3.1. Cơ sở số liệu
3.1.1. Nguồn số liệu trọng lực
Số liệu trọng lực là nguồn số liệu chính được sử dụng trong việc xử lý và phân
tích luận án. Nguồn này có 2 dạng: nguồn dạng tuyến và dạng bản đồ.
- Nguồn tài liệu dạng tuyến có được từ các chuyến khảo sát của tàu Gagarinsky (1990-1992) sử dụng giá trị trọng lực tại 11725 điểm đo, tàu Attalaute (1993) sử dụng giá trị trọng lực tại 25836 điểm đo, số liệu của cả hai tàu đều có tỷ
khảo sát này có độ chính xác cao, mọi thơng số đều rõ ràng, độ tin cậy rất cao. Nó là một trong những nguồn số liệu được các tác giả sử dụng như là tựa chuẩn để liên kết các nguồn số liệu khác trong quá trình xây dựng tờ bản đồ dị thường trọng lực
Fai, Bughe của khu vực. Bởi vậy, nguồn này đã được nghiên cứu sinh lựa chọn sử
dụng để liên kết, hiệu chỉnh các nguồn số liệu theo diện được tính tốn, xử lý từ nguồn số liệu trọng lực vệ tinh trong quá trình xây dựng các sơ đồ, bản đồ dị thường trọng lực Bougher trên khu vực nghiên cứu. Ngoài ra, nguồn số liệu dạng
tuyến cịn được thu thập từ nước ngồi (trọng lực thành tàu) sử dụng các điểm đo trọng lực của các chuyến khảo sát Conrad Cruise (1974-1985), các điểm đo của các chuyến khảo sát Vema Cruise (1977-1980), các số liệu trên được lưu trữ tại Viện Nghiên cứu Hải dương Soripps (SIO) và Trung tâm dữ liệu Địa vật lý quốc gia của
Mỹ NGDC (National Geophysical Data Center ) (hình 3.2). Tuy nhiên, do nguồn
thu thập này nằm xa và không tập trung trên thềm lục địa nên không được nghiên cứu sinh sử dụng trong nghiên cứu của mình.
Hình 3.1 . Sơ đồ tuyến đo trọng lực của tàu Gagarinsky và Attalaute
Hình 3.2. Các số liệu được lưu trữ tại (SIO) và NGDC
- Nguồn số liệu bản đồ được xây dựng trên cơ sở thu thập, bổ sung từ các chuyến khảo sát bằng tàu của các công ty dầu khí Mỹ và phương Tây trong giai
liệu bản đồ này được hoàn thiện ngày một chi tiết qua các thời kỳ bởi nhiều đề tài trong chương trình nghiên cứu biển: 48B-III-2 (1986-1990), KT-03-02 (1991- 1995), KHCN-06-04 (1996-1998), KHCN-06-12 (1999-2000), KC-09-02 (2001- 2005), đây là những kết quả nghiên cứu xác định trường trọng lực rất có giá trị. Các bản đồ được lập ở tỷ lệ 1:500.000 thống nhất cho toàn thềm lục địa Việt Nam (đề tài 48B:03-02,1980-1990). Tiếp đó, trong đề tài KT-03-02, tổng hợp các số liệu khảo sát mới, Bùi Cơng Quế, Nguyễn Giao đã chủ trì thành lập bản đồ dị thường trọng lực tỷ lệ 1:1.000.000 cho vùng biển Việt Nam với phạm vi bản đồ mở rộng đáng kể ra phía ngồi thềm lục địa.Trong đề tài KHCN-06-04 (1996-1998) và đề tài KHCN- 06-12(1999-2000) các bản đồ dị thường trọng lực vùng biển Việt Nam tỷ lệ 1:1.000.000 tiếp tục được bổ sung hoàn thiện trên cơ sở những số liệu mới có trong vùng nghiên cứu và bản đồ đã được sử dụng làm cơ sở xác định các đặc tính cấu trúc và địa động lực trên vùng Biển Đông và thềm lục địa Việt Nam.
Hình 3.3. Bản đồ dị thường Fai từ đề tài KC09-02 tỷ lệ 1:1.000.000 3.1.2. Nguồn số liệu trọng lực vệ tinh.
Nguồn số liệu trọng lực vệ tinh của D.T.Saudwell với khoảng cách lưới số liệu
1' x 1' tương đương tỷ lệ 1:200.000 (hình 3.4) được nghiên cứu sinh tính tốn và
Hình 3.4. Nguồn số liệu trọng lực vệ tinh tỷ lệ 1:200.000
Trong những năm gần đây, nhờ công nghệ đo cao từ vệ tinh chúng ta đã phát triển và nâng cao khả năng nghiên cứu biển ở trên mọi khu vực. Có thể nói đó cũng là hướng duy nhất trong nghiên cứu biển đạt được nguồn số liệu có độ phân giải đồng nhất. Mặc dù độ phân giải thấp hơn so với số liệu đo thành tàu nhưng nó có lợi
thế ở diện tích bao phủ rộng, độ chính xác, độ phân giải đồng nhất mà hiện tại là phù hợp với mức độ nghiên cứu cấu trúc địa chất sâu trên khu vực biển Việt Nam và kế cận.
Công nghệ đo cao vệ tinh cho phép xác định chính xác các tham số về bể mặt đại dương hay nói cách khác là mặt geoid (so với mặt Elipxoid chuẩn). Hiện tại đã có nhiều phương pháp biến đổi để chuyển các số liệu về bề mặt đại dương thành dị thường trọng lực mặt biển. Các giá trị dị thường trọng lực này được so sánh và liên kết với dị thường trọng lực đo thành tàu để kiểm tra độ chính xác và đánh giá mức độ ổn định của các giá trị biến đổi
3.1.3. Nguồn số liệu địa chấn và các nguồn khác.
Nguồn số liệu địa chấn là nguồn số liệu có độ chính xác cao, vì vậy nó đã được sử dụng làm nguồn tài liệu đối sánh, tham khảo. Nguồn số liệu này được thu thập, số hóa từ nhiều đề tài, sách chuyên khảo và trên các bài báo khác nhau: Đề tài KC09-20/06-10 [22], KC09.25/06-10[37], KC09.18/06-10 [35], sách chuyên khảo: Mai Thanh Tân 2003 [33], Nguyễn Hiệp 2005[15], Phan Trọng Trịnh 2012 [56], các mặt cắt địa chấn được sử dụng trong dự án ranh giới ngoài thềm lục địa CSL thực hiện năm 2009,…Ngoài ra, nghiên cứu sinh cũng tham khảo một số tài liệu khoan có trên các bể trầm tích thuộc thềm lục địa Việt Nam.
Hình 3.5. Số liệu địa chấn thu thập từ nhiều đề tài
Một trong những nguồn số liệu được sử dụng để bóc lớp dị thường đó là
nguồn số liệu bề dày trầm tích. Nguồn số liệu này có hai nguồn chính: Nguồn được
xác định từ các đề tài, đây là nguồn có độ chính xác cao ở dạng tuyến bởi nó được
xác định bằng các mặt cắt địa chấn. Mặc dù, ở dạng bản đồ, nguồn này được liên
kết, xây dựng ở tỷ lệ thấp (1:1.000.000 [34] (hình 1.2)), tuy vậy, nghiên cứu sinh
Nguồn vệ tinh, cũng được xây dựng ở tỷ lệ 1:1.000.000, nguồn này có phương pháp
liên kết, hiệu chỉnh số liệu hiện đại hơn và đồng bộ hơn (hình 3.6). Ngồi ra, nghiên
cứu sinh đã sử dụng nguồn số liệu độ sâu bề mặt Moho (bề dày vỏ Trái Đất) thu
thập từ đề tài “ATLAS Các điều kiện tự nhiên và môi trường vùng biển Việt Nam và
kế cận” [34] (hình 3.7) trong q trình tính tốn xác định sự phân bố mật độ của đá
Hình 3.7. Độ sâu bề mặt Moho (km)[34]
Nhìn chung, do các nguồn tài liệu theo diện này có tỷ lệ khác nhau, vì vậy nghiên cứu sinh đã sử dụng phần mềm Surfer v10, của Golden Software, LLC để thực hiện grid đưa toàn bộ nguồn số liệu về cùng một tỷ lệ 1:500.000 theo phương pháp Minimum Curvature
3.2. Xác định cấu trúc bên trong móng trước Kainozoi bể trầm tích Sơng Hồng. Trong những năm qua khu vực thềm lục địa Việt Nam, mà đặc biệt là các bồn Trong những năm qua khu vực thềm lục địa Việt Nam, mà đặc biệt là các bồn trũng trầm tích như: bể Sơng Hồng, Phú Khánh, Cửu Long, Nam Cơn Sơn,… đã có nhiều cơng trình nghiên cứu của các nhà địa chất, địa vật lý, địa chất-kiến tạo, địa mạo với nhiều lĩnh vực chuyên môn sâu khác nhau. Các cơng trình này tập trung nhiều vào việc nghiên cứu cấu trúc địa chất sâu, lịch sử phát triển địa chất trong Kainozoi, cấu trúc địa chất trong Kainozoi, tìm kiếm khống sản dầu khí,…Tuy nhiên những nghiên cứu mang tính định lượng về các tham số hình học của các yếu tố cấu trúc, mật độ đất đá theo tài liệu trọng lực còn chưa nhiều. Thực chất đây là một vấn đề rất phức tạp vì vậy cùng với sự phát triển và hoàn thiện về lý thuyết trường thế, kỹ thuật xử lý bằng các phương tiện tính tốn hiện đại đã thúc đẩy và tạo điều kiện cho các nhà nghiên cứu địa vật lý nâng cao năng lực xử lý và phân tích minh giải tài liệu khảo sát trên biển. Một trong những mối quan tâm của nghiên cứu sinh khi thực thực hiện luận án là tập trung nghiên cứu chi tiết các yếu tố cấu trúc và các tham số vật lý của đá móng trên vùng thềm lục địa Việt Nam với mục tiêu góp phần làm sáng tỏ bức tranh cấu trúc địa chất trước Kainozoi.
Bể trầm tích Sơng Hồng là một bể trầm tích lớn, bể có một phần nhỏ nằm trên đất liền (miền võng Hà Nội) và phần lớn nằm ngoài khơi thuộc vịnh Bắc Bộ trải dài từ Quảng Ninh đến Bình Định, có tọa độ địa lý từ 105030’-110030’E, 140-210N. Đây là khu vực có cấu trúc kiến tạo phức tạp, tồn tại nhiều đứt gãy lớn kéo dài và ăn sâu vào đất liền như: đứt gãy Sông Lô, đứt gãy Sông Hồng, đứt gãy Sông Chảy, …Sự hoạt động của các đứt gãy này quyết định và chi phối toàn bộ sự hình thành và phát triển cấu trúc của bể, tạo ra một bể trầm tích được cho là có bề dày trầm tích Kainozoi lớn nhất trên thềm lục địa Việt Nam, chỗ dày nhất ở trung tâm bể lên đến 12km. Bể có cấu trúc trải dài theo hướng Tây Bắc - Đơng Nam, phần phía Nam bể được đặc trưng bởi các địa lũy, địa hào (địa lũy Tri Tôn, địa hào Quãng Ngãi) tạo ra cấu trúc khác biệt hẳn với cấu trúc phần phía Bắc bể. Cấu trúc bể được đặc biệt quan tâm nghiên cứu và công bố trong nhiều cơng trình của các tác giả khác nhau: [4,5,9,15,18,33,34,41,55,64]. Các cơng trình này tập trung chủ yếu vào nghiên cứu
tầng trầm tích Kainozoi, cấu trúc nóc móng trước Kainozoi, bề mặt Moho,…Trong khi đó vấn đề về phân bố mật độ trung bình của móng trước Kainozoi theo diện trên khu vực này lại ít được chú ý đến, vì vậy đây là một khía cạnh mà nghiên cứu sinh đã tập trung nghiên cứu trong luận án của mình.
3.2.1.Phân bố mật độ của đất đá bên trong móng trước Kainozoi.
Ở đây, nghiên cứu sinh đã xác định sự phân bố mật độ móng trước Kainozoi bằng phương pháp giải bài toán ngược 3D kết hợp với việc tính bóc lớp và lọc dị thường mà cơ sở lý thuyết đã được trình bày ở chương 2. Trong đó, trường dị
thường do lớp trầm tích gây ra (hình 3.9b) được loại bỏ bằng một bài toán thuận 3D của BhaskaraRao [76], với độ sâu đáy lăng trụ chính là bề mặt nóc móng trước Kainozoi (đáy trầm tích Kainozoi)(Nguyễn Thế Tiệp, 2006[34](hình 3.9a). Mật độ
dư của mỗi lăng trụ được xem là như nhau Δσ(z)=-0.27 g/cm3
Trường phông khu vực được loại bỏ bằng cách tính tương quan giữa các mức nâng trường của trường quan sát so với trường phông thu được bằng việc xấp xỉ trường quan sát bằng một đa thức bậc 7 (được tính cho tồn biển Đơng có tọa độ từ 1000E-1200E, 40N-240N), mức nâng có hệ số tương quan cao được chọn làm trường phông khu vực, cụ thể trong kết quả này là mức nâng 100km với hệ số tương quan
r=0.91481 (hình 3.10).Trường tại mức nâng 100km này được coi như là trường phơng khu vực (hình 3.11b). Độ sâu mặt Moho cùng với độ sâu đến đáy trầm tích
Kainozoi được nghiên cứu sinh sử dụng để xác định phân bố mật độ, nguồn này
được tham khảo từ [34] (hình 3.11a).
Hình 3.11.a).Độ sâu bề mặt Moho(km);b).Phần trường phông khu vực
Phần trường thu được sau khi loại bỏ phần trường trầm tích bên trên (hình
3.9b) và phần trường phơng bên dưới (hình 3.11b) được cho là phản ánh tốt phần dị
thường do lớp đá móng trước Kainozoi gây ra (hình 3.12a) và được sử dụng trong
giải bài tốn ngược 3D xác định phân bố mật độ móng trước Kainozoi. Kết quả về
sự phân bố mật độ được thể hiện trên hình 3.13a và hình 3.13c thể hiện tốc độ hội
tụ của nghiệm trong giải bài toán ngược xác định phân bố mật độ.
Hình 3.13. a).Phân bố mật độmóng trước Kainozoi;
Nhận xét
- Với địa hình mặt Moho trong phạm vi của bể chìm dần theo hướng Đông Nam-Tây Bắc, việc loại bỏ phần phông khu vực bằng cách chọn ra mức nâng trường tối ưu so với đa thức bậc cao là hồn tồn có thể. Ở đây, có thể nhận thấy, phân bố mật độ móng có hình thái của bề dày tầng trầm tích Kainozoi phủ bên trên.
- Theo kết quả giải bài toán ngược trọng lực 3 chiều có thể thấy mật độ bên trong móng trước Kainozoi bể trầm tích Sơng Hồng có giá trị khá cao, dao động từ 2.6 đến 3.0 g/cm3, trong đó phần mật độ cao (trên 2.8g/cm3) tập trung ở phần trung tâm bể, phần phía nam khu vực nghiên cứu và trên các thềm như thềm Thanh Nghệ, thềm Hạ Long có mật độ thấp dưới 2.68g/cm3.
- Mặc dù tính tốn trên các số liệu thực tế nhưng tốc độ hội tụ của phương pháp vẫn nhanh và ổn định. Ở lần lặp thứ nhất ta có Rms =70.2 mgal, sau 10 lần lặp Rms = 0.3115 mgal và sau 23 lần lặp Rms = 0,0493 đã nhỏ hơn giá trị sai số cho phép 0.05 mgal.
3.2.2. Cấu trúc khối trong móng trước Kainozoi
Ngồi sự phân bố về mật độ móng thì hình thái cấu trúc khối trong móng trước Kainozoi của bể trầm tích Sơng Hồng cũng cần được quan tâm. Để xác định sự phát triển các cấu trúc khối từ nông đến sâu, nghiên cứu sinh đã kết hợp phương pháp biến đổi trường lên nửa không gian trên (nâng trường) với phương pháp tính trị riêng tensor gradient trọng lực CGGT (cơ sở lý thuyết của phương pháp đã được trình bày trong mục 2.3, Chương 2). Muốn vậy, trong phạm vi khu vực nghiên cứu, ta thực hiện nhiều mức nâng trườngkhác nhau: h=[10, 20, 30, 40, 50, 60] km. Tại mỗi mức nâng h, các giá trị λ1, λ2 , detΓ được xác định theo công thức (2.14,2.15,2.16, 2.17) cùng với đường đồng mức 0 của mỗi hàm. Vì vậy, ta có được quỹ tích các đường đồng mức 0 của mỗi hàm tại các mức nâng trường. Kết quả tính tốn là một tập hợp các đường đồng mức 0 của hàm dettại các mức nâng trường
Hình 3.14. Bản đồ phân vùng cấu trúc bể Sông Hồng [22] và Các khối cấu trúc tại các độ sâu khác nhau được xác định bằng hàm det
Quan sát kết quả thu được nghiên cứu sinh nhận thấy: Đường đồng mức 0 của hàm detΓ = λ1λ2 từ mức thấp đến cao đã phác họa được sơ bộ hình thái cấu trúc qui mơ nhỏ (mức 10, đường màu xanh) đến hình thái cấu trúc lớn và ổn định hơn (mức 60, đường màu đỏ) khá rõ nét. Nếu biểu diễn riêng các giá trị dương và giá trị âm của hàm det( ) thấy rằng, giá trị dương của hàm det( ) phản ánh các đới nâng, giá
trị âm phản ánh các đới sụt. So sánh với hình 3.14a, với các đới sụt (đánh số màu đỏ), và các đới nâng (đánh số màu đen), có thể phân vùng một cách định tính cấu
trúc chính móng trước Kainozoi, cụ thể như sau:
Đới phân dị Tây Bắc Sông Lô (11), thềm Thanh Nghệ (12).
Bể Tây Lôi Châu (1), Đới nghịch đảo Bạch Long Vĩ (3), Đới nghịch đảo Miocen (2), Phụ trũng Trung tâm (6), thềm Đà Nẵng (7), Địa Lũy Tri Tôn (8).
Đơn nghiêng Đông Tri Tôn (23).
Đơn nghiêng Nam Hải Nam (5), Nhóm bể Hồng Sa (Bể Nam Hải Nam) (16). Phụ bể Huế - Đà Nẵng (15), Địa Hào Quảng Ngãi (9), Địa Hào Lý Sơn (24). Miền Võng Hà Nội (20) và Thềm Hạ Long (19)
Để thấy được bình đồ cấu trúc bên trong móng trước Kainozoi một cách rõ nét hơn, nghiên cứu sinh giả định rằng hình thái cấu trúc chính bên trong móng trước Kainozoi có hình dáng của một đa thức bậc cao. Do vậy, ở đây đã tính tốn thử nghiệm xấp xỉ trường quan sát bằng một đa thức bậc 7. Sau đó, trường đa thức xấp xỉ này được tính tương quan so với trường trọng lực ở các mức nâng trường khác nhau từ 0 đến 100km, mức nâng trường có hệ số tương quan cao nhất được lựa chọn làm kết quả. Hình 3.15 là đồ thị tương quan giữa các mức nâng trường so với đa thức bậc 7, kết quả đã cho thấy, tại mức nâng trường 50km có hệ số tương quan cao nhất R=0,98383..
Hình 3.15. Đồ thị biểu diễn sự tương quan giữa các mức nâng trường với đa thức bậc 7
Như vậy, bằng cách xấp xỉ và tính tương quan này, nghiên cứu thấy rằng với mức nâng trường 50km thể hiện cấu trúc chính của móng trước Kainozoi tốt hơn cả. Hình 3.16a, 3.16b là kếtquả giá trị hàm λ1 và λ2 cùng với đường đồng mức 0 (đường