Cơ sở lý thuyết các phương pháp địa vật lý giếng khoan và áp dụng xác định tổng độ khoáng hóa của nước dưới đất và ranh giới mặn nhạt của tầng Pliocen dưới theo tài liệu địa vật lý giếng khoan ở thành phố Cà Mau

Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Vân Anh

1

MỤC LỤC


DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT .............................................. 4
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ .................................................................................... 5
DANH MỤC CÁC BIỂU BẢNG ............................................................................... 6
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 7
Chương 1..................................................................................................................... 8
KHÁI QUÁT KHU VỰC NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT – ĐỊA CHẤT
THỦY VĂN CỦA KHU VỰC .................................................................................. 8
1.1. Khái quát khu vực nghiên cứu thành phố Cà Mau .............................................. 9
1.1.1. Giới thiệu tổng quan ................................................................................... 9
1.1.2. Vị trí địa lý, địa hình thành phố Cà Mau ..................................................... 9
1.1.2.1. Vị trí địa lý .......................................................................................... 9
1.1.2.2. Đặc điểm địa hình ............................................................................. 11
1.2. Đặc điểm khí hậu, thủy văn .............................................................................. 11
1.2.1. Đặc điểm khí hậu ..................................................................................... 11
1.2.2. Đặc điểm thủy văn.................................................................................... 12
1.2.2.1. Hệ thống sông rạch............................................................................ 12
1.2.2.2. Chế độ thủy văn ................................................................................ 12
1.3. Đặc điểm địa tầng địa chất ............................................................................... 13
1.4. Đặc điểm địa chất thủy văn .............................................................................. 14
1.4.1.Các tầng chứa nước lỗ hổng ...................................................................... 14
1.4.2. Các thành tạo địa chất rất nghèo nước ...................................................... 17
1.4.3. Kết luận .................................................................................................... 18
Chương 2................................................................................................................... 20
CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊA VẬT LÝ GIẾNG KHOAN ........................................ 20

2.1. Các phương pháp phóng xạ .............................................................................. 21
2.1.1. Cơ sở vật lý - địa chất ............................................................................... 21
Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Vân Anh

2

2.1.1.1.Các nguyên tố đồng vị phóng xạ tự nhiên ........................................... 21
2.1.1.2. Hoạt tính phóng tự nhiên của đá ........................................................ 22
2.1.1.3. Đơn vị đo độ phóng xạ ...................................................................... 23
2.1.2. Phương pháp đo bức xạ tự nhiên gamma (GR) ........................................ 25
2.1.2.1.Sơ đồ bức xạ gamma tự nhiên ............................................................ 25
2.1.2.2.Các yếu tố ảnh hưởng lên kết quả đo GR ............................................ 26
2.1.2.3. Phạm vi ứng dụng ............................................................................. 27
2.1.3. Phương pháp phóng xạ nhân tạo ............................................................... 28
2.1.3.1. Phương pháp Gamma mật độ (Gamma – Gamma) ............................ 29
2.1.3.2. Phương pháp carota nơtron ................................................................ 32
2.1.3.3. Phạm vi ứng dụng ............................................................................. 34
2.2 Các phương pháp điện ...................................................................................... 35
2.2.1 .Phương pháp đo điện trở suất bằng hệ điện cực không hội tụ.................... 37
2.2.2. Phương pháp đo điện trở suất bằng hệ điện cực có hội tụ dòng ................. 43
2.2.3. Ứng dụng của phương pháp điện trở ......................................................... 44
2.2.4. Phương pháp thế điện tự phân cực – SP (Spotaneous Potential)................ 44
2.2.4.1. Sơ đồ đo thế điện tự phân cực ........................................................... 47
2.2.4.2. Đường cong SP trong giếng khoan .................................................... 48
2.2.4.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến giá trị SP .................................................. 49
2.2.4.4. Phạm vi ứng dụng của phương pháp SP ............................................ 52
2.3. Phương pháp đo đường kính giếng khoan ........................................................ 52
2.3.1.Sơ đồ nguyên tắc của phép đo ................................................................... 53
2.3.2.Các yếu tố ảnh hưởng ................................................................................ 54
2.3.3. Áp dụng ................................................................................................... 54

2.4. Phương pháp đo nhiệt độ trong giếng khoan .................................................... 55
2.4.1. Cơ sở vật lý – địa chất .............................................................................. 55
2.4.2. Sơ đồ đo nhiệt độ trong lỗ khoan .............................................................. 56
2.4.3. Các phương pháp Carota nhiệt.................................................................. 57
2.4.3.1. Phương pháp trường nhiệt tự nhiên ................................................... 57
2.4.3.2. Phương pháp trường nhiệt nhân tạo ................................................... 58
Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Vân Anh

3

2.4.3.3 Phương pháp nghiên cứu các trường nhiệt cục bộ............................... 59
2.4.4. Ứng dụng của phương pháp carota nhiệt................................................... 60
CHƯƠNG 3 .............................................................................................................. 61
CƠ SỞ XÁC ĐỊNH TỔNG ĐỘ KHOÁNG HÓA CỦA NƯỚC DƯỚI ĐẤT ......... 61
3.1 Các phương pháp xác định độ tổng khoáng hóa của nước dưới đất theo tài liệu
địa vật lý lỗ khoan. ................................................................................................. 62
3.1.1. Cơ sở phương pháp xác định độ tổng khoáng hóa. .................................... 62
3.1.2 Các công thức tính toán ............................................................................. 64
3.1.2.1.Tính độ tổng khoáng hóa M theo các công thức ................................. 64
3.1.2.2. Tính tổng độ khoáng hóa theo bảng hệ thống tiêu chuẩn địa vật lý – địa
chất thủy văn ................................................................................................. 65
CHƯƠNG 4 .............................................................................................................. 67
CÁC KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC .................................................................................. 67
4.1. Công tác chuẩn bị tài liệu: ............................................................................... 68
4.2. Tính tổng độ khoáng hóa M của nước dưới đất ................................................ 76
4.3. Kết quả xác định ranh giới mặn nhạt các tầng chứa nước khu vực thị xã Cà Mau
và các tuyến mặt cắt................................................................................................ 77
KẾT LUẬN ............................................................................................................... 83
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 84

Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Vân Anh

4

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT



1. D
h
Đường kính lỗ khoan Cm hoặc inch
2. GR Giá trị gamma đo được CPS
3. CPS Đơn vị đo gamma
4. K Độ thấm ( hệ số thấm) m/ ngày
5. R
a
Điện trở suất biểu kiến Ω.m
6. R
mf
Điện trở dung dịch Ω.m
7. R
xo
Điện trở đới rửa Ω.m
8. R
t
Điện trở tầng chứa nước Ω.m
9. R
w
Điện trở nước vỉa Ω.m

10. SP Thế điện tự phân cực mV
11. ĐCTV Địa chất thủy văn
12. ĐVLGK Địa vật lý giếng khoan
13. ĐVL Địa vật lý

Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Vân Anh

5

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ


1. Hình 1.1: Vị trí địa vùng nghiên cứu thành phố Cà Mau.
2. Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý đo GR.
3. Hình 2.2: Mô phỏng lượng tử photon va chạm không đàn hồi với nguyên tử.
4. Hình 2.3: Lượng tử photon va cham đàn hồi với nguyên tử.
5. Hình 2.4: Sơ đồ biểu diễn bức xạ gamma tán xạ.
6. Hình 2.5: Sơ đồ mô phỏng quá trình thấm và sự hình thành các đới thấm quanh
thành giếng khoan.
7. Hình 2.6: Nguyên lý phép đo điện trở suất.
8. Hình 2.7: Hệ điện cực thế.
9. Hình 2.8: Hệ điện cực gradient.
10. Hình 2.9: Sự khuếch tán muối từ nước vỉa ra dung dịch khoan và từ dung dịch
khoan vào vỉa.
11. Hình 2.10: Sự hình thành các thế trong lỗ khoan.E
A
thế hấp thụ. E
D
thế khuyếch
tán

12. Hình 2.11: Sơ đồ nguyên tắc đo SP trong giếng khoan.
13. Hình 2.12: Ví dụ về độ lệch SP từ đường cong sét đặc trưng.
14. Hình 2.13: Sơ đồ nguyên tắc đo đường kính giếng.
15. Hình 2.14: Sơ đồ nguyên lý của phép đo nhiệt độ bằng nhiệt kế điện trở.
16. Hình 2.15: Sự phụ thuộc của điện trở R của đất đá chứa nước vào tổng độ
khoáng hóa M của nước.
17. Hình 2.16: Sơ đồ vị trí các lỗ khoan nghiên cứu.
18. Hình 2.17: Mặt cắt ĐVL – ĐCTV tuyến 1.
19. Hình 2.18: Mặt cắt ĐVL – ĐCTV tuyến 2.
20. Hình 2.19: Ranh giới mặn nhạt tầng chứa nước thị xã Cà Mau n
2
1
.
Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Vân Anh

6

DANH MỤC CÁC BIỂU BẢNG


1. Bảng 2.1: Các đơn vị đo phóng xạ thường dùng trong ĐVLGK
2. Bảng 2.2: Hệ số hấp thụ các tia gamma trong các môi trường khác nhau
3. Bảng 2.3: Tỷ số giữa mật độ electron và mật độ khối của một số nguyên tố
4. Bảng 3.1. Bảng hệ thống tiêu chuẩn địa vật lý – địa chất thủy văn
5. Bảng 4.1: Tổng hợp độ sâu đo carota lỗ khoan
6. Bảng 4.2: Kết quả tính toán tổng độ khoáng hóa theo tài liệu ĐVLGK

Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Vân Anh

7

MỞ ĐẦU


Nước dưới đất có quan hệ chặt chẽ với đời sống con người, có trường hợp nước
dưới đất đem lại lợi ích cho con người trong sinh hoạt và trong sản xuất, ngược lại nó
cũng có thể gây ảnh hưởng có hại với mức độ khác nhau mà con người phải khắc phục.
Do đó, để giải quyết có hiệu quả những vấn đề về nước dưới đất người ta phải
tiến hành điều tra địa chất thủy văn nhằm phát hiện, xác định tổng độ khoáng hóa, độ
nhiễm mặn, nghiên cứu những quy luật chung của nước dưới đất. Nó là những tài liệu,
số liệu cụ thể để làm căn cứ cho những biện pháp khai thác, sử dụng mặt có lợi, khắc
phục có hiệu quả mặt có hại của nước dưới đất.
Độ tổng khoáng hóa là đại lượng đặc trưng cho tính chất mặn ngọt của nước
dưới đất, và là một trong những thông số quan trọng thể hiện chất lượng nước và làm
cơ sở cho việc xác định ranh giới mặn nhạt trong các tầng chứa nước.
Khóa luận này tác giả đã đề cập cơ sở lý thuyết các phương pháp địa vật lý
giếng khoan và áp dụng xác định tổng độ khoáng hóa của nước dưới đất và ranh giới
mặn nhạt của tầng Pliocen dưới theo tài liệu địa vật lý giếng khoan ở thành phố Cà
Mau.

Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Vân Anh

8




Chương 1
KHÁI QUÁT KHU VỰC NGHIÊN CỨU
ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT – ĐỊA CHẤT THỦY VĂN

CỦA KHU VỰC


Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Vân Anh

9

1.1. Khái quát khu vực nghiên cứu thành phố Cà Mau
1.1.1. Giới thiệu tổng quan
Cà Mau là tỉnh cực nam Việt Nam thuộc vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long, có
diện tích 5211 km
2
với 8 huyện, 1 thành phố, 99 xã phường, huyện, thị trấn. Dân số
trung bình hiện nay của tỉnh là 1 triệu 2, mật độ dân là 232 người/km
2
. Riêng thành phố
Cà Mau mật độ dân là 818 nguời/km
2
. Tiềm năng và thế mạnh của tỉnh là nuôi trồng và
đánh bắt thủy hải sản, phát triển du lịch sinh thái, các ngành công nghiệp chế biến thủy
sản xuất khẩu, tổ hợp công nghiệp khí - điện - đạm. Mặc dù có nhiều tiềm năng và lợi
thế nhưng Cà Mau vẫn là một tỉnh nghèo, do chưa biết cách khai thác triệt để những
thế mạnh nên cuộc sống của người dân vẫn còn gặp nhiều khó khăn.
1.1.2. Vị trí địa lý, địa hình thành phố Cà Mau
1.1.2.1. Vị trí địa lý
Cà Mau là tỉnh tận cùng phía Nam của nước Việt Nam, được tách ra từ tỉnh
Minh Hải tháng 1/ 1997. Vị trí lãnh thổ điểm cực Nam 8
o
30’ vĩ độ Bắc ( thuộc xã Viên
An huyện Ngọc Hiển ), điểm cực Bắc 9

o
33’ vĩ Bắc ( thuộc xã Biển Bạch huyện Thới
Bình ), điểm cực Đông 105
o
24’ kinh Đông ( thuộc xã Tân Thuận huyện Đầm Dơi ),
điểm cực Tây 104
o
43’ kinh Đông ( thuộc đất mũi huyện Ngọc Hiển ). Hình dạng tỉnh
Cà Mau giống chữ V, có 3 mặt tiếp giáp với biển. Phía Bắc giáp tỉnh Kiên Giang
(63km), Đông Bắc giáp Bạc Liêu (75km), Đông và Đông Nam giáp biển đông, Tây
giáp tỉnh Thái Lan. Diện tích 5211 km
2
.
Vùng nghiên cứu bao gồm một phần của tỉnh Cà Mau và một phần của tỉnh Bạc
Liêu (thành phố Cà Mau, các huyện Thới Bình, Trần Văn Thời, Cái Nước, U Minh
thuộc tỉnh Cà Mau và một phần huyện Giá Rai thuộc tỉnh Bạc Liêu); phía Bắc giáp
huyện Thới Bình, phía Đông giáp huyện Giá Rai, phía Nam giáp các huyện Cái Nước
và Đầm Dơi, phía Tây giáp các huyện U Minh và Trần Văn Thời. Diện tích nghiên
cứu: 578 km
2
, được giới hạn bởi các tọa độ địa lý sau:
Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Vân Anh

10

 Từ 9
o
6’49’’ đến 9
o
16’55’’ vĩ độ Bắc

 Từ 105
o
03’08’’ đến 105
o
20’05’’ kinh độ Đông


Hình 1.1: Vị trí địa vùng nghiên cứu thành phố Cà Mau.
Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Vân Anh

11

1.1.2.2. Đặc điểm địa hình
Địa hình toàn tỉnh thuần nhất là đồng bằng, có nhiều sông rạch, độ cao bình
quân 0,5m so với mặt nước biển.
1.2. Đặc điểm khí hậu, thủy văn
1.2.1. Đặc điểm khí hậu
Khí hậu tỉnh Cà Mau mang đặc trưng của khí hậu nhiệt đới gió mùa cận xích đạo.
Nhiệt độ trung bình 26.5
o
C, có 2 mùa rõ rệt: mùa mưa và mùa khô. Mùa mưa từ tháng
5 đến tháng 11, mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau. Thời gian nắng trung bình
2.200 giờ/năm, bằng 52% giờ chiếu sáng thiên văn. Từ tháng 12 đến tháng 4, số giờ
nắng trung bình 7,6 giờ/ ngày; từ tháng 5 đến tháng 11, trung bình 5,1 giờ/ ngày.
Lượng mưa trung bình ở Cà Mau có 165 ngày mưa/năm, với 2.360 mm, tập
trung chủ yếu vào mùa mưa, chiếm trên 90% tổng lượng mưa cả năm. Tháng có lượng
mưa cao nhất trong năm thường từ tháng 8 đến 10. Cà Mau nằm ngoài vùng ảnh hưởng
của lũ lụt ở hệ thống sông Cửu Long.
Chế độ gió thịnh hành theo mùa. Mùa khô gió thịnh hành theo hướng Đông Bắc
và Đông, với vận tốc trung bình khoảng 1,6 - 2,8m/s. Mùa mưa gió thịnh hành theo

hướng Tây - Nam hoặc Tây, với tốc độ trung bình 1,8 - 4,5m/s. Vào mùa mưa, thỉnh
thoảng có giông hay lốc xoáy lên đến cấp 7 - cấp 8. Cà Mau ít bị ảnh hưởng của bão.
Theo tài liệu thu thập tại trạm khí hậu Cà Mau từ năm 2001 đến năm 2007:
 Nhiệt độ trung bình năm 27,7
o
C
 Nhiệt độ không khí cao nhất trung bình 33,9
o
C
 Nhiệt độ không khí thấp nhất trung bình 22,4
o
C
 Lượng mưa trong vùng năm 2360mm
 Độ ẩm trung bình các tháng dao động từ 80-85,6%
 Lượng bốc hơi trung bình 1022mm /năm
Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Vân Anh

12

 Vùng nghiên cứu có 2 hướng gió chính: gió Tây Nam, và gió Đông Nam. Tốc
độ gió từ 2m/s- 5m/s.
1.2.2. Đặc điểm thủy văn
1.2.2.1. Hệ thống sông rạch
Vùng nghiên cứu có mạng lưới sông ngòi dày đặc gồm sông Gành Hào, sông
Đốc, kinh xáng Cà Mau – Bạc Liêu, trong số này chỉ có sông Gành Hào, kinh Phụng
Hiệp, Kinh Xáng Cà Mau và sông Đốc là có ý nghĩa quyết định đến chế độ thủy văn
của vùng nghiên cứu. Các hệ thống dòng chảy nối liền biển đông qua sông Gành Hào
và Kinh Xáng Cà Mau –Bạc Liêu, nối liền với vịnh Thái Lan qua sông Đốc và nối liền
với sông Hậu qua Kinh Xáng Phụng Hiệp.
1.2.2.2. Chế độ thủy văn

Chế độ thủy triều ở khu vực tỉnh Cà Mau chịu tác động trực tiếp của chế độ bán
nhật triều không đều biển Đông và chế độ nhật triều không đều biển Tây (Vịnh Thái
Lan). Biên độ triều biển Đông tương đối lớn, khoảng 3,0 – 3,5 m vào các ngày triều
cường, và từ 1,80 – 2,20 m vào các ngày triều kém; tại cửa sông Gành Hào, biên độ từ
1,8 - 2,0 m. Triều biển Tây yếu hơn, biên độ triều lớn nhất 1,0 m. Tại cửa sông Ông
Đốc mực nước cao nhất + 0,85 m đến + 0,95 m, xuất hiện vào tháng 10, tháng 11; mực
nước thấp nhất – 0,4 đến 0,5 m, xuất hiện vào tháng 4, tháng 5.
Do đó chế độ thủy văn của hệ thống sông rạch ở Cà Mau chịu ảnh hưởng trực
tiếp của triều quanh năm, với nhiều cửa sông rộng thông ra biển. Phía ngoài cửa sông,
ảnh hưởng của thủy triều mạnh; càng vào sâu trong nội địa biên độ triều càng giảm,
vận tốc lan triều trên sông rạch nhỏ dần. Thông qua hệ thống sông ngòi, kênh rạch nối
liền nhau tạo thành những dòng chảy đan xen trong nội địa, hình thành nên những vùng
đất ngập nước và môi sinh rất đặc trưng, phù hợp cho phát triển nuôi trồng thuỷ sản.
Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Vân Anh

13

1.2.2.3. Tình hình nhiễm mặn
Trong vùng nghiên cứu nguồn nước mặt về mùa khô bị nhiễm mặn hoàn toàn do
chịu ảnh hưởng trực tiếp chế độ thủy triều của biển nhưng khi đến mùa mưa do nước từ
thượng nguồn và nước mưa đổ ra biển nên nguồn nước mặt chuyển thành nhạt đến lợ.
Bên cạnh đó các hoạt đông thiếu ý thức của con người thải rác bừa bãi cũng như các
loại chất thải của các khu công nghiệp đã vô tình làm cho nguồn nước càng bị ô nhiễm
nặng nề. Đó chính là nguyên nhân chính của việc thiếu nguồn nước sinh hoạt trầm
trọng.
1.3. Đặc điểm địa tầng địa chất

Trong khu vực nghiên cứu của khóa luận, các nhà địa chất đã xác lập các phân
vị địa tầng địa chất sau đây:
 Hệ Neogen (N) gồm:

 Thống Miocen (N
1
) được chia ra:
 Phụ thống trung-thượng (N
1
2-3
)
 Phụ thống thượng (N
1
3
)
 Thống Pliocen (N
2
) được chia ra:
 Phụ thống hạ (N
2
1
)
 Phụ thống trung (N
2
2
)
 Hệ Đệ tứ (Q) gồm:
 Thống Pleistocen (Q
1
) được chia ra:
 Phụ thống hạ (Q
1
1
)

 Phụ thống trung-thượng (Q
1
2-3
)
 Phụ thống thượng (Q
1
3
)
 Thống Holocen (Q
2
)

Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Vân Anh

14

1.4. Đặc điểm địa chất thủy văn
Vùng thị xã Cà Mau tồn tại các đơn vị chứa nước như sau:
 Các tầng chứa nước lỗ hổng
 Tầng chứa nước lỗ hổng trong các trầm tích Pleistocen giữa – trên (qp
2-3
)
 Tầng chứa nước lỗ hổng trong các trầm tích Pleistocen dưới (qp
1
)
 Tầng chứa nước lỗ hổng trong các trầm tích Pliocen trên (n
2
2
)
 Tầng chứa nước lỗ hổng trong các trầm tích Pliocen dưới (n

2
1
)
 Các thể địa chất rất nghèo nước hoặc không chứa nước
 Thể địa chất rất nghèo nước tuổi Pleistocen giữa – trên và Holocen (Q
1
2-3
và Q
2
)
 Thể địa chất rất nghèo nước tuổi Pleistocen giữa – trên và Holocen (Q
1
2-3
và Q
2
)
 Thể địa chất rất nghèo nước trong các trầm tích Pleistocen dưới (Q
1
1
)
 Thể địa chất rất nghèo nước trong các trầm tích Pliocen trên (N
2
2
)
 Thể địa chất rất nghèo nước trong các trầm tích Pliocen dưới (N
2
1
)
 Thể địa chất rất nghèo nước trong các trầm tích Miocen trên (N
1

3
)
1.4.1.Các tầng chứa nước lỗ hổng
 Tầng chứa nước lỗ hổng trong trầm tích Pleistocen giữa – trên (qp
2-3
)
Phân bố rộng rãi trên toàn bộ vùng nghiên cứu, không lộ ra trên bề mặt mà bị
thể địa chất rất nghèo nước Pleistocen giữa – trên và Holocen (Q
1
2-3
và Q
2
) phủ trực
tiếp lên trên. Chiều sâu mái từ 60,0 - 117,5m. Chiều sâu đáy tầng từ 80,0 - 146m.
Chiều dày tầng biến đổi từ 2,0m (LK81) đến 31,0m (LK 83).
Thành phần trầm tích của lớp bao gồm các lớp cát mịn đến trung lẫn sạn sỏi,
màu xám tro, xám xanh, xám vàng, đôi chỗ xen kẹp lớp cát bột, bột, bột pha sét màu
nâu, xám xanh, xám vàng, xám trắng có tính phân nhịp và phân lớp khá rõ. Bề dày thật
của đất đá chứa nước từ 2,0m (LK81) đến 31.0m (LK 83).
Theo kết quả nghiên cứu, tầng chứa nước Pleistocen giữa – trên (qp
2-3
) có diện
tích phân bố rộng, nhưng khả năng chứa nước trung bình, chất lượng nước biến đổi khá
Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Vân Anh

15

phức tạp. Vì vậy, tầng chứa nước Pleistocen giữa – trên (qp
2-3
) chỉ có thể khai thác nhỏ

hoặc khai thác nước tập trung cho vài chục hộ dân sử dụng.
 Tầng chứa nước lỗ hổng trong trầm tích Pleistocen dưới (qp
1
)
Phân bố trên toàn bộ diện tích vùng nghiên cứu, bị thể địa chất rất nghèo nước
Pleistocen dưới (Q
1
1
) che phủ và nằm trên thể địa chất rất nghèo nước Pliocen trên
(N
2
2
). Chiều sâu bắt gặp mái từ 84,0 m – 154,0m, chiều sâu đáy lớp từ 155,0m –
200,0m.
Thành phần trầm tích bao gồm các hạt cát mịn, đến trung thô, cát mịn pha bột,
máu xám nâu, xám tro, đôi chỗ chứa ít sạn sỏi, có xen kẹp các lớp bột cát, bột màu nâu,
xám, có tính phân nhịp và phân lớp khá rõ, dày từ 3m – 87m (LK81). Bề dày thực của
đất đá chứa nước từ 12,8m (LK CM4) đến 52,0m (LK CM4).
Tầng chứa nước Pleistocen dưới chưa được nghiên cứu nhiều, tuy nhiên căn cứ
vào chiều dày của các lớp đất đá và kết quả hút thí nghiệm tại các lỗ khoan cho thấy
tầng có khả năng chứa nước từ trung bình đến giàu, chất lượng nước đạt yêu cầu sử
dụng cho ăn uống sinh hoạt, điều kiện khai thác dễ dàng, có thể dùng cho ăn uống và
sinh hoạt. Do thành phần hạt cát mịn, chiều dày biến đổi lớn từ 8,0m (CM4) đến 43,0m
(LK83) nên người ta ít bố trí các giếng khoan lớn vào tầng này.
 Tầng chứa nước lỗ hổng trong trầm tích Pliocen trên (n
2
2
)
Phân bố rộng rãi trên toàn bộ diện tích vùng nghiên cứu, bị thể địa chất rất
nghèo nước tuổi Pliocen trên phủ lên và nằm trên thể địa chất rất nghèo nước tuổi

Pliocen dưới. Chiều sâu bắt gặp mái từ 166,0m – 217,5m. Chiều sâu đáy lớp từ 237,0m
– 254,5m.
Thành phần trầm tích bao gồm các hạt cát mịn đến trung thô, cát bột, cát bột pha
sét, màu xám xanh, xám nâu, vàng nhạt, phân lớp dày 0,2 – 1,0cm. Bề dày thực của đất
đá chứa nước từ 34,5m (LK 215) đến 71,0m.
Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Vân Anh

16

Kết quả hút nước thí nghiệm tại các lỗ khoan, thăm dò và khai thác trong vùng
cho thấy đây là tầng giàu nước, nên rất có ý nghĩa trong việc khai thác để cung cấp
nước tập trung ở quy mô lớn.
 Tầng chứa nước lỗ hổng trong trầm tích Pliocen dưới (n
2
1
)
Tầng chứa nước Pliocen dưới có diện tích phân bố rộng gần hết vùng nghiên
cứu (không phân bố phía Tây Bắc), bị thể địa chất rất nghèo nước Pliocen trên phủ lên
và nằm trên tầng Miocen thượng. Chiều sâu bắt gặp mái từ 247,0m đến 269,0m. Chiều
sâu đáy lớp từ 270,0m đến 344,0m. Bề dày thay đổi từ 2,9m đến 82,0m (LK82).
Thành phần trầm tích chủ yếu là cát hạt mịn, đến trung thô, cát bột pha ít sét,
màu xám tro, xám xanh, xám xi măng đến xám trắng thành phần chủ yếu là thạch anh,
silic, đôi chỗ chứa ít sạn sỏi, cuội kích thước từ 0,2 – 1,5cm, có xen kẹp các lớp bột cát,
bột màu nâu, xám tro dày từ 2,0 – 18,0m (LK82). Bề dày thật của đất đá chứa nước từ
2,0m (LK81) đến 64,0m (LK82).
Theo kết quả nghiên cứu cho thấy đây là tầng trung bình đến giàu nước, kết quả
phân tích thành phần hóa học nước cho thấy:
 Khu vực nước nhạt: chiếm khoảng 2/3 diện tích vùng nghiên cứu 340 km
2
, tổng

độ khoáng hóa M = 0,80 -1,03g/l.
 Khu vực nước lợ phía Tây Bắc: chiếm diện tích khoảng 77,44 km
2
. Theo tài liệu
nghiên cứu cho thấy vùng này bị nước lợ.
 Khu vực nước lợ phía Đông Bắc: chiếm diện tích khoảng 113,2 km
2
, qua tài liệu
nghiên cứu cho thấy vùng này cũng là nước lợ.
Tóm lại, tầng chứa nước Pliocen dưới có diện tích phân bố khá rộng, khả năng
chứa nước trung bình đến giàu, chất lượng nước đáp ứng yêu cầu cho ăn uống và sinh
hoạt. Do có thành phần hóa học của nước phần phía Tây Bắc và Đông Bắc bị lợ nên
tầng này chỉ khai thác với quy mô lớn ở vùng trung tâm, phía Nam và phía Bắc của
vùng.
Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Vân Anh

17

1.4.2. Các thành tạo địa chất rất nghèo nước
 Thành tạo địa chất rất nghèo nước tuổi Pleistocen giữa – trên và Holocen
(Q
1
2-3
và Q
2
)
Phân bố liên tục trong toàn diện tích vùng nghiên cứu, nằm ở phần trên cùng của
mặt cắt ĐCTV. Chiều sâu đáy thay đổi từ 60,0m đến 117.5m.
Thành phần trầm tích chủ yếu là bùn sét, bột sét, bột, đôi chỗ có xen kẹp các
thấu kính cát mịn và mùn thực vật màu xám tro, xám nâu, vàng loang lỗ lẫn sạn sỏi

laterit.
Nhìn chung, đây là thể địa chất rất nghèo nước, bề dày lại lớn, nên nó chính là
lớp ngăn cách không cho nước mặn xâm nhập từ trên mặt xuống các tầng chứa nước
nhạt phía dưới.
 Thể địa chất rất nghèo nước tuổi Pleistocen dưới (Q
1
1
)
Phân bố rộng rãi trên toàn bộ vùng nghiên cứu, bị tầng chứa nước Pleistocen
giữa – trên phủ trực tiếp lên trên. Chiều sâu bắt gặp từ 80,0 – 146,0m, chiều sâu đáy
lớp từ 96,0 – 154,0m.
Thành phần trầm tích bao gồm bột sét, bột, bột cát màu đen, xám tro đến xám
xanhm đôi chỗ xen kẹp lớp cát bột, cát mịn.
Đây là thể địa chất rất nghèo nước, thực chất là lớp cách nước giữa tầng chứa
nước giữa tầng chứa nước Pleistocen giữa – trên và tầng chứa nước Pleistocen dưới.
 Thể địa chất rất nghèo nước tuổi Pliocen trên (N
2
2
)
Phân bố rộng rãi trên toàn bộ vùng nghiên cứu, bị tầng chứa nước Pleistocen
dưới phủ trực tiếp lên trên. Chiều sâu mái bắt gặp từ 154,0 – 200,0m, chiều sâu đáy lớp
từ 166,0 – 217,5m.
Thành phần trầm tích bao gồm sét bột, bột sét, bột, bột cát màu xám nâu, xám
tro đến xám xanh, đôi chỗ xen kẹp lớp cát bột, cát mịn, phân lớp nằm ngang, đôi chỗ
bột sét bị phong hóa nhẹ, chứa sạn sỏi laterit và mùn thực vật.
Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Vân Anh

18

Đây là thể địa chất rất nghèo nước, thực chất là lớp cách nước giữa tầng chứa

nước giữa tầng chứa nước Pleistocen dưới và tầng chứa nước Pliocen trên.
 Thể địa chất rất nghèo nước tuổi Pliocen dưới (N
2
1
)
Phân bố rộng rãi trên toàn bộ vùng nghiên cứu, bị tầng chứa nước Pliocen trên
phủ trực tiếp lên trên. Chiều sâu mái bắt gặp từ 237,0 – 255,0m, chiều sâu đáy lớp từ
247,0 – 269,0m.
Thành phần trầm tích bao gồm sét, sét bột, bột sét màu xám xanh, xám trằng,
đến nâu sẫm, nâu vàng loang lổ, chứa sạn sỏi laterit.
Đây là thể địa chất rất nghèo nước, thực chất là lớp cách nước giữa tầng chứa
nước giữa tầng chứa nước Pliocen trên và tầng chứa nước Pliocen dưới.
 Thể địa chất rất nghèo nước tuổi Miocen trên (N
1
3
)
Phân bố rộng rãi trên toàn bộ vùng nghiên cứu, bị tầng chứa nước Pliocen dưới
phủ trực tiếp lên trên, nằm ở phần dưới cùng của mặt cắt ĐCTV. Chiều sâu mái bắt gặp
từ 271,0 – 344,0m.
Thành phần trầm tích bao gồm bột sét, sét bột, và cát mịn màu xám đen, xám
tro, xám trắng, nâu vàng đến nâu đỏ. Qua đặc điểm thạch học cho thấy thành phần chủ
yếu là sét, bột gắn kết chắc nên khả năng chứa nước rất kém.
1.4.3. Kết luận
 Đặc điểm ĐCTV của toàn vùng như sau:
Có tất cả 4 tầng chứa nước, trong đó tầng chứa nước triển vọng nhất là Pliocen trên.
 Tầng chứa nước Pleistocen giữa – trên (qp
2-3
) tuy có diện tích phân bố rộng
nhưng khả năng chứa nước trung bình, chất lượng nước biến đổi khá phức tạp, hàm
lượng sắt cao, có mùi tanh. Vì vậy, chỉ có thể khai thác nhỏ hoặc khai thác tập trung

cho vài chục hộ dân sử dụng.
 Tầng chứa nước Pleistocen dưới (qp
1
) có diện tích phân bố rộng, khả năng chứa
nước trung bình đến giàu, chất lượng nước đảm bảo cho ăn uống và sinh hoạt, nhưng
Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Vân Anh

19

do thành phần hạt cát mịn, chiều dày không ổn định và biến đổi từ 5,0 – 45,0m nên ít
có giếng khai thác trong tầng này.
 Tầng chứa nước Pliocen trên (n
2
2
) có diện tích phân bố rộng và giàu nước. Bề
dày tầng chứa nước lớn và chất lượng nước tốt, các thông số và nồng độ các chất ô
nhiễm trong nước nằm trong giới hạn cho phép,ít phải xử lý.
 Tầng chứa nước Pliocen dưới (n
2
1
) chiếm diện tích 531,1km
2
, khả năng chứa
nước trung bình đến giàu, nhưng do các lớp đất đá chứa nước và thành phần hóa
họccuar nước biến đổi mạnh. Một phần diện tích phía Tây Bắc (47,75 km
2
) không gặp
tầng chứa nước này hoặc có thành phần đất đá chủ yếu là hạt mịn chứa nước kém. Mặt
khác, phía Đông Bắc, chiều dày lớp đất đá chứa nước rất mỏng, cũng trong các khu
vực này chất lượng nước xấu, nước lợ, vì vậy ,chỉ bố trí giếng khoan khai thác tập

trung ở khu vực trung tâm, phía Đông Nam và phía Bắc của thành phố Cà Mau.
 Riêng tầng chứa nước Miocen trên (n
1
3
), theo tài liệu nghiên cứu ĐCTV khu
vực trước đây cho thấy, đất đá chứa nước bị gắn kết khá chắc, nên tầng này chứa nước
kém, hơn nữa một số vùng bị nước mặn và lại nằm ở sâu nên tầng này chưa được
nghiên cứu kĩ.
Thành phần hóa học nước ở các tầng trong vùng có hàm lượng bicarbonat khá
cao và chiếm tỉ lệ đáng kể làm cho tổng độ khoáng hóa lớn. Do đó, những nơi dù có
tổng độ khoáng hóa nằm trong khoảng 1,0 – 1,2 g/l cũng có thể sử dụng cho ăn uống
và sinh hoạt được.




Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Vân Anh

20





Chương 2
CÁC PHƯƠNG PHÁP
ĐỊA VẬT LÝ GIẾNG KHOAN

Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Vân Anh

21

2.1. Các phương pháp phóng xạ
Cơ sở vật lý địa chất của phương pháp này là dựa trên các hiện tượng phóng xạ
tự nhiên và kích thích nhân tạo trong các lớp đất đá thành giếng khoan.
Phương pháp phóng xạ có ưu điểm nổi bật so với các phương pháp điện là có
thể tiến hành đo ở các lỗ khoan có ống chống và chưa chống ống (bởi vì tia phóng xạ
có khả năng xuyên qua ống chống bằng thép).
Phương pháp carota phóng xạ không hề chịu ảnh hưởng bởi nhiệt độ, áp suất
của lỗ khoan như nhiều phương pháp carota khác.
Chính vì vậy mà phương pháp carota phóng xạ nói chung và phương pháp
carota gamma nói riêng trở thành những phương pháp không thể thiếu được trong tổ
hợp các phương pháp carota.
2.1.1. Cơ sở vật lý - địa chất
2.1.1.1.Các nguyên tố đồng vị phóng xạ tự nhiên
Các lớp đất đá trong lát cắt giếng khoan chứa các nguyên tố đồng vị phóng xạ,
quan trọng nhất là U, Th, và K. Đá ở vỏ quả đất có chứa các nguyên tố đồng vị phóng
xạ không bền, chúng luôn bức xạ phân rã, phát ra các tia α,  và . Cường độ bức xạ
gamma tự nhiên mà ta đo được chủ yếu là phần đóng góp của các nguyên tố trong các
dãy phóng xạ Uran ( , 




), Thori ( ℎ


) và đồng vị phóng xạ của Kali ( 



),
ngoài ra còn một lượng nhỏ các nguyên tố khác. Các đồng vị phóng xạ này có đời sống
rất dài bức xạ phần chủ yếu các tia gamma tự nhiên
Trong điều kiện giếng khoan các tia phóng xạ α, β có khả năng đâm xuyên kém
nên dễ dàng bị hấp thụ hoàn toàn. Bản chất của tia gamma là bức xạ sóng điện từ, có
thể phát ra ở dạng riêng rẽ hoặc phát xạ cùng với tia α, β. Tia gamma có khả năng đâm
xuyên lớn nên thường được sử dụng trong khảo sát giếng khoan. Trong môi trường đất
đá tia  có thể bị khúc xạ, phản xạ và nhiễu xạ. Năng lượng của chúng thay đổi trong
khoảng rộng 0,0019 – 9MeV.
Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Vân Anh

22

2.1.1.2. Hoạt tính phóng tự nhiên của đá
Phụ thuộc vào thành phần khoáng vật và nguồn gốc của đá :
 Đối với cát kết và đá cát bở rời: ở cát kết và đá cát bở rời thông thường độ
phóng xạ có giá trị thấp vì thành phần chính của các loại đá này là thạch anh (thạch anh
không có tính phóng xạ). Ngoài ra, trong tự nhiên do sự có mặt của những khoáng vật
như: fenpat, mica, khoáng vật nặng và mảnh đá thì độ phóng xạ của đá cát kết tăng lên
từ trung bình đến cao (do fenpat và mica có chứa Kali, khoáng vật nặng chứa Thori và
mảnh đá chứa sét).
 Độ phóng xạ của các đá cacbonat: đá cacbonat thường có độ phóng xạ thấp
nhất. Nhưng khi đá cacbonat bị dolomite hóa do tác động của nước dưới đất khi đó có
sự tăng nhẹ độ phóng xạ tự nhiên do có một hàm lượng nhỏ các đồng vị phóng xạ có
sẵn trong nước.
 Độ phóng xạ trong các đá trầm tích bốc hơi: trong đa số trầm tích bốc hơi
chẳng hạn như muối, anhydrit, độ phóng xạ tự nhiên rất thấp và dị thường.
 Độ phóng xạ của đá núi lửa: các đá xâm nhập phân biệt nhau theo mức độ bức
xạ gamma tự nhiên. Các đá có thành phần axít (granit, granodiorit) có cường độ phóng
xạ cao hơn cả vì có chứa nhiều Kali (K) và các nguyên tố trong dãy Uranium (U) và

Thorium (Th). Ở các đá bazơ và siêu bazơ có độ phóng xạ gamma tự nhiên thấp nhất.
 Độ phóng xạ của đá sét và đá phiến sét: fenpat và mica là các khoáng vật có
chứa nhiều ion Kali, ion Kali lại dễ bị hấp phụ bởi các khoáng vật sét, do đó sét thường
có độ phóng xạ cao.

Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Vân Anh

23

2.1.1.3. Đơn vị đo độ phóng xạ
Đơn vị đo độ phóng xạ trong tự nhiên dùng trong ĐVLGK được trình bày trong
Bảng 2.1. Trong đó, API là đơn vị được dùng phổ biến nhất.

Bảng 2.1. Các đơn vị đo phóng xạ thường dùng trong ĐVLGK

Đơn vị

Ký hiệu


Định nghĩa, nội dung

Các thứ nguyên
thường dùng


Curie


Ci

Là đơn vị đo hoạt độ phóng
xạ có thể bức xạ tia gamma
với 3,7.10
10
phân rã trong 1
giây, tương đương với hoạt
độ phóng xạ của 1g chất Ra

mCi = 3,7.10
7
ph.rã/s
µCi = 3,7.10
4
ph.rã/s

Gram
Ratđ/gđđ

gRa tđ/g
Lượng các chất phóng xạ bất
kì (có trong 1g đất đá ) có thể
tạo ra cường độ phóng xạ
bằng 1g Ra.

µµRa tđ/g = 10
-12
gR

Microgram
Ra tđ/ tấn

đất đá

µgRatđ/tấn
đất đá
Lượng các chất phóng xạ đo
bằng µg trong 1 tấn đất đá có
thể bức xạ  tương đương với
1 µg chất Radi.
1µgRa tđ/t = 2,8g U/T
Hay 5,7g Th/T
Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Vân Anh

24







Roentgen/giờ




R/h
Suất liều chiếu là liều chiếu
bằng tia  hay tia X vào 1kg
không khí khô ở điều kiện
tiêu chuẩn thì làm xuất hiện

các ion với tổng điện tích
2,68.10
-4
Culong trong 1 giờ.
Bức xạ gamma hay Rơnghen
của 1 liều chiếu có khả năng
tạo ra trong 1cm
3
không khí
khô ở điều kiện tiêu chuẩn
(4
0
C, 760mmHg) một số ion
có tổng điện tích cùng dấu
trong 1 giờ.


µR/h = 10
-6
R/h
(gamma)


API, GAPI


API
(GAPI)
Bằng 1/200 của độ lệch giữa
các đường cong gamma trong

môi trường không có phóng
xạ và môi trường có độ
phóng xạ cao chứa
0,0024%Th; 0,0013%U và
4%K bao quanh giếng khoan
chống ống đường kính
5
1/2
inch.

Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Vân Anh

25

2.1.2. Phương pháp đo bức xạ tự nhiên gamma (GR)
Phương pháp đo bức xạ tự nhiên (GR) còn gọi là carota gamma, áp dụng đo
cường độ bức xạ gamma tự nhiên của các lớp đất đá ở xung quanh thành giếng khoan.
Kết quả thu được biểu diễn dưới dạng đường cong cường độ bức xạ γ theo chiều sâu.
Phương pháp GR dựa trên cơ sở của sự khác biệt về hàm lượng nguyên tố
phóng xạ Uran, Thori và Kali trong thành phần của các lớp đất đá và đá. Các khoáng
vật trong đá phiến sét phát ra nhiều tia gamma hơn trong cuội sỏi và cát, GR sẽ tăng
khi hàm lượng sét gia tăng. Do vậy, phương pháp GR được dùng để phân biệt giữa cát,
phiến sét và sét.
2.1.2.1.Sơ đồ bức xạ gamma tự nhiên


Trong máy giếng 1 có detector D, thường là ống đếm Geiger- Muller, tiếp đếm
các lượng tử gamma. Sau khi lọt vào ống đếm, các lượng tử gamma tạo thành các tín
hiệu dạng xung điện ở đầu ra của ống đếm. Tín hiệu được khuếch đại ở 4 và lọc rồi đưa
qua cáp lên khối điều chế tín hiệu 2 ở mặt đất. Đầu ra của khối 2 là tín hiệu dưới dạng

hiệu điện thế. Bộ ghi 3 sẽ ghi tín hiệu điện tương ứng với cường độ bức xạ gamma ở
chiều sâu điểm đo của máy giếng (điểm giữa của detector D). Kết quả đo GR có thể dễ
dàng biểu diễn trên biểu đồ dạng đường cong tương tự: I

= f(h).
Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý đo GR