Kết quả áp dụng địa vật lý phục vụ nghiên cứu đánh giá nguyên nhân, cơ chế nứt sụt đất ở khu vực huyện Thanh Ba, tỉnh Phú Thọ; đề xuất giải pháp phòng tránh

1
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN




ĐẶNG NGỌC THÙY



KẾT QUẢ ÁP DỤNG ĐỊA VẬT LÝ PHỤC VỤ NGHIÊN CỨU ĐÁNH
GIÁ NGUYÊN NHÂN, CƠ CHẾ NỨT SỤT ĐẤT Ở KHU VỰC
HUYỆN THANH BA, TỈNH PHÚ THỌ; ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP
PHÒNG TRÁNH






LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – 2012

Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Ngọc Thùy

Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Địa Chất
3
MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 6
1. Tính cấp thiết của luận văn 6
2. Mục đích nghiên cứu 7
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 7
4. Các phương pháp nghiên cứu 7
5. Nội dung nghiên cứu 8
6. Tài liệu sử dụng 8
7. Ý nghĩa khoa học thực tiễn của luận văn 9
8. Cấu trúc của luận văn 9
CHƢƠNG 1 TAI BIẾN ĐỊA CHẤT VÀ NGUYÊN NHÂN, CƠ CHẾ HÌNH THÀNH 10
TAI BIẾN NỨT SỤT ĐẤT 10
1.1. Tai biến địa chất liên quan đến vận động lớn của Trái đất 10
1.2. Tai biến địa chất liên quan với các tai biến khí hậu và môi trƣờng 12
1.3. Tai biến địa chất có tính cục bộ, địa phƣơng 13
1.4. Tai biến lún, nứt sụt đất 13

1.4.1. Nguyên nhân dẫn đến lún, nứt sụt đất 13
1.4.2. Cơ chế của lún, nứt sụt đất karst 18
1.4.3. Các tác hại tai biến nư
́
t su
̣
t đất 19
CHƢƠNG 2 CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU TAI BIẾN NỨT SỤT ĐẤT 20
2.1. Khái quát 20
2.2. Khả năng ứng dụng của các phƣơng pháp địa vật lý 20
2.3. Các phƣơng pháp điện và điện từ 22
2.3.1. Phương pháp điện trở suất 23
2.3.2. Phương pháp điện từ dùng thiết bị ERA 26
CHƢƠNG 3 ĐẶC ĐIỂM NỨT SỤT ĐẤT Ở HUYỆN THANH BA TRÊN CƠ SỞ GIẢI
ĐOÁN ĐỊA VẬT LÝ VÀ CÁC GIẢI PHÁP PHÒNG TRÁNH 28

Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Ngọc Thùy

Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Địa Chất
3
3.1. Đặc điểm tự nhiên và điều kiện địa chất trong mối liên quan với hiện tượng nứt sụt
đất 28
3.1.1. Đặc điểm tự nhiên 28
3.1.2. Đặc điểm địa chất 28
3.1.3. Đặc điểm địa hnh – đi
̣
a ma
̣
o 30
3.1.4. Đặc điểm ca cc kin trc đt gy kin to 32

3.1.5. Đặc điểm địa chất thy văn 32
3.1.5.1. Cc tng cha nưc dưi đất 32
3.1.5.2. Động thi nưc dưi đất 32
3.1.6. Đặc điểm địa chất công trnh 33
3.1.6.1. Điều kiện ĐCCT 33
3.1.7. Hiện trng nt sụt đất 34
3.1.7.1. Nt sụt đất tại xã Ninh Dân 35
3.1.7.2. Nư
́
t su
̣
t đất ta
̣
i xa
̃
Đồng Xuân 36
3.1.7.3. Mối quan hệ giữa cc yếu tố địa chất kiến tạo và sự xuất hiện tai biến nt sụt đất ở
khu vực nghiên cu 37
3.2. Kết quả khảo sát địa vật lý 38
3.2.1. Nhiệm vụ và phm vi khảo st: 38
3.2.2. Công tc đo thử nghiệm để lựa chọn phương php và quy trnh thích hợp: 38
3.2.3. Kt quả p dụng phương php đo sâu cắt lớp điện trở và điện từ tần số thấp sử dụng
thit bị ERA. 40
3.2.3.1. Khu vư
̣
c xa
̃
Ninh Dân 42
3.2.3.2. Khu vư
̣

c xa
̃
Đồng Xuân 54
3.3. Luận giải cơ chế, nguyên nhân nứt sụt đất ở Thanh Ba và đề xuất giải pháp phòng
tránh 59
3.3.1. Nguyên nhân chính (yu tố tự nhiên) 59
3.3.2. Nguyên nhân ngoi sinh 60
3.3.3. Giải php phòng trnh nt, sụt ln đất 60
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65
TÀI LIỆU THAM KHẢO 66
Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Ngọc Thùy

Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Địa Chất

4
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1. Các giai đoạn phát triển lún karst.
Hình 1.2. Quá trình sụt karst.
Hình 1.3. Mô hình lún, sập sụt đất do vận động của nước.
Hình 2.1. Tính chất dẫn điện (điện trở suất) của một số loại đá.
Hình 2.2. Sơ đồ mô tả nguyên lý thực hiện và kết quả áp dụng phương pháp thăm dò
điện bằng quy trình 2D để xác định cấu trúc địa chất.
Hình 2.3. Sơ đồ mô tả phương pháp và thiết bị điện từ tần số thấp với các điện cực
nguồn và thu không tiếp đất.
Hình 3.1. Bản đồ địa chất huyện Thanh Ba – tỉnh Phú Thọ.
Hình 3.2. Đối sánh kết quả giữa phương pháp đo địa chấn và phương pháp đo sâu cắt
lớp điện trở.
Hình 3.3. Sơ đồ bố trí các tuyến và diện tích khảo sát địa vật lý tại 3 địa điểm khu vực
xã Ninh Dân.

Hình 3.4. Kết quả xử lý đo sâu cắt lớp điện trở tuyến T5đ.
Hình 3.5. Kết quả xử lý đo sâu cắt lớp điện trở tuyến T1đ.
Hình 3.6. Kết quả xử lý đo sâu cắt lớp điện trở tuyến T8đ.
Hình 3.7. Chú giải địa chất mặt cắt địa điện.
Hình 3.8. Bản đồ cấu trúc phân bố đất đá và hang karst theo cường độ điện trường Ex
bằng thiết bị ERA khu vực nhà thờ Ninh Dân.
Hình 3.9. Kết quả xử lý đo sâu cắt lớp điện trở tuyến T10đ.
Hình 3.10. Thiết đồ lỗ khoan kiểm tra hang karst trên tuyến T8đ.
Hình 3.11. Thiết đồ lỗ khoan trên tuyến T10đ.
Hình 3.12. Bản đồ phân chia cấu trúc đất đá theo cường độ Ex từ kết quả đo điện từ
thiết bị ERA khu vực nhà văn hóa khu 2 xã Ninh Dân.
Hình 3.13. Kết quả xử lý đo sâu cắt lớp điện trở tuyến T3đ khu tái định cư Ninh Dân.
Hình 3.14. Bản đồ phân chia cấu trúc đất đá theo cường độ Ex từ kết quả đo điện từ
thiết bị ERA khu vực quy hoạch định cư xã Ninh Dân.
Hình 3.15. Sơ đồ bố trí ca
́
c tuyến kha
̉
o sa
́
t đi
̣
a vâ
̣
t ly
́
khu vư
̣
c xã Đồng Xuân .
Hình 3.16. Kết quả xử lý đo sâu điện cắt lớp điện trở Tuyến T6đ.

Hình 3.17. Kết quả xử lý đo sâu điện cắt lớp điện trở Tuyến T7đ.
Hình 3.18. Bản đồ phân chia cấu trúc đất đá theo cường độ Ex từ kết quả đo điện từ
thiết bị ERA khu vực chi nhánh điện Thanh Ba.

Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Ngọc Thùy

Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Địa Chất

6
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của luận văn





 




 
 

-  
Thanh Ba -   , 
 22-11-2012).


-2011

-10 -2011)


-2001
 -11-2010)
Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Ngọc Thùy

Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Địa Chất
7


                 



       
 ,   : 




 , 











 .
2. Mục đích nghiên cứu
- 

-  h gi

-    
, 
.
-  
.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
-   .
-   
 
4. Các phƣơng pháp nghiên cứu
1) :
- .
Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Ngọc Thùy

Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Địa Chất

8
-  

.
- 






 



.
2) .
5. Nội dung nghiên cứu
- ,

-  t -  

- 
   
 
6. Tài liệu sử dụng

 : 















 , 



; 
 , 2009.  
 Nam.
: 





 , , 1998. 
 









.

: 

















 , 2000. 








.

, 2012.


: 















 
,  .  



 , 






.

Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Ngọc Thùy

Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Địa Chất
9
7. Ý nghĩa khoa học thực tiễn của luận văn
-  
 t 
.
-  
p  
 .
8. Cấu trúc của luận văn
a 
Chương 1: Tai biến địa chất và nguyên nhân, cơ chế hình thành tai biến nứt sụt
đất.
Chương 2: Các phương pháp nghiên cứu tai biến nứt sụt đất.
Chương 3: Đặc điểm nứt sụt đất ở huyện Thanh Ba trên cơ sở giải đoán địa vật
lý và các giải pháp phòng tránh.
          2009-
2011 -   
-NCVCC 
l c hvn. 
-  i hgia
l c hvn
h 
.


Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Ngọc Thùy

Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Địa Chất

10

TAI BIẾN ĐỊA CHẤT VÀ NGUYÊN NHÂN, CƠ CHẾ HÌNH THÀNH
TAI BIẾN NỨT SỤT ĐẤT

  

,  trong l,
 
       
  
 
    
.
1.1. Tai biến địa chất liên quan đến vận động lớn của Trái đất [Nguồn:Cục địa
chất Hoa Kỳ]
                

.
P
















 (
,  ,  ) 




.
N   


                

Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Ngọc Thùy

Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Địa Chất
11




.
 Tuoitre.vn)



(



 511.

Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Ngọc Thùy

Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Địa Chất

12
1.2. Tai biến địa chất liên quan với các tai biến khí hậu và môi trƣờng [Nguồn:
Cục địa chất Hoa Kỳ]
 
 

               
t
  



(N: Vietnamnet 12/10/2010)
L  

 
 60%.



Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Ngọc Thùy

Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Địa Chất
13



1.3. Tai biến địa chất có tính cục bộ, địa phƣơng [Nguồn: Cục địa chất Hoa Kỳ]

 


  




X




,  


1.4. Tai biến lún, nứt sụt đất [Nguồn: Cục địa chất Hoa Kỳ]































,





, 

1.4.1. Nguyên nhân dẫn đến lún, nứt sụt đất

Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Ngọc Thùy

Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Địa Chất

14

sinh.
a. Nứt sụt đất do phá hủy kiến tạo: 
, 
                




b. Nứt sụt đất do phá hủy tại chỗ: 


- karst).
- karst).
- 
Nứt sụt đất do lỗ hổng trong đá cacbonat (karst):


 



d




Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Ngọc Thùy

Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Địa Chất
15
 - c




  

      
               

               


 
 [Randazzo, A.F. and Smith, D.L.,
2003, Sandra Friend., 2003, ].
 

1).

1. 
< N-íc m-a
< Líp ®Êt phñ
< Mùc
n-íc ngÇm
< Líp ®Êt sÐt
®íi nøt nÎ
dßng n-íc thÊm
< ®¸ v«i
1
2 3
4
Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Ngọc Thùy

Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Địa Chất

16



                


 
2

 
 
1
2

VÕt, khe nøt
VÕt, khe nøt
Hè, phÔu sôt
Hè, phÔu sôt
Dßng ch¶y ngÇm
Dßng ch¶y ngÇm
®¸ v«i
nøt nÎ
®¸ v«i
nøt nÎ
®¸ v«i khèi
®¸ v«i khèi
®Êt
®Êt

2. 


 




Nứt sụt đất trong đá trầm tích gắn kết kém (giả karst):
Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Ngọc Thùy

Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Địa Chất
17
karst
k



 






               

karst.

. 





 


7/2002
VnExpress.net)

h 8. 






 
8/2007

c. Nứt sụt đất do các yếu tố ngoại sinh
                

Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Ngọc Thùy

Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Địa Chất

18



,


,
1.4.2. Cơ chế của lún, nứt sụt đất karst



- 

- 

- 

-        


).
- 
        
       
        


3. 

  


Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Ngọc Thùy

Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Địa Chất
19
1.4.3. Các tác hại tai biến nư
́
t su
̣
t đâ
́
t




 


 
,  . 




 .




 , n






 
 

. 





emala 2010


. 









2006
(
Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Ngọc Thùy

Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Địa Chất

20

CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU TAI BIẾN NỨT SỤT ĐẤT

2.1. Khái quát


 
2) 

 .


 


sinh,  


 
         



 
 .
2.2. Khả năng ứng dụng của các phƣơng pháp địa vật lý
Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Ngọc Thùy

Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Địa Chất
21
               

  [Smith, D.L. and Randazzo, A.F., 2003].
 

 /cm
3



 
  

.

         
 
  

-6



 
n





 ranh
  
Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Ngọc Thùy

Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Địa Chất

22



. K

  
xung quanh.
2.3. Các phƣơng pháp điện và điện từ



             
 , 
 


Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Ngọc Thùy

Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Địa Chất
23
  



  

 



[Loke, Randazzo, A.F].


  
  

2.3.1. Phương pháp điện trở suất
P



div, grad  - 

 = 1/ Om.mx, y,
z; U - x, y, z; I
- - 
 
)()()(),,(),,(
sss
zzyyxx
V
I
zyxgradUzyxdiv 



(2.1)
Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Ngọc Thùy

Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Địa Chất

24
x
s
, y
s
, z
s
; V-


I 
 
 
I, U


Sơ đồ mô tả nguyên lý 1 điểm đo sâu điện với 4 khoảng thu -phát

A1B1
M1N1, >
M5N5
MAY PHAT
MAY THU
Thang dien tro suat, Ohm.m
<=== Da chua nuoc/ Da ran chac ===>
nguon
nuoc
nong
XU LY
PC

.2
 
 

Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Ngọc Thùy

Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Địa Chất
25






t
-
 







v




 ng tin nhanh   
2.2).

 


-
Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Ngọc Thùy

Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Địa Chất

26
 


 EM, Ohmmeter, radar
 (Wait, 1992, Zhdanov, 2009, ).
2.3.2. Phương pháp điện từ dùng thiết bị ERA


2.3.

2.3. 
  

 I - cường độ nguồn phát
dòng đặt trong không khí ở độ cao h;

0
=0
độ dẫn điện của không khí;

- độ dẫn điện môi trường dưới mặt đất;

0
- tính điện
thầm của không khí; x, y, z – trục toạ độ quy ước. Hình vẽ b: tham số hình học mô tả
nguồn phát và thu tín hiệu điện từ trong không khí: h
MN
- độ cao đo tín hiệu điện thế
U(r); I – Cường độ nguồn phát dòng ở độ cao h; I* - Ảnh xạ của nguồn phát; r –

Khoảng cách từ nguồn đến điểm thu tín hiệu;
:
0,
11
4
24
1
4
1
)(
*
0
**
12
0














 z

r
r
I
i
r
I
r
K
ri
I
rU



(2.2)

 



I*
I
U(r)
r
r*
I
x
y
z
b

a

h h
h
MN