Nâng cao hiệu quả của phương pháp thăm dò trọng lực trong nghiên cứu cấu trúc địa chất ở Việt Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ
CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ


PHẠM NAM HƯNG

NÂNG CAO HIỆU QUẢ CỦA PHƯƠNG PHÁP THĂM DÒ
TRỌNG LỰC TRONG NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC ĐỊA
CHẤT Ở VIỆT NAM

Chuyên ngành: Vật lý Địa cầu
Mã số: 62 44 01 11

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ





Hà Nội, năm 2015


1

Công trình được hoàn thành tại:
Học viện Khoa học và Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ
Việt Nam

Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS.TS. Cao Đình Triều
2. PGS.TS. Đinh Văn Toàn

Phản biện 1: GS.TS. Bùi Công Quế
Phản biện 2: PGS.TS. Đỗ Đức Thanh
Phản biện 3: TS. Nguyễn Tài Thinh

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Học viện
họp tại:
Vào lúc giờ ngày tháng năm 2015.




Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Quốc gia, Hà Nội
- Thư viện Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
- Thư viện Học viện Khoa học và Công nghệ



1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của luận án
Thực tế kết quả công tác đo vẽ trọng lực thời gian qua ở Việt Nam cho
thấy: Vẫn sử dụng các máy trọng lực thế hệ cũ với sai số lớn khi đo vẽ ở tỷ lệ
lớn, tỷ lệ đo vẽ chưa đồng bộ giữa các vùng, khi thành lập bản đồ dị thường
trọng lực Bouguer sử dụng công thức trường trọng lực bình thường của
Helmert 1901-1909 với sự điều chỉnh giảm đi một hệ số 14 mGal mà chưa có

tính toán cụ thể để chứng minh tính đúng đắn của công thức (1.3) và các hiệu
chỉnh còn bỏ qua các yếu tố như: hiệu chỉnh biến thiên trọng lực, hiệu chỉnh
địa hình chưa đầy đủ còn bỏ qua các yếu tố nằm trong bán kính trong là 30 m
và yếu tố nằm ngoài bán kính ngoài 7.29 m. Mặt khác, số liệu tựa ban đầu (địa
chấn, khoan, ) hiện có ở Việt Nam là không nhiều cho việc minh giải tài liệu
trọng lực.
Chính vì vậy, nghiên cứu sinh đã chọn đề tài: “Nâng cao hiệu quả
của phương pháp thăm dò trọng lực trong nghiên cứu cấu trúc địa chất ở
Việt Nam” nhằm tiến hành xem xét các yếu tổ ảnh hưởng như biến thiên trọng
lực và vấn đề hiệu chỉnh địa hình tới chất lượng tài liệu trọng lực Bouguer.
Cũng như xem xét giảm thiểu tính đa nghiệm của bài toán ngược trọng lực
trong điều kiện không có nhiều tài liệu tựa ban đầu.
2. Mục tiêu của luận án
Nâng cao chất lượng của tài liệu trọng lực thăm dò và giảm thiểu tính
đa nghiệm trong giải bài toán ngược trọng lực, phục vụ nghiên cứu cấu trúc
địa chất ở Việt Nam.
3. Nhiệm vụ của luận án

1. Tính toán ảnh hưởng của biến thiên trọng lực và ảnh hưởng của địa
hình đến tài liệu đo đạc trọng lực.
2. Lựa chọn và ứng dụng thử nghiệm các phương pháp phân tích định
tính và định lượng tài liệu trọng lực trong nghiên cứu cấu trúc địa chất ở Việt Nam.
3. Giải bài toán thuận và ngược trọng lực 2D và 3D (ví dụ tại một khu
vực cụ thể).


2
4. Kết quả khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận án
1. Nghiên cứu sinh đã khảo sát, đánh giá giá trị biến thiên trọng lực ở
Việt Nam là 0.3 mGal, từ đó cho thấy cần phải tính hiệu chỉnh biến thiên đối

với từng tỷ lệ bản đồ trong đo vẽ trọng lực.
2. Trong luận án nghiên cứu sinh đã khảo sát, đánh giá hiệu chỉnh địa
hình phần đất liền lãnh thổ Việt Nam. Từ đó thành lập bản đồ dị thường trọng
lực Bouguer đầy đủ tỷ lệ 1: 1.000.000 theo công thức trường bình thường
Quốc tế 1980.
3. Xây dựng một số mô hình lý thuyết hợp lý từ đó phân tích và nhận
định kết quả có đối sánh với các tuyến thăm dò địa chấn khu vực Biển Đông
và các tuyến địa chấn dò sâu trên đất liền nhằm hạn chế được tính đa nghiệm
của bài toán ngược trọng lực khi không có nhiều tài liệu tựa.
4. Các bản đồ độ sâu các mặt cơ bản vỏ Trái đất như mặt Kết tinh,
Conrad, Moho lưu vực Sông Cả-Rào Nậy được xây dựng bằng phương pháp
mô hình 2D, 3D có độ tin cậy cao. Đây là những thông tin độc lập có giá trị
trong luận giải các quy luật về cấu trúc địa chất, địa động lực và các tai biến
địa chất liên quan trong khu vực nghiên cứu.
5. Những điểm mới của luận án
1. Đã xác định được giá trị biến thiên trọng lực theo thời gian ở Việt
Nam có biên độ thay đổi khoảng 0.3 mGal.
2. Lần đầu tiên thành lập bản đồ hiệu chỉnh địa hình với bán kính
ngoài tới 70 km và bản đồ trọng lực Bouguer theo công thức Quốc tế 1980 cho
toàn lãnh thổ Việt Nam, tương ứng với tỷ lệ 1/1.000.000.
3. Gợi ý phân tích lựa chọn mô hình bài toán thuận nhằm hạn chế tính
đa nghiệm giải bài toán ngược trọng lực trong điều kiện không có số liệu tựa
ban đầu (kết quả khoan thăm dò, địa chấn thăm dò,…).
6. Luận điểm bảo vệ
1. Nhằm loại trừ tối đa ảnh hưởng của địa hình tới chất lượng bản đồ
dị thường trọng lực Bouguer cần thiết phải tiến hành tính toán hiệu chỉnh địa
hình với bán kính vòng ngoài tối thiểu là 50 km.


3

2. Việc nhận dạng mô hình ban đầu trên cơ sở kết hợp các phương
pháp: Gradient ngang, Gradient chuẩn hóa toàn phần và hệ số cấu trúc/mật độ
có thể giảm được tính đa nghiệm giải bài toán ngược trọng lực 2D tại những
khu vực thiếu tài liệu tựa ban đầu.
7. Cấu trúc của luận án

Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận án gồm 4 chương:
Chương 1: Tổng quan về phát triển phương pháp thăm dò trọng lực
trên thế giới và ở Việt Nam.
Chương 2: Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của biến thiên trọng lực và
hiệu chỉnh địa hình tới chất lượng bản đồ trọng lực Bouguer.
Chương 3: Giải pháp giảm thiểu tính đa nghiệm giải bài toán ngược
trọng lực.
Chương 4: Áp dụng quy trình đo đạc phân tích tài liệu trọng lực nhằm
nghiên cứu đặc trưng cấu trúc vỏ trái đất lưu vực Sông Cả - Rào Nậy.
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHÁT TRIỂN PHƯƠNG PHÁP
THĂM DÒ TRỌNG LỰC TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM
Trên thế giới phương pháp thăm dò trọng lực được sử dụng từ những
năm đầu của thế kỷ XX, ở Việt Nam phương pháp trọng lực được sử dụng sau
năm 1960, chủ yếu tập trung vào các hướng nhiệm vụ: 1) Tìm kiếm thăm dò
các cấu trúc chứa dầu khí; 2) Phục vụ nghiên cứu cấu trúc sâu và địa chất khu
vực; 3) Đo đạc lập mạng lưới trọng lực cơ sở hạng cao quốc gia; 4) Đo giá trị
trọng lực dọc các tuyến thuỷ chuẩn hạng cao phục vụ giải các bài toán trắc địa
liên quan đến thông số tọa độ, độ cao Nhà nước. Và đã có một số kết quả cụ
thể trong nghiên cứu cấu trúc địa chất lãnh thổ Việt Nam. Tuy nhiên trong
công tác thăm dò trọng lực vẫn còn một số hạn chế về máy móc thiết bị,
phương pháp xử lý đúc kết và phân tích tài liệu trọng lực,
1.1. Tổng quan về phát triển phương pháp thăm dò trọng lực trên thế giới
1.1.1. Về thiết bị đo trọng lực
Đi cùng với sự phát triển về các máy đo trọng lực biển và hàng không

thì các máy đo trọng lực mặt đất ngày càng hiện đại và có độ chính xác cao.


4
Từ các máy trọng lực thế hệ cũ như GAK-7T, GAK-PT, GAK-7S sản xuất
những năm 1960, có độ chính xác không cao với sai số từ  0.03  0.06 mGal.
Ngày nay trên thế giới đã có các máy trọng lực điện tử thế hệ mới với độ chính
xác cao như: CG-3, CG-5, ZLS, đạt độ chính xác từ 0.001 đến 0.005 mGal
có thể đáp ứng được phép đo trọng lực chi tiết đến vi thăm dò trọng lực.
1.1.2. Về kỹ thuật đo đạc
T
ùy theo tỷ lệ đo vẽ bản đồ và chất lượng yêu cầu của tài liệu mà
người ta thiết kế khoảng cách giữa các điểm và tuyến đo trong khu vực nghiên
cứu.

1.1.3. Về phương pháp phân tích tài liệu trong nghiên cứu cấu trúc địa chất
Trong nghiên cứu cấu trúc địa chất sâu vỏ Trái đất thì phương pháp
thăm dò trọng lực đã chứng tỏ được tính hiệu quả vượt trội của nó so với các
phương phá địa vật lý khác. Vì vậy, mấy chục năm trở lại đây các nhà địa vật
lý trên thế giới và nước ta đã tập trung nghiên cứu và đưa ra được nhiều
phương pháp mới để giải các bài toán thuận và ngược trọng lực được áp dụng
cho trường hợp bài toán hai chiều của Manik Talwani và n.n.k (1959) và ba
chiều của Talwani và Eving (1960), Parker (1973), đồng thời có những phần
mềm chuyên dụng về xử lý tài liệu địa vật lý đã từng bước được thương mại
hoá và ngày càng hiện đại như: bộ chương trình trường thế, phần mềm Oasis
Montaj của Mỹ, Coscad 2D, 3D của Liên Bang Nga,
1.2. Công tác thăm dò trọng lực ở Việt Nam
1.2.1. Phát triển mạng lưới tựa trọng lực ở Việt Nam
Hệ thống điểm tựa Quốc gia được phân làm 3 giai đoạn: Xây dựng
1973-1978, bổ xung và hiện đại hóa 1987-2000 và hoàn thiện nâng cấp 2001-

2011. Đến nay, mạng lưới điểm tựa các hạng có được khoảng 500 điểm trọng
lực phân bổ trên phạm vi phần đất liền lãnh thổ Việt Nam.
1.2.2. Thiết bị đo đạc trọng lực thăm dò
Một số loại máy và thiết bị chủ yếu sử dụng đo đạc số liệu trọng lực
đã được sử dụng ở Việt Nam trong thời gian qua gồm:
- Các máy đo trọng lực tuyệt đối: OBM, AGAT của Liên Xô cũ, L&R


5
của Mỹ với độ chính xác 0.01÷0.05 mGal và các máy hiện đại GBL, GBL.M
của Liên Bang Nga, với độ chính xác 5µGal.
- Các máy đo điểm tương đối: Trước đây vẫn sử dụng các máy trọng
lực thạch anh của Liên Xô cũ GAK-7T, GNU-K2, GNU-KV và Z400 của
Trung Quốc, gần đây sử dụng thế hệ máy trọng lực điện tử có độ chính xác cao
như CG-3, CG-5 của Canada và ZLS của Mỹ.
Đi cùng với các máy trọng lực chính xác cao là các máy trắc địa phục
vụ xác định tọa độ và độ cao: máy GPS 4.000 SI, GPS 4.600 LS, GPS 5.700
với sai số xác định toạ độ (M
xy
)  ± 1m và độ cao (M
h
)  ± 0.20 m.
1.2.3. Về tỷ lệ bản đồ nghiên cứu
Trong những năm 1960-1964 đo vẽ trọng lực ở tỷ lệ nhỏ (1 : 500.000)
chỉ mới được tiến hành trên phần lãnh thổ phía Bắc và sau năm 1975, đo vẽ
trọng lực phần lãnh thổ phía Nam ở tỷ lệ 1 : 500.000 mới được triển khai và
đều do các đơn vị trực thuộc Tổng Cục địa chất và Khoáng sản Việt Nam thực
hiện. Từ sau những năm của thập kỷ 80, do nhu cầu tìm kiếm các loại khoáng
sản rắn, tìm kiếm dầu khí và lập bản đồ địa chất ở các tỷ lệ khác nhau, công
tác đo vẽ trọng lực được tiến hành trên từng vùng hoặc theo từng tờ bản đồ địa

chất ở các tỷ lệ lớn hơn (từ 1: 200.000 đến 1: 100.000). Thời gian gần đây,
công tác đo vẽ trọng lực phục vụ tìm kiếm, phát hiện khoáng sản có sự chuyển
biến dần về chất trong quá trình đo vẽ lập bản đồ địa chất và điều tra khoáng
sản ở tỷ lệ 1:50.000 và lớn hơn.
Cho đến nay, nhờ những nỗ lực to lớn của ngành Địa chất Việt Nam
mà chúng ta đã có được tờ bản đồ dị thường trọng lực Bouguer thống nhất
toàn quốc tỷ lệ 1 : 500.000 [9].
1.3. Phương pháp phân tích tài liệu trọng lực ở Việt Nam
1.3.1. Lập bản đồ dị thường trọng lực Bouguer
Các bản đồ dị thường trọng lực Bouguer ở Việt Nam thành lập ở các
năm 1985, 1995 và năm 2011 [8, 9] chủ yếu được thành lập trên cở sở công
thức trường trọng lực bình thường Helmert (1901-1909) với một lượng hiệu
chỉnh là 14 mGal và liên kết với hệ chuẩn Quốc tế Posdam với mật độ lớp


6
trung gian

= 2.67g/cm
3
, xác định theo công thức sau:

 
dhqsB
gHggg 

*0419.03086.0
0
(1.1)
Trong đó:

-
qs
g
: Giá trị trọng lực tại điểm quan sát
-
0
g
: Giá trị trọng lực bình thường được xác định theo công thức
Helmert (1901-1909)

)2sin000007.0sin005302.01(978016
22
0

g
(1.3)
-

: Mật độ lớp trung gian lấy theo thế giới thừa nhận
67.2


g/cm
3

- H: Độ cao điểm trọng lực so với mặt Geoit.
-
dh
g
: Giá trị ảnh hưởng địa hình xung quanh điểm trọng lực xác định

theo phương pháp Prisivanco.
Mặt khác, ở Việt Nam trước đây khi thành lập bản đồ dị thường trọng
lực Bouguer còn bỏ qua một số hiệu chỉnh khác như: hiệu chỉnh đẳng tĩnh, ảnh
hưởng biến thiên trọng lực theo Mặt trăng và Mặt trời và hiệu chỉnh địa hình
chưa đầy đủ.
1.3.2. Phương pháp biến đổi trường trọng lực và giải bài toán ngược
trọng lực
Tùy thuộc vào đối tượng nghiên cứu và số liệu hiện có mà các tác giả
sử dụng các phương pháp phân tích khác nhau trong nghiên cứu cấu trúc địa
chất. Có thể kể đến các công trình của Bùi Công Quế [28, 29, 30], Cao Đình
Triều [50, 51, 55, 59], Đinh Văn Toàn [42, 43], Đỗ Đức Thanh [38, 39], Các
tác giả chủ yếu sử dụng các phương pháp phân tích truyền thống như phương
pháp lựa chọn, biến đổi trường, phân tích thống kê, phương pháp tính đạo hàm
bậc cao, phương pháp phân tích bài toán thuận và ngược 2 và 3D.
Từ các công trình trình bày trên, nghiên cứu cấu trúc vỏ Trái đất theo
tài liệu trọng lực ở nước ta vẫn còn một số ưu điểm và hạn chế: Về công tác xử
lý, phân tích tài liệu trọng lực ở nước ta trong thời gian qua đã có nhiều đóng
góp quan trọng trong nghiên cứu cấu trúc địa chất, công tác điều tra khoáng
khản rắn và lỏng. Tuy nhiên cũng bộc lộ một số hạn chế về các kết
quả cần tiếp tục nghiên cứu khắc phục.


7
1.4. Kết luận chương 1
Từ nội dung đã trình bày trong chương 1, nghiên cứu sinh có một số kết
luận như sau:
- Vẫn sử dụng các máy trọng lực thế hệ cũ, với sai số lớn (sai số phép
đo là ± 0.05 - 0.08 mGal). Chưa tính đến hiệu chỉnh biến thiên trọng lực khi đo
đạc ở tỷ lệ 1:100.000 và lớn hơn.
- Tỷ lệ nghiên cứu không đồng đều, khi tính toán dị thường trọng lực

Bouguer vẫn thường sử dụng công thức trường trọng lực bình thường Helmert
(1901-1909) với một sự điều chỉnh giảm đi 14 mGal mà chưa có tính toán cụ
thể để chứng minh.
- Hiệu chỉnh địa hình chưa đầy đủ, còn bỏ qua các yếu tố địa hình nằm
ở vùng trong cùng nhỏ hơn 30m (đây là vùng gây nên giá trị lớn của hiệu
chỉnh địa hình trong điều kiện địa hình thay đổi phức tạp như ở những vùng
núi cao) và vùng ngoài bán kính lớn hơn 7.290m.
- Hệ phương pháp sử dụng: Sử dụng các phương pháp định tính mang
tính khu vực nhiều hơn, còn các phương pháp phân tích định lượng chủ yếu
dựa vào tài liệu trọng lực ở tỷ lệ nhỏ. Mặt khác với tài liệu tựa ban đầu hiện có
ở Việt Nam còn thiếu nên kết quả mang tính định lượng không cao.
CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA BIẾN
THIÊN TRỌNG LỰC VÀ HIỆU CHỈNH ĐỊA HÌNH TỚI CHẤT
LƯỢNG BẢN ĐỒ TRỌNG LỰC BOUGUER
2.1. Ảnh hưởng của biến thiên trọng lực tới chất lượng của tài liệu trọng
lực thăm dò ở Việt Nam
2.1.1. Biến thiên trọng lực
Trọng lực tại một điểm bất kỳ trên mặt đất đều chịu tác dụng của các
hành tinh trong hệ Mặt trời và vệ tinh Mặt Trăng dẫn đến một sự thay đổi hình
dạng Trái đất. Sự biến đổi trọng lực như vậy gọi là biến thiên trọng lực theo
Mặt trăng và Mặt trời. Theo Telford et. al, 1990 cho thấy biên độ biến thiên
trong một ngày đêm có thể đạt 0.3 mGal, phụ thuộc vào vị trí (vĩ độ, kinh độ)
và thời gian tại điểm thời điểm quan sát. Trong công tác thăm dò trọng lực đòi


8
Hình 2.2: Giá trị biến thiên trọng lực theo vĩ tuyến
tại Hà Nội, Đà Nẵng và TP. Hồ Chí Minh tính trong
5 ngày từ ngày 2/2/2014 đến ngày 6/2/2014
-0.15

-0.1
-0.05
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0:00 12:00 0:00 12:00 0:00 12:00 0:00 12:00 0:00 12:00 0:00
Thời gian
Biến thiên (mGal)
-0.15
-0.1
-0.05
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
Hà Nội
Đà Nẵng
Hồ Chí Minh
hỏi độ chính xác cao, hay đo đạc mạng lưới điểm tựa Quốc gia với sai số phép
đo là nhỏ hơn 0.3 mGal cần phải tiến hành hiệu chỉnh biến thiên trọng lực.
2.1.2. Biến thiên trọng lực ở Việt Nam
Để khảo sát giá trị biến thiên trọng lực ở Việt Nam theo tính toán lý
thuyết, NCS sử dụng công thức Longman, 1959 [115] tính cho 3 vị trí có vĩ độ
khác nhau tại: Hà Nội, Đà Nẵng và Tp. Hồ Chí Minh trong năm 2014.
Kết quả tính toán cho thấy đại lượng biến thiến lớn nhất đạt tới +0.19

mGal và thấp nhất -0.09 mGal,
với biên độ biến thiên trong ngày
lớn nhất gần bằng 0.3 mGal. Giá
trị biến thiên là tương đối phức
tạp, trong một ngày đêm có thể có
3 giá trị cao và 2 giá trị thấp, vị trí
các giá trị cao nhất luôn luôn
thay đổi và chưa thấy biểu hiện
một quy luật phân bố nhất định
nào.
Mặt khác, theo kết quả giá trị biến thiên nhận được bằng máy trọng
lực chính xác cao CG-5 trong các ngày 4 tháng 11 năm 2013 và ngày 4 tháng
12 năm 2014 tại Tp. Hồ chí minh cho thấy: Giá trị biên độ biến đổi lớn nhất
cũng khoảng 0.3 mGal và các giá trị thu nhận được cũng khá trùng khớp với
giá trị được tính toán bằng lý thuyết.
2.1.3. Ảnh hưởng của biến thiên tới chất lượng của tài liệu trọng lực
thăm dò
Theo kết quả khảo sát giá trị biến thiên ngày đêm ở Việt Nam có biên
độ đạt gần 0.3 mGal. Chính vì vậy, theo yêu cầu về sai số điểm thường và sai
số xác định dị thường trọng lực Bouguer khi đo vẽ bản đồ trọng lực ở tỷ lệ từ
1:100.000 và lớn hơn bắt buộc phải thực hiện phép hiệu chỉnh biến thiên trọng
lực đối với các máy trọng lực thế hệ cũ. Còn đối với yêu cầu độ chính của sai
số quan trắc ở tỷ lớn lớn hơn như tỷ lệ 1: 25.000, 1: 10.000 hoặc vi thăm dò


9
trọng lực thì ngoài phép hiệu chính biến thiên ra còn phải đưa vào các phép
hiệu chỉnh khác như: hiệu chỉnh thủy triều, hiệu chỉnh lượng mưa, hiệu chỉnh
áp suất không khí.
2.2. Về giá trị hiệu chỉnh địa hình ở Việt Nam

Việc tính toán hiệu chỉnh địa hình trọng lực là một công việc rất khó
khăn nhưng rất cần thiết và đặc biệt có ý nghĩa quan trọng trong việc thành lập
bản đồ dị thường trọng lực Bouguer. Ở Việt Nam trước đây vẫn thường dùng
các phương pháp truyền thống như: phương pháp Lucaptrenco, Beriozkin và
phương pháp Prisivanco. Hạn chế của các phương pháp này là tính thủ công
với bán kính hiệu chỉnh là không lớn nên chưa đảm bảo được độ chính xác của
phép hiệu chỉnh.
Ngày nay, với sự phát triển của phương pháp tính dựa trên thuật toán
của Kane và Nagy được tính trên máy tính cá nhân, cho phép tính toán hiệu
chỉnh một cách nhanh chóng và có độ chính xác cao, với sai số đảm bảo từ
phép đo trọng lực chi tiết đến đo vi trọng lực.
2.2.1. Bài toán và số liệu tính hiệu chỉnh địa hình
2.2.1.1. Bài toán tính toán tính hiệu chỉnh địa hình
Bài toán tính hiệu chỉnh địa hình dựa trên cơ sở thuật toán của Kane
và Nagy được tính dựa trên sự ảnh hưởng của 4 vùng [106, 123]:
1/ Vùng ngoài, nằm ở khoảng cách có bán kính từ 16r trở ra; 2/ Vùng
xa là vùng nằm trong phạm vi từ khoảng cách 8r đến 16r; 3/ Vùng gần (r- 8r);
và 4/ Vùng trong cùng, có bán kính r, đặc điểm của vùng này là chứa điểm đo
trọng lực.
2.2.1.2. Số liệu được sử dụng tính toán

Để tính toán hiệu chỉnh địa hình phần đất liền lãnh thổ Việt Nam, tác
giả sử dụng các nguồn số liệu sau:
1/ Bản đồ địa hình phần đất liền lãnh thổ Việt Nam ở tỷ lệ 1:500.000
(Cục Đo đạc và bản đồ).
2/ Bản đồ địa hình số độ cao DEM-30: được cung cấp bởi cơ quan
hàng không vũ trụ Mỹ với khoảng cách điểm là 30'' (xấp xỉ khoảng 1 km),


10

vi h ta trc a UTM-WGS84.
3/ Ngun s liu cỏc im trng lc: c cung cp bi Tng
cc a cht v Khoỏng sn Vit Nam v cỏc n v khỏc cú c, bao
gm 42.591 im phõn b trờn phm vi phn t lin lónh th Vit Nam.
2.2.1.3. Phng phỏp tớnh hiu chnh a hỡnh
nõng cao tớnh chớnh xỏc ca phộp hiu chnh v gim thiu thi
gian tớnh toỏn hiu chnh, cn thit phi tỡm bỏn kớnh nh nht ca vựng trong
cựng (r) v vựng ngoi (R). Chỳ ý rng, s chn cỏc bỏn kớnh ph thuc vo
mc phc tp ca a hỡnh trong vựng nghiờn cu. Chớnh vỡ vy tỏc gi ó
chn 10 im c trng cho khu vc min nỳi Tõy bc v 4 im c trng
cho khu vc Tõy Nguyờn kho sỏt bỏn kớnh vựng trong v vựng ngoi trc
khi tớnh hiu chnh a hỡnh.
2.2.2. Kho sỏt bỏn kớnh vựng trong (r) khi tớnh hiu chnh a hỡnh
Vỡ bỏn trong (r) phc thuc rt ln vo mc phc tp ca a hỡnh.
Nhm xỏc nh r ti u tỏc gi ó tin hnh phộp tớnh sau õy:
1- Chn theo xỏc xut mt s im bt k trong khu vc nghiờn cu
v tin hnh tớnh hiu chnh nh hng ca a hỡnh theo cỏch cho r thay i t
giỏ tr nh nht cú th c n giỏ tr ln nht cú th c.
2- Thit lp phõn b giỏ tr hiu chnh trong quan h vi r ta cú c
tp hp ng cong phõn b.
3- Xỏc nh vựng giỏ tr cc i ca hiu chnh, t ú xỏc nh c
bỏn kớnh ti u cho vựng trong cựng.







Hỡnh 2.13: th kho sỏt bỏn kớnh

vựng trong cựng cho vựng nỳi Tõy Bc
Hỡnh 2.14: th kho sỏt bỏn kớnh vựng
trong cựng cho vựng nỳi Tõy Nguyờn

2
3
4
5
6
7
8
500 m 1000 m 1500 m 2000 m 2500 m 3000 m 4000 m 5000 m
mGal
Lào cai
Lai châu
yên châu
Thảo Nguyên
Cò Nòi
Sơn La
Thuận Châu
Tuần Giáo
Điện Biên
Sapa
1.5
2
2.5
3
3.5
4
500m 1000 m 1500 m 2000 m 2500 m 3000 m 4000 m 5000 m

mGal
Bảo Lộc
Di Linh
Lạc Nghiệp
Đà Lạt


11
Theo kt qu khỏt sỏt bỏn kớnh vựng trong hỡnh hỡnh 2.13 v hỡnh
2.14 ta thy: vi bỏn kớnh r = 2.000 một thỡ giỏ tr hiu chnh nh hng a
hỡnh vựng trong cựng t ln nht. Hay núi cỏch khỏc, bỏn kớnh vựng trong ti
u vựng nỳi cao lónh th Vit Nam l 2.000 một.
2.2.3. Kho sỏt bỏn kớnh vũng ngoi (R) trong hiu chnh a hỡnh Vit
Nam
Cho R thay i vi cỏc khong cỏch khỏc nhau tng dn t bộ n ln
vi s gia l 2.5 km ta v c ng cong ph thuc gia giỏ tr hiu chnh
ca vựng ngoi vi bỏn kớnh cn tớnh hiu chnh (Hỡnh 2.15 v 2.16). Vi kt
qu kho sỏt bỏn kớnh ti thiu cho vựng nỳi cao lónh th Vit Nam ta thy vi
bỏn kớnh ngoi t R = 50 km tr i thỡ giỏ tr hiu chnh a hỡnh gn nh ớt
thay i. Nu kho sỏt n R = 70 km thỡ giỏ tr hiu chnh gn nh khụng
tng na. Hay cú th núi, vi bỏn bớnh vũng ngoi R = 70 km thỡ giỏ tr hiu
chnh a hỡnh t giỏ tr ti thiu cho phộp tớnh hiu chnh vựng nỳi cao.

2.2.4. Bn giỏ tr hiu chnh a hỡnh phn t lin lónh th Vit
Nam
Vi vic kho sỏt chn bỏn kớnh vựng trong cựng c ly bng 2 km,
bỏn kớnh vựng ngoi cựng ly l 70 km v mt t ỏ ly bng 2.67g/cm
3
.
Kt qu tớnh hiu chnh cho thy (Hỡnh 2.25): giỏ tr hiu chnh a hỡnh cao
nht cú th lờn n 20.76 mGal vựng nỳi phớa Bc Vit Nam nh ti Lai
1
2
3
4
5
6
7
8
10 km 20 km 30 km 40 km 50 km 60 km 70 km 80 km 90 km 100 km
mGal
Sơn La
Cò Nòi
Thảo Nguyên
Thuận Châu
Điện Biên
Tuần Giáo
Lào cai
yên châu
Sapa
Lai châu
1.5

2
2.5
3
3.5
4
10 km 20 km 30 km 40 km 50 km 60 km 70 km 80 km 90 km 100 km
mGal
Bảo Lộc
Di Linh
Lạc Nghiệp
Đà Lạt
Hỡnh 2.15: Kho sỏt bỏn kớnh vựng
ngoi cựng R cho khu vc Tõy Bc

Hỡnh 2.16: Kho sỏt bỏn kớnh vựng
ngoi cựng R cho khu vc Tõy Nguyờn



12
Hình 2.25: Bản đồ phân bố giá trị hiệu chỉnh
địa hình phần đất liện lãnh thổ Việt Nam
Châu, Lào Cai, và giá trị nhỏ dần về phía vùng đồng bằng. Nói chung, hầu
hết giá trị hiệu chỉnh nhỏ hơn 10 mGal.

2.3. Bản đồ dị thường trọng lực Bouguer phần đất liền lãnh thổ Việt Nam
trên cơ sở hiệu chỉnh địa hình đầy đủ
2.3.1. Về công thức tính trường bình thường
Có rất nhiều công thức tính giá trị trọng lực bình thường như công
thức Helmert 1901-1909, Kassignit, 1930, 1967, Tuy nhiên, phổ biến nhất

trên thế giới hiện nay sử dụng công thức Quốc tế 1980 khi thành lập bản đồ dị
thường trọng lực Bouguer [119]. Công thức như sau:

)2sin0000058.0sin0053024.01(7.978032
22
0

g

(2.17)

Với độ chính xác 0.7 Gal
2.3.2. Giá trị trường trọng
lực ở Việt Nam
Phần đất liền Việt Nam trải dài từ
vĩ độ 8
0
30' đến 23
0
30', với vĩ tuyến
tuyến () trung bình là 15
0
, giá trị
trọng lực bình thường (g
0
) dao
động trong khoảng rất lớn là
708.72 mGal, từ g
0
= 978145.52

mGal ở vĩ độ  = 8
0
30' đến vĩ độ
giá trị g
0
= 978854.23 mGal ở vĩ độ
 = 23
0
30'. Giá trị trọng lực bình
thường (g
0
) càng tăng khi điểm
trọng lực bình thường tăng theo
chiều từ Nam ra Bắc.
2.3.3. Bản đồ dị thường
trọng lực Bouguer phần đất liền
lãnh thổ Việt Nam
Bản đồ dị thường trọng lực
Bouguer được xây dựng trên cơ sở


13
công thức trường bình thường Quốc tế 1980 và hiệu chỉnh địa hình đầy đủ
phần đất liền lãnh thổ Việt Nam cho thấy: Cường độ trường dị thường trọng
lực Bouguer Việt Nam có giá trị lớn đạt -175 mGal ở Mèo Vạc- Hà Giang và ở
Sapa-Lào Cai và ở Mường Tè-Lai Châu cho đến giá trị +20 mGal ở Rạch Góc-
Cà Mau, Biên Hòa, Long An. Giá trị dị thường có xu thế tăng cao từ Bắc vào
Nam và tăng dần từ Tây sang Đông. Các đường đẳng trị của trường phát triển
có dạng dải, uốn lượn, gấp khúc tạo nên nhiều dị thường địa phương có hình
dáng rất phức tạp về kích thước hình dạng và diện phân bố. Phương phát triển

của đường đẳng trị cũng như phương phát triển của các trục dị thường cũng rất
đa dạng, theo phương Tây Bắc-Đông Nam, phương Đông Bắc-Tây Nam là chủ
yếu, tiếp theo là phương Á vĩ tuyến và Á kinh tuyến. Miền trường có giá trị
dương dao động từ 0 đến 20 mGal trải dài cách đoạn dọc theo bờ biển từ
Móng Cái-Quảng Ninh đến Bà Rịa-Vũng Tàu và bao trùm hầu hết đồng bằng
Nam Bộ. Miền trường có giá trị âm phân bố trên diện rộng, bao trùm hầu hết
các miền núi phía Bắc, Đông bắc và Tây Nguyên.
2.4. Kết luận chương 2:
Trên cơ sở trình bày các phép hiệu chỉnh ảnh hưởng tới chất lượng tài
liệu trọng lực Bouguer, có thể đưa ra một số nhận định sau:
1. Các máy đo trọng lực thế hệ mới có chế độ tự động hiệu chỉnh biến
thiên, các loại máy còn lại thì phải tính hiệu chỉnh biến thiên trọng lực. Giá trị
biến thiên trọng lực ở Việt Nam thay đổi với biên độ khoảng 0.3 mGal. Với
phép đo trọng lực ở tỷ lệ 1:100.000 và lớn hơn cần thiết phải thực hiện hiệu
chỉnh biến thiên trọng lực.
2. Cần thiết phải tiến hành khảo sát lựa chọn bán kính vùng trong cùng
và bán kính vùng ngoài cùng trước khi tiến hành thiết lập quy trình tính hiệu
chỉnh địa hình. Khảo sát vùng trong cùng tối ưu là nhằm lựa chọn bán kính
mà có mô hình lý thuyết phù hợp nhất với địa hình thực tế nhằm nâng cao
được tính đầy đủ của phép hiệu chỉnh. Khảo sát vùng ngoài tối thiểu để tìm ra
bán kính bao nhiêu là đủ cho tính hiệu chỉnh ảnh hưởng địa hình trong một
phương án thăm dò cụ thể để đạt yêu cầu kỹ thuật đặt ra từ trước.


14
3. Với bán kính vùng trong lấy bằng r = 2 km và bán kính vùng ngoài
R = 70 km được sử dụng để tính hiệu chỉnh địa hình phần đất liền lãnh thổ
Việt Nam. Kết quả cho thấy hơn một nửa giá trị hiệu chỉnh nhỏ hơn 10 mGal.
Giá trị hiệu chỉnh ở vùng đồng bằng nhỏ hơn 2 mGal. Giá trị hiệu chỉnh lớn
nằm ở vùng miền núi phía Bắc, gần bằng 21 mGal. Bản đồ trọng lực Bouguer

đầy đủ theo công thức trường bình thường Quốc tế 1980 được thành lập cho
toàn lãnh thổ Việt Nam có độ tin cậy cao.
CHƯƠNG 3: GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU TÍNH ĐA NGHIỆM GIẢI BÀI
TOÁN NGƯỢC TRỌNG LỰC
3.1. Mở đầu
Với thực tế hiện nay, số liệu tựa ban đầu cho việc giải toán ngược
trọng lực là rất thiếu, trong khi bài toán ngược trọng lực là bài toán đa nghiệm.
Mục đích của việc xây dựng mô hình là để khảo sát trường dị thường bằng các
phương pháp đã chọn trên mô hình lý thuyết để nhận biết và đưa ra các thông
tin tiên nghiệm về các đặc điểm nhận dạng hình dạng vật thể, hình thái cấu
trúc, ranh giới phân chia địa chất (đứt gãy), đặc điểm thay đổi của trường theo
từng mức tính chuyển trường, tính đạo hàm bậc cao và gradient trọng lực theo
tuyến. Từ đó có phân tích, nhận định và đánh giá quy trình xử lý tài liệu trọng
lực áp dụng trong nghiên cứu cấu trúc địa chất. Thông thường để giải bài toán
trọng lực trên mô hình lý thuyết, các bước sau đây được áp dụng:
1. Tạo mô hình ban đầu: Tức là xây dựng một mô hình hình học lý
thuyết dựa trên một số giả định về địa chất như: mật độ, đặc điểm địa mạo,v.v.
2. Khảo sát mô hình đã lập: Tính đường cong lý thuyết của mô hình,
thực hiện các phép biến đổi trường trên mô hình đã lập.
3. Ứng dụng mô hình: Từ tính toán trên mô hình lý thuyết, đưa ra các
thông tin tiên nghiệm để áp dụng cho việc giải bài toán ngược trọng lực.
3.2. Hệ phương pháp xác định thông tin tiên nghiệm và ứng dụng trong
bài toán mô hình hóa cấu trúc 2D
3.2.1. Xây các mặt cắt biến đổi trường trọng lực


15
Có rất nhiều phương pháp biến đổi trường trọng lực trong minh giải
tài liệu trọng lực theo tuyến, nhưng theo các kết quả nghiên cứu trước đây của
Cao Đình Triều 2004, 2006 có thể sử dụng 3 phương pháp sau: Mặt cắt

gradient ngang, gradient chuẩn hóa toàn phần và hệ số cấu trúc/mật độ. Các
phương pháp này được sử dụng hỗ trợ cho nhau nhằm xác định vị trí đứt gãy,
cấu trúc phục vụ xây dựng mô hình cấu trúc ban đầu trong luận án của mình.
3.2.2. Xây dựng bài toán mô hình lý thuyết 2D trong phân tích tài
liệu trọng lực
NCS đã xây dựng các dạng bài toán mô hình lý thuyết cho trường hợp
một hoặc hai vật thể thẳng đứng và nghiêng có giá trị mật độ thay đổi trong
từng phân lớp cấu trúc địa chất.
Từ giá trị đường cong trọng lực nhận được trên các mô hình lý thuyết
đã lập, sử dụng các phép biến đổi trường ở trên nhằm nhận dạng lại mô hình
ban đầu. Kết quả trên các mặt cắt cho thấy:
1. Đối với vật thể cắm thẳng đứng:
- Mặt cắt gradient ngang có sự đổi dấu khi đi qua tâm của vật thể gây
dị thường và có hai dải cực trị trùng với hai mép biên của vật thể.
- Mặt cắt gradient chuẩn hoá toàn phần cho thấy vùng cực trị tương
ứng với vị trí không gian vật thể. Ranh giới phân lớp ngang trùng với tâm các
điểm cực trị,
- Đối với mặt cắt hệ số cấu trúc/mật độ: Khi đi qua đứt gãy có sự đổi
dấu và tạo ra dị thường dương âm ngay vị trí vật thể. Đường đẳng trị "0" gần
như có hướng trùng với vị trí đứt gãy, cũng chính là các điểm đặc biệt liên
quan đến mép bên của vật thể, tức là ranh giới thẳng đứng phân chia môi
trường.
2. Đối với vật thể cắm nghiêng:
Về dáng điệu thay đổi của đường cong dị thường cũng giống như dạng
mô hình đứt gãy thẳng đứng, tuy nhiên dáng điệu đường đẳng trị thay đổi khác
nhiều. Xu thế của các đường đẳng trị nghiêng theo xu thế góc nghiêng của đứt
gãy. Đó cũng là một dấu hiệu khi ta xác định góc cắm của đứt gãy.


16

3.3. Mô hình cấu trúc vỏ Trái đất theo 2 tuyến địa chấn dò sâu
Ở đây, NCS xây dựng mô hình ban đầu cho 2 tuyến phân tích trọng
lực dựa theo các kết quả phân tích bài toán thuận ở mục 3.2, từ đó giải bài toán
ngược trọng lực và đối sánh kết quả nhận được theo 2 tuyến địa chấn dò sâu
của Đinh Văn Toàn, 2012 [44].
3.3.1. Xây dựng mô hình ban đầu dọc 2 tuyến nghiên cứu
Áp dụng các phép biến đổi và phân tích 3 thành phần trường trên các
mô hình lý thuyết để xây dựng mô hình ban đầu cho 2 tuyến trọng lực: Tuyến
1: Thái Nguyên - Hòa Bình và Tuyến 2: Hòa Bình - Thanh Hóa. Kết quả mô
hình xây dựng ban đầu phản ánh sơ bộ cấu trúc địa chất với độ lệch giữa
đường cong đo đạc và đường cong nhận được từ mô hình ban đầu nằm trong
khoảng 5-7 mGal và ta chỉ cần điều chỉnh mô hình sao cho 2 đường cong trùng
khít nhất.
3.3.2. Mặt cắt cấu trúc vỏ Trái đất dọc 2 tuyến nghiên cứu
Từ mô hình ban đầu có được ở trên, tiến hành giải bài toán ngược. Kết
quả theo 2 tuyến phân tích trọng lực cho thấy:
+ Mặt kết tinh thay đổi từ 1 km đến 5 km, với mật độ lớp trầm tích
thay đổi trong khoảng 2.63÷2.67 g/cm
3
.
+ Mặt Conrad thay đổi từ 11 km đến 18 km, với mật độ lớp granit thay
đổi 2.68÷2.75 g/cm
3
.
+ Mặt Moho thay đổi từ 28 km đến 36 km, với mật độ lớp Bazan thay
đổi trong khoảng 2.89÷2.94 g/cm
3
.
3.3.3. Đối sánh kết quả phân tích theo tài liệu trọng lực và địa chấn
dò sâu

Theo các bước phân tích từ bài toán mô hình hóa và kết quả nhận được
từ giải bài toán ngược trọng lực, tác giả có đối sánh với 2 tuyến địa chấn dò
sâu của Đinh Văn Toàn [44] cho thấy:
- Về mặt ranh giới ngang các mặt cơ bản vỏ Trái đất như: Kết tinh,
Conrad và Moho là khá tương đồng nhau về độ sâu.
- Vị trí các đứt gãy được xác định trên 2 tuyến trọng lực cũng khá trùng


17
với các đứt gãy lớn phân chia các ranh giới cấu trúc như: Sông Lô, Sông Chảy,
Sông Mã, Mường La-Bắc Yên,
Sự phù hợp chặt chẽ giữa bài toán trọng lực và phương pháp địa chấn
thăm dò chứng tỏ hiệu quả của bài toán phân tích trọng lực và khả năng áp
dụng phương pháp phân tích kết hợp giữa hai loại tài liệu: trọng lực và địa
chấn thăm dò.
3.4. Kết luận chương 3
1. Qua 3 phép biến đổi và phân tích các thành phần trường trọng lực
khảo sát trên mô hình lý thuyết và thực tế là: Gradient ngang, gradient chuẩn
hóa toàn phần và bài toán mô hình cấu trúc/mật độ cho phép chúng ta có thể
xác định được sơ bộ hình dạng vật thể tương đối chính xác về vị trí đứt gãy và
ranh giới ngang của các mặt cơ bản vỏ Trái đất. Đó là các thông tin tiên
nghiệm ban đầu phục vụ cho việc giải bài toán ngược trọng lực.
2. Quy trình nhận biết và phân tích tài liệu đưa ra kết hợp chặt chẽ các
phép biến đổi định tính và định lượng được áp dụng trên 2 tuyến trọng lực có
đối sánh với các tuyến chuẩn địa chấn là khá tương đồng về cấu trúc địa chất,
đứt gãy. Vì vậy có thể áp dụng hướng phân tích này cho các vùng khác khi
chúng ta không có nhiều tài liệu tựa ban đầu.
CHƯƠNG 4: ÁP DỤNG QUY TRÌNH ĐO ĐẠC PHÂN TÍCH TÀI LIỆU
TRỌNG LỰC NHẰM NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG CẤU TRÚC VỎ
TRÁI ĐẤT LƯU VỰC SÔNG CẢ - RÀO NẬY

4.1. Mở đầu

Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu biến thiên trọng lực và hiệu chỉnh
địa hình trên lãnh thổ Việt Nam, hệ phương pháp xử lý và phân tích đã thử
nghiệm và áp dụng trên mô hình theo nhiều phương án khác nhau được nghiên
cứu sinh trình bày trong chương 2 và chương 3. Trong chương này nghiên cứu
sinh áp dụng quy trình đo đạc và phân tích tài liệu trọng lực nhằm nghiên cứu
đặc trưng cấu trúc vỏ Trái đất lưu vực Sông Cả - Rào Nậy.
4.2. Mô hình cấu trúc vỏ Trái đất dọc 6 tuyến nghiên cứu
4.2.1. Đo đạc và tính toán dị thường trọng lực Bouguer


18
4.2.1.1 Công tác đo đạc
Đo đạc 6 tuyến trọng lực tỷ lệ 1/200.000 (khoảng cách điểm đo là
1.000 – 1.500m) với tổng số điểm đo là 1.109, được phân bố cắt ngang qua
phương cấu trúc khu vực nghiên cứu.
4.2.1.2 Tính toán dị thường trọng lực Bouguer
Việc tính toán dị thường trọng lực Bouguer được xác định trên cở sở
công thức trọng lực bình thường Quốc tế 1980. Đã tính ảnh hưởng của biến
thiến trọng lực và hiệu chỉnh địa hình với bán kính ngoài được lấy 50 km. Với
chất lượng tài liệu đo đạc tính toán được bằng 0.089 mGal, giá trị này nằm
trong giới hạn yêu cầu của phương án đo trọng lực tỷ lệ 1 : 200.000 (
da
= ±0.3
mGal) [70].
4.2.2. Cấu trúc vỏ Trái đất dọc 6 tuyến nghiên cứu
Quá trình phân tích tài liệu trọng lực Bouguer theo 6 tuyến đo đạc
được tiến hành theo các bước phân tích ở chương 3.
Kết quả cho ta bức tranh về mô hình cấu trúc vỏ Trái đất dọc theo các tuyến

nghiên cứu cho thấy:
- Mặt móng kết tinh biến đổi khá phức tạp, từ lộ ra trên bề mặt đến 5
km. Có biểu hiện phân khối cấu trúc rõ nét đối với ranh giới này với mật độ
nằm ngang của lớp trầm tích trong khoảng 2.63 ÷ 2.67 g/cm
3
.
- Mặt Conrad biến đổi khá phức tạp, biến động trong giới hạn 12 ÷ 16
km. Có biểu hiện phân khối cấu trúc rõ nét đối với ranh giới này với mật độ
nằm ngang lớp granit thay đổi trong khoảng 2.69 ÷ 2.73 g/cm
3
.
- Và mặt Moho biến động trong giới hạn 26 km ÷ 35 km. Có biểu hiện
phân khối cấu trúc rõ nét đối với ranh giới này với mật độ nằm ngang của lớp
bazan thay đổi trong giới hạn 2.89 ÷ 2.92 g/cm
3
.
4.3. Đặc điểm cấu trúc vỏ Trái đất lưu vực Sông Cả - Rào Nậy
4.3.1. Bản đồ dị thường trọng lực Bouguer lưu vực Sông Cả-Rào Nậy
Bản đồ dị thường trọng lực Bouguer lưu vực Sông Cả - Rào Nậy được
thành lập dựa trên cơ sở công thức trọng lực bình thường Quốc tế (năm 1980).
Bao gồm 1.832 điểm đo mới và 713 điểm thu thập được.


19
Kết quả cho thấy: Giá trị dị thường trọng lực khu vực nghiên cứu có
giá trị biến đổi trong giới hạn từ 0 mGal đến -120 mGal. Giá trị âm lớn nằm ở
phần phía Tây và giá trị dương ở phần phía Đông khu vực nghiên cứu. Phương
cấu trúc của dị thường chủ yếu theo phương Tây Bắc - Đông Nam và có biểu
hiện rõ nét phân chia thành các đới cấu trúc. Tại phía Tây dị thường có dạng
dải, phát triển tạo thành một lớp đường chạy theo phương Tây Bắc - Đông

Nam. Tại phía Đông, dị thường có đặc điểm khá đẳng thước, trục dị thường
phát triển chủ yếu theo hướng Tây Bắc - Đông Nam và Á kinh tuyến.
4.3.2. Đặc điểm cấu trúc vỏ Trái đất lưu vực Sông Cả-Rào Nậy
Sử dụng các phương pháp biến đổi trường dị thường trọng lực và từ:
 Tiếp tục giải tích trường xuống nửa không gian phía dưới
 Phân chia trường dị thường
 Phương pháp tính đạo hàm bậc cao
 Phương pháp giải bài toán mô hình trường dị thường trọng lực.
Đây là các phương pháp được các tác giả sử dụng nhiều lần và áp
dụng trên nhiều khu vực thuộc lãnh thổ Việt Nam [31, 37, 48, 51]. Các phương
pháp này tỏ ra có hiệu quả trong nghiên cứu đặc trưng cấu trúc vỏ Trái đất ở
những nơi có điều kiện cấu trúc địa chất phức tạp như lưu vực Sông Cả-Rào Nậy.
4.3.2.1 Sơ đồ phân bố đứt gãy lưu vực Sông Cả - Rào Nậy trên cơ sở
tài liệu trọng lực và từ
Hệ thống đứt gãy khu vực nghiên cứu là khá phức tạp, kể cả về
phương và độ sâu phát triển. Các đứt gãy: Sông Cả, Rào Nậy là các đứt gãy
cấp II, có độ sâu xuyên vỏ và mang tính phân đới cấu trúc. Các đứt gãy khác
như: Nậm Chou, Nậm Nơn, Quỳ Hợp, Thanh Chương - Kỳ Anh, là các đứt
gãy cấp III có độ sâu phát triển nhỏ hơn.
4.3.2.2 Sơ đồ phân bố độ sâu tới mặt ranh giới vỏ Trái đất lưu vực
Sông Cả - Rào Nậy
Nhằm xác định độ sâu các mặt ranh giới cơ bản vỏ Trái đất, NCS sử
dụng bài toán tương quan tuyến tính nhiều chiều giữa giá trị trường trọng lực
với bề dày vỏ Trái đất. Công thức có dạng:


20
H
i
= a

0
+ a
1
g
1
+ a
2
g
2
+ + a
n
g
n
(4.9)
Trong đó: H là độ sâu tới các mặt cần tính; g
i
là các biến phụ thuộc
của hàm H, chúng có thể là giá trị trường trọng lực Bouguer hoặc dị thường
trọng lực dư; a
0
, a
1
, an là các hằng số, được xác định trên cơ sở phương pháp
bình phương tối thiểu.

Ngoài ra để xác định độ sâu mặt Moho, NCS còn sử dụng bài toán mô
hình trọng lực 3D của Parker-Oldenburg [126] cho phép tính nhanh hiệu ứng
mặt Moho thông qua phép biến đổi Fourier hai chiều:

 






1
1
)(
!
2)(
0
n
n
n
kz
xhF
n
k
eGgF


(4.14)
Ở đây, F{} là biến đổi Fourier, G là hằng số hấp dẫn, ∆g là dị thường
trọng lực Bughe, ρ là tương phản mật độ qua mặt ranh giới, k là số sóng, z
0
là
độ sâu trung bình và h(x) là chiều sâu của mặt ranh giới.
Kết quả xác định được công thức hồi quy bội như sau:

- Độ sâu mặt Moho được xây dựng trên cơ sở phương trình hồi quy
bội:
DBMH
ggkmH  0208.01245.04114.28)(
(4.11)
Hệ số tương quan: R
MH
= 0.81
Với
D
g
là giá trị dị thường trọng lực dư giữa hai mức nâng trường lên
30(km) và 50 (km).
- Độ sâu mặt Conrad được xác định thông qua phương trình hồi quy
bội như sau:
DBCR
ggkmH  0435.00314.06279.15)(
(4.12)
Hệ số tương quan R
CR
= 0.80
Ở đây, giá trị
D
g
là giá trị dị thường trọng lực dư giữa hai mức nâng trường
lên 10 (km) và 30 (km).
- Độ sâu tới mặt móng kết tinh được xác định bằng phương trình hồi
quy như sau:
DBKT
ggkmH  0389.00164.00186.2)(

(4.13)
Hệ số tương quan R
KT
= 0.82
Trong đó
D
g
là giá trị dị thường trọng lực dư giữa hai mức nâng
trường lên 1(km) và 10 (km).


21

Trên cơ sở các kết quả nhận được từ 6 tuyến phân tích trọng lực, áp
dụng bài toán tương quan tuyến tính nhiều chiều và bài toán ngược trọng lực
3D, NCS đã xây dựng sơ đồ đẳng sâu các mặt ranh giới cơ bản vỏ Trái đất lưu
vực Sông Cả-Rào nậy. Kết quả cho thấy:
1. Mặt móng kết tinh
Hình thái cấu trúc mặt móng kết tinh biến đổi độ sâu rất phức tạp, từ
lộ ra trên bề mặt tới độ sâu 3÷4 km song không vượt quá 5 km. Vùng sụt lún
sâu nhất của mặt móng này trùng với trũng Anh Sơn thuộc đới Sông Cả. Mặt
móng này là ranh giới phản ánh sự thay đổi mật độ giữa lớp trầm tích và lớp
"Granit" biến đổi trong phạm vi từ 0.07 g/cm
3
÷ 0.1g/cm
3
. Mật độ lớp phủ
trầm tích trong vùng nghiên cứu thay đổi từ 2.63 g/cm
3
÷ 2.66 g/cm

3
.
2. Mặt Conrad
Không phức tạp như mặt móng kết tinh, nhưng mặt Conrad cũng thay
đổi liên tục với nhiều khối nâng và hạ cục bộ. Độ sâu mặt Conrad thay đổi
trong khoảng 10÷18 km, có xu hướng tăng dần từ Đông sang Tây. Nơi mặt
Conrad nâng cao nhất tại đới Sông Cả (10 ÷12 km). Trong khi đó nơi sâu nhất
của mặt móng này từ 16÷18 km ở Quế Phong, Mường Xén giáp với biên giới
Lào. Vào phía Nam, khu vực Kỳ Anh thấy xuất hiện khối cục bộ với mặt
Conrad ở độ sâu 14÷16 km. Những nơi còn lại, nhìn chung mặt Conrad nằm ở
độ sâu 12÷14 km, ít xảy ra đột biến. Mật độ trung bình của lớp Granit thay đổi
trong khoảng 2.69÷2.73 g/cm
3
. Có các biểu hiện phân chia mật độ giữa lớp
Granit và Bazan. Sự phân chia này tạo nên cấu trúc dạng khối - phân lớp trong
vỏ Trái đất nói chung và trong lớp granit nói riêng.
3. Mặt Moho
Nhìn chung có quy luật nâng ở phía biển và càng vào trong đất liền
càng chìm sâu dần. Nơi sâu nhất ở phía Tây giáp biên giới Lào, có độ sâu vào
khoảng 3334 km, nơi nông nhất chạy dọc ven biển Nghệ An - Hà Tĩnh. Hình
thái mặt Moho nhìn tổng quát thấy sự phát triển theo phương Tây Bắc rất rõ
nét. Đới Sông Cả - Rào Nậy mặt Moho biến đổi theo dạng dải, dọc cấu trúc
trong đới với độ sâu 2631 km sát biển và chìm ở phía Tây dưới dải Trường


22
Sơn là 3335 km. Mật độ trung bình của lớp "Bazan" trong khu vực nghiên
cứu là 2.892.92 g/cm
3
, biểu hiện sự thay đổi rõ rệt so với mật độ lớp thượng

Manti bên dưới được chọn là 3.30 g/cm
3
.
Theo kết quả tính toán mặt Moho theo 2 phương pháp hồi quy bội và
phương pháp giải bài toán ngược 3D là khá tương đồng nhau về độ sâu. Và
cũng khá phù hợp với các kết quả của các tác giả nghiên cứu trước đây.
4.4. Kết luận chương 4
1. Tài liệu trọng lực đo đạc có độ tin cậy cao, với sai số xác định dị
thường Bouguer chỉ ở mức 0.089 mGal. Có tính đến hiệu chỉnh biến thiên
trọng lực và sử dụng thuật toán hiệu chỉnh địa hình đầy đủ, với bán kính vùng
ngoài được lấy bằng 50 km. Đây là một tài liệu mới có giá trị, có thể được sử
dụng trong các nghiên cứu đứt gãy và cấu trúc vỏ Trái đất lưu vực Sông Cả-
Rào Nậy.
2. Hệ thống đứt gãy trong khu vực nghiên cứu khá phức tạp cả về
phương phát triển cả về mức độ ảnh hưởng. Các đứt gãy: Sông Mã, Sông Cả,
Rào

Nậy là các đứt gãy cấp II, có độ sâu xuyên Vỏ và mang tính phân đới cấu
trúc. Các đứt gãy khác như: Nậm Chou, Nậm Nơn, Quỳ Hợp, Thanh Chương -
Kỳ Anh, là các đứt gãy cấp III có độ sâu và mức độ ảnh hưởng bé hơn.
3. Có sự biểu hiện phân chia rõ nét các ranh giới cơ bản vỏ Trái đất:
Moho, Conrad và mặt móng kết tinh.
- Mặt móng kết tinh biến đổi khá phức tạp, từ lộ ra trên bề mặt tới độ sâu 4
km. Mật độ trung bình lớp phủ trầm tích khu vực nghiên cứu đạt giá trị
2.632.66 g/cm
3
và độ chênh lệch với lớp "Granit" bên dưới cỡ 0.07 g/cm
3
.
- Mặt Conrad có độ sâu biến đổi trong phạm vi 1018km. Mật độ

trung bình của lớp "Granit" thay đổi từ 2.692.73 g/cm
3
và chênh lệch khác
biệt với lớp "Bazan" bên dưới cỡ 0.18 g/cm
3
.
- Nhìn chung độ sâu mặt Moho biến đổi trong giới hạn 2834 km và
có xu hướng chìm dần theo phương Tây bắc. Ranh giới này biểu hiện sự chênh
lệch mật độ trung bình lớp Bazan là 2.892.92 g/cm
3
và Thượng Manti là 3.30 g/cm
3
.



23
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kết luận
1. Kết quả xác định giá trị biến thiên trọng lực ngày đêm tại ba vị trí:
Hà Nội, Đà Nẵng và Tp. Hồ Chí Minh cho thấy biên độ biến đổi trong ngày
đạt 0.3 mGal. Giá trị này lớn hơn nhiều so với quy định trong đo đạc trọng lực
ở tỷ lệ 1/100.000 hoặc lớn hơn. Vì vậy, cần thiết phải tiến hành hiệu chỉnh
biến thiên trọng lực đối với các hệ máy trọng lực thế hệ cũ như GAK-7T,
GNU-K2, GNU-KC, GNU-KV, Z400
2. Giá trị hiệu chỉnh địa hình tại vùng núi Việt Nam là khá lớn, trên 15
mGal đối với khu vực Tây Bắc và Tây Nguyên. Vì vậy, cần thiết phải tiến
hành hiệu chỉnh địa hình với bán kính vòng ngoài lớn hơn 7.290 m như đã tiến
hành trong thành lập các bản đồ dị thường trọng lực Bouguer hiện nay ở Việt
Nam. Kết quả nghiên cứu của nghiên cứu sinh cho thấy:

- Chọn bán kính vòng trong tối ưu nhất là 2 km;
- Tối thiểu phải tiến hành tính toán hiệu chỉnh địa hình với bán kính
vòng ngoài là 50 km, tốt nhất là 70 km, đặc biệt là các tại khu vực có địa hình
biến đổi phức tạp.
3. Đối với khu vực nghiên cứu thiếu vắng các kết quả có được về đặc
điểm cấu trúc địa chất sâu thì nhất thiết phải thực hiện các phép phân tích, biến
đổi, tính toán thành phần trọng lực phục vụ xây dựng mô hình ban đầu cho giải
bài toán ngược trọng lực 2D. Cách tiếp cận xây dựng mô hình ban đầu, sử
dụng kết hợp các kết quả xử lý phân tích theo các phương pháp:
- Mặt cắt Gradient ngang; - Mặt cắt Gradient chuẩn hóa toàn phần;
- Và mặt cắt hệ số cấu trúc/mật độ trên cơ sở mô hình lăng trụ tròn
nằm ngang của nghiên cứu sinh có lẽ là hợp lý hơn cả và cho phép giảm thiểu
tính đa nghiệm và hội tụ nhanh trong việc giải bài toán ngược trọng lực 2D.
4. Bản đồ dị thường trọng lực Bouguer đầy đủ lãnh thổ Việt Nam
được xây dựng trên cơ sở công thức trọng lực bình thường quốc tế năm 1980
và hiệu chỉnh địa hình với bán kính ngoài tới 70 km có độ chi tiết khá cao. Có