Hidrológiai Közlöny 2002 (82. évfolyam)

5. szám - Hunyadfalvi Zoltán: Üledékes ciklusok kimutatása laza üledékből röntgen computertomográf alkalmazásával

HUNYADFALV^^^Wéke^ciklusd 281 gendően nagy, és ezáltal nehezebb szemcsék tudnak a mederfenéken felhalmozódni. A mintában az uralkodó szemcseméret a finom aleuritagyag (F > 7) frakció. A Hounsfield Egységek alapján elkészített gyakorisági hisztogram egymodusú, tehát nem jelenik meg más mérettartományba tartozó üledék. A periodogram bármilyen értékek sorára elkészíthető, ha a sor stacionárius. Az adatsor periodogramjának elemzése során olyan időperiódust lehetett kiválasztani, amely megfelelően illeszkedik a teljes idősorra és ez által kirajzolódott az üledéksor trendje. Ez a 64 mérési egység hosszúságú időperiódus lett alapegységnek véve a további számítások elvégzéséhez. Az alapegység felállítását a következőképpen kell értelmezni A legelső, azaz nulla értéktől kezdve minden 64. értéket jelöljünk eggyel, a köztes adatokat, pedig jelöljük nullával. Az eggyel jelölt adatok képezik a modellszámítás alapját, és a többi adatot nem vesszük figyelembe. Ezáltal a mérési intervallum hossz megegyezik az alapegység hosszával, tehát 64-gyel. Minden 64. adat ugyanazt az értéket képviseli, a Hounsfield értékek alakulásának megfelelő mértékű eltolást beleszámítva. Az adatokat koordináta rendszerben ábrázolva, bizonyosan szerkeszthető olyan Fourier görbe, amely illeszkedik a pontsorra. A mérési adatok ilyen jellegű diszkrét megjelenítését, valamint a Fourier analízis és a sztochasztikus modellezés összefüggéseit tárgyalja munkájában Agterberg (Agterberg, 1967). Az adatsor „letisztításával" könnyebbé válik a kiválasztott alapegység ciklicitásának vizsgálata, hiszen maga az alapegység sem homogén, kisebb ciklusok építik fel Az egydimenziós sorozatokra spektrális analízist alkalmazott Anderson és Koopmans (1963) a varvok idősor elemzésekor, Carrs és Niedell (1966) az üledékes kőzetek ciklicitásának vizsgálatakor. A trend kirajzolódásából jól látszik, hogy közel szimmetrikus üledékképződési sorról van szó. A trend vonal segít az energiaviszonyok és a szemcseméret változás alakulásának időbeni követésében is. Ha közel szimmetrikus üledékképződés zajlik egy mederben, az azt jelenti, hogy az adatok nem véletlenszerűen lerakódott szemcsékhez tartoznak. Ezt igazolja az elvégzett autokorrelációs számítás is, amely 24 lag-re történt meg. A 24ből 13 esetben az autokorrelációs együttható statisztikailag szignifikáns, tehát az idősor nem véletlenszerű adatokból származik. Az alapegység felállításának helyessége egy szignifikáns időmodell elkészítésével igazolható. Ehhez egy autoregresszív integrált mozgóátlagos modell (ARIMA) lett kiválasztva. A modell kiválasztását az autokorrelációs számítás eredménye, a sor adatai között meglévő nagy autokorreláció döntően befolyásolta A modell az előre megadott időperiódus hosszra kiszámította hogyan fog alakulni az adatsor Hounsfield értékeinek változása a jövőben. Ezzel az előrejelzéssel meghatározható egy intervallum, amelyen belül a kiválasztott érték 95%-os valószínűséggel elő fog fordulni. Az előrejelzés elkészítésével kiléphetünk a minta kereteiből, ugyanis ezzel olyan adatállományt hozunk létre, amely a későbbiekben referenciaként szolgálhat. Ez az adatállomány abban az esetben használható, ha egy ismeretlen mintából csak a számadatok állnak rendelkezésre. Az azonos módszerrel elvégzett számítások után, ha az adatsor középértéke vagy szórása ezen előrejelzés intervallumába esik, akkor az adatok 95%-os bizonyossággal egy finom aleurit-agyag szemcse-összetételű mintából származnak, melynek a képződési környezete az ismert mintáéhoz hasonló. A szignifikáns ARIMA modell tehát igazolta az alapegység felállításának helyességét. Idealizált kőzetoszlopot feltételezve, ahol az 1,8 méter vastagságú üledék 6000 év alatt képződött, a 64 mérési egység hosszúságú időperiódus 2 cm üledékvastagságnak felel meg. Ez az üledék kb. 66 év alatt rakódott le. A kőzetoszlop, ahonnan a minta származik, természetesen tartalmazhat üledékhiányos részeket, a fenti számolás tulajdonképpen a módszer használhatóságának érzékeltetése végett lett bemutatva 5. Megvitatás (Diszkusszió) A vizsgálat során számos olyan tényező lépett fel, amely korlátozta a mérést, vagy az adatok kiértékelését. Ilyen például a computer tomográf térbeli korlátai, a képfelbontás, vagy a számítógép kapacitása A CT térbeli korlátai elsősorban a hosszabb minták mérését teszik nehézkessé vagy éppen lehetetlenné, hiszen 2 méternél hosszabb minta nem fér fel a tárgyasztalra A legkisebb voxel érték, amit el lehet érni 0,1 x 0,1 x 1 mm, amely egyedülálló részletességű és menynyiségű információt szolgáltat a mikro tartományban is. Ezzel együtt a fent ismertetett módszer nem alkalmas a pórustér pontos kiszámítására Annak ellenére, hogy sokszor a mikro tartományban készülnek a felvételek, a nagy számú adat meghaladhatja egy személyi számítógép tároló kapacitását, és ilyenkor nagyobb teljesítményű munkaállomásokra van szükség. Az adatfeldolgozás során nehézséget okozhat az ún. alapegység kiválasztása. Ez a feladat mindenképpen a feldolgozóra hárul, hiszen neki kell meghatározni azt a legkisebb egységet, amely elegendő adatot biztosít a modellszámításhoz, ugyanakkor megfelelően reprezentálja például a trend ciklus alakulását is. Az idősor modell elkészítésénél el kell dönteni, milyen matematikai transzformációt alkalmazunk, és alkalmazunk-e egyáltalán. Előre meg kell határozni, hogy a modellben az adatsor autoregresszivitása és a mozgó átlag szerepe mekkora súllyal legyen figyelembe véve. A kapott adatok alapján a mintában azonosítható ciklicitás periodikus. A periodicitást eredményezhette olyan áramló közeg, amely a megfelelő üledékek lerakásával alakított ki jellegzetes üledéksort. Azonban más folyamatok is okozhatnak lokális heterogenitást. A poszt-litifikációs szakaszban a kioldódás során különböző ionok kerülnek oldatba Abban az esetben, ha a perkolációs fluidumok telítetté válnak, a bennük található ionok kicsapódnak, ezzel egy jellegzetes, könnyen azonosítható tulajdonság képződik a kőzeten belül (pl. vaskiválás). A kicsapódást követően az oldat telítetlenné válik, és tovább folytatja útját a kőzetben. A hirtelen bekövetkező kicsapódások megváltoztatják a kőzet kémiai, fizikai tulajdonságait. Ha ez szabályosan ismétlődik, periodikus változások figyelhetők meg a kőzetben. A másodlagos cementáció, porozitás, ásványi anyagtartalom megváltozása megfelelő feltételek teljesülésekor hasonló periodicitást okozhat Mivel a vizsgált minta konszolidálatlan kőzet, a decementáció, a másodlagos porozitás, és a másodlagos cementáció nem lehet az említett periodikus változások kiváltója A megszerzett információnak a milliméteres tartományról a centiméteres, vagy több tíz centiméteres, esetleg méteres tartományba való kiteijesztése a terület megfelelő geológiai ismeretét, a képződményt létrehozó fizikai folyamatok, és egyéb tényezők, valamint az adott képződmény térbeli kiterjeszthetőségének ismeretét kívánja meg. Ezen ismeretek nélkül egy-egy képződmény tulajdonságainak korlátlan kiterjesztése hibás fejlődéstörténeti, vagy ősföldrajzi kép elkészítéséhez vezethet.