Nghiên cứu ảnh hưởng của cấu trúc địa chất hoạt động kiến tạo đến nhiệt độ thành phần hóa học của nước ngầm khu vực la phù thuần mỹ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Vũ Thị Thương NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT, HOẠT ĐỘNG KIẾN TẠO ĐẾN NHIỆT ĐỘ, THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA NƯỚC NGẦM KHU VỰC LA PHÙ – THUẦN MỸ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Vũ Thị Thương NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT, HOẠT ĐỘNG KIẾN TẠO ĐẾN NHIỆT ĐỘ, THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA NƯỚC NGẦM KHU VỰC LA PHÙ – THUẦN MỸ Chuyên ngành: Khoáng vật học địa hóa học Mã số: 60440205 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS CHU VĂN NGỢI Hà Nội – Năm 2014 MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÙNG NGHIÊN CỨU 1.1 Điều kiện tự nhiên 1.1.1 Vị trí địa lý 1.1.2 Địa hình 1.1.3 Đặc điểm khí hậu 1.1.4 Tài nguyên khoáng sản 1.1.5 Đặc điểm thủy văn 1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội dân cư 1.2.1 Đặc điểm hoạt động kinh tế 1.2.2 Đặc điểm dân cư sở hạ tầng 11 CHƯƠNG 2: LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU, PHƯƠNG PHÁP LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .13 2.1 Lịch sử nghiên cứu 13 2.1.1 Lịch sử nghiên cứu địa chất 13 2.1.2 Lịch sử nghiên cứu môi trường nước 13 2.2 Phương pháp luận phương pháp nghiên cứu 16 2.2.1 Phương pháp luận 16 2.2.2 Phương pháp nghiên cứu 16 CHƯƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ HOẠT ĐỘNG KIẾN TẠO 22 3.1 Địa tầng 22 3.2 Các thành tạo magma 29 3.3 Đặc điểm kiến tạo 30 CHƯƠNG 4: ĐẶC ĐIỂM NƯỚC NGẦM 43 4.1 Đặc điểm tầng chứa nước cách nước 43 4.1.1 Khu vực La Phù 43 4.1.2 Khu vực Thuần Mỹ 47 4.2 Đặc điểm nhiệt độ nước ngầm 49 4.3 Đặc điểm thành phần hóa học nước ngầm 56 4.3.1 Đặc điểm nguyên tố đa lượng 56 4.3.2 Thành phần nguyên tố vi lượng .58 4.3.3 Kiểu hóa học nước .62 4.4 Nguồn gốc hình thành nhiệt độ thành phần hóa học đặc trưng nước tầng qp 62 4.4.1 Nguồn gốc hình thành nhiệt độ 62 4.4.2 Nguồn gốc hình thành thành phần hóa học đặc trưng nước tầng qp 68 4.5 Đánh giá chất lượng nước khoáng 78 4.5.1 Đánh giá chất lượng nước khoáng theo hàm lượng ion đa lượng nước 78 4.5.2 Đánh giá chất lượng nước khoáng theo tiêu định danh nước khoáng (12 tiêu) 80 4.5.3 Đánh giá chất lượng nước khoáng thiên nhiên đóng chai theo QCVN 6.12010/ BYT 85 4.5.4 Đánh giá khả sử dụng ngâm tắm chữa bệnh 94 KẾT LUẬN 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO 98 DANH MỤC HÌNH Hình 2.1: Sơ đồ vị trí lấy mẫu 18 Hình 3.1: Bản đồ địa chất khu vực La Phù - Thuần Mỹ 28 Hình 3.2: Sơ đồ đứt gãy khu vực nghiên cứu 32 Hình 3.3: Đứt gãy nghịch có phương kinh tuyến xã La Phù,Thanh Thủy, Phú Thọ 33 Hình 3.4: Đứt gãy nghịch có phương kinh tuyến xã Tứ Mỹ, Tam Nông, Phú Thọ 33 Hình 3.5: Sơ đồ địa chất vùng Thuần Mỹ, Ba Vì, Hà Nội 38 Hình 3.6: Mặt cắt địa chất thủy văn tuyến A – B 39 Hình 3.7: Sơ đồ đới đứt gãy trũng Hịa Bình 42 Hình 4.1: Bản đồ địa chất thủy văn mỏ nước khống Thanh Thủy – Phú Thọ 46 Hình 4.2: Bản đồ điểm nghiên cứu địa nhiệt mỏ nước khống Thanh Thủy 50 Hình 4.3: Bản đồ đẳng nhiệt mỏ nước khoáng Thanh Thủy – Phú Thọ 51 Hình 4.4: Sơ đồ phân bố lỗ khoan khai thác nước mỏ nước khoáng Thuần Mỹ 54 Hình 4.5: Mối quan hệ SO42- δ34S sulphat tan nước giếng khoan 72 Hình 4.6: Quan hệ Cl-/SO42- δ34S giếng khoan sâu 74 Hình 4.7: Quan hệ [Ca2+]/[SO42-] mẫu nước giếng δ34S tương ứng sulphat tan mẫu nước giếng khoan sâu 30m khu vực Thuần Mỹ, Ba Vì, Hà Nội 75 Hình 4.8: Mối quan hệ SO42- δ34S giếng khơi 76 Hình 4.9: Mối quan hệ SO42- giếng khơi vào mùa mưa mùa khô 77 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Số khối, đồng vị giới hạn phát nguyên tố phương pháp AAS 20 Bảng 4.1: Kết bơm thí nghiệm khai thác - thí nghiệm lỗ khoan đới nước khoáng 48 Bảng 4.2: Các đặc trưng thống kê nhiệt độ nước ngầm khu vực Thanh Thủy 49 Bảng 4.3: Đặc trưng thống kê nhiệt độ nước ngầm khu vực Thuần Mỹ 53 Bảng 4.4: Đặc trưng thống kê hàm lượng nguyên tố đa lượng nước ngầm khu vực Thanh Thủy 56 Bảng 4.5: Các đặc trưng thống kê hàm lượng nguyên tố đa lượng nước ngầm khu vực Thuần Mỹ 58 Bảng 4.6: Hàm lượng số nguyên tố vi lượng nước ngầm khu vực Thanh Thủy 59 Bảng 4.7: Hàm lượng số nguyên tố vi lượng nước ngầm khu vực Thuần Mỹ 60 Bảng 4.8: Kết phân tích hàm lượng kim loại nặng khu vực La Phù – Thuần Mỹ 61 Bảng 4.9: Hàm lượng radon nước khoáng khu vực Thanh Thủy 65 Bảng 4.10: Kết phân tích số tiêu đa lượng nước khống hóa nóng khu vực La Phù - Thuần Mỹ 67 Bảng 4.11: Kết phân tích hàm lượng ion đa lượng lỗ khoan 79 Bảng 4.12: Đánh giá chất lượng nước khoáng vùng La Phù – Thuần Mỹ theo tiêu chuẩn định danh nước khoáng LK101 81 Bảng 4.13: Đánh giá chất lượng nước khoáng vùng La Phù – Thuần Mỹ theo tiêu chuẩn định danh nước khoáng LK58 82 Bảng 4.14: Đánh giá chất lượng nước khoáng vùng La Phù – Thuần Mỹ theo tiêu chuẩn định danh nước khoáng LK1 83 Bảng 4.15: Đánh giá chất lượng nước khoáng vùng La Phù – Thuần Mỹ theo tiêu chuẩn định danh nước khoáng LK2 84 Bảng 4.16: Đánh giá chất lượng nước khoáng LK101 theo tiêu chuẩn nước khống thiên nhiên đóng chai QCVN 6.1-2010/BYT 86 Bảng 4.17: Đánh giá chất lượng nước khoáng LK58 theo tiêu chuẩn nước khống thiên nhiên đóng chai QCVN 6.1-2010/BYT 88 Bảng 4.18: Đánh giá chất lượng nước khoáng LK1 theo tiêu chuẩn nước khống thiên nhiên đóng chai QCVN 6.1-2010/BYT 90 Bảng 4.19: Đánh giá chất lượng nước khoáng LK2 theo tiêu chuẩn nước khống thiên nhiên đóng chai QCVN 6.1-2010/BYT 92 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ AKT Á kinh tuyến AVT Á vĩ tuyến BYT Bộ Y tế ĐB – TN Đông bắc – tây nam ĐCTV Địa chất thủy văn ĐG Đứt gãy KPHĐ Không phát LK Lỗ khoan Max Giá trị lớn Mean Giá trị trung bình Median Trung vị Min Giá trị nhỏ NK – NN Nước khoáng – nước nóng QCVN Quy chuẩn Việt Nam KT – TN Khai thác – thí nghiệm SD Độ lệch chuẩn TB – ĐN Tây bắc – đông nam MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Nước đất nói chung nước ngầm nói riêng nguồn tài nguyên thiên nhiên vô quý giá Khi nguồn nước ngầm đáp ứng đủ điều kiện nhiệt độ yếu tố đặc hiệu để trở thành nước khống – nước nóng ý nghĩa lớn phát triển kinh tế quốc gia giới Theo quy định Luật khoáng sản số 60/2010/QH12 Quốc Hội thông qua ngày 17 tháng 11 năm 2010 nước khống định nghĩa sau: “Nước khống nước thiên nhiên đất, có nơi lộ mặt đất, có thành phần, tính chất số hợp chất có hoạt tính sinh học đáp ứng tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật Việt Nam tiêu chuẩn nước phép áp dụng Việt Nam” Cũng theo Luật khống sản nước nóng định nghĩ sau: “ Nước nóng nước thiên nhiên đất, có nơi lộ mặt đất, ln ln có nhiệt độ cao theo quy định tiêu chuẩn Việt Nam theo tiêu chuẩn nước Nhà nước Việt Nam cho phép áp dụng” Về mặt y học, NK - NN coi loại “thuốc chữa bệnh” thiên nhiên có tác dụng chữa trị nhiều chứng bệnh thần kinh, hô hấp, tiêu hóa,… Và chúng sử dụng với nhiều với nhiều liệu pháp khác nhau: tắm ngâm, uống, xông, Hơn loại bùn khống tích tụ nơi xuất lộ nước khống có giá trị chữa bệnh tốt Với cơng nghiệp đại với số nguồn nước khống có chứa số hợp chất, khí vi ngun tố có hàm lượng lớn tách chúng thành sản phẩm có ích khí CO2, sođa, muối ăn, Thêm vào đó, nguồn NK – NN cịn có giá trị khai thác phục vụ du lịch, giải trí Các nguồn nước nóng với nhiều cấp nhiệt độ cho phép khai thác lượng địa nhiệt phục vụ cho mục đích khác như: ấp trứng, ngâm giống, sưởi ấm, sấy nông sản, phát điện,… Tuy NK – NN biết đến sử dụng từ lâu đời việc nghiên cứu cách khoa học nguồn tài nguyên thức năm 1895 trở Năm 1895, cơng trình điều tra sớm nguồn nước khống Phước Bình (nay nguồn Phúc Thọ) thuộc tỉnh Quảng Nam C Madrolle thực hiện, có lấy mẫu phân tích lý – hóa nước tỷ mỉ Sau thập kỷ đầu kỷ này, người Pháp công bố nhiều công trình nghiên cứu địa lý, địa chất Đơng Dương, có mơ tả với mức độ khác nguồn NK – NN Cũng cần kể đến cơng trình nghiên cứu người Việt Nam bác sĩ Lê Khắc Quyền nguồn nước khống Biến Cải (n Bái) nhằm mục đích chữa bệnh công bố năm 1943 Sau thống đất nước xuất hàng loạt cơng trình quan trọng: đồ nước khoáng miền Tây Bắc Việt Nam Cao Thế Dũng Ngô Ngọc Cát thành lập, đồ NK – NN Việt Nam (Cao Thế Dũng làm chủ biên) Atlas quốc gia Việt Nam, đồ nguồn NK Việt Nam (tác giả Đỗ Tiến Hùng, Trần Hồng Phú) kèm theo đồ ĐCTV Việt Nam tỷ lệ 1: 500.000, báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu “Nước khoáng miền Bắc Việt Nam” Châu Văn Quỳnh, “Nước khoáng CHXHCN Việt Nam” (Cao Thế Dũng chủ biên), “Đánh giá nguồn nước khoáng Việt Nam quan điểm sử dụng vào mục đích chữa bệnh” (P Hoppe chủ biên), “Nghiên cứu chuyển giao công nghệ khai thác sử dụng NK Việt Nam phục vụ kinh tế dân sinh” (Ngô Ngọc Cát chủ biên); luận án phó tiến sĩ NK – NN Ngô Ngọc Cát, Cao Thế Dũng, Nguyễn Nhân Đức, Châu Văn Quỳnh Khu vực La Phù – Thuần Mỹ nằm địa phận hai huyện Thanh Thủy tỉnh Phú Thọ huyện Ba Vì, Hà Nội; với địa hình nằm trải dọc theo hai bên sơng Đà Trong khoan thăm dị người ta tình cờ phát nguồn nước khống nóng khu vực Đó quà quý thiên nhiên ban tặng cho người dân nơi Cũng phát nguồn nước khống nóng nắm bắt nhu cầu thị trường nên vài năm gần đây, người dân khu vực khai thác ạt để mở dịch vụ tắm nước khoáng nóng Do hành động tự phát dẫn đến nguy phá hủy nguồn nước khoáng, nước nóng Song mặt khác, việc làm mở cho quan chức thấy tầm quan trọng nguồn tài nguyên quý giá Tuy nguồn nước khống, nước nóng nơi TT 18 Chỉ tiêu phân tích Đơn vị QCVN 6- Kết 1/ phân tích 2010/BYT (từ - đến) Hoạt động bề mặt Đạt mg/l ≤ 0,02 < 0,01 mBq/l 0,018 5,3 – 26,7 mBq/l 0,767 10 – 1261 Tổng hoạt độ 19 phóng xạ  Đánh giá Không đạt Tổng hoạt độ 20 21 22 23 phóng xạ  Hydrocacbon thơm đa vịng Dầu khoáng Dư lượng thuốc bảo vệ thực vật 24 Ecoli 25 Coliform tổng số 26 27 28 Không đạt µg/l ≤ 0,7 mg/l ≤ 1,2 mg/l ≤ 0,03 < 0,001 Đạt CFU/250 ml 0 Đạt 0 Đạt 0 Đạt 0 Đạt 0 Đạt CFU/ 250 ml Steptococci CFU/ feacal 250 ml Pseudomonas CFU/ aeruginosa 250 ml Bào tử vi khuẩn CFU/ kỵ khí khử sunfit 250 ml KPHĐ Nguồn [7] 87 Bảng 4.17: Đánh giá chất lượng nước khoáng LK58 theo tiêu chuẩn nước khống thiên nhiên đóng chai QCVN 6.1-2010/BYT TT Chỉ tiêu phân tích QCVN 6-1/ Đơn vị 2010/BYT Kết phân tích (từ - đến) Đánh giá Màu sắc TCU 15  Đạt Độ đục NTU  2 Đạt NO2- mg/l 0,1 Đạt NO3- mg/l  50 0,01 Đạt Pb2+ mg/l 0,01 As mg/l 0,01 Cd mg/l 0,003 Mn2+ mg/l 0,4 Cu mg/l 1,0 10 Ni mg/l  0,02 11 Cr mg/l 0,05 12 Sb mg/l 0,005 13 Bo mg/l 5,0 14 Hg mg/l 0,001 15 Se mg/l 0,01 16 Ba mg/l 0,7 17 CN mg/l 0,07