Bài viết với các nội dung: trường địa từ, biến thiên của trường địa từ, nguồn gốc của trường địa từ và sự biến thiên của nó, cổ địa từ và từ địa tầng. Để nắm chi tiết nội dung nghiên cứu mời các bạn cùng tham khảo bài viết.
ĐjA VẬT LỶ m uối iod (H ội Vân - Binh Đ ịnh) Tống côn g su ất nhiệt sử d ụ n g ước tính k hốn g 31,2M W t nhiệt lượng khai thác khoang 92,33TJ/năm N h iểu ch u yên gia nhà đầu tư nước n goài từ nước Pháp, Mỹ, N hật, N ew Z ealand, Đ ứ c nhận đ ịnh có th ế khai thác địa nhiệt V iệt N a m cho phát triển lư ợng k ể cà phát điện 679 F ly n n T h , H o a n g H u u Q u y , 1997 A s s e s s m e n t o f th e G e o th e r m a l R e s o u r c e s o f th e S.R V ie tn a m Geothermaỉ Resources Council Transactions , V o l.2 :16-21 IE A 2010, w w w ie a o rg /R e n e w a b le E n e rg y E ssen tials: G e o th e rm a l M IT R e p o r t 2006 T h e F u tu r e o f G e o th e r m a l E n e rg y Impact o f Enhanced Geothermaì Systems (EGS) on the United States in the ĩ s,Centurỵ h ttp :// w w w l e e re e n e rg y g o v /g e o th e r m a l/ e g s _ te c h n o lo g y h tm l Tài liệu tham khảo C h a n d r a s e k h a r a m D a n d B u n đ s e h u h ]., 08 L o v v -E n th a lp y M u o k a H , 2008 D e v c lo p m e n t of a s m a ỉỉ and lovv- t e m p e r a t u r e g e o th e r m a l p o w e r g e n e r a t io n s y s te m a n d its G e o th e r m a l R e s o u r c e s fo r P o v v e r G e n e r a ti o n Taylor & Fran- m arketability in A sia Proceedings o f the 8th Asiatì Geothermal cis Group L o n d o n , U K 172 p g s Sym posium , H a n o i, D e c e m b e r 9-10, 2008 D ic k s o n M N a n d F a n e lli M , 04 W h a t is G e o th e r m a l E n e rg y ? w w w g e o th e r m a l- e n e r g y o r g /3 ,ttto _ is geothemal_energy.html Đ o n V ă n T u y ế n , Đ in h V ă n T o n , Đ n h g iá tiề m n ă n g v T r c rn g M in h , T r ầ n H u y ê n , 1999 Đ ịa n h i ệ t t r o n g c c b ê tr ầ m tích chứa dầu khí D ể tài KC09-01-08 Lưu trữ Việtĩ Dẫu khí Việt N am , 145 tr g iá i p h p s d ụ n g đ ịa n h iệ t đ ê p h t t r i ể n n ă n g l ợ n g V iệ t V õ C ô n g N g h iệ p ( C h ủ b iê n ), 1998 D a n h b c c n g u n n c N a m T uyển tập Hội nghị Khoa học kỷ niệm 35 năm Viện khống nước nóng V iệ t Nam Cục Địa chất Khoáng sàn K H & C N Việt N a m : 168 H N ộ i, Việt Natti H N ộ i 30 tr Địa từ học N g u y ề n Đ ìn h C h â u 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 Phân b ố trường từ Trái Đất (cũng gọi trường địa từ) mặt đất g iốn g trường nam châm (trường lư ờn g cực từ) Theo nhiều tài liệu cổ, trường địa từ người Trung Hoa phát sử d ụ n g đ ể xác đ ịnh h ớng địa lý cùa Trái Đất từ th ế kỳ thứ 7, trước C ông nguyên N ăm 1600, VVilliam Gilbert côn g b ố chuyên khảo "Về nam châm" ("De M agnete"), tổng hợp tồn hiểu biết v ể từ học, ơn g cho Trái Đ ất n hư m ột nam châm k hổng lồ đ ế giải thích tính hư ớng nam châm , n gu ồn từ trường bẻn Trái Đất N h vậy, Gilbert ngư ời đặt m óng cho địa từ học đại Trường địa từ, n guồn gốc, biến đổi cua theo thời gian n gu yên nhân gây đối tượng nghiên cứu cùa Đ ịa từ học Phân ngành Cô từ học - nghiên cửu trường địa từ khứ, trở thành m ột m ôn khoa học từ nhừng năm 1950 Từ việc đ o thành phẩn trường từ ghi lại mẫu đá, người ta xác đ ịnh đ ợc v ị trí cực từ trường địa từ đá đ ợ c hình thành lục địa khác Tù đó, nhà n ghiên cứu ng m inh đ ợc di chuyên lục địa ("trôi dạt lục địa") Kết việc n gh iên cứu trường địa từ q khứ cho thây có đ ảo cực từ (cực tử Băc trờ thành cực từ N am n gư ợc lại) N h mà Vine, Matthevvs M orley (1963) giải thích dị thường từ d n g âm xen kẽ, d ạng dải d ọc hai b ên sốn g đại dư ơng Sự đảo cực nhiều lẩn trường địa từ ng thuyết phục cho c h ế tách giãn đáy đại dương Các dấu ấn thay đổi cực tử liên tục đáy đại d ơng m ột n h ữ n g sở cho việc thành lập từ địa tầng ch o khoảng thòi gian 160 triệu năm gần Các kết n ghiên cứu địa từ học đư ợc ứ ng d ụ n g nhiều lĩnh vực v ẽ đ ổ địa chất, đ iều tra khống sản, dầu khí, nước đất, khảo cổ, ô nhiễm m ôi trường, v.v Trường địa từ Xung quanh Trái Đâ't ln ln có trường địa từ N ế u trường địa từ đư ợc phân thành hợp phẩn (bằng phép biến đổi Fourier) có chu kỳ khác nhau, hợp phẩn có chu kỳ biên đ ộ lớn trường từ lư ỡng cực từ, cực Bắc cực N am lư ỡn g cực từ gần trùng vói cực địa lý Bắc N a m Trái Đất Trục lường cực từ hợp với trục quay Trái Đất m ột góc 11,5° Vì cực từ trường địa từ không trùng với cực địa lý Trái Đất [H l] Trường địa từ chiếm khơng gian có bán kính khoảng vài chục ngàn kilom et, khoảng k h ô n g gian gọi tù’ Trường địa từ m ột điếm bât kỳ có thê biểu d iễn qua thành phần [H.2]: T - vector 680 BÁCH KHOA THƯ ĐỊA CHÁT tổng hợp cường độ trường địa từ, H - vector cường độ trường địa từ mặt phẳng nằm ngang, X Y thành phẩn bắc đ ôn g H, z - vector cư ờng đ ộ trường địa từ theo p hư ơng thẳng đ ứ n g hư ớng v ề tâm Trái Đất D độ từ thiên - góc hợp bời vector H với p hư ơng bắc địa lý, I độ từ khuynh - góc hợp vector T với mặt nằm ngang Trường địa từ trường thê' thành phẩn trường địa từ đểu tuân theo q uy luật trường X2 + H2+ Z = T2 Dựa vào dâu đ ộ từ khuynh I thành phẩn z , Trái Đất đư ợc chia làm hai phần, phần bắc phẩn nam Phẩn bắc có z I với giá trị d n g (đầu bắc kim địa bàn chúc xu ống dưới), phần nam z I có giá trị âm (đầu bắc kim địa bàn h ớng lên trên) Đ ờng phân giừa hai phần đư ợc gọi xích đ ạo địa từ N goài lường cực từ tạo hợp phần (trên 90%), trường địa từ có hợp phẩn tạo n gu ồn khác đá bị nhiễm từ v ò Trái Đất, d òn g chảy đại d ơng, d òn g đ iện tầng điện ly từ Biến thiên trường địa từ Đã từ lâu (trên 400 năm nay) người ta thấy thông s ố trường địa từ không c ố đ ịnh m biến đối, đặc biệt độ từ thiên (D) đ ộ từ khuynh (I) Tùy thuộc vào thay đối dài hay ngắn, biến thiên tủ’ đư ợc chia thành loại bão từ, biến thiên n gày đêm , biến thiên theo m ùa, biến thiên hàng năm biến thiên th ế kỷ N h ữ n g biên thiên d o n hiều yếu tố gây nên, thời tiết, khí hậu, luồng hạt m ang điện Mặt Trời phát (gió Mặt Trời), quan trọng thay đổi bán thân n guồn gây trường địa từ G ió Mặt Trời lu ồng ion hóa gồm có đ iện tích d ơng (proton) điện tử phát từ Mặt Trời v ề phía Trái Đâ't, bị trường địa từ làm lệch quỹ đ ạo chuyển đ ộ n g cùa chúng, kết chùm hạt m ang đ iện bị su y yếu nhiều tới mặt đâ't N goài biến thiên trường địa từ chịu ảnh h ởng lớp ion tầng đ iện ly N goài biến thiên trường địa từ k ế trên, có tư ợng trường địa tù’ đ ảo cực, d iên nhiều giai đoạn lịch sử Trái Đất Nguồn gốc cùa trường địa từ biến thiên T Hình Các thành phần trường địa từ Đ ơn vị hệ đo lường quốc t ế (SI) cư ờng đ ộ trường từ tesla, ký hiệu T D o trường địa từ yếu m áy đo trường địa từ (từ kê) đại có đ ộ nhạy khoảng 10 *9 T nên địa vật lý thường d ùng đơn vị nanotesla (nT, ln T = 10' T), d ùn g m icrotesla (faT, 1ịjT = l ữ T) C ường đ ộ trường địa từ phụ thuộc vào tọa độ điểm quan sát; khoảng 30^iT xích đạo, 60 ị i ĩ hai cực Trái Đất Các thành phần trường địa từ liên hệ cơng thức sau: H = T cos(I); Có nhiều giả thuyết giải thích v ề n guồn gốc trường địa từ ng thuyết dinam o tự kích đ ang đư ợc nghiên cứu nhiều Lý thuyết Larmor đưa vào năm 1919 dựa vào vận đ ộng nhân lỏn g Trái Đât, Bullard Elsasser phát triển vào cuối năm 1940 Backus H erzenberg hoàn thiện vào năm 1958 Bằng lý thuyết v ề từ thủy đ ộng lực học củ n g với kết m hình hóa siêu m áy tính G latzm aier Roberts (1995), Kageyam a Sato (1995), v v người ta xác nhận thuyết d inam o tự kích có giải thích đư ợc n guồn g ố c trường địa tử SỐ biến thiên Cổ địa từ từ địa tầng z = T sin (I) = H tg (I); Cổ địa từ x= H cos (D); X2+Y2 = H 2; Việc nghiên cứu trường địa từ niên đại địa châ't khác dựa vào "vết tích" ĐỊA VẬT LỶ trường địa tù đ ế lại trong lớp đá vỏ Trái Đâ't Các vết tích thường có đá có hàm lượng khống vật có từ tính cao m agnetit, hematit, goethit, v.v Các khống vật thường có nhiểu basalt trầm tích màu đỏ Độ từ d Jr N ếu m ột vật thê có chứa n h ữ n g chât có từ tính cao, n h n g ban đầu k hôn g có từ tính đ ợc đặt trường từ, vật đ ó sê bị từ hóa Trường từ hóa (trường từ riêng) vật thê có p hư ơn g trùng v ó i p h n g trường từ bên ngoài, n h n g có chiều n gư ợ c lại Sự phụ thu ộc cư n g đ ộ trường từ riêng vào cư n g đ ộ trường tử bên đ ợc b iểu diễn qua đ n g g từ trễ C ường độ trường từ riêng lại cư n g đ ộ trường từ n gồi b ằng k h ơn g (0) đ ợ c gọi đ ộ từ dư (/r) Khi m ột vật có trường từ riêng bị n u n g lên nhiệt độ C urie vật đ ó bị m ất từ tính, tức độ từ d cùa vật â'y không M ỗi chât có nhiệt độ Curie khác nhau, ví dụ k hoán g vật hem atit nhiệt đ ộ Curie 675°c, m agn etit - 580°c, v v Các khống vật thư ờn g có đá ryolit, basalt, cát kết sét đ ỏ Khi n h ữ n g k hoán g vật n gu ội dẩn chúng bị từ hóa trường địa từ bên n gồi có đ ộ từ du /r định Đ ộ từ d khoán g vật đ ợc g iữ lại bị thay đ ố i n ếu vật thê không bị n un g n ên n h iệt đ ộ Curie Đ ộ từ d sinh trình nêu đ ợc gọi độ từ d nhiệt Trong tự n hiên độ từ d đá sin h n hiều n g u y ên nhân khác, n hư đ ộ từ d nhiệt m ột phẩn, đ ộ từ d đ ăn g nhiệt, đ ộ tử d nhớt, đ ô từ d trầm tích độ từ d hóa học L ấ y m ẫu , đ o b iể u d iễ n k ế t q uả Việc lấy mẫu đá đ ể phục vụ nghiên cứu cổ từ phải tuân thủ theo quy phạm xác định Trước lấy mẫu phải định h ớng đánh dâu chiểu, lấy m ẫu dụng cụ phi từ Trên điểm nghiên cửu thường lấy - m âu chô khác vòng - 10m, m ỗi m ẫu với th ể tích khoảng 10cm3 N ếu được, mẫu nên lấy n h ù n g chỗ có thơng s ố khác góc đ hay phương chạy vỉa đ ể loại trừ y ếu tố uốn lượn via Trong cố từ, đ ộ từ d mẫu đ o từ k ế có độ nhạy cao dải đ o rộng Đ ó loại từ k ế th ế hệ m ới, dựa công n ghệ siêu dẫn SQUID Ưu điếm SQUID kết đo xác, đo n hũ ng mẫu có đ ộ từ dư nhỏ khoảng 15 A /m đo nhanh Đ iếm yếu SQUID phải dùng khí heli lỏng đ ê giừ c h ế độ làm việc nhiệt độ thâp Kết quà đ o cho ba thành phẩn vector độ từ dư, từ đ ó tính chuyến thành giá trị đ ộ từ thiên D, đ ộ từ k huynh I độ từ dư Jr Giá trị đại lượng thay đối theo địa đ iếm Trái Đất, n hư n g vị trí cực từ trường địa từ lại k hông phụ thuộc vào đ iếm quan sát D o vậy, kết đ o địa điếm khác giú p cho việc xác định cực từ 681 đư ợc thuận lợi Các cực từ xác định cho thây di chuyên lục địa Từ địa tầng Sự chuyên đ ộn g nhân ngồi lòn g Trái Đâ't tạo trường địa từ, khơng phải c ố đ ịnh mà tạo hàng trăm lần đảo cực, ghi lại vết tích độ từ dư trái chiểu lớp đá liên tiếp sờ cho từ địa tầng Lúc đẩu n gư ời ta cho khoáng triệu năm trường địa từ đảo cực m ột lẩn, Tô chức Trắc địa - Địa vật lý Q uốc t ế đặt tên cho m ỗi thời gian trường địa từ đảo cực theo tên nhà khoa học có g lĩnh vự c này, Brunhes, M atuyam a, v.v N hư n g v ề sau việc đặt tên khơng thích hợp s ố liệu cổ từ ngày m ột tăng nhiều lần đảo cực từ n hữ ng khoảng thời gian ngắn đư ợc xác lập D o đ ó khoảng thời gian trường địa từ đặt tên theo địa danh, nơi có m ẫu xác định đư ợc cực trường địa từ, Jaramillo/ O lduvai, v v Đ ảo cực từ xảy thường xu yên lịch sử Trái Đất với tần suất k hơng xác định Tình trạng nay, kim địa bàn h ớng v ể cực từ bắc kéo dài khoảng 0,78 triệu năm nay, gọi cực từ thuận Sự xác lập từ địa tầng đẩu tiên thực vào n hữ n g năm 50 th ế kỷ trước nhiều người, Khram ov A N chẳng hạn Đặc tính k hông theo quy luật n n g quãng thời gian đáo cực kiêu dâu lăn ngón tay có thê dùng đê xác định niên đại liên kết dãy cực từ tính (m agnetic polarity sequence) đá magma trầm tích C huổi dị thường d ơng âm tương ứ ng với cực từ tính thuận nghịch v ỏ đại dương quan sát sốn g núi đại dương Tuổi d ung nham trào từ sống núi xác định phương pháp phóng xạ nên tính tốc độ tách giãn đáy đại dương Dựa s ố liệu dị thường tù' dạng dải sống đại dư ơng với số liệu cô sinh địa tầng tuổi đ vị phóng xạ, Kent G radstein (1986) đằ lập thang thời gian cực tính địa tử 160 triệu năm, Jura m uộn (O xíordi) [H.3] V iệc kéo dài thang từ địa tầng cho thời gian Jura có nhiều khó khăn, ng đ ang đư ợc tiếp tục n ghiên cứu Từ n hữ n g tài liệu đo người ta thấy đ ảo cực xảy thường xu yên nhiểu khoảng thời gian lịch sử Trái Đất, hầu hết M esozoi K ainozoi Kết nghiên cứu cho thây cực tính trường địa từ thuận ổn định m ột khoảng thời gian dài, khoảng từ 125 đến 83 triệu năm , thuộc kỷ Creta Cực từ khoảng 70 triệu năm thuộc Carbon m uộn hầu hết Permi ổn định Bản chất trường địa từ trước Carbon chưa đ ợc nghiên cứu nhiều Từ địa tầng phư ơng pháp độc lập đối sánh địa chất, nhiên m ột phư ơng pháp hỗ trợ có hiệu tượng đ ảo cực xảy toàn cầu 682 BÁCH KHOA THƯ ĐỊA CHÁT Tuổi (triệu năm) Cực từ - - Tuổi (triệu năm) Tuổi (triệu năm) Cực từ Cực từ 60 10 120 70 N goài đảo cực tử, cư n g độ trường địa từ củng thay đối Theo tài liệu đ o đ ợc từ mẫu từ cường đ ộ trường địa tù’ lúc tăng lúc giám , giai đoạn tăng giảm đ ó thư ờng chi kéo dài vài nghìn năm, ngắn so với thời gian địa châ't Qua quan sát trung tâm đ o đạc cư ờng đ ộ trường địa tử th ế kỳ 20 giảm khoảng 5% Tài liệu tham khảo K e n t D V , G r a d s t e i n F M , 1986 A J u r a s s ic to r e c e n t c h r o n o lo - 20' 130 g y In: T h e G e o lo g y o f N o r t h A m e r ic a V ol M , T h e Y V estem N o r t h A tla n tic R e g io n The Geological Society o f America 1986, 80 p g s 45-50 L o v v rie w , 201 P a le o m a g n e ti s m P r in c ip le s In: E n c y c lo p e đ ia 140 30 o f E a rth S c ie n c e s S e rie s , E n c y c lo p e d ia o f E a rth G e o p h y s ic s Springer P a r t 14: 95 -9 90 M c E lh in n y M.YV., M c F a d d e n P L , 0 P a le o m a g n e ti s m - C ontinents and Oceans Academ ic Press 386 pgs 40 150 N g u y ễ n T h ị K im T h o a , 200 T r n g đ ị a t v k ế t q u k h o s t tạ i V iệ t N a m N X B Khoa học T ự nhiên Côtĩg nghệ 3 tr 10G H N ộ i T o r s v ik T N , 2005 P a le o m a g n e ti s m In: 50 160 S e lle y R c , C o c k s L R M , P li m e r I.R 2005: E n c y c lo p e d ia o í G e o lo g y Acadcmic Pressì, V o l 4: 147-156 110J WÊ Trường ƠỊa từ thuận V V estphal □ Trường đ|a từ ngược M , 1986 P a lé o m a g n é t i s m e et m a g n é tis m e des r o c h e s Doin P a ris 131 p g s Hình Cột từ địa tầng - màu đen thời gian cực từ thuận, màu trắng - cực từ ngược Địa vật lý giếng khoan L ê H ả i A n T r n g Đ i h ọ c M ỏ - Đ ịa c h ấ t N g u y ễ n V ă n P h n T r n g Đ i h ọ c M ỏ - Đ ịa c h ấ t N g u y ễ n H n g B n g L iê n đ o n Q u y h o c h v Đ iề u tr a T i n g u y ê n n c M iề n N a m Giới thiệu Phương pháp địa vật lý giến g khoan (ĐVLGK), gọi carota, bao gổm phương pháp carota đ o giến g thân trần giếng chống Ống C húng p hư ơn g pháp chủ đạo thơng d ụng tìm kiếm, thăm dò khai thác dầu khí, khống sản, nước đâ't, V V N gười ta thường sử d ụn g tô hợp m ột s ố p hư ơn g pháp địa vật lý giếng khoan nham xác định giải toán địa chất khác xác định thành phẩn thạch học, tướng trầm tích m trường thành tạo cùa đá; nghiên cứu đánh giá tầng sinh, chứa, chắn dầu; xác định hàm lượng n guyên tố nặng, tính tốn tham sơ'vật lý thạch học, v.v Carota giếng thân trần Các p hư ơn g pháp địa vật lý đ ợc khảo sát g iến g thân trần đ ê nghiên cứu đá xu ng quanh thành giếng khoan, xác định thành phẩn thạch học, tướng, m trường trầm tích đá, xác định tầng chắn, chứa dầu khí, xác định tham s ố vật lý thạch học tầng chứa n hư hàm lư ợng sét, đ ộ rỗng, độ bão hòa dẩu/nước, xác định tống chiểu dày hiệu d ụ n g via chứa dầu khí, d ự báo dị thường áp suât xác định tổng hàm lư ợ n g hữu (TOC) nghiên cứu tầng sinh, xác định trạng thái kỹ thuật giến^ khoan, vị trí thân g iến g khoan, v v ... trường địa tử SỐ biến thiên Cổ địa từ từ địa tầng z = T sin (I) = H tg (I); Cổ địa từ x= H cos (D); X2+Y2 = H 2; Việc nghiên cứu trường địa từ niên đại địa châ't khác dựa vào "vết tích" ĐỊA VẬT... phần trường địa từ Đ ơn vị hệ đo lường quốc t ế (SI) cư ờng đ ộ trường từ tesla, ký hiệu T D o trường địa từ yếu m áy đo trường địa từ (từ kê) đại có đ ộ nhạy khoảng 10 *9 T nên địa vật lý thường... vector độ từ dư, từ đ ó tính chuyến thành giá trị đ ộ từ thiên D, đ ộ từ k huynh I độ từ dư Jr Giá trị đại lượng thay đối theo địa đ iếm Trái Đất, n hư n g vị trí cực từ trường địa từ lại k hơng