 가지는 저위도에서는 그 결과가 불안정한 자기 이상을 보인다(Nabighian et al., 2005). 따라서 저위도에서 얻은 자력 탐사 자료의 해석을 위해 자기 적도 변환(Leu, 1981), analytic signal, energy balancing(Keating and Zerbo, 1996) 기법 등 여러 방법이 연구되었다. 그래서 이 연구에서는 자력 탐사 자료 해석에 널리 이용되는 자기극 변환, analytic signal 방법을 저위도와 중위도에서의 수치 모델링으로 비교, 분석하여 저위도에서의 자력 이상의 특징을 알아보았다. 그리고 그 결과를 저위도에서의 자력 탐사 자료의 처리에 적용하고 더 나아가서는 복각과 편각의 영향을 받지 않는 오일러 디컨볼루션과 3차원 역산을 통해 실제 자력 탐사 자료를 해석해 보았다. Analytic signal은 중위도와 저위도에서의 자력 탐사 자료 처리 모두에서 잡음에 약한 모습을 보였고, 자기극 변환은 중위도에서는 잡음에 비교적 강한 모습을 보였으며, 저위도에서는 잡음에 약한 모습을 보였다. 잡음이 섞인 저위도 자력자료의 특성을 좀더 구체적으로 알아보기 위해 0 ~ 55° 범위의 복각에서 5° 간격으로 나누어 각 자력 값에 표준 편차가 1인 Gaussian error 를 넣어 수치 모델링을 하였다. 그 결과, analytic signal은 잡음에 약해 이상체의 위치를 알 수 없었으며, 자기극 변환의 경우, 복각이 0 ~ 30° 까지의 경우에는 자기극 변환은 이상체 위치에 높은 값이 나타나지 않았으며 35°부터 이상체 위치에 높은 값이 나타나기 시작했다. 자력 값에 섞인 잡음에 의해 처리 결과 해석이 어려우므로 low pass filtering을 하여 자력 값의 잡음을 줄여주었다. 그 결과 analytic signal 방법의 경우, 복각에 관계없이 모두 자성체가 있는 곳에서 높은 값이 나타나며, 복각이 커질수록 이상체 모양에 근접하게 나타났다. 자기극 변환의 경우, 5 ~ 30°에서는 자기극 변환한 결과가 어느 정도 나타나지만, 이상체 주위에 왜곡이 나타나며, 35°부터는 이상체 중심에 높은 값이 나타나고 왜곡된 부분도 나타나지 않는다. 케냐 Nakuru 북쪽 지역으로서(0°07’30”~0°09’00”S, 36°05’00”~36°07’00”E) 에서 Scintrex사의 Proton Precession Magnetometer로 총자기장을 측정하여 얻은 저위도 자력 탐사 자료를 analytic signal, 오일러 디컨볼루션, 3차원 역산으로 해석한 결과 동쪽과 서쪽에 이상체 위치를 좀 더 명확하게 확인 할 수 있었다. 이러한 수치 모델링을 이용한 저위도, 중위도 비교와 저위도에서의 자력 탐사 자료에 적용해 본 결과, 저위도에서 얻은 자료의 정량적인 해석을 위해서는 자기극 변환을 이용하지 않고, analytic signal, 오일러 디컨볼루션, 3차원 역산을 통해 해석하는 것이 더 효과적임을 알았다. 이 결과는 향후 저위도에서 얻은 자력 탐사 자료의 해석 방법으로 연구되었던 자기 적도 변환, energy balancing 등 다양한 해석 방법을 추가적으로 연구하여 저위도에서 얻은 자력 탐사 자료의 처리 및 해석에 기초 연구 자료로 활용될 수 있을 것이다.
Magnetic exploration measures the total magnetic field as the vector sum of the remnant magnetic field, the induced magnetic field by the ambient earth’s magnetic field by the presence of the magnetic objects near the surface, and the ambient earth’s magnetic field itself mainly generated by the flu...
Magnetic exploration measures the total magnetic field as the vector sum of the remnant magnetic field, the induced magnetic field by the ambient earth’s magnetic field by the presence of the magnetic objects near the surface, and the ambient earth’s magnetic field itself mainly generated by the fluid motion in the outer core of the earth. Magnetic exploration is a geophysical method to identify underground geological structures or to find underground minerals by processing and analyzing the measured magnetic field data. The major part of the magnetic field measured by magnetic exploration is the earth's magnetic field. Thus, the aspect of the measured magnetic field is greatly influenced by the shape of the earth's magnetic field, which differs depending on latitude and longitude. When inclination and declination are changed, the measured magnetic field also changes. The inclination mainly changes according to the latitude. When a magnetic object exists underground, if a magnetic survey is conducted following a south-north line then the shape of the data shows a large asymmetry. Through a mathematical data processing named reduction to the pole(RTP), this magnetic asymmetry can be changed so that the direction of the magnetic field to be perpendicular to the surface. This RTP is used in so many cases to analyze magnetic data. RTP shows stable magnetic anomalies at mid latitude or high latitude, but It shows unstable magnetic anomalies at low latitudes lower than 20° (Nabighian et al., 2005). So Several methods such as reduction to the equator (Leu, 1981), analytic signal (Macleod et al., 1992) and energy balancing technique (Keating and Zerbo, 1996) have been studied for the analysis of magnetic data obtained in low latitude area. Therefore, in this study, I compared the characteristics of magnetic anomaly measured in low latitude area by comparing and analyzing RTP and analytic signal methods which are widely used in the analysis of magnetic field data by numerical modeling for the data obtained in low latitude and mid latitude area. And I applied that result to the processing of the data obtained in low latitude magnetic field data and then analyzed the magnetic field data through Euler deconvolution and 3D inversion which are not affected by inclination and declination The analytic signal looked weak for the data processing in the case of noise existence both in mid and low latitude area. RTP looked strong in the case of noise existence for the data obtained in middle latitude area but weak in the case of noise existence for the data obtained in low latitude area. In order to investigate the characteristics of low latitude magnetic data with respect to the noise, I carried out numerical modeling by dividing the range of 0 ~ 55 ° in 5 ° increments and putting a Gaussian error with a standard deviation of 1 into each magnetic anomaly value. As a result, the analytic signal was weak in the case of the noise existence and the position of the anomalous body could not be found. RTP did not perform well at inclination 0~30° and began to perform well from 35°. Because it was difficult to interpret the processed result of the data by the existence of noise in (mixed with) the magnetic anomaly, I reduced the noise existing in the magnetic anomaly by low pass filtering. As the result, the analytic signal showed high value in the anomalous body regardless of inclination, and the larger the inclination got, the closer to the anomalous body the anomaly went. The RTP showed somewhat good result in the range of from 5 ° to 30 °, but distortion appeared around the anomalous body. But from 35 °, a high value appeared at the center of the anomalous body and the distortion disappeared. I obtained magnetic field data by Proton Precession Magnetometer in northern part of Nakuru(0° 07' 30” to 0° 09' 00”S, 36° 05' 00” to 36° 07' 00”E), Kenya in low latitude area. I analyzed the magnetic field data by analytic signal, Euler deconvolution and 3D inversion. As the result of interpretation, I found out more about the anomalous body location of the east and west. As the result of comparison of processing of the data obtained in low-latitude and mid latitude area by using the numerical modeling and the result of applying the methods to magnetic field data obtained in low latitude area, analytic signal method, Euler deconvolution method and 3D inversion method appeared more effective than RTP in interpretation of magnetic data obtained in low latitude area. The result of this study could be used as the basic data of research for the processing and interpretation of the magnetic data obtained in low latitude area by adding the study in various analytical methods such as RTE and energy balancing, which have been studied as methods for analyzing magnetic data obtained in low latitude area.
Magnetic exploration measures the total magnetic field as the vector sum of the remnant magnetic field, the induced magnetic field by the ambient earth’s magnetic field by the presence of the magnetic objects near the surface, and the ambient earth’s magnetic field itself mainly generated by the fluid motion in the outer core of the earth. Magnetic exploration is a geophysical method to identify underground geological structures or to find underground minerals by processing and analyzing the measured magnetic field data. The major part of the magnetic field measured by magnetic exploration is the earth's magnetic field. Thus, the aspect of the measured magnetic field is greatly influenced by the shape of the earth's magnetic field, which differs depending on latitude and longitude. When inclination and declination are changed, the measured magnetic field also changes. The inclination mainly changes according to the latitude. When a magnetic object exists underground, if a magnetic survey is conducted following a south-north line then the shape of the data shows a large asymmetry. Through a mathematical data processing named reduction to the pole(RTP), this magnetic asymmetry can be changed so that the direction of the magnetic field to be perpendicular to the surface. This RTP is used in so many cases to analyze magnetic data. RTP shows stable magnetic anomalies at mid latitude or high latitude, but It shows unstable magnetic anomalies at low latitudes lower than 20° (Nabighian et al., 2005). So Several methods such as reduction to the equator (Leu, 1981), analytic signal (Macleod et al., 1992) and energy balancing technique (Keating and Zerbo, 1996) have been studied for the analysis of magnetic data obtained in low latitude area. Therefore, in this study, I compared the characteristics of magnetic anomaly measured in low latitude area by comparing and analyzing RTP and analytic signal methods which are widely used in the analysis of magnetic field data by numerical modeling for the data obtained in low latitude and mid latitude area. And I applied that result to the processing of the data obtained in low latitude magnetic field data and then analyzed the magnetic field data through Euler deconvolution and 3D inversion which are not affected by inclination and declination The analytic signal looked weak for the data processing in the case of noise existence both in mid and low latitude area. RTP looked strong in the case of noise existence for the data obtained in middle latitude area but weak in the case of noise existence for the data obtained in low latitude area. In order to investigate the characteristics of low latitude magnetic data with respect to the noise, I carried out numerical modeling by dividing the range of 0 ~ 55 ° in 5 ° increments and putting a Gaussian error with a standard deviation of 1 into each magnetic anomaly value. As a result, the analytic signal was weak in the case of the noise existence and the position of the anomalous body could not be found. RTP did not perform well at inclination 0~30° and began to perform well from 35°. Because it was difficult to interpret the processed result of the data by the existence of noise in (mixed with) the magnetic anomaly, I reduced the noise existing in the magnetic anomaly by low pass filtering. As the result, the analytic signal showed high value in the anomalous body regardless of inclination, and the larger the inclination got, the closer to the anomalous body the anomaly went. The RTP showed somewhat good result in the range of from 5 ° to 30 °, but distortion appeared around the anomalous body. But from 35 °, a high value appeared at the center of the anomalous body and the distortion disappeared. I obtained magnetic field data by Proton Precession Magnetometer in northern part of Nakuru(0° 07' 30” to 0° 09' 00”S, 36° 05' 00” to 36° 07' 00”E), Kenya in low latitude area. I analyzed the magnetic field data by analytic signal, Euler deconvolution and 3D inversion. As the result of interpretation, I found out more about the anomalous body location of the east and west. As the result of comparison of processing of the data obtained in low-latitude and mid latitude area by using the numerical modeling and the result of applying the methods to magnetic field data obtained in low latitude area, analytic signal method, Euler deconvolution method and 3D inversion method appeared more effective than RTP in interpretation of magnetic data obtained in low latitude area. The result of this study could be used as the basic data of research for the processing and interpretation of the magnetic data obtained in low latitude area by adding the study in various analytical methods such as RTE and energy balancing, which have been studied as methods for analyzing magnetic data obtained in low latitude area.
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