NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM NGUỒN GỐC CÔNG CỤ ĐÁ TỪ CÁC DI TÍCH KHẢO CỔ HỌC TIỀN SỬ Ở LÂM ĐỒNG - Full 10 điểm

TR ƯỜ NG ĐẠ I H Ọ C Đ À L Ạ T BÁO CÁO T Ổ NG K Ế T ĐỀ TÀI NGHIÊN C Ứ U C Ấ P TR ƯỜ NG Đề tài: NGHIÊN C Ứ U TH Ử NGHI Ệ M NGU Ồ N G Ố C CÔNG C Ụ Đ Á T Ừ CÁC DI TÍCH KH Ả O C Ổ H Ọ C TI Ề N S Ử Ở LÂM ĐỒ NG Ch ủ nhi ệ m đề tài: TR Ầ N NG Ọ C DI Ệ U QU Ỳ NH Lâm Đồ ng - 2014 Trang 1 M Ụ C L Ụ C Trang THÀNH VIÊN THAM GIA TH Ự C HI Ệ N ĐỀ TÀI 3 DANH M Ụ C CÁC CH Ữ VI Ế T T Ắ T 4 DANH M Ụ C CÁC B Ả NG 5 DANH M Ụ C CÁC HÌNH V Ẽ , ĐỒ TH Ị 6 M Ở ĐẦ U 7 CH ƯƠ NG 1–T Ổ NG QUAN 9 1 1 Nghiên c ứ u ngu ồ n g ố c trong kh ả o c ổ 9 1 1 1 Nguyên lý ngu ồ n g ố c 9 1 1 2 S ơ l ượ c v ề đ á 10 1 1 3 Ứ ng d ụ ng các k ỹ thu ậ t phân tích h ạ t nhân kh ả o c ổ h ọ c 12 1 2 Lý thuy ế t v ề ph ươ ng pháp phân tích kích ho ạ t neutron 13 1 2 1 Gi ớ i thi ệ u 13 1 2 2 Nguyên t ắ c c ủ a phân tích kích ho ạ t neutron 14 1 2 3 Phân tích kích ho ạ t neutron dùng lò ph ả n ứ ng 14 1 2 4 Nh ữ ng ph ươ ng pháp chu ẩ n hóa NAA 17 1 2 4 1 Ph ươ ng pháp tuy ệ t đố i 17 1 2 4 2 Ph ươ ng pháp t ươ ng đố i 18 1 2 4 3 Ph ươ ng pháp chu ẩ n đơ n 18 1 2 4 4 Ph ươ ng pháp chu ẩ n hóa k-zero (k0) 19 1 3 Ph ươ ng pháp x ử lý th ố ng kê đ a bi ế n 19 1 3 1 Gi ớ i thi ệ u 19 1 3 2 Ph ươ ng pháp phân tích thành ph ầ n chính PCA (Principal Component Analysis) 20 1 3 3 Ph ươ ng pháp phân tích nhóm CA (Cluster Analysis) 23 1 3 4 Các b ướ c c ơ b ả n trong x ử lý th ố ng kê đ a bi ế n s ố li ệ u th ự c nghi ệ m 24 1 3 5 Ch ươ ng trình x ử lý th ố ng kê đ a bi ế n 25 1 4 Vài nét v ề l ị ch s ử nghiên c ứ u kh ả o c ổ h ọ c ti ề n s ử Tây Nguyên 26 1 5 Khu v ự c nghiên c ứ u 29 CH ƯƠ NG 2 – TH Ự C NGHI Ệ M 31 2 1 Thu th ậ p m ẫ u 31 2 2 Xây d ự ng quy trình phân tích m ẫ u 31 2 2 1 Chu ẩ n b ị m ẫ u phân tích 31 2 2 2 Chu ẩ n b ị m ẫ u chu ẩ n, lá dò 31 2 2 3 Chi ế u và đ o m ẫ u 31 2 3 X ử lý ph ổ gamma và tính toán k ế t qu ả 33 2 4 Đ ánh giá quy trình phân tích 34 Trang 2 CH ƯƠ NG 3 – K Ế T QU Ả VÀ BÌNH LU Ậ N 38 3 1 Tóm t ắ t k ế t qu ả phân tích 38 3 2 K ế t qu ả x ử lý th ố ng kê 44 3 3 K ế t qu ả phân lo ạ i đ á t ạ i ba khu v ự c Lâm Đồ ng, Đắ c Nông và Gia Lai 47 K Ế T LU Ậ N 49 CÁC CÔNG TRÌNH D Ự KI Ế N ĐĂ NG T Ả I 51 TÀI LI Ệ U THAM KH Ả O 52 PH Ụ L Ụ C 55 Trang 3 THÀNH VIÊN THAM GIA TH Ự C HI Ệ N ĐỀ TÀI H ọ và tên Đơ n v ị công tác và l ĩ nh v ự c chuyên môn Tr ầ n Ng ọ c Di ệ u Qu ỳ nh Đ oàn Tr ọ ng Th ứ Lê Xuân H ư ng Tr ầ n Quang Thi ệ n H ồ V ă n Doanh Cao Đ ông V ũ Khoa V ậ t lý, Đ H Đ L; V ậ t lý h ạ t nhân Khoa V ậ t lý, Đ H Đ L; V ậ t lý h ạ t nhân Khoa L ị ch s ử , Đ H Đ L; Kh ả o c ổ h ọ c Trung tâm Phân tích, Vi ệ n Nghiên c ứ u h ạ t nhân; V ậ t lý h ạ t nhân Trung tâm Phân tích, Vi ệ n Nghiên c ứ u h ạ t nhân; V ậ t lý h ạ t nhân Trung tâm Phân tích, Vi ệ n Nghiên c ứ u h ạ t nhân; V ậ t lý h ạ t nhân Trang 4 DANH M Ụ C CÁC CH Ữ VI Ế T T Ắ T Ch ữ vi ế t t ắ t Ti ế ng Anh Ti ế ng Vi ệ t CA FA CDA HPGe IAEA INAA k0-NAA LOD NAA NIST PCA PC SPSS SRM UNESCO XRFA Cluster Analysis Factor Analysis Canonical Discriminant Analysis High Purity Germanium International Agency Atomic Energy Instrumental Neutron Activation Analysis k-zero Standardization Method ofNeutron Activation Analysis Limit of Detection Neutron Activation Analysis National Institute of Standards and Technology Principal Component Analysis Principal Component Statistical Package for Social Sciences Standard Reference Materials United Nations Scientific and Organization Educational Cultural X-Ray Fluorescence Analysis Phân tích nhóm Phân tích nhân t ố Phân tích bi ệ t s ố chính t ắ c Đầ u dò bán d ẫ n Ge siêu tinh khi ế t C ơ quan N ă ng l ượ ng Nguyên t ử Qu ố c t ế Phân tích kích ho ạ t neutron d ụ ng c ụ Ph ươ ng pháp chu ẩ n hóa k-zero trong phân tích kích ho ạ t neutron Gi ớ i h ạ n phát hi ệ n Phân tích kích ho ạ t neutron Vi ệ n Chu ẩ n và Công ngh ệ Qu ố c gia Hoa K ỳ Phân tích thành ph ầ n chính Thành ph ầ n chính Ch ươ ng trình x ử lý th ố ng kê dùng trong khoa h ọ c xã h ộ i(USA) Ch ấ t chu ẩ n tham kh ả o T ổ ch ứ c Khoa h ọ c, Giáo d ụ c và V ă n hóa Liên Hi ệ p Qu ố c Phân tích hu ỳ nh quang tia X Trang 5 DANH M Ụ C CÁC B Ả NG Trang B ả ng 2 1 – Thông tin l ấ y m ẫ u t ạ i các khu v ự c nghiên c ứ u 31 B ả ng 2 2 – Các ch ế độ chi ế u, rã, đ o cua m ẫ u đ á kh ả o c ổ 32 B ả ng 2 3 – Giá tr ị hàm l ượ ng (ppm) và sai s ố phân tích c ủ a 23 nguyên t ố trong m ẫ u chu ẩ n NIST 1633B (Coal Fly Ash) 35 B ả ng 2 4 – Giá tr ị hàm l ượ ng (ppm) và sai s ố phân tích c ủ a 20 nguyên t ố trong m ẫ u chu ẩ n NIST 278 (Obsidian Rock) 35 B ả ng 2 5 – Giá tr ị hàm l ượ ng (ppm) và sai s ố phân tích c ủ a 20 nguyên t ố trong m ẫ u chu ẩ n NIST 2711a (Montana II Soil) 36 B ả ng 2 6 - Gi ớ i h ạ n phát hi ệ n trung bình c ủ a 24 nguyên t ố trong các m ẫ u di v ậ t đ á theo quy trình phân tích 37 B ả ng 3 1 – B ả ng tóm t ắ t k ế t qu ả phân tích c ủ a nhóm đ á nguyên li ệ u 38 B ả ng 3 2 – B ả ng tóm t ắ t k ế t qu ả phân tích c ủ a nhóm đ á Thôn 4 38 B ả ng 3 3 – B ả ng tóm t ắ t k ế t qu ả phân tích c ủ a nhóm đ á Phúc H ư ng 39 B ả ng 3 4 – B ả ng tóm t ắ t k ế t qu ả phân tích c ủ a nhóm đ á Hoàn Ki ế m 40 B ả ng 3 5 – B ả ng tóm t ắ t k ế t qu ả phân tích c ủ a nhóm đ á Gan Thi 40 B ả ng 3 6 – B ả ng tóm t ắ t k ế t qu ả phân tích c ủ a nhóm đ á Lâm Đồ ng 41 B ả ng 3 7 – B ả ng tóm t ắ t k ế t qu ả phân tích c ủ a nhóm đ á Đắ c Nông 42 B ả ng 3 8 – B ả ng tóm t ắ t k ế t qu ả phân tích c ủ a nhóm đ á Gia Lai 42 B ả ng 3 9 – T ỉ l ệ trung bình hàm l ượ ng các m ẫ u đ á gi ữ a các khu v ự c nghiên c ứ u 43 Trang 6 DANH M Ụ C CÁC HÌNH V Ẽ Trang Hình 1 1 - Hai cách ti ế p c ậ n để xác đị nh ngu ồ n g ố c (H Neff, 2000) 9 Hình 1 2 - Bi ể u đồ (Na 2 O+K 2 O) - SiO 2 c ủ a Le Maitre (1989) dùng để phân lo ạ i các lo ạ i đ á núi l ử a 10 Hình 1 3 – Gi ả n đồ Th-Co theo A R HASTIE (2007) 11 Hình 1 4 - S ơ đồ bi ể u di ễ n quá trình ph ả n ứ ng b ắ t neutron trong NAA 14 Hình 1 5 - Phân b ố ph ổ thông l ượ ng n ơ trôn lò ph ả n ứ ng 15 Hình 1 6 - Giao di ệ n c ủ a ch ươ ng trình MURRAP 26 Hình 2 1 - Giao di ệ n ch ươ ng trình k0-DALAT 33 Hình 3 1 – K ế t qu ả x ử lý CA đố i v ớ i các m ẫ u đ á thu th ậ p t ạ i Lâm Đồ ng 45 Hình 3 2 – K ế t qu ả x ử lý PCA đố i v ớ i các m ẫ u đ á thu th ậ p t ạ i Lâm Đồ ng 46 Hình 3 3 – K ế t qu ả x ử lý PCA đố i v ớ i các m ẫ u đ á thu th ậ p t ạ i Lâm Đồ ng, Đắ c Nông và Gia Lai 46 Hình 3 4 – K ế t qu ả phân lo ạ i đ á t ạ i ba khu v ự c Gia Lai, Đắ c Nông và Lâm Đồ ng theo gi ả n đồ Th-Co 47 Trang 7 M Ở ĐẦ U Tr ướ c 1975, trên đấ t Tây Nguyên nói chung và trên đị a bàn t ỉ nh Lâm Đồ ng nói riêng, v ấ n đề nghiên c ứ u các v ă n hóa c ổ ch ư a đượ c quan tâm, h ầ u nh ư không có phát hi ệ n và nghiên c ứ u kh ả o c ổ nào Sau 1975, khi mi ề n Nam hoàn toàn đượ c gi ả i phóng, trên đấ t Tây Nguyên nói chung và Lâm Đồ ng nói riêng đ ã có r ấ t nhi ề u phát hi ệ n, khai qu ậ t kh ả o c ổ m ớ i Ở Lâm Đồ ng t ừ n ă m 2005 đế n nay đ ã phát hi ệ n đượ c 10 di tích công x ưở ng ch ế tác công c ụ đ á ở Huy ệ n Lâm Hà-T ỉ nh Lâm Đồ ng Trong đ ó 7 di tích đượ c đ ào thám sát là Thôn B ố n 1, Thôn B ố n 2 (Tr ầ n V ă n B ả o 2007: 36), Thôn B ố n 3, Thôn B ố n 4, Thôn B ố n 5, Gan Thi 1, Gan Thi 2 (Lê Xuân H ư ng 2010); 3 di tích đượ c khai qu ậ t là Thôn B ố n (Tr ầ n V ă n B ả o 2007: 31-42), Hoàn Ki ế m (Bùi Chí Hoàng 2010a: 35-49) và Phúc H ư ng (Bùi Chí Hoàng 2010b) Đ ây là ngu ồ n t ư li ệ u quan tr ọ ng cho vi ệ c nh ậ n th ứ c giai đ o ạ n ti ề n s ử ở Lâm Đồ ng nói chung và v ấ n đề công x ưở ng ch ế tác công c ụ đ á nói riêng Tuy nhiên, các di tích kh ả o c ổ h ọ c ti ề n s ử ở Lâm Đồ ng m ớ i đượ c nghiên c ứ u và công b ố s ơ b ộ , còn r ấ t nhi ề u câu h ỏ i mà các nhà kh ả o c ổ h ọ c đ ang c ố g ắ ng tìm l ờ i gi ả i đ áp Đề tài: “Nghiên c ứ u th ử nghi ệ m ngu ồ n g ố c công c ụ đ á t ừ các di tích kh ả o c ổ h ọ c ti ề n s ử ở Lâm Đồ ng” đượ c đặ t ra nh ằ m: - Xu ấ t phát t ừ th ự c tr ạ ng nghiên c ứ u kh ả o c ổ h ọ c ti ề n – s ơ s ử , nghiên c ứ u ngu ồ n g ố c công c ụ đ á t ừ các di tích kh ả o c ổ h ọ c ti ề n s ử ở Lâm Đồ ng có giá tr ị đặ c bi ệ t quan tr ọ ng đ óng góp vào quá trình nghiên c ứ u l ị ch s ử v ă n hóa ở Lâm Đồ ng nói riêng và Tây Nguyên nói chung - Qua nh ữ ng k ế t qu ả v ề ngu ồ n g ố c các công c ụ đ á s ẽ góp ph ầ n minh ch ứ ng cho quá trình ch ế tác đ á v ớ i k ĩ thu ậ t ch ế t ạ o ra các s ả n ph ẩ m T ừ đ ó, s ẽ cho th ấ y s ự ả nh h ưở ng, giao l ư u trao đổ i s ả n ph ẩ m đồ đ á gi ữ a các khu v ự c v ă n hóa và nh ữ ng vùng mi ề n khác nhau T ấ t c ả nh ữ ng đ i ề u trên đ ã và đ ang đư a ra nh ữ ng nh ậ n th ứ c m ớ i v ề kh ả o c ổ h ọ c ở Lâm Đồ ng - Nghiên c ứ u ngu ồ n g ố c công c ụ đ á t ừ các di tích kh ả o c ổ h ọ c ti ề n s ử ở Huy ệ n Lâm Hà - Lâm Đồ ng chính là góp m ộ t ph ầ n vào nh ậ n th ứ c thành t ự u ho ạ t độ ng th ủ Trang 8 công ch ế t ạ o công c ụ lao độ ng c ủ a c ư dân ti ề n – s ơ s ử , con đườ ng giao l ư u c ủ a các c ư dân ti ề n – s ơ s ử Lâm Đồ ng - Tìm hi ể u b ứ c tranh toàn c ả nh v ề quá kh ứ xa x ư a, góp ph ầ n khôi ph ụ c l ạ i di ệ n m ạ o c ủ a n ề n v ă n hóa c ổ trên m ả nh đấ t Lâm Đồ ng, c ũ ng nh ư có s ự so sánh, nh ậ n xét m ố i quan h ệ gi ữ a các di tích kh ả o c ổ h ọ c ti ề n-s ơ s ử ở Lâm Đồ ng và khu v ự c Tây Nguyên s ẽ hé d ầ n di ệ n m ạ o n ề n v ă n hóa c ổ m ộ t cách toàn di ệ n nh ấ t, góp ph ầ n nh ậ n th ứ c, b ả o v ệ , phát huy di s ả n kh ả o c ổ h ọ c trong t ươ ng lai V ớ i nh ữ ng ứ ng d ụ ng thành công c ủ a các k ỹ thu ậ t phân tích trong nghiên c ứ u ngu ồ n g ố c các v ậ t li ệ u kh ả o c ổ ( đồ g ố m, đồ đ á, đồ đồ ng,…) trong nhi ề u n ă m qua trên th ế gi ớ i và ở Vi ệ t Nam, chúng tôi mong mu ố n thông qua đề tài nghiên c ứ u này ứ ng d ụ ng ph ươ ng pháp phân tích kích ho ạ t neutron trên lò ph ả n ứ ng và các k ỹ thu ậ t x ử lý th ố ng kê để nghiên c ứ u th ử nghi ệ m ngu ồ n g ố c c ủ a các công c ụ đ á th ờ i ti ề n s ử ở Lâm Đồ ng Công vi ệ c này góp ph ầ n b ổ sung ngu ồ n t ư li ệ u cho vi ệ c nghiên c ứ u l ị ch s ử ở Lâm Đồ ng nói riêng và Tây Nguyên nói chung Ngoài ra, qua đề tài s ẽ t ạ o ti ề n đề cho vi ệ c áp d ụ ng quy trình nghiên c ứ u ngu ồ n g ố c di v ậ t kh ả o c ổ đấ t nung đ ã đượ c xây d ự ng thành công t ạ i Vi ệ n Nghiên c ứ u h ạ t nhân trên đố i t ượ ng di v ậ t đ á ph ụ c v ụ cho nghiên c ứ u kh ả o c ổ h ọ c trong n ướ c trong t ươ ng lai V ớ i nh ữ ng m ụ c tiêu nh ư trên, đề tài đượ c Tr ườ ng Đạ i h ọ c Đ à L ạ t cho phép th ự c hi ệ n trong th ờ i gian 1 n ă m t ừ tháng 12-2013 đế n tháng 12-2014 v ớ i t ổ ng kinh phí là 15 tri ệ u đồ ng Trang 9 CH ƯƠ NG I – T Ổ NG QUAN 1 1 Nghiên c ứ u ngu ồ n g ố c trong kh ả o c ổ 1 1 1 Nguyên lý ngu ồ n g ố c (Provenance postulate) Xác đị nh ngu ồ n g ố c d ự a trên thành ph ầ n hóa h ọ c c ủ a các nguyên t ố có trong m ẫ u v ậ t đ ã đượ c bi ế t đế n t ừ th ậ p k ỷ 70 c ủ a th ế k ỷ XX Weigand và các c ộ ng s ự c ủ a ông đượ c xem là nh ữ ng ng ườ i tiên phong trong n ỗ l ự c phân tích thành ph ầ n hóa h ọ c trong m ẫ u v ậ t để tìm hi ể u ngu ồ n g ố c c ủ a nó và đượ c ông phát bi ể u thành nguyên lý nh ư sau: “T ồ n t ạ i nh ữ ng s ự khác bi ệ t trong thành ph ầ n gi ữ a các ngu ồ n nguyên li ệ u t ự nhiên khác nhau mà nó v ượ t quá s ự khác bi ệ t gi ữ a các thành ph ầ n quan sát đượ c trong cùng m ộ t ngu ồ n nguyên li ệ u” Ngày nay, phát bi ể u này đượ c xem nh ư là “Nguyên lý ngu ồ n g ố c” c ủ a các nhà kh ả o c ổ Nó đượ c hi ể u r ằ ng, đồ t ạ o tác đượ c t ạ o ra t ừ m ộ t ngu ồ n nguyên li ệ u thô nào đ ó, có th ể đượ c xác đị nh m ộ t cách thành công thông qua vi ệ c phân tích thành ph ầ n hóa h ọ c c ủ a chúng, mi ễ n là s ự khác bi ệ t gi ữ a các ngu ồ n khác nhau ph ả i đủ l ớ n so v ớ i s ự khác bi ệ t gi ữ a chúng trong cùng m ộ t ngu ồ n Hình 1 1 - Hai cách ti ế p c ậ n để xác đị nh ngu ồ n g ố c (H Neff, 2000) Trang 10 T ừ nguyên lý c ủ a Weigand (1977), vào n ă m 2000, H Neff đ ã đư a ra hai cách ti ế p c ậ n trong nghiên c ứ u ngu ồ n g ố c cho hai nhóm đố i t ượ ng chính trong kh ả o c ổ h ọ c đ ó là các c ổ v ậ t đượ c làm t ừ các d ạ ng đ á (nhóm I) và các c ổ v ậ t đượ c làm t ừ đấ t sét, đồ đấ t nung, g ố m s ứ (nhóm II) Theo H Neff, vi ệ c xác đị nh ngu ồ n g ố c có th ể theo m ộ t trong hai h ướ ng riêng bi ệ t đượ c ch ỉ ra c ụ th ể trong Hình 1 1 N ế u các ngu ồ n đượ c đị nh v ị và nh ậ n di ệ n m ộ t cách rõ ràng thì ngu ồ n g ố c c ủ a các c ổ v ậ t ch ư a bi ế t đượ c so sánh v ớ i các nhóm đ ã bi ế t ngu ồ n g ố c (cách ti ế p c ậ n th ứ nh ấ t - nhóm I) Ví d ụ nh ư trong tr ườ ng h ợ p c ổ v ậ t đượ c làm t ừ các v ậ t li ệ u l ấ y t ừ các m ỏ khoáng núi l ử a, nguyên li ệ u thô t ừ các ngu ồ n này đượ c phân l ậ p và d ễ dàng đượ c nh ậ n di ệ n M ặ t khác, n ế u ngu ồ n đượ c phân b ố r ộ ng, đặ c bi ệ t đ úng trong tr ườ ng h ợ p các nguyên li ệ u thô là đấ t sét dùng trong s ả n xu ấ t các lo ạ i g ố m s ứ , vi ệ c l ấ y m ẫ u và phân l ậ p các ngu ồ n kh ả d ĩ là r ấ t khó (hay không th ự c t ế ), s ử d ụ ng cách ti ế p c ậ n th ứ II – nhóm II) 1 1 2 S ơ l ượ c v ề đ á Đ á là t ổ h ợ p có quy lu ậ t c ủ a các lo ạ i khoáng v ậ t có th ể là m ộ t th ể đị a ch ấ t có l ị ch s ử hình thành riêng bi ệ t Cách phân lo ạ i t ổ ng quát nh ấ t d ự a trên ngu ồ n g ố c thành t ạ o g ồ m đ á magma, đ á tr ầ m tích và đ á bi ế n ch ấ t Thiên th ạ ch đượ c xem là m ộ t nhóm đ á riêng có ngu ồ n g ố c t ừ v ũ tr ụ Đ á magma hình thành khi dung nham đ ông ngu ộ i trên b ề m ặ t ho ặ c k ế t tinh ở d ướ i sâu Các lo ạ i đ á mácma chi ế m kho ả ng 95% toàn b ộ ph ầ n phía trên c ủ a l ớ p v ỏ Trái Đấ t, nh ư ng chúng phân b ố ph ổ bi ế n h ơ n ở bên d ướ i l ớ p đ á tr ầ m tích và đ á bi ế n ch ấ t t ươ ng đố i m ỏ ng nh ư ng phân b ố r ộ ng Có nhi ề u cách để phân lo ạ i các đ á magma, nh ư ng ch ủ y ế u d ự a trên: Thành ph ầ n khoáng v ậ t c ủ a đ á (th ạ ch h ọ c) Hình 1 2 - Bi ể u đồ (Na 2 O+K 2 O) - SiO 2 c ủ a Le Maitre (1989) dùng để phân lo ạ i các lo ạ i đ á núi l ử a D ự a vào thành ph ầ n hoá h ọ c, có th ể s ử d ụ ng bi ể u đồ (Na 2 O+K 2 O) - SiO 2 (còn g ọ i là bi ể u đồ TAS) c ủ a Le Maitre (1989) (Hình 1 2), đượ c xây d ự ng trên c ơ s ở 24 000 đ á núi l ử a t ươ i ho ặ c ít bi ế n đổ i (vì khi bi ế n đổ i t ổ ng l ượ ng ki ề m thay đổ i khá nhi ề u) Trang 11 Trên bi ể u đồ này ch ỉ ra các tr ườ ng đ á núi l ử a khác nhau v ớ i các tên đ á đượ c th ừ a nh ậ n ph ổ bi ế n Tuy v ậ y, m ộ t s ố tr ườ ng, n ế u không có các thông s ố b ổ sung thì không th ể đị nh danh đượ c tên đ á Ví d ụ , tr ườ ng bazanit và tefrit ho ặ c trachyt và trachydacit Hình 1 3 - Gi ả n đồ Th-Co theo A R HASTIE (2007) Nhi ề u gi ả n đồ đồ thông th ườ ng khác c ũ ng đượ c s ử d ụ ng để phân lo ạ i đ á núi l ử a s ử d ụ ng các nguyên t ố độ ng Gi ả n đồ K 2 O-SiO 2 trong đị a ch ấ t đượ c s ử d ụ ng để phân lo ạ i đ á vòng cung núi l ử a (Basalt 45–52% SiO 2 , Andesite 52–63% SiO 2 , Dacites 63– 69% SiO 2 và Rhyolites >69% SiO 2 ,…) và chu ỗ i đ á núi l ử a (tholeiitic, calc-alkaline, high-K calc-alkaline và shoshonite theo hàm l ượ ng K 2 O), đặ c bi ệ t nh ạ y v ớ i nh ữ ng tác độ ng c ủ a s ự thay đổ i A R HASTIE (2007) là ng ườ i đề xu ấ t b ằ ng cách s ử d ụ ng nguyên t ố Th làm thay th ế cho K 2 O và Co thay cho SiO 2 đ ã xây d ự ng m ộ t s ơ đồ hình h ọ c t ươ ng t ự mà th ự c hi ệ n nhi ệ m v ụ phân lo ạ i nh ư ng m ạ nh m ẽ h ơ n cho các lo ạ i đ á * Các ký hi ệ u c ủ a HASTIE dùng để phân lo ạ i m ộ t s ố lo ạ i đ á magma B: Basalt: là lo ạ i đ á magma màu xám hay màu đ en, hình thành do mác ma phun trào ra ngoài mi ệ ng núi l ử a r ồ i ngu ộ i đ i Đ á Basalt th ườ ng có ki ế n trúc vi tinh, ẩ n tinh, th ủ y tinh ho ặ c pocfia do s ự ngu ộ i nhanh c ủ a dung nham trên m ặ t c ủ a Trái Đấ t Basalt th ườ ng có c ấ u t ạ o đặ c sít, dòng ch ả y, c ấ u t ạ o l ỗ h ổ ng (vesicular) ho ặ c d ạ ng x ỉ núi l ử a ch ứ a b ọ t (frothy scoria) Đ á balsalt khi ch ư a ch ị u s ự bào mòn c ủ a th ờ i ti ế t có màu xám ho ặ c đ en T ừ balsalt đ ôi khi còn dùng để ch ỉ lo ạ i đ á núi l ử a không b ị phun ra ngoài, n ằ m trong l ớ p đấ t nông, có thành ph ầ n balsalt đ i ể n hình BA/A: basaltic-andesite and andesite: là m ộ t lo ạ i đ á magma phun trào có thành ph ầ n trung tính, v ớ i ki ế n trúc ẩ n tinh đế n ban tinh V ề t ổ ng th ể , nó là lo ạ i đ á trung Trang 12 gian gi ữ a balsalt và dacite Thành ph ầ n khoáng v ậ t đặ c tr ư ng g ồ m plagiocla v ớ i pyroxen ho ặ c hornblend Magnetit, zircon, apatit, ilmenit, biotit, và granat là các khoáng v ậ t ph ụ th ườ ng g ặ p Fenspat ki ề m có th ể có m ặ t v ớ i s ố l ượ ng nh ỏ D/R: dacite and rhyolite (indicates that latites and trachytes also fall in the D/R fields) ; Dacite là m ộ t lo ạ i đ á magma phun trào hay đ á núi l ử a Nó có ki ế n trúc ẩ n tinh ho ặ c ban tinh và là m ộ t lo ạ i đ á trung tính có thành ph ầ n trung gian gi ữ a andesit và rhyolit Dacite có thành ph ầ n ch ủ y ế u là felspar plagioclase v ớ i biotit, hornblend, và pyroxen (augit và/ho ặ c enstatit) Nó có các h ạ t th ạ ch anh ở d ạ ng gi ố ng nh ư ban tinh tròn c ạ nh, b ị g ặ m mòn, ho ặ c ở trong n ề n c ủ a kh ố i đ á Rhyolit là m ộ t lo ạ i đ á magma phun trào có thành ph ầ n axit (giàu đ iôxít silic) (>69% SiO 2 ) Nó có th ể có nhi ề u ki ế n trúc t ừ th ủ y tinh, ẩ n tinh đế n ban tinh Các khoáng v ậ t chính th ườ ng bao g ồ m th ạ ch anh, fenspat và plagiocla ki ề m, còn các khoáng v ậ t ph ụ ph ổ bi ế n nh ư biotit và hornblend CA: calc-alkaline là m ộ t trong hai lo ạ i magma chính trong đ á núi l ử a, lo ạ i khác là tholeiitic Các lo ạ i đ á khác nhau trong lo ạ t calc-alkaline bao g ồ m các lo ạ i đ á núi l ử a nh ư basalt, andesite, dacite, rhyolite và m ộ t s ố h ọ đ á xâm nh ậ p (gabro, diorite, granodiorite và granite) IAT: Island Arc Tholeiite; là nhóm magma tholeiitic đượ c phân lo ạ i là subalkaline (chúng ch ứ a ít natri h ơ n m ộ t s ố lo ạ i đ á basalt khác) và đượ c phân bi ệ t v ớ i đ á calc-alkaline magma b ở i tr ạ ng thái kh ử oxy hóa c ủ a magma chúng k ế t tinh Khi magma m ẹ c ủ a basalt k ế t tinh, chúng ư u tiên k ế t tinh các hình th ứ c giàu magiê và ít s ắ t c ủ a các khoáng ch ấ t silicat olivin và pyroxen H-K and SHO: high-K calc-alkaline and shoshonite: là nhóm đ á magma có hàm l ượ ng K cao Đ á Shoshonitic có xu h ướ ng đượ c liên k ế t v ớ i calc-alkaline vòng cung núi l ử a trong quá trình di chuy ể n, nh ư ng shoshonite th ườ ng giàu K, tr ẻ h ơ n và n ằ m sâu h ơ n Theo kích th ướ c tinh th ể , đ á magma có th ể phân lo ạ i thành pecmatit (h ạ t r ấ t l ớ n), hi ể n tinh (ch ỉ có h ạ t l ớ n hay phanerit), ban tinh (m ộ t s ố h ạ t l ớ n trên n ề n là các h ạ t nh ỏ hay pocfia), vi tinh (ch ỉ có h ạ t nh ỏ hay aphanit), th ủ y tinh (không có h ạ t) 1 1 3 Ứ ng d ụ ng các k ỹ thu ậ t phân tích h ạ t nhân trong kh ả o c ổ h ọ c Ý ni ệ m v ề ph ả n ứ ng h ạ t nhân có th ể đượ c dùng cho phân tích đị nh l ượ ng đượ c Georg Hevesy và Hidle Levy đư a ra n ă m 1936 H ọ đ ã phát hi ệ n th ấ y nhi ề u nguyên t ố đấ t hi ế m tr ở nên có ho ạ t độ phóng x ạ cao sau khi đượ c chi ế u b ở i neutron, ho ạ t độ này đượ c phát ra t ừ nhi ề u nguyên t ố khác nhau và gi ả m d ầ n theo các tham s ố th ờ i gian khác nhau (T 1/2 ) T ừ phát hi ệ n này, h ọ đ ã nh ậ n ra v ề ti ề m n ă ng c ủ a vi ệ c nh ậ n di ệ n s ự có m ặ t c ủ a nh ữ ng nguyên t ố trong m ẫ u v ậ t là h ỗ n h ợ p c ủ a nhi ề u nguyên t ố thông qua vi ệ c đ o các b ứ c x ạ khác nhau và chu k ỳ bán h ủ y c ủ a nh ữ ng nguyên t ố phóng x ạ Trang 13 M ộ t trong nh ữ ng cách để xác đị nh nguyên t ố có trong các m ẫ u v ậ t là ph ươ ng pháp NAA Ti ề m n ă ng ứ ng d ụ ng c ủ a ph ươ ng pháp NAA l ầ n đầ u tiên đ ã đượ c Robert Oppenheimer th ừ a nh ậ n nh ư m ộ t công c ụ nghiên c ứ u c ủ a kh ả o c ổ h ọ c vào n ă m 1954, ông đ ã đề ngh ị Dodson và Sayre t ạ i phòng thí nghi ệ m qu ố c gia Hoa K ỳ Brookhaven s ử d ụ ng ph ươ ng pháp NAA nh ư m ộ t cách kh ả d ĩ để xác đị nh ngu ồ n g ố c c ủ a các m ả nh g ố m kh ả o c ổ C ũ ng trong th ờ i gian này, m ộ t nhóm nghiên c ứ u t ạ i Đạ i h ọ c Oxford c ũ ng b ắ t đầ u ti ế n hành nh ữ ng th ự c nghi ệ m v ớ i NAA trên các đố i t ượ ng g ố m và ti ề n c ổ Nh ữ ng ứ ng d ụ ng ban đầ u đ ã g ặ p ph ả i tr ở ng ạ i b ở i độ phân gi ả i kém c ủ a các h ệ đ o ph ổ gamma, nh ư ng s ự ra đờ i c ủ a đầ u dò (detector) Ge[Li] vào đầ u nh ữ ng n ă m 1960 đ ã mang l ạ i nh ữ ng c ả i ti ế n đ áng k ể v ề độ phân gi ả i cho các h ệ đ o ph ổ , đ i ề u này đ ã t ạ o ra m ộ t làn sóng cho ứ ng d ụ ng NAA trong ngành kh ả o c ổ h ọ c Bài báo cáo c ủ a Sayre (1965) v ề phân tích th ủ y tinh c ổ là báo cáo đầ u tiên v ề vi ệ c s ử d ụ ng và nh ữ ng l ợ i th ế c ủ a đầ u dò Ge[Li] trong NAA N ă m 1969, Perlman và Asaro đ ã đư a ra m ộ t mô t ả v ề ph ươ ng pháp chu ẩ n hóa so sánh trong NAA để áp d ụ ng trong xác đị nh ngu ồ n g ố c t ạ i phòng thí nghi ệ m Lawrence Berkeley Laboratory (LBL) T ừ đ ó NAA đượ c các nhà kh ả o c ổ s ử d ụ ng nhi ề u h ơ n trong kho ả ng th ờ i gian t ừ n ă m 1970 đế n n ă m 1980 để xác đị nh ngu ồ n g ố c cho các đố i t ượ ng nh ư : g ố m c ổ , khoáng núi l ử a (obsidian), đ á tr ầ m tích (chert) và các d ạ ng nguyên li ệ u khác T ừ nh ữ ng n ă m 1990 cho đế n nay, NAA đượ c xem nh ư m ộ t công c ụ trong nghiên c ứ u ngu ồ n g ố c c ủ a kh ả o c ổ h ọ c, đượ c s ử d ụ ng ở m ứ c cao và ngày càng r ộ ng rãi 1 2 Lý thuy ế t v ề ph ươ ng pháp phân tích kích ho ạ t neutron 1 2 1 Gi ớ i thi ệ u Phân tích kích ho ạ t neutron (NAA) là m ộ t k ỹ thu ậ t phân tích có độ nh ạ y cao đ áp ứ ng đượ c c ả hai yêu c ầ u đị nh tính và đị nh l ượ ng c ủ a phân tích đ a nguyên t ố trong nhi ề u lo ạ i m ẫ u khác nhau NAA đượ c gi ớ i thi ệ u t ừ n ă m 1936 b ở i Georg von Hevesy và Hilde Levi Cho đế n nay phân tích kích ho ạ t là ph ươ ng pháp phân tích hàm l ượ ng các nguyên t ố trong m ẫ u chính xác và ti ệ n l ợ i nh ấ t, trong đ ó neutron đượ c dùng để kích ho ạ t h ạ t nhân trong m ẫ u M ỗ i h ạ t nhân trong m ẫ u đề u có m ộ t xác su ấ t b ắ t neutron xác đị nh Xác su ấ t này có th ứ nguyên đượ c mô t ả b ằ ng đơ n v ị di ệ n tích và đượ c g ọ i là ti ế t di ệ n b ắ t neutron ( σ ) Thông l ượ ng neutron đượ c bi ể u di ễ n b ở i s ố neutron đ i qua m ộ t đơ n v ị di ệ n tích trong m ộ t đơ n v ị th ờ i gian (n cm -1 s -1 ) Các h ạ t nhân có cùng s ố proton nh ư ng khác s ố neutron là đồ ng v ị c ủ a nhau, có ngh ĩ a là cùng thu ộ c m ộ t nguyên t ố T ỉ s ố h ạ t nhân gi ữ a các đồ ng v ị c ủ a m ộ t nguyên t ố nào đ ó có s ố neutron c ụ th ể là độ ph ổ c ậ p đồ ng v ị ( θ ) Khi neutron có n ă ng l ượ ng th ấ p t ươ ng tác v ớ i h ạ t nhân bia qua quá trình tán x ạ không đ àn h ồ i, m ộ t h ạ t nhân h ợ p ph ầ n trung gian ở tr ạ ng thái kích thích đượ c t ạ o ra N ă ng l ượ ng kích thích c ủ a h ạ t nhân h ợ p ph ầ n chính là n ă ng l ượ ng liên k ế t c ủ a neutron v ớ i h ạ t nhân H ầ u h ế t các h ạ t nhân h ợ p ph ầ n đề u có khuynh h ướ ng tr ở v ề tr ạ ng thái Trang 14 cân b ằ ng b ằ ng cách phát ra tia gamma t ứ c th ờ i đặ c tr ư ng Trong nhi ề u tr ườ ng h ợ p, tr ạ ng thái cân b ằ ng m ớ i này l ạ i t ạ o ra m ộ t h ạ t nhân phóng x ạ phân rã b ằ ng cách phát m ộ t ho ặ c nhi ề u gamma tr ễ đặ c tr ư ng nh ư ng ở m ộ t t ố c độ ch ậ m h ơ n nhi ề u so v ớ i quá trình phát tia gamma t ứ c th ờ i ở trên Tia gamma phát ra v ớ i m ộ t xác su ấ t riêng đượ c g ọ i là c ườ ng độ gamma tuy ệ t đố i ( γ ) Các tia gamma có th ể đượ c phát hi ệ n b ằ ng detector bán d ẫ n có độ phân gi ả i n ă ng l ượ ng cao Trong ph ổ gamma nh ậ n đượ c, n ă ng l ượ ng c ủ a đỉ nh h ấ p th ụ toàn ph ầ n xác đị nh s ự có m ặ t c ủ a nguyên t ố trong m ẫ u ( đị nh tính) và di ệ n tích c ủ a đỉ nh cho phép xác đị nh hàm l ượ ng c ủ a nguyên t ố đ ó ( đị nh l ượ ng) 1 2 2 Nguyên t ắ c c ủ a phân tích kích ho ạ t neutron C ơ s ở c ủ a phân tích kích ho ạ t neutron là ph ả n ứ ng c ủ a các neutron v ớ i h ạ t nhân nguyên t ử Quan tr ọ ng nh ấ t trong NAA là ph ả n ứ ng b ắ t neutron (n, γ ), trong đ ó h ạ t nhân X (h ạ t nhân bia) h ấ p th ụ m ộ t neutron, s ả n ph ẩ m t ạ o ra là m ộ t h ạ t nhân phóng x ạ v ớ i cùng s ố nguyên t ử Z nh ư ng có s ố kh ố i A t ă ng lên m ộ t đơ n v ị và phát ra tia gamma đặ c tr ư ng (hình 1 3), quá trình này đượ c mô t ả b ở i ph ả n ứ ng: γ + → → + + + X X n X A Z A Z A Z 1 1 1 0 * ) ( A: s ố kh ố i c ủ a nguyên t ố bia Z: s ố đ i ệ n tích c ủ a h ạ t nhân bia Ký hi ệ u (*) trong quá trình trên bi ể u di ễ n h ạ t nhân h ợ p ph ầ n ở giai đ o ạ n trung gian Hình 1 4 - S ơ đồ bi ể u di ễ n quá trình ph ả n ứ ng b ắ t neutron trong NAA 1 2 3 Phân tích kích ho ạ t neutron dùng lò ph ả n ứ ng M ặ c dù có nhi ề u lo ạ i ngu ồ n neutron (lò ph ả n ứ ng, máy gia t ố c, ngu ồ n đồ ng v ị ,v v…) đượ c s ử d ụ ng trong k ỹ thu ậ t NAA, nh ư ng các lò ph ả n ứ ng h ạ t nhân v ớ i dòng neutron có thông l ượ ng cao t ừ s ự phân h ạ ch c ủ a uranium cho độ nh ạ y có th ể cao nh ấ t Trang 15 v ớ i h ầ u h ế t các nguyên t ố Các lo ạ i lò ph ả n ứ ng khác nhau và nh ữ ng v ị trí khác nhau trong m ộ t lò ph ả n ứ ng có th ể thay đổ i đ áng k ể phân b ố n ă ng l ượ ng và thông l ượ ng neutron Neutron sinh ra trong lò ph ả n ứ ng có n ă ng l ượ ng trong kho ả ng t ừ 0 đế n 20 MeV Trong kho ả ng n ă ng l ượ ng này, tính ch ấ t t ươ ng tác c ủ a neutron v ớ i v ậ t ch ấ t khác nhau trong các mi ề n n ă ng l ượ ng khác nhau Do đ ó, ng ườ i ta chia ph ổ neutron thành ba vùng n ă ng l ượ ng t ươ ng ứ ng trong m ỗ i vùng n ă ng l ượ ng là m ỗ i lo ạ i neutron có các đặ c đ i ể m khác nhau C ụ th ể là: - Neutron nhi ệ t: có n ă ng l ượ ng trong kho ả ng 0 < E n < 0 5eV, m ậ t độ neutron nhi ệ t tuân theo phân b ố Maxwell-Boltzmann: M ậ t độ n ơ trôn nhi ệ t ph ụ thu ộ c vào n ă ng l ượ ng theo qui lu ậ t Maxwell – Boltzmann ( ) 3 2 2 ( ) E kT n n E e E kT π π − = V ớ i: 0 ( ) n n E dE ∞ = ∫ là m ậ t độ neutron toàn ph ầ n k là h ằ ng s ố Boltzmann k = 8,61× 10 -5 eV/K Ở T = 293,6 K thì v = 2200 m/sec N ă ng l ượ ng n ơ trôn nhi ệ t E T = 0,0253 eV Hình 1 5 - Phân b ố ph ổ thông l ượ ng n ơ trôn lò ph ả n ứ ng - Neutron trên nhi ệ t: có n ă ng l ượ ng trong kho ả ng t ừ 0,5eV < E n < 0,5MeV Ti ế t di ệ n c ủ a neutron trên nhi ệ t t ươ ng tác v ớ i v ậ t ch ấ t có d ạ ng c ộ ng h ưở ng Do đ ó, vùng này còn đượ c g ọ i là vùng c ộ ng h ưở ng Phân b ố thông l ượ ng netron trên nhi ệ t đượ c mô t ả m ộ t cách lý t ưở ng theo quy lu ậ t 1/E Nh ư ng trong th ự c t ế d ạ ng 1/E đươ c Trang 16 thay b ở i 1/E 1+ α , v ớ i α là h ệ s ố không ph ụ thu ộ c n ă ng l ượ ng bi ể u di ễ n độ l ệ ch ph ổ kh ỏ i quy lu ậ t 1/E và có giá tr ị n ằ m trong kho ả ng [-1,1] - Neutron nhanh: có n ă ng l ượ ng E n > 0,5MeV, c ự c đạ i ở 0,7MeV, đượ c mô t ả b ở i phân b ố Watt Sau quá trình làm ch ậ m, neutron nhanh chuy ể n thành neutron trên nhi ệ t và neutron nhi ệ t Tuy nhiên, quá trình phân h ạ ch v ẫ n ti ế p di ễ n nên v ẫ n t ồ n t ạ i m ộ t s ố neutron nhanh đồ ng th ờ i v ớ i hai lo ạ i kia Khi k ế t h ợ p vi ệ c kích ho ạ t trên lò ph ả n ứ ng v ớ i vi ệ c đ o ph ổ gamma sau khi chi ế u b ằ ng h ệ ph ổ k ế gamma dùng detector bán d ẫ n, ta có m ố i quan h ệ gi ữ a t ố c độ ph ả n ứ ng (R) và s ố đế m ghi đượ c (N p ) c ủ a đỉ nh gamma quan tâm nh ư sau: p c p N C D S t N R ε γ / = Trong đ ó: A w N N M θ = : s ố h ạ t nhân N A : s ố Avogadro (N A ≈ 6,023 × 1023 mol -1 ) N p : di ệ n tích đỉ nh gamma S = 1- exp(- λ t i ): h ệ s ố bão hòa, hi ệ u ch ỉ nh th ờ i gian chi ế u, λ = ln2/T 1/2 v ớ i T 1/2 là chu kì bán h ủ y t i : th ờ i gian chi ế u D = exp(- λ t d ): h ệ s ố phân rã, hi ệ u ch ỉ nh th ờ i gian phân rã t d : th ờ i gian rã C = [1-exp(- λ t m )]/( λ t m ): h ệ s ố đ o, hi ệ u ch ỉ nh th ờ i gian đ o t m : th ờ i gian đ o w: kh ố i l ượ ng nguyên t ố đượ c chi ế u x ạ (g), w = ρ W v ớ i ρ là hàm l ượ ng nguyên t ố quan tâm trong m ẫ u (g/g), W là kh ố i l ượ ng m ẫ u (g) θ : đổ ph ổ c ậ p đồ ng v ị (%) M: kh ố i l ượ ng nguyên t ử c ủ a nguyên t ố bia (g/mol) γ : xác su ấ t phát tia gamma c ầ n đ o ε p : hi ệ u su ấ t ghi đỉ nh (%) Thay N vào ta có: / / p m A p N t SDCw R N M θ ε γ = Khi đặ t h ạ t nhân trong tr ườ ng neutron, t ố c độ ph ả n ứ ng đượ c tính b ở i công th ứ c: ( ) ( ) ( ) ( ) 0 0 R v v d E E dE φ σ ν φ σ ∞ ∞ = = ∫ ∫ Trong đ ó: σ (v): ti ế t di ệ n ph ả n ứ ng (n, γ ) ở v ậ n t ố c neutron v, (cm 2 ) Trang 17 σ (E): ti ế t di ệ n ph ả n ứ ng (n, γ ) ở n ă ng l ượ ng neutron E, (cm 2 ) φ (v): thông l ượ ng neutron ở v ậ n t ố c v; φ (v) = n(v) v v ớ i n(v): m ậ t độ neutron ở v ậ n t ố c neutron v φ (E): thông l ượ ng neutron ở n ă ng l ượ ng E Theo quy ướ c Hogdahl t ố c độ ph ả n ứ ng R có th ể đượ c vi ế t nh ư sau: ) ( 0 0 α φ σ φ I G G R e e th th + = Trong đ ó: th φ : thông l ượ ng neutron nhi ệ t, (n cm -2 s -1 ) e φ : thông lu ợ ng neutron trên nhi ệ t, (n cm -2 s -1 ) 0 σ : ti ế t di ệ n neutron nhi ệ t 0 1 ( ) ( ) (1 ) Cd E dE I eV E E α α σ α + ∞ = ∫ : tích phân c ộ ng h ưở ng c ủ a phân b ố thông l ượ ng neutron trên nhi ệ t không tuân theo quy lu ậ t 1/E, (cm 2 ) G th và G e l ầ n l ượ t là h ệ s ố hi ệ u ch ỉ nh t ự che ch ắ n neutron nhi ệ t và trên nhi ệ t K ế t h ợ p ph ươ ng trình trên ta có: 0 0 / [ ( )] p m A th th e e p N t N G G I SDCw M θ γ ϕ σ ϕ α ε = + T ố c độ đế m riêng hay ho ạ t độ riêng đượ c đị nh ngh ĩ a: / p m N t A sp S D C w = Hay ph ươ ng trình kích ho ạ t theo t ố c độ đế m riêng: 0 0 [ ( )] A th th e e p N A G G I sp M θγ ϕ σ ϕ α ε = + Hay là ph ươ ng trình kích ho ạ t cho m ộ t l ượ ng nguyên t ố (g) nh ư sau: 0 0 / 1 1 ( ) [ ( )] p m A th th e e p N t M w SDC N G G I θ γ ϕ σ ϕ α ε = + 1 2 4 Nh ữ ng ph ươ ng pháp chu ẩ n hóa NAA Chu ẩ n hóa NAA là làm cho quy trình th ự c nghi ệ m phù h ợ p v ớ i ph ươ ng th ứ c tính toán đ ã ch ọ n c ủ a NAA Có 4 ph ươ ng pháp chu ẩ n hóa NAA: tuy ệ t đố i, t ươ ng đố i, chu ẩ n đơ n và k-zero 1 2 4 1 Ph ươ ng pháp tuy ệ t đố i Hàm l ượ ng nguyên t ố ρ (g/g) thu đượ c b ằ ng cách chi ế u kèm m ẫ u v ớ i m ộ t monitor chu ẩ n (ký hi ệ u *) : * * * * * * * 0 0 * * 0 0 / ( ) [ ( )] ( ) [ ( )] p m p th th e e sp th th e e p N t G G I M SDCW A M G G I ε ϕ σ φ α θ γ ρ θ γ ϕ σ φ α ε + = ⋅ ⋅ ⋅ + Trang 18 Trong th ự c t ế , ng ườ i ta dùng thông s ố Q 0 = I 0 / σ 0 để tính hàm l ượ ng vì Q 0 đượ c tính t ừ th ự c nghi ệ m chính xác h ơ n I0 và σ 0 Th ế Q 0 vào và bi ế n đổ i ph ươ ng trình ta có ph ươ ng trình c ơ b ả n c ủ a ph ươ ng pháp tuy ệ t đố i: * * * * * 0 0 * 0 0 / ( ) * * [ ( )] * [ ( )] p m p th e sp th e p N t M G f G Q SDCW A G f G Q M ε θ γ σ α ρ α ε θ γ σ + = ⋅ ⋅ + Trong đ ó: th e f φ φ = : là t ỉ s ố thông l ượ ng netron nhi ệ t trên thông l ượ ng neutron trên nhi ệ t 0 0 0 429 0 429 ( ) (1 ) (2 1) r Cd Q Q eV E E α α α α α − = + + v ớ i 0 0 0 / Q I σ = E Cd : n ă ng l ượ ng c ắ t Cd ( E Cd = 0,55 eV) r E : n ă ng l ượ ng c ộ ng h ưở ng hi ệ u d ụ ng (eV) α : độ l ệ ch kh ỏ i quy lu ậ t 1/E c ủ a neutron trên nhi ệ t, phân b ố g ầ n đ úng theo 1/E 1+ α Các s ố li ệ u h ạ t nhân (M, θ , σ 0 và γ ) trong ph ươ ng trình c ơ b ả n c ủ a ph ươ ng pháp tuy ệ t đố i đượ c l ấ y t ừ tài li ệ u Tuy nhiên vì các thông s ố này đượ c xác đị nh b ằ ng các ph ươ ng pháp độ c l ậ p do đ ó độ không chính xác c ủ a các thông s ố này – đặ c bi ệ t là c ủ a σ 0 và γ s ẽ đ óng góp vào khi tính hàm l ượ ng b ằ ng công th ứ c trên d ẫ n đế n sai s ố tính toán l ớ n Đ ây chính là nh ượ c đ i ể m c ơ b ả n c ủ a ph ươ ng pháp tuy ệ t đố i 1 2 4 2 Ph ươ ng pháp t ươ ng đố i Trong ph ươ ng pháp chu ẩ n hóa t ươ ng đố i, m ẫ u c ầ n phân tích đượ c chi ế u cùng v ớ i m ẫ u chu ẩ n hay m ẫ u tham kh ả o ch ứ a m ộ t l ượ ng đ ã bi ế t c ủ a nguyên t ố quan tâm M ẫ u tham kh ả o hay m ẫ u chu ẩ n đượ c chi ế u và đ o d ướ i cùng m ộ t đ i ề u ki ệ n nh ư m ẫ u phân tích Do đ ó, các giá tr ị nh ư : ti ế t di ệ n b ắ t neutron, thông l ượ ng, hi ệ u su ấ t ghi, th ờ i gian chi ế u,… b ị tri ệ t tiêu D ự a vào t ỉ s ố gi ữ a hai ph ươ ng trình kích ho ạ t c ủ a m ẫ u và m ẫ u chu ẩ n, hàm l ượ ng đượ c tính b ằ ng ph ươ ng pháp t ươ ng đố i nh ư sau: / / p m p m N t N t DCW DCw x s ρ     =         Trong đ ó “x” ch ỉ m ẫ u phân tích, “s” ch ỉ m ẫ u chu ẩ n Có th ể nói đ ây là ph ươ ng pháp cho k ế t qu ả chính xác nh ấ t trong các ph ươ ng pháp chu ẩ n hóa c ủ a NAA Nh ượ c đ i ể m c ủ a ph ươ ng pháp này là trong m ộ t s ố tr ườ ng h ợ p không tìm đượ c m ẫ u chu ẩ n có thành ph ầ n và c ấ p hàm l ượ ng t ươ ng đồ ng (matrix) v ớ i m ẫ u phân tích 1 2 4 3 Ph ươ ng pháp chu ẩ n đơ n Chi ế u m ẫ u cùng v ớ i m ộ t monitor dùng làm chu ẩ n Ph ươ ng pháp này d ự a trên vi ệ c g ộ p các thông s ố h ạ t nhân, đ i ề u ki ệ n chi ế u và đ o l ạ i thành h ệ s ố k: 0 0 * * * * * 0 0 * ( ) * * ( ) p th e th e p M G f G Q k G f G Q M ε θ γ σ α α ε θ γ σ + = ⋅ ⋅ + Trang 19 H ệ s ố k c ủ a t ừ ng nguyên t ố đượ c đ o b ằ ng th ự c nghi ệ m và đượ c l ậ p thành b ả ng T ừ đ ó hàm l ượ ng c ủ a nguyên t ố quan tâm đượ c tính theo công th ứ c: * / ( ) 1 p m sp N t SDCW A k ρ = ⋅ Ư u đ i ể m c ủ a ph ươ ng pháp này là thu ậ n ti ệ n cho vi ệ c phân tích đ a nguyên t ố Tuy nhiên vì h ệ s ố k ph ụ thu ộ c vào các thông s ố c ủ a thi ế t b ị chi ế u và h ệ đ o, do đ ó nh ượ c đ i ể m c ủ a ph ươ ng pháp chu ẩ n đơ n là không linh ho ạ t m ỗ i khi thay đổ i đ i ề u ki ệ n chi ế u ho ặ c h ệ đ o thì ph ả i xác đị nh l ạ i t ậ p h ợ p h ệ s ố k, đ ây là công vi ệ c m ấ t r ấ t nhi ề u th ờ i gian 1 2 4 4 Ph ươ ng pháp chu ẩ n hóa k-zero (k 0 ) Các ph ươ ng pháp chu ẩ n hóa thông th ườ ng có m ộ t s ố nh ượ c đ i ể m c ầ n kh ắ c ph ụ c, ng ườ i ta đ ã nghiên c ứ u đư a ra m ộ t ph ươ ng pháp m ớ i là ph ươ ng pháp chu ẩ n hóa k 0 trong NAA (k 0 -NAA) để kh ắ c ph ụ c m ộ t s ố nh ượ c đ i ể m c ủ a các ph ươ ng pháp đ ã trình bày ở trên, ph ươ ng pháp này th ỏ a các yêu c ầ u sau: (i) đơ n gi ả n trong th ự c nghi ệ m; (ii) độ chính xác cao; (iii) linh ho ạ t khi thay đổ i đ i ề u ki ệ n chi ế u và đ o; (iv) thích h ợ p v ớ i vi ệ c t ự độ ng hóa (máy tính hóa) Ph ươ ng pháp này đượ c phát tri ể n nh ư là ph ươ ng pháp chu ẩ n hóa tuy ệ t đố i, trong đ ó d ữ li ệ u h ạ t nhân không tin c ậ y đượ c thay b ở i h ằ ng s ố h ạ t nhân t ổ h ợ p đượ c xác đị nh chính xác b ằ ng th ự c nghi ệ m đượ c g ọ i là h ệ s ố k- zero (k 0 ), hay nh ư là ph ươ ng pháp chu ẩ n đơ n đượ c làm cho linh ho ạ t khi thay đổ i v ị trí chi ế u và h ệ đ o Xu ấ t phát t ừ h ệ s ố k c ủ a ph ươ ng pháp chu ẩ n đơ n, ng ườ i ta đị nh ngh ĩ a h ệ s ố k 0 sao cho độ c l ậ p v ớ i đ i ề u ki ệ n chi ế u và đ o: 0, 0, ( ) 0, c M m s s s k s M s m m m γ θ σ γ θ σ = Trong đ ó “a” ch ỉ nguyên t ố c ầ n phân tích, “m” ch ỉ nguyên t ố làm monitor (ph ổ bi ế n là Au) H ệ s ố k 0 đượ c đ o b ằ ng th ự c nghi ệ m và l ậ p thành b ả ng Chi ế u m ẫ u cùng lúc v ớ i lá dò (monitor), ta thu đượ c hàm l ượ ng nguyên t ố c ầ n phân tích: , , , 0, , 0, , , 0, , / ( ) 1 ( ) ( ) p m p m th m e m m a sp m m th a e a a p a N t SDCW G f G Q A k a G f G Q ε α ρ α ε     ⋅ + ⋅   = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ V ớ i nh ữ ng ư u đ i ể m c ủ a ph ươ ng pháp k 0 , các phòng thí nghi ệ m NAA c ủ a c ơ quan n ă ng l ượ ng nguyên t ử qu ố c t ế (IAEA) và T ổ ch ứ c Châu Âu (EEC) đ ã khuy ế n cáo dùng k 0 – INAA nh ư m ộ t ph ươ ng pháp chu ẩ n trong nhi ề u đố i t ượ ng nghiên c ứ u V ớ i vai trò này, ph ươ ng pháp k 0 – INAA ngày càng đượ c nghiên c ứ u, phát tri ể n và hoàn thi ệ n 1 3 Ph ươ ng pháp x ử lý th ố ng kê đ a bi ế n 1 3 1 Gi ớ i thi ệ u Trang 20 Ngày nay, các ph ươ ng pháp phân tích th ố ng kê đ a bi ế n đượ c áp d ụ ng r ấ t r ộ ng rãi trong nhi ề u ngành khoa h ọ c k ỹ thu ậ t khác nhau nh ư : Môi tr ườ ng, đị a ch ấ t, kh ả o c ổ , y h ọ c, sinh h ọ c, kinh t ế , xã h ộ i h ọ c… L ị ch s ử ra đờ i c ủ a ph ươ ng pháp phân tích th ố ng kê đ a bi ế n g ắ n li ề n v ớ i th ố ng kê m ộ t bi ế n Các ph ươ ng pháp phân tích th ố ng kê m ộ t bi ế n g ặ p ph ả i khó kh ă n c ơ b ả n khi x ử lý v ớ i nh ữ ng t ậ p h ợ p d ữ li ệ u l ớ n, ph ứ c t ạ p, nhi ề u thông tin, trong khi ph ươ ng pháp th ố ng kê m ộ t bi ế n không th ể đư a ra câu tr ả l ờ i chính xác cho toàn b ộ t ậ p s ố li ệ u mà nó ch ỉ phân tích đượ c t ừ ng b ộ s ố li ệ u riêng r ẽ trong t ậ p s ố li ệ u đ ó Phân tích th ố ng kê đ a bi ế n x ử lý đồ ng th ờ i b ộ s ố li ệ u c ủ a t ừ ng bi ế n hay nói cách khác nó phân tích th ố ng kê t ừ ng bi ế n riêng r ẽ , nó khác bi ệ t ở ch ỗ sau khi x ử lý th ố ng kê riêng r ẽ t ừ ng bi ế n nó s ử d ụ ng nh ữ ng ph ươ ng pháp phân tích để đư a ra các m ố i quan h ệ gi ữ a các bi ế n v ớ i nhau V ớ i nh ữ ng b ộ s ố li ệ u l ớ n và nhi ề u chi ề u nh ư trong th ố ng kê đ a bi ế n thì đạ i s ố ma tr ậ n tr ở thành c ơ s ở tính toán cho h ầ u h ế t các ph ươ ng pháp phân tích đ a bi ế n S ự phát tri ể n c ủ a máy tính và công ngh ệ thông tin vi ệ c gi ả i nh ữ ng ma tr ậ n này tr ở nên đơ n gi ả n h ơ n và phân tích th ố ng kê đ a bi ế n đ ã đượ c s ử d ụ ng trong nhi ề u l ĩ nh v ự c khác nhau và gi ả i quy ế t thành công r ấ t nhi ề u bài toán ph ứ c t ạ p Trong kh ả o c ổ h ọ c, s ố li ệ u kh ả o sát b ằ ng các ph ươ ng pháp phân tích là c ơ s ở d ữ li ệ u v ề hàm l ượ ng đ a nguyên t ố (~20-30 nguyên t ố ) trong m ộ t t ậ p h ợ p m ẫ u nghiên c ứ u C ơ s ở d ữ li ệ u này hàm ch ứ a nhi ề u thông tin đặ c tr ư ng cho nguyên li ệ u làm ra chúng nh ư : thành ph ầ n các nguyên t ố chính đạ i di ệ n cho m ộ t ngu ồ n nào đ ó, m ộ t l ớ p m ẫ u nào đ ó, v v… s ự gi ố ng và khác nhau gi ữ a các nhóm m ẫ u v ề ngu ồ n g ố c, xu ấ t x ứ , v ề th ờ i đạ i hay đượ c t ạ o ra t ừ nh ữ ng công ngh ệ khác nhau, t ừ nh ữ ng t ộ c ng ườ i khác nhau trong quá kh ứ V ớ i b ộ s ố li ệ u nhi ề u chi ề u nh ư v ậ y phân tích th ố ng kê đ a bi ế n là thích h ợ p nh ấ t để nghiên c ứ u ngu ồ n g ố c trong kh ả o c ổ Có 4 ph ươ ng pháp th ố ng kê đ a bi ế n đượ c s ử d ụ ng ph ổ bi ế n nh ấ t trong vi ệ c x ử lý s ố li ệ u phân tích là : + Phép phân tích các thành ph ầ n chính – PCA (Principal Component Analysis) + Phép phân tích nhóm – CA (Cluster Analysis) + Phân tích bi ệ t s ố chính t ắ c – CDA(Canonical Discriminant Analysis) + Ph ươ ng pháp phân tích nhân t ố - FA(Factor analysis) 2 ph ươ ng pháp: “Phân tích thành ph ầ n chính”, “Phân tích nhóm” đượ c s ử d ụ ng để th ố ng kê đ a bi ế n cho b ộ s ố li ệ u (~20-30 nguyên t ố ) trong các m ẫ u di v ậ t kh ả o c ổ b ằ ng đ á 1 3 2 Ph ươ ng pháp phân tích thành ph ầ n chính PCA (Principal Component Analysis) Phép phân tích PCA là m ộ t trong nh ữ ng k ỹ thu ậ t x ử lý s ố li ệ u đ a chi ề u quan tr ọ ng nh ấ t đượ c s ử d ụ ng trong kh ả o c ổ h ọ c và nhi ề u l ĩ nh v ự c khoa h ọ c khác Ph ươ ng pháp này cho phép chúng ta gi ả m thi ể u đượ c đ áng k ể s ố chi ề u c ủ a t ậ p s ố li ệ u b ằ ng cách l ậ p các t ổ h ợ p tuy ế n tính t ừ t ấ t c ả các véct ơ quan sát để hình thành m ộ t s ố véct ơ s ố li ệ u Trang 21 m ớ i có độ nh ạ y cao nh ấ t đố i v ớ i s ự th ă ng giáng th ố ng kê hay c ấ u trúc c ủ a t ậ p s ố li ệ u Các véct ơ s ố li ệ u m ớ i này đượ c g ọ i là các thành ph ầ n chính PC (Principle components) T ừ các h ệ s ố t ổ h ợ p tuy ế n tính chúng ta s ẽ xác đị nh đượ c các thành ph ầ n nguyên t ố chính và m ố i t ươ ng quan đặ c tr ư ng gi ữ a các thành ph ầ n chính này Các t ươ ng quan đặ c tr ư ng khác nhau s ẽ đạ i di ệ n cho các nhóm m ẫ u có ngu ồ n g ố c xu ấ t x ứ khác nhau Ngoài ra, chúng còn có th ể lo ạ i b ỏ s ự ả nh h ưở ng c ủ a các thành ph ầ n nguyên t ố có tr ọ ng s ố t ươ ng quan th ấ p và gây phân tán (nhi ễ u) trong quá trình x ử lý s ố li ệ u mà không làm m ấ t đ áng k ể l ượ ng thông tin ch ứ a th ố ng kê c ủ a t ậ p s ố li ệ u Thành ph ầ n chính tách ra đầ u tiên (PC1) bao g ồ m m ộ t s ố l ượ ng l ớ n nh ấ t các phép bi ế n đổ i t ổ ng và có m ố i quan h ệ tuy ế n tính v ớ i các bi ế n ban đầ u Thành ph ầ n chính th ứ 2 (PC2) ch ứ a đự ng ph ầ n l ớ n các phép bi ế n đổ i còn l ạ i và có tính ch ấ t tr ự c giao v ớ i thành ph ầ n chính th ứ nh ấ t Thông th ườ ng, các t ươ ng quan này đượ c mô t ả b ở i 3 thành ph ầ n chính đầ u tiên (PC1, PC2 và PC3) v ớ i xác su ấ t kho ả ng 70% ho ặ c h ơ n Các b ướ c c ơ b ả n trong phân tích thành ph ầ n chính: B ướ c 1- Chu ẩ n b ị s ố li ệ u ban đầ u: S ố li ệ u ban đầ u là s ố li ệ u v ề hàm l ượ ng c ủ a p nguyên t ố trong n m ẫ u, c ầ n chu ẩ nb ị d ướ i d ạ ng m ộ t ma tr ậ n A c ấ p n×p; n đượ c g ọ i là s ố chi ề u c ủ a vect ơ quan sát (s ố m ẫ u phân tích), p là s ố bi ế n ứ ng v ớ i m ỗ i véct ơ (s ố nguyên t ố ) 11 12 1 21 22 2 1 2 p p n n np a a a a a a A a a a …     …     =           …   Chu ẩ n hóa s ố li ệ u, cách thông th ườ ng là chuy ể n s ố li ệ u v ề thang logarit c ơ s ố 10 M ụ c đ ích c ủ a vi ệ c làm này là gi ả m thi ể u s ự chênh l ệ ch quá l ớ n v ề hàm l ượ ng gi ữ a các nguyên t ố (% và ppm) B ướ c 2 - Xác đị nh ma tr ậ n hi ệ p ph ươ ng sai S t ươ ng ứ ng v ớ i ma tr ậ n A: 11 12 1 21 22 2 1 2 p p p p pp s s s s s s S s a a …     …     =           …   V ớ i: ( ) ( ) 1 1 1 n jk ij j jk k i S a a a a n = = − − − ∑ { } 1 , 1 j p k p = = B ướ c 3 - Xác đị nh các tr ị riêng và véct ơ riêng c ủ a ma tr ậ n S: Trang 22 Tr ị riêng và véct ơ riêng có th ể đượ c xác đị nh b ằ ng cách gi ả i ph ươ ng trình sau: ( ) 0 S I X λ − = Trong đ ó: + X là ma tr ậ n véct ơ riêng + λ là các tr ị riêng (ma tr ậ n c ộ t) + I là ma tr ậ n đơ n v ị + λ đượ c xác đị nh t ừ ph ươ ng trình |S − λ I| = 0 Thay tr ị riêng λ vào bi ể u th ứ c (1 20) s ẽ xác đị nh đượ c các véct ơ riêng X B ướ c 4 - Xác đị nh các thành ph ầ n chính (PCA): Các thành ph ầ n chính y j : 1 2 j j j jn y y y y       =         Trong đ ó: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 1 1 2 3 11 12 13 1 1 1 2 1 2 3 21 22 23 2 2 1 1 2 3 , , , , , , , , , , p T j j j j jp p ji i i p T j j j j jp p ji i i T jn j j j jp y x x x x a a a a x a y x x x x a a a a x a y x x x x = = = = = = = ∑ ∑ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ( ) 1 2 3 1 , , p n n n np ji ni i a a a a x a = = ∑ ⋯ T ỉ l ệ gi ả i thích đượ c s ự th ă ng giáng c ủ a s ố li ệ u t ươ ng ứ ng v ớ i m ỗ i thành ph ầ n chính th ứ j là: ( ) 1 % 100 j p i i P λ λ = = × ∑
V ẽ elip Gauss hai chi ề u : Th ự c hi ệ n l ạ i t ừ b ướ c 1 t ớ i b ướ c 3 v ớ i 2 thành ph ầ n chính y 1 và y 2 S ố li ệ u lúc này là m ộ t ma tr ậ n c ấ p n×2 (p=2) Khi p = 2 thì tr ụ c chính c ủ a hình elip đ i qua đ i ể m 1 2 ( , ) i i y y và góc xoay tr ụ c to ạ độ là x 12 /x 11 ; bán kính tr ụ c l ớ n và tr ụ c nh ỏ t ỉ l ệ v ớ i 1 λ và 2 λ t ươ ng ứ ng, v ớ i 1 2 ( , ) i i y y là tr ị trung bình c ủ a y 1 và y 2 , x 11 và x 12 , λ 1 và λ 2 là véct ơ riêng và tr ị riêng c ủ a ma tr ậ n hi ệ p ph ươ ng sai tính theo y 1 và y 2
Ch ọ n l ự a s ố các thành ph ầ n chính: S ố l ượ ng các thành ph ầ n chính c ầ n gi ữ l ạ i đượ c ch ọ n theo m ộ t trong hai quy t ắ c sau: Trang 23 + S ố l ượ ng các thành ph ầ n chính đượ c ch ọ n sao cho giá tr ị tích l ũ y c ủ a t ỉ l ệ P c ủ a các thành ph ầ n này là ≥ 80% + T ỉ l ệ P c ủ a thành ph ầ n nh ỏ nh ấ t đượ c ch ọ n ph ả i ≥ giá tr ị trung bình 1 p i i λ = ∑ 1 3 3 Ph ươ ng pháp phân tích nhóm CA (Cluster Analysis) Ph ươ ng pháp phân tích nhóm th ườ ng đượ c s ử d ụ ng để x ử lý m ộ t s ố l ượ ng l ớ n các d ữ li ệ u nh ằ m xác đị nh li ệ u có t ồ n t ạ i hay không các nhóm mang ý ngh ĩ a th ố ng kê Phép phân tích d ự a trên vi ệ c x ử lý các ma tr ậ n không đồ ng nh ấ t cho t ấ t c ả các c ặ p m ẫ u kh ả d ĩ b ằ ng các phép đ o “kho ả ng cách”– ph ươ ng pháp mô t ả s ự “g ầ n” nhau gi ữ a các m ẫ u ( đượ c coi là các đ i ể m) trong không gian hàm l ượ ng ở thang lô-ga-rít M ộ t s ố phép ti ế p c ậ n th ườ ng đượ c s ử d ụ ng nh ư : kho ả ng Euclidean chu ẩ n, kho ả ng Euclidean bình ph ươ ng, kho ả ng cách Euclidean th ố ng kê K ế t qu ả vi ệ c phân tích nhóm đượ c bi ể u di ễ n b ở i các s ơ đồ hình thành nhóm (dendrogram) cho th ấ y th ứ t ự các m ẫ u k ế t nhóm v ớ i nhau và kho ả ng cách gi ữ a chúng Đ ây là ph ươ ng pháp đơ n gi ả n và hi ệ u qu ả để nh ậ n di ệ n các nhóm Trong đ ó m ỗ i nhóm con ch ứ a các m ẫ u có s ự t ươ ng t ự cao nh ư ng l ạ i có s ự khác bi ệ t l ớ n đố i v ớ i các m ẫ u t ừ các nhóm khác Các b ướ c c ơ b ả n trong quá trình phân tích nhóm: B ướ c 1 - Chu ẩ n b ị s ố li ệ u ban đầ u: S ố li ệ u ban đầ u xu ấ t phát t ừ s ố li ệ u v ề hàm l ượ ng c ủ a p nguyên t ố trong n m ẫ u, nh ư ng khác v ớ i ph ươ ng pháp phân tích thành ph ầ n chính, trong ph ươ ng pháp phân tích nhóm m ỗ i m ẫ u là m ộ t véc t ơ hàm l ượ ng : ( ) 1 2 , , , j j j jp a a a a = ⋯ Trong đ ó: + j = 1… n + a j là véct ơ hàm l ượ ng c ủ a m ẫ u th ứ j + a j1 , a j2 , …, a jp là hàm l ượ ng c ủ a p nguyên t ố trong m ẫ u th ứ j Chu ẩ n hóa s ố li ệ u t ươ ng t ự nh ư ph ươ ng pháp phân tích thành ph ầ n chính PCA th ườ ng là thang logarit c ơ s ố 10 B ướ c 2 - Tính kho ả ng cách Euclidean gi ữ a các m ẫ u và gi ữ a các nhóm: Hàm kho ả ng cách Euclidean gi ữ a hai véct ơ ( ) 1 2 , , , i i ip i a a a a = ⋯ và ( ) 1 2 , , , j j j jp a a a a = ⋯ đượ c đị nh ngh ĩ a nh ư sau: ( ) ( ) ( ) ( ) 2 1 , T i j i j i j ik j p k k d a a a a a a a a = = − − = − ∑ Kho ả ng cách gi ữ a hai nhóm m ẫ u A và B đượ c đị nh ngh ĩ a là kho ả ng cách nh ỏ nh ấ t gi ữ a m ộ t đ i ể m (v ị trí) thu ộ c A và m ộ t đ i ể m thu ộ c B: D(A, B) = min{d(a i , a j ); a i thu ộ c A và a j thu ộ c B} Trang 24 B ướ c 3 - Thi ế t l ậ p các nhóm ban đầ u: Đặ t n nhóm ban đầ u t ươ ng ứ ng v ớ i n m ẫ u, m ỗ i nhóm ch ứ a m ộ t m ẫ u Sau đ ó ti ế n hành tính ma tr ậ n kho ả ng cách D (Distance matrix) gi ữ a t ấ t c ả các nhóm ban đầ u này: 1 2 1 2 1 2 1 2 1 ( , ) ( , ) ( , ) 1 ( , ) ( , ) ( , ) 1 n n n n d a a d a a d a a d a a D d a a d a a       =       B ướ c 4- Th ự c hi ệ n các vòng l ặ p b ằ ng ph ươ ng pháp “Single Linkage”: a) Tìm trong ma tr ậ n D, hai nhóm nào có kho ả ng cách nh ỏ nh ấ t thì k ế t h ợ p l ạ i v ớ i nhau thành m ộ t nhóm Ghi nh ớ l ạ i độ l ớ n c ủ a kho ả ng cách c ự c ti ể u này Nh ư v ậ y s ố nhóm sau m ỗ i b ướ c l ặ p s ẽ gi ả m đ i 1 b) Tính toán l ạ i ma tr ậ n kho ả ng cách D cho t ấ t c ả các nhóm còn l ạ i và nhóm m ớ i t ạ o thành c) L ặ p l ạ i cho đế n khi ch ỉ còn l ạ i duy nh ấ t m ộ t nhóm l ớ n ch ứ a t ấ t c ả các nhóm con B ướ c 5 - V ẽ s ơ đồ hình thành nhóm (Tree diagram hay còn g ọ i là dendrogram): S ơ đồ hình thành nhóm mô t ả các b ướ c trong quá trình hình thành nhóm và có giá tr ị th ướ c đ o kho ả ng cách t ạ i các v ị trí mà các nhóm con ho ặ c các m ẫ u đượ c k ế t h ợ p thành các nhóm chính T ừ s ơ đồ hình thành nhóm, s ố nhóm phù h ợ p nh ấ t thông th ườ ng đượ c ch ọ n theo hai cách sau: + C ắ t ngang các nhánh c ủ a s ơ đồ t ạ i v ị trí có kho ả ng cách thay đổ i l ớ n khi các nhóm đượ c k ế t h ợ p + Ch ọ n s ố l ượ ng các nhóm t ă ng ho ặ c gi ả m d ầ n cho đế n khi tho ả m ả n b ấ t đẳ ng th ứ c sau: j ks α α α > + , 1, 2, , j n = 1 2 , , , n α α α là các giá tr ị kho ả ng cách t ạ i các v ị trí mà n, n-1,…, 1 nhóm t ươ ng ứ ng đượ c t ạ o thành α giá tr ị trung bình, S α là độ l ệ ch chu ẩ n, và k là m ộ t h ằ ng s ố (k=1,25) 1 3 4 Các b ướ c c ơ b ả n trong x ử lý th ố ng kê đ a bi ế n s ố li ệ u th ự c nghi ệ m: B ướ c 1- Chu ẩ n hóa b ộ s ố li ệ u, cách thông th ườ ng b ộ s ố li ệ u đượ c chuy ể n v ề thang lô-ga-rít c ơ s ố 10 M ụ c đ ích c ủ a vi ệ c làm này là để gi ả m thi ể u s ự chênh l ệ ch quá l ớ n v ề hàm l ượ ng gi ữ a các nguyên t ố (% và ppm) B ướ c 2 - Quy đổ i c ấ u trúc b ộ s ố li ệ u v ề đị nh d ạ ng chu ẩ n, b ướ c này nh ằ m t ạ o ra file input chu ẩ n để có th ể s ử d ụ ng cho nhi ề u ch ươ ng trình x ử lý th ố ng kê khác nhau, đồ ng th ờ i giúp qu ả n lý, c ậ p nh ậ t d ữ li ệ u và h ạ n ch ế s ự nh ầ m l ẫ n B ướ c 3- Phân tích đ a bi ế n b ằ ng các ch ươ ng trình x ử lý, s ử d ụ ng các ph ươ ng pháp x ử lý (PCA, CA, v v ) phù h ợ p đ ã ch ọ n B ướ c này nh ằ m làm gi ả m s ố chi ề u c ủ a b ộ d ữ li ệ u mà không làm thay đổ i tính ch ấ t t ươ ng quan th ố ng kê c ủ a chúng Trang 25 B ướ c 4 - Nh ậ n di ệ n các c ấ u trúc nhóm, nh ằ m tìm ra m ố i t ươ ng quan gi ữ a các nguyên t ố , các nhóm m ẫ u trong b ộ d ữ li ệ u S ố li ệ u có th ể đượ c bi ể u di ễ n d ướ i d ạ ng đồ th ị nh ằ m làm rõ các m ố i t ươ ng quan ho ặ c độ l ệ ch c ủ a s ố li ệ u so v ớ i t ỉ s ố t ươ ng quan Ho ặ c s ử d ụ ng các bi ể u di ễ n phân b ố để nh ậ n ra các s ố li ệ u b ấ t th ườ ng M ố i t ươ ng quan gi ữ a các s ố li ệ u này có th ể cung c ấ p nh ữ ng thông tin có giá tr ị nh ằ m đ ánh giá, th ố ng kê s ố li ệ u và tìm ra các nhóm phân b ố riêng bi ệ t c ủ a m ẫ u v ậ t, t ừ đ ó có th ể nh ậ n bi ế t đượ c ngu ồ n g ố c c ủ a chúng B ướ c 5 - Đ ánh giá xác su ấ t hay kh ả n ă ng c ủ a d ữ li ệ u là thành viên c ủ a m ộ t nhóm nào đ ó hay không S ố l ượ ng m ẫ u t ố i thi ể u để đả m b ả o m ộ t k ế t qu ả phân tích đ a bi ế n đ áng tin c ậ y đượ c tính thông qua b ậ c t ự do B ậ c t ự do c ủ a s ố li ệ u đượ c cho b ở i công th ứ c: N-1-(V-1)/2 trong đ ó N là s ố tr ườ ng h ợ p và V là s ố bi ế n S ố b ậ c t ự do t ố i thi ể u là 30, lý t ưở ng là 60 ho ặ c nhi ề u h ơ n, nh ư v ậ y s ố m ẫ u t ố i thi ể u cho 1 b ộ s ố li ệ u là kho ả ng 15 m ẫ u 1 3 5 Ch ươ ng trình x ử lý th ố ng kê đ a bi ế n Có nhi ề u ph ươ ng pháp x ử lý th ố ng kê đ a bi ế n có th ể s ử d ụ ng trong nghiên c ứ u ngu ồ n g ố c di v ậ t b ằ ng đ á, tuy nhiên chúng tôi ch ọ n hai ph ươ ng pháp có kh ả n ă ng ch ỉ th ị cao nh ấ t là CA, PCA Các ph ươ ng pháp khác nh ư CDA hay FA chúng tôi ch ỉ dùng trong nh ữ ng tr ườ ng h ợ p đặ c bi ệ t Vì v ậ y các ch ươ ng trình x ử lý ph ả i đ áp ứ ng đượ c hai ph ươ ng pháp trên  Ch ươ ng trình MURRAP Ch ươ ng trình x ử lý th ố ng kê đ a bi ế n MURRAP s ử d ụ ng các t ậ p s ố li ệ u phân tích t ừ các m ẫ u kh ả o c ổ , các t ậ p s ố li ệ u ban đầ u (input file) th ườ ng bao g ồ m các thông tin và s ố li ệ u v ề đặ c tr ư ng c ủ a m ẫ u và hàm l ượ ng c ủ a kho ả ng 30 nguyên t ố khác nhau Đị nh d ạ ng c ơ s ở d ữ li ệ u cho các t ậ p s ố li ệ u đầ u vào s ử d ụ ng trong x ử lý th ố ng kê đ a bi ế n trên đố i t ượ ng m ẫ u kh ả o c ổ đượ c l ư u tr ữ d ướ i d ạ ng Excel C ấ u trúc c ủ a các file này bao g ồ m s ố li ệ u v ề thông tin c ủ a m ẫ u và s ố li ệ u phân tích, ph ươ ng pháp phân tích, hàm l ượ ng c ủ a nguyên t ố Trang 26 Hình 1 6 - Giao di ệ n c ủ a ch ươ ng trình MURRAP Ch ươ ng trình x ử lý th ố ng kê đ a bi ế n MURRAP có các ch ứ c n ă ng sau:  Qu ả n lý d ữ li ệ u • Nh ậ p/ xu ấ t / n ố i / trích xu ấ t t ậ p h ợ p d ữ li ệ u • S ử a đổ i / s ắ p x ế p / chuy ể n bi ế n d ữ li ệ u • Danh sách các m ẫ u / n ồ ng độ / mô t ả • Thao tác t ậ p h ợ p d ữ li ệ u • Tóm t ắ t thông tin th ố ng kê  Phân tích d ữ li ệ u • Phân tích nhóm • Phân tích thành ph ầ n chính • Phân tích bi ệ t s ố chính t ắ c • Tìm ki ế m kho ả ng cách Euclide • Tính xác su ấ t nhóm thành viên  Ch ứ c n ă ng đồ h ọ a • V ẽ 2-D • V ẽ 3-D • Gi ả n đồ tam giác • V ẽ phân b ố • V ẽ thành ph ầ n 1 4 Vài nét v ề l ị ch s ử nghiên c ứ u kh ả o c ổ h ọ c ti ề n s ử Tây Nguyên Trang 27 Tây Nguyên bao g ồ m 5 t ỉ nh: Kon Tum, Gia Lai, Đă k L ă k, Đă k Nông và Lâm Đồ ng Đ ây là đị a bàn chi ế n l ượ c quan tr ọ ng v ề kinh t ế , v ă n hóa, xã h ộ i và quân s ự c ủ a c ả n ướ c Tây Nguyên là m ộ t vùng đấ t có đị a hình đ a d ạ ng, khí h ậ u ôn hòa, đấ t đ ai màu m ỡ ; n ơ i c ư trú lâu đờ i c ủ a đồ ng bào Th ượ ng v ớ i s ắ c thái v ă n hóa độ c đ áo Tr ướ c n ă m 1975, trên đị a bàn Tây Nguyên h ầ u nh ư không có ho ạ t độ ng kh ả o c ổ h ọ c nào đ áng k ể Nh ữ ng phát hi ệ n ban đầ u là m ộ t s ố rìu và bôn đ á đượ c linh m ụ c R P Guerlach s ư u t ầ m ở Kon Tum mà ông v ẫ n g ọ i là búa tr ờ i hay v ậ t thiêng Ông có nh ắ c l ạ i phát hi ệ n này trong cu ố n Les Sauvages Bahnars (Nh ữ ng ng ườ i M ọ i Bahnar) M Massie trong t ậ p Mission Pavie (vi ế t n ă m 1894) và L Cadière vi ế t bài trên T ậ p san c ủ a tr ườ ng Vi ễ n đ ông Bác c ổ Pháp (n ă m 1902) c ũ ng có nh ắ c t ớ i m ộ t s ố rìu đ á Ti ề n s ử mà h ọ g ọ i là “ Les Pierres de foudre ” (Nh ữ ng viên đ á sét đ ánh ) phát hi ệ n ở Tây Nguyên Nhìn chung, ng ườ i Pháp ch ỉ t ậ p trung nghiên c ứ u dân t ộ c h ọ c ho ặ c biên so ạ n t ừ đ i ể n; v ớ i kh ả o c ổ ở Tây Nguyên thì h ầ u nh ư không đượ c ti ế n hành; có ch ă ng ch ỉ là vài s ư u t ầ m hi ệ n v ậ t l ẻ t ẻ c ủ a các cha c ố , linh m ụ c mà thôi Tuy nhiên, h ọ c ũ ng có vài phát hi ệ n đ áng chú ý là tr ố ng đồ ng Đă k Glao (Kon Tum), b ộ đ àn đ á Ndut Lieng Krak ( Đă k Nông) và các di tích kh ả o c ổ Ti ề n s ử ở Pleiku (Gia Lai) N ă m 1953 và 1954, khi làm t ừ đ i ể n ở Pleiku, B P Lafont đ ã xác minh 4 di tích kh ả o c ổ là: T ơ Nuêng (Bi ể n H ồ ), Plei Deling, Plei Plei và Ia Puch (B ầ u C ạ n) Riêng ở Ia Puch đ ã s ư u t ầ m đượ c h ơ n 200 đồ đ á, m ộ t s ố đồ g ố m và m ộ chum D ự a vào lý thuy ế t v ề s ự t ươ ng ứ ng gi ữ a lo ạ i hình rìu đ á v ớ i ngôn ng ữ t ộ c ng ườ i do H Gendern kh ở i x ướ ng n ă m 1932 mà B P Lafont cho r ằ ng trên đấ t Tây Nguyên có s ự ti ế p xúc gi ữ a c ư dân nói ngôn n