Nghiên cứu cấu trúc kiến tạo khu vực thềm lục địa Bắc Miền Trung Việt Nam trên cơ sở xử lý, phân tích minh giải tổng hợp tài liệu địa vật lý: Luận án TS. Khoa học vật chất: 94401

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
_______________________

TRẦN VĂN KHÁ

TÊN ĐỀ TÀI LUẬN ÁN
NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC KIẾN TẠO KHU VỰC
THỀM LỤC ĐỊA BẮC MIỀN TRUNG VIỆT NAM TRÊN
CƠ SỞ XỬ LÝ, PHÂN TÍCH MINH GIẢI TỔNG HỢP
TÀI LIỆU ĐỊA VẬT LÝ

LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ

Hà Nội - 2018


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
_______________________

TRẦN VĂN KHÁ

NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC KIẾN TẠO KHU VỰC THỀM LỤC ĐỊA
BẮC MIỀN TRUNG VIỆT NAM TRÊN CƠ SỞ XỬ LÝ, PHÂN TÍCH
MINH GIẢI TỔNG HỢP
TÀI LIỆU ĐỊA VẬT LÝ

Chuyên ngành: Vật lý địa cầu
Mã số: 62440111
LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS.TS. ĐỖ ĐỨC THANH
2. TS. HOÀNG VĂN VƯỢNG

Hà Nội - 2018


Lời cam đoan
Nghiên cứu sinh cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng
nghiên cứu sinh. Các kết quả, số liệu được nêu trong luận án là trung thực và
chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả luận án

Trần Văn Khá


Lời cảm ơn
Để hoàn thành luận án này nghiên cứu sinh xin được gửi lời cảm ơn
chân thành tới PGS. TS. Đỗ Đức Thanh bộ môn Vật lý Địa cầu - Trường Đại
học khoa học tự nhiên, TS. Hoàng Văn Vượng phòng trọng lực - Viện Địa
chất và Địa vật lý biển đã tận tình hướng dẫn nghiên cứu sinh trong suốt quá
trình học tập và thực hiện luận án.
Nghiên cứu sinh cũng gửi lời cảm ơn tới các thầy, cô bộ môn Vật lý
Địa cầu – Khoa Vật lý đã tạo điều kiện cho nghiên cứu sinh được học tập và
nghiên cứu tại bộ môn.
Cũng qua đây cho nghiên cứu sinh được gửi lời cảm ơn tới các cán bộ
phòng trọng lực biển, lãnh đạo Viện Địa chất và Địa vật lý biển đã hết sức tạo
điều kiện cho nghiên cứu sinh có thể hoàn thiện được luận án này.
Một lần nữa nghiên cứu sinh xin gửi lời cảm ơn tới tất cả bạn đồng

nghiệp, gia đình đã tạo điều kiện để nghiên cứu sinh hoàn thiện được luận án
này.
Hà Nội, Ngày 03 tháng 12 năm 2018
Nghiên cứu sinh

Trần Văn Khá


MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa
Lời cam đoan
Lời cảm ơn
Mục lục………………………………………………………………………...i
Danh mục các ký hiệu và các chữ viết tắt……………………………………..iv
Danh mục bảng biểu…………………………………………………………...v
Danh mục các hình vẽ………………………………………………………...vi
Mở đầu

1

Chương 1. Tổng quan tình hình nghiên cứu về địa chất-địa vật lý

5

trên khu vực thềm lục địa bắc Miền Trung Việt Nam
1.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu trong nước

6

1.1.1. Về địa vật lý

7

1.1.2. Về địa chất

10

1.1.3. Về kiến tạo

11

1.1.4.Về địa hình – địa mạo

14

1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu ngoài nước

19

1.2.1. Về công tác khảo sát

19

1.2.2. Về các công trình nghiên cứu và dữ liệu địa chất – địa vật lý

21

i

Chương 2. Phương pháp nghiên cứu – một số đề xuất cải tiến và kết
quả tính toán thử nghiệm

27

2.1. Cơ sở lý thuyết các phương pháp nghiên cứu

27

2.1.1. Phương pháp gradient chuẩn hóa toàn phần (NFG) hai chiều

27

2.1.2. Phương pháp gradient ngang cực đại

30

2.1.3. Phương pháp nâng trường

33

2.1.4. Phương pháp mô hình hóa trọng lực 2D

33

2.1.5. Phương pháp mô hình hóa trọng lực 3D

37

2.2. Những đề xuất cải tiến phương pháp

41

2.2.1. Đề xuất cải tiến phương pháp gradient chuẩn hóa toàn phần

41

2.2.2. Đề xuất cải tiến phương pháp gradient ngang cực đại

54

Chương 3. Đặc điểm cấu trúc kiến tạo khu vực thềm lục địa bắc

63

miền trung việt nam theo tài liệu địa vật lý
3.1. Nguồn tài liệu sử dụng

63

3.2. Kết quả áp dụng phương pháp gradient chuẩn hóa toàn phần cải tiến

66

xác định các ranh giới cấu trúc sâu khu vực nghiên cứu
3.3. Kết quả áp dụng phương pháp gradient ngang cực đại cải tiến xác

71

định hệ thống đứt gẫy trên khu vực nghiên cứu
3.4. Nghiên cứu và xác định độ sâu địa hình ranh giới Moho trên khu

81

vực nghiên cứu
3.4.1. Độ sâu ranh giới mặt Moho khu vực thềm lục địa được bổ sung

ii

82


3.4.2. Độ sâu tới bề mặt Moho

87

3.5. Một số đặc điểm cấu trúc kiến tạo khu vực thềm lục địa bắc miền
Trung Việt Nam theo tài liệu địa vật lý

91

Kết luận và kiến nghị

94

Kết luận

94

Kiến nghị những nghiên cứu tiếp theo

95

Danh mục các công trình khoa học của nghiên cứu sinh liên quan đến
luận án

96

Tài liệu tham khảo

97

iii


Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt
Ký hiệu, chữ viết
tắt
NFG

Từ Tiếng Anh

Nghĩa Tiếng Việt

Normal Full Gradient

HGM

Horiziontal Gradient

Maxima
National Oceanic and
Atmospheric Administration

Gradient chuẩn hóa toàn
phần
Gradient ngang cực đại

NOAA

NGDC
QĐTS
CHLB
PVEP
GS.TS

Cục quản lý đại dương
và khí quyển quốc gia
Mỹ

National Geophysical Data Trung tâm Dữ liệu địa
Center
vật lý quốc gia Mỹ
Quần Đảo Trường Sa
Cộng Hòa Liên Bang
PetroVietnam Exploration Tổng Công ty Thăm dò
Production Corporation
Khai thác Dầu khí
Giáo Sư. Tiến Sĩ

iv


Danh mục biểu bảng
Bảng 2.1. Các tham số vật lý của lăng trụ hình hộp với một chiều kéo dài vô
hạn……………………………………………………………………………41
Bảng 2.2. Tham số của hai mô hình trọng lực……………………………….43
Bảng 2.3. Tham số của mô hình 3 với khoảng cách Δx=0.5, số điểm
M=200………………………………………………………………………..46
Bảng 2.4. Tham số của mô hình 4 với khoảng cách Δx=0.5, số điểm
M=200..............................................................................................................47
Bảng 2.5. Tham số của mô hình 5 với khoảng cách Δx=0.5, số điểm
M=200………………………………………………………………………..47
Bảng 2.6. Các tham số đo trọng lực trên tuyến AA’………………………... 51
Bảng 2.7 Tham số mô hình trọng lực (dx=dy=1)……………………………57
Bảng 2.8 Tham số mô hình trọng lực (dx=dy=1)……………………………58
Bảng 3.1. Độ sâu đáy trầm tích và mật độ trầm tích được tính toán
Từ vận tốc sóng theo tài liệu địa chấn…………………………………….....83
Bảng 3.2. Độ sâu đáy trầm tích và mật độ trầm tích được tính toán
từ vận tốc sóng theo tài liệu địa chấn………………………………………..84
Bảng 3.3. So sánh kết quả độ sâu Moho tính toán với điểm Moho địa chấn
và nghiên cứu Trung.N.N…………………………………………………….90

v


Danh mục các hình vẽ
Hình 1.1.Các yếu tố kiến tạo bể Phú Khánh và lân cận Theo Trần Ngọc
Toản và Nguyễn Hồng Minh 1996 .................................................................12
Hình 2.1. Vị trí các điểm trên lưới dùng để tính toán giá trị

max H[∆𝑔]𝑖,𝑗 (Blakely và Simpson )...............................................................32
Hình 2.2. Vật thể hai chiều có tiết diện ngang bất kỳ……………………….34
Hình 2.3 - Xấp xỉ vật thể có tiết diện ngang bất kỳ bằng đa giác N cạnh …..35
Hình 2.4 - Việc phân chia mỗi cạnh đa giác thành các đoạn .…………. …...35
Hình 2.5. Mô hình trọng lực lăng trụ 3 chiều………………………………...38
Hình 2.6. Mô hình dị thường trọng lực; a) dị thường trọng lực với các tham số
như trên bảng 2.1 gây ra; b) Mô hình trọng lực với các tham số như trên bảng
2.1……………………………………………………………………….........41
Hình 2.7. NFG được tính toán từ dị thường trọng lực trên hình 2.6: a) Mối liên
hệ giữa giá trị NFG cực đại và hệ số hài N; b) NFG với hệ số hài lựa chọn
N=13; c) NFG với sự lựa chọn N là hai phần ba số điểm (N=67)…………..42
Hình 2.8. Dị thường trọng lực mô hình 1…………………………………….44
Hình 2.9 Dị thường trọng lực mô hình 2…………………………………….44
Hình 2.10. Mối liên hệ giữa N và NFG cực đại trên mô hình 1……………..44
Hình 2.11. Mối liên hệ giữa N và NFG cực đại trên mô hình 2……………..44
Hình 2.12. Gradient chuẩn hóa toàn phần tính trên mô hình 1
với các hệ số N được chọn …………………………………………………..45
Hình 2.13. Gradient chuẩn hóa toàn phần được tính trên mô hình 2
với các hệ số N được chọn …………………………………………………..45
Hình 2.14. Dị thường trọng lực mô hình 3…………………………………...47

vi


Hình 2.15. Dị thường trọng lực: b) đồ thị NFG cực đại và số hài; c) Gradient
chuẩn hóa toàn phần được tính trên mô hình 3 với các hệ số N được chọn
55……………..................................................................................................48
Hình 2.16. Dị thường trọng lực mô hình 4…………………………………..48
Hình 2.17. a). Dị thường trọng lực: b) đồ thị NFG cực đại và số hài; c)
Gradient chuẩn hóa toàn phần được tính trên mô hình 4 với các hệ số N được

chọn ….............................................................................................................49
Hình 2.18. Dị thường trọng lực mô hình 5…………………………………...49
Hình 2.19. a). Dị thường trọng lực: b) đồ thị NFG cực đại và số hài; c)
Gradient chuẩn hóa toàn phần được tính trên mô hình 5 với các hệ số N được
chọn ….............................................................................................................50
Hình 2.20. Vị trí tuyến AA’………………………………………………….51
Hình 2.21. Sự thay đổi của NFG cực đại theo số hài N……………………...52
Hình 2.22. Mặt cắt địa chấn tuyến AA’ (đẳng thời)…………………………52
Hình 2.23. Mặt cắt NFG tuyến AA’ ứng với N=20……………………….....53
Hình 2.24. Hàm số y trong miền x thuộc [-2,2]……………………………...56
Hình 2.25. Mô hình 1: Hai vật thể lăng trụ chữ nhật nằm tách rời nhau: a). Mô
hình 2 vật thể trọng lực lăng trụ đứng chữ nhật (bảng 2.7) trong không gian 3
chiều XYZ; b) Mô hình 2 vật thể trọng lăng trụ đứng chữ nhật trên mặt phẳng
XY; c) trường trọng lực do 2 vật thể lăng trụ đứng tạo ra trên mặt quan sát; d)
gradient ngang toàn phần do 2 vật thể lăng trụ đứng gây ra trên mặt quan sát;
e) HGM theo Blakely và Simpson (2); f) HGM theo hệ điều kiện cải tiến
(2.33)………………………………………………………………………....57
Hình 2.26. Mô hình 2: Mô hình hai vật thể lăng trụ đứng chữ nhật nằm chồng
lên nhau:a). Mô hình 2 vật thể dạng lăng trụ đứng chữ nhật (bảng 2.8) trong
không gian 3 chiều XYZ; b) Mô hình 2 vật thể trọng lăng trụ đứng chữ nhật
trên mặt phẳng XY; c) trường trọng lực do 2 vật thể lăng trụ đứng tạo ra trên
mặt quan sát; d) gradient ngang toàn phần do 2 vật thể lăng trụ đứng gây ra

vii


trên mặt quan sát; e) HGM theo Blakely and Simpsonvới hệ điều kiện (2.10);
f) HGM với hệ điều kiện cải tiến (2.33)……………………………………...59
Hình 2.27. a) Vùng nghiên cứu; b) Dị thường trọng lực Bouguer tại mức
nâng trường 10km…………………………………………………………...60

Hình 2.28. a) Gradient ngang toàn phần được tính theo dị thường trọng lực
Bouguer mức nâng trường lên 10km ; b) HGM được tính theo hệ điều kiện
(2.11); c) HGM được tính theo hệ điều kiện(2.10); d) HGM chồng chập kết
quả của 2.20b và 2.20c (chấm màu xanh là HGM theo hệ điều kiện (2.10),
chấm màu đen là HGM theo hệ điều kiện (2.33), đường màu đỏ là các đứt gẫy
theo tài liệu địa chất)………………………………………………………....61
Hình 3.1. Bản đồ dị thường trọng lực Free-air nguồn Sandwell …………….64
Hình 3.2. Bản đồ độ sâu đáy biển nguồn GEBCO …………………………..64
Hình 3.3. Bản đồ dị thường trọng lực Bouguer đầy đủ và các tuyến trọng lực
và địa chấn sâu được sử dụng trong luận án (tuyến màu đen là trọng lực thành
tầu Gagarynsky, màu xanh nhạt, màu xanh thẫm địa chấn sâu dự án CSL0708)……………………………………………………………………………65
Hình 3.4. Bản đồ bề dầy trầm tích …………………………………………..65
Hình 3.5. Mặt cắt NFG tuyến PKG09-09 với hệ số hài đựa lựa chọn hợp
lý……………………………………………………………………………...66
Hình 3.6. Mặt cắt NFG tuyến PKG09_03 với hệ số hài đựa lựa chọn hợp
lý …………………………………………………………………………….66
Hình 3.7. Mặt cắt NFG tuyến PKBE08N37 với hệ số hài đựa lựa chọn hợp
lý …………………………………………………………………………….67
Hình 3.8.Mặt cắt NFG tuyến PKBE08N29 với hệ số hài đựa lựa chọn hợp
lý …………………………………………………………………………….67
Hình 3.9. Mặt cắt NFG tuyến 1 với hệ số hài đựa lựa chọn hợp lý …………67
Hình 3.10. Mặt cắt NFG tuyến 2 với hệ số hài đựa lựa chọn hợp lý ………..68

viii


Hình 3.11. Mặt cắt NFG tuyến 3 với hệ số hài đựa lựa chọn hợp lý ………..68
Hình 3.12. Mặt cắt NFG tuyến 4 với hệ số hài đựa lựa chọn hợp lý ……….68
Hình 3.13. Mặt cắt NFG tuyến PKGE09-09 với mức nâng trường lên 20km
với hệ số hài lựa chọn hợp lý N=16 (đường màu đen là độ sâu tới bề mặt

Moho được tính toán từ địa chấn)……………………………………………69
Hình 3.14 Mặt cắt cấu trúc địa chất tuyến PKGE09-09 theo tài liệu trọng lực
trên cơ sở áp dụng phương pháp NFG để xác định các thông tin độ sâu tới đáy
trầm tích và độ sâu tới bề mặt Moho…………………………………………69
Hình 3.15. Gradient ngang cực đại tại mức 0km (màu xanh là theo phương
pháp cải tiến, màu đen là theo Blakely)..........................................................72
Hình 3.16. Gradient ngang cực đại tại mức nâng trường lên 5km (màu xanh là
theo phương pháp cải tiến, màu đen là theo Blakely).....................................73
Hình 3.17. Gradient ngang cực đại tại mức nâng trường lên 10km (màu xanh
là theo phương pháp cải tiến, màu đen là theo Blakely).................................74
Hình 3.18. Gradient ngang cực đại tại mức nâng trường lên 15km (màu xanh
là theo phương pháp cải tiến, màu đen là theo Blakely).................................75
Hình 3.19. Gradient ngang cực đại tại mức nâng trường lên 20km (màu xanh
là
theo
phương
pháp
cải
tiến,
màu
đen
là
theo
Blakely)...........................................................................................................76
Hình 3.20. Gradient ngang cực đại tại mức nâng trường lên 25km (màu xanh
là theo phương pháp cải tiến, màu đen là theo Blakely).................................77
Hình 3.21. Gradient ngang cực đại tại mức nâng trường lên 30km (màu xanh
là theo phương pháp cải tiến, màu đen là theo Blakely).................................78
Hình 3.22. Sơ đồ đứt gẫy tổng hợp theo tài liệu địa chất và địa vật lý và các
đứt gẫy được bổ sung theo HGM cải tiến.......................................................79

Hình 3.23. Tuyến địa chấn PKGE09-09, (đường màu xanh), vị trí đường màu
đỏ chỉ điểmn giao nhau giữa PKGE09-09 và tuyến PKBE08N37 được sử dụng
xác định độ sâu đến mặt Moho trong luận án này…………………………...82

ix


Hình 3.24. Mặt cắt địa chấn PKBE08N37 (tuyến màu xanh) hình 3.24a (vị trí
đường màu đỏ chỉ điểm giao tuyến 1 và PKGE09-09); Hình 3.24b. mặt cắt
AA’ được lấy từ hình3.24a, vị trí đường màu đỏ trong hình 3.24b để xác định
độ sâu tới mặt Moho…………………………………………………………82
Hình 3.25. Tuyến địa chấn PKBE09-08, (đường màu xanh), vị trí đường màu
đỏ chỉ điểmgiao nhau giữa PKGE09-09 và tuyến PKBE08N29 được sử dụng
xác định độ sâu đến mặt Moho trên khu vực nghiên cứu………………........84
Hình 3.26. Mặt cắt địa chấn tuyến PKBE08N29 (tuyến màu xanh) hình 3.26a
(vị trí đường màu đỏ chỉ điểm giao tuyến PKBE08N29 và PKBE09-08);
Hình3.26b. mặt cắt AA’ được lấy từ hình 3.26a, vị trí đường màu đỏ trong
hình 3.26b để xác định độ sâu tới bề mặt Moho……………………………..84
Hình 3.27. Hàm phân bố mật độ theo bề dầy trầm tích trên cơ sở tài liệu Bảng
3.1, 3.2………………………………………………………………………..85
Hình 3.28. Sơ đồ phân bố mật độ trung bình theo bề dầy trầm tích ………...86
Hình 3.29. Dị thường trọng lực khu vực nghiên cứu: a). Dị thường trọng lực
Free-air gf; b). dị thường trọng lực Bouguergf-gw; c). Dị thường trọng lực sau
khi đã loại bỏ lớp trầm tích gcrust-mantle; d) Dị thường dư mantle……………..88
Hình 3.30. Bản đồ độ sâu tới bề mặt Moho trên cơ sở giải bài toán ngược
trọng lựckhu vực nghiên cứu. Tỷ lệ 1:200.000………………………………89
Hình 3.31 Sơ đồ kiến tạo và hệ thống đứt gẫy khu vực nghiên cứu theo tài liệu
địa vật lý ……………………………………………………………………..92

x

Mở đầu
Biển Đông Việt Nam rộng lớn gấp nhiều lần so với phần lãnh thổ trên
đất liền, bao gồm toàn bộ thềm lục địa pháp lý quy định theo công ước luật
biển 1982 của Liên hợp quốc và các vùng quần đảo Trường Sa - Hoàng Sa.
Đã có rất nhiều hoạt động khảo sát, tìm kiếm thăm dò, khai thác tài nguyên
cũng như nghiên cứu trong nước để khẳng định chủ quyền Biển Đảo Việt
Nam. Từ những năm 50 đến nay đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về địa
chất và địa vật lý do các nhà khoa học trong nước và ngoài nước công bố trên
vùng thềm lục địa Bắc Miền Trung –Hoàng Sa thuộc Biển Đông Việt Nam.
Trong số này có những kết quả tổng hợp trong dạng các tập bản đồ địa chất,
địa vật lý vùng Biển Đông và lân cận như Atlats “Các điều kiện tự nhiên và
môi trường vùng biển Việt Nam và vùng kế cận” tỷ lệ 1:1000.000 do TS.
Nguyễn Thế Tiệp làm chủ biên 2006-2010. Cho đến nay đây là các bản đồ địa
chất - địa vật lý tỷ lệ lớn nhất được xuất bản chính thức cho Biển Đông.
Ngoài ra còn có các khảo sát địa chất – địa vật lý khác trên thềm lục địa Việt
Nam. Việc minh giải các tài liệu địa chất - địa vật lý trên vùng thềm lục địa
Bắc Miền Trung –Hoàng Sa cũng đã được rất nhiều tác giả trong và ngoài
nước thực hiện và công bố trên các tạp chí trong và ngoài nước. Tuy nhiên,
nghiên cứu sinh nhận thấy rằng vẫn còn tồn tại một vài vấn đề chưa được giải
quyết thỏa đáng trong các nghiên cứu trước đây về việc xác định các hệ thống
đứt gẫy theo tài liệu địa vật lý cũng như cấu trúc Moho khu vực thềm lục địa
Việt Nam. Về phương pháp phân tích số liệu cũng tồn tại một vài hạn chế
trong việc xác định hệ số hài phù hợp khi áp dụng phương pháp NFG. Trước
đây các tác giả trong nước thường sử dụng hệ số hài bằng hai phần ba số điểm
để xác định độ sâu tới nguồn theo tài liệu trọng lực, tuy nhiên việc lựa chọn
này chỉ đúng cho một số ít trường hợp. Chính vì vậy, trong luận án này
nghiên cứu sinh đi sâu vào nghiên cứu và áp dụng cách thức lựa chọn số hài

1


theo công trình của Aydin [26, 26]. Việc lựa chọn hài này đã cho kết quả phù
hợp hơn đối với mô hình lý thuyết và cũng đã được kiểm nghiệm trên số liệu
thực tế. Ngoài ra, việc xác định hệ thống đứt gẫy theo phương pháp gradient
ngang cực đại Blakely và Simpson [29] cũng vẫn còn hạn chế. Độ sâu bề mặt
Moho trên khu vực nghiên cứu đã được nhiều nghiên cứu trong nước và thế
giới công bố, tuy nhiên các kết quả này có sự khác nhau, điều này do không
có điểm tựa độ sâu bề mặt Moho trên khu vực nghiên cứu. Nhằm khắc phục
những hạn chế đó, nghiên cứu sinh đã lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu cấu trúc
kiến tạo khu vực thềm lục địa Bắc Miền Trung Việt Nam trên cơ sở xử lý,
phân tích minh giải tổng hợp tài liệu địa vật lý” cho luận án của mình.
Mục đích nghiên cứu:
- Đề xuất cải tiến nhằm khắc phục hạn chế của một số phương pháp
phân tích, xử lý tài liệu trường thế nhằm nâng cao khả năng áp dụng các
phương pháp đó trong nghiên cứu cấu trúc sâu.
- Bổ sung thêm một số thông tin mới về cấu trúc địa chất vỏ trái đất nói
chung, cấu trúc mặt Moho nói riêng khu vực thềm lục địa bắc Miền Trung
Việt Nam.
Đối tượng nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu luận án bao gồm: phân bố mật
độ trầm tích Kainozoi, hệ thống đứt gẫy và độ sâu tới bề mặt Moho khu vực
thềm lục địa Bắc Miền Trung –Hoàng Sa.
Nhiệm vụ của luận án: Với những đối tượng nghiên cứu kể trên, để đạt được
mục tiêu đề ra, luận án bao gồm những nhiệm vụ sau:
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết, từ đó đề xuất cải tiến nhằm nâng cao hiệu
quả áp dụng của một số phương pháp phân tích và xử lý số liệu trường thế.
- Xây dựng hàm phân bố mật độ trung bình cho tầng trầm tích trên toàn
khu vực nghiên cứu

2


- Xác định hệ thống đứt gẫy trên khu vực nghiên cứu theo tài liệu trọng
lực
- Xác định độ sâu tới bề mặt Moho trên cơ sở các tài liệu địa chấn bổ
sung trên khu vực nghiên cứu
- Phát hiện một số đặc điểm cấu trúc-kiến tạo khu vực thềm lục địa Bắc
miền trung Việt Nam
Kết quả khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài:
- Đã đưa ra các đề xuất cải tiến đối với phương pháp NFG và HGM
trong việc phân tích số liệu trọng lực.
- Các kết quả đạt được của luận án trong việc nghiên cứu cấu trúc kiến
tạo trên thềm lục địa Việt Nam và lân cận cho thấy tính ứng dụng và hiệu quả
cao của hệ phương pháp và những đề xuất cải tiến đã lựa chọn. Các kết quả
này có thể góp phần phục vụ công tác xác định đường ranh giới ngoài thềm
lục địa Việt Nam, đặc biệt là vùng quần đảo Hoàng Sa.
Những điểm mới luận án:
- Áp dụng thành công việc lựa chọn hệ số hài hợp lý đối với phương
pháp NFG trong việc xây dựng mô hình cấu trúc địa chất theo tài liệu trọng
lực. Đề xuất cải tiến và nâng cao hiệu quả phương pháp HGM nhằm xác định
biên cấu trúc và hệ thống đứt gẫy trong phân tích và xử lý số liệu trường thế.
- Xây dựng được hàm phân bố mật độ tầng trầm tích Kainozoi trên khu
vực thềm lục địa Bắc Miền Trung –Hoàng Sa.
- Đã bổ sung thêm hai điểm độ sâu tới mặt Moho theo tài liệu địa chấn,
qua đó đã xác định lại độ sâu tới Moho trên khu vực nghiên cứu có kết quả sát
với thực tế hơn.

3

- Bước đầu đã phân vùng cấu trúc kiến tạo trên cơ sở áp dụng các
phương pháp cải tiến trên và kết quả độ sâu tới bề mặt Moho cho khu vực
nghiên cứu.
Cấu trúc luận án: Ngoài phần mở đầu, kết luận và các kiến nghị, luận án
gồm 3 chương
- Chương 1: Giới thiệu tổng quan về tình hình nghiên cứu địa chất-địa
vật lý từ những năm 1950 đến nay và các công trình công bố trong và ngoài
nước liên quan trên khu vực nghiên cứu
- Chương 2: Giới thiệu về các phương pháp nghiên cứu: phương pháp
gradient chuẩn hóa toàn phần (NFG), gradient ngang cực đại (HGM), gradient
ngang cực đại cải tiến, các phương pháp mô hình hóa cấu trúc trọng lực hai
chiều và ba chiều
- Chương 3. Đưa ra các mặt cắt cấu trúc trên cơ sơ phương pháp NFG
với sự lựa chọn hài hợp lý, hệ thống đứt gẫy theo phương pháp HGM và
HGM cải tiến, bản đồ phân bố mật độ trung bình tầng trầm tích, bản đồ độ sâu
tới bề mặt Moho khu vực nghiên cứu và sơ đồ phân vùng cấu trúc kiến tạo
trên khu vực nghiên cứu.

4


Chương 1.
TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ ĐỊA CHẤT - ĐỊA VẬT
LÝ TRÊN KHU VỰC THỀM LỤC ĐỊA BẮC MIỀN TRUNG
VIỆT NAM
Khu vực nghiên cứu nằm chồng lên một phần bể Sông Hồng ở phía
Bắc, Phía Đông Bắc là toàn bộ bể Nam Hải Nam, Phía Đông Hoàng Sa giáp
trũng sâu Biển Đông, phía Nam là bể Phú Khánh, phía Đông là lục địa. Đã có
những khảo sát đo đạc địa vật lý nhằm làm sang tỏ cấu trúc vỏ trên khu vực

nghiên cứu, tuy nhiên các số liệu đo địa vật lý để nghiên cứu cấu trúc sâu ở
đây còn rất hạn chế. Đặc biệt, ở khu vực quần đảo Hoàng Sa, vùng trũng sâu
Biển Đông và bể Phú Khánh có ít số liệu, hoặc có nhưng thông tin cấu trúc
sâu bị hạn chế bởi các thiết bị đo đạc địa chấn hay tài liệu khoan còn ít và chủ
yếu khoan trong tầng trầm tích Kainozoi được một vài kilomet, điều này làm
hạn chế khả năng sử dụng chúng trong việc làm tựa cho giải ngược với số liệu
trọng lực. Chính vì vậy cần thu thập thêm các thông tin tài liệu địa chấn, tài
liệu khoan kết hợp các tài liệu địa chấn sâu phía Việt Nam đo được gần đây
để làm sang tỏ thêm cấu trúc vỏ khu vực nghiên cứu và lân cận.
Vùng biển thuộc chủ quyền của Việt Nam trên Biển Đông rộng lớn gấp
nhiều lần so với phần lãnh thổ trên đất liền, bao gồm toàn bộ thềm lục địa
pháp lý quy định theo Công ước luật biển 1982 của Liên hợp quốc và các
vùng quần đảo Trường Sa - Hoàng Sa. Từ hàng trăm năm qua và đặc biệt là
mấy chục năm gần đây, các thế hệ người Việt Nam đã liên tiếp thực hiện
hàng trăm hàng ngàn lượt điều tra, khảo sát, tìm kiếm thăm dò, nghiên cứu,
khai thác tài nguyên để làm chủ thực sự vùng biển rộng lớn và giàu có này.
Về lĩnh vực địa chất và địa vật lý, ngoài những công trình do các nhà nghiên
cứu Việt Nam trực tiếp tiến hành trong 50 năm qua còn có nhiều công trình

5


của các nghiên cứu nước ngoài tiến hành độc lập hoặc hợp tác với Việt Nam
trên vùng Biển Đông. Có nhiều kết quả quan trọng đã được công bố về địa
chất và địa vật lý trên Biển Đông nói chung và trên vùng biển Việt Nam nói
riêng. Trong số này có những kết quả tổng hợp trong dạng các tập bản đồ địa
chất, địa vật lý các vùng biển Đông nam Á, trong đó có Biển Đông của các
nhà nghiên cứu Mỹ (Hayes, Taylor, 1986). Đến năm 1987, Nhà xuất bản
Quảng Đông (Trung Quốc) chính thức xuất bản tập atlas địa chất - địa vật lý
Biển Đông gồm 11 bản đồ chuyên đề ở tỷ lệ 1:2.000.000. Trong khi đó, trên

vùng biển của chúng ta, các kết quả điều tra khảo sát, nghiên cứu trong nhiều
năm qua trên các khu vưc khác nhau và nhiều chuyên đề khác nhau đã đạt độ
chi tiết ở các tỷ lệ lớn hơn nhiều lần. Có những vùng trên thềm lục địa chúng
ta đã có các bản đồ chuyên đề với mức độ chi tiết trong các tỷ lệ 1:50.000 và
lớn hơn. Trong khuôn khổ của các đề tài địa chất - địa vật lý thuộc chương
trình nghiên cứu biển thực hiện từ những năm 1980 trở lại đây chúng ta đã
hoàn thành xây dựng nhiều bản đồ chuyên đề với phạm vi phổ biến là trên
toàn thềm lục địa cũng như một số vùng biển lân cận trên Biển Đông. Trong
số này, có những bản đồ chuyên đề quan trọng như bản đồ địa mạo, bản đồ
trầm tích đáy, bản đồ cấu trúc kiến tạo, các bản đồ các trường trọng lực và từ,
bản đồ cấu trúc sâu, bản đồ cấu tạo các bể trầm tích, các thành tạo đệ tứ đều
đã đạt mức độ chính xác và độ chi tiết cao.
1.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu trong nước
Trên vùng thềm lục địa miền Trung Việt Nam và khu vực lân cận có rất
nhiều nhà khoa học về địa chất, địa vật lý tiến hành nghiên cứu theo các
hướng chuyên sâu khác nhau nhằm phục vụ công tác thăm dò tìm kiếm
khoáng sản, làm sáng tỏ lịch sử phát triển địa chất, củng cố luận cứ khoa học
để khẳng định và mở rộng đường ranh giới trên biển, bảo vệ lãnh hải của Tổ
quốc.

6


1.1.1. Về địa vật lý
Có rất nhiều công trình nghiên cứu của các nhà địa vật lý trong nước
trên khu vực thềm lục địa bắc Miền Trung và lân cận, trong đó phải kể đến
các công trình nghiên cứu sau đây: “Một số đặc trưng cơ bản của trường Địa
vật lý trên thềm lục địa Việt Nam và khu vực kế cận” của tác giả Bùi Công
Quế và cộng sự [7] , “Một số đặc trưng của các dị thường địa vật lý và cấu
trúc vỏ Trái đất thềm lục địa Việt Nam và Biển Đông ” của tác giả Bùi Công

Quế [14] trong đó đề cập tới hệ phương pháp xử lý và tổng hợp tài liệu trọng
lực, địa chấn và động đất nhằm xác định đặc điểm các trường địa vật lý, đồng
thời xác định đặc điểm cấu trúc các ranh giới cơ bản vỏ Trái đất, đặc điểm địa
động lực và hệ thống đứt gẫy khu vực thềm lục địa Việt Nam, QĐTS và lân
cận. Bên cạnh đó, trong công trình nghiên cứu của tác giả Bùi Công Quế và
các cộng sự [8, 9, 10, 11,12, 13, 15] đã tiến hành thành lập các bản đồ dị
thường trọng lực Free-air, bản đồ dị thường Bouguer, xây dựng cơ sở khoa
học cho việc xác định ranh giới ngoài thềm lục địa Việt Nam. Ngoài ra phải
kể đến công trình nghiên cứu của Hoàng Văn Vượng, Đỗ Chiến Thắng (Viện
Địa chất và Địa vật lý biển): “Về khả năng minh giải tổng hợp tài liệu trọng
lực nghiên cứu móng trước Kainozoi thềm lục địa Việt Nam” . Trong công
trình này nhóm tác giả đã nghiên cứu đặc điểm cấu trúc móng trước Kainozoi
và mối liên quan đến triển vọng dầu khí thềm lục địa Việt Nam trên cơ sở xử
lý tổng hợp tài liệu trọng lực-từ và các tài liệu địa vật lý địa chất kiến tạo có
trong khu vực. Trong công trình này các tác giả cũng tập trung nghiên cứu
cấu trúc sâu, bề dầy trầm tích khu vực Vịnh Bắc Bộ, thềm lục địa Tây Nam,
xác định các ranh giới mật độ, các phá hủy kiến tạo, các hệ thống đứt gẫy trên
khu vực thềm lục địa trên cơ sở các phương pháp NFG, HGM, mô hình hóa
cấu trúc. Đỗ chiến Thắng, Hoàng Văn Vượng [18] cũng đã xử lý và phân tích

7


các số liệu từ và trọng lực phục cho việc xác định bề dầy trầm tích Kainozoi
cho việc xác định ranh giới ngoài thềm lục địa.
Đáng chú ý nhất trên khu vực thềm lục địa Việt Nam và khu vực trũng
sâu Biển Đông là vào tháng 4-5/2007, tháng 6-7/2008 việc đo trực tiếp trường
trọng lực, địa từ và sóng địa chấn với hàng ngàn km tuyến đã đươc CHLB
Nga thực hiện. Sau đó trong năm 2009, PVEP đã chủ trì thực hiện đo bổ sung
đồng bộ hơn 6000 km tuyến các số liệu trọng lực, địa chấn, độ sâu đáy biển.

Có thể nói đây là nguồn số liệu địa vật lý đặc biệt quý giá trên vùng thềm lục
địa miền Trung Việt Nam và lân cận. Gần đây nhất Ủy Ban biên giới Bộ
ngoại giao Việt Nam (Viện Địa chất và Địa Vật lý biển tham gia chủ trì
chính) đã đệ trình lên Ủy Ban ranh giới thềm lục địa của Liên Hợp Quốc báo
cáo ranh giới ngoài thềm lục địa mở rộng. Tuy nhiên, việc nghiên cứu và xây
dựng các chứng cứ mới về địa chất, địa mạo và địa vật lý để có một cơ sở
khoa học vững chắc về khu vực thềm lục địa Bắc Trung bộ - Hoàng Sa vẫn vô
cùng cấp bách và cần thiết, đặc biệt trong trường hợp có thể cập nhật, bổ sung
cho hồ sơ ranh giới ngoài thềm lục địa mở rộng phần phía bắc (VNM-N) và là
cơ sở cần thiết để hoàn thiện bổ sung hồ sơ cho khu vực giữa (VNM-C) của
thềm lục địa Việt Nam sẽ đệ trình lên Liên hiệp quốc trong tương lai (2020),
đây cũng là một phần mục tiêu mà luận án này muốn hướng đến. Để làm
được điều này, cần phải tiến hành xử lý và phân tích minh giải tổng hợp các
tài liệu trọng lực, địa chấn và cung cấp những bằng chứng dưới sâu về cấu
trúc vỏ Trái đất nhằm khẳng định cho sự kéo dài tự nhiên của lãnh thổ và
thềm lục địa, phục vụ công tác xác định ranh giới ngoài thềm lục địa theo các
khoản quy định trong Điều 76, UNCLOS 1982.
Những công trình nghiên cứu, đề án được các nhà khoa học Việt nam
thực hiện trên khu vực nghiên cứu của đề tài và các khu vực kế cận khá phong
phú. Tại Viện Địa chất và Địa vật lý biển có thể kể đến nguồn tư liệu từ

8


chuyên mục “Xây dựng bản đồ dị thường trọng lực 1:1.000.000 vùng biển
Việt Nam và kế cận”, “Xây dựng bản đồ độ sâu đáy biển 1:1.000.000 vùng
biển Việt Nam và kế cận” thuộc đề tài cấp Nhà nước KC-09-02 do GS.TS.
Bùi Công Quế chủ nhiệm; nguồn số liệu trọng lực thành tàu, độ sâu đáy biển
được đo bởi tàu Gagarinsky, Attalante. Các đề án được thực hiện tại Viện
Địa chất và Địa vật lý biển trong những năm gần đây là một nguồn tư liệu

trọng lực rất có giá trị. Một số kết quả của chuyên mục “Thành lập bản đồ dị
thường trọng lực tỷ lệ 1:1.000.000”, “Thành lập bản đồ độ sâu đáy biển tỷ lệ
1:1.000.000” thuộc đề tài cấp Nhà nước KC-09-02 do GS.TS. Bùi Công Quế
chủ nhiệm năm 2001-2005 có ý nghĩa rất lớn cho các nghiên cứu về trầm tích
trên thềm lục địa Việt nam và lân cận theo tài liệu địa vật lý. Các đề tài cấp
Nhà nước nêu trên có qui mô nghiên cứu lớn nhất từ trước đến nay trong lĩnh
vực thành lập các bản đồ đặc điểm các trường địa vật lý trên biển, khối lượng
tài liệu trọng lực thu thập qua đề tài này là rất lớn và khá đa dạng. Vì vậy việc
tiếp thu và kế thừa những kết quả mà đề tài đạt được trong giai đoạn trước
đây sẽ tạo điều kiện rất thuận lợi cho những lĩnh vực nghiên cứu có liên quan
trong thời gian tiếp theo.
Việc đo trọng lực biển, đo độ sâu của tàu Gagarinski trong hai chuyến
khảo sát biển tổng hợp với sự hợp tác khoa học giữa Việt Nam và Viện Hải
dương học Thái Bình Dương Liên bang Nga cũng đã được thực hiện vào các
năm 1990 và 1992. Phạm vi của hai chuyến khảo sát này bao phủ hết vùng
thềm lục địa và một phần biển sâu vùng biển Việt Nam với hàng ngàn kilomet
tuyến đo địa vật lý, địa chất và đo độ sâu đáy biển. Mật độ số liệu đo đạc trên
tuyến được thực hiện ở tỷ lệ khá lớn đạt từ 1:100.000 đến 1:200.000. Toàn bộ
số liệu được lưu trữ dưới dạng số trên đĩa CD và bản photocopy tại Viện Địa
chất và Địa vật lý biển.

9


1.1.2. Về địa chất
Trên khu vực nghiên cứu và lân cận, về địa chất có thể nêu một số
công trình nghiên cứu như: Bản đồ Địa chất và Khoáng sản (1/50.000) tờ
Huế (Liên đoàn Bản đồ), Địa chất Đệ tứ và tiềm năng khoáng sản (KT03-05,
do Nguyễn Địch Dỹ chủ biên), Bản đồ địa chất Đệ tứ 1:500.000 (Nguyễn
Đức Tâm và Đỗ Tuyết chủ biên, 1995), Địa chất Đệ tứ và đánh giá tiềm năng

khoáng sản liên quan (Nguyễn Địch Dỹ và nnk, 1995), vỏ phong hóa và trầm
tích Đệ tứ Việt Nam tỷ lệ 1:1.000.000 (Ngô Quang Toàn và nnk, 1999), Thay
đổi đường bờ biển Nam Trung Bộ (Saurin, 1960), Vũ Văn Phái (1996).
Trong các công trình này các tác giả cũng đã có những nghiên cứu về đặc
điểm địa chất, cấu trúc tầng trầm tích đệ tứ và biến đổi đường bờ trong đệ tứ,
nhưng những đặc điểm cấu trúc trầm tích sâu hơn còn khá mờ nhạt. Trong
những năm từ 1992 đến nay, Trung tâm Địa chất khoáng sản biển (Cục Địa
chất Việt Nam) đã triển khai đề án tìm kiếm khoáng sản trên vùng biển ven
bờ tới độ sâu 30m nước. Đề án đã thực hiện một khối lượng khảo sát lớn về
trầm tích đáy, địa chấn nông và nghiên cứu địa mạo đáy biển dải nước nông
ven bờ. Một số các sơ đồ, bản đồ địa chất mang tính chất khái quát như sơ đồ
địa chất và tiềm năng khoáng sản tỷ lệ 1:1.000.000, bản đồ bề dày trầm tích
Kainozoi tỷ lệ 1:1.000.000 cho toàn bộ Biển Đông và các bản đồ bề dày trầm
tích Kainozoi tỷ lệ 1:500.000 khu vực Tư Chính và Hoàng Sa - Bắc Trung Bộ
còn mang nặng tính chất ngoại suy, thiếu nhiều tài liệu thực tế. Hệ thống các
cột địa tầng tổng hợp được xây dựng trên cơ sở một số ít các lỗ khoan thăm
dò dầu khí hoàn toàn chưa đại diện cho khu vực.
Tuy nhiên, trong khu vực nghiên cứu, việc nghiên cứu địa chất tầng
sâu còn nhiều hạn chế. Các giếng khoan thăm dò tại khu vực trũng Nam Côn
Sơn, Vịnh Thái Lan, trũng Cửu Long, Bắc Bộ và Trung Bộ chỉ phản ánh đặc
điểm địa tầng khu vực hoặc các cấu trúc mang tính địa phương chứ chưa đủ

10


khả năng phản ánh quang cảnh địa chất của vùng Biển Đông. Năm 20062010, việc nghiên cứu cấu trúc địa chất cho vùng biển nước sâu (trên 200m
nước) ở Nam Việt Nam đã được thực hiện (Đề tài KC.09/06-10, TS. Nguyễn
Thế Tiệp chủ trì). Trong đề tài này, nhóm tác giả đã đưa ra tập Atlast về điều
kiện tự nhiên vùng Biển Việt Nam và kế cận rất có giá trị. Cũng trong khoảng
thời gian này, GS.TS. Trần Nghi thực hiện đề tài KC.09.20/06-10 “Nghiên

cứu địa tầng phân tập (sequence stratigraphy) các bể trầm tích Sông Hồng,
Cửu Long, nam Côn Sơn” nhằm đánh giá tiềm năng khoáng sản.
1.1.3. Về kiến tạo
Khu vực nghiên cứu bao gồm các cấu trúc lớn điển hình sau đây: nhóm
bể trầm tích Hoàng Sa, bể Phú Khánh, bể Sông Hồng. Trong đó, với nhóm bể
trầm tích Hoàng Sa, theo các nghiên cứu từ kết quả khoan giếng 115A-1X,
121CM-1X, đã dự đoán đá móng nhóm bể này gồm đá trầm tích bị biến chất,
xâm nhập và phun trào tuổi Paleozoi, Mesozoi và được phân chia thành: Hệ
Paleogen-Thống Eocen- Oligocen, Hệ Neogen – Thống Miocen dưới - giữa
Hệ Neogene – Thống Miocen trên, Thống Pliocen – Pleistocen. Trong bể Phú
Khánh việc phân chia địa tầng, xác định các mặt bất chỉnh hợp v.v... đều dựa
trên các kết quả minh giải và liên kết tài liệu địa vật lý, chủ yếu là địa chấn
phản xạ với các giếng khoan ở bể Sông Hồng. Ở bể Phú Khánh, móng âm học
gồm chủ yếu là đá magma Mesozoi với thành phần chủ đạo là granit và
granodiorit, phần còn lại là đá biếnchất tuổi Creta và đá núi lửa. Mặt móng
âm học được xem là bất chỉnh hợp khu vực ở phần sâu nhất trong lát cắt địa
chấn-địa chất.

11