호주 Century 광산 주변에서 2차원 MT 탐사를 수행하였다. 현장으로부터 약 80 km 떨어진 Gregory Downs(RR_GREG)에 원거리 기준점을 설치, 운영하고 이 자료를 이용하여 양질의 탐사자료의 획득이 가능하였다. 이와 동시에 현장으로부터 약 6,400 km 떨어진 일본 Esashi (RR_ESS)에서 측정된 수평 자기장 자료를 이용하여 원거리 기준 자료처리를 수행한 결과 자기장의 coherency가 낮아 원거리 기준점 자료로 사용하기에는 적합하지 않았다. Century 광산의 주변에서 수행된 측선 탐사자료의 2차원 및 3차원 역산 결과 연구지역의 전반적인 심부 지질구조를 잘 나타내었으며, 탐사의 주된 목표인 Termite Range Fault는 측선의 북쪽에 나타나는 저비저항층과 남쪽에 나타나는 고비저항층의 경계면을 이루면서 북동쪽으로 약간 경사진 것으로 해석되었다.
호주 Century 광산 주변에서 2차원 MT 탐사를 수행하였다. 현장으로부터 약 80 km 떨어진 Gregory Downs(RR_GREG)에 원거리 기준점을 설치, 운영하고 이 자료를 이용하여 양질의 탐사자료의 획득이 가능하였다. 이와 동시에 현장으로부터 약 6,400 km 떨어진 일본 Esashi (RR_ESS)에서 측정된 수평 자기장 자료를 이용하여 원거리 기준 자료처리를 수행한 결과 자기장의 coherency가 낮아 원거리 기준점 자료로 사용하기에는 적합하지 않았다. Century 광산의 주변에서 수행된 측선 탐사자료의 2차원 및 3차원 역산 결과 연구지역의 전반적인 심부 지질구조를 잘 나타내었으며, 탐사의 주된 목표인 Termite Range Fault는 측선의 북쪽에 나타나는 저비저항층과 남쪽에 나타나는 고비저항층의 경계면을 이루면서 북동쪽으로 약간 경사진 것으로 해석되었다.
Two-dimensional (2D) MT surveys near the Century mine in Australia have been performed with very far remote reference in Esashi, Japan (RR_ESS) as well as Gregory Downs (RR_GREG), which are roughly 6,400 km and 80 km apart from the survey area, respectively. Good quality of MT data could be obtained...
Two-dimensional (2D) MT surveys near the Century mine in Australia have been performed with very far remote reference in Esashi, Japan (RR_ESS) as well as Gregory Downs (RR_GREG), which are roughly 6,400 km and 80 km apart from the survey area, respectively. Good quality of MT data could be obtained by remote reference processing with RR_GREG, while the coherency of magnetic fields between field sites and RR_ESS was not sufficient to be used as remote data. Both 2D and 3D inversion of 2D profile data represented the general geological structure beneath the survey area. The main target of the survey, Termite Range Fault, appeared as a boundary between a conductive block to the north and a resistive block to the south in the reconstructed resistivity section, and is inclined slightly to the north-east direction.
Two-dimensional (2D) MT surveys near the Century mine in Australia have been performed with very far remote reference in Esashi, Japan (RR_ESS) as well as Gregory Downs (RR_GREG), which are roughly 6,400 km and 80 km apart from the survey area, respectively. Good quality of MT data could be obtained by remote reference processing with RR_GREG, while the coherency of magnetic fields between field sites and RR_ESS was not sufficient to be used as remote data. Both 2D and 3D inversion of 2D profile data represented the general geological structure beneath the survey area. The main target of the survey, Termite Range Fault, appeared as a boundary between a conductive block to the north and a resistive block to the south in the reconstructed resistivity section, and is inclined slightly to the north-east direction.
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문제 정의
1)가 지나고 있다. 이 TRF는 Century 광산을 중심으로 남동쪽으로는 지표에서 그 증거가 확인되나(실선) 북서쪽에서는 지표에서 그 징후를 찾아볼 수가 없어(점선) 이 TRF 의 북서쪽 연장을 확인하고자 하는 데에 이번 MT 탐사의 1차적인 목표를 두었다. 이를 위하여 Century광산의 북쪽에 TRF와 거의 수직을 이루는 북동-남서 방향의 도로를 따라 측선 Line-1을 설정하고 약 1 km 간격으로 19개 측점(107 ~ 126)에대하여 MT 탐사자료를 획득하였다.
이때, 전기장의 측정은 Phoenix사에서 제공하는 비분극 전극(PE4/6C)을 사용하였는데, 현장이 사막지역으로 낮에는 40 ℃가 넘는 기온, 그리고 매우 건조한 토양 때문에 전극 설치 시 충분한 소금물을 전극주위에 부었음에도 불구하고 쉽게 증발되거나 땅속으로의 흡수되어 전극과 지면과의 접촉이 좋지 않은 경우도 있었다. 전극과 지면의 접촉을 양호하게 하기 위해 측정이 시작되기 직전에 소금물을 전극주위에 부어 주었음에도 자료가 좋지 않은 측점은 재측정을 수행하여 자료의 질을 확보하고자 하였다.
탐사기간 동안 두 개의 원거리 기준점(remote reference, RR)이 운영되었는데, 하나는 호주 현지의 탐사현장에서 약 80 km 동쪽에 위치한 Gregory Downs에, 다른 하나는 현지로부터 약 6,400 km 떨어진 일본 Esashi에 설치된 상시 관측소로, 본 연구에서는 현장의 자료와 이들 두 원거리 기준점 자료를 이용하여 원거리 기준점 자료처리를 수행하고 매우 먼 거리의 원거리 기준점의 활용 가능성을 살펴보았다. 이번 탐사는 호주에서 수행된 최초의 원거리 기준점 MT 탐사라는 의미와 함께 남반구와 북반구에서 동시에 MT 신호가 측정된 최초의 시도 로서 그 의의가 크다고 할 수 있다.
제안 방법
2차원 역산에서 TM+TE 복합역산이 충분히 수렴하지 못했기 때문에 Line-1 측선을 따라 역산 블록을 설정하고 측선의 좌, 우에 각각 1개씩의 역산 블록을 추가하여 3차원 역산을 수행하였다. 이 경우 최종 반복에서 rms 오차는 8.
Fig. 2에서 볼 수 있듯이 RR_GREG 자료를 이용한 자료처리 결과 Line-1의 대부분의 측점에서 0.005 Hz 이상의 주파수 대역에 대해서는 매우 좋은 겉보기 비저항과 위상 곡선을 얻을 수 있었으며, 이 결과를 2차원 및 3차원 역산해석에 이용하였다.
MT 탐사에는 5대의 MTU-5A 시스템이 동원 되어, 이중 한 대는 Gregory Downs에 설치하여 원거리 기준점으로, 4대는 현장에 배치하여 측선상의 자료를 획득하도록 하였다. Phoenix Geophysics의 MTU-5A 시스템에 장착된 GPS 시간동 기화에 의해 남반구와 북반구에서 동시측정이 가능했으며, 측정은 현지시각으로 17:00부터 다음날 08:00까지 15시간 동안 이루어졌다.
MT 탐사에는 5대의 MTU-5A 시스템이 동원 되어, 이중 한 대는 Gregory Downs에 설치하여 원거리 기준점으로, 4대는 현장에 배치하여 측선상의 자료를 획득하도록 하였다. Phoenix Geophysics의 MTU-5A 시스템에 장착된 GPS 시간동 기화에 의해 남반구와 북반구에서 동시측정이 가능했으며, 측정은 현지시각으로 17:00부터 다음날 08:00까지 15시간 동안 이루어졌다. 수평 전기장 2성분과 자기장 3성분의 총 5성분을 측정하는 텐서 측정이 이루어졌다.
RR_GREG를 이용한 자료처리 결과 얻어진 각 측점의 임피던스 자료를 N35°E로 회전하여 전기장이 주향과 평행한 성분(TE 모드)과 전기장이 측선과 평행한 성분(TM 모드)으로 구별하여 2차원 역산을 수행하고, 이 두 모드의 자료를 모두 이용하여 3차원 역산을 수행하였다.
또한 북동-남서 방향으로 연장된 Little Archie Creek Fault (LAF, Fig. 1) 또한 Century 광상의 형성에 있어 열수의 통로로서 중요한 역할을 담당한 것으로 추정되므로(Ord et al., 2002), Century 광산의 동측에서 남-북으로 뻗어있는 도로를 따라 측선 Line-2를 배치하고 이를 통해 LAF를 확인코자 하였다. Line-2에는 총 10개의 측점(201 ~ 210)이 배열되었으며 TRF와는 거의 평행하다.
세계에서 두 번째로 큰 아연 광산인 호주 Century 광산의 생성과정에서 주요한 역할을 한 것으로 알려진 Termite Range Fault (TRF)의 연장성과 심부 지질구조의 파악을 위해 Century 광산 주변의 도로를 따라 두 개의 측선을 설정하고 각각 19개와 10개의 측점에서 MT 탐사 자료를 획득하고, 이를 이용하여 2차원 및 3차원 역산해석을 수행하였다.
Phoenix Geophysics의 MTU-5A 시스템에 장착된 GPS 시간동 기화에 의해 남반구와 북반구에서 동시측정이 가능했으며, 측정은 현지시각으로 17:00부터 다음날 08:00까지 15시간 동안 이루어졌다. 수평 전기장 2성분과 자기장 3성분의 총 5성분을 측정하는 텐서 측정이 이루어졌다.
우선 현장으로부터 약 6,400 km 떨어진 RR_ESS의 자료를 원거리 기준점 자료로서 활용 가능성을 알아보기 위하여 원거리 기준점을 이용한 자료처리를 수행하여 얻어진 겉보기 비저항 및 위상 수직탐사 곡선을 비교하였다(Fig. 2). 자료처리는 Phoenix Geophysics사에서 제공하는 자료처리 프로그램인 SSMT2000을 이용하였다.
우선, 2차원 역산은 TM 모드 자료에 대한 역산과 TM 모드와 TE 모드 모두를 사용한 경우(TM+TE 복합역산)에 대해 수행하였다(Fig. 6). 또한, Fig.
원거리 기준점 MT 탐사를 위해서 현장으로부터 약 80 km 동쪽에 위치한 Gregory Downs (RR_GREG)에 원거리 기준점을 설치하여 운영하였다. 원거리 기준점을 80 km 떨어져 위치시킨 것은 우선 탐사지역이 Century 광산 자체의 전기 공급을 위해 남동쪽에서 광산에 유입되는 고압의 전기 이외에는 특별한 잡음원이 존재하지 않는 전기적으로 매우 조용한 곳에 위치하며, 매질의 전기비저항이 높으면 수백 ohm-m로 상대적으로 낮아 평면파 가정을 쉽게 만족할 수 있을 것으로 판단했기 때문이다.
2차원 역산은 유한요소법을 이용한 모델링과 최소자승법을 이용한 역산 알고리듬(Uchida, 1993)을 이용하였으며 역산에서 지형과 정적효과는 고려하지 않았다. 측점에 따라서는 0.001 Hz 까지도 연속적인 양질의 자료가 얻어진 경우가 있었으며(예; CEM-109, Fig. 4), 본 연구에서는 획득된 심부의 정보를 최대한 이용하고자 0.005 Hz 이하의 주파수에서도 자료의 연속성이 좋고 및 측정오차가 작은 자료를 포함시켜 역산에 이용하였다. 역산에 사용된 주파수는 0.
대상 데이터
005 Hz 이하의 주파수에서도 자료의 연속성이 좋고 및 측정오차가 작은 자료를 포함시켜 역산에 이용하였다. 역산에 사용된 주파수는 0.001 Hz ~ 265 Hz 까지 37개의 주파수이며, 이들 중 측정오차가 큰 자료는 역산 에서 배제하였다.
이 TRF는 Century 광산을 중심으로 남동쪽으로는 지표에서 그 증거가 확인되나(실선) 북서쪽에서는 지표에서 그 징후를 찾아볼 수가 없어(점선) 이 TRF 의 북서쪽 연장을 확인하고자 하는 데에 이번 MT 탐사의 1차적인 목표를 두었다. 이를 위하여 Century광산의 북쪽에 TRF와 거의 수직을 이루는 북동-남서 방향의 도로를 따라 측선 Line-1을 설정하고 약 1 km 간격으로 19개 측점(107 ~ 126)에대하여 MT 탐사자료를 획득하였다.
현장으로부터 약 80 km 떨어진 Gregory Downs에 원거리 기준점을 설치하여 호주에서는 최초로 원거리 기준점을 이용한 MT 탐사자료를 획득하였으며, 수백 Hz에서 0.005 Hz에 이르는 광대역에 걸쳐 양질의 MT 탐사자료를 획득하였다.
이론/모형
2차원 역산은 유한요소법을 이용한 모델링과 최소자승법을 이용한 역산 알고리듬(Uchida, 1993)을 이용하였으며 역산에서 지형과 정적효과는 고려하지 않았다. 측점에 따라서는 0.
3차원 역산에 사용된 자료는 2차원 역산에 사용된 자료와완전히 같으며, 3차원 역산에는 유한차분법과 최소자승역산을 이용한 알고리듬(Sasaki, 2004)을 이용하였다. 이때 3차원 역산에서는 각 측점에서의 정적효과를 역산변수에 포함하여 동시에 역산하였다.
2). 자료처리는 Phoenix Geophysics사에서 제공하는 자료처리 프로그램인 SSMT2000을 이용하였다.
성능/효과
1 Hz 부근의 소위 ‘dead band’를 제외하면 대부분의 주파수에서 겉보기 비저항과 위상이 상당히 좋은 연속성을 보인다. RR_GREG를 이용하여 자료처리한 그림 (b)를 보면 0.1 Hz 부근의 연속성이 원거리 기준점을 사용하지 않은 것보다 더 좋아졌으며, 이보다 고주파수 및 저주파수에서 곡선이 더 부드럽게 연결됨을 볼 수 있다. 그러나, 0.
2) 그 하부에 전기비저항이 1.0 ohm-m 이하인 매우 낮은 층이 존재하며 북쪽에서는 0.5 ~ 1 km (CEM-121 to CEM-126)의 심도에서 나타나지만 남쪽으로 가면서 깊어져 가장 남쪽에 서는(CEM-107) 2 ~ 3 km 심도에서 나타난다.
이는 정적효과의 보정이 이루어지지 않은 2차원 역산에서는 층으로 보기 어려웠던 것으로 정적효과의 보정의 중요성을 보여주는 전형적인 경우라고 할 수 있다. 3차원 역산 결과 이 VRL 층을 포함하는 최상부의 퇴적층이 남쪽에서는 약 2 km, 북쪽에서는 1 km 이내로 북에서 남으로 갈수록 깊어지는 양상이 더욱 확실하게 나타나고 있다.
MT 탐사 결과로부터 추정된 연구지역의 주향은 N10°W ~ N45°W의 범위를 보여 TRF의 방향과 일치하는 결과를 보였다. 또한 이와 수직하게 설정한 측선의 2차원 및 3차원 역산 결과, 연구지역은 크게 3층의 구조를 보이며 상부에 약 100 ohm-m 의 전기비저항을 가지는 퇴적층이 분포하고 그 하부에 Century 광상을 포함하는 매우 낮은 전기비저항을 보이는 층이 두껍게 분포하고 있는 것으로 나타났다.
MT 탐사 결과로부터 추정된 연구지역의 주향은 N10°W ~ N45°W의 범위를 보여 TRF의 방향과 일치하는 결과를 보였다. 또한 이와 수직하게 설정한 측선의 2차원 및 3차원 역산 결과, 연구지역은 크게 3층의 구조를 보이며 상부에 약 100 ohm-m 의 전기비저항을 가지는 퇴적층이 분포하고 그 하부에 Century 광상을 포함하는 매우 낮은 전기비저항을 보이는 층이 두껍게 분포하고 있는 것으로 나타났다. 이 층은 측선의 북쪽에서는 1 km 이내의 심도에서 시작해서 수 km까지 연장되어 나타나며, 측선의 남쪽에서는 2 km 이상의 깊이로부터1 ~ 2 km의 두께를 보일 것으로 해석되었다.
탐사의 초기에는 광역 중력탐사와 지표 자력탐사 그리고 토양 샘플에 의한 지구화학탐사가 수행되었는데 중력 및 자력탐사에서는 이상대를 발견할 수 없었고, 토양 샘플에서 아연농도 이상이 발견되었다. 이후 그리드 형태의 3차원 토양 샘플링을 통한 지구화학분석 결과 이 지역을 관통하는 Termite Range Fault (TRF) 를 중심으로 약 1.5 km2의 광범위한 면적에서 아연 이상대가 나타났다. 그러나 이와 동시에 수행된 자력탐사와 SIROTEM에 의한 TEM탐사 결과에서는 시추위치를 선정할 수 있는 근거있는 이상대를 발견하지 못했다.
이는 비단 전기장 측정의 문제만은 아닌 것으로 판단된다. 즉, CEM-116측점과 RR_ESS의 자기장 신호의 coherency는 고주파수 대역에서는 물론이고 저주파수 대역에서조차 매우 coherency가 낮은 것을 볼 수 있으며, 특히 동−서 방향의 자기장인 Hy−HyR의 coherency가 남−북 방향의 자기장 Hx−HxR의 coherency 보다 더 나쁜 것을 볼 수 있다. 그 거리를 감안하면 고주파수 대역에서는 좋은 coherency를 기대하기 어려울 것이나 저주파수 대역에서도 coherency가 낮게 나타나는 것은 크게 두 가지의 이유를 찾을 수 있다.
, 2002; Feltrin and Oliver, 2004), 이러한 근거는 TRF에서 멀어질수록 금속의 품위(grade)가 급격히 감소하고 TRF에 근접한 곳에서 납의 품위가 높은 것으로부터 유추된다(Andrews, 1998). 지구화학 이상대에 의해 결정된 시추 결과, 10.3 %의 아연, 1.5 %의 납, 그리고 35 g/ton의 은을 포함하여 116 Mton의 자원이 매장된 것으로 추정되었다.
01 Hz 이하의 저주파수 자료는 매우 한정된 측점에서만 의미가 있고 많은 측점에서 잡음이 많이 포함되어 있어 심부의 역산결과는 신뢰도가 떨어진다. 최종적인 rms 오차는 TM 모드 역산 결과는 충분히 수렴한 2.99였으나, TM+TE 모드 역산결과는 14.83으로 충분한 수렴을 이루지 못했으며 이는 주로 TE 모드의 오차에 기인한다. 이는 Fig.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
탐사의 초기에는 어떤 탐사가 수행되었는가?
탐사의 초기에는 광역 중력탐사와 지표 자력탐사 그리고 토양 샘플에 의한 지구화학탐사가 수행되었는데 중력 및 자력탐 사에서는 이상대를 발견할 수 없었고, 토양 샘플에서 아연농도 이상이 발견되었다. 이후 그리드 형태의 3차원 토양 샘플링을 통한 지구화학분석 결과 이 지역을 관통하는 Termite Range Fault (TRF) 를 중심으로 약 1.
Century 광산은 어디에 위치하는가?
Century 광산은 호주 Queensland의 Carpentaria만 지역의 Mt. Isa로부터 약 250 km 북서쪽에 위치하며, 1887년에 처음 발견되어 1970년대까지 소규모로 탐사 및 채광이 이루어졌다. 처음 발견된 후 꼭 100년이 지난 1987년에 CRA Exploration에 의해 본격적인 탐사프로그램이 가동되어(그래서 Century라이름 붙여짐) 1990년 4월 4일에 탐사 시추공이 Century 광상을 관통하였다(Broadbent and Waltho, 1998).
Century 광상에서 많은 물리탐사 방법 중 약 150m 심도까지 석회함 하부의 광화대의 범위를 정하는데 도움이 된 방법은?
광산이 발견된 후에도 광화대의 경계 파악, 지질학적 구조의 경계 파악, 자원 매장량 산정, 채광 계획 수립 등에 도움을 주고자 중력 탐사, 지표 및 항공 자력탐사, 지표 및 항공 전자탐사, 유도분극 및 전기비저항 탐사, 물리검층, 반사법 탄성파 탐사 등 많은 물리탐사 방법이 동원되었다. 이 중 가장 유용한 정보를 제공한 것은 유도분극 및 전기비저항탐사로서 약 150 m 심도까지 석회암 하부의 광화대의 범위를 정하는데 도움이 되었다(Thomas et al., 1992).
참고문헌 (8)
Andrews, S. J., 1998, Stratigraphy and Depositional Setting of the Upper McNamarra Group, Lawn Hill region, northwest Queensland, Economic Geology, 93, 1132-1152
Broadbent, G. C., and Waltho, A. E., 1998, Century zinc-leadsilver deposit. In: Geology of Australia and Papua New Guinean Mineral Deposits, Eds: D. A. Berkman and D. H. Mackenzie. Australasian Institute of Mining and Metallurgy, Melbourne, 729-736
Feltrin, L., and Oliver, N. H. S., 2004, Evidence of multi-stage ore genesis at the Century zinc deposit, Northwestern Queensland, Australia, predictive mineral discovery CRC conference, 49-52
Ord, A., Hobbs, B. E., Zhang, Y., Broadbent, G. C., Brown, M., Willetts, G., Sorjonen-Ward, P., Walshe, J. L., and Zhao, C., 2002, Geodynamic modeling of the Century deposit, Mt Isa Province, Queensland, Aust. J. of Earth Sci., 49, 1011-1039
Sasaki, Y., 2004, Three-dimensional inversion of static-shifted magnetotelluric data, Earth Planet and Space, 56, 239-248
Thomas, G., Stolz, E. M., and Mutton, A. J., 1992, Geophysics of the Century zinc-lead-silver deposit, northwest Queensland, Explor. Geophys., 23, 361-366
Yumoto, K., Osaki, H., Fukao, K., Shiokawa, K., Tanaka, Y., Solovyev, S. I., Krymskii, G., Vershinin, E. F., Osinin, V. F., and $210^{\circ}$ Magnetic Meridian Chain Stations, 1994, Correlation of high- and low-latitude Pi2 magnetic pulsations observed at 210o Magnetic Meridian Chain Stations, J. Geomag. Geoelectr., 46, 925-935
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