3.1.1- Phương pháp nghiên cứu, thăm dò địa chất
3.1.1.1- Thu thập tài liệu và xử lý tổng hợp
Đây là bước đầu tiên để tiếp cận với vùng nghiên cứu và kế thừa tất cá các kết quả đã công bố trước đây. Nhóm tác giả cố gắng tìm hiểu và thu thập khá đầy đủ các thông tin, công trình đã công bố trong khu vực. Ngoài các báo cáo liên quan, còn có các tài liệu khác như: tài liệu các lỗ khoan sâu trong vùng và các khu vực lân cận, các số liệu phân tích hóa học, thạch học, cổ sinh, tuổi tuyệt đối,… Trên cơ sở tài liệu thu thập được, tiến hành xử lý và đưa ra các định hướng cho khảo sát thăm dò, nghiên cứu phục vụ cho việc thực hiện các nội dung và mục tiêu của đề tài.
3.1.1.2- Phương pháp giải đoán ảnh viễn thám
Bãi cát thuỷ triều là một trong những đơn vị trầm tích trẻ (hiện tại). Đó là những khu vực phân bố ven biển, có chiều dài liên tục hoặc gián đoạn, chiều rộng lộ diện phụ thuộc vào địa hình, độ dốc và mức nước triều ở từng thời điểm khác nhau theo mùa thậm chí theo giờ trong ngày.
+ Lập sơ đồ địa chất ảnh về bãi thủy triều: Sơ đồ địa chất ảnh về bãi thủy triều giúp ta làm quen với vùng nghiên cứu đồng thời định hướng kế hoạch cho công tác tiến hành ngoài thực địa. Trong bước này, chủ yếu tập trung vào công tác tổng hợp tài liệu, các loại bản đồ như địa chất, địa mạo, thổ nhưỡng, thảm thực vật, hiện trạng sử dụng đất, các dự án qui hoạch khai thác sử dụng,… Với tài liệu ảnh và các số liệu này, ta có thể sơ bộ khoanh vẽ được diện tích có triển vọng thăm dò và lập mạng lưới khoan thăm dò dự kiến.
Thông thường sử dụng 2 loại ảnh: ảnh vệ tinh và ảnh máy bay. Ảnh vệ tinh có tỉ lệ nhỏ nên chỉ cho thấy những cấu trúc lớn, toàn diện của vùng nghiên cứu. Ảnh máy bay có tỉ lệ lớn hơn giúp ta có thể theo dõi các đặc điểm nghiên cứu một cách chi tiết hơn. Tùy thuộc vào chất lượng ảnh và thời điểm bay chụp mà ta có được những thông tin cần thiết phục vụ cho công tác thăm dò như những đặc trưng về hình thái, địa hình - địa vật, thảm thực vật, mạng thoát thủy,…
+ Lập sơ đồ địa chất thực địa: Trên sơ đồ địa chất ảnh, ta khoanh sơ bộ về vùng thăm dò cát nhưng chiều dày và diện phân bố cụ thể phải được xác định bằng các lỗ khoan nông theo mạng lưới đã vạch. Từ sơ đồ địa chất ảnh, ta có thể chọn lộ trình và bố trí mạng lưới tuyến khoan thăm dò. Các lỗ khoan giúp ta xác định cụ thể chiều dày, giới hạn trên và dưới của lớp cát. Qua đó, có thể lập các mặt cắt qua bãi cát một cách đơn giản và đầy đủ. Vấn đề không kém phần quan trọng là thu thập, sắp xếp, lựa chọn các mẫu và định hướng cho từng loại phân tích chất lượng, các đặc điểm liên quan.
Tùy theo yêu cầu thực tế mà thực hiện mạng lưới khoan thăm dò thưa hay dày: - Trong giai đoạn tìm kiếm, chỉ cần một số lỗ khoan nông là đủ.
- Trong giai đoạn thăm dò sơ bộ, phải xác định hình dáng, kích thước, thành phần vật chất, sơ bộ trữ lượng, chất lượng tầng cát,… đồng thời lựa chọn các khu vực để đưa vào thăm dò chi tiết.
- Trong giai đoạn thăm dò chi tiết, cần thiết tập trung các khu vực có triển vọng để phục vụ cho công tác khai thác. Giai đoạn này cần làm rõ và chính xác các giới hạn trên- dưới, chất lượng, trữ lượng bằng một mạng lưới khoan dày và số lượng phân tích mẫu phù hợp. Các bản đồ trong giai đoạn này cần có tỉ lệ lớn để thể hiện rõ hơn các chi tiết trong khu vực. Bước này cũng làm rõ các điều kiện khai thác của các khu giá trị để lập luận chứng kinh tế-kỹ thuật phục vụ khai thác.
3.1.1.3- Các phương pháp phân tích mẫu
Mẫu cát lấy lên cần được phân tích cẩn thận. Do đó vấn đề phân tích trong phòng thí nghiệm đóng góp một phần quan trọng trong đánh giá chất lượng mẫu cát. Tuỳ theo hướng sử dụng mà phân tích những chỉ tiêu cụ thể. Mục đích ưu tiên của thăm dò này là khai thác cát san lấp nên một khối lượng lớn mẫu phân tích được tập trung theo hướng đó.
Chất lượng cát trong đề tài chủ yếu được đánh giá qua các chỉ tiêu chính là thành phần cấp hạt. Ngoài ra, để xác định rõ hơn các đặc điểm chất lượng cũng như có thể ứng dụng cát cho các mục tiêu đa dạng, đề tài đã phân tích thêm nhiều chỉ tiêu khác, gồm: thành phần khoáng vật, thành phần hóa học, tính chất cơ lý, đầm nén tiêu chuẩn (chỉ tiêu đầm nện). Tóm tắt về đặc điểm và ý nghĩa của các loại phân tích này, như sau:
+ Thành phần cấp hạt: Thành phần cấp hạt được phân tích bằng phương pháp tỉ trọng kế, phương pháp Robinson đối với hạt <0,1mm và phương pháp rây đối với hạt có đường kính >0,1mm. Tất cả các kết quả phân tích đều được thể hiện bằng đường cong tích lũy thực hiện trên lưới xác suất logarit biểu diễn sự quan hệ phân bố của tất cả các cấp hạt trong mẫu. Từ đường cong này, các thông số về độ hạt đã được tính toán như đường kính hạt trung bình của mẫu (Md), hệ số chọn lọc So,…
+ Thành phần khoáng vật: Thành phần khoáng vật bằng mắt thường và soi dưới kính hiển vi đối với tất cả các cấp hạt > 0,1mm theo từng cấp độ hạt. Tổng số mẫu phân tích khoáng vật là 250 mẫu, phân đều cho các khu trong vùng nghiên cứu. Phân tích này nhằm xác định thành phần khoáng vật của cát, bao gồm: thạch anh, fenspat, mica, mảnh sét hoặc đá, mảnh vở vỏ sò ốc, khoáng vật nặng,… Đối với sử dụng cát làm san lấp thì thành phần quan trọng là hàm lượng thạch anh, đây là khoáng vật có độ bền vững cao.
+ Thành phần hóa học: Phân tích này nhằm xác định thành phần hóa học của mẫu, trong đó chủ yếu là các thành phần silic, nhôm, sắt, canxi, magne, lưu huỳnh, mùn hữu cơ, mất khi nung (MKN),… Hàm lượng silic (SiO2) là thành phần khá quan trọng cũng như hàm lượng thạch anh đối với cát san lấp.
+ Tính chất cơ lý: Các thí nghiệm cơ lý dùng xác định trạng thái vật lý và các chỉ tiêu biến dạng của mẫu. Trong đó, một số chỉ tiêu đáng lưu ý, gồm: độ ẩm, dung trọng, lực dính, hệ số nén lún ứng với từng cấp tải trọng, modun tổng biến dạng,…
+ Đầm nén tiêu chuẩn: Để đánh giá chất lượng cát trong việc sử dụng làm vật liệu san lấp, các mẫu cát đã được lựa chọn tại các khu khác nhau để đưa về phòng phân tích tiến hành thí nghiệm đầm nén theo tiêu chuẩn. Thí nghiệm đầm nén tiêu chuẩn nhằm xác định được khối lượng thể tích khô cực đại (γkmax hc) ứng với một độ ẩm, được gọi là độ
ẩm tối ưu (Wopch) hay độ ẩm thích hợp nhất của loại đất khi sử dụng làm vật liệu san
lấp.
3.1.2- Phương pháp nghiên cứu, thăm dò địa vật lý về địa chấn biển
3.1.2.1- Phương pháp nghiên cứu và cơ sở lý thuyết
* Cơ sở lý thuyết
Hệ thống máy đo mặt cắt 3200-XS là một hệ thống điều biến tần số băng thông rộng có độ phân giải cao, sử dụng công nghệ độc quyền của hãng EdgeTech để tạo ra các hình ảnh mặt cắt của đáy biển và thu nhận dữ liệu phản xạ tới (incidence reflection data) ở dạng số qua nhiều dải tần số. Thiết bị này truyền một xung FM được quét tuyến tính qua một dải tần số quang phổ toàn phần (full spectrum frequency range). Sự phản xạ hệ thống đo được thể hiện dưới dạng các bóng màu xám hoặc màu sắc trên một màn hình máy tính có thể được in trên một máy in được cấp nhiệt liên tục. Dữ liệu được lưu trữ theo thời gian thực trên một ổ cứng dung lượng lớn và có thể lưu trữ trên một DVD.
Hệ thống máy đo 3200-XS sử dụng các bộ phát và thu nhận âm thanh được tích hợp trong một thiết bị kéo theo (tow vehicle) để truyền và nhận những tín hiệu xung FM âm thanh. Bộ phận phát là những máy biến năng (transducers) băng rộng và bộ phận thu là dãy điện cực thu dưới nước (hydrophone arrays) gồm các tinh thể titanate zirconate chì (PZT). Các máy biến năng (transducers) được tích hợp ở phần phía trước của thiết bị kéo theo và các dãy điện cực thu dưới nước, vốn được thiết kế để hoạt động ở tốc độ tàu kéo lên đến 7 hải lý, đặt ở phần đuôi.
* Các ứng dụng của hệ thống thiết bị 3200-XS: Những ứng dụng hệ thống đo mặt cắt đáy 3200-XS bao gồm:
- Chụp ảnh mùn hóa lỏng ở độ phân giải 8 cm; đường ống, vị trí và đường đi của cáp bị vùi lấp; nghiên cứu nạo vét những vịnh/lạch nhỏ.
- Nghiên cứu sự xói mòn ở sông, suối; khảo sát địa kĩ thuật hàng hải; định vị khu vực chất thải nguy hiểm.
- Nghiên cứu địa chất; khảo cổ; điều tra các tai biến môi trường; nghiên cứu hầm mỏ, nạo vét.
- Nghiên cứu xói mòn cầu và đường bờ biển. - Các ứng dụng quân sự và dầu khí ngoài khơi. - Chụp ảnh toàn bộ bề mặt đáy sâu đại dương.
* Những bộ phận chính của máy: Hệ thống đo mặt cắt đáy 3200-XS được cấu tạo từ 3 thành phần chính:
- Bộ xử lý đặt trên boong tàu (Deck Unit). - Thiết bị được kéo (tow vehicle) SB-216S. - Một cáp kéo 75 m được gia cố sợi Kevlar.
+ Các thông số kỹ thuật của bộ xử lý trên 3200-XS: Đặc điểm kỹ thuật chung của bộ xử lý trên 3200-XS được trình bày trong bảng dưới đây.
B1- Bảng đặc điểm kỹ thuật chung của bộ xử lý trên 3200-XS
+ Các thông số kỹ thuật của thiết bị SB-216S
B2- Bảng chỉ tiêu kỹ thuật của thiết bị SB-216S
Dãy tần số 2-16 kHz
Loại xung FM
Băng thông/độ dài xung
2-15 kHz/20ms 2-12 kHz/20ms 2-10 kHz/20ms
Dạng phân bố Phổ có dạng của phân bố Gauss
Độ phân giải theo chiều đứng (vertical)
6 cm (2-15 kHz) 8 cm (2-12 kHz) 10 cm (2-10 kHz)
Độ xuyên sâu trong cát thô và đá vôi 6 m
Độ xuyên sâu trong sét mềm 80 m
Độ rộng chùm tia
170, 2-15 kHz 200, 2-12 kHz 240, 2-10 kHz Độ dốc tối ưu của thiết bị được kéo (Optimum tow vehicle pitch/roll) <7
0, 2-15 kHz <80, 2-12 kHz <100, 2-10 kHz
Chiều cao tối ưu Cách đáy 3-5 m
Máy phát 1
Dãy điện cực thu 2
Công suất đầu ra 2000 W
Kích cỡ thiết bị được kéo
105 cm chiều dài 67 cm chiều rộng 46 cm chiều cao Kích cỡ vận chuyển (Shipping container size)
117 cm chiều dài 79 cm chiều rộng 61 cm chiều cao
Trọng lượng trong không khí 72 kg ( 160 Ib)
Trọng lượng vận tải (Shipping weight) 162 kg (357 Ib)
Yêu cầu của cáp kéo (tow cable) 3 cặp dây dẫn xoắn lại và được bảo vệ
Độ sâu khảo sát Lớn nhất: 300 m (984 ft)
3.2- CÔNG TÁC TỔ CHỨC THĂM DÒ VÀ KHỐI LƯỢNG THỰC HIỆN
Bo mạch chủ Intel Pentium 4
Sonar Interface
Giao diện của hệ thống định vị
Bo mạch giao diện sóng định vị (Tiger Board) gồm bo mạch sóng mang (Carrier board),bo mạch thu (Acquisition board) và bo mạch siêu âm (Sonar/IDE board).
Bộ nhớ 512 MB RAM
Ổ cứng Tối thiểu 80 GB (hệ điều hành)Tối thiểu 160 GB (thu dữ liệu) Ổ đọc, ghi dữ liệu DVD Tốc độ tối thiểu 10x4x32
Hệ điều hành Windows XP
Phần mềm ứng dụng DISCOVER 3200SB
Màn hình hiển thị Màn hình phẳng LCD 21 inch độ phân giải cao Bàn phím Chịu được va chạm mạnh (High impact industrial)
Chuột lăn Chịu được va chạm mạnh
Cổng nhập xuất (I/O ports)
(1) ethernet
(2) RS-232
(3) USB
(4) Parallel
Tín hiệu đầu vào Tốc độ lấy mẫu cực đại 200 kHz, độ phân giải 16 bit Tín hiệu đầu ra Tốc độ lấy mẫu cực đại 200 kHz, và độ phân giải 16 bit Loại xung Chirp phổ toàn phần FM (Full Spectrum Chirp FM)
Độ dài xung 5-100 ms, tùy vào thiết bị được kéo (tow vehicle) và ứng dụng Băng thông 0.5-12 kHz, tùy vào thiết bị được kéo (tow vehicle) và ứng dụng Sampling rate
Tốc độ lấy mẫu 20, 25, 40, hoặc 50 kHz, phụ thuộc vào tần số truyền (transmit upper frequency) Acoustic power
Công suất âm 212 dB re 1µPa@ 1 m đỉnh (xấp xỉ), tần số trung tâm
Tổ chức tiến hành công tác thực địa trên các cơ sở đã chuẩn bị trong phòng. Công tác này bao gồm nhiều việc từ khảo sát chung đến chi tiết nhất là việc thực hiện mạng lưới khoan thăm dò. Ngoài ra còn có các điều tra, khảo sát địa chất chung cho khu vực. Đây là công tác rất quan trọng và chiếm khối lượng công sức rất lớn của đề tài. Ngoài Đoàn thực địa chuyên môn còn phải thuê nhiều lao động tại địa phương và sự giúp đỡ hành chánh của UBND xã Đất Mũi. Trong suốt quá trình thực hiện Đoàn đã tổ chức 8 đợt thực địa, mỗi đợt kéo dài trong khoảng thời gian từ 7 đến 15 ngày. Thường phải bố trí đợt thực địa trùng với thời gian nước kém mới có thể thu hoạch được nhiều khối lượng. Mùa gió chướng là giai đoạn rất khó khăn khi tiến hành công việc ở xa bờ do sóng khá mạnh, gây trở ngại cho đi lại bằng xuồng hoặc đi bộ cũng như khoan và lấy mẫu. Đây là một trong những yếu tố làm chậm trễ tiến độ thực hiện công tác ngoài thực địa.
3.2.1- Công tác bố trí và xác định mạng lưới khoan thăm dò
Trên cơ sở sơ đồ địa chất ảnh và sơ đồ địa chất thực địa với mục tiêu là khảo sát thăm dò tỉ mỉ trữ lượng cũng như chất lượng cát trong khu vực nghiên cứu, nên công tác định vị, thiết lập mạng lưới tuyến khoan là cần thiết.
* Xác định tọa độ
+ Phần nội nghiệp
- Căn cứ vào các tài liệu bản đồ thu thập làm cơ sở cho bố trí mạng lưới khoan thăm dò đều ở dạng hệ toạ độ UTM-WGS-84, nên đề tài thống nhất sử dụng hệ tọa độ này cho công tác xác định vị trí ngoài thực địa cũng như nội nghiệp.
- Từ bản đồ địa hình đáy biển tỷ lệ 1/50.000 và ảnh vệ tinh Landsat TM năm 2002 (độ phân giải 30x30m) khu vực nghiên cứu ta tiến hành kiến tạo các điểm của mạng lưới khảo sát với khoảng cách giữa các điểm là 500m.
- Từ bản đồ địa hình đã được kiến tạo điểm, tuyến khảo sát ta dùng máy scan (raster hoá), nắn chỉnh hình học để đưa vào máy vi tính.
- Thông qua phần mềm chuyên dụng GIS là Mapinfo v9.5 ta tiến hành đăng ký ảnh (Image Registration…) đăng ký toạ độ với hệ quy chiếu là UTM-WGS-84-Zone 48-Lo = 105 và vector hoá lại bản đồ địa hình và các điểm tuyến khảo sát trong khu vực nghiên cứu.
- Từ bản đồ đã được vector hoá ta dùng công cụ Coordinate Extractor của Mapinfo để trích xuất toạ độ các điểm khảo sát. Sau đó export bản đồ này thành định dạng mapinfor interchage (*.mif).
- Dùng phần mềm GPSU để mở bản đồ có định dạng mapinfor interchage (*.mif) và lưu lại thành định dạng mới là Mapsource (.gdb).
- Sau đó ta dùng phần mềm Mapsource để mở bản đồ có định dạng Mapsource (.gdb). Đồng thời kết nối máy GPS Garmin 60CSx vào máy tính và dùng công cụ Transfer
+ Phần thực địa
- Khi đã có các điểm, tuyến khảo sát ta dễ dàng xác định chúng từ đó tiến hành khoan đào các phẫu diện ngoài thực địa và lưu các điểm mới này lại.
- Sau khi kết thúc chuyến thực địa toạ độ các điểm, tuyến khảo sát mới được chuyển từ máy GPS sang máy tính và chồng chúng lên bản đồ địa hình, ảnh vệ tinh… để xác định lại độ chính xác trước khi xuất ra bản đồ và toạ độ các điểm, tuyến khảo sát cuối cùng.
* Tổ chức khảo sát thực địa
Dụng cụ sử dụng trong công tác xác định vị trí các lỗ khoan thăm dò là GPS Garmin