Luận án Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc địa chất trũng sông Hồng theo tài liệu địa vật lý phục vụ điều tra tài nguyên than

000 1500 2000 2500 3000 5000 3500 Triat - Devon S - PR §-êng trung b×nh mËt ®é cña hÖ tÇng §-êng trung b×nh cña tÇng mËt ®é 0,25 0,06 0,15 2,49 Mioxen - Eocen 2,43 2,00 2,34 0,43 min max Tæng hîp tÇng mËt ®é vµ gi¸ trÞ (g/cm3) Gi¸ trÞ mËt ®é d- (g/cm3) 2,59 2,66 0,07 Th¸i Ninh B¶n p¸p Phï Tiªn Hßn Gai §ång Giao Cß Nßi B¾c S¬n D-ìng §éng KiÕn An 9500 9000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500 10000 10500 11000 11500 12000 12500 Tû lÖ ®øng 1: 60.000Ng-êi thµnh lËp: §Æng V¨n HËu 45 1.4. ĐẶC ĐIỂM PHÂN BỐ TÀI NGUYÊN THAN THEO TÀI LIỆU ĐỊA CHẤT Trên cơ sở tài liệu của Vũ Xuân Doanh [5], Ngô Tất Chính [3] và các tài liệu tổng hợp về cấu trúc địa chất vùng trũng Sông Hồng, có thể phân chia thành các vùng tài nguyên than chính sau: 1.4.1. Vùng tài nguyên 1 Khoái Châu - Tiền Hải Vùng có diện tích 1025,4 km2, gồm các khu vực Khoái Châu; Phủ Cừ-Tiên Lữ; Hưng Hà - Kiến Xương - Tiền Hải; Xuân Thủy. Các thành tạo trầm tích chứa than thuộc hệ tầng Tiên Hưng, gồm tập 1 (N13th1), tập 2 (N13th2) và tập 3 (N13th3) Liên đoàn 36 đã khoan hơn 30 lỗ khoan và đã gặp từ 11 đến 75 lớp than. Tài nguyên dự báo: 91.239 triệu tấn than (theo Vũ Xuân Doanh, 1986) [5]. 1.4.2. Vùng tài nguyên 2 Quỳnh Phụ - Thái Thuỵ Vùng có diện tích 1379 km2, gồm các diện tích Ân Thi; Quỳnh Phụ - Thái Thuỵ; Vĩnh Bảo. Các thành tạo trầm tích chứa than thuộc hệ tầng Tiên Hưng, gồm tập 1 (N13th1), tập 2 (N13th2) và tập 3 (N13th3). Liên đoàn 36 đã khoan 6 lỗ khoan (116, 200, 203, 204, 3, 82) và đã gặp từ 2 đến 79 lớp than. Tài nguyên dự báo: 105.287 triệu tấn than (theo Vũ Xuân Doanh, 1986) [53]. 1.4.3. Vùng tài nguyên 3 Xuân Trường - Vũ Tiên Vùng có diện tích 446 km2, gồm các diện tích Xuân Trường, Vũ Tiên. Các thành tạo trầm tích chứa than thuộc hệ tầng Tiên Hưng, gồm tập 1 (N13th1), tập 2 (N13th2). Liên đoàn 36 đã khoan 2 lỗ khoan (41, 101) và đã gặp từ 20 đến 58 lớp than. Tài nguyên dự báo: 4.743 triệu tấn than (theo Vũ Xuân Doanh, 1986) [5]. Tổng hợp phân tích các tài liệu địa chất hiện có liên quan đến khoáng sản than [18, 42] cho thấy một số nét chính chi phối đặc điểm phân bố tài nguyên than trũng Sông Hồng như sau: 1.4.3.1. Cấu trúc địa chất chứa than được khống chế bởi các hệ thống đứt gãy - Hệ thống đứt gãy phương tây bắc - đông nam: hệ thống này gồm đứt gãy sông Lô, đứt gãy sông Chảy và là hai đứt gẫy thuận, có góc dốc 75º- 80º; đứt gãy Vĩnh Ninh, đứt gãy Thái Bình nằm ở trung tâm vùng nghiên cứu là hai đứt gãy nghịch, có góc dốc 75º- 80º. - Hệ thống đứt gãy phương đông bắc - tây nam: gồm 3 đứt gẫy rất sâu, sâu và nông cắt và làm dịch chuyển hệ thống đứt gãy phương tây bắc- đông nam, và cùng với hệ thống đứt gãy này chia cắt cấu trúc chứa than trũng Sông Hồng thành các khối dạng bậc thang có xu hướng sâu dần ra biển. 46 Trong các khối cấu trúc đó, các thành tạo chứa than bị biến dạng, hình thành các nếp lồi, nếp lõm thường có vòm rộng cánh thoải, góc dốc từ 5º- 10º và trục nếp uốn kéo dài theo phương tây bắc - đông nam. 1.4.3.2. Thành tạo địa chất chủ yếu chứa than là hệ tầng Tiên Hưng Qua nghiên cứu tổng hợp các công trình [3, 5, 17, 20, 26, 28, 29] đã xác định được thành tạo địa chất chính chứa than là hệ tầng Tiên Hưng. Đồng thời, bước đầu xác định được diện phân bố, hình thái, độ sâu phân bố than và chất lượng than cũng như hợp phần đi kèm than. Tuy vậy, toàn diện tích trũng Sông Hồng, mới chỉ riêng khu vực Khoái Châu (khoảng 85km2) đã khoanh nối được các vỉa than. - Than có mặt chủ yếu trong các thành tạo hệ tầng Tiên Hưng, phân bố trên diện tích khoảng 3.000 km2 và mặt cắt gồm 3 tập: + Tập 1: phân bố trên toàn bộ diện tích của bể than đồng bằng Sông Hồng, bề dày từ 249- 639 m (tb: 443 m), trong tập có khoảng 20 lớp than, các lớp độ chứa than từ 5- 12%. + Tập 2: phân bố trên toàn bộ diện tích của bể than đồng bằng Sông Hồng, bề dày thay đổi từ 593- 1.879 m (tb: 1.086m), trong tập có từ 20 đến 50 lớp than, độ chứa than từ 5- 10%. + Tập 3: tập này chỉ phân bố từ nam Đông Hưng tới vịnh Bắc Bộ, bề dày từ 240- 690 m (tb: 440 m), trong tập có từ 3 đến 27 lớp than, độ chứa than từ 6- 10%. - Kết quả thu được từ các mẫu lõi lấy tại các lỗ khoan của Liên đoàn Địa chất 36 và Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam cho thấy: + Các lớp than có bề dày từ 1- 4m: chiếm khoảng 80%; + Các lớp than có bề dày 5- 5m: chiếm 7 - 10%; + Các lớp than có bề dày < 0,1m: chiếm 1 - 2%. Các lớp than có góc dốc thoải từ 50- 100. Tóm lại, trên diện tích 2.765 km2 điều tra tài nguyên than các công trình khoan sâu trong vùng trũng Sông Hồng tuy có tới 100 lỗ khoan gặp than nhưng chủ yếu là các lỗ khoan thăm dò dầu khí, tỷ lệ lấy mẫu chỉ khoảng 5- 7% trong tổng số mét khoan, còn phần lớn là khoan phá mẫu, nên tài liệu chi tiết về các đặc điểm, dấu hiệu địa chất, mô tả trực tiếp ở các tầng vật chất, hoặc lấy các loại mẫu để phân tích đánh giá và đặc biệt là phục vụ luận giải, liên kết khoáng sản than còn rất hạn chế. 1.5. MỘT SỐ TỒN TẠI Ngoài những thành tựu đã đạt được về địa tầng, kiến tạo (cấu trúc địa chất, phân vùng cấu trúc địa chất, đứt gãy), khoáng sản cũng như phân chia các vùng tài nguyên than trũng Sông Hồng theo tài liệu địa chất, nhưng cho đến nay vẫn còn một 47 số tồn tại cần nghiên cứu để giải quyết nhiệm vụ điều tra tài nguyên than khu vực này theo tài liệu địa vật lý: 1.5.1. Về nghiên cứu cấu trúc địa chất - Cấu trúc địa chất vùng trũng Sông Hồng đã được nhiều tác giả nghiên cứu, xây dựng qua các thời kỳ và với mục tiêu, nhiệm vụ cho dầu khí. Tuy nhiên việc thu thập và tổng hợp đầy đủ tài liệu địa chất, địa vật lý phục vụ nghiên cứu tài nguyên than trong toàn bộ diện tích trũng Sông Hồng là chưa có. - Chưa xây dựng bản đồ cấu trúc địa chất tỷ lệ 1:200.000 trong vùng nghiên cứu và khoanh định các yếu tố cấu trúc khống chế tài nguyên than trên cơ sở thu thập đầy đủ tài liệu đo địa chấn phản xạ, trọng lực, đo địa vật lý lỗ khoan đã có để xử lý và minh giải chúng. - Tài liệu trọng lực tỷ lệ 1:10.000 đến 1:500.000 trong toàn bộ diện tích vùng trũng Sông Hồng chưa có tác giả nào thu thập được đầy đủ để phục vụ xây dựng cấu trúc địa chất, phục vụ điều tra tài nguyên than. Việc kết hợp tài liệu địa chấn, tài liệu khoan và đo karota trong xử lý minh giải tài liệu trọng lực để nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc địa chất trũng Sông Hồng phục vụ điều tra tài nguyên than cũng chưa được thực hiện. 1.5.2. Về nghiên cứu điều tra tài nguyên than - Hầu hết các lỗ khoan dầu khí đều không lấy mẫu lõi khoan hoặc chỉ lấy trong từng đoạn với tỷ lệ mẫu lõi khoan thấp. Do vậy, số lượng vỉa than xác định được cũng như chiều dày, vị trí độ sâu của chúng trong mặt cắt địa tầng chắc nhắn còn thiếu nhiều. Hơn nữa, hầu hết các vỉa than chỉ xác định độ sâu phân bố, bề dày qua xử lí tài liệu địa vật lý lỗ khoan. - Chưa xây dựng được các mặt cắt địa vật lý địa chất theo tài liệu địa chấn phản xạ, trọng lực, địa vật lý lỗ khoan nhằm xác định đặc điểm cấu trúc địa chất theo không gian và cấu trúc chứa tài nguyên than (tập, lớp). - Trũng Sông Hồng là nơi có một tiềm năng tài nguyên than lớn nhưng trên diện tích rộng lớn này các số liệu về than mới ở bước phát hiện các tầng chứa than, tập chứa than, chưa khoanh nối được bất cứ một vỉa than cụ thể nào. - Chưa tiến hành liên kết các tầng, tập chứa than trong cùng một đới cấu trúc và giữa các đới cấu trúc khác nhau trong toàn diện tích. 48 CHƯƠNG 2 HỆ PHƯƠNG PHÁP ĐỊA VẬT LÝ NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT TRŨNG SÔNG HỒNG PHỤC VỤ ĐIỀU TRA TÀI NGUYÊN THAN 2.1. HỆ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊA VẬT LÝ 2.1.1. Hệ phương pháp địa vật lý đã sử dụng thăm dò dầu khí Trong giai đoạn từ 1960-1980 hệ các phương pháp địa vật lý đã sử dụng ở trũng Sông Hồng là để phục vụ mục đích tìm kiếm dầu khí. Hệ phương pháp này gồm các phương pháp (theo trình tự thực hiện) như sau: - Phương pháp trọng lực; - Các phương pháp đo sâu điện, điện từ, tellur và từ tellur; - Phương pháp địa chấn phản xạ và khúc xạ; - Phương pháp địa chấn dọc lỗ khoan (VSP); - Phương pháp địa vật lý lỗ khoan. Trong đó, ba phương pháp đầu có nhiệm vụ nghiên cứu cấu trúc (hình thái cấu trúc, hệ thống đứt gãy, các đơn vị cấu trúc bậc nhỏ hơn, ); xác định chiều sâu, hình dạng móng trước kainozoi-KZ; chiều dày trầm tích KZ trên móng và phân chia các tầng cấu trúc trong phạm vi bể Sông Hồng. Phương pháp địa chấn (gồm địa chấn phản xạ, khúc xạ và VSP) và địa vật lý lỗ khoan có nhiệm vụ phân chia địa tầng trong mặt cắt, làm rõ các cấu trúc địa phương (các cấu trúc nếp lồi-nếp lõm, các đứt gãy nhỏ, v.v.). Tài liệu thu được từ hệ các phương pháp này, ở mức độ khác nhau có thể sử dụng cho điều tra tài nguyên than. Cụ thể tài liệu trọng lực đã xác định được hình thái cấu trúc cơ bản và các đứt gãy lớn chi phối cấu trúc bể Sông Hồng nhưng chưa được thu thập đầy đủ, xử lý phân tích bằng các phần mềm mới, hiện đại nhằm xác định các cấu trúc bậc cao, phân chia các phụ đới cấu trúc, dải cấu trúc và các cấu trúc nhỏ cũng như xác định các đứt gãy nội tầng. Tài liệu địa chấn và địa vật lý lỗ khoan có tính định lượng cao nhưng chưa được xử lý, liên kết với tài liệu trọng lực nhằm phục vụ nghiên cứu tài nguyên than trên toàn diện tích bể Sông Hồng. 49 2.1.2. Hệ phương pháp địa vật lý lựa chọn điều tra tài nguyên than Phụ thuộc vào nguồn gốc sinh thành (nền, địa máng, trung gian) việc nghiên cứu cấu trúc địa chất chứa than, các tập đá chứa than và vỉa than trên thế giới thường dùng hệ các phương pháp gồm: địa chấn (phản xạ, khúc xạ); thăm dò điện khi độ sâu và chiều dày tầng chứa than không lớn, gồm các biến thể: mặt cắt đối xứng, mặt cắt lưỡng cực, đo sâu điện thẳng đứng, điện trường thiên nhiên, nạp điện; thăm dò trọng lực và đo từ chủ yếu để nghiên cứu hình thái móng của bể than [12]. Trong giai đoạn thăm dò thường dùng nhiều phương pháp địa vật lý lỗ khoan như: gamma tự nhiên, gamma-gamma, điện trở suất, thế phân cực tự nhiên. Trong điều kiện bể than trũng Sông Hồng, than nằm sâu dưới lớp phủ đã được xác định chủ yếu nằm trong hệ tầng Tiên Hưng (N13th) với bề dày và chiều sâu phân bố lớn (300÷2500m) và được khống chế bởi các hệ thống đứt gãy phương khác nhau, chia bể than Sông Hồng thành các khối cấu trúc nhỏ, dạng bậc thang, có mức độ nâng hạ thay đổi theo xu hướng sâu dần về hướng Đông Nam thì việc điều tra tài nguyên than không thể tách rời việc nghiên cứu, xác định các đơn vị cấu trúc, liên kết các tầng chứa than giữa các đơn vị cấu trúc đó. Vì vậy, nhiệm vụ chính của công tác địa vật lý là kết hợp với tài liệu khoan, địa chất giải quyết các nhiệm vụ sau: - Phân chia cấu trúc địa chất vùng nghiên cứu; - Khoanh định cấu trúc địa chất chứa than; - Xác định các tầng trầm tích chứa than; - Liên kết các tầng trầm tích chứa than. Một trong những nhiệm vụ của luận án là nghiên cứu lựa chọn hệ phương pháp địa vật lý hợp lý trong điều tra than trũng Sông Hồng nhằm tăng cả tính định lượng và chất lượng trong suốt quá trình kể từ đo đạc, phân tích xử lý đến minh giải địa chất. Để hoàn thành các nhiệm vụ với mục tiêu nêu trên cần: thu thập và tổng hợp, phân tích tài liệu địa chất, địa vật lý đã có; nghiên cứu cơ sở lý thuyết và khả năng áp dụng của từng phương pháp. Đánh giá hiệu quả của hệ phương pháp địa vật lý hợp lý áp dụng thực tế trong nghiên cứu bể than đồng bằng Sông Hồng. 50 Việc lựa chọn các phương pháp địa vật lý phải tuân theo nguyên tắc đảm bảo hiệu quả thông tin địa chất của hệ phương pháp đồng thời tính tới chi phí kinh tế cho thực hiện hệ phương pháp này trong điều tra cơ bản địa chất, thăm dò và khai thác khoáng sản [12]. Căn cứ vào đặc điểm cấu trúc địa chất trũng Sông Hồng tài liệu địa chất, địa vật lý hiện có, NCS đã lựa chọn hệ các phương pháp địa vật lý nghiên cứu cấu trúc phục vụ điều tra tài nguyên than sau: - Phương pháp trọng lực. Là phương pháp chủ đạo trong nghiên cứu cấu trúc địa chất khu vực: xác định các hệ thống đứt gãy sâu; phân chia các đơn vị cấu trúc có bậc khác nhau như (đới cấu trúc, dải cấu trúc và các nếp lồi lõm); liên kết với tài liệu địa chấn, địa vật lý lỗ khoan, khoan xác định chiều sâu, bề dày các tầng trầm tích chứa than (hệ tầng Tiên Hưng và/hoặc các tập của nó). - Phương pháp địa chấn phản xạ. Là phương pháp chủ đạo trong nghiên cứu cấu trúc địa phương. Nó cho phép xác định hình thái, chiều sâu thế nằm các ranh giới phản xạ tương ứng các tầng chứa than, các tập vỉa than và/hoặc các vỉa than, đặc biệt là việc liên kết chúng khi cắt qua các cấu trúc địa chất. Mặt cắt địa chấn-địa chất cũng là tài liệu tựa để xác định phân bố không gian của các tầng chứa than theo tài liệu trọng lực. - Phương pháp tuyến địa chấn thẳng đứng (VSP). Là phương pháp xác định vận tốc truyền sóng địa chấn, định danh các tầng phản xạ, nó hỗ trợ cho cho quá trình xử lý và minh giải tài liệu địa chấn phản xạ. - Phương pháp địa vật lý lỗ khoan. Là phương pháp chủ đạo trong phân chia địa tầng, xác định các tập chứa than, các vỉa than; định danh các tập thạch học, v.v. và là phương pháp hỗ trợ cho tài liệu khoan trong xác định chính xác vị trí địa tầng, vị trí vỉa than cũng như chiều dày của chúng. Kết quả đo địa vật lý lỗ khoan còn là tài liệu tựa cho phương pháp địa chấn phản xạ trong liên kết địa tầng, liên kết các tập chứa than và các vỉa than trong không gian. Đặc điểm chi tiết về trình tự triển khai, xử lý phân tích tài liệu, minh giải địa chất và vai trò của từng phương pháp trong hệ các phương pháp được trình bày dưới đây. 51 2.2. PHƯƠNG PHÁP TRỌNG LỰC Phần này được tổng hợp qua tham khảo các tài liệu sau [1, 6, 7, 10, 12, 14, 19, 32, 33, 34, 35, 41]. 2.2.1. Dị thường trọng lực Phương pháp trọng lực là phương pháp quan sát trường dị thường trọng lực trên mặt đất để nghiên cứu cấu trúc địa chất. Dị thường trọng lực là gia số giữa trường trọng lực quan sát (gqs) và trường trọng lực bình thường (o) với các hiệu chỉnh độ cao (δgh), lớp giữa (δglg) và địa hình (δgđh) gọi là dị thường trọng lực Bughe. Δgb = gqs - o + δghc (2.1) δghc = δgh + δglg + δgđh = (0,3086 - 0,0419.)H + δgđh (2.2) Là tổng các giá trị hiệu chỉnh độ cao, lớp giữa và địa hình Trong đó: gqs: Giá trị trọng lực quan sát, đã được liên kết theo hệ thống trọng lực Quốc gia (Hà Nội - Láng 1975). o: Giá trị trọng lực bình thường o - HelMert (1901 - 1909). o = 978016 (1+ 0,005302 Sin2 φ - 0,000007 Sin2 2φ) (2.3) φ: là vĩ độ điểm trọng lực. δghc: giá trị hiệu chỉnh độ cao. δglg: giá trị hiệu chỉnh lớp giữa. : Mật độ lớp giữa tính bằng mật độ trung bình của thế giới thừa nhận (:=2,67 g/cm3). H: Độ cao điểm đo trọng lực so với mặt Geoid (lấy theo mốc độ cao Hòn Dấu - Hải Phòng). δgđh: Giá trị hiệu chỉnh ảnh hưởng địa hình tính theo phương pháp Prisưvanco. Phương pháp trọng lực phục vụ thăm dò dầu khí ở vùng trũng Hà Nội đã được Tập đoàn Dầu khí Việt Nam triển khai với nhiều tỷ lệ từ nhỏ [18] đến trung bình (1:200.000  1: 50.000) và lớn hơn (1: 25.000) trên những diện tích khác nhau. Trường dị thường trọng lực Bughe đo được là trường tổng cộng, phản ánh nhiều yếu tố địa chất có mật độ và diện phân bố khác nhau. Vì vậy, trong trường trọng lực quan sát, các cấu trúc địa chất được biểu hiện dưới dạng các dị thường chồng chập 52 rất phức tạp. Khi giải quyết các nhiệm vụ địa chất cụ thể, từ trường tổng đó phải tách ra được các thành phần trường riêng biệt có liên hệ trực tiếp đến đối tượng cần nghiên cứu. Thông qua các phương pháp xử lý tài liệu trọng lực đơn giản, đơn giản nhất là Δδgb = Δδgkv + Δδgđp, gồm hai thành phần trường dị thường khu vực và địa phương. 2.2.2. Phương pháp xử lý trường dị thường trọng lực Để tách trường dị thường trọng lực thành các trường thành phần, mỗi trường thành phần đó là do các nguồn có bản chất địa chất khác nhau, nằm ở độ sâu khác nhau gây ra, người ta sử dụng các phép biến đổi trường. Biến đổi trường trọng lực là một bước xử lý tài liệu rất quan trọng trong chu trình xử lý, phân tích và minh giải địa chất tài liệu trọng lực [1]. Dị thường khu vực phân bố trên diện tích rộng, có gradient nhỏ, thường gọi là dị thường khu vực, còn dị thường có kích thước nhỏ, gradient lớn được gọi là dị thường địa phương. Khái niệm dị thường khu vực và địa phương chỉ là tương đối và do tỷ lệ đo vẽ quyết định. Rất có thể, ở tỷ lệ đo vẽ này, một dị thường được coi là khu vực, nhưng ở tỷ lệ đo vẽ khác, lại là dị thường địa phương. Tất cả các phép biến đổi trường trọng lực cũng như phương pháp lọc nhiễu trong lý thuyết thông tin về mặt toán học được biểu diễn dưới dạng tích phân chập cho bài toán hai chiều và ba chiều. 2.2.2.1. Các phương pháp biến đổi trường dị thường trọng lực Trên cơ sở toàn bộ tài liệu thu thập được [7, 8, 10, 31, 32, 33] NCS đã tiến hành các phép biến đổi trường trọng lực Bughe. Các trường biến đổi phân dị khá tốt, phản ánh khá rõ hình ảnh về các đơn vị cấu trúc địa chất của trũng Sông Hồng cũng như các khối địa chất (khối nâng- nếp lồi, hoặc khối sụt- nếp lõm), sự tồn tại của các đứt gãy kiến tạo. Các phương pháp biến đổi trường được sử dụng để phân tích định tính và định lượng tài liệu trọng lực theo diện và theo tuyến, phục vụ minh giải địa chất tài liệu trọng lực. Minh giải địa chất tài liệu trọng lực bao gồm xác định các hệ thống đứt gãy, các đơn vị cấu trúc địa chất và phân vùng cấu trúc địa chất. Với các hệ thống đứt gãy nếu điều kiện cho phép có thể phân tích định lượng hoặc dùng phương pháp lựa chọn để xác định các yếu tố thế nằm của chúng. 53 Trong luận án này NCS sử dụng các phương pháp biến đổi trường sau [19]: - Phương pháp tiếp tục giải tích trường dị thường trọng lực: Nâng trường lên cao ở các mức khác nhau, phát hiện cấu trúc khu vực được sử dụng rộng rãi để phân chia các dị thường trọng lực và được dùng để xác định các thông số của các đối tượng địa chất khác nhau. - Phương pháp tính đạo hàm bậc cao của thế trọng lực (đạo hàm ngang và đạo hàm đứng). Các đạo hàm bậc cao cho phép phân chia các cấu trúc địa phương, xác định các thông số cũng như hình dạng vật thể địa chất, vật thể địa phương hoặc vị trí hướng cắm của đứt gãy. - Phương pháp phân tích Trend. Trường trọng lực phản ánh các đối tượng địa chất gần đúng được cho rằng là các mặt cong có các bậc khác nhau. Phân tích trend được dùng để tách các trường trọng lực khu vực nhằm nghiên cứu các cấu trúc lớn có tính khu vực, các đứt gãy sâu khống chế cấu trúc. 2.2.2.2. Phương pháp phân tích dị thường trọng lực Ngoài một số phương pháp biến đổi trường, để nghiên cứu cấu trúc trũng Sông Hồng phục vụ điều tra tài nguyên than, NCS còn sử dụng hai phương pháp phân tích tài liệu trường trọng lực: phương pháp lựa chọn và phương pháp phân tích tương quan-hồi quy [19]. Phương pháp lựa chọn [8] tính trường dị thường qua mô hình với tham số đã biết sử dụng để xác định các yếu tố hình học của đứt gãy, chiều sâu của các lớp trong lát cắt và phân vùng cấu trúc địa phương. Phương pháp phân tích tương quan-hồi quy dùng để nghiên cứu, xác định chiều sâu mặt móng trước kainozoi và chiều sâu của đáy các thành tạo trầm tích chứa than, cụ thể là chiều sâu của đáy hệ tầng Tiên Hưng. 2.3. PHƯƠNG PHÁP TUYẾN ĐỊA CHẤN THẲNG ĐỨNG (VSP) Phần này được tổng hợp qua tham khảo các tài liệu sau [24, 31]. 2.3.1. Phương pháp tuyến địa chấn thẳng đứng (VSP) Phương pháp tuyến địa chấn thẳng đứng (VSP) là phương pháp địa chấn tiến hành theo tuyến thẳng đứng trong lỗ khoan nghiên cứu bức tranh sóng dọc thành hố khoan để xác định vận tốc truyền sóng trong các lớp địa chất, ghi trực tiếp sóng phản 54 xạ và khúc xạ để làm sáng tỏ bức tranh sóng bằng các thiết bị ép chặt máy thu vào thành lỗ khoan và sử dụng các bộ điều chỉnh biên độ để ghi các sóng yếu xuất hiện ở phần sau băng ghi. Nguồn nổ đặt trên mặt gần miệng lỗ khoan và tiến hành thu các dao động do nguồn phát ra (chủ yếu là sóng dọc) truyền vào trong đất đá đến các máy thu đặt dọc thành hố khoan. 2.3.2. Phương pháp xử lý tài liệu tuyến địa chấn thẳng đứng (VSP) Xử lý tài liệu VSP sẽ xây dựng được đồ thị chuyển đổi thời gian chiều sâu gọi là biểu đồ thời khoảng VSP (BĐTK) và kết quả sau khi xử lý sẽ được 1 đường ghi địa chấn (trace), mỗi mặt phản xạ trên đường ghi đó được đối sánh với các ranh giới địa chất theo tài liệu đo địa vật lý lỗ khoan (hình 2.1). Việc phân tích tài liệu tuyến địa chấn thẳng đứng và xác định vận tốc lớp được thực hiện theo tài liệu [25, 52]: Trên BĐTK tuyến địa chấn thẳng đứng (hình 2.1) tại các điểm gãy ứng với chiều sâu tương ứng là các ranh giới phản xạ R1, R2, ...R7 ở các chiều sâu lớp h1, h2, h7 và khoảng thời gian Δt1, Δt2, Δt7. Từ đó xác định được vận tốc truyền sóng địa chấn của từng lớp (vận tốc sóng dọc) Vi =Δhi/Δti (2.4) Vận tốc truyền sóng trung bình đến mặt ranh giới thứ i là Vitb =hi/ti (2.5) Còn ti là thời gian sóng truyền đến mặt ranh giới thứ Ri trên BĐTK VSP. 55 Hình 2.1. Kết quả xử lý tài liệu VSP lỗ khoan LK.90.SH 2.4. PHƯƠNG PHÁP ĐỊA VẬT LÝ LỖ KHOAN Phương pháp địa vật lý lỗ khoan là tổ hợp các phương pháp địa vật lý đo dọc thành lỗ khoan để xác định ranh giới địa tầng, thành phần và các tính chất của đá xung quanh lỗ khoan [22, 31, 36]. Các phương pháp địa vật lý lỗ khoan sau đây được sử dụng trong điều tra tài nguyên than trũng Sông Hồng: phương pháp điện trở, phương pháp phóng xạ, phương pháp đo đường kính và độ lệch-phương vị trục lỗ khoan. 56 Hình 2.2. Kết quả đo địa vật lý lỗ khoan 2.4.1. Phương pháp điện trở Phương pháp ĐVLGK điện trở trong lỗ khoan nghiên cứu sự thay đổi điện trở suất biểu kiến trong môi trường đất đá dọc thành lỗ khoan. Trong phương pháp điện trở, người ta có thể dùng các hệ điện cực khác nhau: hệ điện cực thế 2 điện cực, trong đó một điện cực cắm trên mặt đất, điện cực thứ hai dịch chuyển trong lỗ khoan; hoặc 57 hệ Gradien gồm 4 điện cực, trong đó có 2 hoặc 3 điện cực được đưa vào lỗ khoan. Nói chung, điện trở suất biểu kiến được xác định theo công thức: (2.6) Trong đó: U (mV) là hiệu thế giữa các điện cực thu MN, I(mA) là cường độ dòng diện trong mạch phát AB, K là hệ số hệ cực, tính theo công thức: (2.7) Hiện nay, các thiết bị đo điện trong lỗ khoan được nhập khẩu (bộ máy MGX-4 do Mỹ sản xuất, bộ máy MICROLOGGING do Anh sản xuất) đã được nhà sản xuất cố định các hệ điện cực trong các ống đo (zonde, probe), chương trình điều khiển đi kèm sẽ tự động tính ra các tham số cần thiết như điện trở, điện trở suất, cường độ dòng. 2.4.2. Các phương pháp phóng xạ Các phương pháp phóng xạ lỗ khoan nghiên cứu trường phóng xạ tự nhiên hoặc nhân tạo xuất hiện trong lỗ khoan để xác định ranh giới địa tầng tính chất các loại đất đá có tính phóng xạ tự nhiên hoặc mật độ khác nhau. Ưu điểm của phương pháp đo phóng xạ là có khả năng nghiên cứu ở cả những phần lỗ khoan có ống chống, có trám xi măng mà phương pháp điện không nghiên cứu được. Trường phóng xạ lại không phụ thuộc vào sự thay đổi nhiệt độ, áp suất... Nhược điểm của phương pháp phóng xạ là kết quả đo chịu ảnh hưởng nhiều của sự thay đổi đường kính lỗ khoan. 2.4.2.1. Phương pháp gamma tự nhiên Phương pháp gamma tự nhiên nghiên cứu trường phóng xạ gamma tự nhiên do đất đá xung quanh thành lỗ khoan gây ra. Kết quả đo ghi là đường cong phản ánh sự thay đổi cường độ bức xạ gamma theo chiều sâu lỗ khoan. Cường độ bức xạ gamma phụ thuộc vào hàm lượng của các nguyên tố phóng xạ uran, thori, kali trong đất đá, tức là phụ thuộc vào thành phần thạch học của chúng. Do vậy, đường ghi gamma tự nhiên thường phân chia rõ các loại đá magma axit, mafic, đá carbonat trong các loại đá khác. Trong đá trầm tích các loại sét, đá phiến sét thường I U Kk   BNANBMAM K 1111 4    58 có cường độ phóng xạ cao. Cát, cát kết, dolomit có cường độ phóng xạ thấp. Các đá biến chất có cường độ phóng xạ trung bình giữa đá magma và trầm tích. Phương pháp gamma tự nhiên được sử dụng để phân chia lát cắt lỗ khoan, xác định hàm lượng sét, thành phần thạch học của đất đá. 2.4.2.2. Phương pháp gamma mật độ Phương pháp gamma mật độ dựa trên hiệu ứng Compton của bức xạ gamma với vật chất. Bức xạ gamma do hiệu ứng compton tạo ra có cường độ phụ thuộc vào mật độ của đất đá, khi khoảng cách từ nguồn đến ống đếm >0,4m thì đất đá có mật độ càng lớn sự hấp thụ tia gamma càng mạnh và cường độ bức xạ tán xạ yếu, ngược lại các loại đất đá xốp có mật độ nhỏ thì cường độ bức xạ tán xạ sẽ lớn. Do vậy, đường ghi gamma-gamma sẽ phản ánh sự thay đổi mật độ đá dọc thành lỗ khoan, từ đó dự đoán được bản chất thạch học của chúng. Than có mật độ thấp nhất so với các đá khác trong hầu hết các mặt cắt địa chất nên đường ghi gamma mật độ thường phát hiện và phân chia tốt nhất các tập chứa than, các vỉa than. 2.4.3. Phương pháp xác định trạn