2.3. Phương pháp xác định kết hợp vị trí và độ sâu đến biên của nguồn nhờ đạo hàm tín hiệu giải tích theo hướng và giải chập Euler
2.3.5. Thử nghiệm áp dụng phương pháp xác định vị trí và ước tính độ sâu các đứt gãy trong móng trước Kainozoi trên vùng trũng Sông Hồng
Hệ thống đứt gãy đóng vai trò như cái khung, không thể thiếu hay tách rời các bản đồ cấu trúc địa chất.Sự phân bố về không gian cũng như thời gian của chúng cũng hết sức phức tạp, một đứt gãy có thể hoạt động và tồn tại trong nhiều tầng địa chất gắn liền với các thời kỳ khác nhau. Bời vậy, việc nghiên cứu xác định và phân đoạn sự tồn tại của đứt gãy trong một tầng địa chất là rất có ý nghĩa, đặc biệt là có thể phân tách được các đứt gãy nằm trước Kainozoi và trong Kainozoi. Để đóng góp phần vào công tác nghiên cứu theo hướng này, dựa vào chương trình máy tính đã được thiết lập và kiểm nghiệm trên mô hình số, nghiên cứu sinh tiến hành thử nghiệm áp dụng phương pháp tín hiệu giải tích theo hướng của tensor gradient trọng lực (ED) và phương pháp EDDAS để xác định vị trí và ước tính độ sâu đến các nguồn trong phạm vi vùng trũng Sông Hồng. Ở đây khu vực nghiên cứu nằm trong
52
phạm vi từ 2009.8’N đến 21035.7’N và 10506.5’E đến 106037.1’E. Nguồn số liệu được sử dụng là số liệu dị thường trọng lực Bougher có trên khu vực nghiên cứu ở tỷ lệ 1: 200.000 do cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam thành lập năm 1995 dựa trên cở sở công thức trường trọng lực bình thường Helmert (1901-1909) đã được hiệu chỉnh và liên kết với hệ chuẩn Quốc tế Posdam với mật độ lớp trung gian δ
=2.67g/cm3; hiệu chỉnh địa hình được tính theo phương pháp Prisivanco.
Để nghiên cứu các nguồn nằm sâu, đặc biệt là sâu trong đá móng, nghiên cứu sinh đã tiến hành nâng trường nên nửa không gian trên 8km. Ở mức nâng này, trường thu được phần nào đã loại bỏ được các phần trường địa phương có bước song ngắn, phản ánh hiệu ứng trọng lực chủ yếu chỉ bởi các nguồn nằm sâu. Trường dị thường biến đổi này đã được sử dụng để xác định vị trí và độ sâu đến biên nguồn.Trong quá trình tính toán, các thông số về chỉ số cấu trúc lựa chọn và kích thước cửa sổ được sử dụng chính là các thông số đã được lựa chọn và thử nghiệm trên các mô hình đã trình bày ở trên. Kết quả thu được về vị trí và độ sâu đến biên của nguồn theo phương pháp này (ED và EDDAS) trên khu vực nghiên cứu được biểu diễn trên hình 2.12 bằng các chấm có màu khác nhau. Trong đó, vị trí của các chấm phản ánh biên của nguồn còn màu của nó cho biết độ sâu tới nguồn tương ứng với các khoảng khác nhau.Để làm nổi bật cấu trúc của khu vực, hệ thống các chấm màu này được thể hiện trên nền giá trị đạo hàm thẳng đứng bậc hai trường trọng lực Gzz (chỉ lấy phần Gzz>0) và trường các véc tơ gradient ngang của hàm Gzz (các mũi tên). Ở đây, độ sâu nguồn thu được, được chia làm 6 khoảng khác nhau : 0-2 Km, 2-4Km, 4-6km, 6-8Km, 8-10Km và >10Km. Kết quả cho thấy, vị trí các đứt gãy chính có trong khu vực nghiên cứu đều được thể hiện khá rõ nét như: đứt gãy Sông Lô, Vĩnh Ninh, Sông Chảy, Thái Bình, Sông Hồng,... Các đứt gãy đều có phương chủ đạo Tây Bắc - Đông Nam, gần như song song với nhau và chúng dễ dàng được nhận thấy bằng các dải cực đại ED cùng với dải các véc tơ gradient ngang của hàm Gzz. Kết quả cũng cho thấy với đứt gãy Sông Lô, Thái Bình, véc tơ gradient của đạo hàm thẳng đứng bậc 2 chạy dọc theo các điểm ED cực đại có hướng chủ đạo Tây Nam – Đông Bắc, còn với đứt gãy Sông Chảy, Vĩnh Ninh véc
53
tơ có hướng chủ đạo Đông Bắc – Tây Nam. Ngoài ra, các đới nâng (có véc tơ gradient của hàm Gzz hướng vào tâm), đới sụt (có véc tơ gradient của gzz hướng ra) có trên khu vực cũng được thể hiện rõ: đới nâng trung tâm Hà Nội, đới nâng Kiến xương, đới nâng Nam Định,..đới sụt Ninh Bình, đới sụt Hải Dương, trũng Đông Quan. Kết quả này là không chỉ đầy đủ về vị trí hệ đứt gãy chính có trên khu vực so với nhiều tài liệu nghiên cứu trước đây mà còn chỉ ra được vị trí, độ sâu đến các biên nguồn nằm sâu trong móng trước Kainozoi. Điều này một lần nữa cho thấy hiệu quả của việc xác định vị trí nguồn bằng các ED cực đại
Kết quả thu được về độ sâu cho thấy, trên khu vực nghiên cứu độ sâu của nguồn phân bố trong khoảng từ 3 đến17Km, chủ yếu ở độ sâu 6Km. Trong đó các đứt gãy chính có độ sâu phần lớn trên 8km.Giá trị độ sâu thu được ở đây có thể là độ sâu đến đỉnh của một nguồn nào đó, và cũng có thể là độ sâu đến đáy hay cắt ngang của một nguồn khác, nó là hình ảnh cắt lớp địa chất. Tuy nhiên, vấn đề được quan tâm ở đây là sự xuất hiện và tồn tại của các nguồn này là nằm trong móng trước Kainozoi hay trong trầm tích Kainozoi?.Để nghiên cứu các nguồn tồn tại trong móng trước Kainozoi,giá trị độ sâu thu được được so sánh với mặt móng trước Kainozoi được xác định bằng các phương pháp khác như địa chấn, trọng lực,… (Phạm Nam Hưng và Lê Văn Dũng, 2011,[17]), kết quả cho thấy các giá trị độ sâu dọc theo các đứt gãy chính có điểm nằm dưới mặt Kainzoi, có điểm nằm trên mặt Kainozoi, điều đó cho thấy được sự phát triển phức tạp của đứt gãy không chỉ trên bề mặt mà còn cả chiều sâu và khẳng định thêm một phần các đứt gãy này đã xuất hiện trong móng trước Kainozoi. Theo Cao Đình Triều, 2002 thì các đứt gãy này không chỉ dừng lại ở trong móng trước Kainozoi mà chúng còn phát triển và xuyên cắt sâu hơn có thể đến vài chục km và có thể xuyên vỏ: đứt gãy Sông Hồng (trên 60km), đứt gãy Sông Chảy (35 - 40km), đứt gãy Sông Lô (30 - 40km), đứt gãy Vĩnh Ninh (20 - 30km). Do hạn chế về bề rộng nguồn số liệu cũng như chỉ bước đầu nghiên cứu áp dụng phương pháp nhằm nghiên cứu sự xuất hiện các nguồn nằm trong móng trước Kainozoi nên không bàn sâu về độ sâu đáy của các đứt gãy này.
54
Hình 2.12. Vị trí và độ sâu ước tính của nguồn và tần suất xuất hiện tại mức nâng trường 8km
55
Hình 2.13. Sơ đồ hệ thống đứt gãy trên vùng trũng Sông Hồng (Xác định theo giá trị cực đại EDmax)
Để có được hình thái rõ ràng hơn về hệ thống các đứt gãy, việc số hóa hình 2.10 theo các cực đại ED (EDmax) đã được thực hiện. Kết quả thu được biểu diễn trên hình 2.13
Từ kết quả tính toán thử nghiệm trên số liệu thực tế khu vực trũng Sông Hồng, có thể rút ra một vài nhận xét như sau:
- Với đối tượng nghiên cứu là các đứt gãy sâu trong đá móng, việc kết hợp tính các giá trị cực đại của 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 và phương pháp giải chập Euler số liệu tín hiệu giải tích theo hướng của tensor gradient trọng lực, cho phép xác định không chỉ vị trí mà còn ước lượng được điểm đầu, điểm cuối của đứt gãy, nhờ đó ta có thể ước lượng được độ sâu tồn
56
tại, các biên nguồn nằm trong móng trước Kainozoi,..một cách định lượng và nhanh chóng.
- Kết quả áp dụng thử nghiệm trên khu vực trũng Sông Hồng cho thấy, phương pháp đã chỉ ra được các đứt gãy chính có trong khu vực, hơn nữa phương pháp còn cho thấy các đứt gãy này có thể được tìm thấy tại độ sâu trên 8km, thậm chí tới 15km, đây là các đứt gãy phá hủy trong móng trước Kainozoi.