2. Một số kết quả nghiên cứu về đi ̣a chất – kiến ta ̣o khu vƣ̣c trũng sâu
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
E, chiều dài tuyến 321. 126km)
Hình 26. tuyến DD’ (Toạ độ điểm đầu φ=6.9520
4.5. Sơ đồ địa hình bề mặt Moho
Hình 27. Bề mặt Moho 3D trên khu vực nghiên cứu
Hình 28. Sơ đồ đường đẳng sâu Moho trên nền đi ̣a hình khu vực nghiên cứu (thu nhỏ từ tỉ lệ: 1:200.000)
4.6. Sơ đồ 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 Đông. 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 còn 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 toàn cảnh về hệ thống đứt gãy biểu hiện trên các mức nâng trường mà tác giả đã tính toán (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 toán 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 trêncác 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 Đông 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 đô ̣ng từ 4 ÷ 7km, tiếp đó từ 150 ÷ 270km bề dầy trầm tích dao đô ̣ng từ 2 ÷ 5km, từ 270 ÷ 400km bề dầ y trầm tích dao đô ̣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 qua thềm Phan Rang , tại đây bề mặt Moho nâng cao hơn từ 26 ÷ 14km (tương tự
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 đối đồng pha và trầm tích có bề dầy dao đô ̣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 không còn 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. Không 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 đô ̣ 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 tôi đã tính toán mặt Moho cho toàn Biển Đông 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 đồ bề dầy trầm tích (Hình 29) xây dựng theo tài liệu trọng lực, chúng tôi 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 đô ̣ng từ 4 ÷ 9km, kết quả này cũng tương đối phù hợp với kết quả tính toán giải bài toán ngược mô hình trọng lực 3d của tác giả Đỗ Đức Thanh [5].
+ Tại bể Phú Khánh (tọa độ φ=110÷ 140
N, 𝝀 =109020' – 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, mô ̣t số chỗ có thể dầy đến 7km
+Tại trũng sâu Biển Đông (nơi có đô ̣ sâu nước biển 3800÷ 4600m) bề dầy trầm tích dao đô ̣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 toán , phân tích và minh giải về cấu trúc địa chất sâu trên khu vực trũng sâu Biển Đông 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 đô ̣ng từ 10÷ 16km. Tại khu vực trục tách giãn, độ sâu tới bề mă ̣t Moho dao đô ̣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 đô ̣ 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 khối 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 mô hình cấu trúc địa chất sâu.
+ Móng trầm tích: đây là ranh giới giữa móng kết tinh (mật đô ̣ khối 2.7g/cm3) và trầm tích (mật đô ̣ dao đô ̣ng từ 1.8÷2.55g/cm3). Tầng trầm tích trên khu vực này dao đô ̣ng lớn . Phía Tây Nam (φ=60÷110N, 1080÷1090E) trầm tích dầy từ 4÷9km. Khu vực Quần đảo Trường Sa bề dầy trầm tích mỏng hơn , tại đây bề dầy vào khoảng 2÷4km. Trên vùng Tư Chính Vũng Mây và mô ̣t phần bể Nam Côn Sơn theo kết quả tính toán mô hình tro ̣ng lực 2D và tổng hợp mô ̣t vài kết quả khác t hấy rằng bề dầy trầm tích dao đô ̣ng 2÷7km.
+ Trầm tích khu vực trũng sâu trên vùng nghiên cứu này có bề dầy khoảng 0.5÷ 3km, tại trục tách giãn trầm tích dầy đến 3km. điều này đã đươ ̣c xác đi ̣nh trên
số liê ̣u đi ̣a chấn sâu cũ ng như trong các mă ̣t cắt cấu trúc sâu được mô hình hóa trên số liê ̣u tro ̣ng lực và cả trong bản đồ bề dầy trầm tích .
+ Lớ p trầm tích nằm trên cùng có mâ ̣t đô ̣ từ 1.8÷2.55g/cm3 có bề dầy từ 1÷10km, tại bể Phú Khánh trầm tí ch dầy khoảng từ 2-7km, khu vực Trường Sa bề dầy trầm tích dao đô ̣ng từ 2-6km, tại khu vực phía Tây Nam (60÷110, 1080÷1090) thì trầm tích dầy hơn dao đô ̣ng từ 3-9km.
+ Ranh giới vỏ đa ̣i dương và vỏ lu ̣c đi ̣a : Hiê ̣n nay chưa có tà i liê ̣u nào chỉ ra đươ ̣c chính xác ranh giới này , chúng tôi nhận thấy (hình 26) đường đồng mức đô ̣ sâu tới bề mặt Moho 14km tương đối trùng với đường đô ̣ sâu đáy biển 3.8km trên vùng trũng sâu Biển Đông, vâ ̣y phải chăng ranh giới này trùng với đường đồng mức 14km trên bản đồ Moho?.
Một số kiến nghị:
- Cần tiến hành đo đạc số liệu địa vật lý nhiều hơn nữa để có thể làm sáng tỏ hơn nữa về cấu trúc địa chất sâu trên khu vực trũng sâu và lân cận
- Cần làm sáng tỏ vấn đề có thực sự ở trũng sâu Biển Đông là vỏ đại dương điển hình hay không?. Hay nó vẫn là vỏ lục địa hoặc á lục địa đặc trưng cho vùng biển rìa.
- Trong tương lai không xa cần có các nghiên cứu sâu hơn về cấu trúc không gian của trục tách giãn Biển Đông ,cũng như mô hình về cơ chế địa động lực, sự hình thành và phát triển của vùng trũng sâu đặc biệt này.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Lê Đức Công (2003), Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc và địa động lực bể Phú Khánh và thềm lục địa miền Trung trên cơ sở phân tích tài liệu địa chấn và trọng lực, Luận văn thạc sỹ, Đại học Mỏ địa chất Hà Nội.
2. Phan Trung Điền (2000), Một số biến cố đi ̣a chất Mesozoi muộn – Kainozoi và hê ̣ thống dầu khí thềm lục đi ̣a Viê ̣t Nam , Hô ̣i Nghi ̣ khoa ho ̣c công nghê ̣ , PetroVietnam
3. Lê Huy Minh, Lưu Việt Hùng, Cao Đình Triều (2002), ―Sử dụng trường vertơ gradient ngang cực đại trong minh giải tài liệu từ và trọng lực ở Việt Nam‖.
Tạp chí các khoa học về trái đất, 24(1), tr. 67 - 80.
4. Mai Thanh Tân, Đặng Văn Bát và nnk (2003), Biển Đông, NXB Đại học quốc gia Hà Nội, Hà Nội.
5. Đỗ Đức Thanh (2006), Các phương pháp phân tích, xử lý số liê ̣u từ và trọng lực ,
NXB Đa ̣i ho ̣c Quốc Gia Hà Nô ̣i, Hà Nội
6. Cao Đình Triều (2005), Trường Địa vật lý và cấu trúc thạch quyển lãnh thổ Việt
Nam, NXB khoa học và kỹ thuật , Hà Nội.
7. Hoàng Văn Vượng, Đào Thị Hà, Nguyễn Văn Bình (2004) ―Biểu hiện của các ranh giới mật độ theo tín hiệu GH‖, Tuyển tập các công trình nghiên cứu Địa
chất và Địa vật lý biển, 8, tr. 59-63.
8. Hoàng Văn Vượng, Đỗ Chiến Thắng (2003), ―Về khả năng minh giải tổng hợp tài liệu trọng lực, từ nghiên cứu móng trước Kainozoi Thềm lục địa Việt Nam‖. Tạp chí Dầu khí 3, tr. 23-26.
9. Blakely, R, J. and Simpson, R.W (1986), ―Approximating edges of source bodies frommagnetic or gravity anomalies‖, Geophysics, 51, 1494 -1498.
10. Grauch V. J. S., L. Cordell (1987), ―Limitations of determining density or magnetic boundaries from the horizontal gradient of gravity or pseudogravity data‖. Geophysics, 52, 118-121.
11. Parker, R. L. (1972) ―The rapid calculation of potential anomalies‖. Jeophys. J. Royal Astr. Soc, 31, pp.447-455.
12. Richard J. Blakely (1995), Potential theory in Gravity and Magnetic Applications, Cambrige University press, United States of America
13. Wolfgang Jacoby, Peter L. Smilde (2009), Gravity interpretation fundamentals and application of gravity inversion and geological interpretation, Springer,
Verlag Berlin Heidelberg.
14. Yan Pin, Zhou Di, Liu Zhaoshu (2001), ―A crustal structure profile across the northern continental margin of the South China Sea‖, Techtonophysics, 338, pp. 1-21.