VÒ kh¶ n¨ng cña kü thuËt ®o vi träng lùc trong ®iÒu tra tô kho¸ng quy m« nhá vµ trong kh¶o s¸t ®Þa chÊt c«ng tr×nh, ®Þa chÊt thñy v¨n

NguyÔn Tµi Thinh1, NguyÔn Träng HiÖp1, TrÇn C¸nh2

1 Liªn ®oµn VËt lý ®Þa chÊt, Thanh Xu©n, Hµ Néi
2 ViÖn §Þa chÊt, Trung t©m KHTN & CNQG,
§­êng Hoµng Quèc ViÖt, CÇu GiÊy, Hµ Néi

Tãm t¾t: Ph­¬ng ph¸p th¨m dß träng lùc ®· ®­îc ¸p dông trong c«ng t¸c nghiªn cøu vÏ b¶n ®å ®Þa chÊt vµ nghiªn cøu cÊu tróc dÇu khÝ ë ViÖt Nam tõ 1960. HiÖn nay trªn toµn l·nh thæ ViÖt Nam ®· cã b¶n ®å dÞ th­êng Bouguer tû lÖ: 1.000.000 vµ 1:500.000. Trªn mét sè vïng quan träng ®· cã b¶n ®å träng lùc tû lÖ 1:200.000; 1:100.000 vµ 1:50.000.

Th«ng qua mét sè vÝ dô øng dông cña kü thuËt ®o vi träng lùc ë n­íc ngoµi, c¸c t¸c gi¶ nªu lªn sù cÇn thiÕt ph¸t triÓn kü thuËt ®o vi träng lùc ë ViÖt Nam trong th¨m dß kho¸ng s¶n, kh¶o s¸t ®Þa chÊt c«ng tr×nh vµ ®Þa chÊt thñy v¨n

I. §Æt vÊn ®Ò

Ph­¬ng ph¸p träng lùc ®· ®­îc triÓn khai ¸p dông vµo ViÖt Nam tõ n¨m 1962. Cho ®Õn nay, c¸c ®o ®¹c träng lùc ®­îc tËp trung vµo hai h­íng øng dông chñ yÕu: 1) T×m kiÕm vµ th¨m dß c¸c cÊu tróc chøa dÇu khÝ trªn c¸c vïng träng ®iÓm (tròng An Ch©u, S«ng Hång, Cöu Long vµ thÒm lôc ®Þa); 2) §o träng lùc phôc vô c«ng t¸c ®o vÏ lËp b¶n ®å ®Þa chÊt ë c¸c tØ lÖ kh¸c nhau, khoanh vïng c¸c cÊu tróc triÓn väng kho¸ng s¶n.

Tuy nhiªn, h­íng ¸p dông kü thuËt ®o vi träng lùc (§VTL) trong th¨m dß c¸c má kho¸ng s¶n ®a kim vµ trong kh¶o s¸t ®Þa chÊt c«ng tr×nh, ®Þa chÊt thuû v¨n, hiÖn vÉn cßn ch­a ®­îc ¸p dông ë n­íc ta, nh­ng ë c¸c n­íc ch©u ¢u vµ Mü ®· triÓn khai ¸p dông rÊt cã hiÖu qu¶.

Trong bµi b¸o nµy, c¸c t¸c gi¶ giíi thiÖu mét sè øng dông cña kü thuËt §VTL trong c«ng t¸c t×m kiÕm th¨m dß c¸c má kho¸ng s¶n r¾n (nhÊt lµ c¸c má cã quy m« nhá nh­ng gi¸ trÞ cao nh­ má chrom, ®¸ quý, thÓ t­êng chøa vµng gèc v.v.) vµ trong gi¶i quyÕt c¸c vÊn ®Ò cña ®Þa chÊt c«ng tr×nh vµ ®Þa chÊt thuû v¨n.

II. Kh¸i qu¸t vÒ ph­¬ng ph¸p kü thuËt ®o vi träng lùc

Kh¸i niÖm vÒ "§o vi träng l­c" (microgravimetry) ®· ®­îc ®Ò cËp tíi trong c¸c c«ng tr×nh [1, 4-6 vµ 11]. Ngay tõ 1976, mét ch­¬ng tr×nh nghiªn cøu chiÕn l­îc: "Nghiªn cøu c¸c c«ng nghÖ ®Þa vËt lý nh»m ph¸t hiÖn vµ khoanh vïng c¸c hang hèc gÇn mÆt ®Êt (subsurface cavities)" ®· ®­îc triÓn khai t¹i c¬ quan cung cÊp n­íc thuéc qu©n ®éi Mü. Néi dung chÝnh cña ch­¬ng tr×nh nµy lµ sö dông §VTL ®Ó ph¸t hiÖn vµ khoanh vïng nh÷ng hang hèc cã ®­êng kÝnh chØ tõ 4 ®Õn 6 m n»m d­íi bÒ mÆt ®Êt [1]. HiÖn nay, c«ng nghÖ §VTL ®· ®¹t ®Õn tr×nh ®é rÊt cao c¶ vÒ kü thuËt chÕ t¹o m¸y träng lùc, c«ng nghÖ ®o ®¹c thùc ®Þa vµ phÇn mÒm ph©n tÝch xö lý tµi liÖu ®o ®¹c. ViÖc §VTL ®· ®em l¹i hiÖu qu¶ kinh tÕ - ®Þa chÊt cao trong th¨m dß c¸c tô kho¸ng quy m« nhá, trong c«ng t¸c nghiªn cøu ®Þa chÊt c«ng tr×nh, ®Þa chÊt thuû v¨n vµ trong nghiªn cøu m«i tr­êng ë c¸c n­íc ph¸t triÓn [1, 3, 4, 8]. D­íi ®©y nªu mét sè ®Æc ®iÓm c¬ b¶n vÒ m¸y mãc, kü thuËt ®o vµ ph©n tÝch tµi liÖu trong c«ng viÖc §VTL.

1. M¸y ®o

VÒ nguyªn lý vËt lý cña c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸c m¸y träng lùc cho ®Õn nay vÉn kh«ng thay ®æi [2]. Tuy nhiªn, viÖc ph¸t triÓn kü thuËt chÕ t¹o m¸y ®­îc tËp trung vµo c¸c kh©u nh­: n©ng cao biªn ®é ®o, gi¶m thiÓu gi¸ trÞ chuyÓn dÞch ®iÓm kh«ng cña m¸y, sö dông kü thuËt sè vµ tù ®éng ®Ó t¹o bé tù bï c¸c ¶nh h­ëng cña nhiÖt ®é, ®é Èm vµ t¹o tr¹ng th¸i c©n b»ng m¸y nhanh. §Æc biÖt lµ chuyÓn c¸c ®¹i l­îng ®o sang tÝn hiÖu sè vµ ghi tù ®éng vµo bé nhí cña m¸y ®o. VÒ kÝch th­íc vµ khèi l­îng cña m¸y còng ngµy cµng ®­îc c¶i tiÕn ®Ó gän nhÑ vµ thuËn tiÖn khi vËn chuyÓn trong qu¸ tr×nh ®o ®¹c [9].

D­íi ®©y lµ mét sè lo¹i m¸y ®o träng lùc míi, hiÖn ®­îc sö dông trong §VTL.

Mét sè lo¹i m¸y träng lùc mÆt ®Êt hiÖn ®¹i

Lo¹i m¸y

Kho¶ng ®o
(mgl)

§é chÝnh x¸c (mgl)

§Æc ®iÓm ghi

L&R G-56

7000

0,01

ghi sè

L&R G

7000

0.04

ghi sè

L&R D

200 - 300

0.001

ghi sè

L&R EG

kh«ng h¹n chÕ

£ 0.001

ghi sè

CG-3

7000

0,005

ghi sè

CG-3M

7000

0,001

ghi sè

GHY-KB

>5000

0,03

®äc sè

Z400

>4000

0,03

®äc sè

2. Kü thuËt ®o vµ ph©n tÝch

Nãi chung, quy tr×nh kü thuËt ®o vi träng lùc vÒ c¬ b¶n kh«ng kh¸c so víi quy tr×nh ®o träng lùc th«ng th­êng phôc vô môc ®Ých nghiªn cøu ®Þa chÊt vµ th¨m dß kho¸ng s¶n ë c¸c tû lÖ tõ 1:10.000 ®Õn 1:1.000.000. §Æc ®iÓm kh¸c biÖt cña c¸c §VTL chØ ë chç: ®èi t­îng cÇn nghiªn cøu kh«ng lín, n»m ë ®é s©u nhá h¬n 50 m; vïng ®o vÏ th­êng nhá (tõ vµi tr¨m ®Õn vµi ngµn m vu«ng); yªu cÇu kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ®­êng ®¼ng trÞ cña b¶n ®å dÞ th­êng Bouguer tõ 0,001 ®Õn 0,2 mgl.

§Ó ®¶m b¶o ®­îc yªu cÇu vÒ ®é chÝnh x¸c ®o ®¹c vµ môc tiªu t×m kiÕm, quy tr×nh kü thuËt §VTL ®­îc thùc hiÖn theo mét sè b­íc c¬ b¶n sau ®©y:

1. T×m hiÓu th«ng tin ban ®Çu: Trong b­íc nµy cÇn thu thËp vµ t×m hiÓu nh÷ng th«ng tin vÒ ®èi t­îng cÇn t×m kiÕm, dù kiÕn ph¹m vi ®o ®¹c.

2. Nghiªn cøu ®èi t­îng cÇn t×m trªn m« h×nh: Môc ®Ých cña viÖc nghiªu cøu trªn m« h×nh c¸c ®èi t­îng cÇn ph¸t hiÖn lµ ®Ó ­íc ®Þnh ®­îc biªn ®é cùc ®¹i vµ cùc tiÓu cña dÞ th­êng vi träng lùc do ®èi t­îng quan t©m g©y ra. C¨n cø vµo lo¹i m¸y hiÖn cã ®Ó bè trÝ l­íi ®o, c¸c chuyÕn ®o tùa vµ ®o th­êng thÝch hîp. HiÖn nay ®· cã nhiÒu phÇn mÒm gi¶i bµi to¸n thuËn tr­êng thÕ víi c¸c h×nh d¹ng vËt thÓ cã ®é phøc t¹p gÇn víi thùc tÕ [3,6,12].

3. Theo dâi sù tr«i (drift) ®iÓm kh«ng cña m¸y ®o: BiÓu ®å chuyÓn dÞch ®iÓm kh«ng cña m¸y träng lùc cho phÐp ­íc ®Þnh ®é chÝnh x¸c cña m¸y dïng ®Ó §VTL. H¬n n÷a, biÓu ®å nµy cßn gióp tÝnh ¶nh h­ëng cña biÕn thiªn thuû triÒu t¹i vïng nghiªn cøu lªn kÕt qu¶ ®o cuèi cïng.

4. C«ng t¸c ®o ®¹c thùc ®Þa: Trong §VTL, th­êng lµ ®o t­¬ng ®èi vµ c¸c ®iÓm ®o ®­îc bè trÝ trªn m¹ng l­íi ®ång ®Òu h×nh vu«ng hoÆc ch÷ nhËt. Trªn c¸c tuyÕn cÇn bè trÝ c¸c ®iÓm tùa. Gi÷a c¸c ®iÓm tùa th­êng bè trÝ tõ 10 ®Õn 20 ®iÓm th­êng. C«ng t¸c tr¾c ®Þa tiÕn hµnh t­¬ng øng víi yªu cÇu vÒ ®é chÝnh x¸c cña §VTL, quan träng nhÊt lµ yªu cÇu vÒ x¸c ®Þnh ®é cao, ch¼ng h¹n ®Ó ®¶m b¶o ®é chÝnh x¸c cña dÞ th­êng vi träng lùc lµ ± 0,01 mgl, th× ®é chÝnh x¸c x¸c ®Þnh ®é cao ph¶i ®¹t ± cm.

5. Xö lý sè liÖu ®o: Trong b­íc nµy, cÇn l­u ý nhÊt lµ hiÖu chØnh ®Þa h×nh. HiÖn nay cã nhiÒu thuËt to¸n vµ ch­¬ng tr×nh tÝnh hiÖu chØnh ®Þa h×nh hiÖn ®¹i trªn m¸y tÝnh ®iÖn tö [3, 12]. §Ó thuËn lîi cho c«ng t¸c xö lý sè liÖu ng­êi ta th­êng tÝnh s½n "b¶n ®å dÞ th­êng hiÖu øng ®Þa h×nh" cña c¶ vïng nghiªn cøu vµ l©n cËn.

6. Ph©n tÝch tµi liÖu ®o: C¸c c«ng viÖc cña b­íc nµy còng gièng trong ®o vÏ träng lùc th«ng th­êng. Tuy nhiªn, viÖc §VTL ®ßi hái nhiÒu h¬n vÒ kÕt qu¶ ph©n tÝch ®Þnh l­îng c¸c dÞ th­êng ®Þa ph­¬ng râ nÐt, nh»m ®¸nh gi¸ c¸c tham sè cña vËt thÓ cÇn t×m. Khi th¨m dß tô kho¸ng, ph¶i cho ®¸nh gi¸ vÒ tr÷ l­îng cña thÓ quÆng hoÆc cña vïng má ®­îc nghiªn cøu.

III. Mét sè øng dông cña kü thuËt ®o vi träng lùc

1. T×m kiÕm c¸c má kho¸ng s¶n

ViÖc §VTL ®· ®­îc sö dông nhiÒu ®Ó th¨m dß c¸c tô kho¸ng r¾n víi quy m« nhá ngay tõ ®Çu nh÷ng n¨m 1950 ë Mü vµ ch©u ¢u. D­íi ®©y c¸c t¸c gi¶ nªu hai vÝ dô vÒ th¨m dß muèi má vµ má chrom.

a) T¹i miÒn nam Houston tØnh Harris, bang Texas (Mü), cã mét má muèi d¹ng cÊu tróc vßm ®· ®­îc ph¸t hiÖn b»ng c¸c ph­¬ng ph¸p ®Þa vËt lý ®· ®­îc khai th¸c tõ n¨m 1944. N¨m 1954, do nhu cÇu më réng khai th¸c, ®· triÓn khai c«ng t¸c §VTL trªn diÖn tÝch 8,7 x 8,7 km2. H×nh 1a lµ b¶n ®å dÞ th­êng Bouguer víi thiÕt diÖn 0,2 mgl cña vïng má nµy. Trªn b¶n ®å nµy, cÊu tróc vßm má muèi kh«ng ®­îc ph¶n ¶nh râ nÐt mµ chØ thÓ hiÖn sù uèn cong cña c¸c ®­êng ®¼ng trÞ. ViÖc thùc hiÖn t¸ch tr­êng dÞ th­êng Bouguer ra khái dÞ th­êng khu vùc vµ dÞ th­êng ®Þa ph­¬ng b»ng kü thuËt sai ph©n h÷u h¹n ®· nhËn ®­îc b¶n ®å dÞ th­êng d­ thiÕt diÖn 0,1 mgl trªn h×nh 1b. B¶n ®å dÞ th­êng d­ ®· ph¶n ¶nh râ rµng cÊu tróc vßm cña muèi má ®· khai th¸c b»ng dÞ th­êng ©m khÐp kÝn víi biªn ®é -0,6 mgl; ®ång thêi cßn ph¸t hiÖn thªm hai dÞ th­êng khÐp kÝn b»ng ®­êng -0,2 mgl (®­îc ®¸nh dÊu A vµ B). Víi kÕt qu¶ §VTL nªu trªn, c«ng t¸c khai th¸c muèi má ®· ®­îc më réng xuèng phÝa nam vïng Houston.

b) TØnh Mugla ë phÝa t©y nam Thæ NhÜ Kú lµ vïng träng ®iÓm khai th¸c quÆng chrom. ë ®©y, viÖc §VTL ®­îc tiÕn hµnh vµo n¨m 1987, trªn diÖn tÝch 165 x 200 m2, kho¶ng c¸ch c¸c ®iÓm ®o 5 m. NhiÖm vô lµ khoanh vïng c¸c ®íi dÞ th­êng liªn quan ®Õn c¸c vØa quÆng chromit n»m trong c¸c ®¸ magma siªu mafic; ph¸t hiÖn th©n quÆng míi, x¸c ®Þnh ®é s©u, bÒ dÇy vØa vµ tr÷ l­îng cña chóng. Dïng träng lùc kÕ Lacoste-Romberg (LCR 260 vµ LCR 462). MËt ®é cña quÆng chrom lµ 3,1 – 3,9 g/cm3 (trung b×nh 3,5 g/cm3) cña ®¸ v©y quanh – serpentinit 2,2 – 2,8 g/cm3. HiÖu chØnh ®Þa h×nh ®· ®­îc tÝnh ¶nh h­ëng trong b¸n kÝnh 200 m. §é chÝnh x¸c t¹i mçi ®iÓm ®o lµ 0,01 mgl. Sai sè trªn toµn vïng ®o < 0,02 mgl. DÞ th­êng thu ®­îc thay ®æi tõ 0,05 ®Õn 0,15 mgl. B¶n ®å dÞ th­êng Bouguer ®­îc vÏ víi kho¶ng c¸ch 0,05 mgl. C«ng viÖc luËn gi¶i kÕt qu¶ ®o gåm: t¸ch tr­êng b»ng ph­¬ng ph¸p ®a thøc trùc giao [4], tr­êng khu vùc xÊp xØ b»ng ®a thøc bËc 4; tÝnh ®¹o hµm th¼ng ®øng bËc mét (dg/dz) vµ bËc hai (d2g/dzdz) cña dÞ th­êng vi träng lùc; tÝnh m« h×nh 2 vµ 3 D ®Ó x¸c ®Þnh tham sè vËt quÆng. H×nh 2 lµ kÕt qu¶ luËn gi¶i ®Þnh l­îng mét dÞ th­êng d­. Th©n quÆng chromit ®­îc ph¶n ¶nh trªn dÞ th­êng vi träng lùc d­¬ng, khÐp kÝn b»ng ®­êng ®¼ng trÞ 0,05 mgl, kÝch th­íc 30 m x 15 m (H. 2a). VØa quÆng nµy n»m ë ®é s©u tõ 5,5 m ®Õn 25 m, kÝch th­íc 30 m x 5 m víi mËt ®é d­ 1,0 g/cm3 (H. 2b).

KÕt qu¶ c«ng viÖc §VTL ®· gióp ph¸t hiÖn thªm c¸c m¹ch quÆng chromit míi víi tr÷ l­îng dÞ th­êng A: 7175 t vµ dÞ th­êng B: 7525 t trong kho¶ng ®é s©u A tõ 5 ®Õn 20 m vµ B tõ 6 ®Õn 28 m [6].

 

2. Nghiªn cøu cÊu tróc n«ng

Mét trong nh÷ng øng dông réng r·i cña §VTL ë ch©u ¢u trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y lµ nghiªn cøu c¸c cÊu tróc ë phÇn gÇn mÆt ®Êt (shallow subsurface - tõ bÒ mÆt ®Õn ®é s©u 40–50 m). Líp ®Êt nµy th­êng lµ ®èi t­îng khai th¸c vµ sö dông cho môc ®Ých sinh tån vµ c¸c ho¹t ®éng kinh tÕ x· héi cña con ng­êi, bÞ t¸c ®éng rÊt m¹nh mÏ c¶ tù nhiªn vµ nh©n t¹o. ChÝnh v× vËy mµ trong líp nµy th­êng tiÒm Èn c¸c tai biÕn m«i tr­êng nh­ hiÖn t­îng sôt ®Êt, nøt ®Êt, lò bïn ®¸ v.v.. §ã lµ c¸c ®èi t­îng cÇn nghiªn cøu ®Ó dù b¸o thiªn tai ®Þa chÊt.

MÆt kh¸c, trong c¸c líp ®Êt ®¸ gÇn mÆt cßn cã thÓ cã c¸c c«ng tr×nh v¨n hãa cæ bÞ vïi lÊp, mµ c¸c thÕ hÖ ngµy nay cÇn nghiªn cøu t×m hiÓu. NhiÒu c«ng t×nh v¨n ho¸ cæ cßn tån t¹i, nh­ng l¹i bÞ xuèng cÊp, mµ cÇn ph¶i t×m kiÕm nh÷ng nguyªn nh©n tõ nÒn mãng x©y dùng ®Ó tu bæ, kh«i phôc. ChÝnh ®©y còng lµ lÜnh vùc ¸p dông cã hiÖu qu¶ cao cña c¸c ph­¬ng ph¸p th¨m dß ®Þa vËt lý hiÖn ®aÞ, trong ®ã cã kü thuËt §VTL. §èi t­îng t×m kiÕm trong phÇn n«ng cña vá Tr¸i ®Êt nµy bao gåm:

- Th¨m dß nÒn mãng x©y dùng cho c¸c c«ng tr×nh d©n dông vµ c«ng nghiÖp, nh­ c¸c khu nhµ ë cao tÇng, c¸c bÕn c¶ng lín, khu chÕ xuÊt,...

- X¸c ®Þnh vÞ trÝ cña c¸c hÇm nhµ, c«ng tr×nh cæ ®· bÞ vïi lÊp, phôc vô viÖc x©y dùng míi c¸c c«ng tr×nh d©n dông vµ c«ng nghiÖp

- T×m c¸c hÇm chøa, ®­êng hÇm, l¨ng mé trong c¸c khu di tÝch lÞch sö cæ ®¹i, trung ®¹i vµ trong chiÕn tranh lín ®· qua.

- X¸c ®Þnh vÞ trÝ c¸c ®íi khe nøt, lç hæng, vïng tr­ît lë trong c¸c khu khai th¸c má (muèi má, ch×-kÏm, than n©u, tr­ît lë ®Êt, lò ®¸ v.v.), nh»m phôc vô c«ng t¸c quy ho¹ch ph¸t triÓn, x©y dùng vµ khai th¸c.

- Quan tr¾c chu kú c¸c tham sè vËt lý (mËt ®é, ®é Èm, ®é rçng, ®iÖn trë suÊt, ®é phãng x¹...) cña m«i tr­êng t¹i c¸c vïng träng ®iÓm ®Ó dù b¸o sù xuÊt hiÖn cña c¸c tai biÕn ®Þa chÊt.

 

C¸c vÝ dô ¸p dông §VTL trong c¸c lÜnh vùc trªn cã thÓ t×m hiÓu trong c¸c c«ng bè [1-8, 13, 14]. D­íi ®©y, c¸c t¸c gi¶ dÉn ra mét sè vÝ dô:

a) Nghiªn cøu nÒn mãng c«ng tr×nh: Sau chiÕn tranh thÕ giíi thø II (1945), mét sè cÇu lín qua s«ng Elbe ë §øc bÞ ph¸ huû vµ vïi lÊp. Sù ph¸t triÓn kinh tÕ trong nh÷ng n¨m ®Çu 1960 cña n­íc nµy ®ßi hái x©y dùng c¸c cÇu míi. Tuy nhiªn mét vÊn ®Ò ®­îc ®Æt ra lµ liÖu cã thÓ sö dông c¸c trô cÇu cò ®­îc kh«ng? Ng­êi ta ®· giao nhiÖm vô cho c¸c nhµ ®Þa vËt lý: sö dông kÕt hîp c¸c ph­¬ng ph¸p ®Þa vËt lý, trong ®ã cã §VTL ®Ó ph¸t hiÖn vÞ trÝ c¸c trô cÇu cò vµ kiÓm tra chÊt l­îng cña chóng. ViÖc §VTL ®· ®­îc triÓn khai trªn c¸c vïng cã cÇu cò tr­íc ®©y theo c¸c tuyÕn, víi kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ®iÓm ®o tõ 1 ®Õn 2, víi m¸y träng lùc Scintrex cã ®é chÝnh x¸c 0,005 mgl. KÕt qu¶ ®o lµ b¶n ®å dÞ th­êng Bouguer thiÕt diÖn 0,01 mgl trªn h×nh 3. DÞ th­êng vi träng lùc ph¶n ¶nh kh¸ râ c¸c trô cÇu vµ phÇn dÇm cÇu bª t«ng bÞ vïi lÊp (H. 3a). ë ®©y, phÇn dÇm cÇu bÞ vïi lÊp ®­îc ph¶n ¶nh b»ng dÞ th­êng träng lùc gi¸ trÞ ©m tõ -0,01 ®Õn -0,05 mgl; cßn phÇn trô cÇu thÓ hiÖn dÞ th­êng gi¸ trÞ d­¬ng tõ < 0,01 ®Õn 0,03 mgl. C«ng viÖc ph©n tÝch tiÕp theo b»ng thuËt to¸n t¸ch tr­êng vµ m« h×nh ho¸ 2, 3 chiÒu ®· x¸c ®Þnh ®­îc c¸c tham sè ®Þa kü thuËt cña trô cÇu trªn h×nh 3b vµ h×nh 3c.

Mét yªu cÇu n÷a trong x©y dùng lµ cÇn x¸c ®Þnh vÞ trÝ vµ thÓ tÝch cña c¸c bÓ chøa x¨ng dÇu cò hoÆc lµ c¸c kho chøa (l­¬ng thùc, vò khÝ) bÞ vïi lÊp. C«ng viÖc §VTL ®· ®­îc tiÕn hµnh theo c¸c tuyÕn t¹o thµnh l­íi vu«ng c¹nh 1-2 m. H×nh 4a lµ dÞ th­êng Bouguer trªn vïng cã bÓ chøa x¨ng cò (ë thµnh phè Leipzig, §øc). DiÖn tÝch vïng bÓ x¨ng ®­îc x¸c ®Þnh b»ng dÞ th­êng vi träng lùc khÐp kÝn víi ®­êng ®¼ng trÞ -0,07 mgl; biªn ®é 0,05 mgl. KÕt qu¶ luËn gi¶i ®Þnh l­îng dÞ th­êng vi träng lùc ®· x¸c ®Þnh ®­îc kÝch th­íc cña bÓ x¨ng lµ 13,5 m x 9,0 m x 2,5 m trªn h×nh 4b.

b) Nghiªn cøu kh¶o cæ: M­¬i n¨m gÇn ®©y, §VTL ®­îc øng dông ngµy cµng nhiÒu trong kh¶o s¸t c¸c c«ng tr×nh cæ [7]. Mét vÊn ®Ò quan träng trong khi duy tu b¶o d­ìng vµ kh«i phôc c¸c c«ng tr×nh v¨n ho¸ cæ (l©u ®µi, th¸p, quÇn thÓ thµnh phè cæ,...) lµ kiÓm tra nÒn mãng vµ c¸c ®­êng hÇm, kho chøa n»m trong phÇn mãng cña c¸c c«ng tr×nh nµy. Víi c¸c ®èi t­îng nµy, c¸c ph­¬ng ph¸p ®Þa chÊn næ kÝp m×n hoÆc ®o ®Þa ®iÖn sÏ kÐm hiÖu qu¶, bëi lÏ mét mÆt cã thÓ g©y rung ®éng ¶nh h­ëng ®Õn chÊt l­îng c«ng tr×nh, mÆt kh¸c do vïng ®o ®¹c h¹n hÑp hoÆc l­íi ®iÖn d©n dông vµ èng dÉn n­íc kim lo¹i lµm nhiÔu kÕt qu¶ ®o.

T¹i mét c«ng tr×nh cæ ë Zagarolo gÇn thµnh phè Roma (Italia), n¨m 1986 ®· ¸p dông §VTL ®Ó x¸c ®Þnh vÞ trÝ vµ ®é s©u cña c¸c ®­êng hÇm n»m d­íi nÒn mãng cña khu l©u ®µi cæ. Lîi dông ®o¹n phè ch¹y s¸t khu l©u ®µi, ng­êi ta ®· ®· ®o 3 tuyÕn §VTL, kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c tuyÕn vµ c¸c ®iÓm ®o ®Òu b»ng 1 m; dïng m¸y träng lùc Lacoste-Romberg D. Sai sè ®o gia sè träng lùc 5m gl, sai sè ®o ®é cao < 5 mm. Trong sè liÖu ®o, ngoµi c¸c hiÖu chØnh Phai, Bouguer vµ ®Þa h×nh, ng­êi ta cßn lo¹i trõ ¶nh h­ëng träng lùc cña c¸c toµ nhµ cao tÇng gÇn tuyÕn ®o. DÞ th­êng vi träng lùc ®­îc thÓ hiÖn trªn h×nh 5b. ë ®©y, vÞ trÝ c¸c cùc tiÓu dÞ th­êng tõ -20 ®Õn -30 m gl ®Òu ph¶n ¶nh vÞ trÝ vµ kho¶ng réng cña c¸c ®­êng hÇm trong l©u ®µi (H. 5a). H×nh 5c lµ ®¹o hµm th¼ng ®øng (dg/dz) vµ ®¹o hµm bËc hai (d2g/dzdx) cña dÞ th­êng D g ®o. Nh÷ng tÝnh to¸n ®Þnh l­îng c¸c ®­êng cong dg/dz vµ d2g/dzdx cho biÕt chiÒu s©u cña c¸c ®­êng hÇm tõ 3 ®Õn 6 m (H. 5d) [14].

c) T×m m¹ch n­íc ngÇm: §VTL cßn ®­îc øng dông ®Ó ph¸t hiÖn c¸c hang karst chøa n­íc ngÇm phôc vô cho d©n c­ miÒn nói cao hoÆc ph¸t hiÖn c¸c ®íi khe nøt, lç hæng trong th©n c¸c ®Ëp thuû ®iÖn, ®Ëp chøa n­íc,...

Víi môc ®Ých x¸c ®Þnh ph­¬ng ch¹y, ranh giíi vµ ®é s©u ®Õn tÇng n­íc ngÇm cung cÊp cho c«ng nghiªp t¹i vïng Manate (Mü), ng­êi ta ®· thùc hiÖn §VTL t¹i vïng nµy. M¹ng l­íi ®o h×nh vu«ng, diÖn tÝch 30 x 122 m2, gåm 186 ®iÓm, c¸c ®iÓm ®o c¸ch nhau 6,1 m. M¸y ®o träng lùc lo¹i Lacoste-Romberg D25. Nh÷ng ®iÓm tùa ®­îc bè trÝ t¹i ®Çu c¸c tuyÕn ®o sao cho ®¶m b¶o thêi gian ®o trªn c¸c chuyÕn ®o ®iÓm th­êng kh«ng qu¸ 30 phót. B¶n ®å dÞ th­êng d­ vi träng lùc trªn h×nh 6 ®· cho phÐp v¹ch kh¸ tèt ph­¬ng vµ bÒ réng cña d¶i n­íc ngÇm. ë ®©y, vïng ph¸t triÓn cña tÇng n­íc ngÇm t­¬ng øng víi d¶i dÞ th­êng vi träng lùc ©m víi gi¸ trÞ tõ -10 ®Õn -20 m gl. B»ng c¸c ph©n tÝch ®Þnh l­îng c¸c dÞ th­êng träng lùc vµ gradient th¼ng ®øng cña nã, ng­êi ta ®· x¸c ®Þnh ®­îc chiÒu s©u vµ bÒ réng cña tÇng chøa n­íc nãi trªn [1].

IV. KÕt luËn

Nh÷ng vÝ dô tr×nh bµy ë phÇn trªn kh¼ng ®Þnh mét h­íng ph¸t triÓn míi cña ph­¬ng ph¸p th¨m dß träng lùc mµ nhiÒu n­íc trªn thÕ giíi ®· sö dông cã hiÖu qu¶. T¸c gi¶ c«ng tr×nh [1] cho r»ng §VTL sÏ ®­îc øng dông m¹nh mÏ h¬n trong t­¬ng lai ®èi víi c¸c ngµnh th¨m dß kho¸ng s¶n r¾n quy m« nhá cã gi¸ trÞ cao, trong ®Þa chÊt c«ng tr×nh, ®Þa chÊt thñy v¨n vµ nghiªn cøu c¸c vÊn ®Ò m«i tr­êng.

ë n­íc ta, trong c«ng cuéc c«ng nghiÖp hãa vµ hiÖn ®¹i hãa ®Êt n­íc, nhu cÇu ®iÒu tra, th¨m dß kho¸ng s¶n ngµy cµng t¨ng; c«ng t¸c x©y dùng c¬ b¶n ngµy cµng ph¸t triÓn m¹nh; ®Æc biÖt lµ chÝnh s¸ch ph¸t triÓn kinh tÕ trung du vµ miÒn nói ®­a ra yªu cÇu t×m kiÕm c¸c nguån n­íc ngÇm trong c¸c vïng karst ngµy cµng t¨ng. §©y lµ c¸c lÜnh vùc ®Çy høa hÑn ®Ó ¸p dông §VTL phôc vô ph¸t triÓn kinh tÕ x· héi.

C¸c t¸c gi¶ quan niÖm r»ng, chóng ta cÇn sím ®Çu t­ ph¸t triÓn vµ ¸p dông kü thuËt §VTL vµo n­íc ta. ViÖc triÓn khai kü thuËt míi nµy, mét mÆt sÏ gãp phÇn më réng hiÖu qu¶ cña c¸c ®o ®¹c träng lùc sang c¸c lÜnh vùc ¸p dông míi lµ: 1) t×m kiÕm th¨m dß c¸c tô kho¸ng quy m« nhá mµ gi¸ trÞ cao; 2) kh¶o s¸t nÒn mãng c«ng tr×nh vµ nghiªn cøu kh¶o cæ; 3) th¨m dß nguån n­íc ngÇm trong c¸c vïng ph¸t triÓn karst; 4) trong nghiªn cøu c¸c vÊn ®Ò vÒ m«i tr­êng. MÆt kh¸c t¹o ®iÒu kiÖn ®Ó chóng ta khái tôt hËu vÒ mÆt khoa häc c«ng nghÖ cña ngµnh ®Þa chÊt - ®Þa vËt lý nãi chung.

Bµi b¸o ®­îc hoµn thµnh víi sù hç trî cña "§Ò ¸n bæ xung, hoµn thiÖn c¸c ph­¬ng ph¸p th¨m dß träng lùc, ®Þa vËt lý lç khoan, quy tr×nh c«ng nghÖ ®o h¬i thñy ng©n vµ radon''. C¸c t¸c gi¶ xin ch©n thµnh c¶m ¬n Ban chñ nhiÖm ®Ò ¸n.

V¨n liÖu

1. Butter Dwai K., 1984. Microgravimetric and gravity gradient techniques for detection of subsurface cavities. Geophysics, 47 / 7 : 1084-1096.

2. Cao §×nh TriÒu, 2000. Träng lùc vµ ph­¬ng ph¸p th¨m dß träng lùc. Nxb KHKT, Hµ Néi.

3. GravModeler User Manual and GravMaster User Manual. Internet Documents. www. LacosteRomberg.com

4. Gusov D. W., Hunter R. J., Korfage H., Pellant B., 1968. Surface techniques, Annotation and Mapping Programs for Exploration Development and Engineering. IBM Program Manual.

5. Hammer S., Nettleton L. L., Hastings W. K, 1945. Gravimetry prospecting for chromite in Cuba. Geophysics , 10: 34-49.

6. Harich D., 1978. §o vi träng lùc vµ tõ th¨m dß má quÆng chrom trong ®¸ siªu basic. LuËn v¨n ThS. ViÖn §VL, §HTH Hamburg (tiÕng §øc).

7. Klingele E. E., Marison I. and Kahle H. G., 1991. Automatic interpretation of gravity radiometric data in two dimensions: Vertical gradient. Geophysical Prospecting, 39 : 407-434.

8. Kostiukova, T. N., Zaitsev, A. S., Aronzon M. E., 1995. Quan tr¾c ®Þa vËt lý trong c¸c thµnh phè lín. TC §Þa vËt lý, 38-40, Moskva (tiÕng Nga).

9. Lacoste & Romberg - Models. ''D'' , "G " and "EG". Documents from Internet. w.w.w. LacosteRomberg.com.

10. Mallick and K. K. Sharma, 1999. A finite element method for computation of the regional gravity anomaly. Geophysics, 64 / 2 : 461-469.

11. Nemtsov L. D., 1967. Th¨m dß träng lùc ®é chÝnh x¸c cao. Nedra (tiÕng Nga).

12. Sueme O., 1987. ¸p dông ph­¬ng ph¸p träng lùc vµ tõ ®Ó t×m quÆng chrom trong ®¸ siªu basic. LuËn ¸n TS, ViÖn §VL, §HTH Hamburg (tiÕng §øc).

13. Yuengul S., 1956. Prospecting for chromite with gravimeter and magneto-meter over rugged topography in East Turkey. Geophysics, 21 / 2 : 433-454.

14. Zaitsev A. S., Aronzon M. E., Kostiukova T. N., 1995. ¸p dông ®Þa vËt lý c«ng tr×nh trong nghiªn cøu vµ b¶o tån c¸c ®µi t­ëng niÖm vµ c«ng tr×nh cæ. TC §Þa vËt lý, 34-38. Moskva (tiÕng Nga).