Địa vật lý địa tầng

Nội dung của bài viết gồm Carota và đối sánh địa tầng; đào từ cực trong lịch sử trái đất; phân vị từ địa tầng; địa chấn địa tầng; phân vị địa chấn địa tầng. Để nắm chi tiết nội dung nghiên cứu mời các bạn cùng tham khảo bài viết.

Đ jA TẦN G HỌC 639 Địa vật lý địa tầng T ố n g D u y T h a n h K h o a Đ ịa c h ấ t , T rư n g Đ ại h ọ c K h o a h ọ c T ự n h iê n (Đ H Ọ G H N ) G iớ i th iệ u Bên cạnh ba hình loại p hân v ị phô biến thạch địa tầng, sinh địa tầng thời địa tầng, có hình loại phân vị địa tầng xác lập ca sờ thuộc tính khác đá v ề địa vật lý, v ể địa hóa N h ù n g đá cù n g m ột lớp có thành phần giốn g nên thuộc tính địa vật lý chúng tương tự nhau, nhu tính d ẫn đ iện , từ tính, tính phàn xạ sóng địa chân, v v V iệc sử d ụ n g nhừng thuộc tính lý hóa đá đ ế phân chia đối sánh địa tầng dựa nển tàng n gu yên lý bán địa tầng học Đ ý nhât p h n g pháp nghiên cứu địa tầng sở th u ộc tính địa vật lý đá phương pháp carota, p h n g pháp cô từ p hư ơn g pháp địa chấn P hư ng p háp phân chia đối sánh địa tầng dựa d liệu n gh iên cứu v ể thuộc tính địa vật lý đá n gày đ ợ c ứng d ụng rộng rãi, n g h iên cứu địa tầng thê địa chất d ới sâu, đặc biệt tron g đ iểu tra, thăm dò dầu khí Hình Sơ đồ đối sánh mặt cắt phương pháp carota Các tập 1, 2, 3, có thành phần đá bề dày khác nhau, a) Cột địa tầng theo lỗ khoan số b) Biểu đồ carota theo lỗ khoan số c) theo lỗ khoan số Phương pháp carota (carottage) ngày qua tác d ụ n g lên kim nam châm Trái Đ ất đư ợc coi m ột nam châm khổng 16, kim nam châm luôn h ớng v ể hai cực Trái Đất Đ iểm cực bắc từ trường gọi địa từ cực bắc cực nam từ trường địa từ cực nam Hai cực địa từ trường (từ cực) gần với điếm cực bắc sử dụng rộng rãi cơng tác khoan thăm dò dầu cực nam (cực địa lý) Trái Dất khơng khí triến khai m ạnh m ẽ Carota việc nghiên cửu, so sánh m ặt cắt địa chât lỗ khoan cách đo tính chât vật lý đá, d o đ ó có p hư ơn g pháp carota điện, carota từ carota gam m a, v.v Phô biến cô n g tác so sánh địa tẩng carota điện, p h n g p háp n ày nhà địa chât đ o ghi lại biếu đ carota cùa lỗ khoan, đ ó thê m ức độ đ iện trở đá lỗ khoan [H l] Các đinh nhọn ứ n g vớ i đá có đ iện trở cao, phẩn lõm (n) ứng vớ i đá có đ iện trở thấp Ví dụ đá chặt xít đá vơi, cát kết dạng quartzit có điện trờ tới 0 Ơm , đ ó đá sét - Om T hường m ỗi khu vự c người ta cần có lổ khoan chuẩn áp d ụ n g tồ h ợ p vớ i phương pháp đ ể năm tư ơng ứ n g giữ a thành phẩn thạch học lớp đá lỗ khoan vớ i biếu đồ carota Sau đó, có thê so sánh b iếu đ ổ carota đ iện lỗ khoan khác với biểu đ lỗ k hoan chuẩn đ ế phân chia địa tầng v ù n g m k h ôn g cần chờ kết phân tích trực tiếp đá lõi k hoan [H l] trùng với cực địa lý Cực từ bắc có toạ độ 70°B v ĩ độ bắc 96°T kinh đ ộ tây, lãnh thô Canada, cách cực Bắc địa lý 800km Cực từ nam có toạ độ 73°N v ĩ đ ộ nam 156°Đ kinh đ ộ đông, v ù n g N am cực, cách cực nam địa lý l.OOOkm Trục từ trường tạo với trục Trái Đâ't m ột góc 11,3° [H.2] Các từ cực thường có vị trí k hơng ổn định có th ể thay đối theo chu kỳ D o đ ổ địa từ phải thường xuyên đ iểu chinh (5 năm m ột lẩn) V iệc thu nhập thông tin từ v ệ tinh phát vành đai xạ bao quanh Trái Đâ't m trường khí cao từ 500 - 600km đến 60.000 - 80.000km; từ quyến (từ tầng điện ly trờ lên) C a ro ta v đ ố i s n h đ ịa tầ n g T đ ịa tầ n g Từ trường Trái Đ Cũng nhiêu hành tinh khác, xung quanh Trái Đất có từ trường có th ế d ễ d àng phát từ trường Từ trường Trái Đất m ột trường lư ỡng cực, với m ột cực gần cực bắc địa lý cực gần cực nam địa lý Trường lư ờng cực gần tựa m ột nam châm với cực nam h ớng v ề bắc địa từ cực ngược lại, cực bắc h ớng v ề nam địa từ Đ iểu m ới n ghe lạ lâm, ng thực tế m ột đẩu kim nam châm gọi đẩu bắc chi v ì bị hút vê' hướng bắc Trái Đất Đ iểu phù hợp với quy luật cực bắc m ột nam châm hút cực nam nam châm khác, đ thời bị hút v ể cực nam địa từ M ột đ ờng thăng tường tượng nối hai địa từ cực tạo thành góc khoảng 11,3° so với trục quay 640 BÁCH KHOA TH Ư Đ ỊA CHÁT Trái Đâ't [H.2] D o có sai khác địa cực địa lý địa từ cực nên p hư ơn g kim nam châm không trùng với kinh tuyến mà tạo thành m ột góc, gọi độ từ thiên Đ ờng nối liền điểm có độ từ thiên gọi đư ờng đ ăng thiên Kim nam châm thường không nằm n gang mà tạo với đ ờng nằm n gang m ột góc gọi đ ộ tủ' khuynh Đ ờng nối liền điểm có độ từ k huynh gọi đ ờng đẳng khuynh Đ ờng nối điểm có độ từ khuynh đ ường xích tuyến Hình Địa từ trường, địa từ cực cực địa lý Đường thẳng nối hai cực từ tạo thành góc 11,3° so với trục quay cùa Trái Đất B: Bắc trường lưỡng cực; N: Nam cùa trường lưởng cực; Bđl: Cực bắc địa lý; Nđl: Cực nam địa lý; Bđt: Cực bắc địa từ; Nđt: Cực nam địa từ Hỉnh thoi tượng trưng cho kim nam châm với đầu màu nâu đỏ hướng bắc, màu trắng hướng nam Cường độ từ trường C ường độ từ trường tỷ lệ với lực mà tác đ ộn g lên nam châm C ường đ ộ từ trường tăng dẩn từ xích đ ạo v ề phía cực, n hỏ nhât xích đạo lớn từ cực Sự chênh lệch giữ a từ trường đ o đư ợc với trị SỐ trung bình từ trường nơi gọi d ị thường từ Dị thường từ thường liên quan tới m ỏ sắt lớn nằm bên dưới, điểu g iú p người ta phát nhiểu m ỏ quặng sắt, m ỏ sắt Thạch Khê đẩu tiên đư ợc phát kết nghiên cứu địa từ Từ dư điểm Curie D o tác d ụ n g địa từ, vật chất Trái Đât đểu bị từ hóa, v ề cường độ tọa đ ộ từ, tức từ tính vật bị từ hóa Từ tính vật bị từ hóa g iữ lại lâu dài, mặc cho có n hữ n g biến cố xảy lịch sử địa chât vị trí địa lý bị thay đổi, bị dịch chuyển chằng hạn Từ tính vật bị từ hóa khơng bị thay đối gọi từ dư Từ d có th ế bị phá hủy nhiệt độ m ôi trường tăng cao đến điểm tới hạn tủy loại vật chất, điếm nhiệt đ ộ phá h ủy từ tính gọi đ iểm Curie Ớ m ỗi loại vật chất có nhiệt độ điểm Curie riêng, v í dụ hem atit [aFe2Ơ3] m agnetit [FeO.Fe2C>3] hai khoáng vật quan trọng m ang tử tính có điểm Curie khoảng tr ê n 600°c (hematit có nhiệt đ ộ Curie b ằ n g ° c , m agnetit - 573°C), điểm Curie sắt 770° M agm a lòng Trái Đât có n hiệt đ ộ đến 1.000°c, cao nhiều so với điểm Curie nên khơng th ế bị từ hóa, q trình kết tinh đến nguội đến đ iểm Curie khoáng vật m agm a m ang từ tính định vị v ề tọa đ ộ từ N h du n g nham cổ cho ta d ữ liệu đ ợc ghi lại v ề tọa độ từ cường độ từ trường Trái Đất vào thời điếm mà d u n g nham bị nguội đến đ iểm Curie tợa đ ộ đư ợc bảo tổn trừ bị n un g n óng lên đến điểm Curie Đảo từ cực lịch sử Trái Đất G iữa th ế kỷ 20 nhà địa chất biết tư ợng xen kẽ đ ó i từ b ình th n g hay thuận từ đới đảo từ d ãy địa tầng đá phu n trào trầm tích [H.3] C oi từ trường Trái Đ ất bình thư ờn g (thuận từ), tức từ cực bắc nam gần trùng với địa cực địa lý bắc Tuồi Ị (Triệu nàm) 0-5 1.0 Từ binh thường Đảo từ Hình Hiện tượng đảo từ a) Đảo từ ghi lại dẫy dung nham biểu diễn băng m ũi tên màu đỏ thuận từ biểu m tên m àu đen Dung nham chứa dấu ấn kiện từ cực xác định tuổi phóng xạ đẻ tái dựng thang thời từ b ) Sự đảo từ 4,5 tr năm gần xác định từ dung nham lục địa Những dải màu đen từ thuận, dải màu trắng thể đảo từ (VVicander R & Monroe J s., 1993) Đ ỊA TẦN G HỌC Mesozoi - 10 trường Trái Đất) đ ợ c phát h iện đá nằm d ọ c đ ố i xứ n g th eo số n g n ú i giữ a đại d n g [H 5] K huynh h n g dị th n g từ đại d n g lại x ứ n g hợp v i xu h n g đ ảo từ b iết d u n g n h am lụ c địa [H 3] Khi xu y ên lên bị n g u ộ i d ọ c theo đ in h số n g n ú i n gầm n ó cũ n g gh i lại từ trường vào thời đ iếm đ ợ c thành tạo, k ể h iện tư ợng d ị th n g đ ảo từ M ột v ỏ m ới đ ợ c thàn h tạo đ ỉn h v ỏ thành tạo trước lại bị đ ẩy ch u y ển xa theo ch iều n g a n g từ số n g núi ngẩm N h ữ n g dải từ này, th ể h iện thời gian từ cực thuận đ ả o từ so n g so n g đ ối x ứ n g dọc theo số n g n ú i ngẩm H iện n guyên nhân tượng đ ảo từ vân chưa rõ, liệu v ề chúng lịch sử địa châ't m inh chứng Đ iểu quan trọng tượng đảo từ thuận từ ghi lại đá diễn đ thời dù đá thành tạo n hữ n g vị trí địa lý khác Đ iều quan trọng tượng đảo từ thuận tử diễn n hiều lần lịch sử địa chất, m ỗi lần xảy đểu đ n g thời b ể m ặt Trái Đất Đ iều giú p nhà địa chât ứng d ụ n g đ ể đối sánh tầng, xen kẽ đới từ cực thuận đới đảo từ cực đ ợc sử d ụn g tốt cho việc đối sánh địa tầng nhât trầm tích K ainozoi z III o 15 ■ Ranh giới Tuổi Các dỡi Kỳ Tr.nảm từ Cực 0.01 1.6 5.3 Ranh giởi Thế 70Muộn 90- c a> Õ Õ 100: 110-i - 20- 97.5 120- Sớm = 23.7 - - 130-; 140- 30- 144 o> 150- Ồ Muộn 36.6 JU R A 40- m = s 45 - uu _l < CL 50 - 163 ■ 170- thời gian khác nhau, thời t (106 - 107 năm), thời N h ữ n g dải dị th n g từ (sự ch ên h lệch cư n g đ ộ từ trư ờn g so vớ i giá trị tru ng bình từ Thế Hol Đệ Tứ Pleist H iện tượng đáo từ đâu tiên phát nhờ xác định định h ớng từ d d ung nham lục địa [H.3] Sự đảo từ phát đá basalt biến đá trầm tích biển sâu H iện tượng đảo từ cực gần ghi lại đá có tuổi cách đ ây 20.000 năm Gọi gian cách địa từ cực thời gian tượng từ trường thuận (hoặc đảo từ) Có hai loại gian cách từ cực với từ có th ể gồm n hiều phân thời từ (105 - 106 năm), đ ó ưu trội đảo từ từ thuận, hỗn hợp đảo từ từ thuận Kết nghiên cứu đá phun trào đá trầm tích biển sâu cho ta thành lập thang thòi địa từ trình bày hình Gian cách từ cực ngắn (khoảng 50 nghìn năm) khơng th ể xác định p hư ơn g pháp vị đá phun trào n hưng có th ể xác định đá trầm tích biển sâu v ì chúng ghi lại m ột cách gần liên tục lịch sử địa từ 200 triệu năm qua [H.4] Kỷ CRETA Tuổi Các đới Tr.nảm lừ cực Kainozoi 180Eocen nam h iện N h n g n hiểu thời kỳ khứ địa chât từ cực bắc nam Trái Đất đ ợc ghi lại đá lại bị đ ảo ngược, tức cực bắc trơ thành cực nam n gư ợ c lại Dân liệu v ề thay đổi cực từ (đảo cực từ) theo n ghiên cứu đá basalt hai bên sốn g núi đại d n g sở cho v iệc xác lập từ địa tầng ch o khoảng thời gian 160 triệu năm gần 641 Giữa 187 190 h Sớm 200- 205 210“ * 55220- 57.8 60- 8 230- Cữ 24066 Hol = Holocen „ Pleis = Pleistocen A rv A ^ > ^ W V v v Từ cực thu3n I I Từ cực đảo Hình Ví dụ tên gọi phân vị từ cực địa tầng cùa lịch sử Trái Đất 3,5 triệu nảm gần Tên gọi đới từ cực địa tầng, v ề n gu yên tắc, tên đới từ cực gồm yếu tố sau - a) Câp bậc đới (Đới, Phân đới, Liên đới); b) Đặc tính từ cực đới (thuận từ, đảo từ, hỗn hợp); c) Tên riêng đới, gọi theo địa danh có mặt cắt chuẩn (stratotyp) Tuy nhiên, thực t ế phô biến m ột s ố trường hợp "ngoại lệ" 1) M ột s ố đới đặt theo tên Thời gian chân đ ộng phản hổi sau phản xạ qua m ột nhiều bề m ặt gián đoạn thạch học (gương hay mặt phản xạ) ghi lại băng địa chân Biết tốc đ ộ truyền són g thời gian truyền sóng ta su y đ ộ sâu mặt phản xạ từ đ ó ta biết bể dày m ỗi tầng đá đ ổn g nhât qua hai mặt phản xạ (ranh giới tẩng đá) Vì m ỗi loại đá có tốc độ truyền sóng khác nhau, tốc độ đ o qua thực nghiệm , từ đ ó đối chiếu với tư liệu đo qua đợt tiến hành gây chân đ ộng đo truyền sóng có thê biết đặc tính tầng đá sâu N hữ ng tiến khoa học kỹ thuật đà cho phép áp dụng phương pháp địa chân đê nghiên cứu nhừng địa tầng nằm sâu đ áy biển, đặc Đ ỊA TẦN G HỌC biệt quan trọng nghiên cửu câu trúc sâu vỏ Trái Đâ't biến đ ể phục vụ cho nhiểu m ục tiêu khác nhau, nhâ't việc tìm m ỏ dầu khí biển Q ua tiến hành vụ nơ thu sóng ta lập mặt cắt địa chân, tù' đ ỏ nhà địa chât lập mặt cắt địa chấn địa tầng cua câu trúc sâu biển [H.8] Hình Mặt cắt địa chấn vùng đáy biển xử lý địa tầng (đơn giản hố từ Ch Pomerol) 1: Trầm tích Eocen tại; D: giản đoạn trước Eocen thượng; 2a: Trầm tích Paleocen Eocen hạ; 2b: Trầm tích Creta thượng; std - thời gian giây kép loại khác môi tương quan chúng, điếm đ ờng ghi địa chân n hù ng khoáng riêng cúa mặt cắt địa chân, đặc điếm biếu diên câu chúng Các ranh giới địa chấn có thê trùng khơng trùng với m ức địa chân 643 đặc biệt trúc hay Phân vị địa chân địa tầng (đới địa chấn địa tầng) cần đư ợc phân định nhừng ranh giới địa chân thuộc củng m ột kiêu (ví dụ giừa m ức địa chân phản xạ) đ ê cho m ỗi ranh giới phân vị (mái hay đáy) theo chiểu ngang đư ợc khống c h ế bời ranh giới địa chấn loại (ví dụ mái phân vị vạch theo m ức địa chấn phản xạ, đáy phải theo m ức địa chấn phản xạ) V iệc phân định m ột đới địa chân địa tầng cẩn phải tiến hành theo p hư ơng pháp địa chât trực tiếp Khối lượng địa tầng đới địa chân địa tầng đư ợc xác lập việc nội su y ngoại su y s ố liệu v ể liên kết ranh giới địa chân với m ặt cắt đặc trưng v ề thạch học cổ sinh vật học với phân vị thạch địa tầng, sinh địa tầng Các phân vị địa chân địa tầng d ùng chủ yếu việc tìm kiếm thăm dò dầu khí T i liệu th a m k h ả o C o n d ie K c & S lo a n R E., 1998 O rig in a n d E v o lu tio n o f E a rth P r in c ip le s o f H is to ric a l G e o lo g y Printice-Hall, Inc 498 p g s Phân vị địa chấn địa tầng Phân vị địa chân địa tầng tập hợp lớp đá phân chia ranh giới địa chấn, gồm hai k iểu chủ yếu m ức địa chân ranh giới địa chân M ức địa chấn b ể mặt bên m ột mặt cắt địa chât có tín hiệu địa chân ổn định theo chiểu n gang, tư ong ứ n g với m ột kiểu són g xác định (phản xạ, khúc xạ, trao đối) M ức địa chân tương ứng với đặc đ iếm chọn ghi tín hiệu địa chân (thường điếm cực trị điểm khởi đẩu), phải liên hệ n ó với m ột đoạn ôn định nhằt theo ch iểu n gang dê phân biệt v ể thạch học bên m ột hệ tầng tạo sóng, đ ón g vai trò rât quan trọng việc tạo tín hiệu địa chấn Ranh giới địa chấn tư ơng ứng vớ i chỗ rõ Đ ó giá trị trung bình tốc đ ộ truyền són g đàn hổi thuộc h ttp :// e n w ik i p e d i a o r g / w i k i / N a t u r a l _ r e m a n e n t _ m a g n e t i z a t i o n h ttp ://v i.w ik ip e d ia o r g /w ik i/T % E % B B % A B _ tr% C % B % E % BB%9Dng_Tr%C3%A 1i_%C4%90%El %BA% A5t) h t t p : / / w w w c o r e m a g n e tic s c o m /m a g n e t o h tm S e lle y R c , C o c k s L R M , P lim e r I.R (E d ito rs ), 2005 E n c y c lo p e d ia o f G e o lo g y V o lu m e 1-5 Elsevier Academic Press S ta n le y s M , 2009 E a rth S y s te m H is to r y nd E d itio n VV.H Freeman & Compatíy N evv Y o rk 551 p g s T ố n g D u y T h a n h 2009 L ịc h s T iế n h ó a T r i Đ â t (Đ ịa s ) N X B Đại học Q uốc gia Hà Nội tr H N ộ i T ố n g D u y T h a n h , V ũ K h ú c , P h a n C ự T iế n , 1994 Q u y p h m đ ịa tầ n g V iệ t N a m Cục Dịa chất Việt Nam xuất 76 tr H N ộ i V V ic an d e r R J & M o n r o e s , 1993 H is to r ic a l G e o lo g y W est P ublishing Compagnỵ 64 p g s M in n e a p o lis , S t N e w Y o rk , L o s A n g e le s S a n F r a n c is c o ... Phân vị địa chấn địa tầng Phân vị địa chân địa tầng tập hợp lớp đá phân chia ranh giới địa chấn, gồm hai k iểu chủ yếu m ức địa chân ranh giới địa chân M ức địa chấn b ể mặt bên m ột mặt cắt địa. .. lượng địa tầng đới địa chân địa tầng đư ợc xác lập việc nội su y ngoại su y s ố liệu v ể liên kết ranh giới địa chân với m ặt cắt đặc trưng v ề thạch học cổ sinh vật học với phân vị thạch địa tầng, ... vụ nơ thu sóng ta lập mặt cắt địa chân, tù' đ ỏ nhà địa chât lập mặt cắt địa chấn địa tầng cua câu trúc sâu biển [H.8] Hình Mặt cắt địa chấn vùng đáy biển xử lý địa tầng (đơn giản hoá từ Ch Pomerol)