Sähkömagneettisten mittausten mallintaminen ja tulkinta ohuen levymallin avulla

Markku Pirttijärvi 2004

Sähkömagneettiseen (SM) induktioon perustuvia geofysikaalisia mittauksia käytetään erityisesti malminetsinnässä ja geologisessa kartoituksessa, mutta myös maa- ja kallioperän rakenne-selvityksissä sekä ympäristötutkimuksissa.

Mittaustulosten tietokoneavusteiseen tulkintaan vaaditaan mallinnusmenetelmä, jolla ratkaistaan todellista geologista rakennetta kuvaavan matemaattisen mallin aiheuttama teoreettinen SM mittaustulos. Lisäksi tarvitaan optimointimenetelmä, jolla mallia muutetaan automaattisesti niin, että teoreettinen ja todellinen mittaustulos vastaavat toisiaan mahdollisimman hyvin. Optimoidun mallin parametrien avulla voidaan lopulta arvioida esimerkiksi malmirakenteen sijaintia, asentoa ja kokoa sekä sähkönjohtokykyä ja kivilajikoostumusta.

Väitöstutkimuksessa on kehitetty uusi, levymalliin perustuva approksimatiivinen laskentamenetelmä, jolla voidaan mallintaa ohuiden, sähköä hyvin johtavien geologisten juoni- ja kerrosrakenteiden aiheuttamia SM mittaustuloksia. Menetelmä on nopea ja soveltuu mikrotietokoneympäristöön. Tutkimuksessa on laadittu myös uudenlainen optimointimenetelmä ja tutkittu teoreettisesti levymallin parametrien tulkittavuutta sekä vertailtu ns. aika- ja taajuusalueen SM mittaus-järjestelmiä.

Tutkimuksessa kehitettiin interaktiivinen, graafisella käyttöliittymällä varustettu malminetsinnän tulkintaohjelmisto (EMPLATES). Ohjelmistolla voidaan mallintaa ja tulkita tyypillisimpiä SM maasto- ja lentomittausjärjestelmiä. Tutkimustuloksia voidaan soveltaa myös muihin numeerisiin optimointimenetelmiin ja hyödyntää geofysiikan opetuksessa.