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

- Điều tra tổng thể đặc điểm cấu trúc địa chất và cấu trúc chứa than trũng Sông Hồng đến đáy tầng chứa than trên cơ sở tổng hợp thu thập, xử lý, phân tích và minh giải địa chất các tài l

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

Công trình được hoàn thành tại: Bộ môn Địa vật lý, Khoa Dầu

khí, Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Người hướng dẫn khoa học:

1 GS.VS.TSKH Phạm Khoản – Hội KHKT Địa vật lý Việt Nam

2 PGS.TS.NGƯT Nguyễn Trọng Nga – Trường ĐH Mỏ - Địa chất

Phản biện 1: TS Phạm Đình Nguyên,

Bộ Khoa học và Công nghệ

Phản biện 2: TS Nguyễn Văn Nguyên,

Tổng cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam

Phản biện 3: TS Nguyễn Thanh Tùng,

Viện Dầu khí Việt Nam

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp Trường họp tại Trường đại học Mỏ - Địa chất vào hồi … giờ … ngày … tháng… năm…

Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: Thư viện Quốc Gia, Hà Nội

hoặc Thư viện Trường đại học Mỏ - Địa chất

CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ

1 Lại Mạnh Giàu, Lê Thanh Hải và nnk (2011) Trọng lực chính xác cao và khả

năng áp dụng để phát hiện các thân quặng ẩn sâu ở Việt Nam Tạp chí địa chất

Loạt A số 324, 3-4/2011 Hà Nội

2 Lại Mạnh Giàu, Lê Thanh Hải và nnk (2012) Bản đồ các trường dị thường trọng lực Việt Nam (phần đất liền) tỷ lệ 1:500.000 - Niên đại 2011 Hội nghị khoa học quốc tế: Vật lý địa cầu và phát triển bền vững NXB KHTN và CN Hà Nội

3 Lại Mạnh Giàu, Lê Thanh Hải và nnk (2013) Bản đồ các dị thường trọng lực Việt Nam (phần đất liền) tỷ lệ 1:500.000 - niên đại 2011 Tạp chí Địa chất, Loạt

6 Lai Manh Giau and others (2016) Using some seismic attributes to interpret 2D reflection seismic data of project “Overall investigation and evaluating of coal resources in red river basin” Journal of Geology, series B, No 44-45/2016, p81-

88, Ha Noi

MỞ ĐẦU

Theo Quyết định số 1268/QĐ-MĐC ngày 28 tháng 10 năm 2013 của Hiệu trưởng Trường Đại học Mỏ - Địa chất, NCS Lại Mạnh Giàu được giao đề tài 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” Ngành: Kỹ thuật địa vật lý; mã số: 62520502 Tiểu ban

hướng dẫn: GS TSKH Phạm Khoản – Hội khoa học kỹ thuật Địa vật lý – HDC; PGS

TS Nguyễn Trọng Nga – Trường Đại học Mỏ - Địa chất – HDP

1 Tính cấp thiết của đề tài

Thực hiện nghị quyết số 18 - NQ/TW ngày 25 tháng 10 năm 2007 của Bộ Chính trị về “Định hướng chiến lược phát triển năng lượng quốc gia Việt Nam đến năm 2020 tầm nhìn đến năm 2050”, ngày 27 tháng 12 năm 2007 Thủ tướng Chính phủ ra quyết định số 1855/QĐ- TTg về việc phê duyệt “Chiến lược phát triển năng lượng quốc gia Việt Nam đến năm 2020 tầm nhìn đến năm 2050”, trong đó nêu rõ

“tranh thủ các nguồn vốn để thăm dò đánh giá trữ lượng và nghiên cứu khả năng

khai thác vùng than đồng bằng sông Hồng” Theo đó, tại quyết định số 89/2008/QĐ-

TTg ngày 07 tháng 7 năm 2008 về việc phê duyệt “Chiến lược của ngành Than Việt Nam đến năm 2015, định hướng đến năm 2025” Thủ tướng Chính phủ đã chỉ đạo

cụ thể “Đẩy mạnh các hoạt động điều tra, thăm dò, đánh giá trữ lượng than nhằm

chuẩn bị cơ sở tài nguyên vững chắc cho sự phát triển ổn định, lâu dài của ngành”

và “Phấn đấu đến năm 2010 thăm dò tỷ mỉ một phần tài nguyên của bể than đồng

bằng sông Hồng; đến năm 2015 thăm dò đánh giá xong phần tài nguyên bể than đồng bằng sông Hồng”

Nhu cầu than ở Việt Nam từ nay đến năm 2025 tăng liên tục từ 93,8 ÷ 122,4 triệu tấn đến 337,7 ÷ 429,5 triệu tấn trong khi tổng sản lượng khai thác của các mỏ vùng Đông Bắc chỉ đạt 70 ÷ 75 triệu tấn vào năm 2020, trên 80 triệu tấn vào năm 2025

Để khắc phục sự thiếu hụt này, năm 2010 Chính phủ và Bộ Tài nguyên Môi trường đã chỉ đạo Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam lập đề án “Điều tra, đánh giá tổng thể tài nguyên than phần đất liền bể Sông Hồng”

Bể Sông Hồng hay vùng trũng Sông Hồng bao phủ diện tích 6 tỉnh phần đất liền Nam Định, Hà Nam, Thái Bình, Hưng Yên, Hải Dương, Hải Phòng Dưới chúng là bể than nâu có triển vọng lớn nên việc điều tra tài nguyên than ở đây là cần thiết

Ở trũng Sông Hồng than nằm sâu dưới lớp phủ dầy, vùng lại có cấu trúc địa chất phức tạp nên để nâng cao chất lượng, hiệu quả, độ tin cậy việc điều tra đánh giá tài nguyên than, ngoài các phương pháp địa chất cần thiết phải áp dụng hệ phương pháp địa vật lý hợp lý nghiên cứu đặc điểm cấu trúc địa chất, yếu tố cấu trúc khống chế tài nguyên than và dự báo các tập chứa than ở dưới sâu

2 Mục tiêu của luận án

Mục tiêu của luận án là chính xác hóa đặc điểm cấu trúc địa chất trũng Sông Hồng trên cơ sở xử lý, phân tích, luận giải địa chất tài liệu trọng lực, địa chấn phản

xạ, VSP, địa vật lý lỗ khoan, mẫu lõi khoan, từ đó phân chia đới cấu trúc địa chất khu vực và địa phương, có cấu trúc khống chế tài nguyên than và tập chứa than; khoanh định diện tích triển vọng cho thăm dò than trong giai đoạn tiếp theo

3 Nội dung nghiên cứu của luận án

- Lựa chọn hệ phương pháp nghiên cứu địa vật lý hợp lý với kỹ thuật đo

và xử lý hiện đại phục vụ hiệu quả mục tiêu của luận án

- Điều tra tổng thể đặc điểm cấu trúc địa chất và cấu trúc chứa than trũng Sông Hồng đến đáy tầng chứa than trên cơ sở tổng hợp thu thập, xử lý, phân tích và minh giải địa chất các tài liệu trọng lực, địa chấn phản xạ, VSP, địa vật lý lỗ khoan

đã có để nghiên cứu đặc điểm cấu trúc địa chất khu vực phục vụ điều tra tài nguyên than trũng Sông Hồng

- Thành lập sơ đồ đẳng sâu đáy hệ tầng Tiên Hưng trũng Sông Hồng theo tài liệu trọng lực, địa chấn phản xạ 2D tỷ lệ 1:100.000 và hai mặt cắt địa chấn - địa chất

- Trên cơ sở thu thập, xử lý, minh giải tài liệu địa chất phản xạ 2D, VSP và địa vật lý lỗ khoan mới trên diện tích 782 km2 có triển vọng nhất thuộc tỉnh Thái Bình và Hưng Yên và được giới hạn bởi đứt gãy Thái Bình, Vĩnh Ninh phục vụ đánh giá tiềm năng tài nguyên than phần đông nam dải nâng Khoái Châu - Tiền Hải

- Thành lập sơ đồ cấu trúc địa chất, gồm các yếu tố cấu trúc địa chất địa phương, khoanh định các tập chứa than và không chứa than, mặt cắt địa chấn - địa chất tỷ lệ 1: 10.000 theo tài liệu địa chấn phản xạ và địa vật lý lỗ khoan phần Đông nam dải nâng Khoái Châu - Tiền Hải để chuyển cho thăm dò thử nghiệm

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu của luận án là các cấu trúc địa chất đới sụt trung tâm vùng trũng Sông Hồng theo các tài liệu dị thường trọng lực, trường sóng địa chấn phản xạ và địa vật lý lỗ khoan và mối quan hệ giữa chúng với đặc điểm cấu trúc địa chất có chứa than

- Phạm vi nghiên cứu bao trùm trũng Sông Hồng được khống chế bởi hai đứt gẫy phương Tây Bắc - Đông Nam là đứt gãy Sông Chảy và Sông Thái Bình và có diện tích khoảng 2.765 km2 thuộc các tỉnh Hưng Yên, Nam Định, Hà Nam, Hải Dương, Thái Bình và Hải Phòng (hình 1.1)

5 Cơ sở tài liệu của luận án

Luận án được thực hiện trên cơ sở tổng hợp các tài liệu địa chất, địa vật lý đã

có ở trũng Sông Hồng của Tổng cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam, Tập đoàn Dầu khí quốc gia Việt Nam và các tài liệu do NCS trực tiếp tham gia thu thập, xử

lý phân tích và minh giải:

- Tài liệu trọng lực, địa chấn phản xạ và địa vật lý lỗ khoan đo vẽ từ những năm 1960 đến nay ở tỷ lệ 1/50.000 đến 1/200.000

- Tài liệu đo địa chấn phản xạ của Liên đoàn Vật lý Địa chất - Tổng cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam với tổng số tuyến 200km, địa vật lý lỗ khoan (đo điện, gamma tự nhiên, gamma mật độ ) với tổng khối lượng 16.000m

- Tài liệu địa chất và khoáng sản ở trũng Sông Hồng của Trung tâm Lưu trữ Địa chất, Tổng cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam

6 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp địa chất: Thu thập, tổng hợp tài liệu địa chất làm cơ sở minh giải tài liệu địa vật lý

- Phương pháp mô hình tham số vật lý - địa chất nghiên cứu đặc điểm tham

số vật lý trầm tích và than, đặc điểm địa chất và trường địa vật lý để làm tiền đề cho

xử lý, phân tích và luận giải địa chất tài liệu địa vật lý phục vụ điều tra tài nguyên than trũng Sông Hồng

- Phương pháp địa vật lý: Lựa chọn hệ phương pháp địa vật lý trọng lực, địa chấn phản xạ, VSP, địa vật lý lỗ khoan hợp lý để nghiên cứu đặc điểm cấu trúc địa chất phục vụ điều tra tài nguyên than

- Phương pháp toán lý gồm: lựa chọn và sử dụng các chương trình phân tích,

xử lý, luận giải địa chất tài liệu địa vật lý là những phương pháp hiện đại đang được

áp dụng trong điều tra cơ bản địa chất về khoáng sản của Tổng cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam

7 Các luận điểm bảo vệ

Luận điểm 1 Hệ phương pháp nghiên cứu địa vật lý đã lựa chọn là hợp lý và

hiệu quả trong nghiên cứu đặc điểm cấu trúc địa chất phục vụ điều tra tài nguyên than trũng Sông Hồng:

Phương pháp trọng lực nghiên cứu đứt gãy và cấu trúc địa chất khu vực trũng Sông Hồng Phương pháp địa chấn phản xạ, VSP, địa vật lý lỗ khoan và lỗ khoan nghiên cứu đứt gãy, cấu trúc địa chất địa phương theo thuộc tính địa chấn, đặc điểm ranh giới phản xạ và khoanh định tầng chứa than dải nâng Khoái Châu - Tiền Hải

Luận điểm 2 Chính xác hóa vị trí đứt gãy, phân chia đới và dải cấu trúc địa chất khu vực trũng Sông Hồng theo dấu hiệu trường dị thường trọng lực:

Đã khoanh định được 7 đứt gãy chính: đứt gãy Hưng Yên, Sông Chảy, Thái Bình, Vĩnh Ninh, Sông Lô, Sông Thái Bình, Kiến Thụy, 3 đới cấu trúc đới cấu trúc nâng Đông Bắc, sụt Trung tâm, nâng Tây Nam và 3 dải cấu trúc Khoái Châu - Tiền Hải, Quỳnh Phụ - Thái Thụy, Xuân Thủy - Hưng Hà trong đó có đứt gãy Sông Chảy, Sông Thái Bình khống chế tài nguyên than và 3 dải cấu trúc trong đới trung tâm trũng Sông Hồng cần quan tâm điều tra

Luận điểm 3 Định vị, chính xác hóa các đứt gãy, cấu trúc địa chất địa

phương dải nâng Khoái Châu - Tiền Hải:

Các yêu tố cấu trúc vừa nêu được khoanh định theo thuộc tính biên độ tức thời, đặc điểm VSP, địa chấn phản xạ, địa vật lý lỗ khoan, lỗ khoan và tập đá chứa than theo tần số trung bình đến cao, biên độ lớn, độ liên tục cao và phản xạ song song của trường sóng Hai đứt gãy Vĩnh Ninh, Thái Bình và các cấu trúc địa chất nếp lồi Tiền Hải, nếp lõm Kiến Xương - Tiền Hải, sụt Phượng Ngãi, nếp lồi Kiến Xương có chứa tài nguyên than

8 Những điểm mới có ý nghĩa khoa học

- Đã lựa chọn được hệ phương pháp địa vật lý hợp lý có hiệu quả trong nghiên cứu đặc điểm cấu trúc địa chất phục vụ điều tra tài nguyên than gồm: trọng lực, địa chấn phản xạ, VSP, địa vật lý lỗ khoan cho trũng Sông Hồng; địa chấn phản xạ, VSP, địa vật lý lỗ khoan cho nghiên cứu chi tiết tập chứa than ở dải nâng Khoái Châu - Tiền Hải

- Nghiên cứu, áp dụng có hiệu quả các phương pháp thu thập, xử lý và minh giải tài liệu địa chấn phản xạ 2D phục vụ nghiên cứu chi tiết đối tượng than

- Lần đầu tiên khoanh định chi tiết các yếu tố cấu trúc địa chất khống chế tài nguyên than; xác định, phân chia và liên kết các tập chứa than dải nâng Khoái Châu

- Tiền Hải theo tài liệu địa chấn, địa vật lý lỗ khoan và khoan

9 Ý nghĩa thực tiễn của luận án

- Chính xác hóa cấu trúc địa chất trũng Sông Hồng và giải nâng Khoái Châu

xử lý, phân tích, luận giải địa chất có thể áp dụng cho vùng với bối cảnh địa chất địa vật lý tương tự

- Đã khoanh định được các cấu trúc khống chế tài nguyên than và các tập chứa than trong hệ tầng Tiên Hưng thuộc đới sụt trung tâm trũng Sông Hồng

11 Nơi thực hiện luận án và lời cảm ơn

Luận án được thực hiện và hoàn thành tại Bộ môn Địa vật lý, khoa Dầu khí, trường Đại học Mỏ - Địa chất, Bộ Giáo dục và Đào tạo và Liên đoàn Vật lý Địa chất - Tổng cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam - Bộ Tài nguyên và Môi trường dưới sự hướng dẫn khoa học của GS.VS TSKH Phạm Khoản và PGS.TS.NGƯT Nguyễn Trọng Nga

NCS xin được bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến GS.VS.TSKH Phạm Khoản và PGS.TS Nguyễn Trọng Nga đã tận tình giúp đỡ để NCS hoàn thành luận án của mình, ngoài ra NCS còn nhận được sự quan tâm giúp đỡ của Bộ môn Địa vật lý, trường Đại học Mỏ Địa chất, Tổng cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam, Liên đoàn Vật lý Địa chất, Liên đoàn Intergeo, Viện Dầu khí Việt Nam - Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam, các nhà khoa học, PGS TS Phan Thiên Hương, GS.TS Tôn Thích Ái, PGS.TS Trần Ngọc Toản, KS Lê Thanh Hải, TS Nguyễn Thế Hùng, ThS Nguyễn Duy Bình, ThS Nguyễn Vân Sang, ThS Kiều Huỳnh Phương, ThS Nguyễn Thị Thu Hằng, CN Phạm Trung Kiên, Ths Nguyễn Văn Bình

CHƯƠNG 1 ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT TRŨNG SÔNG HỒNG

THEO TÀI LIỆU ĐỊA CHẤT, ĐỊA VẬT LÝ

1.1 KHÁI QUÁT LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU ĐỊA CHẤT, ĐỊA VẬT LÝ TRŨNG SÔNG HỒNG

Đặc điểm cấu trúc địa chất và tài nguyên than trũng Sông Hồng được các tác giả địa chất và địa vật lý sau đây nghiên cứu

Địa chất và tài nguyên than: Vũ Xuân Danh (1981), Lưu Văn Thức (1973), Ngô Tất Chính (1985), Vlaxova I.I (1963), Đỗ Bạt (1981), Ngô Quang Toàn (1994), Trần Đức Lương (1971), Trần Văn Trị (1995), Trần Tất Thắng (2000) và những người khác

Đo vẽ trọng lực: Epstein N.N (1961-1963), Nguyễn Thiện Giao (1985), Lại Mạnh Giàu (2013), Nguyễn San (1978), Goocbatchov A.N, (1962), Nguyễn Hiệp (1965), và những người khác ở tỷ lệ 1:500.000 đến 1:25.000

Đo vẽ địa chấn: Maksiutova và nnk (1965), Phan Tiến Viễn và nnk, (2005), Vũ Ngọc Tiến, (1987), Trịnh Xuân Cường (2012), và những người khác

Đo vẽ địa vật lý lỗ khoan: Lê Văn Trương và nnk, (2004), Lưu Văn Thức (1973), Nguyễn Ngọc Thọ (1973), và những người khác

Qua tổng hợp phân tích các tài liệu địa chất, địa vật lý hiện có liên quan cấu trúc địa chất và tài nguyên than trũng Sông Hồng có thể rút ra một số kết quả và tồn tại sau đây:

1.2 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT

1.2.1 Về địa tầng: Các thành tạo kainozoi thuộc trũng Sông Hồng đã được phân

chia ra các phân vị địa tầng là có cở sở Tuy nhiên việc phân chia này mới chỉ tiến hành ở một số nơi nhất định chưa đại diện cho toàn diện tích nghiên cứu, chưa đưa ra được sự biến đổi về không gian và thời gian trong phạm vi trũng Sông Hồng nhất là theo hướng từ đất liền ra biển Đông

Việc phân chia địa tầng trầm tích Kainozoi ở đồng bằng Sông Hồng vẫn còn

có nhiều ý kiến khác nhau Trong luận án, NCS dựa vào cách phân chia địa tầng của

Vũ Xuân Doanh với góc độ nghiêng về địa tầng chứa than, bao gồm: hệ tầng Phù Tiên (E2pt); hệ tầng Đình Cao (E3 đc); hệ tầng Phong Châu (N1pch); hệ tầng Phù

Cừ (N1 pc); hệ tầng Tiên Hưng (N1 th); hệ tầng Vĩnh Bảo (N2vb); hệ tầng Lệ Chi

(Q1lc); hệ tầng Hà Nội (Q12-3hn); hệ tầng Vĩnh Phúc (Q1vp); hệ tầng Hải Hưng (

ba tầng cấu trúc chính: tầng cấu trúc dưới, tầng cấu trúc giữa và tầng cấu trúc trên

- Dải cấu trúc: gồm: dải sụt Xuân Trường - Vũ Tiên; dải nâng Khoái Châu -

Tiền Hải; dải sụt Quỳnh Phụ - Thái Thụy

- Cấu trúc uốn nếp: trũng Sông Hồng có một số uốn nếp sau: nếp lõm Quỳnh

Phụ - Thái Thụy; nếp lõm Phủ Cừ; nếp lõm Đông Hưng, nếp lồi Tiền Hải; nếp lõm Kiến Xương - Tiền Hải; nếp lồi Kiến Xương; nếp lõm Vũ Tiên

- Đứt gãy kiến tạo: Vùng nghiên cứu chia làm 2 hệ thống

+ Hệ thống đứt gãy có phương Tây Bắc- Đông Nam

+ Hệ thống đứt gãy có phương Đông Bắc - Tây Nam

Kết quả phân tích hoá than cho thấy, than ở đây có độ tro thấp, chất bốc cao, nhiệt lượng cao, tỷ lệ lưu huỳnh thấp và nhiệt độ nóng chảy của tro từ trung bình đến cao Than có nguồn gốc thực vật là chủ yếu và được xếp vào loại than biến chất thấp (than nâu) Độ sâu tồn tại than nông nhất là 115,3 m (vùng tài nguyên Khoái Châu) và sâu nhất 3.504,5 m (khu vực Tiền Hải)

Trường trọng lực Bughe phân dị mạnh, cho ta thấy khá rõ hình ảnh cấu trúc địa chất của các khối địa chất (khối nâng- nếp lồi, hoặc khối sụp- nếp lõm), các đứt gãy kiến tạo cũng như phản ánh khái quát bề dày của các thành tạo trầm tích chứa than trong diện tích nghiên cứu

Theo kết quả thăm dò địa chấn phản xạ trong diện tích nghiên cứu, cho thấy đặc điểm chung mang tính phổ biến là các mặt cắt địa chấn trên diện tích nghiên cứu có hai khoảng sóng mang những đặc điểm khác biệt:

- Từ mặt đất đến chiều sâu khoảng 300m đến 400m, các mặt phản xạ tương đối nằm ngang, biên độ trung bình và tần số khá cao Nó thể hiện các tập đất đá nằm chỉnh hợp và không có hoạt động kiến tạo Đáy của tập này là một mặt phản xạ rất mạnh, trên mặt cắt địa chấn có thể nhìn thấy rất rõ sự bào mòn, cắt xén Vận tốc lớp của tập này thay đổi từ 1500m/s đến 2200m/s

- Từ chiều sâu khoảng 300m, 400m đến gần 3500m bức tranh sóng địa chấn phản xạ hoàn toàn khác Tại đây có thể thấy các mặt bất chỉnh hợp, trường sóng địa chấn thay đổi với các tập địa chấn có biên độ mạnh yếu khác nhau, xuất hiện những đới mất sóng do các hoạt động kiến tạo Vận tốc lớp của tập này thay đổi từ 1800m/s đến 2900m/s

Trong khoảng bề dày chừng 3.000 m này khối địa chất đã chứa hàng trăm lớp đá sét và than hoặc những dấu hiệu dầu mỏ, khí carbuahydro nặng trong những

lớp đá hạt vụn là những màn chắn rất thuận lợi để cho sóng lan truyền định hướng không bị thấu qua và nhiễu sóng

Kết quả tổng hợp tham số vận tốc truyền sóng địa chấn của một số loại đá phổ biến trong mặt cắt ở trũng Sông Hồng do Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam thực hiện như sau:

- Cát kết hạt thô, gắn kết yếu có vận tốc truyền sóng (V) trung bình từ 1.700 m/s;

Bảng 1.1 Đặc trưng vật lý của than và một số loại đá ở trũng Sông Hồng

TT Đá

Than

Tham số địa vật lý Mật độ

(g/cm3)

Điện trở suất (m)

Gamma tự nhiên (CPS)

1.4 ĐẶC ĐIỂM PHÂN BỐ TÀI NGUYÊN THAN THEO TÀI LIỆU ĐỊA CHẤT

- Vùng tài nguyên 1 Khoái Châu - Tiền Hải;

- Vùng tài nguyên 2 Quỳnh Phụ - Thái Thuỵ;

- Vùng tài nguyên 3 Xuân Trường - Vũ Tiên

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

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 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

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

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 (N1th) 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

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

Căn cứ vào đặc điểm cấu trúc địa chất trũng Sông Hồng, căn cứ vào mục tiêu nhiệm vụ, trên cơ sở lý thuyết và thực tế, NCS đã lựa chọn hệ các phương pháp địa vật lý nghiên cứu cấu trúc phục vụ điều tra tài nguyên than như sau:

- Phương pháp trọng lực Là phương pháp chủ đạo trong nghiên cứu cấu

trúc địa chất khu vực như: xác định các hệ thống đứt gãy sâu; phân chia các đơn vị cấu trúc chính có bậc khác nhau như: đới, cấu trúc, dải cấu trúc và cấu trúc; liên kết với tài liệu địa chấn, địa vật lý lỗ khoan xác định chiều sâu, bề dày các tầng trầm tích chứa than (hệ tầng Tiên Hưng và/hoặc các tập của nó)

b 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 Phần mềm để xử lý tài liệu địa chấn phản xạ là Vista 2D/3D của hãng Schlumberger

- Phương pháp tuyến địa chấn thẳng đứng (VSP)

Phương pháp tuyến địa chấn thẳng đứng (VSP) được tiến hành dọc theo giếng khoan để xác định vận tốc truyền sóng địa chấn của các lớp địa chất Nó hỗ trợ cho cho xử lý và phân tích 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

2.2 PHƯƠNG PHÁP 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 bao gồm dị thường khu vực và dị thường địa phương

Để tách dị thường quan sát thành dị thường khu vực và địa phương NCS đã sử dụng các phương pháp biến đổi sau:

- Phương pháp tiếp tục giải tích trường: nâng trường lên cao ở các mức khác nhau, từ đó sẽ thấy các dị thường khu vực liên quan đến cấu trúc địa chất khu vực khu vực

- Phương pháp tính đạo hàm ngang và đạo hàm đứng cho phép xác định vị trí đứt gãy và phương cắm của nó

- Phương pháp phân tích Trend Trong phương pháp này người ta sử dụng phần mềm COSCAD 3D để tách trường khu vực và địa phương qua đó khoanh định đứt gãy sâu và phân chia cấu trúc

- Phương pháp lựa chọn Trong phương pháp này người ta tính trường dị thường trọng lực của mô hình địa vật lý – địa chất có tham số đã biết để xác định đối tượng gây ra trường địa phương như đứt gãy và các lớp trong cấu trúc

2.3 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 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

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

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

2.5 PHƯƠNG PHÁP ĐỊA CHẤN PHẢN XẠ

Phương pháp địa chấn phản xạ là phương pháp thu sóng địa chấn phản xạ từ các mặt ranh giới trở kháng âm học để xác định hình dạng chiềâu đến các mặt ranh giới đó, từ đó nghiên cứu cấu trúc địa chất, tìm kiếm khoáng sản liên quan Phương pháp địa chấn phản xạ dùng để xác định chiều sâu ranh giới các mặt phản xạ liên quan đến các yếu tố cấu trúc dưới sâu như hình thái đáy và nóc các tầng chứa than, nếu điều kiện thuận lợi, theo dõi cả hình thái của các tập vỉa và vỉa