Luận văn Xác định phông khu vực trường trọng lực trên một số bể trầm tích kainozoi thềm lục địa Việt Nam

được chia làm ba chương sau: - Chương 1: Phương pháp xác định dị thường trọng lực đối với các vật thể có dạng hình học đều đặn. - Chương 2: Xác định hiệu ứng trọng lực theo phương pháp giải tích và phương pháp phổ. - Chương 3: Xác định phông khu vực trên một số bể trầm tích Kainozoi thềm lục địa Việt nam CHƯƠNG 1. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH DỊ THƯỜNG TRỌNG LỰC ĐỐI VỚI CÁC VẬT THỂ CÓ DẠNG HÌNH HỌC ĐỀU ĐẶN 1.1.Những khái niệm cơ bản. Sau khi tu chỉnh số liệu đo đạc bằng máy trọng lực, ta thành lập bản đồ hoặc đồ thị đạo hàm bậc nhất, hoặc bậc hai của thế trọng lực (dị thường trọng lực nói chung). Giải thích địa chất dị thường trọng lực bao gồm phân tích các quy luật phân bố của nó trên mặt đất (hoặc gần mặt đất) và mối liên hệ để nó giải quyết các nhiệm vụ khác. Giải thích địa chất dị thường trọng lực được hình thành như sau: Dựa vào số liệu trọng lực đo đạc và số liệu địa chất, địa vật lý sẵn có, vào kinh nghiệm giải thích trọng lực tại các vùng tương đương, ta có thể đưa ra những kết luận địa chất về vùng cho trước tương ứng với nhiệm vụ địa chất đề ra. Nhiệm vụ giải thích dị thường trọng lực được phân loại dưới hai hình thức: Phân tích định tính và định lượng. Khi giải thích định tính cần xác định: - Các yếu tố địa chất chắc chắn ảnh hưởng lên trường trọng lực cũng như các trường vật lý khác (nếu như các phương pháp Địa vật lý khác cũng được áp dụng). - Vị trí của yếu tố địa chất hoặc vật quặng. - Vùng hoặc khu vực cần phải tiến hành nghiên cứu tỉ mỉ hơn. - Điểm hoặc vùng nhỏ tại đó có thể đặt được các lỗ khoan hoặc đào hầm lò. - Khả năng và điều kiện để phân tích định lượng. Trong trường hợp tổng quát, có bốn yếu tố địa chất chính gây nên dị thường trọng lực: - Cấu tạo các lớp trầm tích. - Địa hình mặt nền kết tinh. - Cấu tạo bên trong của nền kết tinh. - Cấu tạo sâu vỏ Trái đất. Khi minh giải định tính ta tiến hành mô tả một cách hệ thống các vùng dị thường và dị thường riêng biệt, chỉ rõ bản chất địa chất dị thường được mô tả với xác suất lớn nhất, đưa ra những đề nghị về việc tiến hành những nghiên cứu tiếp theo. Công tác phân tích định lượng được tiến hành khi: - Có lượng thông tin đầy đủ hoặc tương đối đầy đủ về địa chất của vùng, do đó có khả năng hình thành mẫu vật lý của môi trường địa chất dùng để phân tích dị thường trọng lực. - Tác dụng của một trong những yếu tố địa chất gây nên dị thường trội hơn. Để đảm bảo yêu cầu này, trong thực tế người ta sử dụng các phương pháp biến đổi trường. - Các yếu tố địa chất trong vùng tương đối ổn định có thể sử dụng một hoặc tổ hợp phương pháp phân tích chung. - Các số liệu đo đạc có độ chi tiết và chính xác cao. - Cơ sở lý thuyết phân tích tốt. 1.2. Các biểu thức tích phân tổng quát về đạo hàm của thế trọng lực Để thuận tiện cho việc tính toán sau này người ta viết lại các biểu thức tích phân tổng quát của thế hấp dẫn và các đạo hàm của chúng khi giải các bài toán thuận và nghịch. Thế V tại điểm với tọa độ x1, y1, z1 được biểu diễn bằng công thức: (1.1) trong đó: Hình 1.1: Xác định thế các đạo hàm của một chất điểm z y O x A(x1,y1,z1) B dm(x,y,z) r Từ đó ta có: (1.2) (1.3) (1.4) (1.5) Trong đó: k : là hệ số hấp dẫn Vxz: Đạo hàm của thế trọng lực theo phương nằm ngang x Vyz: Đạo hàm của thế trọng lực theo phương nằm ngang y g: Đạo hàm của thế trọng lực theo phương thẳng đứng z Đặt gốc tọa độ tại điểm quan sát A, tức là trong công thức đặt x1=y1=z1=0 thì ta có: (1.6) (1.7) (1.8) (1.9) (1.10) Trong thực tế thường gặp các vật thể có dạng kéo dài một hướng. Với độ chính xác khá đủ có thể xem các vật thể đó là các vật thể hai chiều. Việc giải bài toán thuận và nghịch đối với bài toán hai chiều đơn giản hơn nhiều so với bài toán ba chiều. Để chuyển từ bài toán ba chiều về bài toán hai chiều thì trong công thức cho vật thể ba chiều ở trên cần cho một biến chạy từ -¥ ®+¥. Để làm ví dụ, chúng ta xét trường hợp Vz(g). Từ công thức ba chiều (1.2) ta có: Cho biến y chạy từ -¥®+¥, lúc đó ta có: (1.11) Trong biểu thức (1.11), biến số y chạy từ -¥ ® +¥ còn các biến số (x,z) di chuyển trong giới hạn tiết diện ngang S của vật thể. Nếu đưa vào biến số mới a: Thì: (1.12) từ đó: (1.13) Cũng như trong trường hợp ba chiều, nếu đặt điểm quan sát tại gốc tọa độ tức cho x1=y1=0 thì: (1.14) Có thể viết lại (1.14) trong hệ tọa độ cực. Từ hình (1.2) ta có: Lúc đó (1.14) có dạng: (1.15) Trên cơ sở các bài toán tổng quát trên chúng ta xét các bài toán cụ thể: Hình 1.2: Xác định thế và đạo hàm của vật thể hai chiều 1.3. Bài toán thuận cho những vật thể có dạng hình học 1.3.1. Hình cầu hoặc điểm vật chất Trong thực tế, thường gặp các vật thể địa chất tương đối có dạng đẳng thước, kích thước ngang của chúng theo các hướng cùng một bậc. Khi tính toán tác dụng trọng lực của các vật thể này, người ta thường xem chúng có dạng hình cầu hoặc là điểm vật chất. Các vật thể địa chất này thường rất khác nhau: các vật quặng dạng ổ, dạng bướu, các vòm mối, các lỗ hổng cáctơ Khảo sát vật thể hình cầu tâm C nằm trong mặt phẳng xoz với các tọa độ xc=x, yc=y, zc= h (hình 1.3). Khối lượng của toàn bộ hình cầu là M, nằm tại tâm hình cầu. Vì thế ta không phải tính các tích phân khối trên. Hình 1.3: Xác định thế và các đạo hàm của vật thể hình cầu Tại gốc tọa độ: (1.16) (1.17) (1.18) (1.19) (1.20) (1.21) Để thuận tiện cho việc tính toán ta biến đổi các công thức này khác đi. Đặt tâm hình cầu dưới gốc tọa độ (0,0,h), chỉ cần thay đổi dấu của x mà thôi, tức là: (1.22) (1.23) (1.24) (1.25) (1.26) (1.27) Hình 1.4: Trường trọng lực của hình cầu 1.3.2. Thanh vật chất nằm ngang, hình trụ tròn nằm ngang Các vật thể địa chất dạng này là các cấu tạo dài (các nếp uốn), dạng thấu kính, các mạch quặng, các vỉa quặng Hình trụ tròn nằm ngang, nằm dọc theo tâm của hình trụ. Nếu một đơn vị độ dài của thanh có khối lượng là m thì tương ứng với hình trụ ta có: l=spR2 với l là khối lượng một đơn vị dài. Trong trường hợp thành phần vật chất nằm ngang ta có thể tính được giá trị Vz trực tiếp từ công thức (1.14) mà không cần lấy tích phân, tức là: (1.28) Từ đó tìm được: (1.29) (1.30) (1.31) Để thuận tiện ta viết lại công thức khi đặt gốc tọa độ trên trục của hình trụ, còn x là các tọa độ của điểm quan sát. Muốn vậy ta chỉ cần thay đổi x bởi –x trong các công thức trên là được: (1.32) (1.33) (1.34) Hình 1.5: Trường trọng lực của hình trụ tròn nằm ngang 1.3.3. Nửa mặt phẳng vật chất nằm ngang Các dạng vật thể này có biên độ bé, các vùng vót nhọn, các lớp nằm ngang có độ dày bé Giả sử rằng mặt phẳng vật chất nằm ngang có mật độ m nằm tại độ sâu h so với mặt đất, có đường biên song song với trục y, tọa độ ngang của đường biên là đường x (hình 1.6). Sử dụng công thức tổng quát (1.14) cho trường hợp này m=sdz, z=h, ta lấy tích phân theo x từ - ¥ đến +¥, kết quả thu được: (1.35) Hình 1.6: Xác định thế và các đạo hàm của nửa mặt phẳng vật chất nằm ngang Từ đó, người ta tính được hàm bậc hai của thế trọng lực là: (1.36) Tương tự: (1.37) Để thuận tiện cho việc tính toán sau này, ta đặt gốc tọa độ tại điểm chiếu của cạnh bên trên trục x, còn lấy là tọa độ của điểm quan sát. Trong trường hợp này ta chỉ cần thay đổi dấu của x trong các công thức (1.34), (1.35), (1.36) là được. (1.38) (1.39) (1.40) Hình 1.7: Trường trọng lực của nửa mặt phẳng vật chất nằm ngang 1.3.4. Hình hộp vuông góc Nhiều vật thể địa chất gần đúng có thể được biểu diễn dưới dạng những khối bị giới hạn bởi những mặt phẳng, các cấu tạo địa lũy, địa hào, các khối quặng riêng biệt, những vật thể có thể được xem là các dạng hình hộp vuông góc. Tính toán tác dụng trọng lực do hình hộp vuông góc gây ra được dùng để nghiên cứu các vật thể khác thường gặp trong thực tế như bậc thẳng đứng, lớp thẳng đứng. Các công thức trọng lực của hình hộp vuông góc còn được sử dụng để tính toán hiệu ứng trọng lực do các vật thể ba chiều có hình dạng bất kỳ gây ra. Giả sử có hình hộp vuông góc bị giới hạn bởi các mặt: Đặt gốc tọa độ tại điểm tính toán. Xuất phát từ các công thức (1.7), (1.8) ta được: (1.41) (1.42) (1.43) (1.44) Trong đó: Với hình hộp kéo dài ra vô cùng theo trục y, thì từ các công thức, cho y chạy từ - ¥ ® +¥, ta thu được: (1.45) (1.46) (1.47) 1.3.5. Lăng trụ thẳng đứng Lăng trụ thẳng đứng là vật bị giới hạn bởi hai mặt phẳng thẳng đứng song song với nhau và một mặt phẳng nằm ngang. Trong trường hợp này ta xem z2=¥, z1=h. Với điều kiện này chúng ta thấy rằng g = ¥, hơn nữa cho độ dày lớp bằng 2d thì: Chuyển gốc tọa độ về tạo hình chiếu của trọng điểm trên của lớp trên mặt đất (thay đổi dấu của x). Từ công thức (1.41), chúng ta thu được các kết quả sau đây: (1.48) (1.49) 1.3.6. Bậc thẳng đứng Trong lý thuyết phân tích các dị thường trọng lực, người ta hiểu bậc thẳng đứng là vật thể hai chiều bị giới hạn bởi hai mặt phẳng song song vô hạn và một mặt thẳng đứng. Tiết diện ngang của vật thể này có dạng dải vuông góc vô cùng, có các cạnh song song với trục x và trục z. Từ (hình 1.8a và 1.8b) ta thấy rằng bậc thẳng đứng tương tự như mặt phẳng vật chất nằm ngang nhưng nó tổng quát và phức tạp hơn. Hình 1.8 a, 1.8 b: Bậc thẳng đứng Theo định nghĩa trên, người ta sử dụng mật độ dư của các bậc thẳng đứng là khác không còn toàn bộ không gian là bằng không. Nhưng nếu phần không gian dưới bậc có mật độ dư khác không thì dị thường trọng lực gây ra vẫn không thay đổi. Trong thực tế các vật địa chất dạng này là các cấu tạo tiếp xúc với vòm muối hoặc là các khối xâm nhập với các vùng đất đá vây quanh. Có thể nói rằng bậc thẳng đứng là một trong những vấn đề cơ bản của lý thuyết và thực tế khi phân tích dị thường trọng lực. Gọi h là tọa độ ngang của đường biên của bậc, h1 và h2 là độ sâu đến các mép giới hạn trên và dưới của bậc. Để tính hiệu ứng trọng lực trong trường hợp này, người ta lấy tích phân các công thức tổng quát (1.6), (1.7), (1.8), (1.9) theo các biến x, y, z, sau đó thay cận tích phân y=±¥, x đến ¥ và z từ h1 đến h2. Cụ thể là: (1.50) (1.51) (1.52) (1.53) Trong đó: Trước hết cho y1=-¥, y2=+¥ ta có: (1.54) (1.55) (1.56) Các công thức trên biểu thị tác dụng trọng lực của hình hộp chạy dài vô cùng theo trục y với tiết diện ngang là hình chữ nhật có các cạnh bằng (x1, x2) và (h1, h2). Để tính được hiệu ứng trọng lực của bậc thẳng đứng, trong các công thức trên thay x1=x, x2=¥. Kết quả chúng ta thu được: (1.57) (1.58) (1.59) Dịch chuyển gốc tọa độ về điểm nằm trên biên của bậc thẳng đứng (điểm x, 0) và thay cận lấy tích phân, ta có: (1.60) (1.61) (1.62) Hình 1.9: Trường trọng lực trên bậc thẳng đứng 1.3.7. Bậc nghiêng Trong thực tế trường hợp bậc nghiêng thường gặp nhiều hơn bậc thẳng đứng. Trong trường hợp này có thể dùng các công thức khác nhau để tính các đại lượng Vz, Vxz, Vzz. Dưới đây chúng ta sẽ xét phương pháp được xem là tốt hơn cả. Trên hình vẽ chúng ta vẽ mặt cắt của bậc nghiêng. Lấy điểm quan sát làm gốc tọa độ. Tọa độ giao điểm của tuyến với đường biên của bậc nghiêng kéo dài là x. Tại độ sâu bất kỳ là Z( h1<Z<h2), lấy một lớp mỏng yếu tố ngang bằng dz và mật độ s. Tọa độ biên của lớp nghiêng đó là (x-zcotga, z). Hình 1.10: Bậc nghiêng Dùng các công thức của nửa mặt phẳng vật chất nằm ngang (1.35), (1.36) và (1.37) chúng ta có thể tính được hiệu ứng trọng lực của bậc nghiêng. (1.63) (1.64) (1.65) Sau khi lấy tích phân và đưa gốc tọa độ từ điểm quan sát đến điểm 0 bằng cách thay dấu biến số x, ta thu được: (1.66) (1.67) (1.68) Các công thức (1.66), (1.67) và (1.68) khá phức tạp nên rất khó đề ra được phương pháp giải tích để tích phân. Trong bài toán này, để giải bài toán thuận, người ta biến đổi các công thức trên. Từ hình vẽ ta thấy các thông số r, j liên hệ với tọa độ vuông góc bằng biểu thức: Nếu gọi r1, j1, r2, j2 là các thông số tương ứng với các góc trên và dưới của bậc ta có thể viết lại công thức (1.66 - 1.68) ở dạng: (1.69) (1.70) (1.71) Đối với các bậc nghiêng, người ta không để ra phương pháp giải tích để xác định các thông số của chúng mà thông thường so sánh dạng đường cong của chúng từ bậc nghiêng với các góc a khác nhau. CHƯƠNG 2. XÁC ĐỊNH HIỆU ỨNG TRỌNG LỰC THEO PHƯƠNG PHÁP GIẢI TÍCH VÀ PHƯƠNG PHÁP PHỔ 2.1. Xác định dị thường trọng lực theo phương pháp giải tích 2.1.1. Xác định dị thường trọng lực của hình trụ tròn nằm ngang Các vật thể địa chất dạng này là các cấu tạo dài (các nếp uốn), dạng thấu kính, các mạch quặng, các vỉa quặng Hình trụ tròn nằm ngang, nằm dọc theo tâm của hình trụ. Nếu một đơn vị độ dài của thanh có khối lượng là m thì tương ứng với hình trụ ta có: l=spR2 với l là khối lượng một đơn vị dài. Trong trường hợp thành phần vật chất nằm ngang ta có thể tính được giá trị Vz trực tiếp từ công thức (1.14) mà không cần lấy tích phân, tức là: (2.1) Từ đó tìm được: (2.2) (2.3) (2.4) Để thuận tiện ta viết lại công thức khi đặt gốc tọa độ trên trục của hình trụ, còn x là các tọa độ của điểm quan sát. Muốn vậy ta chỉ cần thay đổi x bởi –x trong các công thức trên là được: (2.5) (2.6) (2.7) Hình 2.1: Trường trọng lực của hình trụ tròn nằm ngang 2.1.2. Xác định dị thường trọng lực của vật thể 3D có dạng hình lăng trụ đứng Theo Bhaskara, D., 1986[6] sự thay đổi của mật độ dư theo độ sâu có thể xấp xỉ bằng một hàm bậc hai: s(z) = a0 + a1z + a2z2 (2.8) Trong đó z là độ sâu; a1, a2 là các hệ số suy giảm; a0 là mật độ dư của lớp trầm tích bề mặt. Để xác định dị thường trọng lực, bể trầm tích được chia thành các lăng trụ đặt cách nhau ở phía dưới mỗi điểm quan sát, có độ rộng bằng khoảng cách giữa các điểm quan sát và có chiều cao bằng độ sâu của bể trầm tích tại điểm đó. Hình 2.2: Mô hình lăng trụ 3 chiều Dị thường trọng lực của mỗi lăng trụ được xác định theo công thức sau (Prakash và Ramesh Babu N., 1990) [7] (2.9) ở đây f là hằng số hấp dẫn; Z1, Z2 tương ứng là độ sâu đến đỉnh và đáy của lăng trụ. T và W tương ứng là nửa bề rộng của lăng trụ theo các trục x và y. Kết quả của việc tính tích phân này sau khi thay s(z)  từ công thức (2.8) là: +fa1 (2.10) 2.1.3. Xác định dị thường trọng lực của bể trầm tích Để xác định dị thường trọng lực, bể trầm tích được chia thành các lăng trụ đặt cách nhau ở phía dưới mỗi điểm quan sát, có độ rộng bằng khoảng cách giữa các điểm quan sát và có chiều cao bằng độ sâu của bể trầm tích tại điểm đó. Dị thường trọng lực gây ra bởi bể trầm tích được tính bằng cách lấy tổng dị thường trọng lực của tất cả các lăng trụ này. Ta nhận thấy rằng công thức (2.10) rất phức tạp. Khi tính dị thường trọng lực của bể trầm tích nếu dị thường của tất cả các lăng trụ đều được tính theo công thức này thì sẽ tốn rất nhiều thời gian tính trên máy. Để khắc phục khó khăn này, V.D.Braskara Rao đề nghị sử dụng công thức gần đúng sau đây để tính dị thường của các lăng trụ nằm xa điểm quan sát. Công thức này đạt được khi xấp xỉ hiệu ứng của lăng trụ bằng một thanh vật chất thẳng đứng đặt tại tâm của lăng trụ. dg(x,y)=fa0DxDy+fa2DxDy (2.11) a0 là mật độ dư của lớp trầm tích bề mặt a1 là hệ số suy giảm ở đây R = còn Dx, Dy tương ứng là khoảng cách giữa các điểm quan sát theo các trục x và y. Cuối cùng, dị thường trọng lực của bể trầm tích được xác định theo công thức sau: (2.12) Trong đó: M là số lăng trụ được chia theo trục x. N là số lăng trụ được chia theo trục y. 2.2. Xác định dị thường trọng lực theo phương pháp phổ 2.2.1. Xác định dị thường trọng lực của vật thể 3D có dạng hình lăng trụ đứng Xét một yếu tố khối dm được đặt tại điểm có tọa độ (a,b,z). Hiệu ứng trọng lực dg do nó gây ra tại điểm P có tọa độ (x, y, 0) là: dg(x,y,0) = f (2.13) còn phổ hiệu ứng trọng lực của dm là: d(u,v) = 2pfdm exp (-BC) (2.14) trong đó: f là hằng số hấp dẫn; B = 2p (iu,iv,s); C = []; s = (u2 + v2 ) 1/2 ; Với u, v tương ứng là tần số theo các trục x và y trong miền không gian. Bằng việc lấy tích phân đẳng thức (2.14) trong phạm vi một hình lăng trụ chữ nhật thẳng đứng (lăng trụ thứ m, n) có đáy nằm ở độ sâu Zmn, đỉnh trùng với mặt quan sát z = 0, tọa độ tâm (am ,bn ), bề rộng tương ứng theo các trục x, y là 2a, 2b với giả thiết mật độ dư của nó thay đổi theo quy luật hàm mũ theo chiều sâu với hệ số suy giảm là lm,n , Chai và Hinze[9] đã thu được công thức tính phổ dị thường trọng lực của lăng trụ này là: x {1-exp[- (lm,n+2ps) Zm,n]}exp [-2pi(uam+vbn )] (2.15) 2.2.2. Xác định dị thường trọng lực của bể trầm tích Việc tính phổ dị thường trọng lực của bể trầm tích được thực hiện bằng cách lấy tổng phổ dị thường trọng lực của tất cả các lăng trụ này: =2pfs(0)(4absin2ua)(sin2vbxexp[-2pi(uam+vbn)] (2.16) Dị thường trọng lực của bể trầm tích được xác định nhờ phép biến đổi Fourier ngược theo công thức sau: gp(x,y) = (u,v) exp [2pi(ux +vy)]dudv (2.17) Trên thực tế sự suy giảm mật độ dư của bể trầm tích theo chiều sâu có xu hướng tiệm cận tới giá trị sd không đổi nào đó. Bởi vậy sự suy giảm mật độ dư của bể trầm tích theo chiều sâu có thể được xấp xỉ bằng biểu thức: s(z) = sd + s(o) (2.18) ở đây dị thường trọng lực do phần mật độ dư sd không đổi của lăng trụ gây ra có thể được tính bởi công thức sau (Banerje và Gupta, 1977 [8]) . gd (x,y) = , (2.19) trong đó: dgmn(x,y)=fsd[xln(y+R)+yln(x+R) (2.20) với: R2 = x2+y2+z2 Cuối cùng, dị thường trọng lực của bể trầm tích tại điểm (x, y, 0) được xác định bởi: g(x,y) = gp(x,y) +gd(x,y) (2.21) 2.2.3. Nâng cao độ chính xác của việc tính dị thường trọng lực trong miền tần số bằng phương pháp “trượt mẫu” (Shiftampling) Giả sử X(x) là hàm xác định trong miền không gian thì phổ Fourier của nó được xác định bởi: (2.22) Trên cơ sở các định lý “trượt” trong cả miền không gian và miền tần số và lý thuyết “lấy mẫu” (sampling theorems) cho các hàm tuần hoàn, Chai và Hinze đã đưa ra phương trình độ lệch của phép biến đổi Fourier ngược rời rạc như sau: (2.23) Trong đó: A là độ lệch gây nên bởi sự rời rạc hóa B là độ lệch gây nên sự giới hạn của tuyến quan sát FT là ký hiệu của phép biến đổi Fourier DFT là ký hiệu của phép biến đổi Fourier rời rạc IDFT là ký hiệu của biến đổi Fourier ngược rời rạc D, d tương ứng là khoảng cách lấy mẫu trong miền không gian và miền tần số; e và h tương ứng là bước trượt trong miền không gian và miền tần số. Phương trình này đúng cho mọi hàm thỏa mãn điều kiện Dirichlet. Với phương trình này ảnh hưởng do sự rời rạc hóa và sự giới hạn của tuyến quan sát trong phép biến đổi Fourier ngược được thể hiện một cách rõ ràng dưới dạng một công thức toán học. Việc áp dụng phương trình (2.23) đối với các dị thường của trường thế được căn cứ vào các tính chất sau đây của chúng: a. Phổ của các dị thường của trường thế giảm rất nhanh theo sự tăng lên của tần số. b. Các dị thường của trường thế giảm một cách đơn điệu khi khoảng cách tới nguồn gây dị thường tiến đến vô cùng. c. Giá trị tuyệt đối của các đạo hàm dị thường của trường thế cũng giảm một cách đơn điệu khi khoảng cách tới nguồn gây dị thường tiến đến vô cùng. Tính chất (a) cho thấy rằng ảnh hưởng do sự giới hạn của tuyến quan sát có thể bỏ qua khi chiều dài tuyến đủ lớn. Khi cho e = 0 phương trình (2.23) trở thành: Trong đó còn chính là độ lệch giữa các giá trị tính toán được nhờ phép biến đổi Fourier ngược và các giá trị đúng. Vấn đề đặt ra là cần phải tìm bước “trượt” h sao cho độ lệch bình phương trung bình của chúng có giá trị nhỏ nhất. Việc khảo sát hàm căn cứ vào các tính chất (b) và (c) cho thấy sai số bình phương trung bình: (2.24) có hai cực tiểu xung quanh các giá trị h=0,25 và h=0,75. Qua việc tính toán trên nhiều dị thường trọng lực gây nên bởi các đối tượng gây dị thường khác nhau Chai và Hinze đã đưa ra bước trượt tối ưu là h=0,22 đối với bài toán hai chiều và h=0,26 đối với bài toán ba chiều. CHƯƠNG 3. XÁC ĐỊNH PHÔNG KHU VỰC TRÊN MỘT SỐ BỂ TRẦM TÍCH KAINOZOI THỀM LỤC ĐỊA VIỆT NAM 3.1. Xây dựng bản đồ Bughe khu vực thềm lục địa Việt Nam và vùng Biển Đông lân cận 3.1.1. Kết quả tính toán Dựa vào phương pháp xác định dị thường trọng lực trong miền không gian đã trình bày ở chương 2, trong phần này, chúng tôi tiến hành xây dựng bản đồ Bughe khu vực thềm lục địa Việt Nam và vùng Biển Đông kế cận trong phạm vi vĩ độ từ 4.50 đến 23.50; kinh độ từ 1000 đến 1180. Dựa trên cơ sở bản đồ dị thường Fye tỉ lệ 1:200.000 của vùng này (Hình 3.1). Thứ tự các bước tính toán để xây dựng bản đồ được thực hiện như sau: - Tính hiệu chỉnh trọng lực của lớp nước biển dựa vào bản đồ độ sâu đáy biển (hình 3.2). - Tính hiệu chỉnh trọng lực gây ra bởi các khối đất đá nằm cao hơn mực nước biển dựa vào bản đồ độ cao địa hình (hình 3.2). - Xây dựng bản đồ Bughe bằng cách cộng dị thường Fye thu được tại mỗi điểm với các hiệu chỉnh kể trên thu được tại chính điểm quan sát đó. Khu vực nghiên cứu được chia thành mạng lưới ô vuông có kích cỡ ; Cả khu vực nghiên cứu được chia thành 990x1045 lăng trụ. Hiệu ứng trọng lực tại mỗi điểm được tính bằng cách lấy tổng hiệu ứng trọng lực của tất cả các lăng trụ trên. Hiệu ứng trọng lực của mỗi lăng trụ được tính theo công thức (2.12). Kết quả tính toán được trình bày lần lượt trên các hình vẽ: hình 3.3, hình 3.4 dưới đây. Hình 3.1: Bản đồ dị thường Fye tỉ lệ 1: 200.000 khu vực thềm lục địa Việt Nam và vùng Biển Đông kế cận Hình 3.2: Bản đồ địa hình đáy biển tỉ lệ 1: 200.000 khu vực thềm lục địa Việt Nam và vùng Biển Đông kế cận Hình 3.3: Bản đồ hiệu chỉnh địa hình đáy biển tỉ lệ 1: 200.000 khu vực thềm lục địa Việt Nam và vùng Biển Đông kế cận Hình 3.4: Bản đồ dị thường trọng lực Bughe tỉ lệ 1: 200.000 khu vực thềm lục địa Việt Nam và vùng Biển Đông kế cận Hình 3.5: Trường dị thường trọng lực Bughe Biển Đông tỉ lệ 1:1.000.000 (Nguồn Viện Địa chất và Địa Vật lý biển) 3.1.2 Nhận xét - So với kết quả tính trường dị thường trọng lực Bughe Biển Đông của chương trình điều tra nghiên cứu biển cấp nhà nước KC-09-02 (hình 3.5) ta thấy bản đồ trường trọng lực Bughe thu được theo phương pháp tính hiệu chỉnh của từng lăng trụ kể trên (hình 3.4) có kết quả khá phù hợp. - Trường trọng lực trên Biển Đông nhìn chung có cấu trúc rất phức tạp và phân dị, nó có hướng cấu trúc áp đảo là Đông Bắc – Tây Nam và kinh tuyến, đặc biệt rõ là một loạt dải bất thường bậc thang với biên độ hàng trăm mgal kéo dài hàng nghìn km theo hướng Bắc và Đông Bắc. Các dải bất thường bậc thang lớn chạy song song và tạo thành từng nhóm quan sát thấy ở các khu vực sau: * Hướng Đông Bắc gồm có: - Dải chạy qua phía Tây Bắc quần đảo Hoàng Sa lên đến gần Đài Loan. - Dải chạy ven bờ biển các đảo Kalimantan và Palawan. - Ba dải chạy dọc theo vùng trung tâm Biển Đông. - Một dải chạy men theo phía Tây Bắc quần đảo Trường Sa. * Hướng kinh tuyến nổi bật lên 2 dải bất thường bậc thang chạy dọc theo ven biển Trung Bộ Việt Nam và một dải chạy song song ven biển phía Tây Philippin. Các nhóm bất thường bậc thang (gradien) hướng Tây Bắc – Đông Nam (cắt ngang trục Biển Đông) và hướng vĩ tuyến đều thấy thể hiện rõ nhưng biên độ không lớn và độ dài hạn chế, bị đứt đoạn do sự đan chéo với những dải gradien hướng chủ đạo Đông Bắc – Tây Nam. Nổi bật trong nhóm này là những dải gradien hướng vĩ tuyến ở phần Đông Bắc của Biển Đông, dải bất thường bậc thang hướng vĩ tuyến chạy từ phía Nam đảo Hải Nam qua khu vực trung tâm Biển Đông sát trên vĩ độ 160N. Dải bất thường bậc thang nằm ở phía Nam quần đảo Trường Sa trải theo vĩ độ 60N và một số dải bất thường hướng vĩ tuyến ở phần phía Đông của Biển Đông cắt vuông góc với dải gradien hướng kinh tuyến ở ven biển Philippin. Các bất thường bậc thang hướng Tây Bắc – Đông Nam biên độ không lớn, thường bị gián đoạn và biến dạng khi cắt qua những dải lớn có hướng Đông Bắc ở sườn và trung tâm của Biển Đông. Những vùng có cấu trúc của trường bình ổn tương đối so với các vùng rìa và trung tâm của Biển Đông là các khu vực trên thềm lục địa Đông Nam Trung Quốc. Phần Đông Bắc từ vĩ độ 210N trở lên, toàn bộ vùng vịnh Thái Lan và thềm lục địa Đông Nam của Việt Nam và Bắc Indonexia ở về phía Tây của dải Gradien kinh tuyến 1090 – 1100E. Ở các vùng nói trên giá trị bất thường Bughe biến đổi trong giới hạn từ 10, 20 đến + 50, +60 mgal, một số vùng trường vẫn có giá trị âm cỡ vài ba chục mgal. Bức tranh các bất thường biến động từ từ, không có những dải gradien mạnh kéo dài, hướng cấu trúc thể hiện tương đối rõ như ở các vùng vịnh Thái Lan, thềm lục địa Đông Nam Việt Nam và thềm lục địa phía Bắc Indonexia. Ở vùng quần đảo Hoàng Sa trường trọng lực có cấu trúc tương đối phức tạp, phân dị thành các bất thường dạng hẹp kéo dài. Hướng cấu trúc ở Hoàng Sa áp đảo là hướng vĩ tuyến. Ở quần đảo Hoàng Sa giá trị trọng lực Bughe biến đổi từ +30 đến +120 mgal. Các vùng rìa phía Tây Bắc, Nam và phía Đông đều có các dải bất thường gradien lớn bao bọc. Vùng trung tâm Biển Đông kéo dài theo phương Đông Bắc có đặc điểm cấu trúc của trường trọng lực khác hẳn và khá đặc trưng, giá trị bất thường Bughe rất lớn, biến đổi trong giới hạn từ +200 đến +300, +320 mgal. Toàn bộ vùng này