Đặc điểm thủy địa hóa và nguồn gốc nước khoáng nóng (NKN) Vĩnh Phương, thành phố Nha Trang tỉnh Khánh Hòa đã được nghiên cứu bằng các phương pháp địa chất thủy văn truyền thống và kĩ thuật đồng vị tiên tiến. Mẫu nước khoáng nóng và nước mặt từ suối Sơn Trung gần kề các lỗ khoan phát hiện nước khoáng nóng đã được lấy vào mùa mưa và mùa khô năm 2016-2017 để phân tích thành phần hóa học nước, thành phần đồng vị của nước (∂2 H và ∂18O).
THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU MỚI VỀ NGUỒN GỐC NGUỒN NƯỚC KHOÁNG NĨNG VĨNH PHƯƠNG, NHA TRANG, TỈNH KHÁNH HỊA BẰNG KỸ THUẬT ĐỒNG VỊ Đặc điểm thuỷ địa hoá nguồn gốc nước khống nóng (NKN) Vĩnh Phương, thành phố Nha Trang tỉnh Khánh Hòa nghiên cứu phương pháp địa chất thủy văn truyền thống kĩ thuật đồng vị tiên tiến Mẫu nước khống nóng nước mặt từ suối Sơn Trung gần kề lỗ khoan phát nước khống nóng lấy vào mùa mưa mùa khơ năm 2016-2017 để phân tích thành phần hóa học nước, thành phần đồng vị nước (∂2H ∂18O) Các kết phân tích thành phần hóa học mẫu nước nguồn Vĩnh Phương cho thấy nước có kiểu hố học Na-Ca-Cl, độ khống hóa cao (TDS=6130 mg/L), loại nước khống silic nóng vừa (nhiệt độ nước lỗ khoan 58 oC - 60 oC), khơng có tác nhân dinh dưỡng vô nitrat phosphat nguồn gốc nhân sinh Điều chứng tỏ nguồn NKN Vĩnh Phương không bổ cấp trực tiếp từ nước mặt gần kề khu vực nghiên cứu Kết phân tích thành phần đồng vị NKN định tuổi tuyệt đối nước cho thấy NKN Vĩnh Phương có nguồn gốc khí tượng Nước bổ cấp từ kỷ Holocen sớm, thấm qua khe nứt đới phá hủy kiến tạo xuống bể nhiệt độ sâu 3200 m từ mặt đất Nhiệt độ bể nhiệt xác định hai phương pháp phụ thuộc enthalpy silica tan nước vào nhiệt độ phương pháp nhiệt kế địa chất cho thấy nhiệt độ bể nhiệt từ 122 oC đến 129 oC Nước nóng tầng sâu từ bể nhiệt có nhiệt độ cao nên áp suất tăng có khả trồi ngược lên bề mặt qua khe nứt Trên đường trồi lên mặt đất nước nóng tầng sâu bổ sung thêm nước lạnh địa tầng Tỉ lệ hòa trộn nước lạnh vào nước nóng điểm xuất lộ ước tính 66% Đây cơng trình nghiên cứu sâu nguồn gốc, đặc điểm thủy địa hóa tài nguyên nước khống nóng q giá Việt Nam kỹ thuật đồng vị dựa kết thực đề tài độc lập cấp nhà nước: “Nghiên cứu định hướng giải pháp khai thác sử dụng hợp lí bảo vệ tài nguyên NKN lãnh thổ Việt Nam” Các phương pháp áp dụng nghiên cứu đại hướng nghiên cứu gợi mở cho nhà khoa học trẻ Việt Nam tiếp tục sau I MỞ ĐẦU Nguồn tài nguyên địa nhiệt sử dụng rộng rãi quy mơ tồn cầu hai lí liên quan đến mơi trường tăng trưởng kinh tế (Lund and Boyd, 2016; Guo et al., 2017; Karimi et al., 2017; Yang et al, 2017) Nguồn địa nhiệt 16 Số 59 - Tháng 06/2019 bao gồm nhiệt năng, khống chất nước nóng sử dụng để sưởi ấm, tắm nóng vật lí trị liệu khu nghỉ dưỡng điểm du lịch Hơn nữa, nguồn địa nhiệt coi nguồn tài nguyên sản xuất lượng có tính cạnh tranh cao Trái đất THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN phải gánh chịu ảnh hưởng biến đổi khí hậu, nước biển dâng (Michael et al., 2010; Lu at al, 2018) Theo thống kê, đến năm 2015 nguồn địa nhiệt khai thác sử dụng 70 quốc gia giới công bố Hội nghị Địa nhiệt quốc tế năm 2015 (WGC 2015) 70,329 MWt (Mega-wat nhiệt năng) tăng 45% so với năm 2010, cơng suất sử dụng hàng năm đạt 163,287 GWh/năm (Lund et al., 2015) Tiềm địa nhiệt Việt Nam công bố Hội nghị ngày 31,2 MWt mức sử dụng hàng năm 25,6 GWh/năm (Lund et al., 2015) Nguồn tài nguyên địa nhiệt Việt Nam nêu báo cáo nhóm Lund vcs (2015) chủ yếu nguồn nước khống nóng sử dụng để sản xuất nước giải khát tắm bùn nóng, vật lý trị liệu Theo kết nghiên cứu, cập nhật đến 2019, lãnh thổ Việt Nam phát 400 nguồn nước khống nóng (NKN) Nguồn NKN Vĩnh Phương, thành phố Nha Trang tỉnh Khánh Hoà Liên đoàn Địa chất thủy văn - Địa chất cơng trình miền Trung (nay Liên đoàn Quy hoạch Điều tra Tài nguyên nước miền Trung) phát năm 1995 thực đề án lập đồ Địa chất thủy văn, Địa chất cơng trình tỉ lệ 1/50.000 vùng Nha Trang - Cam Ranh Nước khống nóng phát độ sâu 20,5 m lỗ khoan LK13 cánh đồng Vĩnh Phương có toạ độ 12017’25”N109007’50”E, tự phun cao + 0,45 m lưu lượng 1,5 L/s, nhiệt độ 34 oC Khi kết thúc khoan độ sâu 83 m, nước khống nóng tự phun cao mặt đất 20 m, lưu lượng 20,1 L/s, nhiệt độ 48 oC Những nghiên cứu sâu nguồn tài nguyên NKN áp dụng kĩ thuật đồng vị nhiều tác giả giới (Cartwright et al., 2012; Thomas and Rose, 2003; Jorgensen and BanoengYakubo, 2001; Wang et al., 2013; Banner et al., 1994, Yang et al, 2019; Xu et al., 2019) bể địa nhiệt sinh từ ba lí chính, hoạt động địa kiến tạo, nhiệt từ phân rã phóng xạ, hoạt động núi lửa Các nhà nghiên cứu địa nhiệt thống quan điểm NKN có nguồn gốc từ nước khí tượng Nước mưa ngấm sâu xuống tầng địa chất qua khe nứt đá gốc hoăc khe rỗng vùng karst, gặp bể địa nhiệt, đun nóng lại qua khe nứt đới phá hủy kiến tạo dâng lên bề mặt đất Trên đường dâng lên mặt đất, nước nóng bị pha trộn với nước lạnh có nguồn gốc khí tượng từ xuống (Arnorsson, 1983, Giggenback, 1988, Yang et al., 2019; Xu et al., 2019), nước nóng trao đổi nhiệt với đá gốc thông qua chế đối lưu truyền dẫn làm thay đổi thành phần hóa học nước (Arnorsson, 1983) Cho đến nay, nghiên cứu tài nguyên NKN Việt Nam tập trung vào điều tra khảo sát phân loại chúng, chưa có nghiên cứu sâu nguồn gốc, nhiệt độ bể địa nhiệt độ sâu bể địa nhiệt, mức độ pha trộn nước nóng tầng sâu nước lạnh tầng nông, miền bổ cấp cho nguồn NKN, v.v… Do vậy, mục đích cơng trình nghiên cứu bổ sung cho thiếu sót kể nguồn NKN Vĩnh Phương, Nha Trang, Khánh Hòa Kết cơng trình gợi mở phương pháp nghiên cứu để áp dụng rộng rãi cho nguồn NKN khác, đảm bảo khai thác có hiệu bền vững nguồn tài nguyên NKN quý giá Việt Nam II KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Đặc trưng thủy địa hóa nguồn nước khống nóng Vĩnh Phương nước suối Sơn Trung Bảng trình bày đặc trưng thủy địa hóa thành phần đồng vị nguồn nước khống nóng Vĩnh Phương nước suối Sơn Trung cách khoảng 1500 m để so sánh Một đặc điểm quan trọng nhận thấy trước tiên thành phần hóa Số 59 - Tháng 06/2019 17 THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN học đồng vị nước khống nóng ổn định theo mùa Bảng giá trị trung bình mẫu nước lấy vào mùa khơ (MK, tháng 3) vào mùa mưa (MM, tháng 8) hai năm 2016-2017 cặn hòa tan nước khống Vĩnh Phương 6130 mg/L (Bảng 1) Nước khống nóng Vĩnh Phương phân loại Na-Ca-Cl loại nước khống silic nóng vừa Nồng độ cao clorua (3692 mg/L) sulphat (120 mg/L) nước Bảng Đặc điểm thủy địa hóa nguồn khống có lẽ hòa tan khống evaporit nước khống nóng Vĩnh Phương, Nha Trang, địa tầng trình trồi từ bể nhiệt lên bề mặt đất Trong nước suối nồng độ anion Khánh Hòa nước lạnh suối Sơn Trung Cl- HCO3- chủ đạo, tương ứng chiếm đến 56% 40% vào mùa khô vào mùa mưa phần đóng góp hai anion tương ứng 57% 36% Trong số cation vào mùa khô ion Na+ Ca2+ nước suối chiếm tỉ lệ tương ứng 61,2% 19,6% vào mùa mưa tỉ lệ tương ứng 58,5% 20,0% (Bảng 1) Như nước suối (nước lạnh) thuộc loại nước có thành phần khống Na-Ca-Cl-HCO3 Kết Bảng cho thấy mẫu Độ pH nước suối mùa mưa chuyển nước nguồn nước khống nóng Vĩnh Phương sang đặc trưng cho mơi trường axit, pH=6,7 so không phát thấy nitrate phosphate (nồng với pH=7,1 đặc trưng cho mơi trường trung tính độ NO3 PO4 nhỏ ngưỡng phát nước suối vào mùa khơ Có lẽ nước mưa (LOD) phương pháp IC 10 μg/L) Nitrate góp phần làm giảm độ pH nước suối Hàm phospahte dư lượng phân bón vơ lượng tổng cặn hòa tan (TDS) nước suối chất thải lỏng từ khu đô thị không thấp có 40,67 mg/L 46,53 mg/L tương ứng xử lí Nitrate phosphate hai thành phần vào mùa khô mùa mưa Thông số TDS đặc trưng cho q trình rửa trơi phân nước suối cho thấy nước tán nước thải từ hoạt động nhân sinh Như vậy, thấy nước khống nóng Vĩnh Phương Nghiên cứu nguồn gốc nguồn nước khoáng chưa bị ảnh hưởng hoạt động nơng nghiệp nóng Vĩnh Phương thị hóa Trong đó, vào mùa khơ, 2.1 Phương pháp nghiên cứu nitrate phosphate nước suối Sơn Trung Để tìm hiểu nguồn gốc nguồn NKN, phát với mức nồng độ tương ứng sử dụng giản đồ Na-K-Mg hay 0,46 0,19 mg/L (Bảng 1) Vào mùa mưa nồng gọi giản độ Giggeback, tên tác giả đề xuất lần độ nitrate phosphate nước suối cao 1988 [13] Giản đồ Giggeback tương ứng 1,57 0,28 mg/L (Bảng 1) tam giác với ba đỉnh Na, K Mg ba Trong số cation tan nước khống Vĩnh loại khống chất ln có mặt thành phần Phương nồng độ ion Na+ Ca2+ chủ đạo, khoáng vật địa tầng nơi có NKN chiếm tương ứng 64,9% 32,3% Trong số dễ đạt cân trình hòa tan vào anion ion Cl- SO42- chiếm tương ứng nước Thành phần Na, K Mg NKN, 95,8% 3,1% Nồng độ silica (SiO2) tan tính mg/L, Giggeback chia theo tỉ lệ nước khoáng 29,27 mg/L Hàm lượng tổng 18 TT Các tiêu phân tích 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 t, oC pH TDS HCO3ClNO3PO43SO42SiO2 Na+ K+ Ca2+ Mg2+ Fe2+ 𝜕𝜕 2H, ‰ 𝜕𝜕 18O, ‰ 𝜕𝜕 13C, ‰ 14 a, pMC Tuổi, năm BP Sai số, năm Đơn vị tính Nguồn NKN Vĩnh Phương mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L Số 59 - Tháng 06/2019 58 7,1 6130 43 3692