Airborne Geophysical Data Interpretation of Khlong Marui

Fault Zones, Surat Thani Province Akkaluk Moppijit 5210220120

1

Assoc. Prof. Dr. Tripob BhongsuwanAdvisor

Department of Physics, Faculty of SciencePrince of Songkla University University

Outline Introduction (airborne magnetic + gamma ray + faults)

Basic theory (magnetic + gamma)

Processing data (pre-processing and processing)

Result Discussion

2

Introduction /Airborne magnetic / gamma – ray spectrometric data survey ?

3 time of flight altitude

1:5 line spacing

3

Introduction / airborne magnetic and gamma – ray spectrometric ?

Total Count = 0.40-282 MeVK-40 = 1.36-1.56 MeVBi-214 = 1.66-1.86 MeVTI-208 = 2.42-2.82 MeV

4

50.3 L of NaI

Air borne magnetic and gamma – ray spectrometric survey in Thailand

5

Survey Line Spacing

Tie Line

Fight Altitude

Line Direction

Type Survey

Survey A 1 Km 14 Km 1000 feets N-SProton magnetometer - resolution ≤ 0.25 nT

Survey B&C

1,2 และ 5 Km 14 Km 400 feet E-W

-Magnetometer-VLF- EM-Gamma ray spectrometer

Follow upSurvey 400 meters 5 Km 400 meters Up to

anomaly -Proton magnetometer-VLF-EM

Basic Theory – fault

6

Foot wall

Hangin wall

Normal faultReverse fault

Foot wall

Hanging wall

Strike – slip fault

The Khlong Marui Fault Zone (KMFZ)

7

(ก) Fault line (DMR, 2550) (ข) ASTER GDEM (USGS, 2014)

(DMR, 2553)

KMFZ ?

Basic Theory -The Earth’s magnetic field

H = horizontal magnetic field X = north component Y = Earth compenentZ = Vertical component I = inclinationD = declinatin

8

The anomalous field

Btotal = -Bobserve

+BA

Telford et al, (1998)9

(HGM)

(AS)

Nabighian,1972

Basic Theory – Magnetic contact and depth / HGM and AS

Roest et al,1992

M = total magnetic field

10

Basic Theory - gamma ray spectrometry

Radioactivity 226Ra, 232 Th, 40K

11

YieldActivitylivetimeareaNetEfficiency

where :Efficiency is the efficiency at photopeak energyNet area is net peak area of the corresponding photopeakLive time is collected time (7200 secound ) Activity is the activity level of a certain radionuclide (Bq/kg)Yield is the emission probability of the gamma line corresponding to the peak energy (%)

HPGe Detector

HVPS

Preamplifier

Amplifier MCA

PC

Multi

Channel Analyzer

InstrumentationTo Determine specific activity of 226Ra, 232Th and 40K

Basic Theory - gamma ray spectrometry

12

Basic Thory - Gamma ray spectrometry

showeing efficiency calibration curve 13

Basic Theory – Gamma ray spectrometry

14

ประสทิธภิาพการวดัรงัสแีกมมาท่ีค่าพลังงานรงัสแีกมมาต่างๆNuclide Energy

(KeV)Yield (%)

Activity (Bq)

Net area

Efficiency

214Pb 295.224

19.3 1840.611

151714 0.059316

214Pb 351.932

37.6 1840.611

259522 0.052083

214Bi 609.312

46.1 1840.611

195422 0.031987

214Bi 768.356

4.94 1840.611

16826 0.025702

214Bi 1120.287

15.1 1840.611

43033 0.021505

214Bi 1377.7 4.11 1840.611

5685 0.021453

214Bi 1764.5 15.4 1840.611

38318 0.018775

Basic Theory – Gamma ray spectrometry

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000G a m m a ray en ergy (k eV )

0

5000

10000

15000

20000

25000

Cou

nt (c

ount

s)

Pb-214(298.224keV)

Pb-214(351.932KeV)

Bi-214(609.312keV)

Bi-214(1120.287keV)

Bi-214(1

764.5

keV)

Bi-214(768.356keV)

Bi-214(1377.5keV)

15

Standard IAEA Soil 06

Pre – processing / digitize and export data

16

Raw data(aeromagnetic map)

Digitize data(Golden soft ware Didger3.0)

Export Data (*.Dat)

Gridding (*.Grd)(Golden software Surfer 8.0)

Contour map (*.Grd)

Digital Data ( *.Grd / *.XYZ) 530000 535000 540000 545000 550000 555000995000

1000000

1005000

1010000

1015000

1020000

40780408004082040840408604088040900409204094040960409804100041020410404106041080411004112041140

nT

Pre-Processing - Airborne magnetic map/ IGRF 1980

International Geomagnetic Reference Field (IGRF) Model 5 map scale 1: 1000000

17

Pre -Processing - Airborne magnetic data ( raw data)

18

Total magnetic field

19

Pre-Processing - airborne magnetic data / Magnetic anomaly map

Pre-Processing - Math Bandpass Filtering

20

LAYER

DEPTH

(meters)

1 1318-7140

2326-1318

3 0-326

1+2 326-7140

Pre-Processing - Math Bandpass Filtering

21

LAYER

DEPTH

(meters)

1 1318-7140

2326-1318

3 0-326

1+2 326-7140

Pre -Processing - Airborne magnetic data / Noise removal (Decorrugation technique)

(ก) Decorrugation (ข) noise of Decorrugation

22

Pre-Processing - Study area

Study area มาตราสว่นแผนท่ี 1 : 100000023

AB

B

Processing - Magnetic contact / HGM and AS

24 HGM AS

25

Processing - Depth / HGM and AS

HGM AS

Result - Magnetic susceptibility (K)

26

Processing - Mag 3D inversion

27

Depth = 500 m

SI

Processing - Mag 3D inversion

28

SI

Processing - Mag 3D inversion

29

SI

30

Result – X-Ray Diffraction

Mineral Chemical Formula Diopside CaMgFeSi2O6

Orthoclase KAlSi3.02 O 8

Albite intermediate

NaAi1.08Si2.92O8

31

Result – X-Ray Diffraction

Processing - Airborne Gamma ray spectrometric map / Potassium (%)

ตำาแหน่งท่ีคาดวา่ จะเป็นรอยเล่ือน KMFZ(ไตรภพและคณะ, 2556)ตำาแหน่งรอยเล่ือน KMFZ( กรมทรพัยากรธรณี,2550)ตำาแหน่งนำ'าพุรอ้นในจงัหวดัสรุาษฎรธ์านี

32แผนท่ี K grid 500 x 500 เมตร มาตราสว่นแผนท่ี 1: 1000000

Processing-Airborne Gamma ray spectrometric map / Potassium (%)

แผนท่ี3 มติิ ค่ากัมมนัตภาพรงัสทีางอากาศโพแทสเซยีมซอ้นทับขอ้มูลความสงู เชงิเลข ASTER GDEM 33

Processing - Airborne Gamma ray spectrometric map / eTh (ppm)

ตำาแหน่งท่ีคาดวา่ จะเป็นรอยเล่ือน KMFZ (ไตรภพ และคณะ, 2556)ตำาแหน่งรอยเล่ือน KMFZ( กรมทรพัยากรธรณี,2550)ตำาแหน่งนำ'าพุรอ้นในจงัหวดัสรุาษฎรธ์านี

34แผนท่ี eTh Grid 500 x 500 เมตรมาตราสว่นแผนท่ี 1: 1000000

Processing -Airborne Gamma ray spectrometric map / eTh (ppm)

แผนท่ี 3 มติิ กัมมนัตภาพรงัสทีางอากาศทอเรยีมสมมูลซอ้นทับขอ้มูลความสงู เชงิเลข ASTER GDEM 35

Processing - Airborne Gamma ray spectrometric map / eU (ppm)

36

ตำาแหน่งท่ีคาดวา่จะเป็นรอยเล่ือน KMFZ(ไตรภพและคณะ, 2556)ตำาแหน่งรอยเล่ือน KMFZ( กรมทรพัยากรธรณี,2550)ตำาแหน่งนำ'าพุรอ้นในจงัหวดัสรุาษฎรธ์านี แผนท่ี eU Grid 500 x 500 เมตร มาตราสว่น

แผนท่ี 1: 1000000

Processing Airborne Gamma ray spectrometric map / eU (ppm)

แผนท่ี 3 มติิ กัมมนัตภาพรงัสทีางอากาศยูเรเนียมสมมูลซอ้นทับขอ้มูลความสงู เชงิเลข ASTER GDEM 37

Processing -Airborne Gamma ray spectrometric map / Ternary map

38

Color Space Technique (RGB)

K = REDeTh = Green eU = Blue

IAEA, 2003

Processing -Airborne Gamma ray spectrometric map / Ternary map

ตำาแหน่งท่ีคาดวา่จะเป็นรอยเล่ือน KMFZ (ไตรภพ และคณะ, 2556)ตำาแหน่งรอยเล่ือน KMFZ( กรมทรพัยากรธรณี,2550)ตำาแหน่งนำ'าพุรอ้นในจงัหวดัสรุาษฎรธ์านี

39 แผนท่ี Ternary map Grid 500 x 500 เมตร

มาตราสว่นแผนท่ี 1:1000000

Result- airborne magnetic

40

Phunpin = >1000 – 4000 mKirirathanikhom = > 1000 – 2000 mChaiya = >1000 – 3000 m

Result- airborne gamma ray maps ( K, eU, eTh) and Ternary map

41

Result – spectrum analysis in rocks and Soils

42แผนท่ี eU Grid 500 x 500 เมตร มาตราสว่นแผนท่ี 1: 1000000

Result – Gamma spectrometry /Rock sample

43

Ppm

/ %

Type

Group 1 = 8,10,9Group 2 = 13, 12, 2, 1Group 3 = 5,4,7

แผนภมูแิท่งแสดงปรมิาณกัมมนัตรงัส ี3 ชนิดท่ีตัดผ่านรอยเล่ือน

Result – Gamma spectrometry / Rock sample

44

Group 1 • Limestone = 1.80 ppm•

Group 2 • Limestone = 1.89, 2.93, 2.70, 5.70 ppm

Group 3 • Limestone = 2.28 ppm

Rock type Carbonate

K 0.00-0.5 (0.2)

U(ppm) 0.4-2.9 (1.6)

eTh(ppm) 0-2.9 (1.4)

IAEA, 2003

Processing – Gamma ray spectrometry / Surat Pathong

UTM 0498387 E / 0998472 N อำาเภอคีรรีฐันิคม 45

Result – Gamma spectrometry / Surat Phathong mine

46

Ppm

/ %

Type

Result – Surat Phatong mine

47

Rock type Carbonate ( IAEA, 2003) Limestone

K 0.00-0.5(0.2) 0.00-0.07(0.008) ± 0.02

U (ppm) 0.4-2.9(1.6) 1.57-12.35(4.18) ± 3.74

eTh (ppm) 0-2.9(1.4) 0.00– 9.34(2.78) ± 3.33

Result / Rock Unit / Pr_high and Pr_low

48

4KalSi3O8+4H2O+2CO2 Al4(OH)8Si4O10+8SiO2+2K2CO3

Median Pr_High Pr_Low

K % 0.57± 0.37 0.22 ± 0.25

Uranium (ppm) 5.41 ± 2.66 2.04± 0.77

Thorium(ppm) 9.12 ± 7.88 6.22 ± 3.01

แผนภมู ิwhisket box plot ของตัวอยา่งหน่วยหนิ limestone_High และ limestone_Low

Type

ppm

/ %

Result / Rock Unit

49

Result – Granite boundary and Granite Type

50Ternary map มาตราสว่นแผนที่ 1:1000000

KGr-1KGr-2

แนวสำารวจธรณีวทิยาหนิแกรนิต(ธงชยั พ่ึงรศัมี, 2538)

Result - Rock Unit / KGr-1 and KGr-2

51

Ppm

/ %

Type

KGr-1, KGr-2Median KGr-1 KGr-2

K % 2.04 ± 0.52 1.81 ± 0.74

Uranium (ppm)

5.48 ± 1.63 5.77 ± 1.13

Thorium(ppm)

19.76 ± 3.53 25.02 ± 5.47

แผนภมู ิwhisket box plot ของตัวอยา่งหน่วยหนิ KGr-1 และ KGr-2

Result- Rock Unit / Qa, Qc, Qmc and Qt

52

Type

Ppm

/ %

Result- Rock Unit / Qa, Qc, Qmc and Qt

53

Median Qa Qc_up Qc_down Qmc Qt

K % 0.78 ± 0.72 0.37 ± 0.96 0.30 ±0.14 0.81± 0.39 0.37 ±0.47

Uranium (ppm)

2.74 ± 1.47 2.98 ± 1.22 1.66 ± 2.09 3.01 ± 1.56 1.93 ± 1.70

Thorium(ppm)

11.99 ± 5.29 11.76 ± 4.66 8.69 ±2.96 13.85 ± 4.62 7.67 ±4.61

Disscussion - airborne magnetic and gamma ray spectrometric data

Technique Analytic Signal (AS) corresponded with Mag 3D inversion in term of magnetic contact and depth

K-lineament, eU-lineament , eTh-lineament and Ternary-lineament are related (geothermal area SR 1,2,3 and 10)

Could change the geology map of Surat Thani Provimce such as Granite boundary

54

Disscussion- Gamma spectrometry

Limestone in the KMFZ contained deformation prodyct of granite alteration / weathering

55

4KalSi3O8+4H2O+2CO2 Al4(OH)8Si4O10+8SiO2+2K2CO34KalSi3O8+4H2O+2CO2 Al4(OH)8Si4O10+8SiO2+2K2CO34KalSi3O8+4H2O+2CO2 Al4(OH)8Si4O10+8SiO2+2K2CO3

4KalSi3O8+4H2O+2CO2 Al4(OH)8Si4O10 + 8SiO2+2K2CO3

โดยท่ี KAlSi3O8 = potash feldspar, Al4(OH)8Si4O10 = Kaolinite and K2CO3 โพแทสเซยีมคารบ์อเนตท่ีละลายนำ'าได้ดีและอาจจะตกตะกอนรว่มกันกัน CaCO3 ซึ่งจะได้หนิปูนท่ีตกผลึกใหม ่

Special Thank

56

Advisor: Assoc. Prof. Dr. Tripob Bhongsuwan