Bài viết này trình bày những kết quả đầu tiên từ việc áp dụng phương pháp Magnetotelluric (MT) bằng thiết bị mới MTU 2000 (Canada) và phần mềm phân tích để điều tra cấu trúc khu vực địa nhiệt xung quanh nguồn nước nóng Bang (Quảng Bình tỉnh). Kết quả phân tích dữ liệu của các mô hình MT 1D và 2D ở độ sâu 20 km cho thấy vùng điện trở suất thấp ở phía tây nam của Bang nước nóng (100 ° C) và cho phép diễn giải các yếu tố cấu trúc của hệ thống địa nhiệt.
Tạp chí Các Khoa học Trái Đất, 37 (1), 48-56 Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Tạp chí Các Khoa học Trái Đất (VAST) Website: http://www.vjs.ac.vn/index.php/jse Kết áp dụng phương pháp từ telua nghiên cứu hệ địa nhiệt khu vực nguồn nước nóng Bang - Quảng Bình Đồn Văn Tuyến, Trần Anh Vũ, Lại Hợp Phòng, Lê Văn Sĩ, Phạm Ngọc Đạt, Dương Thị Ninh, Đinh Văn Toàn, Nguyễn Thị Hồng Quang Viện Địa chất, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Ngày nhận bài: 27 - - 2014 Chấp nhận đăng: 15 - - 2015 ABSTRACT Results of magnetotelluric survey for studying geothermal system in the Bang area, Quang Binh province This paper presents the first results from the application of magnetotelluric method (MT) using the new equipment MTU 2000 (Canada) and analysis software to investigate the structure of geothermal area around the Bang hot water source (Quang Binh province) Results of data analysis by MT 1D and 2D models to a depth of 20 km show low resistivity zone in the southwest of Bang hot water (100°C) and allow for interpreting the structural elements of athehydro- geothermal system This includes a very low resistivity layer at depth of km suggesting a clay cap (heat resistive shield), a relatively low resistivity zone at depth ≥ km reflecting fractured rocks containing geothermal fluid and hot steam A lower resistivity body at depth of 12-14 km located about 1.5 km from the hot water source indicates the existence of a heat source or a hot mass of intrusive magma., commonly thought to be sources of typical hydro- geothermal systems potential for energy exploitation The obtained results not only provide new information for better understanding geothermal resource in the surveyed area, but also point out the methods and technology needed to improve the effectiveness for assessing potential of geothermal resources elsewhere in Vietnam ©2015 Vietnam Academy of Science and Technology Mở đầu Trên lãnh thổ Việt Nam thống kê 200 điểm nước nóng địa nhiệt xuất lộ hay phát lỗ khoan có nhiệt độ từ 30°C đến 100°C; thềm lục địa phát nhiều nguồn nước nóng lỗ khoan thăm dò dầu khí (Trần Huyên nnk, 1999; Võ Công Nghiệp, 1998), số kết nghiên cứu khác phát số vùng dị thường dòng nhiệt cao đất liền thềm lục địa, hoạt động magma Neogen-Đệ tứ xuất nhiều nơi, đặc biệt núi lửa trẻ ghi nhận vào năm 1923 Tác giả liên hệ, Email: doanvantuyen53@yahoo.com.vn 48 Đảo Tro thuộc tỉnh Bình Thuận (Duchkov et al., 1992; He Lijuan, 1999; Kulinich, et al., 1989; Võ Công Nghiệp, 1998),… chứng tỏ nguồn địa nhiệt nước ta phân bố rộng rãi, đối tượng cần quan tâm nghiên cứu để đánh giá tiềm nguồn địa nhiệt cho khai thác phát triển lượng Trong nhiều năm qua nhà nghiên cứu nước nước nhà đầu tư quan tâm đến nghiên cứu khả khai thác nguồn địa nhiệt cho phát triển lượng Việt Nam (Cumming, 2009; Flynn et al., 1997; Hoang Huu Quy, 1998; Koenig et al., 1981; Thomas Mathews et al., 2008; Võ Công Nghiệp, 1998) Tuy nhiên, khảo sát thực tế xem xét Đ.V Tuyến nnk/Tạp chí Các Khoa học Trái Đất, Tập 37 (2015) tài liệu nhận định Việt Nam có nguồn địa nhiệt phân bố rộng rãi, khai thác cho phát triển lượng kể phát điện, kết nghiên cứu tản mạn, sơ sài tin cậy đầu tư cho điều tra phát hiện, tiến hành phân tích mẫu nước xuất lộ, áp dụng phương pháp địa hóa, đo địa vật lý nơng,… phương pháp đơn giản ban đầu giai đoạn nghiên cứu sơ bộ, chưa có liệu cấu trúc, vị trí phân bố bồn địa nhiệt cần thiết cho giai đoạn thăm dò Địa điểm khảo sát từ telua nằm khu vực, mặt địa chất, phân đoạn đai uốn nếp Trường Sơn, giới hạn hai đứt gãy lớn: Khe Giữa - Vĩnh Linh phía đơng bắc Da Krong - Huế phía tây nam Về địa lý, khu vực nghiên cứu bao gồm phần rìa nam tỉnh Quảng Bình tồn diện tích tỉnh Quảng Trị, phía tây giáp với lãnh thổ Lào, phía đơng Biển Đơng (hình 1) 106 21' 17 10' 107 10' Dg Kh e giua - Vinh 170 10' Linh BIÊN DÔNG O3-S1 O3-S1 O3-S1 À O Trong năm 2013 khn khổ nhiệm vụ kinh phí đề tài cấp nhà nước KC08.16/ 11-15: “Nghiên cứu đánh giá số nguồn địa nhiệt triển vọng có điều kiện khai thác cho phát triển lượng Việt Nam” với hỗ trợ thiết bị MTU2000 Đại học quốc gia Chung Cheng Đài Loan, lần Viện Địa chất thực 35 điểm đo từ telua phân bố diện tích × 2,5 km2 để khảo sát nguồn nước nóng Bang 100°C (thuộc huyện Lệ Thủy, tỉnh Quảng Bình) Bài báo giới thiệu kết phân tích tài liệu từ telua nhận thể mơ hình cấu trúc hệ Đặc điểm địa chất - kiến tạo biểu địa nhiệt khu vực nghiên cứu L Để đáp ứng yêu cầu cần triển khai áp dụng phương pháp địa vật lý dò sâu, thơng thường bồn địa nhiệt phân bố độ sâu > 1km yếu tố cấu trúc hệ địa nhiệt phân bố độ sâu lớn nữa, nên đòi hỏi phải có phương pháp thiết bị có khả nghiên cứu chi tiết tới độ sâu từ 1-2km đến 10-20km điều thực phương pháp từ telua địa chấn dò sâu (IGA report, 2013; He Lijuan, 1999; Pellerin et al., 1996) Kết nghiên cứu thực nghiệm tài liệu thực tế cho thấy, vật chất yếu tố cấu trúc hệ địa nhiệt mơi trường có mối quan hệ chặt chẽ với tham số dẫn điện nhận từ kết áp dụng phương pháp thăm dò điện từ: chất lỏng địa nhiệt bồn nhiệt ln hòa tan muối khống vật có độ dẫn điện cao đá bình thường, nguồn nhiệt có nhiệt độ cao làm tăng độ dẫn điện so với đá vỏ Trái Đất,… Vì vậy, để xác định vị trí phân bố, đặc điểm cấu trúc hệ địa nhiệt phương pháp điện từ, phương pháp từ telua có khả nghiên cứu độ sâu lớn tới hàng chục km có vai trò chủ đạo; nhiều văn liệu quốc tế gọi “phương pháp chuẩn” (standard method) hay chủ đạo thăm dò địa nhiệt (Cumming, 2009; IGA report, 2013; Munoz Gerard, 2014) thủy địa nhiệt cho thông tin rõ tiềm nguồn địa nhiệt định hướng cho bước thăm dò nguồn địa nhiệt giai đoạn O3-S1 Dg D aKro ng-H ue 16 36' 16 36' 106 21' Ký hiêu 107 10' 135 Hình Sơ đồ địa chất khu vực Quảng Trị phía nam tỉnh Quảng Bình (theo đồ địa chất Việt Nam tỷ lệ 1:1.000.000 (Bản đồ Địa chất khoáng sản Việt Nam tỷ lệ 1:1.000.000 Cục Địa chất Khoáng sản Việt Nam xuất 2004) tài liệu công bố khác) Chú giải: ký hiệu đá tuổi địa chất: 1-Trầm tích Ocđovic muộn - Silua sớm; 2-Đá magma xâm nhập Paleozoi; 3-Basalt phun trào Đệ Tứ; 4-Basalt phun trào Neogen- Đệ Tứ; 5-Đứt gãy kiến tạo bậc 1-2; 6- Đứt gãy kiến tạo bậc 3-4; 7-Nguồn nước nóng ký hiệu Trên đồ địa chất Việt Nam tỷ lệ 1: 1.000.000 (Bản đồ Địa chất khoáng sản Việt Nam tỷ lệ 1:1.000.000 Cục Địa chất Khoáng sản Việt Nam xuất 2004) vùng xuất lộ đá thành tạo địa chất có tuổi từ Cambri đến Đệ Tứ Diện phân bố rộng rãi chiếm phần lớn diện tích khu vực đá hệ tầng Long Đại có tuổi Ocđơvíc muộn - Silua sớm (O3-S1 lđ) chiều dày đạt tới 2.000m Các khối đá magma xâm nhập Paleozoi (γ5) phân bố diện rộng 49 Tạp chí Các Khoa học Trái Đất, 37 (1), 48-56 phía tây tây nam gần biên giới Việt Nam - Lào; khối basalt phun trào Neogen - Đệ tứ (βN2-QI) Đệ tứ (βQIV) xuất rải rác tồn khu vực, có diện lộ rộng phía đơng bắc thuộc huyện Vĩnh Linh tỉnh Quảng Trị chứng tỏ diễn hầu hết hoạt động magma giai đoạn đại; đá khác thường có diện lộ nhỏ dạng dải hẹp Các hệ thống đứt gãy kiến tạo khác từ quy mô lớn khu vực thể rõ đồ quy mơ nhỏ quan sát thực địa: Các đứt gãy bậc bậc có phương tây tây bắc - đơng đông nam đứt gãy Khe Giữa - Vĩnh Linh ĐaKrong - Huế, hệ thống đứt gãy bậc - có phương tây bắc - đơng nam xuất sớm hệ thống đứt gãy theo phương đông bắc - tây nam Các điểm nước nóng xuất lộ vùng tồn phát địa điểm: (i) khu vực Bang gồm điểm lộ nước nóng có nhiệt độ 75 100°C (nước nóng xuất lộ có nhiệt độ cao lãnh thổ Việt Nam) phân bố dọc khe suối chiều dài 200m theo phương kinh tuyến, nơi có đủ hệ thống đứt gãy kiến tạo cắt qua; (ii) khu vực Đa Krong điểm xuất lộ nước nóng nhiệt độ 47 75°C phân bố rải rác chiều dài km rìa phía bắc sơng Quảng Trị, trùng với đứt gãy bậc có phương vĩ tuyến phát triển từ đứt gãy khu vực ĐaKrong - Huế; (iii) khu vực Tân Lâm nước nóng có nhiệt độ 47°C xuất lộ đá vơi nơi giao cắt hai đứt gãy kiến tạo bậc có phương tây bắc - đơng nam đứt gãy bậc có phương đơng bắc - tây nam xuất phát từ đứt gãy ĐaKrong - Huế Điều kiện địa chất - kiến tạo nêu xuất lộ nước nóng nhiệt độ cao tiền đề cho thấy có khả tồn nguồn địa nhiệt có nhiệt cao, có triển vọng cho khai thác phát triển lượng cần triển khai phương pháp nghiên cứu để xác định vị trí phân bố cấu trúc nguồn địa nhiệt yêu cầu khoa học thực tiễn cấp thiết Kết áp dụng phương pháp từ telua nghiên cứu cấu trúc nguồn địa nhiệt khu vực Bang 3.1 Công tác thực địa đo từ telua Trong năm 2013 cán khoa học Viện Địa chất - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam thực đo từ telua khu vực Bang với thiết bị MTU 2000 (Canada sản xuất) 50 nhà khoa học Đại học Quốc gia Chung Cheng (Đài Loan) cho thuê Đây thiết bị từ telua hệ mới, đại có khả chống nhiễu cao, máy ghi lưu số liệu có nhớ Gb gọn nhẹ (3kg) dùng nguồn acqui 30 Ah, đầu đo tháo lắp nhanh thuận tiện cho việc vận chuyển phận đến điểm đo khơng có đường giao thơng, phần mềm xử lý có tốc độ nhanh,… đáp ứng yêu cầu cho khảo sát chi tiết điều kiện địa hình phức tạp nghiên cứu địa nhiệt Việt Nam khu vực Bang nói riêng Đo từ telua thiết bị MTU 2000 thực theo yêu cầu nguyên tắc chung phương pháp từ telua: điểm đo phải có bề mặt tương đối phẳng để bố trí cặp điện cực chiều dài cặp ≥ 50m, hai đầu đo từ thành phần nằm ngang đặt hệ trục vuông góc với quy ước trục x theo phương nam - bắc, trục y theo phương tây đông; đảm bảo yêu cầu hiệu điện nhỏ điện cực, điện trở tiếp đất điện cực, Đối với thiết bị MTU 2000 điểm đo từ telua phải có điều kiện để thiết bị định vị GPS đặt máy thu tín hiệu vệ tinh, thực việc chuẩn máy đầu thu tín hiệu (calibration) phần mềm để lựa chọn tham số ghi số liệu phù hợp với đặc điểm trường từ địa điểm đo, thời gian thực 1,5 - Quy trình đo thực địa thực theo sách hướng dẫn sử dụng kèm theo thiết bị (MTU2000) Tại điểm đo thực địa thiết bị MTU 2000 ghi liên tục lưu vào nhớ tín hiệu dao động theo thời gian thành phần điện từ dải tần số 5000 - 0,003 Hz, gồm: thành phần điện Ex cặp điện cực thành phần từ nằm ngang Hx đặt theo trục x, Ey cặp điện cực thứ hai Hy đặt theo trục y, thành phần từ thẳng đứng Hz Tại khu vực Bang, bước thực điểm đo thí nghiệm xử lý sơ tài liệu để lựa chọn thời gian ghi thích hợp: với thời gian ghi 20 (1 ngày đêm) cho phép nhận số liệu có chất lượng tốt dải tần số 5000 - 0,01 Hz thông tin lớp dẫn điện độ sâu khoảng km theo đường cong Bostik; với thời gian ghi 10 (1 ngày) cho số liệu bảo đảm chất lượng dải tần số 5000 - 0,1 Hz có đủ thơng tin lớp dẫn điện Dựa kết đo thí nghiệm thực điểm đo với thời gian ghi 10 (ban ngày) để đảm bào an tồn chi phí hạn chế Kết công tác thực địa nhận 35 điểm đo có chất lượng phân bố khu vực với diện tích × 2,5km2 bao quanh điểm lộ nước nóng Bang; Đ.V Tuyến nnk/Tạp chí Các Khoa học Trái Đất, Tập 37 (2015) điều kiện địa hình phức tạp (sơng, suối, núi có vách sườn dốc cao) gây khó khăn cho việc tìm mặt để đặt thiết bị nên khơng bố trí mạng lưới điểm đo có khoảng cách theo yêu cầu (hình 2) Km Ba29 B 3.5 Ba28 Ba26 Ba18 A Ba27 Ba21 2.5 Ba31 B' Ba32 Ba30 Ba20 Ba19 Ba25 Ba24 Ba1 Ba2 Ba3 Bang Ba33 C' Ba4 1.5 Ba5 A' Ba13 ba12 Ba7 Ba34 Ba23 ba9 Ba22 ba10 Ba15 Ba16 C 0.5 ba11 B Ba14 Ba17 A) 0 0.5 1.5 Km Tín hiệu điện từ telua thường bị nhiễu mạnh nguồn điện hoạt động công nghiệp, giao thông, dân sinh hệ thống viễn thông có khắp nơi Để có số liệu đủ chất lượng cho phân tích định lượng cần tiến hành việc xử lý số liệu đòi hỏi nhiều thời gian phần mềm MTEditor, thực văn phòng sau đợt thực địa, bước đầu chế độ tự động, sau sử dụng chức xử lý thủ công (Manual processing) để loại bỏ nhiễu biên độ lớn (Data Processing User guide, 2005) Sau thực bước xử lý nhận tài liệu có chất lượng tốt dải tần số 5000 Hz đến 0,1 Hz điểm đo với thời gian ghi 10 giờ, dải tần số 5000 Hz đến 0,005 - 0,003 Hz cho điểm đo với thời gian ghi 20 3.2 Kết phân tích tài liệu Ba6 Ba35 Ba8 3.2 Kết xử lý tài liệu 2.5 Hình Sơ đồ phân bố điểm đo tuyến phân tích tài liệu từ telua khu vực Bang Ba8 - Vị trí ký hiệu điểm đo; A-A’ - Tuyến phân tích tài liệu mơ hình 1D; B-B’, C-C’- Tuyến phân tích tài liệu mơ hình 2D; *Bang - Điểm xuất lộ nước nóng Bang (100°C) Chú giải: Sau kết thúc ngày đo thực địa, tín hiệu ghi điểm đo xử lý sơ phần mềm SSMT 2000 MTPlot nhận 10 tham số khác lưu trữ máy tính cho phép đánh giá sơ chất lượng tài liệu, thông tin môi trường tham số dạng tài liệu thô đường cong điện trở suất, đường cong pha, đường cong tính liên kết (Coherency),… đặc biệt đường cong Bostik cho thông tin sơ thể độ sâu phân bố tầng dẫn điện đối tượng cần quan tâm Toàn số liệu thực đo từ telua khu vực Bang lưu trữ Viện Địa chất Số liệu đảm bảo chất lượng nhận từ kết xử lý số liệu sử dụng để phân tích định lượng điểm đo cặp đường cong điện trở suất có tính phân cực điện (TE) đường cong ρExy, có tính phân cực từ (TM) - ρEyx cặp đường cong pha tương ứng Số liệu toàn điểm đo sử dụng để phân tích theo mơ hình chiều (1D), chọn số liệu điểm đo phân bố dọc theo tuyến có phương khác để phân tích theo mơ hình 2D phần mềm WinGlink, SondMT (WinGLink User guide) Trong báo trình bày kết phân tích theo mơ hình 1D cho tuyến A-A’ phân bố điện trở suất lớp dẫn điện diện tích khảo sát; kết phân tích theo mơ hình 2D cho tuyến B-B’ C-C’ (hình 2) thể thông tin cần quan tâm cấu trúc hệ địa nhiệt Tài liệu nhận đủ điều kiện cho phân tích theo mơ hình ba chiều (3D), chúng tơi chưa có phần mềm Kết phân tích tài liệu theo mơ hình 1D dọc tuyến đo A-A’ cắt qua điểm Ba1 nơi xuất lộ nước nóng Bang, cho thấy tồn lớp dẫn điện (điện trở suất thấp từ đơn vị đến hàng chục Ohm.m) phân bố rộng rãi độ sâu 1,5-3km (hình 3) Lớp phủ có điện trở suất cao (>500 Ohm.m) lớp bên có điện trở suất cao (>1500 Ohm.m) phản ánh tính chất đá rắn khơng chứa nước, cho phép dự đốn lớp dẫn điện có khả tầng chứa nước nóng (bồn nhiệt) - nguồn cung cấp nước cho điểm xuất lộ Bang, diện phân bố giá trị điện trở suất tầng dẫn điện thể hình 4, cho thấy có xu phát triển phía đơng tây nam điểm nước nóng xuất lộ 51 Tạp chí Các Khoa học Trái Đất, 37 (1), 48-56 km Hình Kết phân tích tài liệu từ telua mơ hình 1D theo tuyến A-A’ (A-Mặt cắt điện trở suất biểu kiến; B-Mặt cắt cấu trúc điện trở suất) Ba29 Ohm.m B 3.5 100 Ba28 60 Ba26 40 Ba18 2.5 Ba27 Ba21 Ba32 Ba31 20 Ba30 Ba20 Ba19 Ba25 Ba1 Ba3 Ba33 Bang Ba24 Ba6 1.5 Ba35 Ba2 Ba8 Ba4 Ba5 Ba13 ba12 Ba7 Ba23 ba9 Ba34 Ba22 ba10 Ba15 Ba16 0.5 ba11 Ba14 Ba17 0.5 1.5 km 2.5 Hình Diện phân bố điện trở suất tầng dẫn điện khu vực Bang Chú giải : ▼Ba1 – Vị trí ký hiệu điểm đo từ telua; *Bang - Điểm xuất lộ nước nóng 100°C; - Ranh giới vùng điện trở suất thấp, ≤ 20 Ohm-m 52 Thực phân tích tài liệu theo mơ hình 2D phần mềm thương mại WinGlink (bản quyền sử dụng - khóa cứng nhà khoa học Đài Loan cho mượn) dựa thuật toán phổ biến phương pháp phần tử hữu hạn, tối ưu hóa phương pháp lặp - lựa chọn, hướng dẫn chi tiết tài liệu (WinGLink User guide) Phần mềm có chế độ giao diện hình thuận tiện cho thực nhanh phương án phân tích với tham số khác nhau: cấu trúc lưới mơ hình, chiều sâu khảo sát, điện trở suất ban đầu, số liệu điện trở suất pha theo phân cực điện (TE) phân cực từ (TM) riêng rẽ đồng thời hai, phương pháp giải phương trình, Từ lựa chọn phương án phân tích mơ hình hợp lý cho tập tài liệu đo thực tế Với số liệu thực tế Bang, phương án phân tích với lưới mơ hình tuyến đo gồm 40 hàng theo trục z chiều sâu 20km, số cột điểm đo 4, điện trở suất ban đầu 300 Ohm.m, phương pháp làm trơn Occam, số liệu điện trở suất pha dạng phân cực TE hay TM, số lần lặp đến 10 đạt sai số trung bình số liệu đo tính mơ hình thay đổi khoảng - 11% phụ thuộc số liệu tuyến, kết phù hợp với thông tin địa chất biểu địa nhiệt Đ.V Tuyến nnk/Tạp chí Các Khoa học Trái Đất, Tập 37 (2015) Kết phân tích tài liệu theo mơ hình 2D đến độ sâu 18km theo hai tuyến B-B’ C-C’ thể rõ thiết diện đới điện trở suất thấp phạm vi khảo sát với thơng tin phong phú (hình 5) so với kết phân tích tài liệu theo mơ hình 1D nêu Theo đó, đới điện trở suất thấp (hàng chục Ohm.m đến 500 Ohm.m) phân bố nửa đầu tuyến có khả phát triển sâu độ sâu khảo sát (18km) tiếp xúc với vùng điện trở suất tăng cao (>1000 Ohm.m) cuối tuyến ranh giới có góc cắm gần thẳng đứng Trong đới điện trở suất thấp thể rõ tính phân dị (phân lớp) điện trở suất theo chiều sâu, bao gồm: lớp phủ có điện trở suất tương đối cao (500-600 Ohm.m), lớp dẫn điện (hàng chục đến 100 Ohm.m) phân bố độ sâu từ đến 3km, vùng điện trở suất trung bình (100 - 500 Ohm.m) phát triển sâu 18km, rìa bên đầu tuyến xuất đầu nhơ cấu trúc điện trở suất tương đối thấp (200 Ohm.m) độ sâu 12 - 14km Theo kết phân tích với số liệu có, thiết diện đới điện trở suất thấp có kích thước kéo dài khoảng 1,5km theo tuyến B-B’ phương kinh tuyến (hình 5B), điểm xuất lộ nước nóng Bang nằm rìa bắc đới, theo tuyến C-C’ phương vĩ tuyến kích thước thiết diện nhỏ nhiều khoảng 0,5 km Ba11 B Ba10 0.5 Ba13 Ba2 Ba1 Bang 1.5 V 25 Ba30 Ba31 Ba26 2.5 km B' -2 -6 -10 -14 Rok (Ohm.m) Ba16 C Ba10 0.5 Ba22 100 300 Ba7 1.5 600 1000 2000 Ba5 km Ba35 2.5 C' -2 -6 -10 -14 -18 Hình Mặt cắt cấu trúc điện trở suất theo kết phân tích tài liệu mơ hình 2D theo tuyến B-B’ C-C’ khu vực Bang Lưu ý rằng, theo kết phân tích mơ hình 2D (hình 5) lớp điện trở suất thấp (lớp dẫn điện) có dấu hiệu tồn kéo dài phía cuối tuyến, chiều dày nhỏ so với độ sâu phân bố lại nằm đá gốc điện trở suất cao nên khơng thể Đới điện trở suất thấp có dấu hiệu phát triển kéo dài phía đầu tuyến cần bổ sung mở rộng diện đo từ telua phía nam cho thơng tin đầy đủ cấu trúc đới Ngoài ra, số tham số từ telua khác Skew thị tính chất bất đồng nhất; vector độ dẫn (nhận từ kết đo thành phần từ Hx, Hy, Hz) thị biên độ hướng biến đổi độ dẫn điện, khai thác cho thêm thông tin tính chất mơi trường đối tượng cần quan tâm phạm vi khảo sát Luận giải mơ hình cấu trúc hệ địa nhiệt khu vực Bang theo tài liệu từ telua 4.1 Mơ hình ngun tắc cấu trúc hệ thủy địa nhiệt tham số điện trở suất Phân tích kết áp dụng phương pháp địa vật lý nhiều năm qua để khảo sát xác định cấu trúc, so sánh với tài liệu khoan, đo nhiệt độ phân tích mẫu nhiều bồn địa nhiệt giới, nhà nghiên cứu xác lập mơ hình ngun tắc (conceptual model) cấu trúc hệ thủy địa nhiệt tham số điện trở suất thể kết phân tích tài liệu từ telua (Cumming 2009; Munoz Gerard, 2014; Pellerin et al., 1996) (hình 6) Mơ hình cung cấp thông tin yếu tố cấu trúc hệ địa nhiệt, đồng thời tiêu cần thiết để luận giải tài liệu từ telua khảo sát vùng địa nhiệt cụ thể, chưa có tài liệu khoan sâu Theo đó, hệ thủy địa nhiệt bao gồm yếu tố cấu trúc với đặc trưng điện trở suất sau: (i) Lớp mũ sét (clay cap) bên tạo thành trình đối lưu, dẫn dung dịch nhiệt từ sâu lên gần bề mặt, có đặc trưng điện trở suất thấp ( 220°C) Mũ sét đóng vai trò chắn nhiệt, điểm xuất lộ nước nóng lên bề mặt tồn nơi có khe nứt cắt qua mũ sét (ii) Bồn nhiệt vùng đá nứt nẻ, có hốc rỗng thành hệ địa chất hay tạo phá hủy kiến tạo nơi có điều kiện tích lũy dung dịch địa nhiệt đường dẫn nhiệt từ nguồn nhiệt lên, có đặc trưng điện trở suất tương đối thấp phụ thuộc vào điện trở suất đá chứa, thành phần dung dịch, nhiệt độ,… thường cao điện trở suất mũ sét bên (iii) Nguồn nhiệt hay nguồn cung cấp nhiệt thể magma xâm nhập có nhiệt độ cao (>300°C) thường phân bố độ sâu - 12km, có đặc trưng điện trở suất thấp đá vây quanh điện trở suất bồn nhiệt, nhận biết tài liệu từ telua Nhiều văn liệu giới cho biết, nhiều trường hợp bên cạnh cấu trúc điện trở suất liên quan đến yếu tố hệ địa nhiệt xuất cấu trúc điện trở suất thấp gây thành hệ địa chất hay khối quặng có chứa khống vật dẫn điện kim loại, sulphite, graphite,… (hình 6B) dẫn đến luận giải sai lệch cấu trúc hệ địa nhiệt dựa kết phân tích tài liệu từ telua (Munoz Gerard, 2014 ) Hệ địa nhiệt có đủ yếu tố cấu trúc nêu gọi nguồn thủy địa nhiệt nguồn gốc magma theo phân loại địa nhiệt ứng dụng hệ địa nhiệt kín cho phép khai thác nhiệt ổn định bồn nhiệt cấp nhiệt từ nguồn nhiệt nhiệt độ cao theo chế đối lưu nhiệt không bị xả nhiệt lên bề mặt (Data Processing User guide, 2005) A) B) Smectite Smectite Illite-Smectite Clay cap Clay Clay cap cap Reservoir Graphitic Reservoir - Hình Mơ hình ngun tắc cấu trúc tham số điện trở suất bồn thủy địa nhiệt: A) Lý tưởng (Munoz Gerard, 2014); B) Với tài liệu thực tế (Pellerin et al., 1996) 54 4.2 Một số luận giải mơ hình cấu trúc hệ địa nhiệt khu vực Bang Kết phân tích tài liệu: từ telua, đặc tính địa hóa nước nóng xuất lộ, thơng tin điều kiện địa chất - kiến tạo khu vực Bang lân cận, mơ hình ngun tắc hệ thủy địa nhiệt văn liệu,… cho phép đưa số luận giải mơ hình cấu trúc hệ địa nhiệt khu vực Tài liệu từ telua theo mơ hình 1D (hình 3, 4) cung cấp thông tin ban đầu khả tồn diện phân bố lớp dẫn điện khu vực lân cận điểm xuất lộ nước nóng Bang (100°C) thị tầng chứa nước địa nhiệt - nguồn cung cấp nước nóng cho điểm xuất lộ; kết phân tích tài liệu theo mơ hình 2D (hình 5) thể rõ thị yếu tố cấu trúc vị trí phân bố hệ địa nhiệt Theo đó, đới điện trở suất thấp phát triển sâu có phương kinh tuyến kéo dài 1,5km từ điểm nước nóng Bang phía tây nam với chiều rộng 0,5km, thể thị điện trở suất hệ địa nhiệt, tương tự với cấu trúc điện trở suất mơ hình hệ thủy địa nhiệt công bố văn liệu quốc tế nêu (hình 6): (i) Lớp dẫn điện (điện trở suất thấp từ hàng chục đến 100 Ohm.m) phân bố độ sâu khoảng km phản ánh tính chất lớp (mũ) sét Về địa chất lớp phân bố đá phụ hệ tầng hệ tầng Long Đại (O3-S1 lđ1-2) có thành phần đá hạt thơ chiếm ưu điều kiện thuận lợi cho việc dẫn, chứa dung dịch tích tụ sét Vùng điện trở suất trung bình (100 - 500 Ohm.m) phát triển sâu 18km phản ánh tính chất đá nứt nẻ chứa nước địa nhiệt thị bồn địa nhiệt Về địa chất đới tạo thành phá hủy kiến tạo trẻ phương kinh tuyến cắt qua thành hệ địa chất chưa xác định, đá cổ kết tinh tiền Cambri đá granit có tính chất điện trở suất cao bên đới (hơn 1000 Ohm.m phản ánh đá khối rắn chắc) Kết phân tích phương pháp địa hóa từ mẫu nước nguồn xuất lộ Bang thị nước rìa bồn nhiệt theo phương pháp địa nhiệt kế hóa học nhiệt độ bồn nhiệt đạt tới 160-180°C (Doan Van Tuyen et al., 2014; Hoang Huu Quy, 1998) Đ.V Tuyến nnk/Tạp chí Các Khoa học Trái Đất, Tập 37 (2015) (ii) Có thể tính chất tham số bồn địa nhiệt (iii) Ở bên rìa phía nam tây nam đới độ sâu 12 - 14 km xuất đầu nhô cấu trúc điện trở suất tương đối thấp (200 Ohm.m) cho phép dự đoán tồn nguồn nhiệt có nhiệt độ cao, khối magma xâm nhập ? Tài liệu có chưa thể đủ diện tích, độ sâu phân bố thành phần vật chất cấu trúc này, xem xét đồ địa chất (hình 1) cho thấy, phía bắc điểm lộ Bang khoảng 8km xa phía đơng - đông nam (khu vực Vĩnh Linh) lộ khối phun trào basalt tuổi Đệ Tứ (βQIV) chứng tỏ hoạt động magma trẻ vùng diễn mạnh mẽ, điều kiện để tồn nguồn magma xâm nhập, có nguồn nhiệt dự báo đới điện trở suất thấp khu vực Bang Với nhiệt độ nước xuất lộ 100°C, dự báo nhiệt độ bồn nhiệt 160 - 180°C nhiệt độ nguồn nhiệt (magma xâm nhập) hồn tồn có khả đạt > 300°C mơ hình dẫn văn liệu giới Mơ hình hệ địa nhiệt Bang theo tài liệu từ telua có thị tương tự cấu trúc so với mơ hình văn liệu quốc tế, nhiên tham số điện trở suất có cao hơn, giải thích khác biệt điều kiện địa chất, tính chất dẫn điện đá chứa dung dịch địa nhiệt nơi: hệ địa nhiệt Bang tồn mơi trường đá có điện trở suất cao (hàng nghìn Ohm.m), điện trở suất mơi trường đá mơ hình dẫn chứng có điện trở suất thấp nhiều Mũ sét phần cuối tuyến đo hệ địa nhiệt Bang có chiều dày không lớn so với độ sâu phân bố chúng nên đủ vẽ; tham số điện trở suất xác định tài liệu từ telua thường cao giá trị thực vấn đề bình thường phân tích tài liệu địa vật lý Kết luận (i) Để có thơng tin vị trí phân bố cấu trúc hệ địa nhiệt yêu cầu quan trọng giai đoạn nghiên cứu sơ đánh giá triển vọng khai thác nguồn địa nhiệt, cần thiết phải triển khai áp dụng phương pháp địa vật lý, phương pháp từ telua có vai trò chủ đạo, đáp ứng yêu cầu chi tiết độ sâu nghiên cứu đến 10 km sâu (ii) Dựa kết áp dụng phương pháp từ telua lần Việt Nam diện tích 2,5 × km2 hệ thiết bị đại MTU 2000 để khảo sát hệ địa nhiệt khu vực nguồn nước nóng Bang (tỉnh Quảng Bình) xác định vị trí phân bố cấu trúc đới điện trở suất thấp phía nam - tây nam điểm nước nóng xuất lộ, có thị yếu tố cấu trúc hệ địa nhiệt (iii) Mơ hình điện trở suất hệ địa nhiệt theo tài liệu từ telua nhận khu vực Bang có yếu tố cấu trúc tham số điện trở suất tương tự với mơ hình ngun tắc hệ thủy địa nhiệt nguồn gốc magma văn liệu quốc tế, bao gồm mũ sét (lớp chắn nhiệt), bồn nhiệt nguồn nhiệt khối magma xâm nhập nóng hình thành giai đoạn phun trào basalt Đệ tứ (βQIV), dạng nguồn nhiệt có điều kiện thuận lợi hiệu cho khai thác lượng Mơ hình cấu trúc hệ địa nhiệt nhận khu vực Bang phù hợp với thông tin điều kiện địa chất, hoạt động magma, kết phân tích địa hóa, nhiệt độ nước xuất lộ,… sở liệu cần thiết cho việc lựa chọn vị trí thích hợp để tiến hành khoan thăm dò cho nghiên cứu chi tiết, xác định trữ lượng bồn nhiệt giai đoạn (iv) Kết kinh nghiệm áp dụng phương pháp từ telua khu vực Bang sử dụng cho công tác nghiên cứu, khảo sát đánh giá tiềm nguồn địa nhiệt khác Việt Nam Lời cảm ơn Kết công bố báo phần nội dung Đề tài cấp nhà nước “Nghiên cứu đánh giá số nguồn địa nhiệt triển vọng có điều kiện khai thác cho phát triển lượng Việt Nam”, mã số KC08.16/ 11-15, tác giả chân thành cám ơn GS Chau-Huei Chen, Đại học quốc gia Chung Cheng - Đài Loan hỗ trợ thiết bị phần mềm để thực phương pháp từ telua Tài liệu dẫn Bản đồ Địa chất khoáng sản Việt Nam tỷ lệ 1:1.000.000 Cục Địa chất Khoáng sản Việt Nam xuất 2004 Lưu trữ Địa chất Cumming W., 2009: Geothermal resource conceptual models using surface exploration data In: proceedings, 34th 55 Tạp chí Các Khoa học Trái Đất, 37 (1), 48-56 workshop on geothermal reservoir engineering, Stanford University Koenig J et al., 1981: Evaluation of the potential for Geothermal Energy Resources in the SR of Vietnam Berkeley, CA Data Processing User guide Phoenix Geophysic Ltd 2005, 201p Di Pippo R., 2012: Geothermal Power plant Principles, applications, case studies 3rd edition Elseverdirect, 579p Doan Van Tuyen, Tran Anh Vu, Nguyen Thi Kim Thuong, 2014: Geochemical Characteristics of Geothermal Hot Water Sources on the Territory of Vietnam Proceeding, Thirty-Eighth Workshop on Geothermal February 24-26, 2014 SGP-TR-202 Duchkov A.D., Nguyen Trong Yem, Dinh Van Toan, and Trinh Viet Bac, 1992: First estimations of heat flow in northern Vietnam Soviet Geology and Geophysics, Vol 33, No 5, pp 92-96 Flynn T., Quy H H., 1997: Assessment of the geothermal resources of Socialist Republic of Vietnam Geothermal resources Council Transactions, vol.21, 341-345 IGA report, 2013: Geothermal Exploration best practices: A to resource data collection, analysis, and presentation for Geothermal projects He Lijuan, 1999: Analysis of heat flow along a transect across the South China Sea Geothermal Training Programme, Reports 1999, Number 5, 125-140 Hoang Huu Quy, 1998: Overview of the Geothermal potential of Vietnam Geothermics, Vol.27, n.1, 109-115 56 MTU2000: User guide Phoenix Geophysic Ltd 2000, 36p Munoz Gerard, 2014: Exploring for Geothermal Resources with Electromagnetic Methods Surv Geophys (2014) 35:101122, Springer, DOI 10.1007/s10712-013-9236-0 Reservoir Engineering Stanford University, Stanford, California, Guide Kulinich G.G., Zabolotnikov A.A, Markov Yu., 1989: Cenozoic evalution of the Earth crust and orogeny in South- Eastern Asia (Tiếng Nga) Pellerin et al., Johnston M, Hohmann W., 1996: A numerical evaluation of electromagnetic methods in geothermal exploration Geophysics 61(1996):121-130 Thomas Mathews, et al., 2008: Study on the sozio-economic framework for the use Geothermal energy in Vietnam Proceedings of the 8th Asian Geothermal Symposium, Hanoi Trần Huyên, Trương Minh, Nguyễn Tiến Bào, 1999: Về chế độ địa nhiệt bể trầm tích thềm lục địa Việt Nam Tạp chí Kinh tế Địa chất Nguyên liệu khoáng Cục Địa chất Khoáng sản Việt Nam Số 18 tháng năm 1999, tr.16-25 Võ Công Nghiệp (chủ biên), 1998: Danh bạ nguồn nước khoáng nước nóng Việt Nam Cục Địa chất Khống sản Việt Nam Hà Nội, 300tr Zhdanov M., 2009: Geophysical Electromagnetic Theory and Methods Methods in Geochemistry and Geophysics, Volume 43 ISSN: 0076-6895 Elsevier, 831pp WinGLink User guide www.geosystem.net Geosystem 200, 182p ... khai phương pháp nghiên cứu để xác định vị trí phân bố cấu trúc nguồn địa nhiệt yêu cầu khoa học thực tiễn cấp thiết Kết áp dụng phương pháp từ telua nghiên cứu cấu trúc nguồn địa nhiệt khu vực Bang. .. phải triển khai áp dụng phương pháp địa vật lý, phương pháp từ telua có vai trò chủ đạo, áp ứng yêu cầu chi tiết độ sâu nghiên cứu đến 10 km sâu (ii) Dựa kết áp dụng phương pháp từ telua lần Việt... trúc hệ địa nhiệt khu vực Bang Kết phân tích tài liệu: từ telua, đặc tính địa hóa nước nóng xuất lộ, thơng tin điều kiện địa chất - kiến tạo khu vực Bang lân cận, mơ hình ngun tắc hệ thủy địa nhiệt