Thăm dò điện và điện từ

Nội dung của bài viết gồm: phương pháp điện - điện từ; phương pháp từ - Telur và biến thiên từ; cơ sở khoa học của phương pháp từ - Telur và biến thiên từ; ứng dụng phương pháp từ - Telur và biến thiên từ; phương pháp điện trở suất; phương pháp phân cực kích thích; phương pháp radar đất; phương pháp trường chuyển...

ĐỊA VẬT LỶ Tài liệu tham khảo 713 đ ịa c h ấ t t h u ý v ă n đ ế x c đ ị n h c c tầ n g c h ứ a n c n h t đ i B a tc h e lo r T , G u t m a n i s Ị., 02 H y d r o c a r b o n p r o d u c t i o n fr o m ír a c t u r e đ b a s e m e n t r e s e r v o ir s Version Pebruary 2002 v e n b b iế n ( đ ế n đ ộ s â u m n c ); t h n g h iệ m tạ i v ù n g v e n b iế n tin h B ạc L iê u Bộ Tài nguyên M ôi trường 139 tr H N ộ i G u p t a H K ( E d ito r) , 11 E n c y c lo p e d ia o f S o lid E a r th G e o N g u y e n H u y N goe, N g u y e n Q u o c Q u an , H o a n g N goe D ong, p h y s ic s Springer 539 p g s N g u v e n D o N g o e N h i, F eb 2011 R o le o f D s e is m ic d a t a in H uy N goe N g uyen, Q uoc Q u an N guyen, N goe D ong H oang, H u y L o n g P h a m , N h u H u y T r a n , 2010 A p p lic a tio n o f " F ro m s e is m ic in te r p r e ta tio n to te c to n ic re c o n s tr u c tio n " m e th o d o lo g y p r e d ic tio n of h ig h p o te n tia l a re a s v v ith in P r e - T e r tia r y í r a c t u r e d G r a n ite b a s e m e n t r e s e r v o ir in C u u L o n g B a sin , V ie tn a m o ff s h o r e Search and Discovery article 40702 to s tu d y P r e - T e r tia r y ír a c tu r e d G r a n ite B a s e m e n t re s e r v o ir in C uu Long B asin , S o u th e a s t V ie tn a m o ffs h o re Search and Discovery article 40507 N g u y e n H u y N g o e , S a h a la n A b d A z iz , P u te r i N u r lin a Bt M o k h ta , A p r i l 2012 P r e - T e r tia r y í r a c t u r e đ b a s e m e n t o f m e g a h o r s t b lo c k A , M a la y b a s in in lig h t o f c u r r e n t D s e is m ic d a ta L o k e M H , 0 E le c tric a l I m a g in g S u r v e y s fo r E n v ir o n m e n - i n t e r p r e ta tio n Presentation in PGCE 2012 Kuaỉa Lum pur ta l a n d E n g i n e e r in g S tu d ie s Geotomo Softivare 67 p g s S h a rm a M T h a n h T â n , 1 T h ă m d ò đ ịa c h ấ n N x b Giao thông vận tải tr H N ộ i N g u y ễ n H iệ p ( C h ù b iê n ), 0 Đ ịa c h ấ t v T i n g u y ê n D ầ u k h í V iệ t N a m N X B Khoa học Kỹ thuật 5 tr H N ộ i N g u y ễ n H ổ n g B n g , 0 N g h iê n c ứ u , p d ụ n g tổ h ợ p p h n g p h p đ ị a v ậ t lý ( đ iệ n , đ i ệ n từ , đ ịa c h ấ n , ) , đ ịa châ't, p V , 2004 E n v ir o n m e n ta l and E n g i n e e r in g Geophysics Cambridge U niversity Press 476 pgs S ir c a r A , 2004 H y d r o c a r b o n p r o đ u c tio n f r o m í r a c t u r e d b a s e - m ent íorm ations Curreni Science Vol 87, N o 2: 147-151 T r ầ n V ă n T rị, V ũ K h ú c (Đ ổ n g c h ủ b iê n ), 200 Đ ịa c h ấ t v T i n g u y ê n V iệ t N a m N X B Khoa học T ự nhiên Công nghệ 589 tr H N ộ i Thăm dò điện điện từ N g ô V ă n B u , K iề u D u y T h ô n g K h o a D ầ u k h í, T r n g Đ i h ọ c M ỏ - Đ ịa c h ấ t T ă n g Đ ìn h N a m P h ò n g Đ ị a v ậ t lý , V iệ n K h o a h ọ c Đ ịa c h ấ t v K h o n g s ả n Đ o n V ă n T u y ế n V iệ n Đ ịa c h ấ t, V iệ n H n lâ m K h o a h ọ c & C ô n g n g h ệ V iệ t N a m Giới thiệu Thăm d ò đ iện điện từ, gọi chung Thăm d ò điện Phương pháp điện, gồm p hư ơng pháp khảo sát trường điện điện từ tự nhiên nhân tạo v ỏ Trái Đất V iệc áp d ụn g thăm d ò đ iện trước hết dựa vào khác biệt v ề tính chất điện đ iện từ đối tượng khảo sát với m ôi trường vây quanh Vật chất mặt đất có nhiều tính chất đ iện đ iện trở suất, s ố đ iện m ôi, th ế phân cực, v v điện trở suất đ ợc dùng khảo sát nhiều phương pháp điện Phương pháp khảo sát điện trở suất Conrad Schlum berger (Đại học M ò Paris) nghiên cứu áp d ụ n g từ 1911 Từ đ ó đến thăm d ò điện phát triển nhanh chóng Trong vài chục năm gần phư ơng pháp đặc biệt phát triển n hò g nghệ đại thu thập s ố liệu, m ô hình hóa giải thích s ố liệu Thu thập s ố liệu đối m ới n hiều thu, bô su ng thiết bị m ới từ k ế th ế hệ m ới dựa công nghệ siêu dẫn đ o trường ch u yên m áy bay trực thăng, m áy đ o sâu cộng h ởng từ khảo sát trực tiếp nước đât N h ữ n g tiến khoa học công n ghệ m ới n âng cao hiệu thăm d ò điện Ớ Việt N am nhiều p hư ơng pháp điện d ùn g đ iểu tra m ỏ quặng, dầu khí, địa chât thủy văn, địa châ't cơng trình, khảo cổ, m trường, v v Phương pháp điện - điện từ Có nhiều phư ơng pháp điện - điện từ, chúng thư ờng đư ợc phân loại theo đặc điểm n guồn điện - điện tử đ ể d ùn g khảo sát Theo chúng đ ợc phân thành phư ơng pháp d ù n g n guồn đ iện k hơng thay đối theo thời gian gọi p hư ơn g pháp d òn g điện chiểu (như phương 714 BÁCH KHOA THƯ ĐỊA CHÁT pháp điện trờ suât, p hư ơng pháp phân cực kích thích d ù n g n guồn nhân tạo; phương pháp th ế tự nhiên dùng n guồn tự nhiên cục bộ) n ng phương pháp d ù n g n guồn điện biến đổi theo thời gian Loại sau lại chia thành: 1) p hư ơn g pháp d ù n g n guồn điện nhân tạo biến đối điểu hòa (như phương pháp cảm ứng d ù n g tẩn s ố thâp; radar đât gọi radar xu yên đất, sử d ụn g tần sô' cao; ) p hư ơn g pháp d ù n g n g u n đ iện nhân tạo b iến đồi điểu hòa với tần s ố cộn g h ờng p h n g pháp đ o sâu cộng h n g từ; 3) p hư ơn g pháp d ù n g n gu ồn đ iện nhân tạo b iến đ ổi ch u yển tiếp (trong p hư ơn g pháp trường chuyển); 4) p h n g pháp d ùn g n gu ổn đ iện tự nhiên biến đ ổi đ iểu hòa (nhu p hư ơn g pháp từ - telur; p hư ơn g pháp b iến thiên từ) Sở dĩ p hư ơn g pháp đ iện đ iện từ có n hiều loại d o có n hiều loại n gu ồn trường, có thê đ o thành phẩn trường đ iện trường từ, có th ể khảo sát trường theo biến đ ổi tẩn s ố thời gian, sau d o tính chất đ iện đ ối tượng khảo sát đa dạng Vì th ế có th ể chọn cách tạo trường đ o trường m ột cách thích hợp đ ể khảo sát có h iệu cho m ỗi đối tượng với tính châ't điện khác m ôi trường khác Trường đ iện từ truyền m ôi trường đất - đá dẫn điện chủ yếu lớp gần b ề m ặt theo h iệu ứng m ặt n goài (hiệu ứ n g skin) D o vậy, Đ ộ sâu khảo sát p hư ơn g pháp đ iện từ phụ thuộc vào tần số (khi tẩn SỐ giảm độ sâu khảo sát tăng lên), phụ thuộc vào độ dẫn đ iện phân b ố v ù n g dẫn điện khác đ ộ sâu khảo sát Trong môi trường biển, nước biến dẫn điện tốt làm tín hiệu giảm nhanh N gày nhờ cơng nghệ m ới, có độ nhạy cao nên có thê ghi nhừng tín hiệu nhỏ nên phương pháp thăm d ò điện dùng phát triển m ôi trường biển, nhât khảo sát đối tượng có điện trở suât cao via dầu khí Trong phương pháp từ - telur, biến thiên từ có khả nghiên cứu đ ộ sâu lớn, thực khảo sát đáy biến Phương pháp điện trở suất có khả khảo sát chi tiết đòi hỏi điều kiện tiếp xúc điện cực với m trường cần có chiểu dài tuyến đo lớn nhiều so với chiểu sâu nghiên cứu Phương pháp phân cực kích thích có nhiều u điểm hẳn phương pháp điện điện từ khác tìm kiếm quặng dẫn điện khơng đặc sít, song vân có nhược điểm phương pháp điện trở suât vừa nêu Phương pháp trường chuyển cho độ sâu nghiên cứu lớn mà không cần mặt thi cơng rộng, loại hình d ùng m áy bay trực thăng phát triển m ạnh đ ể tìm kiếm quặng dân điện tốt vù ng rửng núi hiểm trở Đ o sâu cộng hưởng từ dùng mặt đất đ ể khảo sát trực tiếp nước đất Phương pháp radar đâ't có khả khảo sát nhanh, chi tiết mặt cắt nông m ôi trường điện trở suất cao Tùy theo yêu cầu, điều kiện đối tượng khảo sát cụ thê mà lựa chọn phương pháp điện điện từ thích hợp nhằm giải nhiệm vụ đạt hiệu quà Phương pháp từ - telur biến thiên từ Phương pháp từ - telur đư ợc nhà khoa h ọc T ikhonov (N ga) Cagniard (Pháp) đ ể xuất tù n n g năm 50 th ế kỷ 20, sau đ ó tiếp tục phát triển, hoàn thiện nhiều nước, đư ợc áp d ụn g rộng rãi th ế giói Ư u việt vư ợt trội cua p hư ơng pháp khả nghiên cứu đ ộ sâu tới hàng chục kilom et mà d ùn g n guồn phát công suât lớn Cơ sờ khoa học phương pháp từ - telur biến thiên từ Các biến thiên trường từ không gian quanh Trái Đất n guyên nhân dẫn đến xuất trường cảm ứ n g đ iện từ lòn g đât D òng điện trường cảm ứ ng xuât tổn lòng đất gọi dòng telur (theo tiếng La tin, telluris có nghĩa đâ't) Trong phư ơng pháp từ - telur m ỗi điểm đo, biến thiên theo tần s ố (f) thành phần điện ( E x , E y ) thành phẩn từ ( B x , B y , Bz) nằm ngang m ặt đất theo ba p hư ơn g vu ơng góc với (x, y z), X y nằm ngang m ặt đất, z h ớng xu ống m ặt đất, đo đ ổn g thời Mối liên hệ giữ a thành phẩn điện từ m ang lại thông tin v ể cấu trúc địa chât theo tính chât điện trở suất v ỏ Trái Đất D ù n g loại n guồn tụ nhiên ta có th ể khảo sát mặt cắt địa điện từ vài chục m ét đến vài trăm kilom et mà k hông phải d ù n g đến n guồn phát điện lớn n hư phư ơng pháp đ iện từ khác Đ ể tăng đ ộ sâu n ghiên cứu, theo hiệu ứ n g skin, cần ghi đư ợc dao đ ộn g thành phẩn điện từ tần s ố giảm Trong p hư ơn g pháp từ-telur, cho m hình m trường phân lớp so n g song, phang ngang, đ n g nhâ't (1D), môi đ iểm đ o thư ờng sử d ụ n g đ ổ n g thời đ n g cong biên đ ộ (còn gọi đ ờng cong đ iện trở suất từ - telur) đ n g cong pha từ-telur theo chu kỳ T = l / f tăng dần C húng chứa thông tin v ề biến đổi điện trờ suâ't m ôi trường theo chiểu sâu Trong m ôi trường bâ't đ ổn g hai chiểu (2D) ba chiều (3D), thông tin v ề tính chất m ức đ ộ bất đ ổn g nhât điện trở suất m trường có thê nhận theo quy trình phân tích s ố liệu n hiểu điếm đo tuyến từ m ạng lưới nhiểu tuyến đo Phương pháp biến thiên tử khảo sát thành phẩn từ Bx, By Bz theo biến thiên với chu kỷ lớn N ó cho thơng tin v ề cấu trúc sâu, dân điện tốt m ôi trường, xác định đư ợc từ phân tích thành phần từ đ o m ặt đâ't ứ ng dụng phương pháp từ - telur biến thiên từ Kết áp d ụn g phư ơng pháp từ-telur biến thiên từ cho ta thông tin v ể cấu trúc có tính dân điện tốt liên quan đến n guồn địa nhiệt, đới khống hóa vỏ Trái Đất (m agnetit hỏa, sulphit hóa, graphit hóa, tái xâm nhiễm nước, v.v ), đới hút ĐỊA VẬT LỶ chìm, vù n g nâng trồi manti, v v Phương pháp biến thiên từ khảo sát từ vệ tinh đ ế nghiên cứu tính châ't bâ't đ ổn g nhât v ể đ ộ dẫn điện vỏ Trái Đât manti toàn lục địa đại dương V iệt Nam , tủ n h ũ n g năm 1960 sư d ụ n g thiết bị từ - telur cua Liên Xơ đê thăm d ò dầu khí vùng đ Sơng Hổng; từ n h ù n g năm 1990 sử dụng thiết bị Pháp đ ế nghiên cứu địa chât - kiến tạo m ột s ố nhiệm vụ ú n g d ụ n g khác Phương pháp điện trở suất Phương pháp điện trờ suât phương pháp địa vật lý áp d ụ n g rộng rãi th ế giới V iệt N am đ ể giải nhiệm vụ địa chất, tìm kiếm khống sản, khao sát địa kỹ thuật mơi trường N ó dựa m ối quan hệ giừa phằn b ố trường đ iện n guồn điếm d òn g khơng đổi đặt k g gian dẫn điện, tính chât dẫn đ iện vù ng khác phân b ố vù ng m ôi trường Sau phát d òn g cường độ I qua n guồn đ iếm , người ta đo hiệu s ổ điện th ế AU giừa hai điện cực thu, cực tiếp xúc với môi trường, tù xác định tham s ố điện trở suât (giá trị nghịch đ ảo đ ộ dẫn điện) tương ứng: p = K - , đó: K biếu thức v ế m ối quan hệ khoáng cách từ n gu ồn đ iếm phát d òn g I đến v ị trí điện cực thu hiệu điện th ế AU Đ ơn vị điện tra suât hẹ Si la orrvmét (ky hiệu Li m) Tùy thuộc vào đặc điếm môi trường yêu cẩu khảo sát mà có nhiểu cách b ố trí hệ cực đo khác nhau, thường dùng hệ cực Schlumberger, VVenner, lường cục - lường cực, cực - lường cực Tham số ọ đo môi trường đ ổn g nhâ't điện trờ suằ't môi trường; trái lại môi trường bât chi giá trị điện trở suât biếu kiến (Ọa) Hệ cực Schlum berger gồm điện cực theo thứ tự AMNB cắm vào đât, đặt đ ờng thăng, đối xứng vói qua tâm o (ở M N ) D òng điện I phát qua điện cực A B hiệu điện th ế AU đ o điện cực M N Khoảng cách L = AB/2 gọi kích thước hệ cực Khi L tăng lên d ò n g điện thâm sâu vào lòn g đâ't, độ sâu khảo sát tăng lên Kết thực theo quy trình đo sâu đ iện trờ suất m ột điểm o m ặt đất cách tăng dẩn L loạt giá trị điện trở su ất biểu kiến ú ng với giá trị L tăng dẩn Ọa(L) Đ ường cong nối đ iếm giá trị Ọcì tương ú n g với giá trị L gọi đ n g cong đo sâu điện trở suất Ọa(L), th ế m ột cách khái quát v ể biến đổi điện trờ suất biếu kiến theo chiểu sâu m ỗi điểm đo Đ o sâu hệ cực khác thực cách m rộng kích thước hệ cực Đ o cắt lớp hai chiểu (2D) thực 715 cách đo nhiều điếm đo sâu điện liên tiếp tuyến đo, cho biết biến đổi điện trờ suất biếu kiến theo chiều sâu dọc tuyến đo; đ ỏ cách đo thư ờng d ùn g Sừ dụng phẩn m ểm chuyên d ụ n g thích hợp đ ế giải tốn ngược với toàn giá trị Ọa(L) đà đo tuyến thu mặt cắt phân b ố điện trơ suất d ọc tuyến đo Tùy theo nhiệm vụ yêu cẩu chi tiết v ể tính chất bât đ ổn g điện trở suất môi trường khảo sát mà thực cách đo sau: 2) Đ o mặt cắt - kích thước h ệ cực đê theo dỏi đặc điếm biến đ ộn g m ôi trường d ọc tuyến đo; 2) Vè bán đổ, tức thực m ạng lưới tuyến đ o mặt cắt nham đánh giá v ề đặc điểm bất đ ổn g m ôi trường diện tích khảo sát; 3) Đ o sâu điện trờ suâ't đê xác định tham s ố lớp từ mặt đâ't xuống độ sâu cần thiết; 4) Đ o cắt lớp cho phép xác định đặc điếm phân b ố điện trờ suât thê câu trúc m ôi trường tuyến đo gọi phương pháp cắt lớp hai chiểu (2D), hay diện tích khảo sát đư ợc gọi phương pháp cắt lớp ba chiều (3D) Một s ố d ạng khác phư ơn g pháp điện trở suât đo nạp điện, đo giến g khoan (carota), v v Thiết bị đ o điện trờ suất đơn giản dễ vận chuyến gồm : n guồn phát d òng điện không đổi (hộp pin, ắc quy, v v ), đ o hiệu điện thế, điện cực dây dân Thiết bị có nhớ trong, phần m ểm điểu khiến cáp nhiều dây dân nối với nhiểu điện cực đ ế thực tự đ ộn g cách đo, ghi s ố liệu theo yêu cầu đư ợc gọi thiết bị đo đa cực T h ế hệ máy đo đại cho kha ghi lưu trừ tự đ ộn g số liệu sản xuâ't V iệt Nam Phương pháp điện trở suất có khả đáp úng yêu cẩu khảo sát chi tiết nhờ tính định xứ phân giải cao dải điện trở suâ't từ đơn vị đến hàng trăm ôm m ét (Q m), đ ó dải điện trờ suât thường gặp hầu hết đối tượng môi trường địa châ't địa kỹ thuật Ờ Việt N am , p hư ơn g pháp phô biến ứng d ụn g sớm địa chất từ n h ù n g năm 50 cùa th ế kỷ trước H iện nay, với thiết bị đư ợc c h ế tạo nước, p hư ơng pháp điện trở suất cơng cụ địa vật lý có hiệu q, triến khai m ọi m iền đât nước đ ê nhiều nhiệm vụ v ề điểu tra khảo sát thuộc lĩnh vự c địa chất, địa chất thủy văn, khống sản, m trường, khảo sát địa kỹ thuật xây dựng, giao thông, thủy điện, thủy lợi, v v Phương pháp phân cực kích thích Schlum berger người quan sát thây tượng phân cực kích thích (PCKT) đo với phương pháp điện trờ suâ't Đ ó sau ngắt dòng điện mạch phát điện hiệu điện th ế mạch thu không giảm v ề không tức thời mà đẩu giảm rât nhanh sau giảm chậm dần, kéo dài nhiều giây đến nhiểu phút Khi phát điện vào đâ't - đá, bị phân cực 716 BÁCH KHOA THƯ ĐỊA CHÁT điện, tạo thành ắc quy tích điện ngắt điện, phóng điện Hiện tượng PCKT râ't phức tạp, có nhiểu nguổn gốc khác có nhừng ứng dụng khác Loại nguồn gốc điện hóa, dễ phát Loại xuất có d òng điện qua ranh giới giừa bể mặt khoáng vật dân điện điện từ (như pyrit, graphit, v v ) với chất điện phân (dung dịch khống hóa lỗ hống) d ùng có hiệu tử sớm đ ê tìm kiếm khoáng sản chứa khoáng vật dẫn điện điện tử khơng đặc sít (quặng dẫn điện kém) N gồi tượng PCKT quan sát thây môi trường khơng có khống vật dẫn điện điện từ có hạt sét, trầm tích chứa sét Trong cát thạch anh m ôi trường tương tự mà khơng có khống vật sét khơng có tượng PCKT Loại tượng dùng khảo sát địa châ't thủy văn, xác định ranh giới nước mặn nhạt điều tra ô nhiễm m ôi trường Trong hai loại m ôi trường trên, hiệu ứng PCKT chủ yếu tượng bể mặt nên hiệu ứng PCKT lớn quặng dẫn điện điện tử sét xâm tán đặc sít Chi cẩn có % thê tích khống vật dẫn điện điện tứ đủ đê phát đối tượng phương pháp PCKT D o phương pháp tìm kiếm chủ yếu nhiều loại m ỏ quặng xâm tán dân điện điện tử quan trọng, m ỏ đ porphyr, chì-kêm phân lóp vàn g liên quan với sulfur Cách thi công thực địa tương tự phư ơng pháp điện trở suất, d o thư ờng đ o phối hợp điện trờ suất với PCKT Đ ôi trường điện tự nhiên, son g thiết bị PCKT với n guồn phát điện công suất lớn, phức tạp đ o m ất n hiều thời gian phí lớn nhiều Việc đ o PCKT thực với phát d òn g xoay chiểu tẩn thâp , đến 10Hz n hư ng phô biến d ùn g d òn g m ột chiểu Ờ Việt N am từ năm 1970, phư ơng pháp PCKT dùng với trạm VP-62 Liên Xơ đê tìm kiếm pyrit Giáp Lai (Vĩnh Phú), Sin Quyền (Lào Cai) Tạ Khoa (Son La), chì - kẽm C hợ Điển (Bắc Kạn), v v Kết cho thây phương pháp có hiệu tìm kiếm quặng xâm tán Từ năm 2000, nhập trạm PCKT dòng chiểu Canada Pháp, trạm dòng xoay chiều Canada Chúng dùng có hiệu tim kiếm quặng Tà Phời [H l] vùng Vi Kẽm (Lào Cai), thiếc tây nam N Pháo Q uỳ H ọp (N ghệ An), chì kêm Bắc Kạn Tuyên Quang, vàng H u ế Q uảng Trị Mô hinh giá trị pha (tần số 0,125 Hz) phân tích -25 -20 15 Mặt cắt địa chán - địa vật lý LK 15 -250 n*r -200 -150 -100 -50 50 100 200 250 300 350 400 Đá phién thạch anh -biotit (hệ tầng Sin Quyền) Vị tri vâ số hiệu cọc đo địa vật lý _ ị Đới khoáng sultur 150 WÊỀ Đới Khoang hỏa giàu sulíur Ị* Diorit LK1? I Vị tri số hiệu lỗ khoan - Vị trí lỗ khoan gặp quặng Cu CĨ hàm lượng >0.5% Hình Kết đo sâu phân cực dòng xoay chiều tuyến T3 vùng Tà Phời (Lào Cai), giá trị pha tần số 0,125 Hz.Quặng đồng diorit biến đổi có LK12 khoảng 102 - 110 m, LK13 - (39 - 52) m với hàm lượng đồng 1% ĐỊA VẬT LỶ Phương pháp trường chuyển Phương pháp trường chuyên khảo sát trình chuyên tiếp trường điện từ, d òng điện chiểu n guổn phát bị ngắt đột ngột Khi ngắt điện, d òn g điện cảm ú n g thứ sinh, tạo m iền dân điện, ban đẩu phân b ố gần m ặt đâ't, v ề sau theo thời gian truyền dần xuống sâu đ ổn g thời tắt dân tiêu hao nhiệt Sự phụ thuộc đ ộ sâu thâm trường thú sinh vào thời gian tạo khả đ o sâu trường chuyên Đ o sâu thực cách đo sức điện đ ộn g trường điện từ thứ sinh theo thời gian k ể từ thời điếm ngắt d òn g điện n guồn phát trường n gu yên sinh Tuy nhiên, truyền trường điện từ thứ sinh phụ thuộc n hiểu vào loại n guồn phát N gu ồn phát thường d ù n g lường cực điện khung dây không nôi đất Trong khảo sát bổn chứa dầu khí, điện trờ suất cao với m ôi trường vây quanh điện trở suât thấp, thường d ù n g loại n gu ồn phát lường cực Liên Xô d ùng cho đâ't liền từ n hững năm 1960, cho đ áy biến tử n hững năm 1970, nước phương Tây tủ' năm cuối 1990 Công nghệ trường chuyển giúp phân biệt bổn chứa hydrocarbon điện trả suâ't cao với bổn chứa nước đá phiến sét điện trờ suâ't thấp Phương pháp công nghệ loại n guồn khung dây không nối đâ't, trải mặt đâ't đê khảo sát đối tượng dẫn điện tốt (như quặng sulíur, graphit, nước đất, v.v ) mặt đất giếng khoan n ghiên cứu 1958 Trường Đ ại học Địa chât Thăm dò M oskva Trong đó, sau ngăt d òn g phát, đo biến thiên cùa trường từ thứ sinh (sức điện đ ộng) thực k hu ng dây phát khung dây khơng 717 nối đât nhò bên khung dây phát Gần m ới có thê đo trường từ thứ sinh loại từ k ế th ế hệ m ới, từ k ế SQUID (Superconducting Q uantum Interíerence D evice, linh kiện giao thoa lượng tử siêu dẫn) Từ k ếS Q U ID có độ nhạy râ't cao, giú p nhận đư ợc tín hiệu thân quặng dằn điện tốt nằm m ôi trường dẫn điện đá vây quanh nằm lớp phu dẫn điện Phương pháp trường chuyến đư ợc d ù n g Việt N am từ năm 1975 với m áy MPP-3 Liên Xơ Trong hình nêu kết đ o trường chuyển m áy MPP-3 m ỏ sắt Thạch Khê - Hà Tĩnh [H.2] Ba đ ờng đổ thị ú n g với với ba khung dây vu ông, cạnh lOOm, 200m 400m, thê ảnh h ờng phẩn thân quặng tăng dần theo chiều sâu Phương pháp radar đất Phương pháp radar đất (còn gọi radar xuyên đất, georadar) d ùn g són g điện từ tẩn s ố cao, khoảng 10 đến 2.000M H z đ ê khảo sát n ông với độ phân giải cao, đư ợc phát triển nhanh ch ón g khoảng ba chục năm qua N g u y ên lý radar đất tương tự radar đội tên lửa, có điểu radar đât hư ớng xuống đât đ ế khảo sát mặt đâ't Bộ m áy radar đất có anten phát thu A nten phát truyền xung són g điện từ tần s ố cao xuống đất Khi sóng truyền tới ranh giới hai m trường có s ố điện m khác són g thứ cấp tạo ra, quay v ề anten thu, tương tự truyền sóng đàn hổi địa chấn Có trường hợp xảy ra: 1) N ếu mặt ranh giới phang kéo dài (như lớp trầm tích có s ố điện mơi khác nhau) có sóng E(t)/I (nV /A ) C H Ú G IA I: ỈM Đơ sừng hóa Ị\ £ - | Dá sừng ỄSĐủhoa |H h > u n g sảt ilãc sú Ị / y j Quặng sẩt bị o xy hóa fc»)»'|Granit tvỳd Dâmkct ỊHỊcối ỊH Cát sét EEH s*1cảt EEp Sét I Dứt gày kicn tạo I I I Lồ khoan I®—N.I DỒ thi E(t)/1 (n V /A ) ứng với khung - dây vuông, cạnh 100 m Đồ thị E ( l )/1(n V / A ) ứng vớ i khung dây vuông, cụnh 200 m Ịã" — I Đ thị E ( t y i (n V / A ) ứng với khung dáy vuỏng cạnh 400 m Hình Đ thị E(t)/I (ụV/A) khung dây vuông, cạnh 100 (nét vẽ cong), 200 (nét vẽ thẳng liền), 400 m (nét vẽ đứt đoạn) tuyến đông - tây qua trung tâm mỏ sắt Thạch Khê (Hà Tĩnh) Màu đen quặng đặc sít, vng nhỏ quặng oxy hóa, E(t) sức điện động thời điểm t (ms) sau ngắt dòng điện phát, ghi số đồ thị, I - cường độ nguồn phát m áy M PP-3 Liên Xô sản xuất 718 BÁCH KHOA THƯ ĐỊA CHÁT phản xạ, 2) N ếu ranh giới ngắn, nhỏ bước són g tới (như trường hợp đ n g ống, cáp điện, mìn, thùng kim loại, hang hốc, h ố s ụ t bất nhâ't đâ't, v v ) rìa vát nhọn vật th ế sè tạo són g nhiễu xạ H ằng s ổ điện m k hơng khí 1, nước lớn (khoảng 80), vật chất khác thường khoảng đến 20 phụ thuộc vào độ ẩm Radar đâ't dùng có hiệu m ôi trường điện trở suất cao, cát, cuội, sỏi, đá khô; trái lại môi trường điện trờ suất thâp n hư sét ấm, nước mặn són g radar bị hâp thụ m ạnh, k hông thê thu tín hiệu sâu khoảng m ột mét Khi giảm tẩn s ố anten phát đ ộ sâu khảo sát tăng lên, n hư n g thời độ phân giải lại giám Bộ m áy radar nhỏ, đo nhanh, hình ảnh mặt cắt sơ thây đo, d ùn g khảo sát n ô n g tới khoảng m ột vài chục mét N ó d ùn g ngày rộng rãi khảo sát nông với độ phân giải cao khảo sát độ ấm đât đá bê tơng, câu trúc đụn cát, trầm tích sơng, m ôi trường ven biến, phát tô m ối, đới khe nứt, h ố sụt, cơng trình ngẩm , đ n g ống, cáp ngẩm, xác định chiều d ày lớp mặt đ ờng ô tơ, khảo sát nhiễm m trường (m ìn, bãi thải, chất gây ô nhiễm hữu lỏng, v v ), khao cố, v v Phương pháp điện từ đáy biền Các lĩnh vực nghiên cứu ửng dụng Trước p hư ơng pháp thăm d ò điện, điện từ không áp đ ụn g đáy biển, mơi trường biến dẫn điện tốt làm cho việc đ o tín hiệu nhò công nghệ cũ k hông thực N gày nay, nhờ phát triển khoa h ọc cơng nghệ nên phương pháp thăm dò điện tiến hành đất liền đểu có thê thực đáy biến Trên th ế giới có n hiều ứng d ụ n g phương pháp đê nghiên cún vỏ Trái Đâ't v ề kiến tạo, tách giãn đ áy đại d ơng, đ ộng đất, núi lưa, thăm dò tìm kiếm dẩu khí, băng cháy (gas hydrate), khống sản rắn Việt N am có v ù n g lãnh hài rộng lớn nên việc nghiên cứu ú ng d ụ n g p hư ơn g pháp thăm dò đáy biến, đ ó có phương pháp điện tù đáy biển công việc thực tiễn cấp thiết Trong p h n g pháp đ iện từ đáy biến hai p hư ơn g pháp từ - telur đáy biến (MMT) điện từ nhân tạo đáy biến (MCSEM) đ ợc sử d ụ n g phô biến nhât C húng đ an g sử d ụ n g n ghiên cứu, phát triến n hiểu nơi th ế giới, đặc biệt V iện H d n g Scripps (Mỹ), Đ ại học Toronto (Canada), Đại học C am bridge, Trung tâm Hải d n g h ọc S outham pton (A nh) Các p hư ơn g pháp đ ang n gh iên cứu phát triến m ạnh m ê tố hợp p h n g pháp địa vật lý tìm kiếm thăm dò dầu khí [H.3b] Ngun lý quy trình áp dụng Đ ặ c đ iế m p d ụ n g cá c p h n g p h p đ iệ n từ đ áy b iể n C sở lý th u yết p hư ơn g pháp điện từ đáy b iến cũ n g tư ơng tự phư ơng pháp thăm dò đ iện áp d ụ n g đâ't liền Tuy nhiên, khác biệt lớn nhâ't so với phư ơng pháp điện từ đâ't liền ảnh h n g lớp nước biển N ớc biến đ ón g vai trò n h lọc tẩn s ố thâp làm cho tín hiệu giảm nhan h theo khoản g cách, đòi hòi kỷ thuật n g n g h ệ đ o ghi có độ nhạy cao cũ n g tính tốn lý thu yết, xử lý s ố liệu với đ ộ xác cao Q u y trìn h p d ụ n g C ác trạm đ o MMT đư ợc n eo c ố đ ịn h d ới đáy biến , đ o thành phẩn trường đ iện từ tự n hiên, gổm : thành phẩn trường từ hai thành phẩn trư n g đ iện đ ặt v u ô n g góc, nằm n g an g thành p hần trư ờn g từ thăng đứ ng Trong p hư ơng pháp M CSEM , an ten phát (lư ờn g cực đ iện nằm n gang) an ten thu (lư ỡ n g cực đ iện từ thang đ ứ n g h o ặ c nằm n g a n g ) có khoảng cách c ố định đặt sát đ y b iến Q uá trình đ o đư ợc thực liên tục di ch u y ên h ệ th iết bị đo m ột tàu kéo N g u n p hát sử d ụ n g trường đ iện từ biến đổi theo thời gian h o ặ c th eo tần s ố [H.3a] Tùy theo m ụ c đích n g h iên u cụ th ê thự c p hép đ o đáp ứ n g yêu cẩu xử lý p h ân tích tài liệu theo q uy trình m ột chiểu (1D), hai ch iểu (2D ) ba chiều (3D) n hư p hư ơn g p h p đ iện từ đâ't liền Q u y trinh x lý phân tích tài liệu p h n g p h p đ iện từ đ áy biển tư n g tự p h n g p h p đất liền T uy n h iên , p h n g p h p đ iệ n tù đ y biến đòi h ỏi tính tốn có độ ch ín h xác ch i tiết cao v ể tham s ố lớp n ớc b iến , đ ịa h ìn h đ áy biến, ranh g iớ i g iữ a k h ơn g khí v m ặt b iến Phương pháp đo sâu cộng hường từ H iện đ o sâu cộng h ờng từ (ĐSCHT) p h n g p háp địa vật lý d uy đ ê khảo sát trực tiếp n c d i đất từ mặt đât, dựa tượng cộ n g h n g từ hạt nhân M uốn thực đ o sâu, trước hết phải đ o giá trị trường địa từ Bo bang từ kế proton D ới tác d ụn g Bo m om en từ proton thu ộc n g u y ên tử hydro (như phân tư nư ớc) q u ay đ o quanh p hư ơn g trường địa tù với t ẩ n S Ố L a r m o r Ự l) t h e o b i ế u t h ứ c (nT), đ ó / l (H z ) = (y/2n) Bo tỉ s ố tử hổi chuyến, có giá trị khác đ ối với hạt nhân khác Sau phát x u n g d ò n g xoay chiểu vào khung dây điện (th ờng có h ìn h vu ô n g cạnh 37,501, 75m 150m trải m ặt đât, với tẩn sô đ ú n g băng f i đê tạo cộ n g h n g C uối cùng, sau ngắt xung dòng điện, m o m e n tử dao đ ộn g với tẩn s ố fi hổi phục ĐỊA VẬT LỶ 719 Nguồn cua trường tư -tellua Đáyb^#âdm4jãjjh»vdểifc ^ —•• Muối, cacbonat nủi lửa (dần diện kém) Cí Ịe M đ iy btẻn ^ MT dưõn đầ) btèn P h tie MỈ cua c » r Khuâng cách aaicn thu-phai, km 300 25 250 B 200 •iỊj 'Sù M o Vịnh Mexico, giếng khoan sâu lOOOm CỎI1 K b o t r è n Geophvsics Các giềng đủ khoan (theo nâm) Các giếng khai ihac Các cõng bo (theo IvàIII) 2006: Các va< yẽu cảu Vh.nh xác I m Các dụ an nghtõn cuu rà phai tnèn ihc\> mò hình 3D Xấc dinh thòng sò n»' 300 30 25 & — 20 , 21104 Céc khao ÓI thuong m*t il»K mơ rúng Nghiên cưu dõ» tuvnn phuv u p hem Nhắu cò«g t ô|ium tỏm 250 Đ hằ 200 200J: Cc thu nghiêm làu hun Các khao toi t>*jưng mpidãu Itdn Nhùng \un|Ị d |i ctãi phưc 150 10 053‘ 3t» 100 i a) phương pkằp dicti lu 50 150 100 •a 1985 « AA* * 1990 1995 Năm í t *■ 2000 2005 _ạp !sĩ \ 20Q2: Ck thu ngh^m CSEM; Nhửny \W)| tim Cảc Qghicn cứu ổt phểl uièt bcn Scnpp* Soixhetnpíoi 2001; CSEM diu 2010 (b) 50 Nảw * r -1 -I I -I 1— 1975 1980 1985 19901995 2001 2002 2003 20042005 2006 2007 c) Hình (a) Mơ hình minh họa thàm dò điện từ đáy biẻn (Hình vẽ theo Satinder c c et al.,2007) Phía bên trái tàu tiến hành MCSEM kéo anten phát (lưỡng cự c điện) sát đáy biển, anten thu ghi trường điện làhàm khoảng cách anten phát - thu Bên phải thể cảc trạm đo MMT Bên dư ới g ốc trái biểu diễn kết mơ hinh hố dải tần số sử dụng phương pháp thăm dò điện từ, kết cho thấy hiệu phương pháp MCSEM phát mỏ dầu khí (b) Bên biểu diễn số lượng giếng khoan sâu 1000m vịnh M exico số lượng cơng bố liên quan đến MCSEM tạp chí G eophysics từ nàm 1980 (Steven c , 2010) Bên biểu diễn phát triển MCSEM (Satinder c c et a i, 2007) trở lại trạng thái ban đẩu, tạo trường từ hổi phục; điện áp (tín hiệu) đo k hu ng từ cuối năm 2005, d ùn g khảo sát nước khe nứt - karst Lai Châu dây nói Điện áp su y giảm với thời gian theo quy luật hàm m ũ với s ố T[ Đ iện áp đ o đ ợc n gay sau ngắt xu ng lớn proton nhiều Proton có phân tử nước, dầu khí phân tử th ể rắn, chúng phân biệt dựa vào đặc đ iếm hổi p hụ c khác nhau, s ố thời gian su y giảm khác m ức đ ộ linh động khác Proton phân tử chất rắn su y giảm rât nhanh ( 7*2 nhỏ) Trong đất đá lỗ h ống proton phân tử chất lỏn g d ao động va chạm với b ể mặt chât rắn, tiêu hao lượng nhanh, hạt nhân lỗ hống lớn h on có T2 lớn Tín hiệu cộng hưởng từ nhỏ, n hiễu điện từ thường lớn p hổ biến Đ ó khó khăn lớn nhât cho việc áp d ụn g ĐSCHT với công n gh ệ nay; d o không th ể d ùn g vù n g có n hiễu đ iện tử m ạnh n hư gần đư ờng dây tải điện, khu công nghiệp, thị trâh, v.v Đ ộ sâu khảo sát ĐSC H T khoảng băng cạnh khung dây vu ông, không 150m M áy NUM IS plus đ ê ĐSCHT co V iệt N a m Tài liệu đọc thêm Jo l H M (E d ito r) , 200 G r o u n d P e n e tr a tin g R a d a r - T h e o r y a n d A p p lic a tio n s Elsevier 54 p g s K e y K , 2012 M a r in e e le c tr o m a g n e tic s s tu d ie s o f s e a flo o r res o u rc e s a n d te c to n ic s S u r v e y s in G e o p h y s ic s : 135-167 Springer L o k e M , 2009 T u to r ia l: -D & -D e le c tr ic a l im a g in g s u r v e y s 153 p w w w g e o e le c tr i c a l.c o m N g ô V ă n B u , T n g Đ ìn h N a m , 2010 Ả n h h n g c ù a th a m sô' n g h ịc h đ ả o tớ i k ế t q u ả đ o s â u c ộ n g h n g t tr o n g k h ả o s t n c k h e n ứ t - k a r s t tư n g đ ô ì s â u N ậ m L o ỏ n g , L C h â u v i n h iễ u đ iệ n từ lớ n Địa chất A /3 Ĩ7 -3 Ĩ8 : 81-93 H N ội N g ô V ă n B u , N g u y ê n T r ầ n T â n , 1985 N h ữ n g k h ả n ă n g c ủ a p h n g p h p trư n g c h u y ê n đ ô i v i v ù n g m ỏ sắ t T h c h K - H T ĩn h Vật lý Địa chất 3: 97 -1 0 T ổ n g c ụ c Đ ịa c h ấ t, L iê n đ o n V ậ t lý Đ ịa c h ấ t, H N ộ i N ig e l E., 2005 M a r in e c o n tr o lle d s o u r c e e le c tr o m a g n e tic s : P r in c ip le s , m e th o d o lo g ie s , í u t u r e c o m m e r c ia l a p p lic a ti o n s S u r v e y s in G e o p h y s ic s : 675-700 Springer 720 BÁCH KHOA THƯ ĐỊA CHAT S a tin d e r c c , K u rt s., C e n g iz E., a n d N o r m a n A , 2007 In tr o d u c - tion to this special section: CSEM The Leaditĩg Edge: 323-325 S p ic h a k V V (E d ito r) , 0 E le c tr o m g n e tic s o u n d i n g o f th e Z h d a n o v M S., 2010 E le c tr o m a g n e tic g e o p h y s ic s : N o t e s f r o m th e p a s t a n d th e r o a d a h e a d Geophysics 75/5: A -7 A 6 Zhdanov M s., 2009 G e o p h y s ic a l E le c tr o m a g n e tic T h e o r y a n d E a r t h 's in te r io r M e th o d s in G e o c h e m is tr y a n d G e o p h y s ic s M e th o d s V o lu m e 40: 380 pgs Elsevier V o lu m e 43: 831 Elsevier S te v e n c , 10 T e n y e a r s o f m a r in e C S E M fo r h y d r o c a r b o n e x p lo r a tio n Geophysics Vol 75, N o 5: A -7 A T h a k u r N.R and R ajput s., 2011 E xploration o f gas hydrates: M e th o d s in G e o c h e m is tr y KoMapoB B A, 1980 3^eKTpopa3Be4Ka and M eTO AO M G e o p h y s ic s , B b i3 B a H H O Ì! riO/iflpM33LỊMM " H e p a " c rp /ĩeHUHỉpad yieHMHrpa4CK(X' OTAeyieHMe ÍĨKỹoBCKMM KD B., PeHap4 M B., 1991 3/ieKTpopa3Be4Ka Geophysical techniques Spritĩger 293 pgs Yaramanci u , M iille r-P e tke M , 2009 SNM R - A un iq u e tool fo r hydrogeophysics The Leading Edge 28/10:1240-1247 Bbicuiee Oõpcuoeanue /ĩeuum padcK oe crp M om deA eH ue " H e p a 36 ockổku Thăm dò phóng xạ địa vật lý hạt nhân L ê K h n h P h n K h o a D ầ u k h í, T r n g Đ i h ọ c M ỏ Đ ịa c h ấ t, H N ộ i N g u y ề n Đ ìn h C h â u T r n g Đ i h ọ c K h o a h ọ c v C ô n g n g h ệ A G H , K k o v v ( B a L a n ) Giới thiệu H iện tượng p h ón g xạ đ ợc Becquerel phát vào năm 1896 m ang lại nhiều ứ n g d ụ n g quan trọng n hiểu lĩnh vực, đ ó có Đ ịa chất học Từ đầu th ế kỷ 20 tính chất p h ó n g xạ bắt đẩu đưực ứ n g d ụ n g n gh iên cứu địa chất phát h u y tác d ụ n g to lớn đ iểu tra thăm d ò m ỏ urani, m ỏ khoán g sản khác cộn g sinh v i chất p h ó n g xạ, xác đ ịnh tuổi địa chất thành hệ đât đá n gh iên cứu n gu ồn địa nhiệt, n gh iên cứu m ôi trường, v v N g y nhờ phát triển kỹ thuật hạt nhân, n g tác thăm d ò p h ón g xạ địa vật lý hạt nhân đ ợc áp d ụ n g có hiệu đ ê giải q uyết h àng loạt nhiệm vụ n gh iên cứu địa chât - Tìm kiếm m ỏ p hón g xạ urani, thori kali - Tìm kiếm quặng khơng p hón g xạ có quan hệ cộng sinh khơng cộng sinh với khoáng vật giàu n gu yên tố p hón g xạ - Phục vụ cho cơng tác vẽ đ ổ địa chât - Phục vụ cho cơng tác địa chất th văn, địa chất cơng trình, địa chât m ôi trường - Phục vụ cho công tác thăm lượng dầu khí dò đánh giá trử - Phục vụ cho cơng tác thăm d ò đánh giá trừ lượng than - Xác định thành phần hàm lượng n guyên tố p hón g xạ khơng p hón g xạ mẫu thơ nhường, đá, khống thạch, v v - Xác định tuổi địa chất tuyệt đối - Xác định tham số mật độ, đ ộ ầm, đ ộ rỗng m ẫu đá - D ự báo đ ộ n g đất, v v Cơ sờ thăm dò phóng xạ địa vật lý hạt nhân P hóng xạ tượng tự phân rã hạt nhân n gu yên tử hay thay đôi trạng thái lư ợn g phát xạ xạ alpha beta có thê kèm theo xạ điện từ tia gam m a hay tia X M ột n guyên tố có nhiều đ ồng vị, n ng đ ổ n g vị có tính chất p hón g xạ gọi đ vị p hón g xạ Sự phân rã p hón g xạ m ang tính chất ngẫu nhiên, xảy theo m ột xác suất định gọi s ố p hân rã ký hiệu X H ằng s ố đặc trưng cho đ ổ n g vị phóng xạ khơng phụ thuộc vào đ iểu kiện ngoại cảnh Đ ơn vị X nghịch đảo thời gian (1/giây, 1/phút, 1/giờ, 1/ngày, v.v ) C hu kỳ bán rà với ký hiệu T 1/2 khoảng thời gian cẩn thiết đê lư ợn g đ ổn g vị p hóng xạ giảm m ột nửa d o phân rã p hón g xạ Sự liên quan chu kỳ bán rã SỐ phân rã đư ợc biểu thị công thức: Ti/2 = In2/A Tùy thuộc vào nguồn gốc, đ ổn g vị p hón g xạ đ ợc chia thành đ v ị p hón g xạ tự nhiên, đ ổn g vị nhân tạo đ vị p hóng xạ có n guổn gốc vũ trụ Các đ ổn g vị p hóng xạ tự nhiên chủ yếu ba dãy p hóng xạ, dãy urani đ ứ n g đầu đ ổn g vị 238u (T 1/2 = 4,5 X 109 năm); dãy artino - urani đứng đẩu vị 235u (T1/2= 7,1 X 108năm) dãy thori đứ ng đầu đ vị 232Th (T 1/2 = 1,4 X 10u,năm) Đặc điếm dày p hóng xạ tự n hiên ... thành phẩn điện từ m ang lại thông tin v ể cấu trúc địa chât theo tính chât điện trở suất v ỏ Trái Đất D ù n g loại n guồn tụ nhiên ta có th ể khảo sát mặt cắt địa điện từ vài chục m ét đến vài trăm... sâu, dân điện tốt m ôi trường, xác định đư ợc từ phân tích thành phần từ đ o m ặt đâ't ứ ng dụng phương pháp từ - telur biến thiên từ Kết áp d ụn g phư ơng pháp từ- telur biến thiên từ cho ta... điện điện từ (như pyrit, graphit, v v ) với chất điện phân (dung dịch khống hóa lỗ hống) d ùng có hiệu tử sớm đ ê tìm kiếm khống sản chứa khống vật dẫn điện điện tử khơng đặc sít (quặng dẫn điện