Mục tiêu tổng quát của luận án là nâng cao hiệu quả việc xác định cấu trúc móng trước Kainozoi bằng một hệ phương pháp trọng lực hiện đại phục vụ công tác nghiên cứu cấu trúc sâu, tìm kiếm và thăm dò khoáng sản trên thềm lục địa Việt nam. Xây dựng sơ đồ cấu trúc tầng đá móng trước Kainozoi theo tài liệu trọng lực và các tài liệu địa vật lý khác trên một số bể trầm tích thuộc thềm lục địa Việt Nam.
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN _ Nguyễn Kim Dũng NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG HỆ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH, XỬ LÝ HIỆN ĐẠI XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC MÓNG TRƯỚC KAINOZOI TRÊN MỘT SỐ BỂ TRẦM TÍCH THUỘC THỀM LỤC ĐỊA VIỆT NAM THEO TÀI LIỆU ĐỊA VẬT LÝ Chuyên ngành: Vật lý địa cầu Mã số: 62440111 DỰ THẢO TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ Hà Nội - 2017 Công trình hồn thành tại: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: Hướng dẫn : PGS.TS Đỗ Đức Thanh Hường dẫn phụ : TS Hoàng Văn Vượng Phản biện: Phản biện: Phản biện: Luận án bảo vệ trước Hội đồng cấp Đại học Quốc gia chấm luận án tiến sĩ họp vào hồi ngày tháng năm 20 Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Quốc gia Việt Nam - Trung tâm Thông tin - Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội MỞ ĐẦU Thềm lục địa Việt Nam phần Biển Đơng, có diện tích rộng lớn, nằm trải dài dọc theo đất nước từ Bắc xuống Nam, bao gồm nhiều bể trầm tích lớn như: bể Sông Hồng, bể Phú Khánh, bể Cửu Long, bể Nam Côn Sơn,… Các kết điều tra khảo sát, nghiên cứu vùng biển Việt Nam nói chung bể trầm tích nói riêng năm qua cho thấy tranh cấu kiến tạo, địa động lực, cấu trúc sâu vỏ trái đất, đặc điểm địa tầng, mơi trường trầm tích, địa hình địa mạo, v v thềm lục địa Việt Nam kế cận ngày sáng tỏ Mặc dù kết thu địa chất-địa vật lý bể trầm tích phong phú, nhiên kết phần lớn tập trung cấu trúc địa chất tầng trầm tích Kainozoi, hay cấu trúc bề mặt ranh giới bản: bề mặt móng trước Kainozoi, bề mặt Conrat, bề mặt Moho Trong đó, cấu trúc bên móng trước Kainozoi như: phân bố mật độ theo chiều ngang, khối cấu trúc hay tồn đứt gãy tầng cịn quan tâm quan tâm nhỏ lẻ, phương pháp sử dụng cịn hạn chế Vì vậy, Để góp phần nâng cao hiệu nghiên cứu cấu trúc địa chất sâu, đặc biệt tranh cấu trúc móng trước Kainozoi số bể trầm tích thuộc thềm lục địa Việt Nam, NCS lựa chọn đề tài luận án tiến sĩ với tiêu đề: “ Nghiên cứu áp dụng hệ phương pháp phân tích, xử lý đại xác định cấu trúc móng trước Kainozoi số bể trầm tích thuộc thềm lục địa Việt Nam theo tài liệu địa vật lý” Mục tiêu luận án : Nâng cao hiệu việc xác định cấu trúc móng trước Kainozoi hệ phương pháp trọng lực đại phục vụ công tác nghiên cứu cấu trúc sâu, tìm kiếm thăm dị khoáng sản thềm lục địa Việt nam Xây dựng sơ đồ cấu trúc tầng đá móng trước Kainozoi theo tài liệu trọng lực tài liệu địa vật lý khác số bể trầm tích thuộc thềm lục địa Việt Nam Nhiệm vụ luận án Nghiên cứu áp dụng hệ phương pháp phân tích, xử lý đại nhằm xác định cấu trúc móng trước Kainozoi theo tài liệu trọng lực Hiện thực hóa việc áp dụng hệ phương pháp qua việc xây dựng chương trình máy tính, tính tốn thử nghiệm mơ hình số số liệu thực tế Xác định phân bố khối cấu trúc - mật độ hệ thống đứt gãy để từ xác định đặc điểm cấu trúc móng trước Kainozoi số bể trầm tích theo hệ phương pháp đề xuất Kết khoa học ý nghĩa thực tiễn luận án Đã đề xuất áp dụng có hiệu hệ phương pháp phân tích xử lý đại: phương pháp giải toán ngược 3D, phương pháp tính trị riêng ten xơ gradient trọng lực, phương pháp xác định kết hợp vị trí độ sâu tới biên nguồn nhờ đạo hàm tín hiệu giải tích theo hướng giải chập Euler để đạt mục tiêu luận án Xác định phân bố mật độ, cấu trúc khối tảng phân bố không gian đứt gãy đá móng trước Kainozoi số bể trầm tích thuộc thềm lục địa Việt nam Bổ sung sơ đồ cấu trúc móng trước Kainozoi bể trầm tích Sơng Hồng, Cửu Long Nam Côn Sơn thuộc thềm lục địa Việt Nam sở tổng hợp kết phân bố mật độ, cấu trúc khối tảng phân bố không gian hệ đứt gãy theo tài liệu trọng lực Những điểm luận án Áp dụng thành công việc giải toán ngược 3D phương pháp lựa chọn để xác định phân bố mật độ đá móng trước Kainozoi bể trầm tích Sơng Hồng, Cửu Long Nam Côn Sơn thuộc thềm lục địa Việt Nam sở thuật tốn bóc lớp theo tài liệu trọng lực Đã đề xuất kết hợp việc tính đạo hàm tín hiệu giải tích theo hướng tenxơ gradient trọng lực với giải chập Euler nguồn số liệu mức nâng trường khác để xác định vị trí độ sâu hệ đứt gãy đá móng Đã bổ xung thêm phân bố theo diện mật độ lớp đá móng trước Kainozoi, cấu trúc khối, đặc điểm đứt gãy tồn lớp đá móng trước Kainozoi góp phần làm sáng tỏ đặc điểm cấu trúc móng trước Kainozoi bể trầm tích Sơng Hồng phần Đơng Nam thềm lục địa Việt Nam Cấu trúc luận án Ngoài phần mở đầu, kết luận kiến nghị nghiên cứu luận án bố cục gồm chương: Chương 1: Tổng quan tình hình nghiên cứu địa chất-địa vật lý thềm lục địa Việt Nam kế cận Chương 2: Nghiên cứu hệ phương pháp đại xác định cấu trúc móng trước Kainozoi Chương 3: Áp dụng hệ phương pháp phân tích, xử lý đại nghiên cứu cấu trúc móng trước Kainozoi bể trầm tích thềm lục địa Việt Nam Kết luận án công bố trong: 01 hội nghị quốc tế 05 báo nước CHƯƠNG TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ ĐỊA CHẤT-ĐỊA VẬT LÝ TRÊN THỀM LỤC ĐỊA VIỆT NAM VÀ KẾ CẬN 1 Hoạt động điều tra nghiên cứu địa chất địa vật lý biển 1.1.1 Hoạt động điều tra nghiên cứu trước 1975 Nhìn chung, giai đoạn này, kết điều tra khảo sát vùng biển Việt Nam thực chủ yếu công ty Mỹ số nước phương tây với mục đích tìm kiếm, đánh giá nguồn lợi hải sản, thủy văn, môi trường, kết địa chất-địa vật lý sơ khai chủ yếu gắn liền với cơng tác tìm kiếm, khai thác dầu khí cơng ty dầu khí giới 1.1.2 Hoạt động điều tra nghiên cứu biển từ 1975 đến 2000 Đây giai đoạn quan trọng với hoạt động điều tra khảo sát tăng cường mở rộng phạm vi với kết điều tra khảo sát, nghiên cứu phong phú có chất lượng cao địa chất-địa vật lý vùng biển thềm lục địa Việt Nam: - Các hoạt động thăm dị tổng cục dầu khí - Các hoạt động hợp tác quốc tế: Việt – Nga; Việt – Pháp; - Các hoạt động nghiên cứu chương trình nghiên cứu biển trọng điểm cấp nhà nước: Nhìn chung, giai đoạn này, nghiên cứu cấu trúc địa chất chủ yếu tầng trầm tích Kainozoi, kết thu phong phú có độ chi tiết Vị trí đặc điểm đứt gãy phát hiện, chúng bước xác hóa hay bổ sung đặc điểm hình học phân bố khơng gian Độ sâu đặc điểm bề mặt ranh giới (độ sâu bề mặt đáy Kainozoi, mặt conrat, Moho, ) phân bố mật độ móng trước Kainozoi nghiên cứu xác định Tuy nhiên, kết rời rạc, kết tính tốn chưa cho độ tin cậy cao phát triển cơng nghệ máy tính chưa cho phép Đáng ý giai đoạn phát dầu đá móng nhờ có phối hợp với nước ngồi nên có cớ sở liệu địa chấtđịa vật lý tương đối phong phú 1.1.3 Hoạt động điều tra nghiên cứu từ năm 2000 đến Trong giai đoạn này, nhiều cơng trình mang tính tổng hợp, đúc kết: Mai Thanh Tân, 2003; Nguyễn Hiệp, 2005; Nguyễn Thế Tiệp,2005; Các đồ địa chất- địa vật lý bước hoàn thiện chi tiết Tuy nhien, nhận thấy đồ phần cấu trúc móng trước Kainozoi bao gồm phân bố mật độ, cấu trúc khối, hệ thống đứt gãy chưa làm sáng tỏ cấu trúc móng trước Kainozoi bao gồm độ sâu đến đáy Kainozoi, bề mặt ranh giới Moho, đứt gãy bề mặt móng, hay nằm Kainozoi, hay nằm vỏ đề cập, phân loại ngày có độ chi tiết 1.2 Các phương pháp trọng lực nghiên cứu cấu trúc địa chất sâu 1.2.1 Tình hình nghiên cứu nước ngồi 1.2.1.1 Phương pháp xác định ranh giới phân chia mật độ - Talwani, 1959 đưa phương pháp cho phép xác định dị thường trọng lực vật thể 2D có tiết diện ngang đa giác Sau Talwani Eving xác định dị thường trọng lực vật thể 3D Cordell Henderson, 1968 giải toán ngược trọng lực ba chiều theo phương pháp lựa chọn Parker Oldelburg, 1974 đưa phương pháp giải miền tần số 1.2.1.2 Phương pháp xác định biên nguồn Nhờ phát triển công nghệ, phương pháp phân tích xử lý trường nhiều nhà địa vật lý nghiên cứu áp dụng, phương pháp chủ đạo xoay quanh việc phân tích, xử lý thành phần tensor gradient trọng lực kết hợp với phương pháp giải chập Euler việc xác định độ sâu nguồn: Oruc.B, 2013 [128], Beiki ,M ,2010, Nhìn chung, để xác định phân dị ngang với độ sâu biên nguồn hay xác định bề mặt ranh giới có nhiều tác giả giới nghiên cứu đưa phương pháp xử lý đại khác nhau, mục đích chung mà tác giả hướng tới nhằm tăng độ xác kết nghiên cứu tăng tốc độ tính tốn 1.2.2 Tình hình nghiên cứu nước - Về phân bố mật độ: Các phương pháp sử dụng nước hạn chế: phương pháp mơ hình hóa cấu trúc khối vỏ Trái Đất, phương pháp tương quan, - Hệ thống đứt gãy: Các tác giả chủ yếu quan tâm đến đứt gãy trầm tích Kainozoi hay đứt gãy bề mặt ranh giới, đứt gãy móng trước Kainozoi quan tâm 1.3 Kết luận chương : Thứ nhất: Trong tầng trầm tích Kainozoi nghiên cứu, xác định chi tiết nhiều cơng trình thơng số địa chất bao gồm: phân bố mật độ, cấu trúc khối phân bố không gian hệ thống đứt gãy móng trước Kainozoi bể trầm tích thuộc thềm lục địa Việt nam biết đến sơ lược Thứ hai: Phương pháp trọng lực sử dụng để xác định thông số: phân bố mật độ, cấu trúc khối phân bố không gian đứt gãy cịn nhiều hạn chế Vì có độ xác cịn chưa cao chưa đưa nhìn tổng quan cấu trúc móng khu vực nghiên cứu CHƯƠNG NGHIÊN CỨU HỆ PHƯƠNG PHÁP HIỆN ĐẠI XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC MÓNG TRƯỚC KAINOZOI Dưới NCS đề xuất hệ gồm phương pháp phân tích, xử lý đại tài liệu trọng lực: phương pháp xác định phân bố mật độ móng trước Kainozoi, phương pháp độ cong tensor gradient trọng lực CGGT (The Curvature Gravity Gradient Tensor), phương pháp xác định kết hợp vị trí độ sâu đến biên nguồn nhờ đạo hàm tín hiệu giải tích theo hướng giải chập Euler Mỗi phương pháp NCS nghiên cứu, nâng cao từ sở lý thuyết đên xây dựng chương trình máy tính tính tốn thử nghiệm mơ hình để khẳng định khả áp dụng phương pháp trước áp dụng vào xác định cấu trúc móng trước Kainozoi bể trầm tích thuộc thềm lục địa Việt Nam 2.1 Phương pháp xác định phân bố mật độ móng trước Kainozoi 2.1.1 Cơ sở lý thuyết - Xem vỏ trái đất gồm lớp: lớp nước biển, lớp trầm tích kainozoi lớp đá móng trước Kainozoi Khi đó, trường dị thường bougher quan sát là: obs reg b as sed g (i, j ) g (i, j ) g (i, j ) g (i, j ) bas - Phần dị thường dư g(i, j) móng thiết lập : reg obs sed g (bas i , j ) g (i , j ) g (i , j ) g (i , j ) - Để xác định phân bố mật độ đá móng, ta chia lớp đá móng thành lăng trụ thẳng đứng Mỗi lăng trụ (i,j) có bề rộng khoảng cách x, Δy điểm quan sát, có đáy z(ti, j ) bề mặt Z ( i , j ) móng, có đáy trùng với bề mặt Moho bas (i , j ) mật độ dư tương ứng Quá trình tính tốn theo bước có sau : Từ giá trị dị thường dư g(bas i, j ) , ta tiến hành đánh giá ban đầu phân bố mật độ dư đá móng thực theo phương pháp xác định trực tiếp g(bas (2.1) i, j ) bas b (i , j ) 2 f Z(bas i, j ) mật độ dư không đổi theo chiều sâu ( = 0), hoặc: (bas i, j ) g (bas i, j ) ( ) ln bas 2 f Z ( i , j ) (2.2) mật độ dư thay đổi theo quy luật hàm mũ theo độ sâu ( 0) bas b t đó: Z ( i , j ) Z ( i , j ) Z ( i , j ) bề dày móng Theo BhaskaraRao xác định dị thường trọng lực lăng trụ sau lấy tổng dị thường trọng lực (M*N) lăng trụ để thu dị thường g (cal i , j ) móng bas Ký hiệu g (dev i , j ) độ lệch dị thường g(i , j ) dị thường tính tốn g(cal i, j ) điểm thứ (i,j) mặt quan sát Độ lệch lại sử dụng để xác định thay đổi mật độ dư móng sau lần lựa chọn: g (dev i, j ) bas (i , j ) Khi = (2.3) 2 f Z (bas i, j ) g (dev i, j ) bas Khi (2.4) (i , j ) bas bas 2 f Z (i , j ) exp( Z ( i , j ) ) Sự thay đổi mật độ dư cộng dồn vào giá trị ban đầu (2.1) (2.2) g(cal i, j ) tiếp tục sử dụng để tính bước 2, sau bước Các bước lặp lại sai số bình phương cal trung bình dị thường dư g (bas dị thường tính toán g (i, j ) i, j ) nhỏ sai số cho phép 2.1.2 Xây dựng chương trình tính tốn Phần trường phơng khu vực thử nghiệm theo hai cách: Nâng trường với mức nâng khác xấp xỉ trường đa thức bậc n, mức nâng trường tối ưu lựa chọn với mức nâng này, hệ số tương quan kết tính theo hai cách đạt giá trị lớn Trên sở lý thuyết trình bày trên, NCS tiến hành xây dựng sơ đồ khối chương trình máy tính ngơn ngữ Matlab 2.1.3 Mơ hình kết tính tốn 2.1.3.1.Các tham số mơ hình a) Tham số địa hình mặt ranh giới:địa hình mặt Moho, mặt móng bề dày trầm tích mặt ranh giới giả định b) Tham số mật độ : - Mật độ dư lớp trầm tích Kainozoi giả định: z 0.7862 0.3951 z 0.0582 z2 (2.6) - Mật độ dư mặt Moho lấy đồng 0,53 g/cm3 2.1.3.2.Kết tính tốn a) b) Hình 2.3 Kết xác định phân bố mật độ đá móng a)Mơ hình phân bố mật độ; b) Phân bố độ dư lần lặp cuối 2.1.4 Nhận xét: Từ kết thu từ việc xây dựng thuật tốn, thành lập chương trình tính tốn thử nghiệm mơ hình nhằm giải toán ngược trọng lực 3D xác định phân bố mật độ đá móng, ta có vài nhận xét sau: - Thuật tốn chương trình xây dựng đơn giản mang lại kết tính xác, cho tốc độ hội tụ nhanh ổn định - Khi giải toán ngược xác định phân bố mật độ đá móng, việc lọc trường phông khu vực cho kết tốt có kết hợp phương pháp xấp xỉ đa thức bậc n với phương pháp nâng trường thơng qua việc tính hệ số tương quan nhằm tìm mức nâng tối ưu - Kết tính mơ hình cho thấy mơi trường địa chất có địa hình ranh giới phức tạp việc giải toán ngược xác định phân bố mật độ đá móng cho sai số chấp nhận (Rms thay đổi khoảng từ 0,038 đến 0,048) Điều chứng tỏ tính ổn định thuật tốn chương trình.Vì hồn tồn áp dụng việc giải tốn thực tế 2.3.2 Xây dựng chương trình tính tốn Trên sở lý thuyết trình bày trên, NCS tiến hành xây dựng sơ đồ khối chương trình máy tính ngơn ngữ Matlab 2.3.3 Mơ hình số kết tính tốn 2.3.3.1.Các tham số mơ hình NCS đưa mơ hình: mơ hình có vật đơn, mơ hình phức tạp hơn, gồm vật thể gây dị thường (bảng 2.3) 2.3.3.2.Các kết tính tốn Bảng 2.3 Các tham số mơ hình X1/X2 Y1/Y2 Z1/Z2 Mật độ dư (g/cm3) Vật 30/40 75/85 1/4 -0.1 Vật 65/75 75/85 1/6 0.2 Vật 75/85 65/75 2/6 0.2 Vật 110/120 65/75 2/6 0.3 Vật 50/100 50/100 6/12 0.4 Hình 2.10b) Giá trị HGAmax d)Giá trị EDmax Hình 2.11 – Kết ước tính độ sâu tới nguồn mơ hình a) Trường quan sát;b)Độ sâu tới nguồn;c) Tần suất xuất độ sâu 2.3.4 Nhận xét Trên sở kết thu từ việc xây dựng chương trình tính tốn thử nghiệm mơ hình số từ đơn giản đến phức tạp, NCS rút nhận xét sau: 11 - Mặc dầu thuật toán phức tạp phương pháp sử dụng tín hiệu giải tích theo hướng thành phần tensor gradient trọng lực (ED) chương trình máy tính xây dựng theo phương pháp cho phép xác định xác vị trí biên độ sâu ước tính nguồn - Việc xác định vị trí biên nguồn phương pháp tính giá trị cực đại hàm ED có độ xác cao so với việc tính giá trị cực đại hàm HGA truyền thống Cụ thể tín hiệu EDmax khắc phục tốt tượng giao thoa so với tín hiệu HGA trường hợp đối tượng gây dị thường khơng có phân dị tốt theo phương nằm ngang thẳng đứng - Vấn đề toán giải chập Euler xác định độ sâu theo cách gán chọn sử dụng số liệu tín hiệu giải tích theo hướng khắc phục phụ thuộc vào số cấu trúc,vấn đề cịn lại kích thước cửa sổ 2.3.5 Thử nghiệm áp dụng phương pháp việc xác định vị trí ước tính độ sâu đứt gãy móng trước Kainozoi vùng trũng Sơng Hồng Hình 2.12 Vị trí độ sâu ước tính nguồn tần suất xuất độ sâu Để nghiên cứu nguồn đá móng, NCS nâng trường lên 8km Ở mức nâng này, trường thu phần loại bỏ phần trường địa phương có bước song ngắn, phản ánh hiệu ứng trọng lực chủ yếu nguồn nằm sâu Trường dị thường biến đổi sử dụng để xác định vị trí độ sâu đến biên nguồn.Trong q trình tính tốn, thơng số số cấu trúc lựa chọn kích thước cửa sổ sử dụng thơng số lựa chọn thử nghiệm mơ hình trình bày Kết thu vị trí độ 12 sâu đến biên nguồn theo phương pháp (ED EDDAS) khu vực nghiên cứu biểu diễn hình 2.12 chấm có màu khác Nhận xét : - Với đối tượng nghiên cứu đứt gãy sâu đá móng, việc kết hợp tính giá trị cực đại hàm ED (EDmax) với hệ phương pháp xử lý tài liệu trọng lực bao gồm: phương pháp biến đổi trường kết hợp với phương pháp tín hiệu giải tích theo hướng phương pháp giải chập Euler số liệu tín hiệu giải tích theo hướng tensor gradient trọng lực, cho phép xác định khơng vị trí mà ước lượng điểm đầu, điểm cuối đứt gãy, nhờ ta ước lượng độ sâu tồn tại, biên nguồn nằm móng trước Kainozoi, cách định lượng nhanh chóng - Kết áp dụng thử nghiệm khu vực trũng Sông Hồng cho thấy, phương pháp đứt gãy có khu vực, phương pháp cịn cho thấy đứt gãy tìm thấy độ sâu 8km, chí tới 15km, đứt gãy phá hủy móng trước Kainozoi 2.4 Kết luận chương Qua việc nghiên cứu, nâng cao hiệu việc áp dụng phương pháp đại thực hóa chúng qua việc xây dựng chương trình máy tính tính tốn thử nghiệm mơ hình số số liệu thực tế nhằm nghiên cứu cấu trúc móng trước Kainozoi, rút số nhận xét sau: - Việc mở rộng toán ngược cho trường hợp 3D nhằm xác định phân bố mật độ trung bình tầng đá móng sở tính bóc lớp phần dị thường trọng lực lớp trầm tích nằm lọc trường phơng khu vực (phần dị thường gây địa hình mặt Moho) hồn tồn khả thi Nó cho độ xác cao (Rms thay đổi khoảng từ 0,038 đến 0,048 mgal) phép lọc trường phông khu vực thực cách kết hợp việc xấp xỉ đa thức bậc n với phương pháp nâng trường thơng qua việc tính hệ số tương quan nhằm tìm mức nâng tối ưu - Việc áp dụng phương pháp tính trị riêng tenxơ gradient ngang trọng lực, cho phép xác định cấu trúc khối tảng móng trước Kainozoi 13 Theo phương pháp đường đồng mức hàm det() IE cho phép xác định biên khối cấu trúc tốt Khơng thế, chúng cịn cho phép tách biên khối gây dị thường có mật độ dư dương (đường đồng mức hàm λ1) khối gây dị thường có mật độ dư âm (đường đồng mức hàm λ2) - Việc đề xuất áp dụng kết hợp phương pháp đạo hàm tín hiệu giải tích theo hướng với phương pháp giải chập Euler số liệu đạo hàm tín hiệu giải tích theo hướng mức nâng trường khác cho phép xác định khơng vị trí biên mà cịn cho phép ước tính độ sâu tới biên nguồn - Việc sử dụng hàm ED xác định thơng qua đạo hàm tín hiệu giải tích theo hướng khắc phục tượng giao thoa tốt so với hàm biên độ HGA truyền thống Hơn nữa, để ước lượng độ sâu đến biên nguồn việc gán chọn số cấu trúc n=0.05 vào không gian nghiệm ban đầu (nghiệm gần tốn khơng chỉnh Tikhonov) với việc sử dụng nguồn số liệu đầu vào giá trị đạo hàm tín hiệu giải tích theo hướng tốn giải chập Euler giúp cho việc lựa chọn số cấu trúc cho kết ước tính nhanh - Có thể kết hợp phương pháp xác định biên nguồn nhờ tính trị riêng (CGGT) phương pháp dùng đạo hàm tín hiệu giải tích theo hướng (ED) với phương pháp biến đổi trường (nâng trường) để xác định nguồn nằm sâu thấy xu hướng phát triển theo chiều sâu nguồn gây dị thường - Ba yếu tố: phân bố mật độ, cấu trúc khối hệ đứt gãy ba yếu tố cấu thành nên phần cấu trúc bên móng trước Kainozoi.Vì vậy, với việc áp dụng hệ ba phương pháp kể kết hợp với phương pháp biến đổi trường nhằm xác định kết chồng chập yếu tố cho ta tranh tổng quan cấu trúc móng trước Kainozoi khu vực nghiên cứu 14 CHƯƠNG ÁP DỤNG HỆ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH, XỬ LÝ HIỆN ĐẠI NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC MÓNG TRƯỚC KAINOZOI CÁC BỂ TRẦM TÍCH TRÊN THỀM LỤC ĐỊA VIỆT NAM 3.1 Cơ sở số liệu 3.1.1 Nguồn số liệu trọng lực 3.1.2 Nguồn số liệu trọng lực vệ tinh: Nguồn số liệu trọng lực vệ tinh D.T.Saudwell với khoảng cách lưới số liệu 1' x 1' NCS tính tốn chuyển sang dị thường trọng lực Bougher 3.1.3 Nguồn số liệu địa chấn nguồn khác: Số liệu độ sâu đáy trầm tích Kainozoi, địa hình mặt Moho, bề dày trầm tích Kainozoi NCS tham khảo từ “ATLAS Các điều kiện tự nhiên môi trường vùng biển Việt Nam kế cận” cho tất tính toán xác định phân bố mật độ 3.2 Xác định cấu trúc móng trước Kainozoi bể trầm tích Sơng Hồng 3.2.1.Phân bố mật độ trung bình đất đá móng trước Kainozoi - Mật độ dư tầng trầm tích Kainozoi xem Δσ(z)=-0.27 g/cm3 Trường phơng khu vực loại bỏ cách tính tương quan mức nâng trường với trường phông thu việc xấp xỉ trường quan sát đa thức bậc Mức nâng 100km chọn làm trường phơng khu vực Hình 3.13 a).Phân bố mật độmóng trước Kainozoi; b).Vị trí khu vực nghiên cứu;c).Tốc độ hội tụ Nhận xét - Với địa hình mặt Moho phạm vi bể chìm dần theo hướng Đơng Nam-Tây Bắc, việc loại bỏ phần phông khu vực cách chọn mức nâng trường tối ưu so với đa thức bậc cao hồn tồn Ở đây, 15 nhận thấy, phân bố mật độ móng có hình thái bề dày tầng trầm tích Kainozoi phủ bên - Theo kết giải toán ngược trọng lực chiều thấy mật độ móng trước Kainozoi bể trầm tích Sơng Hồng có giá trị cao, dao động từ 2.6 đến 3.0 g/cm3 , phần mật độ cao (trên 2.8g/cm3) tập trung phần trung tâm bể, phần phía nam khu vực nghiên cứu thềm thềm Thanh Nghệ, thềm Hạ Long có mật độ thấp 2.68g/cm3 - Mặc dù tính tốn số liệu thực tế tốc độ hội tụ phương pháp nhanh ổn định Ở lần lặp thứ ta có Rms =70.2 mgal, sau 10 lần lặp Rms = 0.3115 mgal sau 23 lần lặp Rms = 0,0493 nhỏ giá trị sai số cho phép 0.05 3.2.2 Cấu trúc khối móng trước Kainozoi Các khối cấu trúc từ nông đến sâu xác định việc thực mức nâng trường khác Tại mức nâng, giá trị hàm detΓ ; λ1; λ2 xác định Kết đường đồng mức hàm biểu diễn hình 3.14 Để thấy bình đồ cấu trúc bên móng, NCS lựa chọn mức nâng 50km để tính tốn giá trị hàm detΓ; λ1 λ2 Hình 3.14 Các khối cấu trúc độ sâu khác xác định hàm det 16 Nhận xét -Sự đảo pha hàm detΓ=λ1λ2 thu thể thăng giáng cấu trúc móng Kainozoi bể trầm tích Sơng Hồng, đường đồng mức hàm λ1 tương ứng thể khối nâng, đường đồng mức hàm λ2 tương ứng thể khối sụt rõ nét Kết cho thấy, móng trước Kainozoi, hình thái thềm Đà Nẵng cấu trúc lõm, ngược với hình thái thềm Thanh Nghệ có hình thái giống bể Tây Lơi Châu 3.2.3.Hệ thống đứt gãy móng trước Kainozoi Để xác định vị trí ước tính độ sâu đến biên nguồn móng trước Kainozoi NCS nâng trường lên 20km để tính tốn (các chấm màu hình 3.19a) Nhận xét - Khi đối tượng nghiên cứu đứt gãy móng trước Kainozoi, kết hợp phép biến đổi trường với giải chập Euler số liệu đạo hàm tín hiệu giải tích theo hướng phép chuyển đổi từ biên độ tín hiệu giải tích theo hướng cực đại sang giá trị độ sâu, kết hợp cho ta tranh cắt lớp địa chất chi tiết từ nông đến sâu khu vực nghiên cứu - Biên nguồn xác định hàm ED có độ phân giải tốt so với hàm HGA truyền thống như: vị trí số điểm biên nguồn có thay đổi, bổ sung thêm nhiều điểm biên Kết áp dụng bể trầm tích Sơng Hồng cho thấy phương pháp xác định đứt gãy khu vực Hơn nữa, kết ban đầu độ sâu ghi nhận đứt gãy có độ sâu tồn 8km, chí 15km (hình 3.19c) 3.2.4 Hệ phương pháp xác định cấu trúc móng trước Kainozoi - Nếu thực tính Gradient ngang giá trị mật độ móng trước Kainozoi thấy trùng khớp với vị trí điểm cực đại xác định hàm ED - Xét độ lớn giá trị cực đại gradient ngang mật độ tỷ lệ thuận với giá trị độ sâu có nghĩa là: Tại điểm có giá trị độ sâu lớn tương ứng với gradient ngang mật độ lớn ngược lại (hình 3.20) 17 Hình 3.19 a) Cấu trúc – mật độ móng trước Kainozoi; b) Vị trí khu vực nghiên cứu; c) Tần suất xuất độ sâu nguồn; d) Tốc độ hội tụ 3.2.5 Nhận xét chung Với kết thu cấu trúc móng trước Kainozoi bể trầm tích Sơng Hồng NCS có số kết luận sau: - Việc giải toán ngược 3D kết hợp với tính bóc lớp lọc dị thường trọng lực cho thấy phân bố mật độ móng trước Kainozoi bể trầm tích Sơng Hồng có hình thái bể trầm tích, đặc trưng đường bao mật độ 2.76g/cm3 - Với đối tượng nghiên cứu đứt gãy móng trước Kainozoi,việc kết hợp phương pháp xác định vị trí cực đại hàm ED với giải chập Euler đạo hàm tín hiệu giải tích theo hướng mức nâng trường khác cho phép xác định đứt gãy khu vực Hơn nữa, kết ban đầu cho thấy đứt gãy có độ sâu tồn 8km, chí 15km - Biên khối cấu trúc móng trước Kainozoi bể trầm tích Sơng Hồng hoàn toàn xác định nhanh phương pháp CGGT kết hợp với phương pháp biến đổi trường 18 - Tổ hợp kết phân bố mật độ móng trước Kainozoi kết tính gradient ngang với phân bố vị trí độ sâu đến biên nguồn gây dị thường móng cho thấy chúng tiếp cận hai hướng khác lại có mối quan hệ mật thiết Hơn nữa, tranh cấu trúc móng trở nên rõ nét đầy đủ thơng tin phân tích tổ hợp, chồng chập kết thu phương pháp 3.3 Xác định cấu trúc móng trước Kainozoi phần thềm lục địa Đông Nam ViệtNam Phần thềm lục địa Đông Nam Việt Nam khu vực có tiềm dầu khí lớn, nằm khung tọa độ từ 1060-1110E, 60110N bao gồm bể trầm tích lớn bể Cửu Long, bể Nam Côn Sơn phần Trũng Sâu Biển Đông 3.3.1 Phân bố mật độ móng trước Kainozoi Phân bố mật độ móng trước Kainozoi thực tương tự bể Sông Hồng Hình 3.22 a).Phân bố mật độmóng trước Kainozoi; b) Vị trí khu vực nghiên cứu; c) Tốc độ hội tụ Nhận xét - Có thể thấy, phân bố mật độ móng trước Kainozoi có đường đồng mức mật độ σ=2.7 g/cm3 (đường màu tím) gần đường bao tồn chu vi bể trầm tích Cửu Long, với bể Nam Cơn Sơn đường đồng mức σ=2.76g/cm (đường màu đỏ) Mật độ móng đạt giá trị cực đại vị trí trung tâm bể: với bể Cửu long, giá trị cực đại σmax=2.76 g/cm3 cịn với bể Nam Cơn Sơn σmax =3.0 g/cm3 19 - Kết tính tốn định lượng mật độ đá móng phù hợp với số cơng trình nghiên cứu theo mặt cắt trước đây, giá trị mật độ giếng khoan R24 Phân bố mật độ theo diện thông tin định hướng cho công tác phân vùng khu vực có tiềm dầu khí, tài ngun khống sản nằm tầng đá móng - Tốc độ hội tụ giải tốn ngược với lần thứ có RMS=80.343526 mgal, sau 10 lần lặp giá trị RMS= 0.56407284 mgal; sau 45 lần lặp giá trị sai số RMS=0.048691027 mgal, nhỏ giá trị điều kiện cho phép RMS=0.05 mgal 3.3.2 Cấu trúc khối móng trước Kainozoi Các khối cấu trúc từ nông đến sâu xác định thông qua hàm λ1, λ2, detΓ mức nâng trường khác h = [10, 20, 25, 30, 35, 40] Hình3.24 Các khối cấu trúc thềm lục địa Đông Nam Nhận xét - Các khối cấu trúc móng trước Kainozoi thềm lục địa Đông Nam chi tiết đầy đủ mức nâng trường 10 20km Ở mức nâng trường cao hơn, bắt gặp khối cấu trúc nằm sâu móng, mức 60 cho thấy thấy tồn dải sụt đới nâng lớn vạch đường đồng mức hàm λ2 hàm λ1 Hai dải sụt xác định nằm gần song song , chạy theo hướng Tây Nam-Đơng Bắc - Có thể sử dụng đường đồng mức hàm λ2 để phác họa nhanh phân bố khối mật độ móng trước Kainozoi có σ > 2.67 g/cm3 Hơn 20 nữa, đường đồng mức xác định hai trường hợp bóc lớp trầm tích khơng bóc lớp trầm tích có hình dạng tương đồng 3.3.3 Hệ thống đứt gãy móng trước Kainozoi - Nhìn chung, kết thu đứt gãy móng trước Kainozoi khu vực thềm lục địa Đơng Nam có độ sâu tồn 6km, phân bố chủ yếu từ 8-15km, chí có nguồn tồn 30km 3.3.4 Hệ phương pháp xác định cấu trúc móng trước Kainozoi Hình 3.28 Các điểm biên nguồn phân bố mật độ móng trước Kainozoi 3.3.5 Nhận xét chung Trên sở kết thu rút số kết luận sau: - Theo phương nằm ngang (theo diện), giá trị mật độ móng có giá trị dao động mạnh từ 2.64 đến 3.0 g/cm3, phản ánh rõ hình thái bể trầm tích nằm khu vực: - Các khối cấu trúc móng chi tiết đầy đủ đường đồng mức hàm detΓ hay λ1; λ2 - Trên khu vực nghiên cứu, vị trí biên nguồn dị thường giá trị cực đại hàm ED mức độ phân giải tốt so với xác định phương pháp gradient ngang cực đại HGA có mối liên hệ chặt chẽ với đường biên khối mật độ khu vực Kết nghiên cứu cho thấy khu vực xuất nhiều đứt gãy có độ sâu tồn 21 dải rộng, từ 6km đến 30km chí 30km, đứt gãy có độ sâu tồn tai từ 8-10km nhiều - Hệ phương pháp minh giải tài liệu trọng lực đại kết hợp với số tài liệu đia vật lý khác làm tài liệu tham khảo cho phép có thêm thơng tin bổ sung nội cấu trúc móng trước Kainozoi rõ nét hơn, kết hoàn toàn khác với kết mà cho thấy đặc điểm móng 3.4 Kết luận chương Việc áp dụng hệ phương pháp phân tích, xử lý đại nghiên cứu cấu trúc móng trước Kainozoi bể trầm tích thềm lục địa Việt nam sở khối lượng lớn nguồn số liệu trọng lực địa vật lý khác thu thập thềm lục địa vùng Biển Đông kế cận cho thấy: a) Về phân bố mật độ - Sự phân bố mật độ móng trước Kainozoi hai khu vực: Bể trầm tích Sơng Hồng phần Đông nam thềm lục địa Việt nam bao gồm hai bể trầm tích Cửu Long Nam Cơn Sơn có hình thái bể bao đường đồng mức mật độ: bể Sông Hồng bể Nam Côn Sơn 2.76 g/cm3, bể Cửu Long 2.7 g/cm3 Mật độ móng bể Sơng Hồng có giá trị cao, dao động từ 2.6 đến 3.0 g/cm3, phần mật độ cao (trên 2.8g/cm3) tập trung phần trung tâm bể, phần phía nam khu vực nghiên cứu thềm thềm Thanh Nghệ, thềm Hạ Long có mật độ thấp 2.7g/cm3 Mật độ móng trước Kainozoi khu vực thềm lục địa Đơng Nam có giá trị từ 2.64 g/cm3đến 3.0 g/cm3, đạt cực đại trung tâm bể Cửu Long (2.76 g/cm3) bể Nam Côn Sơn (3.0 g/cm3) - Kết tính tốn định lượng phân bố mật độ đá móng thu phù hợp so sánh với số cơng trình nghiên cứu theo mặt cắt trước so với giá trị mật độ giếng khoan R24 Sự phân bố mật độ theo diện thông tin định hướng cho công tác phân vùng khu vực có tiềm dầu khí, tài ngun khống sản nằm tầng đá móng b) Về cấu trúc khối: - Biên địa hào, trũng, thềm hay đới nâng khu vực bể Sông Hồng khu vực thềm lục địa Đơng Nam xác định 22 nhanh đường đồng mức hàm detΓ Kết cho thấy, hàm detΓ cho phép xác định đầy đủ chi tiết hình thái lẫn phát triển nguồn theo chiều sâu hai khu vực Các khối cấu trúc móng trước Kainozoi thềm lục địa Đơng Nam xuất rõ mức nâng trường 10 20km Ở mức nâng trường cao hơn, bắt gặp khối cấu trúc nằm sâu vỏ, mức 60 cho thấy khu vực thềm Đông Nam tồn dải sụt (được xác định đường đồng mức hàm λ2) đới nâng lớn (được xác định đường đồng mức hàm λ1) Hai dải sụt xác định nằm gần song song với nhau, chạy theo hướng Tây Nam-Đông Bắc c) Về hệ thống đứt gãy móng - Với đối tượng nghiên cứu đứt gãy móng trước Kainozoi,việc kết hợp phương pháp xác định vị trí cực đại hàm ED (EDmax) với giải chập Euler đạo hàm tín hiệu giải tích theo hướng mức nâng trường khác cho phép ta xác định vị trí độ sâu tồn đứt gãy khu vực nghiên cứu Kết cho thấy bể trầm tích Sơng Hồng, đứt gãy có độ sâu tồn 8km, chí 15km, đứt gãy móng trước Kainozoi Trên khu vực Đông Nam thềm lục địa, đứt gãy có độ sâu tồn 6km, phân bố chủ yếu từ 8-15km, chí có nguồn có độ sâu tồn 30km KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu, tìm hiểu ứng dụng phương pháp đại nghiên cứu cấu trúc móng trước Kainozoi số bể trầm tích thuộc vùng thềm lục địa Việt Nam theo tài liệu trọng lực tài liệu địa chất- địa vật lý khác, bước đầu NCS có số kết luận sau đây: - Việc giải toán ngược cho trường hợp 3D nhằm xác định phân bố mật độ đá móng sở tính bóc lớp phần dị thường gây lớp trầm tích thay đổi địa hình mặt Moho hồn tồn khả thi có độ xác cao - Việc áp dụng phương pháp tính trị riêng tenxơ gradient ngang trọng lực cho phép xác định cấu trúc khối tảng móng 23 trước Kainozoi mà cho phép tách biên khối gây dị thường có mật độ dư dương khối gây dị thường có mật độ dư âm - Việc áp dụng kết hợp phương pháp đạo hàm tín hiệu giải tích theo hướng với phương pháp giải chập Euler số liệu đạo hàm tín hiệu giải tích theo hướng phương pháp biến đổi trường cho phép xác định khơng vị trí biên mà cịn cho phép ước tính độ sâu tới biên nguồn (hệ đứt gãy) móng Ba yếu tố: phân bố mật độ, cấu trúc khối hệ đứt gãy ba yếu tố cấu thành nên cấu trúc móng trước Kainozoi.Vì vậy, với việc áp dụng tổ hợp ba phương pháp kể nhằm xác định kết chồng chập, bổ sung lẫn yếu tố cho ta tranh tổng quan cấu trúc móng trước Kainozoi khu vực nghiên cứu - Việc áp dụng hệ phương pháp đại để phân tích xử lý theo tài liệu trọng lực bổ sung thêm phân bố theo diện mật độ lớp móng trước Kainozoi, cấu trúc khối, đặc điểm đứt gáy tồn bên lớp đá móng để từ bổ sung sơ đồ cấu trúc móng trước Kainozoi, góp phần làm sáng tỏ đặc điểm cấu trúc bên móng trước Kainozoi bể trầm tích Sơng Hồng, Cửu long Nam Côn Sơn thuộc thềm lục địa Việt Nam KIẾN NGHỊ Trên sở nghiên cứu áp dụng thành công phương pháp đại vào xác định cấu trúc móng trước Kainozoi bể trầm tích Sơng Hồng thềm lục địa Đơng Nam Việt Nam, NCS có số kiến nghị sau: - Các phương pháp đại cần áp dụng mở rộng vào công tác khoanh vùng định hướng tim kiếm nguồn tài ngun khống sản rắn, dầu khí - Mặc dù hệ phương pháp đại, kết thu tốt Tuy nhiên, điều kiện nguồn tài liệu thời gian không cho phép nên hệ phương pháp dừng lại phân tích, xử lý tài liệu trọng lực Vì vậy, đặc điểm từ tính đá móng cịn bỏ ngỏ, để đặc điểm bổ sung tranh cấu trúc móng hệ phương pháp mà NCS đề xuất cần bổ sung thêm phương pháp phân tích, xử lý tài liệu từ 24 Danh mục cơng trình khoa học tác giả liên quan đến luận án: [1] Đỗ Đức Thanh, Nguyễn Kim Dũng, 2013, “Xác định phân bố mật độ đá móng theo mơ hình giải tốn ngược trọng lực 3D”, Tc khoa học trái đất, T.35(1),tr 47-52 [2] Nguyễn Kim Dũng, Đỗ Đức Thanh (2016), “Using the analytic signal method of gravity gradient tensor (GGT) to determine the location and depth of the faults in the Pre-Cenozoic basement rocks of the Red River trough”, Vietnam Journal of Earth Sciences Vol 38 (2), pp.143152 [3] Nguyễn Kim Dũng (2016), “Nghiên cứu áp dụng phương pháp phân vùng cấu trúc móng trước Kainozoi khu vực vịnh Bắc lân cận”, Tạp chí khoa học công nghệ biển,Tập 16,số 4,tr.356-363 [4] Nguyễn Kim Dũng, Đỗ Đức Thanh, Hoàng Văn Vượng (2016) “Nghiên cứu áp dụng tổ hợp phương pháp phân tích, xử lý đại xác định cấu trúc móng trước Kainozoi theo tài liệu trọng lực”, Tạp chí địa chất, loạt A, số 361-362, tr 103-113 [5] Nguyễn Kim Dũng, Hoàng Văn Vượng (2016), “Determine the edges and depth of source in the Pre-cenozoic basement by the Euler deconvolution of the directional analytic signals”, Workshop on capacity building on geophysical technology in mineral exploration and assessment on land, sea and island, Publishing house for science and technology, HaNoi [6] Nguyễn Kim Dũng, Đỗ Đức Thanh, Hoàng Văn Vượng, 2017, “Áp dụng tổ hợp phương pháp giải toán ngược trọng lực 3D, đạo hàm tín hiệu giải tích theo hướng độ cong tensor gradient trọng lực xác định cấu trúc móng trước Kainozoi thềm lục địa Đơng nam Việt Nam”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ biển,(đã đồng ý đăng) ... Chương 2: Nghiên cứu hệ phương pháp đại xác định cấu trúc móng trước Kainozoi Chương 3: Áp dụng hệ phương pháp phân tích, xử lý đại nghiên cứu cấu trúc móng trước Kainozoi bể trầm tích thềm lục địa... trước Kainozoi số bể trầm tích thuộc thềm lục địa Việt Nam, NCS lựa chọn đề tài luận án tiến sĩ với tiêu đề: “ Nghiên cứu áp dụng hệ phương pháp phân tích, xử lý đại xác định cấu trúc móng trước Kainozoi. .. để khẳng định khả áp dụng phương pháp trước áp dụng vào xác định cấu trúc móng trước Kainozoi bể trầm tích thuộc thềm lục địa Việt Nam 2.1 Phương pháp xác định phân bố mật độ móng trước Kainozoi