Hình 7. Bản đồ dị thường trọng lực Free_air Vê ̣ tinh (thu nhỏ từ tỷ lệ 1 :200.000)
Hình 8. Bản đồ trọng lực Bugher -tính tốn theo dị thường trọng lực Free_air vê ̣ tinh (thu nhỏ từ tỉ lệ 1:200.000)
Các tƣ liệu khác:Để xây dựng các mă ̣t cắ t cấu trúc đi ̣a chất -đi ̣a vâ ̣t lý mô ̣t cách hiê ̣u quả trong luâ ̣n văn này tác giả đã sử du ̣ng tài liê ̣u về mâ ̣t đô ̣ khối của các lớp đất đá được tham khảo theo tài liệu lỗ khoan , theo tài liệu chuẩn quốc tế, như sau:
Volcanic ash (đá núi lửa) 1,8 gm/cm3
Salt (muối) 2,0 gm/cm3
Unconsolidated sediments (trầm tích bở rời) 2,1 gm/cm3 Clastic sedimentary rocks (trầm tích mảnh vụn) 2,5 gm/cm3
Limestone (đá vơi) 2,6 gm/cm3
Dolomite (đá đô limit) 2,8 gm/cm3
Intrusive granites (đá granit xâm nhập) 2,65 gm/cm3 The crystalline upper crust (vỏ kết tinh thượng) 2,7 gm/cm3 Mafic intrusions (xâm nhập ma phic) 2,9 gm/cm3
The lower crust (phần vỏ dưới) 3,0 gm/cc
The upper mantle (man ti thượng) 3,35 gm/cc
Bảng 1. Giá trị mật độ đặc trưng cho một số loại đất đá
Ngoài ra trong luận văn này đã sử du ̣ng tài liê ̣u tham khảo về đô ̣ sâu mă ̣t Moho theo đi ̣a chấn ( Nissen và Hayes [1995]; Taylor và Hayes[1983] )như là
các thông tin chuẩn trong quá trình mô hình hóa và minh giải cấu trúc sâ u theo các mă ̣t cắt cũng như xác định cấu trúc bề dầy trầm tích trước Kainozoi trên khu vực nghiên cứu.(bảng 2). Tác giả cũng tham khảo quan điểm của tác giả Briais A.,1993; Taylor và Hayes,1983 cho rằng ranh giới giữa vỏ đại dương và vỏ lục địa ở Biển Đông Việt Nam ứng với đường đẳng sâu đáy biển là từ 3800m-4000m.
No. Kinh độ Vĩ độ 1 118.44 19.01 11,5 2 118.23 19.48 15,5 3 117.95 19.88 16,3 4 117.85 20.23 16,4 5 117.83 20.73 22,0 6 117.67 21.06 25,0 7 117.61 21.43 29,7 8 117.19 21.87 30,6 9 116.97 22.27 28,0 11 111.96 20.71 29,7 12 112.42 19.87 23,7 13 112.70 19.36 29,0 14 112.87 19.02 27,7 15 113.04 18.74 25,6 16 113.25 18.33 17,3 17 113.39 17.71 23,7 22 115.84 19.81 26,5 23 115.57 20.39 28,0 24* 116.51 18.13 10,6 25* 116.42 17.95 11,2 26* 119.46 18.71 12,3
27* 119.34 18.73 12,7 28* 115.20 15.63 10,3 29* 117.73 12.34 10,7 30* 117.51 12.74 12,0 31* 116.96 12.80 11,9 32* 117.13 12.55 11,6
Bảng 2. Độ sâu mặt Moho theo tài liệu địa chấn sâu (theo Nissen và Hayes [1995]; Taylor và Hayes[1983], (*) theo Taylor & Hayes [1983], còn lại theo Nissen et al. [1995]
CHƢƠNG 4
MỘT SỐ KẾT QUẢ TÍNH TỐN VÀ MINH GIẢI
4.1. Tính hệ số tƣơng quan bội giƣ̃a đô ̣ sâu tới móng với độ sâu đáy biển và dị thƣờng tro ̣ng lƣ̣c và xây dƣ̣ng hàm hồi quy giƣ̃a chúng.
Trên cơ sở nguồn tài liệu địa chấn và các kết quả minh giải do PVEP cung cấp, tác giả đã tiến hành tính tốn hệ số tương quan bội và lập phương trình hồi quy tuyến tính giữa ba yếu tố: Dị thường trọng lục, độ sâu đáy biển, độ sâu móng trầm tích. Với các tuyến đo như trong các hình 7, 8, 9, 10, 11, 12 và nhiều tuyến đo khác chúng ta thấy hệ số tương quan bội giữa độ sâu đến đáy t rầm tích với đô ̣ sâu đáy biển và di ̣ thường tro ̣ng lực Fre e-air thành tầu là rất tốt . Các hệ số tương quan trên các tuyến này từ 0.75 ÷0.973, đây là cơ sở khá tin tưởng để có thể xây dựng hàm hời quy trên các tuyến này.
Tuy nhiên mục đích xa hơn nữa là sẽ xây dựng hàm hồi quy cho toàn vùng nghiên cứu. Chính vì vậy trên các mặt cắt đã tiến hành so sánh hệ số tương quan R giữa đơ ̣ sâu tới móng trầm tích theo tài liê ̣u đi ̣a chấn với đô ̣ sâu đáy biển , giữa dị thường tro ̣ng lực Free-air thành tầu với đô ̣ sâu đáy biển và tro ̣ng lực Free -air vê ̣ tinh R1. Kết quả cho thấy R v à R1 không khác nhau nhiều . Trên (Hình 9) chúng ta thấy rằng R=0.9512, R1=0.9495, các tuyến khác c ũng cho kết quả tương tự, trên cơ sở đó chúng tôi tiến hành xây dựng hàm hồi quy tuyến tính giữa đô ̣ sâu tới đáy trầm tích theo tài liệu địa chấn với độ sâu đáy biển và trọng lực Free -air thành tầu ( Free- air vê ̣ tinh) tương ứng với R và R 1. Kết quả nhâ ̣n được là hai hàm hồi quy gần như nhau và có sự sai lê ̣ch khơng đáng kể.
Hình 9. Tún 1
Hình 13. Tuyến 5
Kết quả tính tốn cho thấy có thể sử du ̣ng dị thường trọng lực vê ̣ tinh để xâ y dựng hàm hồi quy tuyến tính chung cho các tún sớ liê ̣u trên . Từ đó sẽ đưa ra sơ đồ dự báo về bề dầy trầm tích trên khu vực nghiên cứu . Vùng nghiên cứu được chia làm 3 vùng nhỏ theo đô ̣ sâu để tiê ̣n cho viê ̣c xây dựng hàm hồ i quy cũng như để tăng đô ̣ chính xác của phươ ng pháp, vùng 1 có độ sâu từ 0 đến 0,25km; vùng 2 có đơ ̣ sâu từ 0,25km đến 1,5km ; vùng 3 có độ sâu lớn hơn 1,5km.
Các hàm hồi quy cho tương ứng với từng vùng: Vùng 1 z=7.8531-21.5822*d+0.1578*Δg Vùng 2 z=1.5601+1.5071*d-0.0144*Δg Vùng 3 z=3.4850+0.6985*d-0.0268*Δg
Ở đây z là độ sâu tới đáy trầm tích , d là đơ ̣ sâu đáy biển , Δg là di ̣ thường trọng lực Free-air
4.2. Hệ thống đƣ́ t gẫy xác định theo kết quả tính gradient max của dị thƣờng trọng lực
4.3. Một vài mƣ́c nâng trƣờng dùng để xác đi ̣nh di ̣ thƣờng dƣ Moho
4.4. Mặt cắt cấu trúc địa chất sâu theo tài liệu trọng lực - địa chấn
Hình 23. Tuyến AA’(Tọa độ điểm đầu: φ=13.0650
N, λ = 109.8340E và điểm cuối φ = 10.3800
Hình 25. Tuyến CC’ (Toạ độ điểm đầu: φ = 10.00150N, λ = 109.4020
E và điểm cuối φ=9. 58240N, λ = 112.30
4.5. Sơ đờ địa hình bề mặt Moho
Hình 27. Bề mặt Moho 3D trên khu vực nghiên cứu
Hình 28. Sơ đờ đường đẳng sâu Moho trên nền đi ̣a hình khu vực nghiên cứu (thu nhỏ từ tỉ lệ: 1:200.000)
4.6. Sơ đờ bề dầy trầm tích
Kết quả minh giải:
- Kết quả nâng trường (Hình 19, 20, 21, 22) tương ứng các mức 10km, 20km, 30km, 50km: Trường trọng lực ở mứ c 0km rất phức tạp đó là do sự ảnh hưởng của toàn bộ vỏ trên khu vực nghiên cứu, cũng như sự phức tạp của cấu trúc địa chất tầng nông. Trường trọng lực Bugher ở thềm lục địa có biên độ dao động từ 0÷40mgal, cường độ trường tăng dần và đạt cực đại ở vùng trũng sâu Biển Đông. Tại trục tách giãn dị thường trọng lực có giá trị dao động khoảng 260 ÷ 280mgal, hai bên rìa trục tách giãn dị thường trọng lực lớn hơn có giá trị 280 ÷ 300mgal. Trên khu vực Quần đảo Trường Sa trường trọng lực dao động với biên độ lớn 20 ÷ 160mgal. Khi nâng trường lên các mức 10km bức tranh dị thường trọng lực trở nên đơn giản hơn, những ổ dị thường nhỏ đã mất, khi nâng lên các mức 20km bức tranh trường trọng lực đã đơn giản hơn rất nhiều, dị thường trọng lực trên các mức 30km, 50km bình ổn và đơn giản phản ánh các bề mặt địa chất dưới sâu, mà có thể là cấu trúc mặt Moho.
- Hệ thống đứt gẫy xác định theo phương pháp Gradient max (Hình
15,16,17,18) :ở mức nâng trường lên 5km hệ thống đứt gẫy theo gradient max phân bố phức tạp, tuy nhiên hình ảnh các đứt gẫy lớn vẫn rất rõ như: đứt gẫy 1090 kéo dài từ vĩ độ 11 ÷ 160N và hệ thống đứt gẫy thứ cấp quanh trục tách giãn trũng sâu Biển Đơng. Ở mức nâng trường lên 10km thì bức tranh về hệ thống đứt gẫy đã đơn giản hơn, điều này là do khi nâng trường các thành phần tần số thấp đã bị lọc và làm trơn, vì vậy hệ thống các phá hủy kiến tạo (nằm trong trầm tích Kainozoi) đã phần nào mờ nhạt. Ở mức nâng trường lên 15km và 25km thì bức tranh về phân bố đứt gẫy đã đơn giản hơn rất nhiều, khi đó chủ yếu chỉ cịn lại hình ảnh các đứt gẫy sâu, và rõ nhất vẫn là đứt gẫy 1090 và trục tách giãn Biển Đông. Hệ thống đứt gẫy lớn khác bao quanh trục tách giãn (có thể đứt gẫy này nằm dọc theo ranh giớ i vỏ đại dương và lục địa?) vẫn thấy xuất hiện. Ngoài ra ở các mức nâng trường này cho thấy rằng phân bố của hệ thống đứt gẫy khu vực Quần đảo Trường Sa rất phức tạp.
Từ những phân tích tồn cảnh về hệ thống đứt gãy biểu hiện trên các mức nâng trường mà tác giả đã tính tốn (Hình 17, 18) có thể nhận định các đứt gẫy địa chất sâu mang tính khu vực chủ yếu xuất hiện ở các mức nâng 15km và lớn hơn, trong đó rõ nét nhất vãn là đới đứt gẫy 1090
, hệ thống đứt gẫy thứ sinh chạy dọc theo vỏ chuyển tiếp và xung quanh trục tách giãn.
- Minh giải theo mặt cắt cấu trúc địa chất sâu (xây dựng theo tài liệu trọng lực - đi ̣a chấn): mặc dù kết quả tính tốn rất lớn, nhưng tác giả chỉ đưa ra một số
minh giải trên 4 mặt cắt điển hình về cấu trúc địa chất xác định theo tài liệu trọng lực trên các tuyến AA’,BB’, CC’, DD’ (Hình 23, 24, 25, 26):
- Mặt cắt theo tuyến AA’ (Hình 23). Tọa độ điểm đầu : φ=13.065o, λ = 109.834oE và điểm cuối φ = 10.380oN, λ = 113.324oE, chiều dài tuyến 482.617km
+ Trầm tích có mật độ biến đổi từ 2,17 g/cm3 đến 2,55 g/cm3. Trầm tích vùng thềm và sườn lục địa có mật độ thấp (2,3 g/cm3). Trầm tích vùng trũng sâu Biển Đơng có mật độ cao hơn từ 2,32 ÷ 2,55 g/cm3.
+ Địa hình móng trầm tích biến đổi rất phức tạp, tuy nhiên nó phản ánh gần tuyến tính với sự biến đổi của đường cong trọng lực
+ Phần đầu tuyến AA’ cắt ngang qua bể Phú Khánh tính từ đầu tuyến đến khoảng cách 150km bề dầy trầm tích dao đơ ̣ng từ 4 ÷ 7km, tiếp đó từ 150 ÷ 270km bề dầy trầm tích dao đơ ̣ng từ 2 ÷ 5km, từ 270 ÷ 400km bề dầ y trầm tích dao đơ ̣ng 1÷ 3km. Phần cuối tuyến cha ̣y vào khu vực Trường Sa trầm tích tương đối mỏng Với bề dày từ 0.5 ÷ 2km.
+ Đất đá móng có mật độ dao động từ 2,72 ÷ 2,74 g/cm3
- Mặt cắt theo tuyến BB’ (Hình 24). Toạ độ điểm đầu: φ = 11.99950N, λ = 109.780E, điểm cuối φ=10.0340N, λ = 113.0150
E , chiều dài tuyến 415.7km.
+ Trầm tích thay đổi từ 2.17 ÷ 2.55g/cm3, từ hình 24 chúng ta nhận thấy rằng từ đầu tuyến đến 30km trường tro ̣ng lực và địa hình đáy trầm tích là ngược pha nhau. Điều này có thể đươ ̣c giả i thích là do phần đầu của tuyến này cha ̣y cắt ngang
như trong tuyến AA’ ). Vì vậy mặc dù bề dầy trầm tích ở đây là dà y hơn 5 ÷ 8km song trường tro ̣ng lực vẫn có xu hướng tăng lên . Trên khoảng cách từ 30 ÷ 415.7km, nhìn chung hình thái trườ ng tro ̣ng lực và địa hình bề mă ̣t móng là tương đới đờng pha và trầm tích có bề dầy dao đơ ̣ng từ 0.5 ÷ 3km
+ Bề mặt Moho trên mặt cắt này không quá phức ta ̣p và được nâng cao nhất hai bên của tru ̣c tách giãn.
- Mặt cắt theo tuyến CC’ (Hình 25). Toạ độ điểm đầu: φ=9.58240N, λ = 112.30E và điểm cuối φ = 10.00150N, λ = 109.4020E, chiều dài tuyến 321. 126km. Về cơ bản trên mặt cắt này chúng ta thấy khơng cịn vỏ đại dương nữa . Tương tự như tuyến AA’ và BB’ , từ đầu tuyến đến khoảng cách 45km đô ̣ sâu tới đáy trầm tích tăng nhưng trường trọng lực ở đây vẫn tăng lên điều này cũng chỉ có thể được giả thích là do mặt Moho hoặc lớp vỏ dưới (Lower crust) nó nâng lên ca o hơn so xung quanh.
- Mặt cắt theo tuyến DD’ (hình 26): Toạ độ điểm đầu φ=6.9520N, λ = 110.8840E và điểm cuối φ = 9.8640N, λ = 111.120
E, chiều dài tuyến 323.122km. Địa hình bề mặt Moho trên mặt cắt này biến đổi với biên độ nhỏ, độ sâu từ 14 đến 20km, nhìn chung vẫn xuất hiện đủ ba lớp trầm tích, móng, bazan. Khơng thấy hình ảnh của vỏ đại dương điển hình, kết quả này khi đối sánh với các tài liệu địa chấn và các tư liệu địa chất kiến tạo của các tác giả khác không thấy sự khác biệt đáng kể.
- Sơ đồ địa hình bề mặt Moho (Hình 27, 28) được xây dựng từ kết quả tính
đơ ̣ sâu tới mă ̣t Moho theo tài liệu trọng lực và theo tài liệu địa chấn đi ̣a chấn ( Nissen và Hayes [1995]; Taylor và Hayes[1983]) thể hiện trên bảng2 chúng tôi
có một số phân tích sau:
+ Tại trũng sâu Biển Đông kết quả cho rất phù hợp với số liệu độ sâu tới mặt Moho theo đi ̣a chấn (ở đây chúng tơi đã tính tốn mặt Moho cho tồn Biển Đơng và đã so sánh với các kết quả của đi ̣a chấn).
+ Tuy nhiên trong vù ng nghiên cứu số liê ̣u đô ̣ sâu tới mă ̣t Moho là không nhiều nhất là với vùng thềm và vùng quần đảo Trường Sa , do vâ ̣y viê ̣c đánh giá kết quả là rất khó cần được nghiên cứu tiếp đặc biệt tại khu vực quần đảo Trường Sa
- Sơ đờ bề dầy trầm tích (Hình 29) xây dựng theo tài liệu trọng lực, chúng tơi có một số nhận xét sau:
+ Khu vực n ghiên cứu phủ một phần lên bể Nam Côn Sơn (tọa độ φ =60 ÷ 9045’N, 𝝀=1060 ÷ 1090E), tại đây th eo kết quả tính toán cho thấy bề dầy trầm tích dao đơ ̣ng từ 4 ÷ 9km, kết quả này cũng tương đối phù hợp với kết quả tính tốn giải bài tốn ngược mơ hình trọng lực 3d của tác giả Đỡ Đức Thanh [5].
+ Tại bể Phú Khánh (tọa độ φ=110÷ 140N, 𝝀 =1090
20' – 1110E) bề dầy trầm tích dao động từ 2 ÷ 9km.
+ Khu vực Tư Chính – Vũng Mây và nhóm bể trường sa bề dầy trầm tích vào khoảng 2 ÷ 5km, mơ ̣t sớ chỡ có thể dầy đến 7km
+Tại trũng sâu Biển Đông (nơi có đơ ̣ sâu nước biển 3800÷ 4600m) bề dầy trầm tích dao đơ ̣ng từ 0.5 ÷ 2km, riêng ta ̣i tru ̣c tách giãn Biển Đông (bề rô ̣ng của trục tách giãn vào khoảng 40km) bề dầy trầm tích có thể dầy tới 3km hoă ̣c hơn.
MỘT SỐ KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Từ các kết quả tính tốn , phân tích và minh giải về cấu trúc địa chất sâu trên khu vực trũng sâu Biển Đơng có thể đưa ra một số kết luận sau đây:
+ Khu vực trũng sâu Biển Đông : Ranh giới Moho là ranh giới giữa Mantile trên (nơi có mâ ̣t đô ̣ 3.2g/cm3) và Bazan (mật đô ̣ khối 2.85g/cm3), độ sâu tới mă ̣t Moho ta ̣i đây dao đơ ̣ng từ 10÷ 16km. Tại khu vực trục tách giãn, độ sâu tới bề mă ̣t Moho dao đơ ̣ng từ 11÷ 13km, ở hai bên rìa trục tách giãn mặt Moho nằm cao hơn vào khoảng 10÷ 12km.
+ Vùng Thềm : Ranh giớ i Moho nằm đơ ̣ sâu từ 18÷28km là ranh giới giữa Mantile trên và lớp vỏ dưới (lower Crust mâ ̣t đô ̣ khối 2.9g/cm3
), mặt Moho có đô ̣ sâu 28km ở gần bờ và nâng dần nên khi ra gần trũng sâu đa ̣i dương.
+ Ranh giới giả định là mặt Conrad : là ranh giới giữa lớp vỏ dưới (có mật độ khới 2.9g/cm3
) vớ i móng kết tinh (mâ ̣t đô ̣ khối khoảng 2.7g/cm3) đây là mă ̣t có cấu trúc phân dị và chia cắt mạnh tạo nên các cấu trúc khối ph ức tạp và rất khó xác định trong đi ̣a chấn sâu cũng như số liê ̣u đi ̣a chấn đô ̣ng đất , tuy nhiên để cho mô hình trọng lực hội tụ tốt chúng tôi vẫn sử du ̣ng ranh giới này trong viê ̣c xây dựng mơ hình cấu trúc địa chất sâu.
+ Móng trầm tích: đây là ranh giới giữa móng kết tinh (mật đô ̣ khối