KẾT QUẢ ÁP DỤNG CÁC PHƯƠNG
PHÁP ĐỊA VẬT LƯ
T̀M KIẾM NƯỚC KHOÁNG NÓNG Ở KHE LẶC,
HUYỆN TIÊN YÊN, TỈNH QUẢNG NINH
TRẦN VĂN HẠNH
Liên đoàn
Bản đồ Địa chất miền Bắc,
Nguyễn Văn Cừ, Long Biên, Hà Nội
Tóm tắt: Việc áp dụng các phương pháp điện,
từ để giải quyết các nhiệm vụ
địa chất thủy văn ở Việt Nam đă
đạt được những hiệu quả nhất
định ở một số nơi có điều
kiện tiếp địa thuận lợi, trong đó có
điểm nước khoáng nóng Khe Lặc, xă Đại
Thành, huyện Tiên Yên, tỉnh Quảng Ninh. Công tác đo
địa vật lư ở Khe Lặc đă khoanh
định được đới dị thường
liên quan đến đới dập vỡ, dẫn và
chứa nước khoáng nóng. Kết quả khoan
địa chất thủy văn trên dị thường
địa vật lư đă gặp nước khoáng nóng
ở độ sâu 38,5 m. Bài báo giới thiệu kết
quả áp dụng tổ hợp các phương pháp
địa vật lư điều tra, đánh giá nước
khoáng nóng ở Khe Lặc, tỉnh Quảng Ninh.
Điểm nước khoáng nóng Khe Lặc thuộc xă Đại Thành, huyện Tiên Yên, tỉnh Quảng Ninh, có tọa độ địa lư 21˚26´32˝ vĩ độ Bắc; 107˚24΄46˝ kinh độ Đông.
Kết quả khảo sát địa chất - địa vật lư vùng Khe Lặc được thể hiện trên H́nh 1 và được tóm tắt như sau:
H́nh 1. Sơ đồ địa
chất và kết quả đo địa vật lư
điểm nước khoáng nóng Khe Lặc.
1. Địa tầng
Trong diện tích khảo sát, có mặt các đá thuộc
hệ tầng B́nh Liêu và trầm tích Đệ tứ:
- Hệ tầng B́nh Liêu (T2a bl): Ryolit porphyr xen cát kết, bột kết màu tím,
phân bố ở phía bắc và tây bắc vùng nghiên cứu.
- Trầm tích Đệ tứ (aQ và apQ): Trầm tích
hỗn hợp gồm sét, sét pha cát, cuội, sỏi,
sạn, bột, phân bố dọc các thung lũng và các khe
suối chính. Bề dày 0,5-1 m.
2. Magma
Granit porphyr, granodiorit porphyr hạt
nhỏ, vừa sáng màu phức hệ Núi Điệng (γ,γδT2 nđ), phân
bố ở phía nam và tây nam diện tích nghiên cứu.
3. Đứt
găy
Trong diện tích khảo sát phát triển hệ thống
đứt găy chính theo phương đông bắc - tây nam.
Một số đứt găy nhỏ phát triển theo
phương tây bắc - đông nam. Dọc theo các
đứt găy, các đá bị phá huỷ, cà nát, dập
vỡ.
Theo các nghiên cứu trước đây [3], nước
khoáng nóng len lỏi theo các khe nứt, đới cà nát,
dọc theo đứt găy phương đông bắc - tây
nam, xuất lộ tại vị trí điểm 2
đến điểm 3 tuyến T.2 Khe Lặc (H́nh 1).
Nguồn nước nóng có lưu lượng 0,15 l/s,
nhiệt độ 35,5oC, tổng độ khoáng
hoá 0,2 g/l, pH: 8,1; thuộc loại nước khoáng Bicarbonat
natri. Các nguyên tố vi lượng: I: 0,021 mg/l; Br: 0,01 mg/l; H2SiO3:
44,74 mg/l. Theo kết quả đo tham số tại vị
trí xuất lộ, nước khoáng nóng có điện
trở suất 50-100 Ωm, hệ số phân cực 1-2 %.
II. KHẢO SÁT ĐỊA
VẬT LƯ
1. Mục tiêu công tác
địa vật lư
- Xác định các đới dị
thường địa vật lư liên quan đến
đới dập vỡ, dẫn và chứa nước
khoáng nóng có mặt trong diện tích khảo sát, bố trí
lỗ khoan đánh giá triển vọng nước khoáng nóng.
2.
Lựa chọn tổ hợp các phương pháp
địa vật lư
Căn cứ vào đặc điểm và cấu trúc
địa chất vùng khảo sát, căn cứ vào mục
tiêu của công tác địa vật lư, công tác đo thử
nghiệm được tiến hành trên tuyến T.2,
cắt qua điểm xuất lộ nước khoáng nóng
tại vị trí điểm 2T.2 đến điểm
3T.2. Các phương pháp đo thử nghiệm gồm:
đo từ proton, đo điện trường thiên nhiên,
đo mặt cắt phân cực thiết bị đối
xứng AB=70 m, MN=10 m, d=10 m và đo sâu phân cực kích thích
AB/2 max =325 m, MN/2 max=65 m, d=20 m.
Kết quả đo thử nghiệm được
thể hiện trên H́nh 2 cho thấy, từ điểm -7
đến điểm +5 ghi nhận được
đới dị thường có đặc điểm
sau:
- Dị thường từ DTa cực trị âm; giá trị dị
thường từ -30 nT đến -20 nT;
- Dị thường điện trở suất rk cực trị âm, giá trị
dị thường từ 50 Wm đến 400 Wm;
- Dị thường hệ số phân cực hk cực trị âm, giá trị
dị thường 1 % đến 3 %;
- Dị thường tỷ số A = hk/rk% cực trị dương, giá
trị 0,5-2 % (phông 0,1-0,3%);
- Trường điện thiên nhiên quanh điểm
xuất lộ nước khoáng nóng được nâng cao
do có sự tích tụ các ion dương.
Tài liệu đo sâu điện phân cực kích thích
dự báo đới dập vỡ chứa và dẫn
nước khoáng nóng có xu hướng nghiêng về phía tây
bắc, tức là phía cánh âm của tuyến. Tại
điểm -1T.2 chiều sâu dự báo tồn tại
nước khoáng nóng 50-70 m (H́nh 2).
H́nh 2.
Mặt cắt địa điện tuyến thí nghiệm
T.2 vùng Khe Lặc.
Trên cơ sở kết quả đo thử nghiệm,
tổ hợp phương pháp địa vật lư
được chọn gồm:
- Phương pháp từ Proton, đo phủ diện tích
trên mạng lưới tuyến cách tuyến 100 m,
điểm cách điểm 10 m, nhằm phát hiện các
đới dị thường từ có khả năng liên
quan đến các đới dập vỡ chứa và
dẫn nước khoáng nóng.
- Phương pháp điện trường thiên nhiên,
đo phủ diện tích trên mạng lưới tuyến
cách tuyến 100 m, điểm cách điểm 10 m, nhằm
phát hiện các đới dị thường âm có khả
năng liên quan đến các đới dập vỡ
chứa và dẫn nước.
- Phương pháp mặt cắt phân cực kích thích
được tiến hành trên các diện tích trọng tâm
và trên các đoạn tuyến đă phát hiện
được các dị thường điện thiên
nhiên, dị thường từ. Hệ thiết bị
được chọn là: AB=70 m; MN=d=10 m.
Các tuyến đo mặt cắt điện trùng
khớp với các tuyến đo từ.
- Phương pháp đo sâu phân cực kích thích AB/2max
= 325 m; MN/2max = 65 m.
Phương pháp đo sâu phân cực kích thích
được tiến hành trên tuyến T.0 và tuyến T.2
nhằm dự báo chiều sâu tồn tại dị
thường liên quan đến đới chứa và
dẫn nước, phục vụ thiết kế lỗ
khoan địa chất thủy văn điều tra,
đánh giá nước khoáng nóng.
- Phương pháp đo sâu ảnh điện
được áp dụng thử nghiệm trên một
đoạn của tuyến T.0 bằng máy SYSCAL–PRO nhằm chi tiết
hóa dị thường phục vụ thiết kế
lỗ khoan thăm ḍ nước khoáng nóng. Kích thước
hệ thiết bị AM=MN=NB=d=10 m, 00’=110 m.
3. Máy móc thiết bị
a) Từ kế proton GSM - 19T; hăng sản xuất: GEM systems -
Canada.
b) Máy đo điện
phân cực kích thích DWJ-II; hăng sản xuất: Trung
Quốc.
c) Máy đo phân cực kích thích
SYSCAL-PRO; hăng sản
xuất: IRIS Instrument - Cộng ḥa Pháp.
III. Xử lư tổng hợp số
liệu
1.
Biểu diễn tài liệu và nhận dạng dị
thường
Các giá trị trường từ DTa, trường điện thiên nhiên DV, điện trở suất rk, hệ số phân cực hk và tỷ số A=hk/rk (%) được biểu diễn
dưới dạng các sơ đồ đẳng trị
bằng các vùng màu để dễ nhận biết một
cách khái quát về bức tranh trường dị
thường địa vật lư, trên cơ sở đó
nhận biết đới
dị thường liên quan đến đối
tượng cần quan tâm. Ngoài ra, chúng cũng
được biểu diễn trên sơ đồ
đồ thị để dễ so sánh, tổng hợp,
xác định lựa chọn tiêu chí dị thường và
vị trí dị thường liên quan đến
nước khoáng nóng.
Vị trí có DTa, DV, rk, hk cực trị âm hoặc hạ
thấp và có A=hk/rk (%) cực trị dương
hoặc nâng cao được chú ư. Những vị trí có
sự chồng chập của các loại dị
thường DTa, DV, rk, hk cực trị âm và có A=hk/rk (%) cực trị dương được
dự báo liên quan với các đới dập vỡ
chứa và dẫn nước khoáng nóng (H́nh 3-5).
2. Phân loại dị thường theo
diện
a) Dị
thường loại 1: Có sự chồng chập của các loại dị
thường sau:
- Dị thường từ DTa cực trị âm;
- Dị thường điện thiên nhiên DV;
- Dị thường điện trở suất rk cực trị âm;
- Dị thường hệ số phân hk cực trị âm;
- Dị thường tỷ số A = hk/rk cực trị dương;
- Tốc độ suy giảm thế phân cực
lớn.
|
|
H́nh 3. Sơ đồ đẳng
trị điện trở suất biểu kiến và
đồ thị trường từ. |
|
H́nh 4. Sơ
đồ đẳng trị hệ số phân cực và
đồ thị điện trường thiên nhiên. |
|
H́nh 5. Sơ
đồ đẳng trị tỷ số hệ số
phân cực và điện trở suất. |
Các dị
thường loại 1 liên quan đến đới
dập vỡ, chứa và dẫn nước.
b) Dị thường loại 2: Có sự chồng chập của các loại dị thường:
- Dị thường điện trở suất rk cực trị âm; Dị thường hệ số phân cực hk cực trị dương;
- Tốc độ suy giảm thế phân cực kích thích trung b́nh hoặc nhỏ.
Các dị
thường loại 2 liên quan đến đá nứt
nẻ, phong hóa.
c) Dị thường loại 3: Dị thường loại 3 chỉ có một trong số các kiểu dị thường trên. Dị thường loại này ít có triển vọng.
Kết quả đo phủ diện tích bằng các phương pháp địa vật lư đă xác định được bốn vị trí có khả năng liên quan đến đới chứa và dẫn nước khoáng nóng: Vị trí I cọc 0 đến cọc -1T.2; vị trí II cọc 0T.1; vị trí III cọc -2T.0 và vị trí IV cọc 5T.-2 (H́nh 1).
3. Xử lư tài liệu đo
sâu phân cực kích thích
Trong số bốn vị trí dị thường có khả năng liên quan đến nước khoáng nóng (I, II, III, IV) đă được xác định ở trên, do hạn chế về khối lượng nên chỉ chọn vị trí dị thường số I và số III để tiến hành đo sâu phân cực kích thích. Kết quả phân tích tài liệu đo sâu phân cực kích thích cho thấy, đới có khả năng chứa và dẫn nước khoáng nóng có các thông số đặc trưng sau:
- Điện trở suất nhỏ; Hệ số phân cực nhỏ; Tỷ số của hệ số phân cực và điện trở suất A = hk/rk% lớn; Tốc độ suy giảm thế phân cực kích thích lớn; Thời gian suy giảm biên độ hệ số phân cực nhỏ.
IV. KHOAN ĐỊA CHẤT
THỦY VĂN
Công tác địa vật lư thiết kế hai lỗ khoan vào các vị trí dị thường trên các tuyến T.0 và tuyến T.2. Lỗ khoan LK.1 thiết kế vào vị trí dị thường III tại điểm -2T.0. Lỗ khoan LK.2 thiết kế vào vị trí dị thường I tại điểm -1T.2.
Chiều
sâu dự báo gặp nước khoáng nóng:
-Tại vị trí điểm -1T.2, chiều sâu dự báo tồn
tại nước khoáng nóng 50-70 m.
-Tại
vị trí điểm -2T.0, chiều sâu dự báo tồn
tại nước khoáng nóng 35-50 m (H́nh 6).
Công tác
khoan được tiến hành ở vị trí dị
thường số III tại điểm -2 tuyến T.0.
Kết quả khoan gặp nước áp
lực ở độ sâu 38,5 m.
V. KẾT QUẢ VÀ
THẢO LUẬN
Kết quả:
Trên
cơ sở kết quả khảo sát địa chất,
xuất phát từ điểm xuất lộ nước
khoáng nóng tại vị trí điểm 2T.2 đến
điểm 3T.2, công tác địa vật lư đă khoanh
định được đới dị thường
địa vật lư liên quan đến đới dập
vỡ dẫn và chứa nước khoáng nóng. Kết
quả khoan kiểm chứng trên vị trí dị
thường địa vật lư tại điểm -2T.0
đă gặp nước khoáng nóng ở độ sâu 38,5 m.
Một số ư kiến về
tổ hợp các phương pháp địa vật lư trong
việc t́m kiếm nước khoáng nóng, nước
ngầm:
Có nhiều phương pháp địa vật lư có
thể được áp dụng trong công tác nghiên cứu
địa chất thủy văn, t́m kiếm nước
khoáng nóng nói riêng, các loại nước ngầm nói chung.
Mỗi phương pháp có một thế mạnh và hạn
chế nhất định. Do tính đa trị của bài
toán địa chất - địa vật lư nên không
thể dùng đơn lẻ chỉ một phương pháp
mà phải dùng tổ hợp các phương pháp địa
vật lư mới có thể giải quyết triệt
để được mục tiêu nhiệm vụ.
Việc chọn tổ hợp các phương pháp nào đó
phải căn cứ vào đặc điểm địa
chất, địa vật lư của từng vùng để
đảm bảo tính khả thi, hiệu quả.
H́nh 6. Mặt cắt địa
điện tuyến khoan T.0, điểm nước khoáng
nóng Khe Lặc.
Đối với các vùng có điều kiện về
địa h́nh và tiếp địa thuận lợi như
Khe Lặc, nên chọn tổ hợp các phương pháp
địa vật lư có giá thành thấp và thi công nhanh đó
là: phương pháp đo từ proton, đo điện
trường thiên nhiên, đo điện phân cực kích
thích. Trong đó, phương pháp đo từ và đo
điện trường thiên nhiên được xem là
phương pháp phụ trợ; phương pháp
điện phân cực kích thích đóng vai tṛ chủ
đạo quyết định chất lượng và
hiệu quả.
- Phương pháp
đo từ proton
Máy đo từ proton có độ nhạy cao nên
phương pháp đo từ có khả năng phát hiện
các đới dập vỡ có từ tính yếu, khả
năng thi công phương pháp từ nhanh. Tuy nhiên, nếu
chỉ dùng duy nhất một phương pháp đo từ
để t́m kiếm các đới dập vỡ chứa
nước ngầm sẽ gặp khó khăn, độ tin
cậy không cao hoặc không có hiệu quả, cần
phải có sự phối kết hợp với các
phương pháp địa vật lư và địa chất
khác.
- Phương pháp
điện trường thiên nhiên
Phương pháp điện trường thiên nhiên
được xem là phương pháp phụ trợ trong
việc phát hiện các đới dập vỡ chứa
nước. Việc thu thập số liệu có thể
được tiến hành trước hoặc ngay trong quá
tŕnh đo mặt cắt mặt cắt phân cực kích
thích.
- Phương pháp
đo điện phân cực kích thích
Nhờ sự phát triển mạnh của công nghệ
điện tử, các thế hệ máy thăm ḍ
điện phân cực kích
thích hiện nay như DWJ-II, SYSCAL-PRO... được
thiết kế gọn nhẹ, đa tính năng và
đặc biệt, thời gian thu thập số liệu
được cải thiện rất nhiều so với
các thế hệ máy trước đây, v́ vậy khả
năng thi công nhanh gọn, cơ động hơn.
Tập số liệu thu được khi đo
điện phân cực kích thích bằng các máy hiện
đại như DWJ-II, SYSCAL-PRO bao gồm nhiều tham
số như điện trở suất, các hệ số
phân cực ở các cửa sổ thời gian khác nhau,
thời gian suy giảm 1/2 biên độ.... Sử dụng các phần mềm
chuyên dụng và các thuật toán khác nhau trong xử lư tài
liệu có thể khai thác được rất nhiều
thông tin từ tập số liệu này.
Phương pháp thăm ḍ điện phân cực kích thích
có thể được tiến hành dưới các
dạng: đo mặt cắt phân cực kích thích, đo sâu
phân cực kích thích. Trong một vùng t́m kiếm nước
ngầm, nước khoáng nóng, nên bố trí công tác đo sâu
điện phân cực kích thích theo diện tích với
mật độ mạng lưới điểm đo
thích hợp, nhằm phát hiện, khống chế
đối tượng theo diện và theo chiều sâu.
Kết quả xử lư tài liệu đo sâu phân cực
kích thích, ngoài việc chỉ ra quy mô tồn tại
đối tượng trong không gian c̣n có thể chỉ ra
một số thuộc tính của đối tượng.
Ở những vùng có sự tiếp địa của
các điện cực kém th́ việc thu thập số
liệu rất khó khăn, các số liệu thu thập
được không đủ độ tin cậy. Với
các vùng có điều kiện tiếp địa khó khăn
phải tăng cường sự tiếp địa
hoặc tùy thuộc vào khả năng thiết bị
hiện có mà chọn lựa tổ hợp các phương
pháp không tiếp địa như đo trường
chuyển, địa chấn khúc xạ, đo sâu cộng
hưởng từ hạt nhân, phổ xung ngắn... trong
việc điều tra, t́m kiếm, đánh giá các
đới chứa nước ngầm.
Theo các nghiên cứu gần đây, phương pháp đo sâu cộng hưởng
từ hạt nhân và phương pháp phổ xung ngắn là
những phương pháp mới, có hiệu quả trong
việc t́m kiếm, phát hiện nước ngầm trong
điều kiện địa h́nh, địa chất
phức tạp.
VĂN LIỆU
1. Hoàng
Vượng, 2004. Báo cáo kết quả điều tra,
đánh giá trữ lượng nước khoáng nóng Bắc
B́nh Châu, huyện Xuyên Mộc, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu
phục vụ nhà điều dưỡng cán bộ. https://www.google.com.vn.
2. Phùng Thế Lễ, 2011. Nghiên cứu áp dụng các
phương pháp địa vật lư hiện đại
trong đo vẽ địa chất và điều tra khoáng
sản tỷ lệ 1:50.000 và áp dụng thử nghiệm cho
các nhóm tờ Tân Biên, A Hội - Phước Hảo. Báo cáo
đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ R-RD
cấp Bộ. Lưu trữ
Địa chất. Hà Nội.
3. Trần
Văn Hạnh, 2008. Báo cáo kết quả địa
vật lư thuộc Báo cáo quy hoạch hoạt động
khoáng sản tỉnh Quảng Ninh. Lưu trữ Sở Tài nguyên và Môi trường
Quảng Ninh.