Đang tải... (xem toàn văn)
Bài viết trình bày kết quả phân tích ngược 3D số liệu dị thường trọng lực nhằm xác định độ sâu mặt móng trầm tích khu vực bồn trũng Trung Tâm Biển Đông. Quy trình phân tích ngược được tính toán bằng thuật toán giải ngược trực tiếp của Parker 1972 và dị thường trọng lực được hạ trường xuống gần mặt đáy biển.
Kỷ yếu Hội nghị: Nghiên cứu “Khoa học Trái đất Môi trường” DOI: 10.15625/vap.2019.000111 ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC MẶT MĨNG TRẦM TÍCH BỒN TRŨNG TRUNG TÂM BIỂN ĐƠNG THEO PHÂN TÍCH NGƯỢC 3D DỊ THƯỜNG TRỌNG LỰC HẠ TRƯỜNG Nguyễn Nhƣ Trung*, Trần Văn Kha, Bùi Văn Nam, Nguyễn Thị Thu Hƣơng Viện Địa chất Địa vật lý biển, Viện Hàn lâm Khoa học Cơng nghệ Việt Nam Email: nntrung@imgg.vast.vn TĨM TẮT Bồn trũng Trung Tâm biển Đông (BTTT) bồn trũng nước sâu có độ sâu đáy biển trung bình lên tới 4.200 m Dị thường trọng lực đo mặt nước biển khu vực bị suy giảm hiệu ứng nâng trường, dẫn đến dị thường không phản ảnh chi tiết cấu trúc phía dưới.Trong báo này, tác giả trình bày kết phân tích ngược 3D số liệu dị thường trọng lực nhằm xác định độ sâu mặt móng trầm tích khu vực bồn trũng Trung Tâm Biển Đơng Quy trình phân tích ngược tính tốn thuật tốn giải ngược trực tiếp Parker 1972 dị thường trọng lực hạ trường xuống gần mặt đáy biển Cấu trúc mặt móng trầm tích BTTTnhận từ việc giải ngược số liệu hạ trường trọng lực có độ chi tiết xác so với việc giải ngược từ dị thường trọng lực mặt nước biển Độ sâu mặt móng trầm tích xác định thay đổi từ 4000 đến 6500 m chiều dày trầm tích thay đồi từ trăm mét khu vực núi ngầm đền 2000 mét khu vực thung lũng trục tách giãn Dọc theo thung lũng trục tách giãn mặt địa hình gồ ghề nơi mặt móng hạ thấp Từ khóa: Bài tốn ngược trọng lực; móng trầm tích; hạ trường; trọng lực vệ tính; Biển Đơng MỞ ĐẦU Bồn trũng Trung Tâm (BTTT) nằm trung tâm Biển Đơng, bồn trũng đại dương có diện tích khoảng 450,000 km2 địa hình đáy biển tương đối phẳng độ sâu nước biển trung bình 4200 m BTTT phân chi làm ba phụ bồn phụ bồn trũng Tây Bắc (BTTB), phụ bồn trũng Đơng (BTĐ) phụ bồn trũng Tây Nam (BTTN) (hình 1a) Bồn trũng hình thành trình tách giãn đáy biển khoảng thời gian từ 33-15 triệu năm [4, 1] Do ảnh hưởng trình tách giãn đáy biển hoạt động magma sau này, móng BTTT hình thành lên thung lũng trục tách giãn, khối nâng khối hạ Do đặc điểm địa chất khu vực bồn trũng đại dương tương đối đơn giản (lớp trầm tích nằm trực tiếp mặt mịng basalt), địa hình mặt móng phản ảnh khác rõ đị thường trọng lực[8, 9, 6] Trước khu vực Biển Đơng có số cơng trình sử dụng nguồn số liệu trọng lực vệ tinh để xây dựng đồ mặt Moho mặt móng trầm tích [6] Tuy nhiên, việc phân tích số liệu trọng lực khu vực BTTT có sô hạn chế sau: 1) Khu vực BTTT khu vực nước sâu, mặt quan sát (mặt nước biển) nằm xa so với đối tượng gây dị thường (độ sâu nước biển > km), dẫn đến dị thường trọng lực bị suy giảm nhanh hiệu ứng nâng trường, đặc biệt dị thường liên quan đến đội tượng có bước sóng ngắn; 2)Khu vực BTTT trước khơng có tài liệu giếng khoan để xác định tham số mật độ lớp trầm tích basalt Trong bái báo tác giả trình bày qui trình phân tích ngược nhằm xác định độ sâu mặt móng trầm tích theo thuật tốn giải ngược 3D số liệu trọng lực Parker [7] phương pháp phổ độ lượng Trong đó, dị thường trọng lực trước giải ngược tiến hành chuyển trường xuống gần đáy biển nhằm làm rõ dị thường có bước sóng ngắn Điều dẫn đến địa hình mặt móng trầm tích nhận có độ chi tiết xác hơn.Độ sâu móng trầm tích xác định có tranh rõ ràng q trình trầm tích phát triển vỏ đại dương khu vực này, đồng thời cung cấp cho thơng tin q trình tách giãn đãy biển hình thành lên bồn trũng đại dương khu vực Biển Đông 170 Kỷ yếu Hội nghị: Nghiên cứu “Khoa học Trái đất Mơi trường” Hình Vị trí vùng nghiên cứu (a); Bản đồ dị thường Bughe mực nước biển (a) hạ trường xuống 3000 m (b); Dị thường trọng lực mặt móng trầm tích mực nước biển (c) hạ trường xuống 3000 m (d) PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VÀ SỐ LIỆU SỬ DỤNG 2.1 Phương pháp phân tích Trong trường hợp BTTT, mơ hình vỏ trái đất gồm ba lớp bản: lớp trầm tích phía trên, sau đến lớp basalt cuối lớp đá manty Giá trị dị thường trọng lực khoảng không tự đo mặt nước biển gồm hiệu ứng lớp nước biển, lớp trầm tích, lớp basalt manty Quy trình phân tích xác định độ sâu móng trầm tích bao gồm bước sau: (1) Xác định hiệu ứng trọng lực móng trầm tích từ dị thường khoảng khơng tự do; (2) Tính độ sâu móng trầm tích từ hiệu ứng trọng lực móng trầm tích thuật tốn giải ngược trực tiếp 3D[3, 6] với hỗ trợ phương pháp phổ mật độ lượng [10]và số liệu giếng khoan [2] để lựa chọn số liệu đầu vào ban đầu 2.2 Nguồn số liệu sử dụng: Trong tính tốn sử dụng nguồn số liệu trọng lực tai sở liệu địa hình đáy biển trọng lực https://topex.ucsd.edu/cgi-bin/get_data.cgi, [8] Số liệu trọng lực tính tốn từ nguồn số liệu đo cao vệ tính Cryosat-2, Enivsat and Hason-1 có độ xác gấp khoảng lần so với nguồn sô liệu trước đây, đặc biệt vùng có bước sóng 40-60 km Số liệu mật độ đất đá giếng khoan Chương trình Thám hiểm Đại dương Quốc tế IOPD 349 sử dụng q trình tính tốn KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết - Dị thường trọng lực Bughe tính từ dị thường khoảng khơng tự cộng với hiệu ứng lớp nước biển với mật độ mật độ trung bình lớp trầm tích (2,0 g/cm3) dị thường Bughe hạ trường xuống 3000 m (Hình 1b 1c) Dị thường trọng lực mặt móng trầm tích xác định việc lấy dị thường Bughe trừ hiệu ứng trọng lực mặt Moho Hình 1d đồ dị thường trọng lực móng trầm tích mực nước biển hình 1e đồ dị thường trọng lực móng trầm tích hạ xuống 3000 m Bản đồ dị thường móng trầm tích mức hạ trường xuống 3000 m có biên độ dị thường lớn so với biên độ dị thường móng trầm tích mực nước biển, dị thường âm âm dị thường dương dương thể rõ nét dị thường có bước sóng ngắn Trên sở tính phổ mật độ lượng dị thường trọng lựccho phép xác định độ sâu trung bình đến mặt ranh giới trầm tích 4,3 km - Độ sâu móng trầm tích: Hiệu ứng trọng lực móng trầm tích hình 1e giải ngược theo thuật toán giải ngược trực tiếp Parker với độ tương phản mật độ Δρ = 0,83 g/cm3 Kết độ sâu móng trầm tích hình 2a Chiều dày trầm tích xây dựng sở lấy độ sâu móng trầm tích trừ độ sâu đáy biển (hình 2b) Kết so sánh với số tuyến địa chấn có khu vực cho thấy móng trầm tích xác định có độ trùng khớp cao với tài liệu địa chấn Ví dụ đoạn tuyến địa chấn CSL07-15 độ sâu mặt móng xác định so với số liệu địa chấn lệch 4,2 % Bản đồ độ sâu móng trầm tích khu vực BTTT xác định có chiều sâu thay đổi khoảng từ 2500-6500 m Tại khu vực có núi lửa ngầm móng 171 Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2019 trầm tích nâng cao từ 2500-3000 m thung lũng trục tách giãn móng hạ thấp đền 6000-6500 m Chiều dày trầm tích khu vực BTTT khơng lớn, giá trị thay đổi từ vài trăm mét đến 2000 m Phần lớn diện tích BTTT có chiều dày trầm tích từ 1250-1500m Khu vực bồn phụ BTĐ BTTB có chiều dày trầm tích lớn (1500-2000 m), khu vực phụ BTTN (1000-1500 m) Phần rìa BTTT phần lớn có bề dày trầm tích mỏng so với phần bồn trũng Hình Sơ đồ độ sâu móng trầm tích (a) chiều dầy trầm tích khu vực BTTT (b) theo phân tích ngược trọng lực 3D 3.2 Thảo luận Báo cáo đề cập đến hai vấn đề cần thảo luận là: Lún chìm nhiệt thung lũng trục tách giãn: Thung lũng trục tách giãn bị lùn chìm nhanh sau trình tách giãn Biển Đông ngừng, đồng thời thiếu hoạt động magma dẫn đến địa hình trục tách giãn có dạng thung lũng sâu, hẹp Biện pháp hạ trường để xác định móng bồn trũng khu vực nước nông: Để nâng cao độ chi tiết việc xác định mặt móng trầm tích bồn trũng thềm lục địa Việt Nan áp dụng biện pháp hạ trường trước tiến hành công việc giải ngược KẾT LUẬN Những kết luận báo sau: Bồn trũng Trung Tâm Biển Đơng có chiều sâu móng trầm tích từ 5000-6500 mét, chiều dày trầm tích từ vài trăm mét đến 2000 m Khu vực có mặt móng sâu chiều dày trầm tích lớn tập trung dọc theo thung lũng trục tách giãn phụ BTTN phụ BTĐ Phụ BTĐ BTTB có chiều dày trầm tích lớn phụ BTTN (trừ khu vực trục tách giãn) Trong trình hình thành phụ BTTN phụ BTĐ, hệ số tích tụ trầm tích lớn dọc theo thung lũng trục tách giãn Hệ số tích tụ trầm tích nhỏ phần rìa BTTT Địa hình mặt móng khu vực BTTT có hai hướng chính: khu vực phụ BTTN phụ BTĐ có hướng địa hình chủ đạo ĐB–TN hướng kinh tuyến, phụ BTTB địa hình phẳng chủ yếu có phương Đ-T Quy trình phân tích ngược số liệu trọng lực nêu cho phép xác định nhanh, khách quan tin cậy độ sâu móng trầm tích khu vực biển nước sâu mà khơng địi hỏi nhiều thơng tin tiên nhiệm Quy trình áp dụng có hiệu việc xác định mặt móng trầm tích bồn trũng nước sâu xa bờ nơi có số liệu địa chấn 172 Kỷ yếu Hội nghị: Nghiên cứu “Khoa học Trái đất Môi trường” Lời cảm ơn Cơng trình hồn thành tài trợ Quỹ Phát triển Khoa học Công nghệ Quốc Gia (NAFOSTED) mã số 105.99-2017.318 Các tác giả xin chân thành cảm ơn quỹ NAFOSTED TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Briais, A., Patriat, P., Tapponnier, P., (1993) Geophys Res., 98(B4), 6299–6328 [2] Expedition 349 Scientists, (2014) International ODP Preliminary Report, 349 [3] Huchon P., T.N.H Nguyen and N Chamot-Rooke, (1998) Mar Petrol Geol 15(7), 619-634 [4] Li, C.-F., et al., (2014) Geochem Geophys Geosyst., 15, 4958–4983 [5] Nissen, S.S and Hayes, D.E., 1995 J Geophy Res., v 100, pp 22447-22483 [6] Nguyen N Trung and Nguyen T.T Huong, 2013 Acta geophysica, 61(2), p 357-384 [7] Parker, R L., (1972) Geophysics Journal R Astr Soc., No 31, 447-455 [8] Sandwell, D.T., R Dietmar Müller, Walter H F Smith, Emmanuel Garcia, Richard Francis, 2014.Science 346, 65 [9] Smith, W H F., and D T Sandwell, (1997) Science, v 277, p 1957-1962 [10] Spector A and Granti F.S., (1970) Geophysics Prospecting, 20, 633-649 CHARACTERISTICS OF THE SEDIMENTARY BASEMENT OF THE CENTRAL BASIN FROM 3D INVERSE INTERPRETATION OF THE DOWNWARD CONTINUED GRAVITY ANOMALY Nguyen Nhu Trung, Tran Van Kha, Bui Van Nam, Nguyen Thi Thu Huong Institute of Marine Geology and Geophysics Email: nntrung@imgg.vast.vn ABSTRACT The Central Basin is a deep-water basin with an average depth of 4,200 m Gravity anomalies measured on sea surface in these areas are attenuated due to the upward continuation effect, resulting in anomalies that not reflect in detail the underlying structures In this paper, the authors present the results of 3D inverse interpretation of gravity anomalous data to determine the depth of sedimentary basement in the Central Basin The inverse interpretation procedure was calculated using Parker 1972's direct inverse algorithm and the gravity anomaly was downward continued near the seabed The sedimentary basement received from the inverse of downward continued gravitation data is more detailed and accurate than the reverse resolution of the gravity anomalies on the sea surface The depth of the sedimentary basement has been determined to vary from 4000 to 6500 m and the thickness of the sediments varies from some hundred meters in the area of the seamounts to 2000 meters in the area of the spreading valley Along the spreading axis, the sedimentary basement is rough and the lowest 173 ... thường trọng lực mặt móng trầm tích xác định việc lấy dị thường Bughe trừ hiệu ứng trọng lực mặt Moho Hình 1d đồ dị thường trọng lực móng trầm tích mực nước biển hình 1e đồ dị thường trọng lực móng. .. móng trầm tích hạ xuống 3000 m Bản đồ dị thường móng trầm tích mức hạ trường xuống 3000 m có biên độ dị thường lớn so với biên độ dị thường móng trầm tích mực nước biển, dị thường âm âm dị thường. .. Trái đất Mơi trường? ?? Hình Vị trí vùng nghiên cứu (a); Bản đồ dị thường Bughe mực nước biển (a) hạ trường xuống 3000 m (b); Dị thường trọng lực mặt móng trầm tích mực nước biển (c) hạ trường xuống