4.3.1 Đặc điểm các nguyên tố đa lượng
Khu vực Thanh Thủy
Bảng 4.4 : Đặc trưng thống kê hàm lượng các nguyên tố đa lượng nước ngầm khu vực Thanh Thủy
SO4 2- (mg/l) HCO3- (mg/l) Cl- (mg/l) Ca2+ (mg/l) Mg2+ (mg/l) Na2+ (mg/l) K+ (mg/l) Mean 1321,64 131,14 333,71 637,43 98,16 202,91 6,91 Median 1528,00 152,00 355,00 636,00 98,00 191,20 6,80 SD 541,41 57,86 6,07 3,51 1,56 21,30 0,58 Min 166,50 0,00 326,00 633,00 96,20 185,60 6,60 Max 1661,00 156,00 343,00 643,00 101,00 232,80 8,20 Nguồn [7]
57
Trong các cation chính (Na+, Ca2+, Mg2+, K+) Ca 2+ là ion chiếm ưu thế với hàm lượng trung bình của Ca2+ đạt giá trị 637.43 mg/l, tiếp đó Na2+ và Mg2+ với hàm lượng trung bình lần lượt là 202,91 mg/l, 98.16 mg/l và nhỏ nhất là cation K+ với hàm lượng trung bình là là 6,91mg/l. Giá trị hàm lượng của chúng lại dao động trong các khoảng tương đối hẹp. Hàm lượng Na+ dao động trong khoảng từ 185,6 mg/l –232,8mg/l; hàm lượng Ca2+ dao động trong khoảng 633 mg/l – 643 mg/l. Hàm lượng của ion Na+ bao giờ cũng lớn hơn hàm lượng của ion K+ và hàm lượng ion Ca2+ cũng luôn lớn hơn hàm lượng Mg2+.
Trong các anion chính (Cl-, SO4 2- , HCO3 - ), hàm lượng SO4 2-
chiếm ưu thế với giá trị trung bình đạt 1321,64 mg/l và dao động trong một khoảng khá rộng từ 166,5 mg/l đến 1661 mg/l. Tiếp đó là hàm lượng của ion Cl- với giá trị hàm lượng dao động trong khoảng 326 – 343 mg/l, trung bình là 333,71 mg/l. Hàm lượng HCO3
-
có giá trị thấp nhất với là giá trị trung bình là 131,14 mg/l.
Nhìn chung, nước ngầm khu vực Thanh Thủy thể hiện đặc trưng nổi bật ở sự cao bất thường của hàm lượng cation Ca2+ và anion SO42-. Trong một mùa lấy mẫu, giá trị hàm lượng các cation và anion ít có sự biến đổi lớn.
Khu vực Thuần Mỹ
Tương tự như khu vực Thanh Thủy, nước ngầm khu vực Thuần Mỹ cũng thể hiện hàm lượng cao bất thường của hàm lượng ion SO42- và Ca2+ . Tuy nhiên, đối với các ion còn lại, tỉ lệ hàm lượng lại có sự khác biệt. Cụ thể tuân theo thứ tự sau:
Cation: Ca2+ > Mg2+ > Na+ > K+ Anion: SO42- > HCO3- > Cl-
Các thông số thống kê của hàm lượng các ion như: giá trị trung bình, trung vị, độ lệch chuẩn, giá trị lớn nhất, nhỏ nhất được trình bày cụ thể ở bảng 6.
58
Bảng 4.5: Các đặc trưng thống kê hàm lượng các nguyên tố đa lượng nước
ngầm khu vực Thuần Mỹ SO4 2- (mg/l) HCO3- (mg/l) Cl- (mg/l) Ca2+ (mg/l) Mg2+ (mg/l) Na2+ (mg/l) K+ (mg/l) Mean 1167,63 186,55 142,67 373,75 105,63 35,85 7,76 Median 1166,00 185,65 143,68 440,20 117,65 1,70 8,57 SD 45,99 5,45 6,43 160,10 23,15 63,36 1,55 Min 1211,40 179,90 130,09 104,00 67,20 1,45 5,20 Max 1243,80 195,20 150,00 486,70 121,20 139,00 8,67 Nguồn [6]
Trong thành phần hóa học nước ngầm khu vực Thuần Mỹ, cation Ca2+ là ion chiếm ưu thế trong các cation chính với hàm lượng dao động trong khoảng từ 104 mg/l – 486,7 mg/l ,trung bình đạt 373,75 mg/l, sau đó lần lượt là cation Mg2+, Na+ và K+ với hàm lượng trung bình lần lượt là 105,63 mg/l; 35,85 mg/l và 7,76 mg/l. Trong các anion, SO42- có hàm lượng lớn nhất với giá trị trung bình là 1167,63 mg/l và Cl- nhỏ nhất với hàm lượng trung bình 142,67 mg/l, hàm lượng anion HCO3- trong nước trung bình đạt 186,55 mg/l. Giá trị hàm lượng của các anion dao động trong khoảng hẹp. Hàm lượng các anion và cation chính trong nước ngầm thay đổi có quy luật theo mùa. Tại các điểm quan trắc, hàm lượng ion trong mùa mưa thường có xu hướng cao hơn mùa khô. Tuy nhiên, trong cùng một mùa, giá trị hàm lương các ion ít có sự biến đổi lớn.
4.3.2 Thành phần các nguyên tố vi lượng
Kết quả phân tích hàm lượng các nguyên tố vi lượng nước ngầm ở hai khu vực Thanh Thủy và Thuần Mỹ được trình bày lần lượt trong hai bảng 4.6 và bảng 4.7.
59
Bảng 4.6: Hàm lượng một số nguyên tố vi lượng trong nước ngầm khu vực Thanh Thủy Ngày phân tích 1/12/2000 19/12/2000 26/12/2000 4/1/2001 11/1/2001 11/1/2001 Số phân tích 0402 0427 0440 0005 0020/2 0020/1 TT Chỉ tiêu Tiêu chuẩn (mg/l) Hàm lượng (mg/l) 1 Cu 1,0 <0,001 <0,001 0,013 0,002 0,004 0,008 2 Pb 0,01 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 3 Zn 3,0 <0,001 0,003 <0,001 0,005 <0,001 0,005 4 Ni 0,004 0,005 0,018 0,005 0,003 <0,001 5 Cd 0,005 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 6 Hg 0,001 0,0005 <0,001 <0,0001 0,0007 <0,0001 <0,0001 7 As 0,05 <0,001 0,004 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 8 Mn 0,5 0,32 0,294 0,243 0,235 0,21 0,219 9 Cr 0,05 <0,01 <0,1 <0,1 <0,1 <0,1 <0,1 10 Sb <0,01 0.016 0,025 0,032 0,2 0,021 11 Bo 0.54 0,367 0,28 0,131 0,39 0,356 12 Se 0,01 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 13 Ba 0,01 <0,01 <0,01 <0,01 0,034 0,021 14 Li 1,1 1,1 1,1 1,1 15 Fe 5 0,21 0,06 0,08 0,04 0,025 0,02 Nguồn [7]
60
Bảng 4.7: Hàm lượng một số nguyên tố vi lượng trong nước ngầm khu vực
Thuần Mỹ Số phân tích M4 M5 M6 M16 M17 M18 M19 TT Chỉ tiêu Tiêu chuẩn (mg/l) Hàm lượng (mg/l) 1 Cu 1,0 <0,01 <0.01 <0,01 <0,01 <0,02 <0,01 <0,01 2 Pb 0,01 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 3 Zn 3,0 4 Ni <0.001 <0.001 <0.001 0,06 0,07 <0,01 0,02 5 Cd 0,005 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 6 Hg 0,001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 7 As 0,05 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 8 Mn 0,5 0,24 0,19 0,21 0,22 <0,01 0,29 0,25 9 Cr 0,05 <0,01 <0.01 <0,01 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 10 Sb 0.003 0,003 0,0031 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 11 Bo 0,015 0,015 0,02 0.025 0,024 0,024 0,026 12 Se 0,01 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 13 Ba 0,053 0,053 0,053 0,01 0,009 0,012 0,011 14 Li Nguồn [6]
Từ kết quả ở hai bảng 4.6 và bảng 4.7 trên cho thấy:
- Hầu hết hàm lượng các kim loại đều thấp hơn rất nhiều so với giá trị giới hạn cho phép (quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ngầm QCVN 09 : 2008/BTNMT) và dao động hàm lượng giữa các mẫu phân tích trong khoảng hẹp.
- Các kim loại có độ độc hại cao như Pb, As, Hg có hàm lượng rất nhỏ so với giới hạn cho phép hàng chục, có khi đến hàng trăm lần.
- Kết quả trên cũng cho thấy các mẫu đều đáp ứng nhu cầu đối với nước sinh hoạt.
61
Ngoài kết quả thu thập được từ các tài liệu có trước, học viên đã thu thập và phân tích thêm một số mẫu nước ngầm trong khu vực nghiên cứu. kết quả phân tích hàm lượng các kim loại nặng được trình bày ở bảng 4.8.
Bảng 4.8: Kết quả phân tích hàm lượng kim loại nặng khu vực La Phù – Thuần Mỹ TT Thông số (mg/l) Ký hiệu mẫu Cu Pb Zn Cd As Hg 1 TT1 0.027 0.002 0.085 < 5.10-4 0.001 < 10-4 2 TT2 0.03 0.006 0.034 < 5.10-4 0.007 < 10-4 3 TT3 0.029 0.004 0.05 < 5.10-4 0.002 < 10-4 4 TT4 0.026 0.004 0.042 < 5.10-4 0.003 < 10-4 5 TT5 0.03 0.003 0.047 < 5.10-4 0.002 < 10-4 6 TT6 0.024 0.002 0.048 < 5.10-4 0.001 < 10-4 7 TT7 0.025 0.003 0.052 < 5.10-4 0.002 0.0004 8 TT8 0.022 0.002 0.142 < 5.10-4 0.001 < 10-4 9 TT9 0.023 0.02 0.059 < 5.10-4 < 0.001 < 10-4 10 TT11 0.023 0.0005 0.004 0.00014 0.0004 < 4.10-5 11 TT12 0.028 0.0004 0.003 0.00012 0.0034 < 3.10-5 12 TT13 0.034 0.0010 0.004 0.00015 0.0240 < 4.10-5 13 TT14 0.040 0.0073 0.006 0.00022 0.0007 < 5.10-5 14 TT15 0.035 0.0017 0.005 0.00019 0.0003 < 5.10-5 15 TT16 0.022 0.0004 0.003 0.00013 0.0003 < 4.10-5 16 TT17 0.034 0.0007 0.004 0.00018 0.0140 < 5.10-5 17 TT18 0.031 0.0032 0.005 0.00019 0.0004 < 6.10-5 Từ kết quả phân tích, bảng 4.8 cho những kết luận tương tự so với những kết quả thu được từ các tài liệu có trước. Nhìn chung, hàm lượng các nguyên tố vi lượng trong nước ngầm khu vực nghiên cứu đều đáp ứng được yêu cầu về chất lượng nước ngầm.
62
4.3.3 Kiểu hóa học của nước
Kiểu hóa học của nước ngầm được xác định bằng công thức Kurlov
Với sự chiếm ưu thế của cation Ca2+ và anion SO42- trong thành phần hóa học của nước, theo công thức Kurlov, nước ngầm khu vực Thanh Thủy và Thuần Mỹ chủ yếu là kiểu nước Sulphat - Canxi. Công thức loại hình hóa học của nước tại điểm các điểm khảo sát trong khu vực nghiên cứu như sau:
Lỗ khoan LK101(khu vực Thanh Thủy): M2,9 T37 pH8,15 Lỗ khoan LK58 (khu vực Thanh Thủy): M2,9 T42 pH7,75 Lỗ khoan LK1(khu vực Thuần Mỹ): M1,8 T42 pH6,73 Lỗ khoan LK2 (khu vực Thuần Mỹ): M1,9 T38 pH6,91 4.4 Nguồn gốc hình thành nhiệt độ và thành phần hóa học đặc trưng của nước tầng qp
4.4.1 Nguồn gốc hình thành nhiệt độ
Để biết được nguồn gốc hình thành nhiệt độ của một khu vực thì phải xem xét chi tiết cả về địa chất – cấu trúc – kiến tạo của khu vực đó. Do vậy, chúng ta cần có cái nhìn tổng quan về trường địa nhiệt của lãnh thổ Việt Nam.
Địa nhiệt của Trái Đất phân bố không đều. Có những vùng địa nhiệt rất cao như vùng Orion ở Mỹ là 150oC ở độ sâu 1000 m, cấp địa nhiệt là 6,67 m; ở Nam Phi là 6oC ở độ sâu 1000 m, cấp địa nhiệt là 167m. Những trường địa nhiệt cao thường phân bố ở các đai động, đới hoạt động mạnh còn những nơi địa nhiệt thấp đặc trưng cho miền ổn định, các vùng nền.
Các vùng địa nhiệt cao là ở ranh giới giữa các mảng kiến tạo, dọc theo đó hay xảy ra sự hút chìm, đụng độ, xô húc, tách giãn. Tại đó, các quá trình vận động mảng và hoạt động magma xảy ra mạnh mẽ. Trên thế giới có 2 vành đai đia nhiệt cỡ hành tinh: vành đai Thái Bình Dương và vành đai địa Trung Hải. Tại các vành đai này, các quốc gia đã và đang khai thác nguồn năng lượng địa nhiệt. Ngoài ra, địa nhiệt cao còn phân bố dọc các đới đứt gãy hoạt động.
63
Trên bản đồ dòng nhiệt toàn cầu [15], lãnh thổ Việt Nam nằm trên miền có dòng nhiệt 50 - 80 mW/m2, nghĩa là chỉ ở mức trung bình. Số liệu trên cũng phù hợp với kết quả đo đạc của Viện Địa chất (Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam), theo đó dòng nhiệt ở miền Bắc đạt 68 - 90 mW/m2, còn ở miền Nam phổ biến trong khoảng 40 – 80 mW/m2, chỉ có một số điểm trùng với đứt gãy mới đạt trên 100 mW/m2. Theo kết quả của Viện Vật lý Địa cầu, bề dày thạch quyển lãnh thổ Việt Nam (và kế cận) thay đổi trong khoảng 85 - 95km (độ sâu mặt Moho từ 24 đến 37 km) ở phần đất liền [14], có nghĩa ở đây ảnh hưởng của manti không lớn, biểu hiện ở trị số dòng nhiệt và gradien địa nhiệt trên quy mô khu vực chỉ đạt mức trung bình.
Hoạt động của núi lửa từng phổ biến trên đất liền cũng như ngoài Biển Đông với sự bùng nổ trong Kainozoi muộn, tạo nên những lớp phủ dung nham phân bố rộng rãi ở Tây Nguyên, Đông Nam Bộ và một số vùng hẹp ở Trung Bộ,.. Hoạt động núi lửa về cơ bản đã kết thúc từ Pleitocen muộn – Holocen sớm, nhưng một vài biểu hiện tàn dư vẫn còn tiếp tục đến thời gian gần đây như sự xuất hiện Đảo Tro ở ngoài khơi Bình Thuận năm 1923 hoặc hiện tượng phun tro bụi và khí ở vùng Chư Prông (Gia Lai) năm 1993. Chính nguồn nhiệt tàn dư từ những hoạt động magma trẻ hoặc phát sinh từ các quá trình địa động lực hiện đại (động đất, dịch chuyển khối, kích hoạt đứt gãy,…) đã đun nóng đất đá cùng với nước, khí tàng trữ trong đó, có thể là nguyên nhân tạo nên một số biểu hiện dị thường địa nhiệt ở nước ta.
Qua sự phân tích ở trên, có thể nhận định tiền đề chủ yếu của sự hình thành trường nhiệt trên lãnh thổ Việt Nam là những hoạt động Tân kiến tạo và kiến tạo hiện đại cùng với trạng thái ứng suất trong vỏ Trái Đất, kích hoạt những đứt gãy cổ hoặc làm phát sinh những đứt gãy mới, đóng vai trò “kênh dẫn” đưa nhiệt dịch từ dưới sâu đi lên, tàng trữ trong đới dập vỡ, tạo thành những mỏ thuỷ nhiệt kiểu khe nứt - mạch (fissure – vein hydrothermal deposit), phân bố thành dải kéo dài nhưng chiều ngang hẹp nên trữ lượng hạn chế. Còn các võng Sông Hồng và bể Cửu Long là hai bể trầm tích trẻ, không quan hệ với hoạt động magma, trường nhiệt phát sinh chủ yếu theo quy luật địa nhiệt cấp với gradient chỉ đạt mức trung bình nên không thể hình thành những hệ thống địa nhiệt có quy mô lớn kiểu địa áp (geopressured geothermal system) [14].
64
Các kết quả nghiên cứu tại Việt Nam mới chỉ cho phép phân ra được 2 pha hoạt động của các đứt gãy Tân kiến tạo trong Kainozoi: Pha sớm (Oligocen – Miocen) với đặc trưng là khu vực chịu tác động của trường lực kiến tạo với trục nén cực đại hướng AVT. Dưới tác động của trường lực này, các đứt gãy sâu phương TB – ĐN chuyển động theo cơ chế trượt bằng trái, các đứt gãy phương ĐB – TN và AKT chuyển động theo cơ chế trượt bằng phải. Sự tương tác chuyển động của hai hệ đứt gãy này đã tạo ra vùng nén ép và vùng căng giãn. Pha muộn (Pliocen – Đệ Tứ) được đặc trưng bởi trường lực với trục nén ép cực đại phương AKT. Dưới tác dụng của trường lực này, các đứt gãy sâu phương TB - ĐN chuyển động theo cơ chế trượt bằng phải, các đứt gãy phương ĐB – TN và AKT chuyển động theo cơ chế trượt bằng trái. Dọc theo các đứt gãy, các thành tạo địa chất bị dập vụn tạo ra các đới cắt trượt với quy mô khác nhau. Sự tương tác chuyển động của hai hệ đứt gãy sâu tạo ra nhiều trũng Đệ tứ và các vùng nén ép, nghiền, dập vụn. Ngoài việc phân ra 2 pha hoạt động, xếp vào các đứt gãy hoạt động là các đới đứt gãy Pliocen – Đệ Tứ kèm theo hàng loạt các dấu hiệu biểu hiện hoạt động hiện đại như dấu hiệu địa chất, địa mạo, dấu hiệu viễn thám, hoạt động nước nóng – nước khoáng, nứt – trượt đất, biểu hiện ở độ thoát khí Radon, thuỷ ngân, mêtan + cacbonic, dị thường địa nhiệt, hoạt động động đất trong lịch sử của các đới đứt gãy kể trên và kết quả nghiên cứu chuyển động ngang và đứng dọc đứt gãy bằng các phương pháp đo lặp trắc địa chính xác [8].
Vùng nghiên cứu nằm ở phía tây nam đới đứt gãy sông Hồng, thuộc rìa đông nam đới Phan Si Pan. Đây là khu vực phát triển hàng loạt đứt gãy kiến tạo hoạt động tích cực trong Tân kiến tạo và hiện đại và chịu ảnh hưởng hoạt động kiến tạo mạnh mẽ của đới đứt gãy sông Hồng.
Trong quá trình nghiên cứu đánh giá tiềm năng nước khoáng tại xã La Phù (Thanh Thủy, Phú Thọ) năm 2001, các nhà địa chất còn xác định sự có mặt radon với hướng lựa chọn là tìm radon tại các trung tâm dị thường địa nhiệt có nghĩa là tìm tại các đới đứt gãy kiến tạo. Kết quả phân tích hàm lượng radon được trình bày trong bảng 4.9.
65
Bảng 4.9 : Hàm lượng radon trong nước khoáng khu vực Thanh Thủy
Ngày lấy mẫu
Số hiệu
mẫu Địa điểm
Hàm lượng Bq/m3 Hàm lượng nCi/l 17/01/2001 L101 LK101 2397 ± 1434 0,605 ± 0,04 18/01/2001 T35 LK59 53305 ± 3427 1,44 ± 0,09 14/01/2001 1 LK12 218007±30605 5,89 ± 0,83 14/04/2001 2 LK59 149598 ± 6897 4,04 ± 0,19 14/04/2001 3 LK20 18096 ± 663 0,49 ± 0,02 Nguồn [7]
Trong đó, LK59 nằm ở trung tâm địa nhiệt phía nam, LK12 nằm ở trung tâm dị thường địa nhiệt phía bắc, LK20 nằm ở khoảng giữa hai trung tâm địa nhiệt. Kết