Luận văn Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc địa chất trũng sông hồng theo tài liệu địa vật lý phục vụ điều tra tài nguyên than

ạ của Liên đoàn Vật lý Địa chất - Tổng cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam với tổng số tuyến 200km, địa vật lý lỗ khoan (đo điện, gamma tự nhiên, gamma mật độ ...) với tổng khối lượng 16.000m. - Tài liệu địa chất và khoáng sản ở trũng Sông Hồng của Trung tâm Lưu trữ Địa chất, Tổng cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam. 6. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp địa chất: Thu thập, tổng hợp tài liệu địa chất làm cơ sở minh giải tài liệu địa vật lý. 6 - Phương pháp mô hình tham số vật lý - địa chất nghiên cứu đặc điểm tham số vật lý trầm tích và than, đặc điểm địa chất và trường địa vật lý để làm tiền đề cho xử lý, phân tích và luận giải địa chất tài liệu địa vật lý phục vụ điều tra tài nguyên than trũng Sông Hồng. - Phương pháp địa vật lý: Lựa chọn hệ phương pháp địa vật lý trọng lực, địa chấn phản xạ, VSP, địa vật lý lỗ khoan hợp lý để nghiên cứu đặc điểm cấu trúc địa chất phục vụ điều tra tài nguyên than. - Phương pháp toán lý gồm: lựa chọn và sử dụng các chương trình phân tích, xử lý, luận giải địa chất tài liệu địa vật lý là những phương pháp hiện đại đang được áp dụng trong điều tra cơ bản địa chất về khoáng sản của Tổng cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam. 7. Các luận điểm bảo vệ Luận điểm 1. Hệ phương pháp nghiên cứu địa vật lý đã lựa chọn là hợp lý và hiệu quả trong nghiên cứu đặc điểm cấu trúc địa chất phục vụ điều tra tài nguyên than trũng Sông Hồng: Phương pháp trọng lực nghiên cứu đứt gãy và cấu trúc địa chất khu vực trũng Sông Hồng. Phương pháp địa chấn phản xạ, VSP, địa vật lý lỗ khoan và lỗ khoan nghiên cứu đứt gãy, cấu trúc địa chất địa phương theo thuộc tính địa chấn, đặc điểm ranh giới phản xạ và khoanh định tầng chứa than dải nâng Khoái Châu - Tiền Hải. Luận điểm 2. Chính xác hóa vị trí đứt gãy, phân chia đới và dải cấu trúc địa chất khu vực trũng Sông Hồng theo dấu hiệu trường dị thường trọng lực: Đã khoanh định được 7 đứt gãy chính: đứt gãy Hưng Yên, Sông Chảy, Thái Bình, Vĩnh Ninh, Sông Lô, Sông Thái Bình, Kiến Thụy, 3 đới cấu trúc đới cấu trúc nâng Đông Bắc, sụt Trung tâm, nâng Tây Nam và 3 dải cấu trúc Khoái Châu - Tiền Hải, Quỳnh Phụ - Thái Thụy, Xuân Thủy - Hưng Hà trong đó có đứt gãy Sông Chảy, Sông Thái Bình khống chế tài nguyên than và 3 dải cấu trúc trong đới trung tâm trũng Sông Hồng cần quan tâm điều tra. Luận điểm 3. Định vị, chính xác hóa các đứt gãy, cấu trúc địa chất địa phương dải nâng Khoái Châu - Tiền Hải: Các yêu tố cấu trúc vừa nêu được khoanh định theo thuộc tính biên độ tức thời, đặc điểm VSP, địa chấn phản xạ, địa vật lý lỗ khoan, lỗ khoan và tập đá chứa than theo tần số trung bình đến cao, biên độ lớn, độ liên tục cao và phản xạ song song của trường sóng. Hai đứt gãy Vĩnh Ninh, Thái Bình và các cấu trúc địa chất nếp lồi Tiền Hải, nếp lõm Kiến Xương - Tiền Hải, sụt Phượng Ngãi, nếp lồi Kiến Xương có chứa tài nguyên than. 8. Những điểm mới có ý nghĩa khoa học - Đã lựa chọn được hệ phương pháp địa vật lý hợp lý có hiệu quả trong nghiên cứu đặc điểm cấu trúc địa chất phục vụ điều tra tài nguyên than gồm: trọng lực, địa chấn phản xạ, VSP, địa vật lý lỗ khoan cho trũng Sông Hồng; địa chấn phản xạ, VSP, địa vật lý lỗ khoan cho nghiên cứu chi tiết tập chứa than ở dải nâng Khoái Châu - Tiền Hải. - Nghiên cứu, áp dụng có hiệu quả các phương pháp thu thập, xử lý và minh giải tài liệu địa chấn phản xạ 2D phục vụ nghiên cứu chi tiết đối tượng than. 7 - Lần đầu tiên khoanh định chi tiết các yếu tố cấu trúc địa chất khống chế tài nguyên than; xác định, phân chia và liên kết các tập chứa than dải nâng Khoái Châu - Tiền Hải theo tài liệu địa chấn, địa vật lý lỗ khoan và khoan. 9. Ý nghĩa thực tiễn của luận án - Chính xác hóa cấu trúc địa chất trũng Sông Hồng và giải nâng Khoái Châu - Tiền Hải. - Dải nâng Khoái Châu - Tiền Hải được xác định là dải triển vọng nhất về than trong trũng Sông Hồng và có khả năng thăm dò khai thác ngay. - Theo hướng ra phía biển đã xác định được 2 tập chứa than mới có giá trị công nghiệp và làm tăng trữ lượng than trũng Sông Hồng. - Hệ phương pháp địa vật lý nghiên cứu đặc điểm cấu trúc địa chất phục vụ điều tra tài nguyên than ở dải nâng Khoái Châu - Tiền Hải có hiệu quả, gồm: địa chấn phản xạ, VSP, địa vật lý lỗ khoan. Hệ phương pháp nghiên cứu, phương pháp xử lý, phân tích, luận giải địa chất có thể áp dụng cho vùng với bối cảnh địa chất địa vật lý tương tự. - Đã khoanh định được các cấu trúc khống chế tài nguyên than và các tập chứa than trong hệ tầng Tiên Hưng thuộc đới sụt trung tâm trũng Sông Hồng. 10. Bố cục của luận án Luận án được trình bày trong 110 trang khổ A4 không kể mở đầu kết luận, gồm 3 chương: Chương 1: Đặc điểm cấu trúc địa chất trũng Sông Hồng theo tài liệu địa chất, địa vật lý. Chương 2: Hệ phương pháp địa vật lý nghiên cứu cấu trúc địa chất trũng Sông Hồng phục vụ điều tra tài nguyên than. Chương 3: Đặc điểm cấu trúc, yếu tố cấu trúc địa chất khống chế tài nguyên than và khoanh định các tập đá chứa than trũng Sông Hồng theo tài liệu địa vật lý. 11. Nơi thực hiện luận án và lời cảm ơn Luận án được thực hiện và hoàn thành tại Bộ môn Địa vật lý, khoa Dầu khí, trường Đại học Mỏ - Địa chất, Bộ Giáo dục và Đào tạo và Liên đoàn Vật lý Địa chất - Tổng cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam - Bộ Tài nguyên và Môi trường dưới sự hướng dẫn khoa học của GS.VS. TSKH Phạm Khoản và PGS.TS.NGƯT Nguyễn Trọng Nga. NCS xin được bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến GS.VS.TSKH Phạm Khoản và PGS.TS Nguyễn Trọng Nga đã tận tình giúp đỡ để NCS hoàn thành luận án của mình, ngoài ra NCS còn nhận được sự quan tâm giúp đỡ của Bộ môn Địa vật lý, trường Đại học Mỏ Địa chất, Tổng cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam, Liên đoàn Vật lý Địa chất, Liên đoàn Intergeo, Viện Dầu khí Việt Nam - Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam, các nhà khoa học, PGS. TS Phan Thiên Hương, GS.TS Tôn Thích Ái, PGS.TS Trần Ngọc Toản, KS Lê Thanh Hải, TS Nguyễn Thế Hùng, ThS Nguyễn Duy Bình, ThS Nguyễn Vân Sang, ThS Kiều Huỳnh Phương, ThS Nguyễn Thị Thu Hằng, CN Phạm Trung Kiên, Ths. Nguyễn Văn Bình. 8 CHƯƠNG 1 ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT TRŨNG SÔNG HỒNG THEO TÀI LIỆU ĐỊA CHẤT, ĐỊA VẬT LÝ 1.1. KHÁI QUÁT LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU ĐỊA CHẤT, ĐỊA VẬT LÝ TRŨNG SÔNG HỒNG Đặc điểm cấu trúc địa chất và tài nguyên than trũng Sông Hồng được các tác giả địa chất và địa vật lý sau đây nghiên cứu. Địa chất và tài nguyên than: Vũ Xuân Danh (1981), Lưu Văn Thức (1973), Ngô Tất Chính (1985), Vlaxova I.I (1963), Đỗ Bạt (1981), Ngô Quang Toàn (1994), Trần Đức Lương (1971), Trần Văn Trị (1995), Trần Tất Thắng (2000) và những người khác Đo vẽ trọng lực: Epstein N.N (1961-1963), Nguyễn Thiện Giao (1985), Lại Mạnh Giàu (2013), Nguyễn San (1978), Goocbatchov A.N, (1962), Nguyễn Hiệp (1965), và những người khác ở tỷ lệ 1:500.000 đến 1:25.000 Đo vẽ địa chấn: Maksiutova và nnk (1965), Phan Tiến Viễn và nnk, (2005), Vũ Ngọc Tiến, (1987), Trịnh Xuân Cường (2012), và những người khác. Đo vẽ địa vật lý lỗ khoan: Lê Văn Trương và nnk, (2004), Lưu Văn Thức. (1973), Nguyễn Ngọc Thọ. (1973), và những người khác. Qua tổng hợp phân tích các tài liệu địa chất, địa vật lý hiện có liên quan cấu trúc địa chất và tài nguyên than trũng Sông Hồng có thể rút ra một số kết quả và tồn tại sau đây: 1.2. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT 1.2.1. Về địa tầng: Các thành tạo kainozoi thuộc trũng Sông Hồng đã được phân chia ra các phân vị địa tầng là có cở sở. Tuy nhiên việc phân chia này mới chỉ tiến hành ở một số nơi nhất định chưa đại diện cho toàn diện tích nghiên cứu, chưa đưa ra được sự biến đổi về không gian và thời gian trong phạm vi trũng Sông Hồng nhất là theo hướng từ đất liền ra biển Đông. Việc phân chia địa tầng trầm tích Kainozoi ở đồng bằng Sông Hồng vẫn còn có nhiều ý kiến khác nhau. Trong luận án, NCS dựa vào cách phân chia địa tầng của Vũ Xuân Doanh với góc độ nghiêng về địa tầng chứa than, bao gồm: hệ tầng Phù Tiên (E2pt); hệ tầng Đình Cao (E3 đc); hệ tầng Phong Châu (N11pch); hệ tầng Phù Cừ (N12pc); hệ tầng Tiên Hưng (N13th); hệ tầng Vĩnh Bảo (N2vb); hệ tầng Lệ Chi (Q11lc); hệ tầng Hà Nội (Q12-3hn); hệ tầng Vĩnh Phúc (Q13vp); hệ tầng Hải Hưng ( Q21-2hh); hệ tầng Thái Bình (Q23tb). 1.2.2. Về kiến tạo - Tầng cấu trúc: Trên cơ sở tổng hợp các tài liệu địa chất - địa vật lý, các bản đồ cấu tạo, đặc điểm địa tầng, magma và hoạt động kiến tạo vùng nghiên cứu có thể được chia thành ba tầng cấu trúc chính: tầng cấu trúc dưới, tầng cấu trúc giữa và tầng cấu trúc trên. - Dải cấu trúc: gồm: dải sụt Xuân Trường - Vũ Tiên; dải nâng Khoái Châu - Tiền Hải; dải sụt Quỳnh Phụ - Thái Thụy. 9 - Cấu trúc uốn nếp: trũng Sông Hồng có một số uốn nếp sau: nếp lõm Quỳnh Phụ - Thái Thụy; nếp lõm Phủ Cừ; nếp lõm Đông Hưng, nếp lồi Tiền Hải; nếp lõm Kiến Xương - Tiền Hải; nếp lồi Kiến Xương; nếp lõm Vũ Tiên. - Đứt gãy kiến tạo: Vùng nghiên cứu chia làm 2 hệ thống + Hệ thống đứt gãy có phương Tây Bắc- Đông Nam. + Hệ thống đứt gãy có phương Đông Bắc - Tây Nam. 1.2.3. Khoáng sản Ở trũng Sông Hồng than nâu và khí đốt trong đó than nâu có tiềm năng lớn nhất. Ngoài ra còn có nước khoáng – nước nóng, vật liệu xây dựng, Than vùng trũng Sông Hồng tập trung ở 3 khu vực chính, kéo dài phương Tây Bắc - Đông Nam (còn gọi là vùng tài nguyên than), theo trình tự từ Tây Nam lên Đông Bắc. Kết quả phân tích hoá than cho thấy, than ở đây có độ tro thấp, chất bốc cao, nhiệt lượng cao, tỷ lệ lưu huỳnh thấp và nhiệt độ nóng chảy của tro từ trung bình đến cao. Than có nguồn gốc thực vật là chủ yếu và được xếp vào loại than biến chất thấp (than nâu). Độ sâu tồn tại than nông nhất là 115,3 m (vùng tài nguyên Khoái Châu) và sâu nhất 3.504,5 m (khu vực Tiền Hải). 1.3. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA VẬT LÝ Ở trũng Sông Hồng đã tiến hành các phương pháp địa vật lý: Đo sâu điện, từ tellur và tellua, trọng lực, địa chấn, địa vật lý lỗ khoan. Tài liệu Đo sâu điện, từ tellur và tellua trên diện tích nghiên cứu quá ít song kết quả đo từ tellur trên 3 tuyến cũng phản ánh cấu trúc địa chất chung, nhất là cấu trúc sâu đến mặt Moho nên rất có ý nghĩa khoa học trong nghiên cứu vỏ trái đất, kết quả nghiên cứu khá phù hợp với tài liệu trọng lực và địa chấn. Trường trọng lực Bughe phân dị mạnh, cho ta thấy khá rõ hình ảnh cấu trúc địa chất của các khối địa chất (khối nâng- nếp lồi, hoặc khối sụp- nếp lõm), các đứt gãy kiến tạo cũng như phản ánh khái quát bề dày của các thành tạo trầm tích chứa than trong diện tích nghiên cứu. Theo kết quả thăm dò địa chấn phản xạ trong diện tích nghiên cứu, cho thấy đặc điểm chung mang tính phổ biến là các mặt cắt địa chấn trên diện tích nghiên cứu có hai khoảng sóng mang những đặc điểm khác biệt: - Từ mặt đất đến chiều sâu khoảng 300m đến 400m, các mặt phản xạ tương đối nằm ngang, biên độ trung bình và tần số khá cao. Nó thể hiện các tập đất đá nằm chỉnh hợp và không có hoạt động kiến tạo. Đáy của tập này là một mặt phản xạ rất mạnh, trên mặt cắt địa chấn có thể nhìn thấy rất rõ sự bào mòn, cắt xén. Vận tốc lớp của tập này thay đổi từ 1500m/s đến 2200m/s. - Từ chiều sâu khoảng 300m, 400m đến gần 3500m bức tranh sóng địa chấn phản xạ hoàn toàn khác. Tại đây có thể thấy các mặt bất chỉnh hợp, trường sóng địa chấn thay đổi với các tập địa chấn có biên độ mạnh yếu khác nhau, xuất hiện những đới mất sóng do các hoạt động kiến tạo. Vận tốc lớp của tập này thay đổi từ 1800m/s đến 2900m/s. Trong khoảng bề dày chừng 3.000 m này khối địa chất đã chứa hàng trăm lớp đá sét và than hoặc những dấu hiệu dầu mỏ, khí carbuahydro nặng trong những 10 lớp đá hạt vụn là những màn chắn rất thuận lợi để cho sóng lan truyền định hướng không bị thấu qua và nhiễu sóng. Kết quả tổng hợp tham số vận tốc truyền sóng địa chấn của một số loại đá phổ biến trong mặt cắt ở trũng Sông Hồng do Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam thực hiện như sau: - Cát kết hạt thô, gắn kết yếu có vận tốc truyền sóng (V) trung bình từ 1.000- 1.700 m/s; - Sạn kết gắn kết yếu V trung bình xấp sỉ 2.000 m/s; - Cát kết hạt nhỏ gắn kết yếu có V từ 2.000- 2.200 m/s; - Bột kết, sét kết gắn kết trung bình V từ 3.000- 3.500 m/s; - Bột kết gắn kết trung bình đến yếu V từ 4.000- 5.000 m/s; - Sét kết quánh và gắn kết chắc V từ 2.800- 7.000 m/s. - Than tuy có V chỉ dao động từ 1.400- 1.800 m/s, lượng thấu sóng rất ít, không đáng kể và có cấu tạo đồng nhất hơn nhiều so với các đá hạt vụn và đá sét, do đó trên băng sóng ghi được những chùm hoặc tập lớp sóng khá liên tục và mật độ sóng cao hơn các đá khác. Đặc trưng tham số vật lý xạ, mật độ, điện trở suất của than và một số loại đá phổ biến vây quanh than tại trũng Sông Hồng tổng hợp từ tài liệu phân tích và tài liệu đo địa vật lý hố khoan như sau: Bảng 1.1 Đặc trưng vật lý của than và một số loại đá ở trũng Sông Hồng TT Đá Than Tham số địa vật lý Mật độ (g/cm3) Điện trở suất (m) Gamma tự nhiên (CPS) 1 Cát kết 2,1 ÷ 2,4 3 ÷ 6 50 ÷ 134 2 Bột kết 2,3 ÷ 2,46 2 ÷ 6 120 ÷ 145 3 Sét kết 2,2 ÷ 2,54 2 ÷ 3,6 110 ÷ 196 4 Than 1,2 ÷ 1,4 30 ÷ 65 2 ÷ 10 5 Sét than 1,8 ÷ 2,2 8 ÷ 15 40 ÷ 80 1.4. ĐẶC ĐIỂM PHÂN BỐ TÀI NGUYÊN THAN THEO TÀI LIỆU ĐỊA CHẤT - Vùng tài nguyên 1 Khoái Châu - Tiền Hải; - Vùng tài nguyên 2 Quỳnh Phụ - Thái Thuỵ; - Vùng tài nguyên 3 Xuân Trường - Vũ Tiên. 1.5. MỘT SỐ TỒN TẠI Ngoài những thành tựu đã đạt được về địa tầng, kiến tạo (cấu trúc địa chất, phân vùng cấu trúc địa chất, đứt gãy), khoáng sản cũng như phân chia các vùng tài nguyên than trũng Sông Hồng theo tài liệu địa chất, nhưng cho đến nay vẫn còn một số tồn tại cần nghiên cứu để giải quyết nhiệm vụ điều tra tài nguyên than khu vực này theo tài liệu địa vật lý: 1.5.1. Về nghiên cứu cấu trúc địa chất - Cấu trúc địa chất vùng trũng Sông Hồng đã được nhiều tác giả nghiên cứu, xây dựng qua các thời kỳ và với mục tiêu, nhiệm vụ cho dầu khí. Tuy nhiên việc 11 thu thập và tổng hợp đầy đủ tài liệu địa chất, địa vật lý phục vụ nghiên cứu tài nguyên than trong toàn bộ diện tích trũng Sông Hồng là chưa có. - Chưa xây dựng bản đồ cấu trúc địa chất tỷ lệ 1:200.000 trong vùng nghiên cứu và khoanh định các yếu tố cấu trúc khống chế tài nguyên than trên cơ sở thu thập đầy đủ tài liệu đo địa chấn phản xạ, trọng lực, đo địa vật lý lỗ khoan đã có để xử lý và minh giải chúng. - Tài liệu trọng lực tỷ lệ 1:10.000 đến 1:500.000 trong toàn bộ diện tích vùng trũng Sông Hồng chưa có tác giả nào thu thập được đầy đủ để phục vụ xây dựng cấu trúc địa chất, phục vụ điều tra tài nguyên than. Việc kết hợp tài liệu địa chấn, tài liệu khoan và đo karota trong xử lý minh giải tài liệu trọng lực để nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc địa chất trũng Sông Hồng phục vụ điều tra tài nguyên than cũng chưa được thực hiện. 1.5.2 Về nghiên cứu tài nguyên than - Hầu hết các lỗ khoan dầu khí đều không lấy mẫu lõi khoan hoặc chỉ lấy trong từng đoạn với tỷ lệ mẫu lõi khoan thấp. Do vậy, số lượng vỉa than xác định được cũng như chiều dày, vị trí độ sâu của chúng trong mặt cắt địa tầng chắc nhắn còn thiếu nhiều. Hơn nữa, hầu hết các vỉa than chỉ xác định độ sâu phân bố, bề dày qua xử lí tài liệu địa vật lý lỗ khoan. - Chưa xây dựng được các mặt cắt địa vật lý địa chất theo tài liệu địa chấn phản xạ, trọng lực, địa vật lý lỗ khoan nhằm xác định đặc điểm cấu trúc địa chất theo không gian và cấu trúc chứa tài nguyên than (tập, lớp). - Trũng Sông Hồng là nơi có một tiềm năng tài nguyên than lớn nhưng trên diện tích rộng lớn này các số liệu về than mới ở bước phát hiện các tầng chứa than, tập chứa than, chưa khoanh nối được bất cứ một vỉa than cụ thể nào. - Chưa tiến hành liên kết các tầng, tập chứa than trong cùng một đới cấu trúc và giữa các đới cấu trúc khác nhau trong toàn diện tích. CHƯƠNG 2 HỆ PHƯƠNG PHÁP ĐỊA VẬT LÝ NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT TRŨNG SÔNG HỒNG PHỤC VỤ ĐIỀU TRA TÀI NGUYÊN THAN 2.1. HỆ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊA VẬT LÝ Phụ thuộc vào nguồn gốc sinh thành (nền, địa máng, trung gian) việc nghiên cứu cấu trúc địa chất chứa than, các tập đá chứa than và vỉa than trên thế giới thường dùng hệ các phương pháp gồm: địa chấn (phản xạ, khúc xạ); thăm dò điện khi độ sâu và chiều dày tầng chứa than không lớn, gồm các biến thể: mặt cắt đối xứng, mặt cắt lưỡng cực, đo sâu điện thẳng đứng, điện trường thiên nhiên, nạp điện; thăm dò trọng lực và đo từ chủ yếu để nghiên cứu hình thái móng của bể than. Trong giai đoạn thăm dò thường dùng nhiều phương pháp địa vật lý lỗ khoan như: gamma tự nhiên, gamma-gamma, điện trở suất, thế phân cực tự nhiên. Trong điều kiện bể than trũng Sông Hồng, than nằm sâu dưới lớp phủ đã được xác định chủ yếu nằm trong hệ tầng Tiên Hưng (N13th) với bề dày và chiều sâu phân bố lớn (300÷2500m) và được khống chế bởi các hệ thống đứt gãy phương khác nhau, chia bể than Sông Hồng thành các khối cấu trúc nhỏ, dạng bậc thang, có mức độ nâng 12 hạ thay đổi theo xu hướng sâu dần về hướng Đông Nam thì việc điều tra tài nguyên than không thể tách rời việc nghiên cứu, xác định các đơn vị cấu trúc, liên kết các tầng chứa than giữa các đơn vị cấu trúc đó. Vì vậy, nhiệm vụ chính của công tác địa vật lý là kết hợp với tài liệu khoan, địa chất giải quyết các nhiệm vụ sau: - Phân chia cấu trúc địa chất vùng nghiên cứu. - Khoanh định cấu trúc địa chất chứa than. - Xác định các tầng trầm tích chứa than. - Liên kết các tầng trầm tích chứa than. Một trong những nhiệm vụ của luận án là nghiên cứu lựa chọn hệ phương pháp địa vật lý hợp lý trong điều tra than trũng Sông Hồng nhằm tăng cả tính định lượng và chất lượng trong suốt quá trình kể từ đo đạc, phân tích xử lý đến minh giải địa chất. Để hoàn thành các nhiệm vụ với mục tiêu nêu trên cần: thu thập và tổng hợp, phân tích tài liệu địa chất, địa vật lý đã có; nghiên cứu cơ sở lý thuyết và khả năng áp dụng của từng phương pháp. Đánh giá hiệu quả của hệ phương pháp địa vật lý hợp lý áp dụng thực tế trong nghiên cứu bể than đồng bằng Sông Hồng. Việc lựa chọn các phương pháp địa vật lý phải tuân theo nguyên tắc đảm bảo hiệu quả thông tin địa chất của hệ phương pháp đồng thời tính tới chi phí kinh tế cho thực hiện hệ phương pháp này trong điều tra cơ bản địa chất, thăm dò và khai thác khoáng sản. Căn cứ vào đặc điểm cấu trúc địa chất trũng Sông Hồng, căn cứ vào mục tiêu nhiệm vụ, trên cơ sở lý thuyết và thực tế, NCS đã lựa chọn hệ các phương pháp địa vật lý nghiên cứu cấu trúc phục vụ điều tra tài nguyên than như sau: - Phương pháp trọng lực. Là phương pháp chủ đạo trong nghiên cứu cấu trúc địa chất khu vực như: xác định các hệ thống đứt gãy sâu; phân chia các đơn vị cấu trúc chính có bậc khác nhau như: đới, cấu trúc, dải cấu trúc và cấu trúc; liên kết với tài liệu địa chấn, địa vật lý lỗ khoan xác định chiều sâu, bề dày các tầng trầm tích chứa than (hệ tầng Tiên Hưng và/hoặc các tập của nó). b. Phương pháp địa chấn phản xạ. Là phương pháp chủ đạo trong nghiên cứu cấu trúc địa phương. Nó cho phép xác định hình thái, chiều sâu thế nằm các ranh giới phản xạ tương ứng các tầng chứa than, các tập vỉa than và/hoặc các vỉa than, đặc biệt là việc liên kết chúng khi cắt qua các cấu trúc địa chất. Mặt cắt địa chấn-địa chất cũng là tài liệu tựa để xác định phân bố không gian của các tầng chứa than theo tài liệu trọng lực. Phần mềm để xử lý tài liệu địa chấn phản xạ là Vista 2D/3D của hãng Schlumberger. - Phương pháp tuyến địa chấn thẳng đứng (VSP) Phương pháp tuyến địa chấn thẳng đứng (VSP) được tiến hành dọc theo giếng khoan để xác định vận tốc truyền sóng địa chấn của các lớp địa chất. Nó hỗ trợ cho cho xử lý và phân tích tài liệu địa chấn phản xạ. - Phương pháp địa vật lý lỗ khoan. Là phương pháp chủ đạo trong phân chia địa tầng, xác định các tập chứa than, các vỉa than; định danh các tập thạch học, v.v. và là phương pháp hỗ trợ cho tài liệu khoan trong xác định chính xác vị trí địa tầng, vị trí vỉa than cũng như chiều dày của chúng. Kết quả đo địa vật lý lỗ khoan 13 còn là tài liệu tựa cho phương pháp địa chấn phản xạ trong liên kết địa tầng, liên kết các tập chứa than và các vỉa than trong không gian. 2.2. PHƯƠNG PHÁP TRỌNG LỰC Phương pháp trọng lực là phương pháp quan sát trường dị thường trọng lực trên mặt đất để nghiên cứu cấu trúc địa chất. Dị thường trọng lực bao gồm dị thường khu vực và dị thường địa phương. Để tách dị thường quan sát thành dị thường khu vực và địa phương NCS đã sử dụng các phương pháp biến đổi sau: - Phương pháp tiếp tục giải tích trường: nâng trường lên cao ở các mức khác nhau, từ đó sẽ thấy các dị thường khu vực liên quan đến cấu trúc địa chất khu vực khu vực. - Phương pháp tính đạo hàm ngang và đạo hàm đứng cho phép xác định vị trí đứt gãy và phương cắm của nó. - Phương pháp phân tích Trend. Trong phương pháp này người ta sử dụng phần mềm COSCAD 3D để tách trường khu vực và địa phương qua đó khoanh định đứt gãy sâu và phân chia cấu trúc. - Phương pháp lựa chọn. Trong phương pháp này người ta tính trường dị thường trọng lực của mô hình địa vật lý – địa chất có tham số đã biết để xác định đối tượng gây ra trường địa phương như đứt gãy và các lớp trong cấu trúc. 2.3. PHƯƠNG PHÁP TUYẾN ĐỊA CHẤN THẲNG ĐỨNG (VSP) Phương pháp tuyến địa chấn thẳng đứng (VSP) là phương pháp địa chấn tiến hành theo tuyến thẳng đứng trong lỗ khoan, nghiên cứu bức tranh sóng dọc thành hố khoan để xác định vận tốc truyền sóng trong các lớp địa chất. Xử lý tài liệu VSP sẽ xây dựng được đồ thị chuyển đổi thời gian chiều sâu gọi là biểu đồ thời khoảng VSP (BĐTK) và kết quả sau khi xử lý sẽ được 1 đường ghi địa chấn (trace), mỗi mặt phản xạ trên đường ghi đó được đối sánh với các ranh giới địa chất theo tài liệu đo địa vật lý lỗ khoan. 2.4. PHƯƠNG PHÁP ĐỊA VẬT LÝ LỖ KHOAN Phương pháp địa vật lý lỗ khoan là tổ hợp các phương pháp địa vật lý đo dọc thành lỗ khoan để xác định ranh giới địa tầng, thành phần và các tính chất của đá xung quanh lỗ khoan. Các phương pháp địa vật lý lỗ khoan sau đây được sử dụng trong điều tra tài nguyên than trũng Sông Hồng: phương pháp điện trở, phương pháp phóng xạ, phương pháp đo đường kính và độ lệch-phương vị trục lỗ khoan. 2.5. PHƯƠNG PHÁP ĐỊA CHẤN PHẢN XẠ Phương pháp địa chấn phản xạ là phương pháp thu sóng địa chấn phản xạ từ các mặt ranh giới trở kháng âm học để xác định hình dạng chiềâu đến các mặt ranh giới đó, từ đó nghiên cứu cấu trúc địa chất, tìm kiếm khoáng sản liên quan. Phương pháp địa chấn phản xạ dùng để xác định chiều sâu ranh giới các mặt phản xạ liên quan đến các yếu tố cấu trúc dưới sâu như hình thái đáy và nóc các tầng chứa than, nếu điều kiện thuận lợi, theo dõi cả hình thái của các tập vỉa và vỉa 14 than; các đứt gãy phân chia các đơn vị cấu trúc trong bể than. Độ sâu nghiên cứu của phương pháp địa chấn phản xạ lớn và độ phân giải của nó cao hơn nhiều các phương pháp địa vật lý khác. Ranh giới địa chất xác định bởi tài liệu địa chấn phản xạ là các ranh giới trở kháng âm học là tích số của mật độ đất đá và tốc độ truyền sóng địa chấn khác nhau. Xử lý tài liệu địa chấn là quá trình chuyển đổi thông tin địa chấn đã được ghi vào băng từ thực địa thành mặt cắt địa chấn (sẵn sàng để phân tích, minh giải địa chất) nhằm làm rõ các yếu tố địa chất như ranh giới phản xạ, đứt gãy. Nhiệm vụ chủ yếu của quá trình xử lý là hạn chế tối đa phông nhiễu để số liệu sau khi xử lý - lát cắt địa chấn phù hợp nhất với cấu trúc dưới sâu. Trong xử lý tài liệu địa chấn phản xạ NCS sử dụng phần mềm Vista 2D/3D Seismic Data Processing, hãng Slumberger, Cộng hòa Pháp. Minh giải địa chất tài liệu địa chấn phản xạ là quá trình chuyển các mặt cắt địa chấn thu được sau xử lý, phân tích thành mặt cắt địa chất - địa chấn. Quá trình này sử dụng các thuộc tính địa chấn, tổng hợp các thông tin địa chất và tài liệu các phương pháp địa vật lý khác. Trong đó bốn nội dung quan trọng là: xây dựng băng địa chấn tổng hợp; khoanh định ranh giới phản xạ và tập than, xác định đứt gãy kiến tạo và đới dập vỡ cũng như tính liện tục của ranh giới phản xạ. Tóm lại, nghiên cứu sinh đã lựa chọn được hệ phương pháp nghiên cứu địa vật lý hợp lý và hiệu quả. Phương pháp trọng lực nghiên cứu đứt gãy và cấu trúc địa chất khu vực trũng Sông Hồng. Phương pháp địa chấn phản xạ, VSP, địa vật lý lỗ khoan và khoan nghiên cứu đứt gãy, cấu trúc địa chất địa phương và khoanh tầng chứa than phần Đông nam dải nâng Khoái Châu – Tiền Hải theo thuộc tính địa chấn, hình dạng ranh giới phản xạ. CHƯƠNG 3 ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC, YẾU TỐ CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT KHỐNG CHẾ TÀI NGUYÊN THAN VÀ KHOANH ĐỊNH CÁC TẬP ĐÁ CHỨA THAN TRŨNG SÔNG HỒNG THEO TÀI LIỆU ĐỊA VẬT LÝ Trong chương này, NCS trình bày các nội dung sau: - Cấu trúc địa chất trũng Sông Hồng theo tài liệu địa vật lý; - Cấu trúc địa chất phần đông nam dải nâng Khoái Châu - Tiền Hải theo tài liệu địa chấn phản xạ, VSP và địa vật lý lỗ khoan; - Cấu trúc địa chất phần đông nam dải nâng Khoái Châu - Tiền Hải theo tài liệu địa chấn phản xạ; - Phân chia các tập đá chứa than và không chứa than. 3.1. ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT TRŨNG SÔNG HỒNG THEO TÀI LIỆU ĐỊA VẬT LÝ 3.1.1. Đặc điểm cấu trúc địa chất trũng Sông Hồng theo tài liệu trọng lực Việc xử lý phân tích và luận giải cấu trúc địa chất trũng Sông Hồng được thực hiện bằng phương pháp trọng lực, địa chấn phản xạ, tài liệu khoan, karota được tổng 15 hợp đến năm 2012 và tài liệu địa chấn mới đến 2016 nêu trong các công trình mà NCS là đồng tác giả. Tài liệu đo trọng lực là tài liệu duy nhất được thực hiện với mạng lưới đều và đầy đủ trên toàn diện tích, do vậy kết quả nghiên cứu cấu trúc địa chất trũng Sông Hồng được xây dựng trên cơ sở tài liệu đo trọng lực có sử dụng tài liệu đo địa chấn phản xạ, tài liệu khoan, karota để nâng cao tính định lượng của các yếu tố cấu trúc. 3.1.1.1. Xử lý phân tích tài liệu trọng lực trũng Sông Hồng theo tuyến Trên các tuyến phân tích, NCS sử dụng các phương pháp xử lý và phân tích sau: nâng trường, đạo hàm đứng và ngang bậc cao, mô hình hóa. Các phương pháp trên được áp dụng thành một hệ phương pháp, hỗ trợ cho nhau nhằm xác định các đối tượng địa chất trong mặt cắt của tuyến phân tích. Mặt cắt tổng hợp trọng lực - địa chất được xây dựng trên cơ sở kết quả các mặt cắt biến đổi trường và phân tích mô hình: mặt cắt đạo hàm đứng, đạo hàm ngang; mặt cắt nâng trường; mặt cắt lựa chọn theo mô hình đa giác. Trong đó các đối tượng địa chất được chia thành nhiều đa giác, mỗi đa giác có giá trị mật độ được coi là đồng nhất. Đồ thị trường trọng lực của mô hình tinh toán được so sánh với đồ thị trường quan sát, khi hai đường cong lý thuyết và thực tế trùng nhau, mô hình lúc đó được coi là nghiệm của bài toán. Trong diện tích nghiên cứu NCS đã xây dựng 4 mặt cắt trọng lực - địa chất kết quả như sau: - Xác định 06 đứt gẫy chính khống chế các vùng nâng, sụt, đó là: đứt gãy Hưng Yên, Sông Chảy, Thái Bình, Vĩnh Ninh, Sông Thái Bình, Kiến Thụy. Đứt gãy Sông Chảy, Sông Thái Bình giới hạn dải sụt trung tâm giữ vai trò khống chế tài nguyên than. - Xác định chiều dày và hình thái mặt đáy các phân vị trầm tích từ ĐG Sông Chảy đến ĐG sông Thái Bình gồm: + Trầm tích Pliocen và Đệ tứ là lớp mỏng phủ trên mặt với chiều dày từ vài chục m đến 500m. - Trầm tích Miocen với chiều dày rất lớn từ vài trăm m đến chín, mười nghìn m nằm dưới lớp phủ của thành tạo Pliocen hệ tầng Vĩnh Bảo và Đệ tứ. Trong đó chiều dày trầm tích thay đổi như sau: Từ ĐG Sông Chảy đến ĐG Thái Bình từ 4.500m đến 6.000m; Từ ĐG Vĩnh Ninh đến ĐG sông Thái Bình từ 6.000 đến 10.000m. Chiều dày trầm tích hệ tầng Tiên Hưng từ 500m (gần ĐG Sông Chảy) đến hơn 4.500m (gần ĐG Vĩnh Ninh và ĐG Sông Lô). + Trầm tích Mesozoi sớm (MZ1) và Paleozoi muộn (PZ2) có trong mặt cắt phát triển theo độ sâu như sau: Từ ĐG Sông Chảy đến ĐG Thái Bình từ -4.500m đến -9.500m; Từ ĐG Thái Bình đến ĐG Vĩnh Ninh từ -5.000m đến -9.500m; Từ ĐG Vĩnh Ninh đến ĐG sông Thái Bình từ -6.500m đến -11.000m. 4/ Trầm tích biến chất tuổi Silua - Proterozoi (S - PR) có mặt khá sâu: Từ ĐG Sông Chảy đến ĐG Thái Bình là -8.500m đến -9.000m; Từ ĐG Thái Bình đến ĐG Vĩnh Ninh là -8.000m đến -8.500m và từ ĐG Vĩnh Ninh đến ĐG sông Thái Bình là -8.000m đến -11.000m. 16 Mặt cắt trọng lực - địa chất tuyến 1 3.1.1.2. Xử lý phân tích tài liệu trọng lực theo diện Xử lý phân tích tại liệu trọng lực trũng Sông Hồng nhằm xác định các hệ thống đứt gãy, phân loại đứt gãy theo phương kéo dài, chiều sâu phát triển; xác định các đơn vị cấu trúc và phân vùng cấu trúc địa chất. Để giải quyết các nhiệm vụ trên, NCS sử dụng các phương pháp biến đổi trường nhằm tách trường quan sát ra các thành phần trường khu vực phản ánh các đối tượng địa chất nằm sâu, kích thước lớn và trường địa phương liên quan các đối tượng địa chất kích thước nhỏ, nằm nông hơn. Trường phông và trường dư cho phép nghiên cứu sự phát triển theo chiều sâu và diện phân bố của các cấu trúc địa chất quy mô khác nhau. Các phương pháp sau đây được dùng xử lý theo diện: - Phương pháp phân tích Trend; - Phương pháp nâng trường; - Phương pháp đạo hàm ngang và đứng. - Phương pháp lựa chọn. 3.1.1.3. Xác định các đứt gãy và phân đới cấu trúc theo tài liệu trọng lực Kết quả nghiêm cứu hệ thống đứt gẫy trũng Sông Hồng qua tài liệu nâng và đạo hàm được trình bày trên (bảng 3.1 và hình 3.10). NCS khoanh định 06 đứt gẫy chính khống chế các vùng nâng, sụt. Đó là: đứt gãy Hưng Yên, Sông Chảy, Thái Bình, Vĩnh Ninh, Sông Lô, Sông Thái Bình, Kiến Thụy, trong đó đứt gãy Sông Chảy, Sông Thái Bình giữ vai trò khống chế tài nguyên than. NCS đã sắp xếp hệ thống đứt gãy trũng Sông Hồng theo địa danh, thông số cơ bản của đứt gãy (phương phát triển, độ sâu, hướng cắm, góc dốc, biên độ và trường vật lý thể hiện cũng như vai trò của nó trong cấu trúc địa chất). Việc nghiên cứu đặc điểm cấu trúc địa chất khu vực trũng Sông Hồng được thực hiện trên cơ sở xử lý, phân tích và minh giải địa chất bản đồ dị thường trọng lực tỷ lệ 1:200.000. Dựa vào hình dạng, cường độ, , dị thường trọng lực, trũng Sông Hồng được chia thành ba đới cấu trúc khu vực chính. 17 - Đới cấu trúc nâng Đông Bắc. - Đới cấu trúc sụt Trung tâm. - Đới cấu trúc nâng Tây Nam. Sơ đồ cấu trúc địa chất trũng Sông Hồng theo tài liệu địa vật lý 3.1.2. Sơ đồ đẳng sâu đáy trầm tích hệ tầng Tiên Hưng trũng Sông Hồng theo tài liệu địa chấn phản xạ Phân tích tài liệu địa chấn phản xạ cho thấy mặt đáy hệ tầng Tiên Hưng tương ứng với mặt ranh giới phản xạ H8. Dưới mặt H8 tương ứng là các tập địa chấn phản ánh các thành tạo không chứa than hoặc rất ít than. Như vậy, có thể nói rằng mặt đáy hệ tầng Tiên Hưng đóng vai trò khống chế tài nguyên than ở khu vực trũng Sông Hồng theo chiều sâu (hay phương thẳng đứng), trong khi các đứt gãy kiến tạo là các yếu tố khống chế theo phương nằm ngang. Vì vậy, xác định được hình thái phát triển và chiều sâu mặt đáy hệ tầng Tiên Hưng có ý nghĩa hết sức quan trọng trong đánh giá định lượng tài nguyên than trũng Sông Hồng. Từ kết quả tính toán cho thấy: Phạm vi phân bố than chủ yếu thuộc hệ tầng Tiên Hưng. Nó bao trùm diện tích khoảng 2.350 km2, thuộc các huyện Bình Giang, 18 Gia Lộc, Ninh Giang, Thanh Miện của tỉnh Hải Dương; Ân Thi, Phủ Cừ, Tiên Lữ tỉnh Hưng Yên; Vĩnh Bảo TP. Hải Phòng; Hưng Hà, Quỳnh Phụ, Đông hưng, Thái Thụy, Kiến Xương, Tiền Hải tỉnh Thái Bình và một phần Xuân Trường, Giao Thủy tỉnh Nam Định. Đáy bể than có dạng hình oval kéo dài phương Tây Bắc - Đông Nam, nghiêng và thấp dần về hướng Đông Nam, chìm và phát triển mở rộng về phía Biển Đông. Phần rìa Đông Bắc, Tây bắc và Tây Nam là nơi đáy bể than nhô cao nhất, chiều sâu đáy bể từ 400 đến 900m, có nơi dưới 350m (Kim Động, Phủ Cừ tỉnh Hưng Yên). Trong diện tích bể than, phần sâu nhất có dạng oval, nằm ở trung tâm, trục kéo dài phương Tây Bắc-Đông nam. Ở khu vực này chiều sâu bể than tăng dần vào trung tâm, chủ yếu từ 1200m đến 2500m (trũng Đông Quan, Thái Thành, Thái Hồng), chỗ sâu nhất đạt tới 3000m và sâu hơn (trũng Phượng Ngãi, xã Nam Chính, Nam Trung, Nam Hưng, huyện Tiền Hải). Sơ đồ đẳng sâu đáy trầm tích hệ tầng Tiên Hưng trũng Sông Hồng theo tài liệu địa chấn 19 3.2. ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT PHẦN ĐÔNG NAM DẢI NÂNG KHOÁI CHÂU - TIỀN HẢI THEO TÀI LIỆU ĐỊA CHẤN PHẢN XẠ, VSP VÀ ĐỊA VẬT LÝ LỖ KHOAN NCS đã xử lý phân tích tài liệu địa chấn phản xạ và sử dụng các phương pháp sau: - Xác định ranh giới và tập địa chấn phản xạ; - Tính liên tục của ranh giới phản xạ và khoanh định tập chứa than; - Đứt gãy kiến tạo và đới dập vỡ; - Khoanh định các tập chứa than. 3.2.1. Xử lý phân tích tài liệu địa chấn phản xạ Minh giải địa chất tài liệu địa chấn phản xạ để xác định các tập chứa than, NCS đã nghiên cứu khả năng giải quyết của thuộc tính vật lý và hình học địa chấn. Kết quả cho thấy các thuộc tính địa chấn như biên độ tức thời, năng lượng trung bình, pha tức thời, trở kháng âm học tương đối và đặc điểm địa chấn phản xạ rất có hiệu quả trong giải quyết các nội dung nghiên cứu nêu trên. NCS đã tiến hành xử lý phân tích và minh giải địa chất tài liệu địa chấn phản xạ trước năm 2012, từ đó xác định cấu trúc địa chất trũng Sông Hồng qua lập sơ đồ đẳng sâu đáy trầm tích hệ tầng Tiên Hưng. Theo các nhà địa chất, đáy hệ tầng này có các thành tạo chứa than chính ở trũng Sông Hồng (hình 3.11). 3.2.2. Xác định ranh giới phản xạ Việc xác định các ranh giới phản xạ trong lát cắt địa chấn và liên kết nó với địa tầng giếng khoan, cần thiết phải sử dụng băng địa chấn tổng hợp. Nó không những là cơ sở để thiết lập mô hình hoá địa chấn giúp nâng cao hiệu quả cho công tác xử lý địa chấn mà còn là cơ sở xác định các tầng phản xạ và minh giải tài liệu địa chấn. Dựa kết quả xử lý tài liệu VSP lỗ khoan LK.90.SH, địa vật lý lỗ khoan, vận tốc của các tập địa chấn và đặc điểm trường sóng địa chấn trong từng tập NCS đã định danh được 8 ranh giới phản xạ địa chấn trong từng tập gồm: Các ranh giới phản xạ ở phần nông được ký hiệu từ R1 đến R3, Ranh giới phản xạ được ký hiệu H1và từ H5 đến H9 được thể hiện rõ ràng trên hình 3.12. 3.2.3. Khoanh định các tập địa chấn phản xạ Tập địa chấn chính là tập trầm tích được đồng nhất hoá trên lát cắt địa chấn, nó có đầy đủ các đặc tính chủ yếu của một tập trầm tích để nhận biết và giải thích từ lát cắt địa chấn. Nhiệm vụ quan trọng của phân tích các tập địa chấn là khoanh định các mặt phản xạ có mặt trên mặt cắt. Các mặt phản xạ được xác định bởi các đặc điểm của trường sóng thu được như tính phân lớp, mức độ liên tục của phản xạ, độ lớn biên độ, tần số. Góc nghiêng giữa các tướng phản xạ cũng là dấu hiệu quan trọng khi xác định các ranh giới phản xạ. Để tăng số lượng thông số được sử dụng trong quá trình phân tích chúng ta có thể sử dụng phương pháp phân tích các thuộc tính địa chấn để nghiên cứu các yếu tố cấu trúc bể than (các đứt gãy kiến tạo, đới dập vỡ) cũng như sự phân bố của các tập than trong vùng nghiên cứu. 20 3.2.4. Xác định tính liên tục của các ranh giới phản xạ Một thuộc tính vật lý địa chấn phản xạ là thuộc tính pha tức thời. Thuộc tính pha tức thời có thể sử dụng để xác định tính liên tục của các ranh giới phản xạ. Tại một vị trí trên đoạn tuyến, khi các ranh giới phản xạ bị mất tính liên tục theo chiều sâu thì đó là dấu hiệu của sự tồn tại một đứt gãy trên đoạn mặt cắt đó. (a) Mặt cắt địa chấn bình thường với biên độ sóng không đồng đều. (b) Mặt cắt địa chấn thuộc tính pha tức thời thể hiện phân lớp liên tục hơn so với mặt cắt địa chân bình thường Ngoài thuộc tính pha tức thời, chúng ta có thể sử dụng cả thuộc tính trở kháng âm tương đối để xác định tính liên tục của các mặt ranh giới. Tóm lại, trong minh giải địa chất tài liệu địa chấn phản xạ ta thấy: với mỗi đối tượng nghiên cứu đều có một tổ hợp thuộc tính vật lý địa chấn phản xạ. Cụ thể là: - Xác định ranh giới phản xạ sử dụng VSP, địa vật lý lỗ khoan. - Khoanh định đứt gãy: sử dụng thuộc tính biên độ tức thời thuộc tính biên ngoài, các đới mất sóng. - Xác định tính liên tục của ranh giới phản xạ sử dụng thuộc tính pha tức thời, trở kháng âm học tương đối, - Xác định tập đá chứa than sử dụng thuộc tính năng lượng trung bình, VSP, địa vật lý lỗ khoan, 3.2.5. Xác định đứt gãy kiến tạo, đới dập vỡ Việc xác định các đứt gãy kiến tạo theo đặc điểm lát cắt địa chấn dựa các dấu hiệu sau: - Thuộc tính biên ngoài. - Có các đới mất sóng. - Có dịch chuyển theo phương thẳng đứng một cách hệ thống của các mặt phản xạ nằm ở 2 phía của đứt gãy. Trong phương pháp địa chấn phản xạ 2D tùy theo phương tuyến và cấu trúc địa chất mà các dấu hiệu đó biểu hiện không được rõ ràng trên mặt cắt địa chấn thông thường (chưa sử dụng thuộc tính biên độ tức thời). Tuy nhiên khi sử dụng thuộc tính địa chấn biên ngoài (Envelope) vào việc minh giải, ta thấy các đứt gãy, đới dập vỡ có thể dễ dàng nhận biết và xác định rõ hơn trên mặt cắt trường sóng 3.2.6. Khoanh định các tập chứa than Việc xác định các tập có triển vọng chứa than được thực hiện theo thuộc tính năng lượng trung bình, VSP, địa vật lý lỗ khoan. 21 Kết quả xử lý tài liệu VSP ở các lỗ khoan (ví dụ, lỗ khoan LK.90.SH) cho thấy, nơi tồn tại các vỉa than sóng phản xạ có biên độ mạnh và rõ ràng. Bảng dưới đây là kết quả đối sánh chiều sâu các vỉa than theo tài liệu địa vật lý lỗ khoan và theo tài liệu VSP để từ đó định danh các tập than đối với tài liệu đo địa chấn phản xạ 2D trên mặt ở trũng Sông Hồng. (a) Mặt cắt địa chấn bình thường với biên độ sóng tương đối mạnh nhưng không liên tục ở tập không chứa than. (b) Mặt cắt địa chấn thuộc tính năng lượng trung bình làm nổi bật các tập không chứa than với biên độ thấp, hình ảnh mờ nhạt, các tập có chứa than biên độ cao hơn hẳn và tương đối liên tục. Bảng: Chiều sâu các vỉa than theo tài liệu địa vật lý tại lỗ khoan LK.90.SH STT Chiều sâu nóc vỉa than theo tài liệu địa vật lý lỗ khoan (m) Chiều dày vỉa than (m) Thời gian tương ứng theo tài liệu VSP (ms) 1 375.6 1.50 418 2 383.5 1.92 426 3 506.4 7.93 536 4 526.6 1.77 551 5 552.9 1.54 567 6 660.1 2.17 654 7 698.8 10.12 686 8 809.6 3.4 775 9 867.7 2.4 803 Sau khi đã xác định được các mặt phản xạ địa chấn chính, các tuyến địa chấn tựa sẽ được minh giải trước tiên. Đây là ranh giới những tuyến chuẩn để làm cơ sở liên kết cho toàn bộ các tuyến địa chấn còn lại. 3.3. CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT PHẦN ĐÔNG NAM DẢI NÂNG KHOÁI CHÂU - TIỀN HẢI THEO TÀI LIỆU ĐỊA CHẤN PHẢN XẠ 3.3.1. Cấu trúc địa chất phần đông nam dải nâng Khoái Châu - Tiền Hải theo tài liệu địa chấn phản xạ 2D trên tuyến khảo sát Bằng phương pháp mô hình hóa, xây dựng băng địa chấn tổng hợp, phân tích thuộc tính, định danh và liên kết ranh giới phản xạ, phân tích tập địa chấn và xác định 22 đứt gãy đã trình bày trên tuyến vừa nêu, NCS tiến hành minh giải địa chất các tuyến khảo sát địa chấn phần đông nam dải nâng Khoái Châu – Tiền Hải gồm 7 tuyến ngang và 1 tuyến dọc TT2-2. Đặc điểm cấu trúc cơ bản của đới nâng Khoái Châu - Tiền Hải được khống chế bởi 4 đứt gãy bao gồm: đứt gãy Vĩnh Ninh, Tiền Hải, Kiến Xương và Thái Bình. Hoạt động kiến tạo của các đứt gãy này tạo nên cấu trúc đặc trưng của vùng với trũng trung tâm là nếp lõm Kiến Xương - Tiền Hải và các nếp lồi 2 bên rìa được xác định là nếp lồi Tiền Hải, nếp lồi Kiến Xương. So sánh với tài liệu địa chấn cũ, vị trí các đứt gãy này có sự thay đổi. Với các đứt gãy Vĩnh Ninh và Thái Bình sự thay đổi vị trí trên bình đồ là không nhiều, nhưng các đứt gãy Tiền Hải và Kiến Xương có sự thay đổi khá nhiều. Khoảng cách gần nhất của 2 đứt gãy Kiến Xương và Tiền Hải theo tài liệu cũ là khoảng 3km nhưng với tài liệu mới chỉ là 700m. Điều này rất có ý nghĩa, vì 2 đứt gãy này tạo nên nếp lõm Kiến Xương - Tiền Hải (trũng Phượng Ngãi) do vậy nếp lõm này sẽ được thu hẹp lại. Đối chiếu với kết quả khoan (lỗ khoan LK-105SH) có thể thấy vị trí các đứt gãy đã được chính xác hóa có độ tin cậy cao. 3.3.2. Cấu trúc địa chất phần đông nam dải nâng Khoái Châu - Tiền Hải theo tài liệu địa chấn phản xạ 2D trên diện tích khảo sát Ở dải nâng Khoái Châu – Tiền Hải đã khoanh định được các nếp lồi, lõm sau theo tài địa chấn phản xạ. + Nếp cấu trúc lồi Tiền Hải: phân bố trong dải nâng Khoái Châu - Tiền Hải. Là nếp lồi cân xứng kích thước lớn có góc nếp uốn dao động từ 150 - 160º, trục theo phương tây bắc - đông nam, mặt trục cắm về phía tây nam. Nếp lồi này được khống chế bởi 2 đứt gãy nghịch Vĩnh Ninh phía bắc và Tiền Hải phía nam. + Nếp cấu trúc lõm Kiến Xương - Tiền Hải: phân bố trong dải nâng Khoái Châu - Tiền Hải. Đây là nếp lõm tương đối cân xứng kích thước lớn có góc nếp uốn dao động từ 160 - 170º, trục theo phương tây bắc - đông nam, mặt trục cắm về phía tây nam. Nếp lõm này được khống chế bởi 2 đứt gãy nghịch Tiền Hải phía bắc và Kiến Xương phía nam, càng về phía Đông Nam nếp lõm này càng hẹp lại. + Nếp cấu trúc lồi Kiến Xương: phân bố trong dải nâng Khoái Châu - Tiền Hải là nếp lồi tương đối cân xứng kích thước lớn có góc nếp uốn dao động từ 150 - 160º, trục theo phương tây bắc - đông nam, mặt trục cắm về phía tây nam. Nếp lồi này được khống chế bởi 2 đứt gãy nghịch Kiến Xương phía bắc và đứt gãy thuận Thái Bình ở phía nam. + Nếp cấu trúc lõm Phượng Ngãi bị khống chế bởi đứt gãy Kiến Xương, Tiền Hải và nếp cấu trúc nâng Vũ Tiên nằm giữa đứt gãy Thái Bình và Kiến Xương. Trong số bốn nếp cấu trúc nêu trên NCS thiết nghĩ chỉ 3 nếp cấu trúc: nếp lồi Tiền Hải, nếp lõm Phượng Ngãi và đới cấu trúc lồi Vũ Tiên là cần quan tâm trong giai đoạn thăm dò tiếp theo. 23 Sơ đồ cấu trúc địa chất phần Đông Nam đới nâng Khoái Châu-Tiền Hải theo tài liệu địa chấn phản xạ 24 3.4. KHOANH ĐỊNH CÁC TẬP ĐÁ CHỨA THAN VÀ KHÔNG CHỨA THAN Với những kết quả tổng hợp và đánh giá như đã nêu trên, ta có thể phân chia và dự báo các tập đất đá không chứa than, các tập chứa than bằng 9 ranh giới ký hiệu từ H1 đến H9 theo tài liệu địa chấn phản xạ 2D: 3.4.1. Khoanh định tập đá chứa than - Tập H1 đến H4: Tập này được đặc trưng bởi trường sóng có biên độ cao, tần số trung bình đến cao, độ liên tục tốt, gồm các phản xạ song song. Tập này thành phần trầm tích chủ yếu là cát kết hạt nhỏ, sét kết, bột kết xen kẹp chứa than. Do các ranh giới H2 và H3 chỉ bắt gặp ở các tuyến ngoài đê biển (tuyến T26) nên được gộp lại thành tập chứa than từ H1 đến H4. Tập này có chiều dày trung bình khoảng 250m, phân bố từ chiều sâu khoảng 200m đến 950m. - Tập H5 đến H6 có trường sóng tương tự từ tập H1 đến H2, thành phần trầm tích chủ yếu là sét kết, bột kết, cát kết hạt nhỏ có chứa than. Tập này có chiều dày trung bình khoảng 310m, phân bố từ chiều sâu khoảng 300m đến 1200m. - Tập H7 đến H8: Tập này được đặc trưng bởi trường sóng các phản xạ phân lớp song song, có độ liên tục tốt, biên độ cao, tần số trung bình đến cao, thành phần trầm tích chủ yếu là sét kết, bột kết có chứa than. So sánh với tài liệu giếng khoan thu thập được thì nhận thấy đây là tập chứa than tương đối dày. Tập này có chiều dày trung bình khoảng 280m, phân bố từ chiều sâu khoảng 500m đến 1800m. 3.4.2. Phân chia tập đá ít chứa than và không chứa than - Tập từ mặt địa hình đến H1: Tập này được đặc trưng bởi trường sóng có biên độ cao, tần số trung bình đến cao, tính liên tục yếu, phản xạ sóng hỗn độn. Thành phần trầm tích là cát hạt vừa đến lớn gắn kết yếu thuộc các hệ tầng đệ Tứ, Hải Dương và Vĩnh Bảo. Tập này không chứa than. Tập này có chiều dày trung bình khoảng 270m, phân bố từ chiều sâu khoảng 200m đến 350m. - Tập H6 đến H7: Tập này được đặc trưng bởi trường sóng có biên độ cao, tần số thấp, độ liên tục trung bình, thành phần trầm tích chủ yếu là sét và cát kết xem kẹp, rất ít chứa than, đôi khi có thể gặp các đới chứa than dự đoán ở dạng thấu kính. Tập này có chiều dày trung bình khoảng 250m, phân bố từ chiều sâu khoảng 410m đến 1400m. - Tập H8 đến H9: Tập này được đặc trưng bởi trường sóng các phản xạ có độ liên tục kém, ít tính phân lớp, biên độ cao, tần số thấp, thành phần trầm tích chủ yếu là cát kết, sét kết, ít chứa than. Tập này có chiều dày trung bình khoảng 200m, phân bố từ chiều sâu khoảng 500m đến 2000m. 25 Kết quả xử lý minh giải tuyến T.16, vùng Tiền Hải, tỉnh Thái Bình - Tập dưới mặt H9 xuống dưới sâu: Tập này được đặc trưng bởi trường sóng các phản xạ có độ liên tục yếu, ít tính phân lớp, biên độ trung bình, tần số thấp, rất ít chứa than, đôi khi có thể gặp các đới chứa than dự đoán ở dạng thấu kính. Các hình III.20, III.21 là mặt cắt địa chấn sau khi minh giải. Tập này nằm ở độ sâu khoảng 800m đến 2000m. 26 KẾT LUẬN 1. KẾT LUẬN Đề tài luận án "Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc địa chất trũng Sông Hồng theo tài liệu địa vật lý phục vụ điều tra tài nguyên than" đã hoàn thành nhiệm vụ nghiên cứu theo tài liệu trọng lực, địa chấn, VSP và địa vật lý lỗ khoan, từ đó có thể rút ra các kết luận sau: 1.1. Đã lựa chọn được hệ phương pháp nghiên cứu địa vật lý hợp lý gồm: - Trọng lực, địa chấn phản xạ, VSP, địa vật lý lỗ khoan, đồng thời đã xử lý, phân tích, minh giải địa chất các tài liệu thu thập được bằng các phần mềm hiện đại để nghiên cứu đặc điểm cấu trúc địa chất và điều tra tài nguyên than trũng Sông Hồng; - Phương pháp trọng lực có ưu thế trong nghiên cứu các yếu tố địa chất khu vực: đứt gãy sâu, phân chia các đới cấu trúc nâng sụt, tách được dải cấu trúc trong các đới. - Phương pháp địa chấn phản xạ độ phân giải cao, phân tích định lượng các nếp lồi, nếp lõm, đứt gãy trong các dải cấu trúc. - Kết hợp nó với phương pháp VSP, địa vật lý lỗ khoan khoanh định được các tập chứa than và không chứa than khá chính xác. 1.2. Theo dấu hiệu của dị thường trọng lực đã: - Chính xác hóa vị trí, hướng cắm loại đứt gãy sâu ở trũng Sông Hồng như đứt gãy Hưng Yên, Sông Chảy, Thái Bình, Vĩnh Ninh, Sông Lô, Sông Thái Bình, Kiến Thụy. Trong đó, đứt gãy Sông Chảy và Sông Thái Bình giữ vai trò khống chế tài nguyên than theo tài liệu trọng lực. - Phân chia 3 đới cấu trúc là đới nâng Tây Nam nằm giữa đứt gãy Hưng Yên và Sông Chảy, đới sụt Trung tâm nằm giữa đứt gãy Sông Chảy và Sông Thái Bình, đới nâng Đông bắc nằm giữa đứt gãy Sông Thái Bình và Kiến Thụy. Trong đó đới sụt Trung tâm là đới khống chế tài nguyên than, nó phân chia làm 3 dải cấu trúc là dải sụt Mỹ Văn - Quỳnh Phụ ở rìa đông bắc kẹp giữa 2 đứt gãy Sông Thái Bình và Vĩnh Ninh; dải nâng Khoái Châu - Tiền Hải ở trung tâm kẹp giữa 2 đứt gãy Vĩnh Ninh và Thái Bình; dải sụt Xuân Thủy – Hưng Hà ở phần rìa Tây Nam và nằm giữa 2 đứt gãy Thái Bình và Sông Chảy với độ tin cậy cao. Trong 3 dải cấu trúc trên đều có mặt hệ tầng Tiên Hưng nên đều chứa than, nhưng dải Khoái Châu - Tiền Hải là tầng chứa than được đề án "Điều tra, đánh giá tổng thể tài nguyên than phần đất liền, bể Sông Hồng" quan tâm đầu tư đánh giá. 1.3. Tại phần Đông nam dải nâng Khoái Châu - Tiền Hải - Đã định vị và chính xác hóa đứt gãy: + Đứt gãy Vĩnh Ninh nằm ở phía Đông bắc vùng nghiên cứu, chạy theo phương Tây Bắc - Đông Nam. Đây là đứt gãy nghịch có góc cắm khoảng 70 đến 75 độ và nằm nghiêng về phía Tây Nam. + Đứt gãy Tiền Hải nằm phía Tây Nam so với đứt gãy Vĩnh Ninh và chạy gần như song song với đứt gãy Vĩnh Ninh. Đây là đứt gãy nghịch địa phương có góc cắm khoảng 70 độ và nằm nghiêng về phía Tây Nam. + Đứt gãy Kiến Xương nằm phía Tây Nam so với đứt gãy Tiền Hải và chạy theo phương Tây Bắc - Đông Nam. Đây là đứt gãy nghịch địa phương có góc cắm khoảng 60 độ và nằm nghiêng về phía Đông Bắc. 27 + Đứt gãy Thái Bình nằm phía Tây Nam vùng nghiên cứu và chạy theo phương Tây Bắc - Đông Nam. Đây là đứt gãy thuận có góc cắm khoảng 60 đến 80 độ và nằm nghiêng về phía Tây Nam. - Khoanh định dải cấu trúc địa chất địa phương gồm nếp lồi Tiền Hải, nếp lõm Phượng Ngãi, nếp lồi Kiến Xương theo thuộc tính biên độ tức thời, tham số VSP, địa vật lý lỗ khoan. - Khoanh định được 3 tập đá chứa than (từ tập H1 đến H4, H5 đến H6, H7 đến H8) và 5 tập không chứa than (từ mặt địa hình đến H1, H4 đến H5, H6 đến H7, H8 đến H9, H9 xuống dưới sâu) theo tần số trung bình, biên độ lớn, tính liên tục cao. 1.4. Các kết quả nghiên cứu của luận án tại phần Đông nam dải nâng Khoái Châu - Tiền Hải đã dự báo diện tích triển vọng cho thăm dò than ở trũng Sông Hồng. 1.5. Hệ phương pháp được lựa chọn gồm: trọng lực, địa chấn phản xạ, VSP, địa vật lý lỗ khoan có cơ sở khoa học và thực tiễn, cần được áp dụng nó để điều tra tài nguyên than trong những vùng có bối cảnh địa chất địa vật lý tương tự trũng Sông Hồng. 2. KIẾN NGHỊ 2.1. Những kết quả nghiên cứu về sự phân bố tập chứa than và không chứa than trũng Sông Hồng của NCS có thể kiến nghị đặt một lỗ khoan để kiểm chứng hiệu quả xác định các tập chứa than tại nếp lõm Phượng Ngãi nơi chưa có một hố khoan nào (Vị trí trí dự kiến X= 654.196; Y= 2.256.196 hệ tọa độ VN2000 Zone 48 múi 105). Kết quả kiểm chứng sẽ là một cơ sở khoa học để đề xuất Chính phủ các diện tích có triển vọng cho thăm dò than trũung Sông Hồng trong thời gian tiếp theo. 2.2. Diện tích nghiên cứu của luận án cũng như của đề án "Điều tra, đánh giá tổng thể tài nguyên than phần đất liền bể Sông Hồng" chỉ là một phần của bể Sông Hồng. Với những kết quả thu được của luận án cũng như đề án, cần mở rộng ra các dải khác thuộc đới sụt trung tâm trũng Sông Hồng và kéo dài ra phần biển bằng hệ phương pháp địa vật lý và địa chất đã được lựa chọn. 2.3. Điều tra cơ bản địa chất và thăm dò khoáng sản ẩn, trong đó có khoáng sản than, là một trọng điểm trong chiến lược điều tra tài nguyên khoáng sản Việt Nam, vì vậy cần tiếp tục đầu tư khoa học, công nghệ cho phân tích, xử lý và minh giải tài liệu địa vật lý, địa chất. 2.4. Kết quả nghiên cứu của luận án và đề án nêu trên nên sớm chuyển giao cho thăm dò và khai thác than ở bể Sông Hồng.