Với kết quả bước đầu đo thử nghiệm trên mô hình nước khe nứt-karst trong đá vôi ở thị xã Lai Châu và muốn khẳng định rõ hơn hiệu quả tìm kiếm nước ngầm bằng đo sâu từ telua âm tần nên chúng tôi tiến hành đo thử nghiệm thêm trên mô hình này ở thị trấn Mèo Vạc tỉnh Hà Giang có lỗ khoan kiểm chứng.
3.2.1. Đặc điểm địa chất và địa chất thuỷ văn vùng thị trấn Mèo Vạc-Hà Giang 3.2.1.1. Đặc điểm địa chất
a. Địa tầng:
Trên diện tích nghiên cứu gặp các phân vị địa tầng sau:
Hệ tầng Bắc Sơn (C-Pbs)
Trầm tích của hệ tầng Bắc Sơn phân bố khá rộng trong vùng nghiên cứu, chúng là thành phần chủ yếu tạo nên cao nguyên đá vôi Đồng Văn - Mèo Vạc. Căn cứ vào đặc điểm thạch học, vị trí phân bố, hệ tầng được chia làm 2 tập.
- Tập 1 (C-Pbs1): phân bố về phía bắc, đông bắc và khối, chỏm nhỏ phía đông nam thị trấn Mèo Vạc, diện lộ khoảng 97km2, thuộc các xã Pả Vi (diện tích thử nghiệm), Pải Lủng, Giàng Chu Phìn, Cán Chu Phìn. Thành phần gồm: đá vôi màu xám, xám xanh đen, xen đá vôi màu xám sáng phân lớp trung bình đến dày và dạng khối.
Bề dày tập khoảng 500-550m.
- Tập 2 (C-Pbs2): phân bố thành khối dọc quốc lộ 4C, kéo dài theo phương tây - đông từ xã Lũng Chinh qua trung tâm thị trấn Mèo Vạc tới xã Khau Vai, diện lộ khoảng 108 km2, thuộc các xã Lũng Chinh, Sủng Trà, Sủng Máng, Tả Lủng, thị trấn Mèo Vạc, Lũng Pù, Khau Vai, Tát Ngà. Thành phần gồm: đá vôi phân lớp dày đến dạng khối màu xám sáng, xen đá vôi màu xám xanh, đá vôi trứng cá.
Bề dày tập khoảng 600-650m.
Bề dày chung của hệ tầng Bắc Sơn khoảng 1100-1200m.
Hệ tầng Bắc Sơn nằm không chỉnh hợp trên các trầm tích hệ Devon và bị hệ tầng Đồng Đăng phủ không chỉnh hợp trên.
Hệ Đệ Tứ không phân chia (Q)
Các trầm tích hệ Đệ Tứ phân bố hạn chế trong vùng nghiên cứu, dọc thung lũng giữa núi Xã Lũng Chinh, thung lũng thị trấn Mèo Vạc, dọc các sông suối thuộc xã Nậm Ban, Niêm Sơn, hoặc phân bố cục bộ trong các hố sụt karst. Diện lộ khoảng 4km2, có nguồn gốc sườn tích, lũ tích. Thành phần gồm cuội, tảng, cát, sét, độ chọn lọc, mài tròn kém, chúng nằm trên bề mặt bào mòn đá gốc. Lỗ khoan MV.2 có chiều dày Đệ Tứ 40,2m. Bề dày từ 2 - 40,2m.
b. Đứt gãy
Trên diện tích có hệ thống đứt gãy theo phương kinh tuyến - á kinh tuyến phát triển là.nguyên nhân tạo nên dải sụtkarst bị lấp đầy trầm tích Đệ Tứ, hình thành thung lũng bào mòn karst thị trấn Mèo Vạc và có thể là đường dẫn, đường thu và tiêu thoát nước toàn bộ thung lũng Mèo Vạc đối với các nguồn cấp xung quanh về phía bắc, xuống sông Nho Quế.
3.2.1.2. Đặc điểm địa chất thuỷ văn
Trên diện tích nghiên cứu có hai dạng tồn tại nước dưới đất:
a- Tầng chứa nước khe nứt, khe nứt - karst trong các trầm tích carbonat hệ tầng Bắc Sơn (c-p)
Các trầm tích của hệ tầng Bắc Sơn (C-Pbs) phân bố rộng rãi, chiếm diện tích lớn nhất vùng nghiên cứu (khoảng 205km2), thuộc địa phận thị trấn Mèo Vạc và các xã Pả Vi, Tả Lủng, Sủng Trà, Sủng Máng, Lũng Chinh, Cán Chu Phìn, Giàng Chu Phìn, Lũng Pù, một ít ở xã Tát Ngà, Khâu Vai, Sơn Vĩ. Đây là đối tượng nghiên cứu chính phục vụ mục tiêu chọn nguồn nước ăn uống sinh hoạt của thị trấn Mèo Vạc và các xã vùng núi đá đang rất khó khăn về nước ăn uống sinh hoạt và sản xuất.
Thành phần chủ yếu là đá vôi cấu tạo phân lớp dày dạng khối màu xám sáng, xám xanh, đá vôi trứng cá, đá vôi màu xám xanh đến xám đen, phân lớp trung bình. Đá nứt nẻ mạnh mẽ, cùng với tác động bào mòn của nước đã tạo ra nhiều hang hốc karst ở các độ sâu khác nhau, ở lưng chừng núi và tới độ sâu 121m (lỗ khoan MV.3). Hoạt động kiến tạo xảy ra mạnh mẽ, nhiều đứt gãy kiến tạo cắt qua hệ tầng này nên đã tạo ra nhiều hố sụt karst và làm phân cắt địa hình, đồng thời cũng tạo ra các dải núi đá vôi trùng điệp. Bề mặt địa hình có sự chênh lệch độ cao lớn, thung lũng thị trấn Mèo Vạc cách sông Nho Quế ở phía bắc khoảng 7-8km mà đã cao hơn sông khoảng 500m.
Tầng chứa nước có thành phần thạch học chủ yếu là đá vôi tương đối thuần khiết, bị rửa lũa mạnh, hoạt động karst phát triển mạnh và tạo thành nhiều bậc karst ở các độ sâu khác nhau. Những khoảnh nằm ở phần cao hơn mực xâm thực (sông Nho Quế) như thị trấn Mèo Vạc, xã Pả Vi, Cán Chu Phìn, Giàng Chu Phìn…đá nứt nẻ mạnh mẽ đã tạo điều kiện thuận lợi cho nước nhanh chóng thoát hết ra sông, khả năng tàng trữ nước bị hạn chế. Những phần thấp chênh lệch độ cao với mực xâm thực nhỏ và có các lớp cách nước ở xung quanh như khoảnh có điểm lộ ĐL.748 ở Tát Ngà thì giàu nước. Chiều dày của hệ tầng Bắc Sơn khoảng hơn 1000m, đề án mới chỉ nghiên cứu đến độ sâu 200m, nên tạm coi đây là tầng chứa nước trung bình, không đồng nhất, biến đổi mạnh mẽ theo không gian (cả về diện và chiều sâu) và thời gian.
Chúng tôi tạm chia ra: khoảnh chứa nước trung bình, phân bố ở một phần thị trấn Mèo Vạc và xã Pả Vi, diện nhỏ ở xã Tát Ngà, diện tích khoảng 20km2, còn lại là khoảnh nghèo nước.
b- Thành tạo địa chất rất nghèo nước - trầm tích hệ Đệ Tứ
Các trầm tích hệ Đệ Tứ phân bố hạn chế trong vùng nghiên cứu, dọc thung lũng giữa núi, thung lũng thị trấn Mèo Vạc, dọc các sông suối hoặc phân bố cục bộ trong các hố sụt karst, diện lộ khoảng 4km2. Thành phần gồm cuội, tảng, cát, sét, có nguồn gốc sườn tích, lũ tích, độ chọn lọc, mài tròn kém, chúng nằm trên bề mặt bào mòn đá gốc. Bề dày thay đổi 2-5m, ở những hố sụt karst trong đá vôi đạt đến 40m.
Nhìn chung, nước chỉ tồn tại theo mùa ở những dải thung lũng sông, suối, về mùa khô gần như không chứa nước. Những nơi có chiều dày lớn (lỗ khoan MV.1, MV.2, MV.3) thì đều nằm cao hơn mực nước dưới đất rất nhiều. Vì vậy có thể coi đây là thành tạo địa chất rất nghèo nước, liên quan chặt chẽ với các yếu tố khí tượng thuỷ văn.
3.2.2. Các phương pháp và kỹ thuật thi công 3.2.2.1. Phương pháp và khối lượng đã thực hiện
Để thử nghiệm trên mô hình nước ngầm chứa trong khe nứt, khe nứt-karst của đá vôi, ở đây đo sâu từ telua âm tần đã tiến hành đo 10 điểm trên tuyến T1. Trên tuyến này Liên đoàn Địa vật lý trước đó đã đo sâu điện:19 điểm và đo trường chuyển 10 điểm.
3.2.2.2. Mạng lưới khảo sát
Tuyến T1 được chọn cắt qua lỗ khoan LK1 theo phương vị 900. Khoảng cách các điểm đo trên tuyến của cả 3 phương pháp kể trên là 20m.
3.2.2.3. Kỹ thuật thi công và các phương pháp địa vật lý
- Đo sâu điện: Sử dụng hệ thiết bị Wenner cho đo sâu đối xứng với ABmax=3÷480m. Máy đo là “Syscal-R2” do Pháp sản xuất..
- Đo trường chuyển: Sử dụng máy máy PROTEM – 57do Canađa sản xuất, khung dây 50x50m, tần số phát 6.25Hz, 30 cổng từ 0,036 đến 27,92ms.
- Đo sâu từ telua âm tần: Tuyến đo được chọn thử nghiệm trên cơ sở kết quả khảo sát địa chất , địa chất thuỷ văn (LK1), đo sâu điện và trường chuyển. Các tham số đo chủ yếu được chọn: Dải đo D3; Thừa số amly: Gain =1; thời gian đo t=300s;
chiều dài đường điện 80m;
3.2.3. Kết quả đo sâu điện:
Kết quả đo sâu điện đã phát hiện được môt đới điện trở thấp biến đổi từ 288÷1300 Ohm.m kéo dài từ cọc-20 đến cọc 10 ở độ sâu 20-40m và phát triển đến độ sâu 60- 130m, có khả năng liên quan đến đới nứt nẻ trong đá vôi chứa nước. Triển vọng nhất về nước ngầm để bố trí khoan là từ cọc -16 đến cọc -12 và từ cọc -6 đến -4
3.2.4.Kết quả đo sâu trường chuyển
Kết quả đo trường chuyển gần giống như kết quả đo sâu có một tầng điện trở thấp ở độ sâu từ 20-40m và phát triển đến độ sâu 80-120m. Sâu nhất tại cọc -6 là 120m. Tầng này cũng được xem có khả năng liên qua tới đới nứt nẻ (tầng khe nứt) của đá vôi chứa nước.
LK1
3.2.5. Kết quả đo sâu từ telua âm tần
Sau khi xử lý và tính toán trên các phần mềm cho kết quả đo sâu từ telua âm tần là mặt cắt mô hình 2D trên tuyến T1:
Mặt cắt mô hình được xuất sang Surfer để biểu diễn và biên tập:
Kết quả đo sâu từ telua âm tần cho thấy trường điện trở suất được nghiên cứu sâu 1000m. Trên đó cũng thể hiện có một tầng điện trở suất thấp tồn tại ở độ sâu 40- 50m và phát triển tới 100-150m. Từ độ sâu 300m với điện trở suất >10.000Ohm.m liên quan tới tầng đá vôi rắn chắc.
3.2.6. Đánh giá hiệu quả của đo sâu từ telua âm tần ở vùng thị trấn Mèo Vạc- Hà Giang
Trên tuyến T1 đã tiến hành khoan nước LK1 tại cọc -6 (đo sâu điệnvà trường chuyển) hay cọc 6 (từ telua âm tần). Dưới đây là cột địa tầng lỗ khoan nước LK1(MV.1):
Kết quả khoan cho thấy đây là lỗ khoan có lưu lượng nước khá 3,64 lit/s và nước ngầm được khai thác trong tầng khe nứt của đá vôi có mực nước tĩnh ở độ sâu là 56,5m.
So sánh với kết quả khoan, nhận thấy kết quả phương pháp từ telua âm tần, đo sâu điện và trường chuyển là tương đối phù hợp với thực tế phản ánh được sự tồn tại về vị trí và độ sâu của tầng chứa nước khe nứt trong các trầm tích carbonat hệ tầng Bắc Sơn (c-p).
Phương pháp từ telua âm tần với kết quả phân tích tới độ sâu 1000m, trong đó từ độ sâu 200m đến 1000m có điện trở suất cao ổn định liên quan tới tầng đá vôi dạng khối rắn chắc dưới sâu. Trong khi đó phương pháp đo sâu điện chỉ nghiên cứu sâu tới 150m và trường chuyển nghiên cứu sâu tới 200m.
Tuy nhiên ở độ sâu 100 trở lại từ telua âm tần có độ phân giải kém hơn so với hai phương pháp đo sâu điện và trường chuyển, không thể hiện được hình dạng thay đổi chi tiết của tầng điện trở thấp.
Với kết quả đo cho thấy khoảng cách điểm đo sâu từ telua âm tần trên tuyến chi tiết 20m/1điểm đo là không cần thiết nên chọn khoảng cách 50m/1 điểm đo là hợp lý.