자원지질학 PDF

자원지질학 미광 또는 광미: 선별결과 무용광물이 많이 집중된 부분 1. 광물 선광: 유용광물과 불용광물을 물리적 수단으로 선별, 처리하는 특징적인 화학조성, 물리적 성질 및 규칙적인 내부구조를 가지 작업 는 결정형태로서 천연적으...

자원지질학 미광 또는 광미: 선별결과 무용광물이 많이 집중된 부분 1. 광물 선광: 유용광물과 불용광물을 물리적 수단으로 선별, 처리하는 특징적인 화학조성, 물리적 성질 및 규칙적인 내부구조를 가지 작업 는 결정형태로서 천연적으로 산출되는 무기원소 또는 화합물 자원량(부존광량): 이미 생산된 양을 포함하여 미발견+발견 모 화학적 조성에 의한 분류 든 것을 포함한 자원의 총 량, 발견 - 원소광물: 자연상태에서 단일원소로 구성, 자유롭게 결합하지 매장량: 총 자원 중에서 현재의 기술 수준을 이용해 상업적으로 않은 단 1종의 원소로된 광물 채굴할 수 있는 자원, 상업 ▶ 금속원소광물:Cu,Ag,Au,Zn,Hg,Sn,Pb 생산량: 고품위로 상업성이 확보되어 채굴 중인 자원, 채굴 ▶ 준금속원소광물:As,sb,Bi 3. 열수광상 ▶ 비금속원소광물:C,S Epizonal (천열수): 지하 0-1.5km 깊이에서 생성되는 열수 변 - 규산염광물: SiO2와 금속산화물로 구성 성 광상 - 비규산염광물: 주 음이온과 양이온에 의해 구분 Mesozonal (중열수): 1.2-4.5km 깊이의 고압환경에서 생성되 용도에 따른 분류 는 열수변성광상 - 금속광물: 금속의 성질을 갖는 광물, 철금속광물, 비철금속광 Hypozonal (심열수): 10km 이상 깊이의 고압환경에서 생성되 물, 귀금속광물, 특별금속광물, 경금속 는 열수변성광상 - 비금속광물: 금속의 성질을 갖지 않는 광물, 건설재료, 화학 Metallogeny: 광상의 기원에 관한 연구 용, 비료용, 연마재용, 보석용 등 4. 광상의 생성시기 - 에너지자원: 화석연료, 핵연료, 지열자원 동생광상: 모암의 생성과 같은 시대에 생성된 광상 +석유, 석탄, 가스는 광물 연료로 따로 구분 ex. 적마그마광상, 퇴적광상 일부 광석광물의 산화조성에 따른 분류 후생광상: 모암이 만들어진 후에 형성된 광상 - 산화광: 산화물 형태, 황산염, 탄산염, 규산염 또는 수산화물 ex. VMS, SEDEX, 열수광상 의 형태로 구성되는 광석 ex. 자철석, 갈철석, 능철석 5. 열수에 의한 광상 - 황화광: 황화물 형태로 구성되는 광석 ex. 황동석 hypogene: 상승하는 열수에 의해 형성되는 광상 내 주요(1차) - 혼합광: 1종 이상의 유용광물이 혼합된 광석 ex. 황동석, 공 광물, 주로 황화광 작석 supergene: 지표수의 지하침투로 만들어지는 광화작용, 황화광 - 자연광: 원소상태로 존재하는 광석 ex. 금, 은, 동 상&산화광상의 지표면에서 산화와 풍화를 수반한 농축과정을 원소의 종류에 따른 분류 거치며 형성 - 금속광: 대상원소가 금속원소로 1종 또는 2종 이상의 광석광 Gossan: 광상의 최상부에 노출되어 있어 강하게 산화 또는 풍 물로 된 광석 ex. 납, 동, 아연 등 화되어 분해된 암석 - 비금속광: 광물 그 자체의 물리적 또는 화학적 성질을 이용할 6. 매장량 수 있는 1종 또는 2종 이상의 광석 ex. 운모, 장석, 규석, 형 확정매장량: 현재 주어진 과학적 지식과 기술적 방법으로 광상 석 의 3면이상 확인된 부분의 매장량 - 복합광: 금속광과 비금속광이 혼합된 광석 ex. 섬아연석, 보 추정매장량: 매장이 추정되는 부분의 매장량, 2면 이상 확인된 크사이트, 황동석 등 부분의 매장량 - 다금속광: 두가지 이상의 유용 금속 광물 ex. 망간단괴, 우라 예상매장량: 1면이 확인된 부분의 매장량 늄광석, REE 등 가채매장량: 확정 및 추정 매장량에서 기술적 상업적으로 채굴 풍화변질 여부에 따른 분류 가능한 부분만의 매장량 - 1차 광석: 광상이 생성된 대 그 상태 그대로인 광석, 풍화나 매장량 증가: 새로운 광상의 발견, 광석의 가격 상승, 새로운 채 변질작용을 받지 않음 광기술 개발로 원가절감 - 2차 광석: 풍화나 변질작용 받아 새로운 광물로 구성된 광석 매장량 감소: 광석의 채굴, 광석대 저하 또는 채굴원가 증가 + 황동석은 1차동광석, 공작석은 2차동광석 7. 지각에 왜 메탈부족? 황동석(노람) -> 공작석(초록) 화학적 성분이 불균질한 마그마 오션이 식으며 표면이 서서히 2. 용어 굳어지기 시작하며 원시 지각 형성 광석: 광상 중에서 경제적으로 가치가 있을 정도로 금속이 함유 마그마가 물의 영향으로 빠른 대류 일으키며 판구조 운동 시작 된 다수 광물 집합체 마그마 내 비교적 가벼운 마그네슘과 규산염광물이 초기 대륙지 광상: 지각 내 유용광물의 집합체 각을 형성하고, 무거운 철, 니켈 성분은 가라앉기 시작 (유용광물: 채굴 시 이익을 발생시킬 수 있는 광물) 금, 납, 우라늄과 같은 몇몇 중금속은 낮은 용융점을 가지며 지 맥석: 광상을 만드는 광물 중 광석이 아닌 무가치한 부분으로서 구 내부로부터 마그마에 잘 용해되어 지각에 집중 품위를 떨어뜨리는 무익한 광물 (맥석광물=무용광물) 계속되는 마그마 대류 운동으로 대륙지각과 해양지각 두꺼워지 광화작용: 광석광물이나 기타 금속광물이 생성되는 작용 며, 두꺼운 해양지각의 섭입은 물이 초기 맨틀로 들어가는 것을 하반: 층서학적 또는 구조적으로 광상 하단에 있는 암석 막아 맨틀내 마그마의 점성 높여 대류 속도 느리게 만듦 상반: 층서학적 또는 구조적으로 광상 상단에 있는 암석 느려진 맨틀대류로 해양지각 생성 시 마그마 공급이 줄어들어 모암: 광상 주변에 감싸고 있는 암석 지각이 얇아지고 현재의 지구 형성 조광: 광산에서 채굴되어 나온 광석, 석탄광의 경우 원탄이라고 8. 지구의 내부구조 함, 선광장으로 보내지는 광석과 폐석이 혼합된 것 산소 > 규소 > 알루미늄 > 철 > 칼슘 > 소듐 > 마그네슘 > 포 정광: 무용광물과 유용광물을 분리하는 선광과정에서 유용광물 타슘 > 그 외 이 농축된 부분, 고품위의 산물 클라크의 농축계수 중광: 선별결과 정광과 미광의 중간산물 광물 매장량에 포함된 원소의 풍부함 =  폐석: 선광 과정에 의한 선별 결과 폐기되는 부분 지각의 평균 풍부도 광석의 형성과정 변성유체: 마그마 - 제거: 일반 암석에서 특정 원소, 화합물 또는 미네랄 제거 마그마분화와 마그마혼합: Cr, magnetite, Li, REEs - 이동: 원소, 화합물 또는 광물의 이동 비혼화성액체: Ni, Cu, Pt, palladium - 농축: 이동이 멈춘 지점이나 구역에 원소, 화합물 또는 광물 열수: Cu, Zn, Pb, Hg, As, Au, Bi, Sb 을 우선적으로 농축 광화유체 금속의 농축 - 마그마, 마그마수, 해수, 천수, 공극수, 변성수 - 매장량의 90%가 magmatic activity에 의함 13. 마그마성 유체와 광석 형성 프로세스 - melting 정마그마 - magma rise (upwelling) - 마그마틱 과정에 의해 형성된 광상 - progressively cool - 용융된 암석 또는 고온에서 용융된 액체와 결정의 혼합체 9. melt - 광물은 선택적으로 결정화되고 마그마방에서 농축 암석의 용융과정 - 마그마가 냉각됨에 따라 분별 정출 작용과 화성 분화작용의 - 섭입공정 : 물 주입과 함께 온도 상승 복합적 과정에 의해 마그마는 결정화 되면서 점차 분화 ▶ 해양지각 섭입하며 온도와 압력이 올라가고 수화된 광물에 - 일반적으로 농축되는 원소와 광물 의해 volcanic arc ▶ 염기성 마그마: Ni, Cr, 백금족원소, Fe - 감압 ▶ 산성 마그마: Sn, Zr, Th ▶ 대륙지각이 늘어나면서도 가능하다 - 일반적으로 생성되는 광물 : pentlandite, chromite, ▶ 암석이 녹아 마그마가 만들어 지는데 그 안에서 분화가 일 chalcopyrite, ilmenite, platinum, palladium, magnetite, 어나거나 일어나지 않을 수도 있음 apatite, rutile ▶ 부분 용융이 일어나면 그게 화산을 만들기도 함 14. 마그마분화에 의한 분별작용(보웬의 반응계열) - 맨틀에서 지각으로의 마그마 주입 마그마의 분화과정은 마그마가 분별결정에 의해서 정출되는 것 ▶ 감압용융으로 인해 볼케니즘 형성 가능 을 말함 - crustal thickening (퇴적물/화산을 증착하거나 수평압축) 불연속계열 : olivine > pyroxene > Amphibole > biotite ▶ 지각이 과도하게 두꺼워져서 아래로 내려가는 것을 뜻함 mica ▶ 이후 아래로 내려간 지각은 뜨거워져서 녹음 연속계열 : plagioclase feldspar (칼슘 rich > 소듐 rich) ▶ migmatite 발견 가능 포타슘 feldspar > muscovite mica > quartz 10. rise (upwelling) 15. elements Displacement: 주변 암석이 부드럽고 옆으로 밀려날 수 있을 major (>1.0 wt%) 정도의 아주 깊은 환경 minor (0.1-1.0 wt%) Assimilation (brittle한 암석층으로 마그마가 더 이상 올라오지 trace (66 wt%): granite, rhyolite - 마그마 챔버에 일정 마그마 존재 ▶ intermediate(66-52): diorite, andesite - 상부에 압력주는 층의 존재로 압력 제공 ▶ mafic(52-45): gabbro, basalt - 응력 불균형 시 화산 폭발 ▶ ultramafic(압력 강하>부분 용융>마그마 냉각>휘발성 분리 내에서 다른 주요 원소들을 대체하여 존재 되어 마그마 챔버의 상단으로 올라감 - 결정화와 용융과정에서 분포와 분획에 매우 민감하게 반응 pH, Eh, 점도 등의 분리 변화 - 지구의 맨틀이 용융될 때, 미량 원소는 용융상과 고체상 사이 압력이 떨어지고 마그마가 식으면 마그마도 결정화시작 에서 분배되며 원소의 화학적 특성과 광물의 격자 구조에 따 마그마 챔버에는 최고 3가지 다른 상 존재 라 달라짐 - 가스 - incompatible elements - 액체: 용융 및 수용액 ▶ 맨틀 광물의 격자 구조와 이온의 크기가 전혀 맞지 않아 고 - 고체: 결정 체상 광물에 잘 포함되지 않는 원소 화산의 반복적 사이클 ▶ 용융과정에서 용융상으로 쉽게 이동 마그마 챔버에 압력 부과 > 최상부 암석 파괴 후 용암, 가스, ▶ K, Rb, Sr, Ba, REEs, Nb, Hf, U, Pb 액체 분출 > 압력 완화 > channel ways clog (막힘) > 압력이 - compatible elements 다시 증가 ▶ 맨틀 광물의 격자 구조에 쉽게 포함될 수 있는 원소 12. 광석을 형성하는 지질작용 ▶ 용융 과정에서 고체상에 남아있는 경향이 큼 바닷물의 증발: salt, potash, borax ▶ Ni, Cr, Co 빙하의 녹음: sand, gravel --> moraine - trace elements를 보면 기원이 어딘지 알 수 있다. 충적: 무겁고 내구성있는 광물의 농축 16. 이온전위 풍화: nickel laterites, bauxite charge/radius(이온의 전하를 이온반지름으로 나눈 값) 퇴적침전: 철 광상 이온의 이동성과 수용액 내 용해도에 대한 대략적 지표 공극염수의 속성과 추출작용: MVT 광상&SEDEX 낮은 이온 전위: 이온결합이 약해져 더 약한 결합을 형성하며, 이동성이 높아짐 ▶ 젖은 토양으로부터 규소의 지속적인 용해 작용 높은 이온 전위: 이온결합이 강해져 광물 격자에 더 잘 통합 됨 ▶ 토양의 산화가 잘 발생할 수 있는 습윤 고온지대(열대기후) 낮은 이온 전위 원소 에서 주로 발달 - 큰 원자 크기와 작은 전하를 가짐 20. 자원탐사의 중요성 - Cs, Rb, K, Ba, Sr 자원의 매장량에 대한 평가는 자원개발의 투자가치를 평가하는 - 맨틀광물의 격자 구조에 잘 맞지 않아 incompatible 데 매우 중요 - 액체상이 개입될 경우 이동성 매우 높고, melt에 우선적으로 여러 탐사기법을 동원하여 확실한 광황(광상의 상태)을 파악할 들어감 필요가 있음 높은 이온 전위 원소 21. 자원탐사법의 종류 - 작은 원자 크기와 높은 전하를 가짐 지질조사 - Zr, Hf, Nb, Ta, Ti, U, Th - 지질조사 > 물리 + 화학 + 식물 - 고체상에 우선적으로 들어가려고 하며, melt에 덜 이동하는 지구물리탐사 경향 지구화학탐사 - 일반적으로 비호환성이지만 특정광물에 compatible - 광물을 부셔서 얼마나 있는지 평가 - 유체에 대한 이동성이 낮아 유체 불활성, 풍화에 큰 영향 받 지구식물탐사 지 않음 - 금속광상에는 식물이 잘 자라지 못하고, 비소가 많은 곳에서 - 암석의 기원을 추적하는 데 유용한 지표 는 고사리가 잘 자람 전이원소 원격탐사 - Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn - 식생이 없는 곳에 주로 사용 - 대부분 compatible, 맨틀 광물에 잘 통합 - 광물마다 빛을 반사하는 파장이 다름 - felsic또는 intermediate rock에서 낮은 농도, mafic이나 시추조사 + 물리검층 ultramafic rock에서 풍부 - 두 탐사는 함께한다 - 유체에 대한 이동성이 낮아 유체 불활성 - 물리검층은 자성, 방사능도 측정 가능하고 광석층의 깊이, 경 17. 광석 형성 과정으로서의 액체 혼합성 계가 확정 가능하다 마그마 진화과정에서 불혼화성은 주요과정은 아니나, 마그마의 22. 지구물리 광석 형성 과정으로 매우 중요 순수지구물리 - silicate(mafic) - silicate(felsic) - 지구 내부의 물리적 현상을 연구 - silicate – oxide - 지구 중력, 지구 자력, 지열, 지진 등 지구 내부의 구성과 관 - silicate – carbonate 련된 물리적 특성 연구 - silicate – sulfide 응용지구물리학(물리탐사) ▶ 분리된 황화물은 금속(Cu, Ni, Co 및 귀금속)을 수용할 수 - 경제적인 목적; 지하 매질의 물성분포 양상을 파악 있는 엄청난 잠재력 - 활용 분야 ▶ 많은 크고 중요한 광석 매장지는 mafic과 ultramafic과 섞 ▶ 자원탐사 (석유, 석탄, 광물자원) 이지 않는 황화물 분획과 관련 ▶ 지반조사 ▶ 황화니켈광석: pentlandite, 일반적으로 다른 황화물과 관 ▶ 지하수조사 련, pentlandite+pyrrho+chalco+mt ▶ 환경오염대 조사 (오염수가 어떻게 퍼져있는지, 흐르는지) ▶ 스테인리스 스틸, 높은 강도와 내식성에 유용 ▶ 고고학적 조사 18. Komatiite - 지표 근처의 조사 코마티아이트는 지구 표면에 높은 온도(최대 1650 도씨)에서도 - 대상 목표의 크기가 작고 구체적인 정밀 탐사 분출 23. 물리탐사 기초 마그네슘이 풍부한 마그마에서 빠르게 결정화된 spinifec 이상대: 물성이 주변과 차이를 보이는 영역 texture , quench texture 물리탐사 설계에서 고려해야 할 사항 오늘날 지구상의 어떤 화산도 코마티아이트 분출하지 않음 - 물성대비: 정성적, 정량적 본질적으로 지구의 열 유속이 훨씬 높았던 Archean에 국한 - 측정기기의 정밀도 맨틀이 부분적으로 녹으면서 형성 - 가탐심도(=투과심도) 황이 주변에 있는 코마티아이트에는 니켈함량이 높을까 ▶ 탐사를 통하여 조사 가능한 심도 - 황이 녹아들면서 주변에 있는 니켈을 다 들고가 농집시킴, 올 ▶ 송신신호의 특성, 측점 간격, 측선의 길이 등에 좌우 리빈에는 니켈이 없을 가능성이 큼 ▶ 가탐심도와 측선의 길이: 수신신호의 크기는 송수신 위치에 19. 기타 광상 서 이상체까지의 거리의 함수로 주어짐, 측선의 길이는 이상 열수광상에서는 veins가 발견 체의 심도보다 커야함 해변에 있는 백사장도 모래광상이나 금속광상 아님 - 분해능 ▶ 풍화와 침식에 의해서 광상 형성 ▶ 탐지할 수 있는 가장 작은 이상체의 크기 Nuggets (금속 덩어리) ▶ 송신 신호의 종류, 측점 간격 등에 좌우 ▶ gold nuggets : 마모, 취성의 석영이 풍화에 의해 제거되어 - 큰 가탐심도 > 낮은 분해능 농축되고 남겨진 금 - 작은 가탐심도 > 높은 분해능 화학적 풍화 및 침식에 의한 미네랄 농축 - high frequency > 분해능 높음, 가탐심도 작음 - Bauxite : 알루미늄 광상 - low frequency > 분해능 낮음, 가팀심도 큼 - Orthoclase > Kaolinite clay (Al2Si2O5(OH)4) > gibbsite - 잡음수준 > Alumina (Al2O3) 24. 물리탐사의 분류 신호원에 의한 분류 - 현장자료와 동일한 반응을 나타내는 모델을 추정 - 수동형: 인공적인 송신원을 사용하지 않고 자연발생적 신호를 - 컴퓨터에 의한 반복적 자동 역산 사용 - 정량적 물성 ▶ 중력, 자력, 자연전위, MT 신호 ▶ 낮은 해상도, 큰 가탐심도 - 송신원에 의해 대상체에서 발생한 측정 대상 물리량 - 능동형 : 인공적인 송신원을 사용 - 물리탐사는 신호원의 종류에 따라 다양한 방법으로 구분 ▶ 전기비저항탐사, 탄성파탐사 잡음 ▶ 높은 해상도, 작은 가탐심도 - 기기잡음: 매우 작음 시각적 변화에 의한 분류 - 측정오차: 탐사기기의 오작동 - 정적방법: 측정량이 시간에 무관 - 지질잡음: 대상체가 아닌 지질 구성 요소에서 발생한 신호 ▶ 중력, 전기비저항 등 자료 - 동적방법: 측정량이 시간에 따라 변회 - 자료는 신호와 잡음의 합 d=s+n ▶ 탄성파 탐사, 전자탐사 등 - 신호가 잡음보다 클 경우에 한하여 자료가 됨 측정량에 의한 분류 26. 중력 및 자력탐사 - 대상물성에 기초한 측정량의 종류로 분류 중력탐사 - 가장 보편적 분류방식 - 대상물성: 밀도 장소에 따른 물리탐사 분류 - 측정량: 절대중력 가속도 - 항공탐사, 육상탐사, 시추공탐사, 해양탐사 - 심부 지질 구조 파악에 적용 물리탐사의 적용 분야에 따른 분류 - 1 mgal(milli-gal) = 0.00001m/s^2 - 자원탐사: 에너지 자원, 각종 전략 광물자원 - 9.78m/s^2 = 978,000 mgal - 토목물리탐사: 지하 지질구조 및 지반정수 산출 자력탐사 - 환경물리탐사: 오염대 조사 및 평가 - 대상물성: 대자울 - 지하수탐사: 지하수, 심층 지열수 - 측정량: 자기장의 크기 - 농업물리탐사: 농업용지하수, 토양 오염대, 농토목 부지조사 - 심부 지질구조 및 자철광의 탐사 - 유적물리탐사: 유물 및 유적발굴과 유지보수 - 1 gauss = 10^4 nT 측정량에 따른 물리탐사의 분류 및 적용 분야 27. 전기탐사 자연전위탐사 SP - 전기화학적 현상에 의하여 자연적으로 발생한 두 지점간의 전위차 - 측정량: 전위차 - 천부 조사용으로 지하수 유동, 각종 광물 탐사에 적용 전기비저항탐사 - 대상물성: 전기전도도 - 측정량: 전위차 혹은 전기장 - 인공적 직류 송신원을 사용 - 전위차 계산해서 전기전도도 계산하고 그 역수가 전기비저항 유도분극탐사 IP 물리탐사에 영향으로 미치는 요소 - 인공적 직류 전류를 송신하다가 차단한 이후의 과도전위의 - 물리탐사 시간적 감쇠 양상 ▶ 접근성 및 지형 - 측정량: 과도 전압 ▶ 효과적인 탐사 방법의 존재 유무 및 장비의 확보 여부 - 분산형 광염 광상의 탐사, 환경오염대 조사 ▶ 조사 대상 지역의 잡음수준 - 단층대, 광상(황화광)에 민감하게 반응 - 정치, 사회, 경제적 측면 28. 전자탐사 ▶ 탐사 대상체의 경제성 주파수 영역 전자탐사 frequency domain EM ▶ 조사지역의 정치적 안전성 - 특정 주파수를 갖는 교류 신호원을 사용 ▶ 개발에 들어가는 생산 비용 - 대상물성: 전기전도도 ▶ 자금 조달 능력 & 민원 문제 - 측정량: 자기장 혹은 전기장 25. 용어 - 각종 금속 광물 탐사에 적용 비선형 시간영역 전자탐사 time domain EM - 대부분의 물리탐사 문제는 비선형 문제 - 송신원에 전류를 차단한 상태에서 과도전위를 측정 - 대부분 해석적 해가 존재하지 않음 - 대상물성: 전기전도도 - 수치해석 기법을 적용 - 측정량: 자기장 혹은 전기장 - 선형에서 비선형이 된 것 만으로도 굉장히 다양한 해가 존재, - 각종 금속 광물자원의 탐사에 적용 자연상태는 선형 조건을 가질 수 없음 - 신호가 돌아올 때까지 시간 비유일해 29. GPR 탐사 - 여러개의 해가 존재 신호원 - 지질학적 정보 등과 같은 사전정보를 반영하여 해결 - 고주파수의 전자기파 (수10MHz – GHz) - 교차 적용하거나 지질도&노두 조사를 통해 해를 줄여나감 - 전기 쌍극자 안테나를 송수신원으로 사용 역산 측정량 - 지하 경계면에서 반사된 반사파의 주행시간 중력장 내에 놓인 물체가 힘을 받는 것과 같이 전기장 내에 놓 특징 인 전하가 어떤 힘을 받는 상태 - 정밀 탐사법 (현존 물리탐사법 중 가장 높은 분해능) 전기장은 중력장과 마찬가지로 크기와 방향을 갖는 벡터량 - 가탐심도가 매우 낮음 - flux와 혼동하지 않도록 주의해야한다. flux는 전기력 선으로 - 잡음에 강하고 현장 자료 획득 용이 단위 공간에 통과하는 전기력선의 개수가 전속밀도임. - 탄선파 반사법 방법과 유사한 자료처리 - 멀리 갈수록 flux 개수는 작아지고 가까이갈수록 flux 개수 30. 탄성파탐사 커짐 탄성파 탐사 34. 전하, 전기장, 전위 - 인공적 탄성파의 음향 임피던스 차에 의한 반사, 굴절 현상을 전하: 전기장 및 전위를 만들어 내는 근원 측정 전기장: 전하에 의해 생성되는 보존력장(벡터량) - 굴절파 탐사와 반사법 탐사 등으로 구분 전위: 단위 양전하를 무한거리에서 일정점까지 가져오는데 필요 굴절파 탐사 한 일의 양(스칼라량) - 대상물성: 음향 임피던스 등위전선과 전기장은 서로 수직 (전위가 높은 곳에서 낮은 곳으 - 측정량: 굴절파의 주행시간 로 전기장 생성) - 각종 지반조사에 적용   반사법 탐사         ′  - 대상물성: 음향 임피던스  은 방향벡터,  는 전하밀도,  는 전기유전율 - 측정량: 반사파의 주행시간  - 석유탐사, 특히 해상 석유 탐사에 적용    ∇          ∙  ∞ 표면파 탐사 V는 전압이고 –가 붙는 이유는 전기가 높은 곳에서 낮은 곳으 - 대상물성: 지반의 전단파 속도 로 흐르기 때문 - 측정량: 표면파의 주파수에 따른 속도 변화 V(R)은 전위 포텐셜인데 무한대에서부터 거리 R까지 모두 더한 - 얕은 심도 높은 분해능 > 지반구조 파악 용이 것이 전위 포텐셜이다. (0v가 되는 거리를 무한대라고 보는 것, 31. 방사능 탐사 및 검층 0V에서부터 거리를 말하는 것이기 때문에 무한대에서 거리 R까 방사능 탐사 지인 것) - 대상물성: 방사능 동위원소의 방사능 강도 전위 포텐셜 = 전기의 위치 에너지 - 우라늄 광물 탐사, 지질구조 조사, 지하수 조사에 적용 35. 전자기학 기초이론 - 희토류 원소가 많으면 방사능 많고 화강암, 페그마타이트 결 전류밀도    정 쪽에 많음 - E는 전기장 검층 전속밀도    - 시추공 내에 송, 수신기 위치 - 다발의 밀도 - 공벽 근처의 정밀한 물성 추정 자속밀도     - 지표 물리탐사와 거의 동일한 원리 - 밀도와 장의 세기는 비례 - 유전 개발 시 저류층의 평가 - H는 자기장의 세기 - 심부 광체의 정량적 평가 - 정밀 지반조사와 지반 평가  전기전도도 - 물질의 고유 특성임 32. Coulomb의 법칙 - 물질이 전류를 얼마나 잘 통과시키는가를 정량적 정의한 값          - 양도체에서는 매우 높은 값을 부도체에서는 매우 낮은 값      두 전하 사이에 작용하는 힘은 두 전하량의 곱에 비례하고 거  유전율 리의 제곱에 반비례 - 전하의 분극 현상 설명하는 상수 전하의 부호가 같은 경우에는 척력, 반대인 경우에는 인력이 작 - 유전율이 높으면 전기장이 멀리까지 가지 못함 용, 힘의 방향은 기준 전하에 따라 달라짐 - 비가 오면 유전율이 높아진다    투자율          ′  36. Ohm의 법칙 ′ (단위 부피의 전하량)가 균일하다고 가정할 때, 전체 전 전류는 전하의 이동에 의해서 생성되며, 전류의 크기는 전하의 이동속도에 좌우  하를 다 더한 것,  는 전하밀도로 단위 부피당 전하량 C/  물질 내에는 여러 종류의 전하가 존재하며 이들은 각각 다른 전하는 일정 부피 내에 분포하므로 측정점 P에서의 전기장은 이동속도를 가짐 부피적분 형태로 주어짐 일반적으로 전하의 평균 이동속도는 주어지는 전기장의 크기에 만약 전하가 선전하 분포를 보일 경우에는 선적분, 비례 면전하분포를 보일 경우에는 면적분의 형태로 주어짐 전기비저항 탐사에서는 전기전도도의 역수인 전기비저항을 기본 33. 전기장  물성으로 함        lim      →  37. 전도체 E: electric field intensity, 전도체란 전기장이 있을 때 전하가 자유롭게 움직일 수 있는 q: charge 영역 F: Force 전도체 내부에 전하가 유입되면 전도체 내부의 전기장이 0가 전기장: 단위 전하가 받는 힘, 벡터량 (V/m. N/C) 되도록 물질 내부의 전하들이 재배열하며, 전도체 표면에서의 전위는 일정         전도체내부     전도체내부  ∆  ∆   ∆      전도체 표면  이때 전도체에 존재하는 모든전하들은 내부의 전기장이 0이 되 ∆     ∞  ∙     ∙  ∞  도록 전도체의 표면에 표면전하의 형태로 분포    ∙   38. 전류밀도 및 전기비저항 전류 전극은 A, B / 전위 전극은 M, N 전류밀도: 단위면적을 수직으로 통과하는 전류의 크기, 방향은 42. 이상체에 의한 전기장 및 전위의 왜곡 전기장과 같음 (벡터량) 이상체 주변에 표면전하 생성 전류: 단위시간, 단위면적을 통과하는 전하의 양 (스칼라량) 표면전하는 2차 전기장 및 전위 생성 전기비저항: 전기장과 전류밀도 사이의 비례상수로 물질의 고유 전기장 및 전위 변화 물성(ohm-m) 변화된 양을 측정하여 지하 이상체에 관한 정보획득 전기전도도: 전기비저항의 역수 43. 겉보기 비저항       겉으로 보이는 비저항, 참 비저항이랑 차이 큼     ∙   전기비저항 탐사에서 측정값> 전위차, 알고자하는 물성> 전기비          저항   전기비저항탐사에서 측정량인 전위차는 전극의 기하하적 위치에 39. 전기비저항의 측정 따라 달라짐 옴의 법칙에서     원통시료에 전기장을 걸면 겉보기 비저항은 전위차를 비저항 단위로 변환하는 동시에 전극     (일정한 저항을 가진 전선에서 전압과 전기장 비례) 의 기하학적 배치에 의한 영향을 보정한 양 원통에 흐르는 전류는 즉, 기하학적 배치에 좌우되는 1차장의 영향을 보정하고 지하의    ∙      옴의 법칙에서    정보를 함유한 2차장을 전기비저항의 단위로 환산한 양 따라서 겉보기 비저항은 지하 매질의 참 비저항은 아니나 정성 따라서 저항 R은       적 해석 가능하게 함               지하가 균질 매질일 경우 겉보기비저항=참 비저항    시료의 전기비저항 ∆ ∆         ∆   ∆        G가 전극의 기하학적 특성에 따라 바뀜    전기비저항은 어떤 물질이 갖는 고유한 값으로 시료의 크기나          형태에 의해 변하지 않음     그러나 실제 암석시료의 전기비저항 측정은 암석시료와 측정전                  극의 접촉상태, 시료의 수분함량에 따라 상당한 차이를 보임           40. 암석 및 토양의 전기비저항     조암광물의 종류 - fresh한 암반은 비저항 높음 암석의 공극률 및 유체포화도(수분함량) - 암석이 텅텅비면 비저항 높음 - 수분함량 높으면 비저항 낮음                         공극수의 이온함량(염도)    - 염도 높으면 비저항 낮음          ∆             구성입자의 크기 및 고화도 - 구성입자 크기가 크면 비저항 높음 점토함량 - 점토함량 많으면 비저항 낮음 41. 전기비저항 탐사 한 쌍의 전류전극을 통하여 지하매질에 직류전류를 주입하고 다 등방성 균질매질로 이루어진 대지의 표면에 위치한 한 쌍의 전 른 한 쌍의 전위전극을 사용하여 전위차를 측정하여 지하의 전 류전극에 의한 일차전위차 기비저항 분포 양상을 파악하는 물리탐사법      ∆             정량적 분석보다는 정성적 분석법          흘려주는 값대비 전극 사이의 전위차를 측정                    보통 4개의 전극을 사용해서 탐사, 한 쌍의 전위 전극과 한 쌍          ∆     의 전류 전극을 사용                             전기장은 하나만 흐르면 안 흘러서 항상 전류 전극은 한 쌍으 로 (전류는 쌍극자) 탐사원리 - 직류전류주입> 1차 전기장 및 전위> 이상체에 표면전하 생성 > 2차 전기장 및 전위 측정> 지하 전기비저항 분포 영상화 - 1차장과 2차장의 합이 측정됨, 2차장만 측정 불가 44. 전극배열법 - 지하매질의 물성이 수직 및 주행방향으로는 일정하다고 가정 조사목적, 현장여건, 배열의 특성 등 다양한 요소에 따라 다양 - 측선을 따라 탐사가 이루어짐 한 전극배열 사용 1차원 탐사 (수직, 수평) 2개의 전류전극과 2개의 전위전극의 기하학적 위치를 결정하는 - 전류전극 간격이 작으면 천부 지층의 정보, 크면 심부의 정보 것으로 서로 다른 가탐심도 및 분해능을 가짐 를 반영 - schlumber: 주로 1차원 수직탐사 사용 - 전류전극 간격을 로그 스케일로 증가시키면서 측정 ∆ ▶ geometric sounding: 송수신기 간격 넓히면서 측정하는 방 ▶          법 ▶ 지하수 탐사에 활용되낟 - 전류전극 사이의 간격이 커지면 전위차가 작아져 측정이 불 - wenner: 1차원 수직탐사 사용 안정하거나 측정이 불가능하게 됨 ∆ ▶ 너무 벌리면 전위전극의 전위차가 0에 가까워짐 ▶      - 자료의 안정적 해석을 위해서 중복측정 수행 ▶ 전류전극과 전위전극을 등간격으로 다 옮겨야함 2차원 탐사 - 단극배열(pole-pole); 2차원 수직+수평탐사 사용 - 지하 매질의 물성이 주행방향으로는 일정하고 수평 및 수직 ∆ ▶     방향으로는 변화한다 가정  ▶ 진짜 단극인 것이 아니고 아주 원거리에 다른 하나를 설치 - 수평 및 수직 탐사가 동시에 수행되며, 측선을 따라 여러개의 하여서 단극처럼 보이게 하는 것임 측점에서 수직탐사자료 획득 - 단, 단-쌍 배열, 쌍 (가장 多), 기타 배열법 사용 ▶ 균등한 전기장을 만들 수 있음 ▶ 식생 많은 곳에서 어려움 3차원 탐사 ▶ 전류 전극이 멀리 떨어져있기 때문에 noise원이 없어야함 - 지하매질의 물성이 3차원 방향 모두 변화한다는 가정 - 격자상으로 여러개의 측선에서 2차원 탐사 수행 - 단극-쌍극자(pole-dipole): 2차원 수직+수평탐사 사용 ∆ 47. 탐사측선 설계 ▶          측선설정의 고려사항 ▶ 식생 많은 곳에서 어려움 - 목적/지형, 지질조건/탐사심도와 분해능/장애요인/경제성과 ▶ 전류 전극 하나, 전위전극 두개 작업성 - 쌍극자(dipole-dipole): 2차원 수직+수평탐사 사용 측선설정의 유의점 ∆ - 굴곡이 심하지 않는 위치 ▶             - 측선 인접에 장애물(송신탑, 철재 구조물 등)없을 것 ▶ 가장 많이 사용 - 단층파쇄대 조사를 위해서는 주향에 가능한 수직 ▶ 두 전극 사이 거리가 가까워서 가탐심도는 낮으나 해상도가 - 탐사심도와 측선길이에 대한 고려 좋음 - 주측선이 선구조와 사교할 경우 주측선에 수직한 보조 측선 45. 전극배열법과 신호대잡음비 설정 신호의 크기는 우선적으로 일차전위의 크기에 비례 48. 전류전극 및 전위전극의 설치 s/n비를 높이기 위해서는 일차전위차가 큰 값을 갖도록 해야함 접촉저항을 최소화해야 전류를 원하는 만큼 지하에 주입 가능       - 고운 흙에 전극 설치 ∆                    - 소금물 주입 일차장은 - 깊이 매설: 전위전극과 전류전극의 사이가 가까울 경우 너무 - 매질의 전기비저항 (조사지역에 따라 결정) 깊이 매설하면 점전류원 가정에 위배되므로 주의 - 전류의 크기 (장비에 따라 제약) - 주위에 땅을 뚫을 수 없는 시멘트 있으면 평판전극 통해 전 - 거리계수 (전극배열법 따라 달라지며 조절 가능) 류 흘리기도 함 - 전극배열법을 달리하면 신호대 잡음비는 달라짐 49. 쌍극자 배열 - s/n비가 높으려면 일차전위차가 큰 값: 단극자배열 전극전이개수 n이 클수록 심부의 정보 대개 n=8~10까지 측정 46. 차원에 따른 물리탐사 분류 이 이루어짐 수직탐사 (1차원) 겉보기비저항 가단면도 - 지하매질이 수직방향으로만 물성변화있다고 가정 - 현장에서 얻어진 2차원 탐사자료를 나타내는 방법 - 지하매질을 수평 다층 구조로 가정하고 각 층의 두께 및 물 - 전류/전위전극의 중점에서 45도로 그었을 때 교차점을 플로 성을 알아냄 팅 점으로 가정 - 1개의 측점에서만 탐사 수행 - 지하의 전기비저항 단면은 아님 - schlumberger나 wenner 배열 주로 사용 - 경험적으로 지하 전기비저항의 개락적 분포상황 예측가능 - schlumberher - 지하의 전류 흐름 방향 확인 불가 ▶ 2개의 전류전극만을 이동 (현장조사 용이) 八자 효과 ▶ 분해능의 측면에서 유리 - 전도성 이상체가 존재할 경우에는 이상체를 중심으로 가단면 ▶ 수직탐사에 주로 이용 도상에 八자 형태의 저비저항 이상대가 나타남 - wenner - 부도체가 존재할 경우에도 동일한 결과가 나타나며 단순히 ▶ 전류전극과 전위전극을 모두 이동 (현장조사 불편) 저비저항대가 고비저항 이상대로 바뀌게 됨 ▶ 겉보기 비저항의 계산이 쉬움 - 가단면도의 특성으로 단면상에 현장 측정 시 이러한 八자 효 ▶ 전위전극 근처의 국지적 이상체의 영향을 덜 받음 과가 전혀 나타나지 않으면 자료획득에 문제가 있을 수 있음 수평탐사 (1차원) 50. 전극배열과 측정방향 - 지하매질이 수평방향으로 물성변화가 있다는 가정 지표탐사에서 사용되는 일반적인 전극배열법에서는 1차 전기장 의 방향과 측정 방향이 일치 - 단은 s/n 좋지만 해상도가 떨어져서 두 개의 이상대가 있으 1차 전위는 2차 전위보다 항상 크기 때문에 측정값 및 겉보기 면 구분을 못함 비저항은 항상 양의 값을 가짐 - 정리하면 1차 전기장의 방향과 측정 방향이 수직에 가까워 측정되는 1차 ▶ 쌍: 고해상도, 저가탐심도 전기장이 매우 작을 경우에는 2차 전기장의 방향에 따라 음의 ▶ 단-쌍: 중간 해상, 중간 가탐 측정값이 나타날 수도 있음 ▶ 단: 저해상도, 고가탐심도 51. 전극배열의 비교 (s/n ratio) 54. 유도분극 탐사 (IP탐사) 신호의 크기와 신호대의 잡음비는 비례 1913년 conrad schlumberger에 의해 처음으로 개발 거리계수와 신호의 크기는 반비례 전기장을 가했을 경우 지하 매질이 전기화학적으로 분극되는 현 ∆   ∆    ∆   상(과전압 효과)을 측정 ∆  - 지질의 특성에 따라 전하가 축적되는 효과를 관측         - 모든 물질은 전기적 충전성을 가짐 쌍극자 배열은 신호대 잡음비가 낮음 - 땅속에 전기적인 충전성을 보는 것 G가 크면 신호대 잡음비 낮음 - 유도분극의 발생 원리 G가 작으면 신호대 잡음비 큼 ▶ 축전기는 양전극, 음전극과 전해질로 구성(배터리) 전기비저항 탐사에서 전극배열이 중요 ▶ 외부에 전압을 가하면 이온은 반대 극성의 전극으로 이동 - 신호대 잡음비 ▶ 전극과 전해질 사이에 전하의 이중층이 형성되며 전위 발생 ▶ 단 = wenner > schlumberger > 단-쌍 > 쌍 ▶ 충전은 전하를 이중층에 저장하는 과정 - 분해능 ▶ 방전은 충전된 전하를 연결하면 전류가 흐르면서 이중층이 ▶ 수평: 쌍 > 단-쌍 > 단 > schlumberger > wenner 소멸 (방전되면서 전기가 흐름) ▶ 수직: wenner > schlumberger > (단, 단-쌍, 쌍) ▶ 방전에 따라 점진적으로 이중층 소멸되면서 전위도 감쇠 - 층서구조 : wenner, schlumberger ▶ 과전하는 어떤 물질이 충전성을 띠는 것과 같음 - 단층, 파쇄대: 단, 단-쌍, 쌍 적용분야 52. 음의 겉보기비저항 - 주요 광물자원 조사 (주로 황화광상) 전기비저항: 물질의 고유물성으로 항상 양의 값 - 지하수 조사 겉보기비저항 - 환경오염대 조사 (유기물질, 독성물질, 금속폐기물 등) - 지하매질이 균질하다는 가정하에 계산된 전기비저항으로 전극 IP탐사법은 전기비저항 탐사법에 비하여 현장조사가 어려움 배열에 따라 서로 다른 값을 나타내며 음의 값을 가질수도 해석결과인 충전성 등을 지하 지질구조와 직접적으로 연관시키 있음 기 어렵다는 단점을 지니고 있음 - 평탄한 지형에서 일반적으로 널리 사용되는 전극배열법이 적 특히 전기비저항 탐사법에 비하여 잡음에 취약 용될 경우 음의 겉보기 비저항이 안 나터남 55. 유도분극의 발생 구조 - 잡음이 심한 지역에서는 음의 겉보기 비저항이 종종 측정되 전극 분극 며 이는 자료로서 의미가 없으므로 해석 시 사용할 수 없음 - 전해질에는 다량의 이온이 존재 음의 겉보기 비저항이 발생하는 원인 - 공극에 자유전하를 갖는 금속성 광물입자 존재 - 전극배열 - 외부에서 전기장을 걸어주면 공극에서는 전해질에 녹아 있는 ▶ 측선을 불가피 사유로 수직으로 배열 못하면 왜곡으로 음의 이온에 의해 금속 광물 입자에서는 자유전허에 의해 전류가 겉보기 비저항을 가짐 흐름 ▶ 0 전위선이 바뀌는 왜곡이 일어날 수도 있음 - 광물입자의 표면에는 표면전하가 생성되며 표면전하는 전해질 - 잡음 내의 반대 극성을 가지는 이온을 끌어 당겨 전기적 이중층 ▶ 전류가 흐르는 인공 구조물에 의해 발생: 접지, 전자기 유도 형성 가 주된 원인 - 전기적 이중층은 전류의 흐름을 방해, 전류를 끊으면 모여있 ▶ 잡음을 줄이는 방법: 강력한 전류원을 신호로 사용, 중합 수 던 이온이 퍼지며 원래의 평형상태로 돌아가면서 시간에 따 를 늘린 라 감소하는 과전압 현상 발생 ▶ 점 잡음원: 접지, 누전 (지중모터) - 모든 물질은 분극현상이 일어남. 전류 흘려주면 전해질과 ▶ 선 잡음원: 고압 전력선, 파이프라인 grain 사이에서 분극현상 일어남 - 기복이 심한 지형 막분극 ▶ 솟은 지형은 중앙에 고비저항대를 옆으로 저비저항 또는 음 - 전해질에는 다량의 이온이 존재 의 비저항대를 형성 - 공극 표면은 음전하로 대전되어 있어 전재질의 양이온이 모 ▶ 움푹 파인 지형은 중앙에 저비항대를 옆으로 八자 형태의 이게 되어 양이온의 구름을 형성 고비저항대를 형성 - 전기장을 걸어주면 병목 부근에 양이온과 음이온이 집적하여 53. 전극배열법에 따른 가단면도, 분해능 전류의 흐름을 방해하는 이중층이 생성되며, 측정점에 과전압 가단면도 을 유도 - 단-쌍 에서는 한쪽에 왜곡이 일어남 - 전류를 끊으면 집적된 전하가 원래의 평형 상태로 돌아가면 - 쌍 에서는 양쪽에 왜곡이 일어남 서 잔류 과전압을 생성하고 시간이 지남에 따라 점차 감쇠, - schlumberger 과 wenner는 s/n 좋은 반면 측선대비 깊이 소멸 가 얕음 점토 (공극 내 점토 또는 섬유질 광물 존재할 경우) - 단-쌍에서는 분해능도 왜곡이 일어남 - 점토입자와 섬유질 광물의 필라멘트는 강한 음이온 성질을 - 쌍에서는 좋지만 심부에 대한 s/n 좋지 않아서 비저항대가 띠고 있음 하부까지 이어지기도 함 - 양이온입자들이 그 주변에 모여 양이온 구름을 형성하며 공  극을 메움         ∞             - 전류를 흘려주었을 때 양이온은 공극 사이를 쉽게 이동 가능   ∞  하지만 음이온의 경우 이동이 막히며 과전압 발생   ∞   - 전류를 끊으면 집적된 전하가 원래의 평형상태로 돌아가면서  잔류 과전압을 생성하고 시간이 지남에 따라 점차 감쇠, 소멸 percent FE - 점토의 종류와 지하수 함유량에 따라 과전압 양상이 달라짐    ∞    ×    56. 유도분극효과의 측정(시간영역)  ∞ 시간영역(time domain IP)–충전성 (m, chargeability) metal factor    ∞    ∞                   Ω           ∞ 각각의 tx별 과전압 효과를 보는 것, 시간에 따라 전류가 다름    ×    metal factor는 frequency effect data보다 황화광대를 찾는            데 매우 효과적임, 금속광물의 부존량 측정은 어려움 IP탐사는 정량적으로 보기 어려움, 정성적이고 굉장히 민감하며 ma는 global(apparent) chargeability, 모든 시간에서의 전류 광체가 있으면 반응이 크게 나옴 를 V0으로 나눠준 것 물질에 전류가 공급되면 IP가 변하기 시작하고 시간 지연으로 57. 충전성(시간영역 유도분극 효과)해석 phase 발생해 spectral IP로 물성 구분 가능        ∞                      ∞  59. 현장조사          ∞    ∞ 전극배열법      - 전기비저항 탐사와 동일       일반적으로 0.5-1초 측정 - 단-쌍이나 쌍 배열이 주로 사용 시간에 따른 겉보기 과전압을 측정 신호대 잡음비 짧은 charging 주기는 긴 charging 주기에 비해 낮은 IP 반응 - 전류를 끊은 상태에서 잔류전압을 측정하므로 전기비저항 탐 을 보임 사에 비하여 S/N이 낮음 > 노이즈에 민감 전기비저항 모델링 및 역산법을 적용 - 강력한 신호원을 사용해야함 (고전류 오랜시간) 2, 3차원 역산 가능 전극전개수 유도분극은 주로 입자의 표면전하에 의해서 이루어지므로 괴상 - 보통 10개까지 측정 보다는 광물입자의 표면적이 넓은 분산형 이상체(disseminated - S/N 낮을 경우 6개 정도까지 측정 ore)에서 큰 반응을 보임 - 전극간격은 조사 목적에 따라 3- 수백m까지 가능하나 간격 개개 전도성 광물로 인해 분극이 유도되며 전반적인 광체에서 이 클 경우 강력한 신호원 사용 분극현상이 나타남 비분극전극 광석의 품위가 높은 지역에 더 큰 반응이 나타남 - SP, IP 탐사 전부 비분극 전극 사용 - 광석의 품위가 높으면 주변에 이상체가 많음 - 전류전극은 금속봉을 전위분극은 전극분극현상을 방지하기 위 유도분극현상에 영향을 미치는 요소 하여 비분극전극을 사용 - 공극의 모양과 크기 - 비분극전극 - 암석구조 ▶ 전극과 땅 사이의 접촉에 의한 전기화학적 분극을 방지하기 - 투수율: 투수율이 너무 좋으면 IP 떨어짐 위한 전극 - 광물입자의 전기전도도 ▶ 전해질 용액에서 일정한 전위 차이를 유지하면서 전류를 흐 - 전해질농도 르게 함 금속괴상형이면 IP 떨어짐 ▶ 전극과 땅의 접촉부분은 이온이 자유롭게 통과할 수 있는 - 높은 전기전도도 및 IP 반응을 띠는 광물 반투막 형태의 초벌구이 도자기ㅣ를 사용 ▶ Bornite, cassiterite, chalcopyrite, galena, graphite, ▶ 전극 내 전해질의 종류: Cu-CuSO4, Pb-PbCl2, ilmenite, magnetite, pyrite, sphalerite 등 Zn-ZnSO4, Ag-AgCl - 낮은 전기전도도 및 IP 반응을 띠는 광물 ▶ 전기장 혹은 전위차를 측정하는 방법 중 주로 신호의 크기 ▶ cinnabar, stibnite, malachite 가 작고 저주파 특성을 갖는 신호를 측정할 때 사용 ex) 자 58. 유도분극의 효과측정(주파수영역-주파수효과) 연저위탐사, 유도분극탐사, MT탐사 IP 현상의 주파수 효과 60. 자료해석 - 암석의 겉보기 비저항은 신호원의 주파수가 높아지면 감소하 가단면도의 작성: 전기비저항 탐사와 동일 고 주파수가 낮아지면 증가 역산: 전기비저항 탐사법과 동일 - 측정되는 전위 값은 주파수가 높을수록 감소 충전성은 항상 양의 값을 갖는 물성이지만 탐사 시 충전성이나 - 주파수 영역 IP 탐사에서는 두 개 이상의 주파수에 대한 주파 위상차는 자주 음의 값이 출현 수 효과 혹은 전기비저항 및 위상을 측정 음의 충전성은 EM coupling, 이상체의 복잡한 구조 등 외부 저주파의 경우 신호 전달이 명확하여 흘려준 전류만큼 높게 나 잡음 등 다양한 요인에 의해 발생 옴 61. 인공분극법 고주파는 인피던스 효과가 굉장히 크게 나타나서 내가 흘려준 지표상의 노두나 시추공을 이용하여 이상체에 직접 전류전극을 전위차 만큼 나타나지 않음 설치하고, 그 주변에서 전위를 측정 frequency effect 광체에 전류를 흘려서 전위포텐셜만을 측정 단 또는 단-쌍 배열 사용 대규모 전도성 이상체의 형상, 주향, 경사, 이상체의 군집성 및 연결성 파악 지하 이상체(주로 금속광상)에 의하여 발생하는 전위 해석은 측정자료를 겉보기 비저항으로 변환하지 않음 시가에 따라 급격히 변화하지 않으며 수백 mV 이상의 큰 SP - 측정 전위차를 등전위선도로 작성하여 전도체의 형상 등에 이상을 나타냄 관한 정보를 정성적으로 파악 SP 변화율 측정 (gradient SP) 탐사조건 - 두 개의 근접한 전위전극을 사용하여 두 지점 간의 전위차를 - 이상체의 낮은 전기비저항 전극 사이의 간격으로 나누어 준 값을 측정하는 방법으로 전 - 이상체의 규모가 크고 연속성이 있어야 함 극 간격은 주로 5~10m 사용 - 이상체의 일부가 노두로 이미 지표에 노출되어 있거나 시추 - 측정값의 단위는 mV/m 즉 전기장의 단위를 가지며, 측정값 공 상으로 볼 수 있어야 함 의 극성에 유의 정량적으로 보는게 아니라 정성적으로 보는 것임 SP 전체장 측정 (total field SP) 광체의 boundary를 측정하는데 좋지만 전기비저항이 낮아야함 - 하나의 전위전극을 무한 접지시키고 절대 전위를 측정 주로 전도성 황화광체 또는 오염대 조사에 사용 측정전극: 전위전극은 전기비저항 탐사와는 다르게 비분극 전극 62. 자연전위법 (SP) 을 사용 자연전위의 특성 비분극전극: 다공성 포트에 전해질을 넣어 만든 전극으로 전극 - 일반적으로 지하수와 큰 연관성이 있음 분극 현상에 의한 고주파 잡음을 억제, 안정한 물질로 만들어져 - 전해질을 띤 지하수의 구배로 흐름이 생기면서 발생 화학적인 영향으로 인한 잡음 최소화 - 전도체와 지하유체 사이의 전기화학적 작용과 유체의 유동성 SP 발생구조 이론 으로부터 기인하는 전기역학적 작용으로 발생하는 자연전위를 - 차등산화이론 측정 ▶ 이상체 상부에서 하부에서 보다 더 많은 산화가 일어나 이 - 두 개의 전위전극을 사용하여 지하에 자연적으로 존재하는 상체 상,하부에 전위차가 발생하고 이상체가 거대한 전지의 전위차를 측정 역할을 하면서 땅속에 전류를 흐르게 한다는 이론 - 장점: 별도의 신호원을 사용하지 않음 ▶ 문제점: 산화가 일어나지 않는 흑연에서도 큰 SP값 측정, 이 - 단점: 잡음에 취약, 정량적 해석이 어려움 상체 상부에서 전자를 잃게 되므로 양의 SP 이상이 나타나 황화광체의 산화, 유체유동 중 암석 성질의 변화, 식생활동, 풍 야하나 실제로는 음의 이상이 나타난다는 모순 화와 침식, 지하수의 온도와 압력구배 등 - 산화-환원이론(sato and mooney) 자연전위의 원천 ▶ 지하수면 상부의 이상체는 산화대(전자를 잃음), 하부는 환 - 배경 포텐셜: 강우 등으로 인해 시간에 따라 다름 원대(전자를 얻음)로 작용 ▶ 스트리밍 포텐셜: 물이 흐를 때 ▶ 전도체는 전하의 유동통로가 되며 전류는 전도체 상부에서 ▶ 생체 전기 포텐셜: 식생의 전위 하부로 흐르게 됨 ▶ 지하수 이동: 지하수 구배에 의한 유동 ▶ 이상체의 외부에서는 전해질의 양이온이 하부에서 상부로(음 ▶ 토모그래피: 지형에 의함, 급격하지 않고 완만 이온은 상부에서 하부로) 이동하면서 하부에서 상부로 전류 - 광물 잠재력: 일정하며 전기화학적 과정에서 발생 가 흐르게 됨 ▶ 황화물 또는 흑연 광체 ▶ 문제점: 너무 큰 SP값 측정, 지하수가 없는 사막에서도 SP ▶ 기타 전기 전도성 광물 발생, 검층결과 심부에서 양극 발견 안 됨 ▶ 석영 장벽, 페그마타이트 - Corry의 가설 63. 유동전위 ▶ 측정전까지 모른다는 가설임 지층의 공극 또는 모세관을 통하여 지하수가 이동하면서 나타나 ▶ 사람이 관측하기 때문에 전위차가 만들어진다 주장 는 전기역학적 전위 66. SP탐사 사용 양이온과 음이온이 일부 공극의 벽에 들러붙으며 전하의 불균형 방조제 누수 구간의 자연 전위 이상 을 만들고 서로 다른 속도로 흐르는 것 때문에 발생 - SP 탐사법이 환경오염대 조사에서 중요한 탐사법으로 부각되 전해질의 물리적, 전기적 특성과 수리 구배에 기인 면서 광화전위보다는 크기가 작지만 지하수 유동에 의한 유동전 지질경계면을 통해 흐르는 유체, 지하수면 등에 의해 영향 받음 위의 측정과 해석에 관한 연구 활기 ∆  - 점토질 core에 물이 들어가면 SP이상이 발생함 달시의 법칙    ,     ,는 상수임 산사태 지역에서의 SP탐사 유동전위의 종류 - 수분함량, 점토함량 증가 > 지하수 유동, 유동전위 발생, SP - 지형: 산의 정상부에서 지하수는 하부로, 음의 전하는 정상부 이상, 산사태 예측 로 이동, 정상부에서는 강한 음의 SP이상 발생 - 실시간 모니터링으로 산사태와 같은 자연재해 예측 - 강우: 강우가 토양층으로 침투하면서 약 5mV 정도의 SP이상 67. 전자탐사 을 생성 자연적 혹은 인공적으로 가해진 전자기장에 의해 지하에 유도되 - 양수: 수십mV 정도의 양의 SP생성 (지하수의 유동), 는 유도전류에 의한 2차장 또는 합성장을 측정하여 지하의 전 dewelling에서는 음의 SP생성 기전도도 분포를 파악하는 물리탐사법 64. 전기화학적 전위 장점 전기화학적 전위(