Sử Dụng Thuật Toán Phân Tích Mốt Thực Nghiệm Hai Chiều (Bemd) Để Nghiên Cứu Cấu Trúc Địa Chất Ở Nam Bộ Bằng Tài Liệu Từ Và Trọng Lực

MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Nam gồm hai tiểu vùng: Đông Nam Tây Nam (hay đồng sông Cửu Long – ĐBSCL) Nam c vị tr địa lý đặc biệt nguồn tài nguyên thiên nhiên phong phú, với nhiều loại khống sản Do đ , có nhiều cơng trình nghiên cứu địa chất, địa vật lý vùng Tuy nhiên, khu vực Nam bộ, việc tiến hành song song đo đạc từ trọng lực thiết lập đồ địa chất chưa thực chi tiết Bên cạnh đ , vấn đề phân tích tài liệu địa vật lý thường rời rạc, chưa thống theo diện theo tổ hợp tài liệu địa vật lý [1-26], Tuy nhiên, cơng bố cịn c nhiều ý kiến khác đặc điểm cấu trúc, hướng nghiêng, g c nghiêng, tên gọi đứt gãy khác Trong đ , trường dị thường từ trọng lực quan sát trường tổng cộng phản ảnh toàn yếu tố địa chất Một cách tổng quát, phép biến đổi trường từ trọng lực c thể coi phép xác định phân bố đặc điểm môi trường gây dị thường Các phương pháp tách trường sử dụng áp dụng cho trường (từ trọng lực) xem dừng tuần hoàn (trừ biến đổi wavelet); thân chúng không dừng phi tuyến Do đ , việc xây dựng lại xây dựng toán phân t ch trường sử dụng máy t nh thuật toán phân t ch mốt thực nghiệm hai chiều (BEMD) – phương pháp áp dụng cho trường dừng không dừng phương pháp Việt Nam – nhằm làm ch nh xác, bổ sung hồn chỉnh thơng tin địa chất nhiệm vụ cần thiết Vì lý trên, việc phân tích kết hợp tài liệu từ trọng lực vùng Nam bộ, tổ hợp phương pháp địa vật lý; đ , c sử dụng thuật tốn phân tích mốt thực nghiệm hai chiều (BEMD) để nghiên cứu cấu trúc địa chất cách chi tiết việc làm có tính cấp thiết c ý nghĩa khoa học, thực tiễn cao MỤC TIÊU CỦA LUẬN ÁN - Lựa chọn xây dựng hệ phương pháp phân t ch tài liệu từ/trọng lực phù hợp với điều kiện địa chất vùng nghiên cứu - Sử dụng thuật tốn phân tích mốt thực nghiệm hai chiều để tách trường dị thường (từ/trọng lực) thành hàm nội phông tương ứng; sử dụng phông nghiên cứu đứt gãy sử dụng hàm nội để xác định mặt ranh giới lớp vỏ Trái đất Nam - Tính tỉ số cường độ từ hóa/ mật độ (J ρ) g c nghiêng vectơ cường độ từ hóa Nam ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU: Thuật toán phân t ch mốt thực nghiệm hai chiều (BEMD); Các phương pháp phân t ch xử lý tổng hợp tài liệu từ trọng lực; Các đặc trưng cấu trúc sâu vỏ Trái đất CƠ SỞ TÀI LIỆU: Luận án thực sở tổng hợp tài liệu địa chất, địa vật lý, lỗ khoan c Nam Tổng cục Địa chất Khống sản Việt Nam, Tập đồn Dầu kh Quốc gia Việt Nam [1], [8], [10], [29], [30], [137], [142], [150], [151], [190] PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU, bao gồm phương pháp tổng hợp tài liệu địa chất, địa vật lý phương pháp toán lý, bao gồm việc lựa chọn xây dựng phương trình phân t ch tài liệu từ/trọng lực máy vi tính với phần mềm chuyên dụng (Matlab, Surfer, Oasis Montaj) phương pháp như: phân t ch phổ; biến đổi trường cực; phương pháp xác định biên; phương pháp xác định mặt ranh giới Parker – Oldenburg; phương pháp xác định tỉ số J/ Mendonca; phương pháp chưa sử dụng Việt Nam phân tích tài liệu từ trọng lực phương pháp phân t ch mốt thực nghiệm hai chiều NỘI DUNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Tổng quan địa chất, địa vật lý phương pháp phân t ch, xử lý tài liệu từ/trọng lực phát triển sử dụng Nam Việt Nam - Lựa chọn xây dựng hệ phương pháp phân t ch tổng hợp tài liệu từ/trọng lực sử dụng thích hợp với thực tế vùng nghiên cứu; điều kiện trường từ Nam (c độ từ khuynh nhỏ) - Áp dụng hệ phương pháp c sử dụng thuật tốn BEMD phân tích đồ trường từ/trọng lực Nam nhằm làm bật đặc điểm trường dị thường từ/trọng lực thành phần hàm nội làm sở nghiên cứu cấu trúc địa chất vùng - Liên kết luận giải cấu trúc địa chất Nam theo tài liệu từ tài liệu trọng lực, cụ thể xác định hệ thống đứt gãy, cấu trúc mặt ranh giới lớp vỏ Trái đất hệ số Poisson biểu kiến nhằm làm sáng rõ đặc điểm, mối quan hệ đặc điểm cấu trúc vùng Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN - Ý nghĩa khoa học: Thuật toán BEMD sử dụng nhiều lĩnh vực, riêng phân tích tài liệu từ trọng lực tác giả sử dụng ―hàm nội‖ việc tách trường (phân t ch định tính) Trong luận án này, NCS sử dụng ―hàm nội‖ để xác định mặt ranh giới vỏ Trái đất đặc biệt sử dụng ―phông hàm nội‖ để xác định đứt gãy (phân t ch định lượng) Điều mang ý nghĩa khoa học g p phần hoàn thiện việc áp dụng phương pháp BEMD phân t ch toán trường thế; mở khả n ng tiếp tục phát triển sâu phương pháp nghiên cứu địa chất - Ý nghĩa thực tiễn: Kết phân tích phương pháp BEMD cho phép bổ sung số đứt gãy vùng nghiên cứu xác định mặt ranh giới vỏ Trái đất ứng với thành phần trường từ trọng lực có tần số cao, trung bình thấp Ngồi ra, cịn dựa cơng thức Poisson để tỉ số cường độ từ hóa/mật độ biểu kiến Nam Các kết sử dụng việc nghiên cứu đặc điểm kiến tạo – địa động lực đại, nghiên cứu địa chất khu vực dự báo khoáng sản tai biến địa chất nhằm góp phần hoạch định quy hoạch lãnh thổ, đô thị; hoạch định chiến lược bảo vệ tài nguyên môi trường CÁC ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN ÁN - Xây dựng hệ phương pháp phân t ch tổng hợp tài liệu từ trọng lực dựa thuật tốn phân tích mốt thực nghiệm hai chiều (BEMD) - Từ ―phông hàm nội‖ (kết việc phân tích thuật tốn BEMD) tài liệu từ lực, kết hợp hai phương pháp xác định biên (đạo hàm toàn phần theo phương ngang (THD) – phương pháp thông dụng – tín hiệu giải tích nâng cao chuẩn hóa (NAS) – phương pháp để tách biên, chưa thấy áp dụng Việt Nam) xác định đứt gãy vùng để khẳng định độ tin cậy đứt gãy c bổ sung thêm đứt gãy - Từ ―hàm nội‖ xác định ba mặt ranh giới lớp vỏ Trái đất ứng với trường từ/trọng lực có tần số cao, trung bình thấp; kết phân tích tài liệu từ trọng lực Nam - Xây dựng sơ đồ tỉ số cường độ từ hóa/mật độ góc nghiêng biểu kiến vectơ cường độ từ h a để nghiên cứu cấu trúc địa chất sâu CÁC LUẬN ĐIỂM BẢO VỆ - Áp dụng thuật toán BEMD kết hợp với số phương pháp c việc phân t ch định lượng tài liệu từ trọng lực bước đầu việc bổ sung hệ phương pháp việc phân tích tài liệu trường - Xây dựng sơ đồ, bao gồm: sơ đồ đứt gãy, sơ đồ mặt ranh giới ứng với trường từ/trọng lực có tần số cao, trung bình thấp; sơ đồ tỉ số cường độ từ hóa/mật độ góc nghiêng biểu kiến vectơ cường độ từ hóa Nam theo tài liệu từ tài liệu trọng lực nhằm nâng cao độ tin cậy luận giải số đặc điểm cấu trúc địa chất vùng nghiên cứu Chƣơng - TỔNG QUAN VÙNG NGHIÊN CỨU VÀ TÀI LIỆU 1.1 CÔNG TÁC ĐO ĐẠC VÀ XỬ LÝ TÀI LIỆU TỪ VÀ TRỌNG LỰC Ở NAM BỘ 1.1.1 Công tác đo vẽ đồ từ trọng lực Nam Công tác đo vẽ địa vật lý từ sớm N m 1933, Lejay D.O đo 24 điểm trọng lực lãnh thổ Đông Dương Từ n m 1977 - 1981, Đồn Dầu khí ĐBSCL thực đo trọng lực vùng ĐBSCL tỷ lệ 1:100.000 [1] Sau n m 1975 đến nay, Liên đoàn Vật lý Địa chất đo với nhiều tỷ lệ khác xuất ―Bản đồ trọng lực toàn lãnh thổ Việt Nam tỷ lệ 1:500.000‖ vào n m 1985 [27], 1995 [28] 2011 [29] Về đo đạc từ, c hai giai đoạn: vào n m 1967, Hải quân Hoa kỳ đo thành lập ―Bản đồ cường độ từ toàn phần (phần miền Nam) tỷ lệ 1:250.000‖ [7]; giai đoạn 1983 – 1992, Đoàn bay 65 Từ hàng không đo thành lập đồ trường từ hàng không Việt Nam tỷ lệ 1:500.000 [28] 1.1.2 Công tác l tài liệu từ trọng lực nƣớc Việc nghiên cứu trường từ/trọng lực, với nhiều phương pháp khác nhau, đưa phác họa cấu trúc kiến tạo; hầu hết phương pháp bắt nguồn từ nước ngoài, chia thành nh m như: nhóm phương pháp tách trường [31-67]; nhóm phương pháp xác định nguồn trường [33], [46], [71], [72], [68-102] nhóm phương pháp phân tích kết hợp từ trọng lực để tính tỉ số độ từ cảm mật độ [103-110] 1.2 SƠ LƢỢC VÙNG NGHIÊN CỨU Vùng nghiên cứu phần đất liền Nam bao gồm phần miền Đông đồng sông Cửu Long (ĐBSCL) giới hạn từ mũi Cà Mau (8o30’B) đến Bình Phước (11o45’B), từ Hà Tiên (104o25’Đ) đến Xuyên Mộc (107o30’Đ) Địa hình toàn vùng phẳng Vùng nghiên cứu c thể chia thành vùng: phụ đới Biên Hòa (nâng), đới Cần Thơ (trũng) đới Hà Tiên (nâng) Đặc điểm cấu trúc kiến tạo vùng nghiên cứu đề cập nhiều công bố [8], [10], [13], [14], [16], [21-25], [111], [112], [126], [127], [132-147] với mức độ khác Trong đ , cơng trình ―Kiến tạo đứt gãy lãnh thổ Việt Nam‖ tác giả Cao Đình Triều Phạm Huy Long (2002) [22] xem tài liệu đề cập cách toàn diện kiến tạo đứt gãy lãnh thổ Việt Nam 1.3 TÀI LIỆU TỪ VÀ TRỌNG LỰC ĐƢỢC SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN 1.3.1 Tài liệu trọng lực Hình 1.9: Bản đồ dị thường trọng lực Bouguer Nam [1], [29], [151] Hình 1.10: Bản đồ cường độ từ tồn phần Nam [30] Hình 1.11: Bản đồ dị thường từ toàn phần Nam Tài liệu sử dụng đồ dị thường trọng lực Bouguer ĐBSCL tỷ lệ 1:500.000 (Phan Quang Quyết, 1985) [1] đồ dị thường trọng lực Liên đồn Bản đồ Địa chất Miền Nam có bổ sung số điểm đo trọng lực tỷ lệ 1:50.000 tờ Tân Biên [29], [151] 1.3.2 Tài liệu từ Tài liệu sử dụng đồ hàng không cường độ từ toàn phần (1992) (tờ ph a Nam) Đoàn bay 65 Từ hàng khơng đo (Hình 1.10) Bản đồ dị thường từ tồn phần (Hình 1.11) tính từ đồ cường độ từ toàn phần Trong đ , trường từ bình thường tính đa thức bậc hai theo kinh độ  vĩ độ  Nguyễn Thị Kim Thoa (2007) [152] thành lập: T0 = 42707,03 + 5,650661  – 0,9880642. + + 0,00466467.2 + 0,00193439.. – 0,0001174.2 (1.2) với,  =  – 0  =  – 0, 0 = 106o10’00‖ Đ 0 = 16o40’00‖ B Chƣơng - THUẬT TỐN PHÂN TÍCH MỐT THỰC NGHIỆM HAI CHIỀU VÀ MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TÀI LIỆU TỪ VÀ TRỌNG LỰC 2.1 PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MỐT THỰC NGHIỆM CHIỀU Trường dị thường từ/trọng lực quan sát trường tổng cộng phản ảnh toàn yếu tố địa chất bên dưới, nên thường phân tách trước thực phân tích Đã c nhiều phương pháp đưa [23] Tuy nhiên, người ta tiếp tục tìm phương pháp phương pháp phương pháp phân t ch mốt thực nghiệm N m 1998, Huang N.E nnk phát triển phương pháp để phân tích liệu khơng dừng phi tuyến chiều Đến n m 2003, Nunes J.C nnk [56] đưa phương pháp phân t ch mốt thực nghiệm hai chiều (BEMD) sử dụng phân tích kết cấu ảnh; sau đ nhiều tác giả sử dụng nhiều lĩnh vực khác nhau, địa vật lý sử dụng để tách trường từ/trọng lực Ở Việt Nam, phương pháp mốt thực nghiệm chưa sử dụng th m dò địa vật lý Mục đ ch phương pháp BEMD nhằm phân t ch trường quan sát ϕ(x,y) thành hàm nội hai chiều (BIMF), hàm nội ứng với các thành phần có tần số khác từ cao đến thấp: n (x, y)   ik  rn (2.2) i 1 đ , phần dư rn hàm đơn điệu giá trị độ lệch δik thỏa điều kiện hàm nội hai tính chất: (i) số điểm cực trị số điểm phải khác một; (ii) trị trung bình bao hình phải Trong phương pháp này, ứng với hàm nội có phơng, tính theo cơng thức: n Bi  (x, y)   i (x, y) (2.4) i 1 Các kết phân tích phương pháp BEMD: (1) với mơ hình cầu thu hàm nội phần dư, phù hợp với kết phân tích phương pháp bình phương tối thiểu bậc hai phương pháp trung bình hóa; (2) với dị thường Bouguer Iraq [58] thu bốn hàm nội, với hàm nội thứ (phần dư) gần giống với trường tách phương pháp đa thức bậc 3, cho thấy phương pháp BEMD có hiệu đáng tin cậy 2.2 PHƢƠNG PHÁP BIẾN ĐỔI TRƢỜNG TỪ VỀ CỰC (RTP) Hiện nay, có nhiều cơng thức tính biến đổi trường cực [12], [71], [72], [96], [166-179] Trong Luận án này, toán tử Li X (2008) [180] cho vùng vĩ độ thấp sử dụng: sin I  i.cos I.cos  D    F[ pole ]  (2.22) 2 sin Ic  cos Ic cos  D     sin I  cos I.cos  D     với I độ từ khuynh; D độ từ thiên; phương số sóng; IC độ từ khuynh hiệu chỉnh (|IC| ≥ |I|) 2.3 MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH BIÊN Hai phương pháp sử dụng Luận án phương pháp xác định giá trị cực đại đạo hàm toàn phần theo phương ngang (THD) Cordell L Grauch V.J.S (1985) [94], phương pháp thông dụng để xác định đứt gãy Việt Nam, cho công thức (2.24) phương pháp đưa thời gian gần phương pháp tín hiệu giải tích nâng cao chuẩn hóa (NAS) Yao Y nnk (2015) [183], cho công thức (2.27)       THD        x   y      AS  NAS  tan 1      z  q.max(AS)    đ , với (2.24) (2.27)    , , đạo hàm bậc theo phương ngang x  y z x, y phương thẳng đứng z; AS biên độ tín hiệu giải tích, q số dương nằm khoảng đến 0,5 Về xác định hướng nghiêng góc nghiêng, phương pháp xác định vị trí cực đại đạo hàm theo phương ngang tuyến cắt thẳng góc với đứt gãy số độ cao khác [187], [188] sử dụng, cho phép xác định hướng góc nghiêng đứt gãy theo cơng thức: x cot   z max (2.29) đ , zmax độ cao cực đại x khoảng cách tuyến 2.4 2.4.1 MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỘ SÂU Phƣơng pháp phổ công suất Các thành phần hàm nội BIMF xác định độ sâu phương pháp phổ (Spector A Grant F.S., 1970) [76] từ biến đổi Fourier Phổ trường hàm số e nên lấy log hai vế phương trình (2.34) c phương trình đường thẳng (2.36) cho phép xác định độ sâu trung bình đến mặt dị vật theo công thức (2.37) từ độ dốc đường thẳng Pk  (Ak )2  (Pk )0 e4.k.z (2.34) (2.36) Y = 4.z.k + Z h Y 4.k (2.37) đ , Y= Yi+1 – Yi k = ki+1 – ki 2.4.2 Phƣơng pháp Parker – Oldenburg Để xác định mặt ranh giới, NCS sử dụng phương pháp Parker – Oldenburg, phương pháp thường dùng để xác định mặt ranh giới từ tài liệu trọng lực Mặt ranh giới ban đầu hiệu chỉnh theo dị thường quan sát tham số đầu vào mơ hình cho bởi:  F  g(x, y)   k z  1 h '(i)  F 1.z h  e h2  (x , y )  F     2. k      k n    F  h '(i2 1) (x , y )   n!  n 2    đ , Δρ hiệu mật độ, k số sóng, z h độ sâu trung bình 10 (2.45) Khi sai số mơ hình hội tụ mức cho phép bước tính tự động dừng lại Các tần số cắt lựa chọn cho sai số rms nhỏ số lần lặp chọn tối đa 10 2.5 PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TƢƠNG QUAN TRƢỜNG TỪ VÀ TRỌNG LỰC Cơ sở lý thuyết phương pháp dựa vào mối quan hệ chất trường từ trọng lực sở công thức Poisson Trong Luận án, phương pháp Mendonca C.A Meguid A.M (2008) [106] dạng 3D sử dụng phương pháp khơng tính tỉ số J ρ (cơng thức 2.50) mà cịn t nh g c nghiêng tương đối vectơ cường độ từ hóa (cơng thức 2.51) theo trường vectơ dị thường từ Tm gradien trường dị thường z trọng lực g rap  Tm c g z sin(Iap )  2.6 (2.50) Tm  g z Tm g z (2.51) QUY TRÌNH PHÂN TÍCH TÀI LIỆU TỪ/TRỌNG LỰC Ở NAM BỘ ĐƢỢC SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN Trong Luận án này, NCS sử dụng tổ hợp phương pháp để nghiên cứu cấu trúc địa chất Nam tài liệu từ trọng lực Các phương pháp chia thành giai đoạn: giai đoạn tách trường phương pháp BEMD; giai đoạn phân tích để xác định đứt gãy, xác định mặt ranh giới lớp vỏ Trái đất ứng với trường từ/trọng lực có tần số cao, trung bình thấp phương pháp Parker – Oldenburg tính tỉ số J ρ phương pháp Mendonca C.A Meguid A.m (2008); cuối giai đoạn tổng hợp kết vẽ đồ 10 Chƣơng - XÁC ĐỊNH ĐỨT GÃY Ở NAM BỘ TRÊN CƠ SỞ TÀI LIỆU TỪ VÀ TRỌNG LỰC 3.1 TÁCH TRƢỜNG BẰNG PHƢƠNG PHÁP BEMD Trước tiên tách trường dị thường từ/trọng lực thành thành phần có tần số từ cao (nơng) giảm dần đến tần số thấp (sâu) phương pháp phân tích mốt thực nghiệm hai chiều t nh phông tương ứng Độ sâu hàm nội tính phương pháp phổ Với tài liệu trọng lực đồ trọng lực Bouguer tìm bốn hàm nội (BIMFG1 ~ BIMFG4) có độ sâu 3,2; 6,2; 12,2 19,5 km phông (BG1~ BG3) Không thực tính phơng hàm nội BIMFG4, có tần số thấp ch nh phông trọng lực cuối (a) BIMFG1 (b) BIMFG2 (c) BIMFG3 (d) BIMFG4 Hình 3.2: Các đồ hàm nội BIMFG dị thường trọng lực Nam (a) BG1 (b) BG2 (c) BG3 Hình 3.3: Các đồ phơng BG hàm nội dị thường trọng lực Nam Với tài liệu từ, vùng nghiên cứu vùng vĩ độ thấp, nên trước tiên phải xây dựng đồ biến đổi trường từ cực (RTP) công thức Li X (Chương 2) [180]; đ , chọn I = 5o, D = - 0.2o Ic = 90o Kết phân tích phương pháp BEMD đồ RTP Hình 3.4: Bản đồ biến đổi trường từ cực Nam thu sáu hàm nội (BIMFM1 ~ BIMFM6,) c độ sâu 3,4; 4,4; 7,1; 11,0; 16,0 20,7 km phông (BM1 ~ BM5) Không thực t nh phơng hàm nội BIMFM6, hàm nội c tần số thấp 11 ch nh phông từ cuối (a) BIMFM1 (b) BIMFM2 (c) BIMFM3 (d) BIMFM4 (e) BIMFM5 (f) BIMFM6 Hình 3.5: Các đồ hàm nội BIMFM dị thường từ Nam (a) BM1 (b) BM2 (c) BM3 (b) BM4 (c) BM5 Hình 3.6: Các đồ phơng BM hàm nội dị thường từ Nam Ngồi ra, đồ dị thường giả trọng lực (Hình 3.7) xây dựng chương trình pse [200] hệ số biến đổi Blakely R.J [33]; chọn I = 5o, D = -0.2o phân tách thành bốn hàm nội BIMFP1 ~ BIMFP4 (độ sâu 4,9; 11,5; 14,6 20,2 km) lựa chọn làm liệu đầu để t nh mặt ranh giới từ ứng với tần số cao, trung bình thấp Hình 3.7: Bản đồ giả trọng lực (a) BIMFP1 (b) BIMFP2 (c) BIMFP3 (d) BIMFP4 Hình 3.8: Các đồ hàm nội BIMFP dị thường giả trọng lực Nam 12 3.2 XÁC ĐỊNH ĐỨT GÃY BẰNG TÀI LIỆU TRỌNG LỰC Trước tiên, việc xác định đứt gãy thực trực tiếp đồ Bouguer phương pháp NAS (Hình 3.9a) phương pháp THD (Hình 3.9b) thể dạng đồ ảnh kết hợp đồ đẳng trị (màu đỏ) phần mềm Surfer để nhận dạng tổng thể đứt gãy độ sâu khác (Hình 3.10); sau đ , đứt gãy cho độ sâu định xác định đồ phông (BG1, BG2, BG3) hàm nội BIMFG4 (phông trọng lực cuối cùng) (Hình 3.11-3.14) Cuối cùng, tổng hợp đứt gãy cho tài liệu trọng lực (a) (b) Hình 3.9: (a) NAS (b) THD dị thường trọng lực Bouguer (a) Hình 3.10: Sơ đồ đứt gãy kết NAS dị thường trọng lực Bouguer (a) (b) Hình 3.11: (a) NAS (b) THD BG1 (b) Hình 3.12: (a) NAS (b) THD BG2 (a) (b) Hình 3.13: (a) NAS (b) THD BG3 Hình 3.14: (a) NAS (b) THD BIMFG4 Kết cho thấy tồn vùng (Hình 3.15) c 18 đứt gãy C đứt gãy (màu đỏ nhạt) phát cơng trình tài liệu trọng lực, mà phân t ch Cao Đình Triều Phạm Huy Long [22] chưa đề cập Để bổ sung kết phân t ch nêu trên, phần trình bày kết xác định đứt gãy từ tài liệu từ kết tổng hợp chung 13 3.3 XÁC ĐỊNH ĐỨT GÃY BẰNG TÀI LIỆU TỪ Thực tương tự phân t ch đồ trọng lực (Hình 3.16 - 3.22) Kết phân t ch tài liệu từ (Hình 3.23), có 04 đứt gãy đoạn đứt gãy F22, F23, F24 F18 (đoạn kéo dài đến Xuân Lộc) so với kết phân t ch trọng lực (Hình 3.15) Riêng đứt gãy F16: Bạc Liêu – Rạch Giá (tìm thấy tài liệu trọng lực) khơng tìm thấy phân t ch tài liệu từ (a) (b) (a) Hình 3.16: (a) NAS (b) THD dị thường từ RTP (a) (b) Hình 3.18: (a) NAS (b) THD BM1 (b) (a) Hình 3.18: (a) NAS (b) THD BM2 (a) Hình 3.15: Sơ đồ đứt gãy Nam theo tài liệu trọng lực (b) Hình 3.19: (a) NAS (b) THD BM3 (b) (a) Hình 3.20: (a) NAS (b) THD BM4 (b) Hình 3.21: (a) NAS (b) THD BM5 (a) (b) Hình 3.22: (a) NAS (b) THD BIMFM6 14 Hình 3.23: Sơ đồ đứt gãy Nam theo tài liệu từ 3.4 Hình 3.24: Sơ đồ đứt gãy Nam theo tài liệu từ trọng lực XÁC ĐỊNH CÁC ĐỨT GÃY – HƢỚNG NGHIÊNG VÀ GÓC NGHIÊNG CỦA MỘT SỐ ĐỨT GÃY CHÍNH 3.4.1 Phác họa đồ đứt gãy Nam Kết tổng hợp 21 đứt gãy vùng nghiên cứu theo tài liệu từ trọng lực thể Hình 3.24, đ : phương TB – ĐN có đứt gãy; phương ĐB – TN c đứt gãy; phương VT – VT c đứt gãy phương KT – KT c đứt gãy C đứt gãy (F16) c tài liệu trọng lực, đứt gãy (F22, F23, F24) c tài liệu từ 17 đứt gãy c tài liệu trọng lực tài liệu từ Đa số đứt gãy trùng với đứt gãy công bố trước đ [10], [23], [133], [111]; có đứt gãy/đoạn đứt gãy phát Luận án là: đứt gãy F11: Sông Hàm Lu ng đoạn từ Vĩnh Long đến ồng gự đứt gãy F12: S ng i n đoạn từ ân An đến Châu Đốc đứt gãy F18: Xuân Lộc – Châu Đốc 3.4.2 Xác định hƣớng nghiêng góc nghiêng số đứt gãy Nam Trong Luận án này, NCS chọn 18 đứt gãy phác họa tài liệu trọng lực để xác định g c hướng nghiêng Với đứt gãy c hướng nghiêng nêu rõ chương 1, cắt tuyến vng góc với đứt gãy để xác định lại g c hướng nghiêng; với đứt gãy mà hướng nghiêng thể chưa rõ dài, đứt gãy cắt từ hai đến bốn tuyến Kết tổng kết đứt gãy Nam trình bày Bảng 3.3 15 Ký hiệ u F1 F2 Bảng 3.3: Thống kê đứt gãy Nam theo tài liệu từ trọng lực Ghi Tên đứt Hƣớng Góc Phƣơng (Các kết gãy nghiêng nghiêng tác giả khác) Bình Phước KT – – Bà Rịa Tây 71 – 73o KT (A,B) Bình Long – Bình Châu (A,B) F3 Chơn Thành – Bà Rịa (A,B) TB – ĐN Tây Nam 49 – 75o TB – ĐN Tây Nam 74 – 85o F4 Sơng Sài Gịn (A,B) TB – ĐN Tây Nam 58 – 85o F5 Vàm Cỏ Đông (A,B) TB – ĐN Tây Nam 83o KT – KT Tây 85o ĐB – TN Đông Nam 56 – 79o F6 Lộc Ninh – Cần Giờ (A,B) F7 Hòn Đất – Tây Ninh (A,B) F8 Gò Quao – Trị An (A,B) ĐB – TN Đông Nam 69 – 84o F9 Vàm Cỏ Tây (A,B) TB – ĐN Đông Bắc 71o VT – VT Nam 71o TB – ĐN Đơng Bắc 76o F10 Cao Lãnh – Sồi Rạp (A,B) F11 Hàm Luông (*,A,B) 16 - TN [141], [127] - TN 50 – 55o [133]; 50 – 60o[22]; 60 – 80o [23]; 70 – 75o [142], [126] - TN [127]; TN 70 – 80o → 40 – 50o[22]; 60 – 80o → 40 – 50o [133]; 70 – 80o [142], [126]; 40 – 70o [23] - ĐB [10] - TN [10], [141]; TN 70 – 75o [22], [23], [133]; 75 – 80o [142], [126] - Đ 70o [22], [133], [142]; 60 – 80o [23] - T [141], [126] - ĐN [10], [23], [141] - TB 70o [22] - ĐN 70 – 80o [133]; 50 – 70o [22], [23] - TB 50 – 70o [127]; 60 – 90o [142] - ĐB [22], [141], [127]; ĐB 75 – 85o [23] - N 80o [126] - B [22] - N [10], [23], [127] F12 F13 F14 Sông Tiền (*,A,B) Sông Hậu (A,B) Cà Mau – Châu Đốc (A,B) F15 Cà Mau – Hồng Ngự (A,B) F16 F17 Bạc Liêu – Rạch Giá (A) Long An – S c Tr ng (A,B) F18 Xuân Lộc – Châu Đốc (*,A,B) TB – ĐN TB – ĐN KT – KT KT – KT Tây Nam (Gần Campuchia) 74o Đông Bắc (Ph a biển) 76o Tây Nam 67 – 79o Đông (Gần Campuchia) Tây (Ph a biển) Tây (Gần Campuchia) Đông (Ph a biển) 78 – 82o - ĐB [22], [141]; ĐB 70 – 80o [23] - TN [10] - TN 75 – 80o [142], [126] - ĐB [141]; - ĐB 70 – 75o [133], 70 – 80o [23], [22],[127] - Đ 40 – 50o → 70 – 80o [133]; 60 – 70o [23] - T [10], [127] 72 – 74o 75 – 85o 70 – 78o TB – ĐN Đông Bắc 68 – 72 KT – KT Đông 70 – 76o VT – VT Bắc 76o o - ĐB [22], [141], [127] - ĐB 40 – 60o [23]; 60 – 70o[133] - TN [10] - N [10], [141] - N 70 – 80o [23] Rạch Giá – ĐB – CXĐ CXĐ Bến Cát (B) TN Cà Mau – ĐB – F23 Gò Công CXĐ CXĐ TN (B) Đông Cần Giờ – ĐB – F24 CXĐ CXĐ Xuân Lộc (B) TN Chú th ch: *: đứt gãy đoạn đứt gãy phát CXĐ: chưa xác định A: đứt gãy xác định tài liệu trọng lực B: đứt gãy xác định tài liệu từ F22 17 Chƣơng - PHÂN TÍCH TRƢỜNG TỪ/TRỌNG LỰC CĨ TẦN SỐ CAO, TRUNG BÌNH, THẤP VÀ TÍNH HỆ SỐ POISSON BIỂU KIẾN Ở NAM BỘ 4.1 TÀI LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH MẶT RANH GIỚI Trong Luận án này, NCS sử dụng cách tiếp cận nhằm xác định ba mặt ranh giới lớp vỏ Trái đất ứng với trường từ/trọng lực có tần số cao, trung bình thấp, theo đề xuất Prutkin (2017) [199] Theo Prutkin trường ứng với độ sâu nông nhỏ km có tần số cao, độ sâu từ – 20 km có tần số trung bình độ sâu, sâu 20 km có tần số thấp Trong Luận án này, NCS sử dụng hàm nội dị thường Bouguer (BIMFG2, BIMFG3, BIMFG4) dị thường giả trọng lực (BIMFP1, BIMFP2, BIMFP4) để xác định mặt ranh giới với phương pháp Parker-Oldenburg (chương trình 3DINVER David G.O (2005) [204]) 4.2 XÁC ĐỊNH ĐỘ SÂU MẶT RANH GIỚI TỪ TÀI LIỆU TRỌNG LỰC Mặt ranh giới trường dị thường trọng lực có tần số cao (Hình 4.3) có dạng lồi lõm, gần giống đồ địa hình mặt đất Độ sâu cực đại số t vùng lên đến 6,7 km (màu xanh) cực tiểu 5,2 km (đỏ cam) tương ứng với vùng dị thường âm dương lớn BIMFG2 (a) (b) Hình 4.3: Mặt địa hình trường trọng lực c tần số cao Mặt ranh giới trường dị thường trọng lực có tần số trung bình (Hình 4.4) có dạng nếp lồi Toàn vùng chia thành ba vùng rõ rệt theo đường đẳng trị độ sâu 12 km Giá trị độ sâu cực đại (trên 14 km) vùng dị thường âm Châu Đốc cực tiểu (khoảng 10 km) vùng Biên Hịa 18 (a) (b) Hình 4.4: Mặt địa hình trường trọng lực c tần số trung bình Mặt ranh giới trường dị thường trọng lực có tần số thấp (Hình 4.5) có dạng nếp lồi ổn định; sâu nhiều ph a biên giới Campuchia; đỉnh đới Biên Hòa, gờ nâng S c Tr ng thấp dần hai ph a Đông Tây, độ dốc nhỏ, sâu vùng An Giang (>21 km) 4.3 (a) (b) Hình 4.5: Mặt địa hình trường trọng lực c tần số thấp XÁC ĐỊNH ĐỘ SÂU MẶT RANH GIỚI TỪ TÀI LIỆU GIẢ TRỌNG LỰC Mặt ranh giới trường dị thường giả trọng lực có tần số cao (Hình 4.9) biến đổi phức tạp, từ trồi gần lộ bề mặt (ở phía Bắc sơng Sài Gịn, sơng Vàm Cỏ, vùng Bảy Núi An Giang), đến chìm tới độ sâu – km (tại hạ lưu sông Tiền – sông Hậu vùng Cà Mau) ch xuống sâu xuống 10 km (tại khu TPHCM Vĩnh Hưng) (a) (b) Hình 4.9: Mặt địa hình trường giả trọng lực c tần số cao Mặt ranh giới trường dị thường giả trọng lực có tần số trung bình (Hình 4.10) c dạng mặt lồi lõm, xen kẻ theo phương Tây Nam – Đông Bắc Mặt ranh giới trường dị thường giả trọng lực có tần số thấp (a) (b) Hình 4.10: Mặt địa hình trường giả trọng lực c tần số trung bình (Hình 4.11) c dạng trũng sâu cho nguyên vùng đồng sông Cửu Long, nâng vùng Cà Mau Nam Trung bộ, độ sâu trung bình 20,6853 km độ sâu cực đại (trên 31 km) 19 (a) (b) Hình 4.11: Mặt địa hình trường giả trọng lực có tần số thấp Bến Tre 4.4 XÁC ĐỊNH HỆ SỐ POISSON BIỂU KIẾN VÙNG NAM BỘ 4.4.1 Trƣờng vectơ dị thƣờng từ trƣờng dị thƣờng trọng lực Để xác định tỉ số J/rho, cần xây dựng hai sơ đồ phân bố: trường z vectơ dị thường từ Tm gradien trường dị thường trọng lực g Trường vectơ dị thường từ Tm mạnh (Hình 4.16 – màu đỏ vàng) có phương B-N gồm: (a) dị thường vùng Tây Ninh ph a ĐB TPHCM (b) dị thường nằm dọc theo hai đứt gãy ven biển từ Hà Tiên đến Cà Mau Phần trường vectơ dị thường Tm yếu nằm vùng ĐBSCL Trong khi, giá trị gz trung bình đến lớn chiếm diện tích khơng lớn; phần cịn lại trường dị thường từ yếu đến yếu chiếm hầu hết vùng nghiên cứu (Hình 4.17) Hình 4.16: Tm Hình 4.17: gz Hình 4.17: Tương quan gz Tm Giá trị tương quan gz Tm (Hình 4.18) toàn vùng nhỏ (< 0,5) vùng ĐBSCL kể vùng Bảy Núi Một giá trị tương quan lớn tập trung vùng Tây Ninh, ranh giới Nam Nam Trung Kiên Lương, Tân Biên Bà Rịa – Vũng Tàu 4.4.2 Tỉ số J/ρ góc nghiêng biểu kiến 20 (a) (b) Hình 4.19: (a) Sơ đồ giá trị J ρ (MDR) biểu kiến, (b) Sơ đồ giá trị MI đồ ph n ố tỉ số J/ρ (Hình 4.19a) phân chia sau: (i) Tỉ số MDR lớn (màu đỏ – vàng): xuất hai khu vực vùng phía Bắc sơng Vàm Cỏ Tây vùng ĐBSCL Hầu hết tỉ số J ρ lớn trùng với vùng có giá trị tương quan lớn 0,5 (ii) Tỉ số J/ρ trung bình (màu xanh) bao quanh giá trị J ρ lớn, phân bố trùng với giá trị trung bình trường vectơ Tm tỉ số J/ρ nhỏ (màu tím) chiếm phần lớn diện t ch vùng ĐBSCL vệt nhỏ vùng miền Đông kéo dài theo phương Kinh tuyến Về góc nghiêng biểu kiến (MI) (Hình 4.19b), đa số góc nghiêng dương (màu vàng – đỏ) c phương Kinh tuyến; phần lại giá trị MI < Như vậy, vùng chứa giá trị J ρ lớn (Tây Ninh, TPHCM, Đồng Xoài, Bà Rịa, Hà Tiên) - trừ vùng ven biển (Rạch Sỏi – Cà Mau) – tất trùng với vùng có góc nghiêng > giá trị tương quan gradien từ trọng lực từ trung bình đến lớn Điều cho thấy kết tính J ρ đáng tin cậy KẾT LUẬN KẾT LUẬN - Hệ phương pháp sử dụng Luận án tổ hợp phương pháp tài liệu từ trọng lực, có kết hợp tài liệu địa chất, cho thấy hiệu rõ nghiên cứu đứt gãy cấu trúc vỏ Trái đất vùng có cấu trúc phức tạp Có thể áp dụng hệ phương pháp nghiên cứu vùng khác c điều kiện cấu trúc địa chất tương tự Trong đ , sử dụng thuật toán phân t ch mốt thực nghiệm hai chiều phân t ch định lượng tài liệu từ trọng lực tiếp cận việc giải toán ngược trọng lực từ Việt Nam - Áp dụng phương pháp BEMD các liệu từ trọng lực Nam cho thấy trường trọng lực Bouguer tách thành 21 bốn hàm nội từ BIMFG1 ~ BIMFG4, trường từ biến đổi cực tách thành sáu hàm nội từ BIMFM1 ~ BIMFM6 trường giả trọng lực tách thành bốn hàm nội từ BIMFP1 ~ BIMFP4; đ thành phần trường có tần số từ cao đến thấp; thành phần có phơng Giá trị độ sâu hàm nội xác định dựa phương pháp phân t ch phổ công suất - Sơ đồ 21 đứt gãy am xác định từ liệu dị thường trọng lực Bouguer, dị thường từ biến đổi cực phông hàm nội Trong đ , c đứt gãy hai đoạn đứt gãy đư c phát ới so với kết phân t ch kết hợp địa chất địa vật lý khác đứt gãy Sông Hàm Luông (F11); đoạn đứt gãy từ Vĩnh Long đến Hồng Ngự đứt gãy Sông Tiền (F12) đoạn đứt gãy từ Tân An đến Châu Đốc đứt gãy Xuân Lộc – Châu Đốc (F18) Hầu hết đứt gãy c hướng nghiêng cố định (trong phân t ch tài liệu trọng lực), c 03 đứt gãy F12: Sông Tiền, đứt gãy F14: Cà Mau – Châu Đốc F15: đứt gãy Cà Mau – Hồng Ngự thay đổi, góc nghiêng khoảng từ 50o đến 85o, dốc Campuchia thoải dần phía biển - Sơ đồ mặt ranh giới vỏ rái đất am bộ, ứng với trường từ/trọng lực có tần số cao, trung bình thấp xây dựng cách tiếp cận giúp hiểu rõ đặc điểm mặt ranh giới lớp vỏ Trái đất qua tài liệu từ trọng lực Trong mặt ranh giới trọng lực hướng khối nâng S c Tr ng, Biên Hịa mặt ranh giới giả trọng lực với chất tài liệu từ nên hướng khối nâng Hà Tiên, vùng núi (nơi lộ đá granit mặt đất) chi tiết Hình dạng mặt ranh giới ứng với thành phần trường giả trọng lực có tần số cao – gần với mặt móng kết tinh – bị uốn nếp, thể tính phân phụ khối cấu trúc vùng nghiên cứu Trong khi, mặt ranh giới tương ứng với thành phần trường trọng lực có tần số thấp gần với mặt bất liên tục Moho sâu biên giới Campuchia nông dần biển mặt ranh giới trường giả trọng lực tương ứng lại trũng sâu cho toàn vùng đồng sông Cửu Long 22 - Trong phân t ch kết hợp tài liệu từ trọng lực, sơ đồ phân bố tỉ số cường độ từ hóa mật độ t nh đồng thời với góc nghiêng biểu kiến vectơ cường độ từ hóa Các kết luận đặc điểm phân bố đưa ra, so sánh lý giải t nh phù hợp nguyên nhân dị thường phân bố so với sơ đồ magma vùng nghiên cứu Các vùng tập trung núi cao có giá trị J ρ lớn vùng ven biển Tây Nam ph a Tây đứt gãy Cà Mau – Châu Đốc, vùng núi Tây Ninh vùng Đông Nam dọc theo đứt gãy Sơng Sài Gịn, đứt gãy Chơn Thành – Bà Rịa; tương ứng với vùng có MI > - nơi c magma xâm nhập - cho kết đáng tin cậy Khu vực dọc theo sông Tiền – sông Hậu khu vực ng n cách hai vùng dị thường Tây Ninh Biên Hịa có giá trị J ρ nhỏ KIẾN NGHỊ - Tiếp tục nghiên cứu luận giải đứt gãy đoạn đứt gãy sơ đồ mặt ranh giới Luận án tài liệu địa vật lý khác có nguồn tài liệu từ/trọng lực bổ sung nhằm làm rõ đặc điểm kiến tạo, đặc trưng cấu trúc vỏ Trái đất vùng Nam - Áp dụng thuật toán phân tích mốt thực nghiệm hai chiều (BEMD) tài liệu địa vật lý khác áp dụng chương trình t nh hướng nghiêng góc nghiêng tài liệu từ nhằm nâng cao hiệu giải đoán minh giải cấu trúc vùng nghiên cứu 23 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ Nguyễn Hồng Hải (2015) Chương trình phân t ch số dị thường trọng lực mạng Perceptron môi trường Matlab, Tạp ch Khoa học Trường Đại học An Giang, 8(4), 22-31 Nguyen Hong Hai (2015) The application of perceptron networks to determine the crystal basement of local gravity anomaly in An Giang, Journal of Science An Giang University, Special Issue 4(4), 86-95 Nguyễn Hồng Hải, Đoàn Minh Hiếu, Đặng V n Liệt, Nguyễn Ngọc Thu (2016) Áp dụng phương pháp phân t ch mốt thực nghiệm xác định đứt gãy vùng đồng Bằng sông Cửu Long, ADVANCES IN APPLIED AND ENGINEERING PHYSICS IV, CAEP2015, Hà Nội, Việt Nam, 146-152 Nguyen Hong Hai, Nguyen Tran Thuy An, Dang Van Liet, Nguyen Ngoc Thu (2016) Determination of faults in the Southern Vietnam using gravity data, Proceedings Workshop on Capacity building on Geophysical technology in mineral exploration and assessment on land, sea and island, Publishing house for Science and Technology, 95 - 105 Nguyễn Hồng Hải, Huỳnh Thanh Nhân, Đặng V n Liệt, Nguyễn Ngọc Thu (2017) Nâng cao chất lượng minh giải tài liệu từ vùng vĩ độ thấp, Tạp ch Phát triển Khoa học Công nghệ ĐHQG-HCM, 20(4), 105114 Nguyen Hong Hai (2018) Applying some edge detection techniques in the gravity anomaly data analysis, Proceedings - The 5th Conference on Applied & Engineering Physics ICAEP-5, Da Lat City, Vietnam, 179-185 Hai Nguyen Hong, Vuong Vo Van, Liet Dang Van (2019) A combined Euler deconvolution and tilt angle method for interpretation of magnetic data in the South region, Science And Technology Development Journal, 22(2), 219-227 24 ... Chƣơng - THUẬT TỐN PHÂN TÍCH MỐT THỰC NGHIỆM HAI CHIỀU VÀ MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TÀI LIỆU TỪ VÀ TRỌNG LỰC 2.1 PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MỐT THỰC NGHIỆM CHIỀU Trường dị thường từ/ trọng lực quan... pháp phân t ch tổng hợp tài liệu từ trọng lực dựa thuật tốn phân tích mốt thực nghiệm hai chiều (BEMD) - Từ ―phông hàm nội‖ (kết việc phân tích thuật toán BEMD) tài liệu từ lực, kết hợp hai phương... cấu trúc địa chất tương tự Trong đ , sử dụng thuật toán phân t ch mốt thực nghiệm hai chiều phân t ch định lượng tài liệu từ trọng lực tiếp cận việc giải toán ngược trọng lực từ Việt Nam - Áp dụng