NGHIÊN
CỨU NÂNG CAO HIỆU QUẢ
CÔNG TÁC ĐỊA VẬT LƯ TẠI ĐOÀN ĐỊA
VẬT LƯ 209
NGUYỄN
ĐỨC NHƯỢNG, PHẠM VĂN HÙNG, ĐÀO XUÂN
TRƯỜNG
Liên đoàn Bản đồ Địa
chất miền Bắc, Nguyễn Văn Cừ, Long Biên, Hà
Nội
Tóm tắt: Đoàn
Địa vật lư 209 là đơn vị chuyên đề
thuộc Liên đoàn Bản đồ Địa chất
miền Bắc. Trong những năm gần đây, nhu
cầu áp dụng phương pháp địa vật lư
phục vụ nghiên cứu địa chất, điều
tra khoáng sản và các ngành khác ngày càng đa dạng.
Để góp phần nâng cao năng lực giải
quyết các nhiệm vụ trong và ngoài ngành, các cán bộ
kỹ thuật Đoàn Địa vật lư 209 đă kế
thừa và phát huy tốt những kinh nghiệm của
thế hệ đi trước, đẩy mạnh
việc ứng dụng kỹ thuật cải tiến
thiết bị công nghệ nâng cao hiệu quả công tác
địa vật lư, đáp ứng các yêu cầu
điều tra cơ bản địa chất, môi
trường, đánh giá và thăm ḍ khoáng sản.
I. GIỚI THIỆU CHUNG
Hiện
nay, nhu cầu sử dụng các phương pháp địa
vật lư ngày càng nhiều và đa dạng. Tài liệu
địa vật lư cung cấp những thông tin hữu ích
phục vụ cho các dạng công việc khác nhau: nghiên
cứu cấu trúc, kiến tạo, lập bản
đồ địa chất ở các tỷ lệ khác
nhau; t́m kiếm khoáng sản, nghiên cứu địa
chất công tŕnh, địa chất môi trường, tai
biến địa chất v.v…
Là
đơn vị chuyên đề trực thuộc Liên
đoàn Bản đồ Địa chất miền
Bắc, Đoàn Địa vật lư 209 đă
được tổ chức nhân lực cũng như
trang bị các loại máy móc, thiết bị địa
vật lư nhằm đáp ứng các yêu cầu đặt ra.
Bài
báo này giới thiệu về năng lực trang thiết
bị địa vật lư, các nghiên cứu ứng dụng
nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả công
tác địa vật lư và một số kết quả trong
các lĩnh vực đă điều tra,
nghiên cứu.
II. HỆ THỐNG TRANG
THIẾT BỊ ĐỊA VẬT LƯ CỦA ĐOÀN
ĐỊA VẬT LƯ 209
Hiện
nay, hệ thống trang thiết bị của Đoàn
Địa vật lư 209 thuộc Liên đoàn Bản
đồ Địa chất miền Bắc tương
đối đa dạng,
gồm:
+ Máy thăm ḍ điện: Thế
hệ cũ là các máy VITIGESKA, MIMI-II; thế hệ máy
mới có DWJ-II của Trung Quốc, máy SYSCAL-PRO của
Cộng hoà Pháp (H́nh 1).
+
Máy thăm ḍ từ: Từ kế proton MMП-203 của
Liên Xô, từ kế proton GSM19T của
+
Máy đo khí phóng xạ AB-5R (H́nh 3).
+
Máy thăm ḍ phóng xạ: Máy gamma đường bộ
CПP 68-01, CПP 68-H của Nga, máy đo phổ Gamma
GR-320 của
+
Máy đo hơi thuỷ ngân RG-1D của Trung Quốc.
+
Máy đo địa chấn 48 kênh STRATAVISOR NZ của Mỹ
(H́nh 4).
+
Các trang thiết bị phụ trợ: máy kinh vĩ, máy
định vị GPS, máy vi tính...
Với
trang thiết bị tương đối đa dạng,
việc ứng dụng kỹ thuật, cải tiến
thiết bị khai thác hiệu quả đang
được phát huy tốt.
H́nh 1. Máy đo
điện đa kênh SYSCALPRO.
H́nh 2. Máy đo trường từ GSM-19T. H́nh 3. Máy đo khí phóng
xạ AB-5R.
H́nh 4. Máy đo
địa chấn 48 kênh
STRATAVISOR NZ.
III. NGHIÊN CỨU NÂNG CAO
HIỆU QUẢ CÔNG TÁC ĐỊA VẬT LƯ
1. Nghiên cứu cải
tiến kỹ thuật, khai thác hiệu quả thiết bị đo địa
vật lư phục vụ cho các mục đích trong ngành
địa chất
và các ngành khác
Trong quá tŕnh triển khai thi công các
phương pháp đo địa vật lư tại thực
địa đă
phát hiện những hạn chế của hệ
thiết bị, tập
thể các cán bộ kỹ thuật của Đoàn đă
nghiên cứu, cải tiến để nâng cao hiệu quả sử dụng của
các thiết
bị.
+ Cải tiến thiết bị, lắp
ráp bộ phát công suất lớn, kết nối bộ phát
này với các thế hệ máy đo điện.
Thực
tế trong thi công thực địa đo sâu điện,
khi khoảng cách giữa các cực thu và cực phát lớn,
ở dưới sâu có lớp điện trở suất
thấp, thế thu được quá nhỏ mặc dù
đă giăn các cực thu hết cỡ với khoảng cách
cho phép theo điều kiện của hệ kích
thước thiết bị, mặt khác khi đo phân
cực kích thích t́m kiếm quặng nội sinh cần
phải phát ḍng điện đủ mạnh để
đi qua được các lớp đất đá mới
có khả năng tạo hiệu thế phân cực kích
thích. Xuất phát từ yêu cầu thực tế trên, cán
bộ kỹ thuật máy của đơn vị đă
cải tiến thiết bị, thiết kế và lắp
ráp được bộ phát gọn nhẹ, có công suất
tương đối lớn, từ 1 kW đến 5 kW.
Kết nối đồng bộ bộ phát công suất
lớn với tất cả các thế hệ máy thăm ḍ
điện hiện có của đơn vị, sẵn sàng
đáp ứng các nhiệm vụ của công tác thăm ḍ
điện.
+ Cải tiến bộ kết nối:
Với máy đo điện đa kênh SYSCLPRO của
Cộng ḥa Pháp tính năng đo điện trở và đo
phân cực kích thích ḍng một chiều, nếu máy dùng
nguồn ắc quy trong chỉ phát được công
suất tối đa 250 W, nếu dùng nguồn ắc quy ngoài
chỉ phát được công suất tối đa 500 W.
Xuất phát từ yêu cầu thực tế nghiên cứu sâu
hơn cần sử dụng công suất của máy phát
ngoài, bộ phận kỹ thuật máy của đơn
vị đă nghiên cứu bộ chuyển đổi,
lấy tín hiệu điều khiển từ máy đo
SYSCALPRO để điều khiển đồng bộ
thiết bị phát có công suất lớn 1 - 5 kW
kết nối với máy phát, đáp ứng được
các yêu cầu của thực tế thi công (H́nh 5).
H́nh 5. Máy đo
điện đa kênh SYSCALPRO kết nối với bộ
phát tự thiết kế và lắp ráp
có công suất từ 1 - 5 KW.
+ Cải tiến, lắp ráp bộ
nguồn nuôi cho máy thăm ḍ từ GSM-19T: Từ kế GSM-19T
của Canada là loại máy hiện đại, độ
phân giải 0,01 nT, dải đo từ 20.000 - 120.000 nT
phục vụ công tác đo từ. Sau một thời gian
sử dụng nhận thấy, nguồn ắc quy trong
của máy yếu dần phải nạp liên tục sẽ
ảnh hưởng rất lớn tới tiến
độ thi công. Để duy tŕ thời gian thi công liên
tục trên các hành tŕnh khảo sát, bộ phận kỹ
thuật máy đă cải tiến lắp bộ nguồn
ngoài, dùng pin thay thế mỗi khi nguồn trong của máy
hết điện.
2. Nghiên cứu
đề xuất, tổ hợp phương pháp
địa vật lý thích hợp theo nhóm
đối tượng nghiên cứu
a)
Nhóm phương pháp trong đo vẽ bản đồ
địa chất
Nhóm các phương pháp
địa vật lư phục vụ đo vẽ và lập
bản đồ địa chất nhằm phân chia ranh giới của các loại đá, các
thể địa chất khác nhau, phát hiện các đới phá hủy, các hệ thống đứt găy kiến
tạo, dự báo các khu vực triển vọng khoáng
sản. Nhóm này gồm phương pháp phóng xạ gamma
mặt đất đo theo các lộ tŕnh địa
chất, phổ gamma đo tham số vật lư các mẫu
đá, quặng; phương pháp từ đo theo lộ
tŕnh địa chất nhằm xác định các
khối magma, nghiên cứu cấu trúc địa
chất.
Các
phương pháp địa vật lư áp dụng trên các
diện tích điều tra chi tiết khoáng sản
gồm các phương pháp: đo trường từ,
đo điện trường thiên nhiên, đo mặt
cắt điện trở thiết bị liên hợp,
mặt cắt phân cực kích thích thiết bị đối
xứng, đo sâu phân cực… được sử
dụng để phát hiện và theo dõi các
cấu trúc địa chất vây quanh quặng, khống
chế quặng và các thân khoáng trong các vùng triển
vọng khoáng sản.
b) Nhóm phương pháp địa
vật lư mỏ
Các
phương pháp địa vật lư mỏ được
lựa chọn phụ thuộc đối tượng
khoáng sản cần điều tra, đánh giá.
-
Đối với khoáng sản kim loại có từ tính,
sử dụng tổ hợp phương pháp từ,
điện phân cực, trong đó phương pháp từ là
chủ đạo. Sau khi đă phát hiện được
các dị thường, đới dị thường
từ, tiến hành công tác đo mặt cắt phân cực,
đo sâu điện phân cực nhằm phân định
đới, dải, chiều sâu tồn tại của
dị thường.
-
Đối với nhóm khoáng sản kim loại ch́-kẽm,
barit, vàng nguồn gốc nội sinh sử dụng tổ
hợp các phương pháp mặt cắt phân cực,
điện trường thiên nhiên, đo sâu phân cực,
đo sâu ảnh điện phân cực để xác
định các thân quặng, các đới
khoáng hóa.
-
Đối với các khoáng sản phóng xạ hoặc các
khoáng sản khác có các nguyên tố phóng xạ đi kèm
hoặc cùng đồng hành, sử dụng các phương
pháp phóng xạ gamma mặt đất, phổ gamma.
-
Đối với khoáng sản phi kim loại, tổ
hợp phương pháp mặt cắt
điện trở và đo sâu điện
trở được sử dụng để
xác định quy mô phân bố theo diện,
đặc điểm phân bố sâu của các thân
khoáng trong các vùng điều tra.
c) Nhóm phương pháp địa vật lư
nghiên cứu địa chất công tŕnh
Tổ
hợp các phương pháp được áp dụng
phục vụ khảo sát địa chất công tŕnh,
địa chất thủy văn gồm mặt cắt
điện trở, đo sâu điện trở, đo sâu
phân cực, từ, địa chấn.
d) Nhóm phương pháp địa vật lư nghiên
cứu môi trường địa chất, tai biến
địa chất
Các
phương pháp địa vật lư trong nghiên cứu môi
trường, tai biến địa
chất là
gamma, phổ gamma, đo khí phóng xạ và đo hơi
thủy ngân, đo nồng độ radon, đo bụi
phóng xạ, đo tổng hoạt độ alpha (a)
và beta (b) nghiên cứu mức độ ô nhiễm
phóng xạ, ô nhiễm thủy ngân… trong không khí, đất,
nước.
e) Nhóm phương pháp nghiên cứu tham
số vật lư của đá, quặng
Phương
pháp nghiên cứu tham số vật lý đá
và quặng được sử dụng
với vai trò quan trọng trong tổ hợp
phương pháp địa vật lý để
phân chia các thành tạo địa chất, xác
định ranh giới địa chất giữa
các loại đá, các thể địa
chất khác nhau. Đồng thời, đo tham
số với mục đích cung cấp thông tin
để giải thích, luận giải tài liệu
của các phương pháp địa vật lý
đă áp dụng trên các diện tích điều tra
khoáng sản. Pḥng xác định tính chất vật lư
đá và quặng của đơn vị đă
được Tổng cục Đo lường Chất
lượng công nhận có quy tŕnh phù hợp yêu cầu
của TCVN ISO/IEC 17025/2002, mang kư hiệu VILAS - 107.
3. Nghiên cứu xử lư tổng hợp, phân tích, liên
kết và biểu diễn các dạng tài liệu, nâng cao
hiệu quả công tác địa vật lư
Công tác phân
tích tài liệu địa vật lư đă được
các cán bộ kỹ thuật Đoàn 209 rất coi trọng,
thực hiện theo quy tŕnh xử lư kết hợp giữa
kinh nghiệm thi công thực tế với sự hỗ
trợ các phần mềm tin học chuyên dụng có bản
quyền, có khóa cứng, được nhà sản xuất
chuyển giao cùng hệ thiết bị đo địa
vật lư. Việc phân tích tài liệu được
tiến hành theo các bước:
- Xử lư
văn pḥng thực địa: Công tác xử lư văn pḥng
thực địa được tin học hóa. Trong giai
đoạn này các số liệu thực địa
được cập nhật dưới dạng các file
dữ liệu số, từ đó tiến hành thành lập
sơ đồ đồ thị, sơ đồ
đẳng trị kết hợp sơ đồ vị
trí mạng lưới tuyến, hành tŕnh đă thi công trên
nền bản đồ địa h́nh bằng phần
mềm Excel, Access, MapInfo và các modul hỗ trợ trong MapInfo.
Dựa vào cơ sở tài liệu thực tế và kết
quả đo thí nghiệm qua đối tượng,
kết hợp với các kinh nghiệm thực tế
để xử lư sơ bộ tài liệu, đưa ra các
vị trí dị thường để kiểm tra công tŕnh
ngay tại thực địa, lấy kết quả
kiểm tra tiếp tục phân tích làm giảm thiểu tính
đa trị, làm tăng hiệu quả của công tác
địa vật lư, nhằm phát hiện đối
tượng kịp thời.
- Xử lư
văn pḥng báo cáo kết quả: Trong giai đoạn này, tùy
theo những mục tiêu nhiệm vụ đặt ra cụ
thể trên cơ sở dựa vào các kết quả đă
xử lư ngoài thực địa kết hợp với các
tài liệu có liên quan khác, tiến hành mô h́nh hoá đối
tượng, phân tích định tính, định
lượng và biểu diễn tổng hợp, lập báo
cáo.
IV. NHỮNG
KẾT QUẢ CÔNG TÁC ĐỊA VẬT LƯ ĐẠT
ĐƯỢC TRONG THỜI GIAN GẦN ĐÂY
Với
hệ thống trang thiết bị được
đầu tư mới, nhờ các kết quả nghiên
cứu công nghệ nhằm nâng cao hiệu quả công tác
địa vật lư, trong những năm gần đây,
công tác địa vật lư do Đoàn 209 thực hiện
đă đạt được những kết quả
được ghi nhận:
1. Các kết quả địa
vật lư phục vụ đo vẽ và lập bản
đồ địa chất
Trong đo
vẽ lập bản đồ địa chất, các công
tác đo sâu cấu tạo, đo khí radon, hơi thủy
ngân... đă đáp ứng kịp thời các mục tiêu
nhiệm vụ đề ra, kết quả đă
được các nhà địa chất ghi nhận và
đánh giá cụ thể: Xác định đặc
điểm móng và chiều dày trầm tích
trong các bồn trũng, nghiên cứu trầm tích Neogen,
Đệ tứ phủ
trên nền đá móng kết tinh (đo sâu thung lũng
Nghĩa Lộ thuộc đề án Văn Chấn [7], đo sâu thung lũng Ḥa An
thuộc đề án Hà Quảng [6],
đo sâu cấu tạo một số khu vực
tại Hải Dương và Bắc Ninh thuộc đề
án Bắc Giang...); Xác định
các đới phá hủy liên quan tới
đứt găy, mức
độ hoạt động của đứt găy Cao Bằng - Tiên Yên
thuộc đề án Hà Quảng, đứt găy Sông Đà,
đứt găy Sơn La thuộc đề án Mộc Châu...
Đo sâu xác định chiều dày tầng cát đỏ
thuộc đề án đánh giá tiềm năng sa khoáng
titan-zircon trong tầng cát đỏ khu vực Ninh Thuận,
B́nh Thuận và Bắc Bà Rịa -Vũng Tàu v.v… Trong
đề án “Đánh giá tiềm năng sa khoáng titan-zircon
trong tầng cát đỏ khu vực Ninh Thuận, B́nh
Thuận và Bắc Bà Rịa - Vũng Tàu”, có sự phối
hợp giữa các Liên đoàn Địa chất Trung Trung
bộ, Liên đoàn Địa chất Bắc trung Bộ,
Liên đoàn Vật lư Địa chất và Liên đoàn
Bản đồ Địa chất miền Bắc, công tác đo sâu điện trở đă
dự báo định lượng chiều dày tầng cát
đỏ phủ trên nền đá móng kết tinh, đă xây dựng mặt cắt địa
điện cho từng tuyến (H́nh 6). Tài liệu dự
báo định lượng chiều dày tầng cát
đỏ của công tác đo sâu điện trở
đối sánh với chiều dày tầng cát đỏ
thực tế theo tài liệu khoan máy cho thấy, trung b́nh
trong toàn vùng sai số tương đối là 6,9 %.
2. Các kết quả công tác đo
địa vật lư mỏ, đo đia vật lư tại
các điểm điều tra chi tiết, t́m kiếm khoáng
sản
Việc
sử dụng phương pháp đo từ có hiệu
quả cao đối với các loại h́nh khoáng
sản kim loại có từ tính như sắt Tân An, sắt
Sùng Đô (đề án Văn
Chấn), sắt Nà Mè, Lũng Luông, Khuổi Tông (đề
án Hà Quảng)... Tổ hợp các phương
pháp từ, điện phân cực, trong đó phương
pháp từ là chủ đạo. Sau khi đă phát hiện
được các dị thường, đới dị
thường từ, tiến hành công tác đo mặt
cắt phân cực, đo sâu điện phân cực nhằm
phân định đới, dải, chiều sâu tồn
tại. Kết quả các công tŕnh hào, ḷ, khoan thi công trên các
dị thường địa vật lư có xác xuất
gặp quặng rất cao (H́nh 7).
H́nh
6. Mặt cắt địa chất - địa vật
lư tuyến khoan T18 - khu vực Phan Rang -
Tháp Chàm, tỉnh Ninh Thuận.
Tổ
hợp các phương pháp mặt cắt phân cực,
điện trường thiên nhiên, đo sâu phân cực,
đo sâu ảnh điện phân cực đă phản ánh
đúng được đối tượng nghiên cứu, đó là các thân
quặng, các đới khoáng hóa dẫn
điện điện tử hoặc có
khoáng hóa sulfur đi kèm tại các điểm điều tra chi tiết
như: điểm
điều tra ch́-kẽm
Đèo Ách, đồng
Khuôn Bổ, vàng Minh Đồng (đề án Văn Chấn), các điểm sheelit (vàng) Bản Ngà,
đồng Tân Ca; barit-ch́, kẽm Tả Lại, Bản Cóm (đề án Mộc Châu), thạch
anh-sulfur-vàng Hua Non ở Sơn La.
Kết quả các công tŕnh khai đào, khoan trên các dị
thường địa vật lư của tổ hợp
phương pháp này có xác xuất gặp quặng khá cao (H́nh 8, 9).
H́nh 7.
Kết quả đo từ và đo sâu điện t́m
kiếm, phát hiện quặng sắt ở Nà Mè, Cao Bằng.
H́nh 8. Kết quả đo sâu phân
cực tuyến T18BN xă Tân Xuân, Mộc Châu, Sơn La.
H́nh 9.
Kết quả đo địa vật lư t́m kiếm
thạch anh - sulfur - vàng ở
3. Các kết quả công tác đo
địa vật lư nghiên cứu địa chất công tŕnh
Trong số các công tŕnh tiêu biểu cho nhóm
này phải kể đến công tác đo địa
vật lư phục vụ công tŕnh thủy điện Đak
Ruồi ở tỉnh Kon Tum, đo sâu điện trở
phát hiện công tŕnh ngầm ở Lạng Sơn (H́nh 10).
H́nh 10. Kết quả
xử lư đo sâu điện t́m hầm ngầm bị chôn
vùi (vị trí 1, 2)
bằng phần mềm RES2DINV có hiệu chỉnh
địa h́nh tại Lạng Sơn.
Kết quả
đo địa vật lư phục vụ công tŕnh thủy
điện Đak Ruồi cho thấy, công tŕnh đặt
trên vùng có hoạt động phong hoá mạnh, bề
mặt đá nền có dạng phân cắt mạnh. Nền
móng của công tŕnh là tổ hợp các đá phiến
kết tinh, plagiogneis thuộc phức hệ Đăk My và
các thành tạo magma xâm nhập granitoit thuộc phức
hệ Bà Nà; diorit thạch anh, granodiorit, tonalit thuộc phức
hệ Trà Bồng. Các đá nêu trên có tham số điện
trở suất phần dưới lớp phủ rất
cao, phản ánh đá nền cứng chắc, định
hướng cho xây dựng công tŕnh.
4. Các kết
quả công tác đo tham số và nghiên cứu môi
trường
Các tham số
được nghiên cứu gồm: mật độ (s); độ từ cảm (c); độ từ dư (Jn);
hàm lượng phóng xạ uran tương
đương (Utd); hàm lượng các nguyên tố
phóng xạ Kali, Uran, Thori;
điện trở suất; độ phân
cực với độ chính xác cao, cung cấp thông tin
kịp thời để thành lập các mặt cắt
địa chất tại các nhóm tờ đo vẽ
bản đồ địa chất và thiết kế các
điểm điều tra khoáng sản chi tiết...
Pḥng Vilas-107 đă xây dựng hoàn thiện
sách điện tử tra cứu tính chất vật lư
của đá và một số loại quặng ở
Việt Nam năm 2006 [8].
Kết quả đo khí radon nghiên cứu
môi trường khu vực Chí Linh, Sao Đỏ (đề
án Bắc Giang) đă kịp thời phân định
những diện tích có dị thường, đáp ứng
được các yêu cầu đề ra của đề
án.
III. KẾT
LUẬN
Được
kế thừa cơ sở vật chất và những kinh
nghiệm của các thế hệ kỹ thuật
địa chất đi trước, với bề dày
thực tiễn trong đo vẽ bản đồ
địa chất và điều tra khoáng sản, Đoàn
Địa vật lư 209 luôn phát huy tốt việc ứng
dụng kỹ thuật, không ngừng nghiên cứu nâng cao
hiệu quả của công tác địa vật lư, đáp
ứng các nhiệm vụ đề ra trong t́nh h́nh mới.
Công tác
địa vật lư tại Đoàn 209 trong thời gian
tới, sẽ được đầu tư, nghiên
cứu, cải tiến thiết bị, nâng cao hiệu
quả công tác, đặc biệt trong nghiên cứu
dưới sâu và t́m kiếm khoáng sản nội sinh.
VĂN LIỆU
1. Geotomosofware March
2004
2. GSM-19 Overhausever
System Website: www.gemsys.on.ca.
3. IRIS Instrument- Syscal Pro Website: www.iris-instruments.com.
4. Nguyễn Công Thuận (Chủ biên), 2005. Báo cáo địa chất
và khoáng sản nhóm tờ Trùng Khánh, tỷ lệ 1:50.000. Lưu
trữ Địa chất. Hà Nội.
5. Phạm Đ́nh
Trưởng (Chủ biên), 2009. Báo cáo địa chất và khoáng
sản nhóm tờ Lạng Sơn, tỷ lệ 1:50.000. Lưu
trữ Địa chất. Hà Nội.
6. Phạm Thanh B́nh (Chủ biên),
2013. Báo cáo
địa chất và khoáng sản nhóm tờ Văn
Chấn, tỷ lệ 1:50.000. Lưu trữ Địa
chất. Hà Nội.
7. Trương Thu Hương (Chủ
biên), 2006. Sách
điện tử tra cứu các tính chất vật lư
của đá và một số loại quặng ở Việt
8. Vũ Quang Lân (Chủ
biên), 2011. Báo
cáo địa chất và khoáng sản nhóm tờ Hà Quảng,
tỷ lệ 1:50.000. Lưu trữ Địa chất. Hà
Nội.