Dự thảo tóm tắt Luận án Tiến sĩ Vật lý: Nghiên cứu cấu trúc kiến tạo khu vực thềm lục địa bắc Miền Trung Việt Nam trên cơ sở xử lý, phân tích và minh giải tổng hợp tài liệu địa

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 TRÊN CƠ SỞ
XỬ LÝ, PHÂN TÍCH MINH GIẢI TỔNG HỢP TÀI LIỆU
ĐỊA CHẤT-ĐỊA VẬT LÝ

Chuyên ngành: Vật lý địa cầu
Mã số: 62440111

DỰ THẢO TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ ĐỊA CẦU

Hà Nội - 2017


Cơng trình được hồn thành tại:
Trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội
Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. ĐỖ ĐỨC THANH
2. TS. HOÀNG VĂN VƯỢNG

Phản biện: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
..............................
Phản biện: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
..............................
Phản biện: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
..............................
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng cấp Đại học Quốc

gia chấm luận án tiến sĩ họp tại ………………………………………
vào hồi

giờ

ngày

tháng

năm 20...

Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Quốc gia Việt Nam
- Trung tâm Thông tin - Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội


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 - Hồng Sa. Đã có rất nhiều nghiên cứu trong nước như
khảo sát, tìm kiếm thăm dị, khai thác tài nguyên đểkhẳng định chủ
quyền Biển Đảo Việt Nam. Từ những năm 50 đến nay đã có rất nhiều
cơng trình nghiên cứu về địa chất và địa vật lý do các nhà khoa học
trong nước và ngoài nước cơng bố trên vùng thềm lục địa Bắc Miền
Trung –Hồng Sa thuộc Biển Đơng Việt Nam. Ngồi ra cịn có các
khảo sát địa chất – địa vật lý khác trên thềm lục địa Việt Nam. Việc
minh giải các tài liệu trên cũng đã được rất nhiều tác giả trong và
ngoài nước thực hiện và cơng bố trên các tạp chí trong và ngoài
nước, tuy nhiên nghiên cứu sinh nhận thấy rằng còn tồn tại một vài

vấn đề chưa được giải quyết thỏa đáng trong các nghiên cứu trước
đây như việc xác định các hệ thống đứt gẫy theo tài liệu địa vật lý,
cấu trúc Moho khu vực thềm lục địa Việt Nam. Trên cơ sở một vài
tồn tại như việc xác định hệ số hài phù hợp trong 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 theo Aydin. (2007, 2010), việc lựa
chọn hài này đã cho kết quả phù hợp hơn đối với mơ hình lý thuyết
và cũng đã được kiểm nghiệm trên số liệu thực tế. Việc xác định hệ
3


thống đứt gẫy theo phương pháp gradient ngang cực đại Blakely và
Simpson vẫn còn hạn chế. Độ sâu bề mặt Moho trên khu vực nghiên
cứu đã được nhiều nghiên cứu sinh trong nước và thế giới công bố,
tuy nhiên các kết quả này có sự khác nhau, điều này do khơng có
điểm tựa độ sâu bề mặt Moho trên khu vực nghiên cứu. Chính vì vậy
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 và minh giải tổng hợp tài liệu địa chất - địa vật lý” cho
luận án của mình.
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
tồn khu vực nghiên cứu

- 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 quy luật và đặc điểm cấu trúc-kiến tạo khu vực thềm lục
địa Bắc miền trung-Hoàng sa
Những điểm mới luận án:

4


- Áp dụng thành công việc lựa chọn hệ số hài hợp lý đối với phương
pháp NFG trong việc xây dựng mơ 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 biêncấu 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.
Kết quả khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài: Các kết quả đạt
được của luận án cho thấy tính ứng dụng và hiệu quả cao của hệ
phương pháp và những đề xuất cải tiến đã lựa chọn trong việc nghiên
cứu cấu trúc kiến tạo trên thềm lục địa Việt Nam và lân cận. Các kết
quả khoa học mà luận án đạt được về cấu trúc kiến tạo khu vực nghiên
cứu có thể góp phần phục vụ cơng tác xác định đường ranh giới ngoài
thềm lục địa Việt Nam, đặc biệt là vùng quần đảo Hoàng Sa.
1. Tổng quan tình hình nghiên cứu về địa chất-địa vật lý trên
khu vực thềm lục địa bắc Miền Trung Việt Nam

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 cơng tác thăm
dị tìm kiếm khoáng sản, làm sáng tỏ lịch sử phát triển địa chất, củng

5


cố luận cứ khoa học để khẳng định và mở rộng đường ranh giới trên
biển, bảo vệ lãnh hải của Tổ quốc.
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 dị, 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, ngồi những cơng trình do các nhà nghiên cứu
Việt Nam trực tiếp tiến hành trong 50 năm qua cịn có nhiều cơng
trình của các nghiên cứu sinh nước ngoài tiến hành độc lập hoặc hợp
tác với Việt Nam trên vùng Biển Đơng. Có nhiều kết quả quan trọng
đã được công bố về địa chất và địa vật lý trên Biển Đơng 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 Đơng 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 Nam Trung hoa gồm 11 bản đồ chuyên đề ở tỷ lệ 1:2.000.000.
Cho đến nay đây là các bản đồ địa chất - địa vật lý tỷ lệ lớn nhất

được xuất bản chính thức cho Biển Đơng. Trong khi đó, trên vùng
biển của chúng ta, các kết quả điều tra khảo sát, nghiên cứu trong
nhiều năm qua trên các vùng khác nhau, và nhiều chuyên đề trên cả
6


vùng biển, 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.
2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - MỘT SỐ ĐỀ XUẤT CẢI
TIẾN VÀ KẾT QUẢ TÍNH TỐN THỬ NGHIỆM
2.1. Cơ sở lý thuyết các phương pháp nghiên cứu
Phương pháp tính và ứng dụng giá trị gradient ch̉n hóa tồn phần
trong cơng tác xử lý và phân tích và minh giải tài liệu địa vật lý đã
được công bố trong công trình của các tác giả: Berezkin V.M and
Buketov 1965 với mục đích xác định và khoanh vùng dị thường địa
vật lý và tìm kiếm trực tiếp dầu khí
𝐺(𝑥,𝑧)
𝐶𝑃 (𝑍)

𝐺𝐻 (𝑥, 𝑧) = 𝐺

=

√𝑉𝑥2 (𝑥,𝑧)+𝑉𝑧2 (𝑥,𝑧)
1 𝑀−1
√𝑉𝑥2 (𝑥,𝑧)+𝑉𝑧2 (𝑥,𝑧)
∑
𝑀 𝑖=0

Trong đó:
- 𝐺𝐻 (𝑥, 𝑧) là NFG tại vị trí (x, z) trên mặt cắt.
7

(2.1)


- Vx và Vz là các đạo hàm bậc nhất tương ứng của trường thế
trọng lực V(x,z).
- 𝐺(𝑥, 𝑧) là đạo hàm tồn phần.
- 𝐺𝐶𝑃 (𝑍) là giá trị bình phương trung bình của đạo hàm tồn
phần G(x,z)
- M là số điểm đo trên bề mặt theo tuyến.
Để có thể tìm được số hài N hợp lý nhất, sẽ tính với tất cả các số hài
tương ứng với các NFG cực đại và số hài N mà tại đó NFG là lớn
nhất sẽ được lựa chọn cho việc xác định vị trí cũng như độ sâu tới
nguồn
Thử nghiệm mơ hình
- Mơ hình 1: vật thể gây dị thường có dạng hình hộp chữ nhật
nằm ngang với một chiều kéo dài ra vô tận nằm gần bề mặt quan sát
(bảng 2.1).
- Mơ hình 2: vật thể gây dị thường có dạng hình hộp chữ

nhật nằm ngang và cũng có một chiều kéo dài ra vơ tận nằm sâu hơn
(bảng 2.1).
∆𝑋

X1

X2

Z1

Z2

𝛿

điểm)

(Km)

(Km)

(Km)

(Km)

(Km)

(g/cm3)

Mơ hình 1

50

0.1

2.3

2.7

0.1

0.5

-0.47

Mơ hình 2

100

1

45

49

2

7

0.13

STT

M

(số

Bảng 2.1. Tham số của mơ hình trọng lực

8


Hình 2.6. Dị thường trọng lực mơ hình 1

Hình 2.7 Dị thường trọng lực mơ hình 2

Hệ số hài N liên hệ với NFG cực đại của mơ hình 1 và mơ hình 2
được thể hiện trên hình 2.8 và hình 2.9

Hình 2.8. Mối liên hệ giữa N và NFG cực đại Hình 2.9. Mối liên hệ giữa N và NFG cực đại
trên mơ hình 1: N=30

Hình 2.10. Gradient ch̉n hóa tồn phần tính trên mơ hình 1

trên mơ hình 2: N=61

Hình 2.11. Gradient ch̉n hóa tồn phần được tính trên mơ hình 2

với các hệ số N được chọn 25, 30, 35

với các hệ số N được chọn 55, 61, 70

9


Dựa trên mối liên hệ giữa hệ số N và giá trị NFG cực đại trên
mơ hình 1 (hình 2.8) nghiên cứu sinh đã lựa chọn ba hệ số hài khác
nhau N=25, 30, 35 (hình 2.10). Việc lựa chọn này nhằm mục đích để
đánh giá hiệu quả của hệ số hài N hợp lý đã được xác định so với các
hài lân cận. Kết quả tính tốn cho thấy với N=30 hình 2.10b dị
thường NFG đạt cực đại ở độ sâu gần trùng với tâm mơ hình 1 nhất.
Trên hình 2.10a với N=25, vị trí tâm của dị thường NFG nằm sâu hơn
so với mơ hình. Hình 2.10c có thể thấy rằng: mặc dù với N=35 tâm
của mơ hình trùng với tâm của dị thường NFG nhưng lại thấy xuất
hiện một cực trị ảo xuất hiện ngay dưới vị trí của mơ hình (hiệu ứng
bóng). Hiện tượng này có thể được lý giải là: trong quá trình hạ
trường theo khai triển Fourier, khi hệ số N tăng thì đồng thời xuất
hiện tín hiệu nhiễu có bước sóng ngắn dẫn tới xuất hiện những cực trị
giả trong mặt cắt mơ hình tính tốn NFG.
Trên hình 2.11: các mặt cắt NFG được tính tốn và xây dựng với các
hệ số hài N= 55, 61, 70. Kết quả cho thấy là với N=61 là cho kết quả
NFG phù hợp nhất so với các số hài khác.
2.2.3. Đề xuất cải tiến phương pháp gradient ngang cực đại
Phương pháp xác định giá trị gradient ngang cực đại được đề xuất bởi
Blakely và Simpson năm 1986 với mục đích xác định biên các khối
bất đồng nhất mật độ theo tài liệu trọng lực. Phương pháp này đã
được nhiều nhà địa vật lý trên thế giới sử dụng để xác định bình đồ
bán định lượng của mạng lưới đứt gẫy với điều kiện sau:

10

H[∆𝑔]𝑖−1,𝑗 < H[∆𝑔]𝑖,𝑗 > H[∆𝑔]𝑖+1,𝑗
H[∆𝑔]𝑖,𝑗−1 < H[∆𝑔]𝑖,𝑗 > H[∆𝑔]𝑖,𝑗+1

(2.10)

H[∆𝑔]𝑖+1,𝑗−1 < H[∆𝑔]𝑖,𝑗 > H[∆𝑔]𝑖−1,𝑗+1
H[∆𝑔]𝑖−1,𝑗−1 < H[∆𝑔]𝑖,𝑗 > H[∆𝑔]𝑖+1,𝑗+1
Với
𝜕∆𝑔(𝑥,𝑦) 2
)
𝜕𝑥

H[∆𝑔(𝑥, 𝑦)]=√(

𝜕∆𝑔(𝑥,𝑦) 2
)
𝜕𝑦

+(

(2.11)

∆𝑔(𝑥, 𝑦) là dị thường trọng lực Bouguer
Giá trị đạo hàm ngang cực đại tại vị trí 𝑥𝑚𝑎𝑥 được xác định
bởi:
2
H[∆𝑔]𝑚𝑎𝑥 = 𝑎𝑥𝑚𝑎𝑥
+ 𝑏𝑥𝑚𝑎𝑥 + H[∆𝑔]𝑖,𝑗

Theo Blakely và Simpson thì nếu thỏa mãn hai trong các bất đẳng
thức (2.10) thì ln tồn tại cực đại trong miển [-d,d], tuy nhiên theo
lý thuyết hàm số thì chỉ với điều kiện (2.10) sẽ không chỉ hết được
cực đại của hàm số bậc 2 trong miền cho trên.
2.2.3.1. Phương pháp luận
Xét hàm số 𝑦 = 𝑎𝑥 2 + 𝑏𝑥 + 𝑐𝑥 ∈ [−𝑑, 𝑑]
Theo lý thuyết thì hàm số y có cực đại trong miền [-d,d] thì
điều kiện sau phải thỏa mãn:
𝑎<0
−𝑏
𝑚𝑎𝑥 = 2𝑎 | ≤ 𝑑

{|𝑥

(2.31)

11


Từ hệ điều kiện (2.31) thì điều kiện có cực đại trong miền [d,d] cho đa thức bậc 2 với gradient ngang toàn phần thỏa mãn hai
trong các bất đẳng thức của hệ điều kiệnsau đây:
H[∆𝑔]𝑖−1,𝑗 + H[∆𝑔]𝑖+1,𝑗 < 2H[∆𝑔]𝑖,𝑗
H[∆𝑔]𝑖,𝑗−1 + H[∆𝑔]𝑖,𝑗+1 < 2H[∆𝑔]𝑖,𝑗
H[∆𝑔]𝑖−1,𝑗−1 + H[∆𝑔]𝑖+1,𝑗+1 < 2H[∆𝑔]𝑖,𝑗

(2.32)

H[∆𝑔]𝑖+1,𝑗−1 + H[∆𝑔]𝑖−1,𝑗+1 < 2H[∆𝑔]𝑖,𝑗
−𝑏

| 2𝑎 | ≤ 𝑑
Thử nghiệm trên mơ hình
Mơ hình 1 (hình 2.23): Với hai vật thể lăng trụ chữ nhật nằm
cạnh nhau hình 2.23a với các tham số mơ hình như bảng 2.6, kết quả
trên cho thấy HGM theo hệ điều kiện (2.10) hình 2.23e cho thấy biên
của lăng trụ 1 là rõ ràng, tuy nhiên với biên lăng trụ 2 phần nằm giáp
lăng trụ 1 là không rõ ràng, chỉ xuất hiện duy nhất một điểm HGM tại
biên này, kết quả tính HGM theo hệ điều kiện (2.32) hình 2.23f cho
kết quả biên lăng trụ 1 là rõ ràng khi áp dụng hệ điều kiện (2.10);
nhưng với lăng trụ 2 thì rõ ràng hơn rất nhiều, phần biên lăng trụ 2
tiếp giáp lăng trụ 1 xuất hiện nhiều điểm mà theo hệ điều kiện (2.10)
khơng có
Mơ hình

X1(Km)

X2(Km)

Y1(Km)

Y2(Km)

Z1(Km)

Z2(Km)

Mật
𝜌 (𝑔/𝑐𝑚3)

Lăng trụ 1

40

50

45

55

1

5

0.02

Lăng trụ 2

55

65

45

55

4

7

0.02

Bảng 2.6 Tham số mơ hình trọng lực (dx=dy=1)

12

độ


Hình 2.23. Mơ hình 1: Hai vật thể lăng trụ chữ nhật nằm tách rời nhau: a). Mơ hình 2 vật thể
trọng lực lăng trụ đứng chữ nhật với tham số như bảng 2.36 trong không gian 3 chiều XYZ; b)
Mơ 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 (4).

13


Phương pháp mơ hình hóa trọng lực 3D
Trong luận án này sẽ sử dụng bài tốn thuận để tính tốn dị thường
Bouguer và loại bỏ ảnh hưởng của trầm tích theo Bhaskara Rao D, và
xác định độ sâu tới bề mặt Moho theo Parker R. L. và Oldenburg .
Bài toán thuận 3 chiều trọng lực trong miền không gian
Theo Bhaskara Rao D với vật thể
Có mật độ thay đổi theo độ sâu
Bởi hàm bậc 2:

(z) =ao+ a1z + a2z2
Z là độ sâu
Thì trường trọng lực gây ra tại vị

Trí p(x,y) là:

Hình 2.5. Mơ hình trọng lực lăng trụ 3 chiều

14


Bài toán ngược trọng lực 3D trong miền tần số
Để tính tốn độ sâu tới bề mặt Moho trong luận án này sử dụng thuật
toán giải ngược Parker.
Dựa trên thuật tốn Parker, Oldenburg đưa ra cách tính độ sâu tới bề
mặt theo phương trình sau:
ℎ(𝑟) = 𝐹 −1 [−

𝐹[𝑔𝑧 ]𝑒 |𝑘|𝑧0
2𝜋𝛾𝜌

− ∑∞
𝑛=2

|𝑘|𝑛−1
𝑛!

𝐹[ℎ𝑛 (𝑟)]]

(2.28)

3. Xác định cấu trúc vỏ trái đất khu vực thềm lục địa miền trung
– hoàng sa theo tài liệu địa vật lý.
Trên cơ sở một tổ hợp các phương pháp cùng với những đề xuất cải

tiến đã trình bày ở chương 2 luận án, trong phần này, NCS tiến hành
việc áp dụng chúng để tính tốn, phân tích và xử lý nhằm làm sáng tỏ
thêm cấu trúc vỏ trái đất cũng qua đó có thể phân vùng cấu trúc kiến
tạo khu vực thềm lục địa bắc Miền Trung Việt Nam theo tài liệu
trọng lực và các tài liệu địa chất, địa vật lý khác có trong khu vực.
3.1. Nguồn tài liệu sử dụng
Nguồn tài liệu được sử dung trong luận án này gồm:
- Nguồn trọng lực vệ tinh Sandwell, trọng lực thành tầu Gagarynsky
R/V cruises đo năm 1987-1992 các tuyến màu đen , nguồn số liệu
trọng lực thành tầu thuộc dự án CSL07 (dự án xác định ranh giới
ngoài thềm lục địa Việt Nam)
- Các mặt cắt địa chấn sâu thuộc dự án CSL07; các mặt cắt địa chấn
sâu thu thập từ nguồn Chương trình khoan sâu biển Đông
15


- Tài liệu về độ sâu đáy biển nguồn Gebco (General Bathymetric
Chart of the Oceans).
- Bản đồ bề dầy trầm tích tỷ lệ 1:1.000.000 (nguồn: Trung tâm dữ
liệu địa vật lý NOAA, CO (hình 3.4).
3.2. Kết quả áp dụng phương pháp gradient chuẩn hóa tồn phần
cải tiến xác định các ranh giới cấu trúc sâu khu vực nghiên cứu

Hình 3.5. Mặt cắt NFG tuyến PKG09-09 với hệ số hài đựa lựa chọn hợp lý N=43

Hình 3.13. Mặt cắt NFG tuyến PK09-09 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 tốn từ địa chấn)

Hình 3.14 Mặt cắt cấu trúc địa chất tuyến PK09-09 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

16


hình 3.14 là kết quả của việc sử dụng kết quả NFG hình 3.5 cho độ
sâu đáy trầm tích tuyến PK09-09 và kết quả NFG hình 3.13 cho độ
sâu mặt Moho tuyến PK09-09 được đưa vào mơ hình hóa trọng lực
trên phần mềm GM-SYS, kết quả mơ hình cấu trúc địa chất thu được
với 2 thông tin tiên nghiệm trên cho sai số bình phương trung bình
1.82% giữa trường trọng lực quan sát và trọng lực tính tốn từ mơ
hình trên. Kết quả này cho thấy đưa phương pháp NFG vào làm thơng
tin tiên nghiệm rất tốt, nó giúp cho q trình mơ hình hóa một cách
nhanh hơn khi chúng ta khơng có thơng tin gì về cấu trúc bên dưới.
Một số nhận xét:
- Xác định hệ số hài hợp lý cho phương pháp NFG là vô cùng quan
trọng. mối liên hệ giữa hệ số hài và cực đại NFG cho phép chúng ta
có thể lựa chọn số hài hợp lý, điều này đã được kiểm nghiệm trên các
mơ hình lý thuyết cho kết quả rất phù hợp với mô hình.
- Việc áp dụng cách thức lựa chọn hệ số hài hợp lý mà nghiên cứu
sinh đã trình bày trong chương 2 luận án đã góp phần khơng nhỏ
trong việc xác định các ranh giới cấu trúc địa chất, điều này được
kiểm chứng qua một số mặt cắt địa chấn.
- Có thể áp dụng phương pháp NFG với các mức nâng trường khác
nhau đề nghiên cứu các cấu trúc sâu hơn, đặc biệt có thể áp dụng
phương pháp này trong việc xác định ranh giới mặt Moho theo tài liệu
trọng lực, qua đó sẽ giúp cho q trình mơ hình hóa có kết quả phù
hợp hơn về cấu trúc địa chất. Điều này nghiên cứu sinh sẽ tiếp tục
nghiên cứu sau luận án.

17

3.3. Kết quả áp dụng phương pháp gradient ngang cực đại cải
tiến xác định hệ thống đứt gẫy trên khu vực nghiên cứu
Để xác định hệ thống đứt gẫy sâu và nông trên khu vực nghiên cứu,
trong luận án này NCS đã sử dụng số liệu dị thường trọng lực
Bouguer được nâng lên nhiều mức khác nhau 5km, 10km,15km,
20km, 25km, 30km. Trên các mức nâng trường đã tiến hành tính toán
gradient ngang trọng lực cực đại và gradient ngang cực đại trọng lực
cải tiến nhằm mục đích đối sánh hai kết quả và cho thấy mức độ chi
tiết của bức tranh Gmax trên khu vực nghiên cứu

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

- Sơ đồ tổng hợp (Hình 3.22) được xây dựng trên cơ sở chồng chập
tài liệu đứt gẫy đã có trên khu vực nghiên cứu và kết quả thu được
theo phương pháp HGM cải tiến. Từ sơ đồ này NCS nhận thấy thấy
kết quả liên kết chuỗi giá trị HGM theo thuật toán cải tiến đã làm nổi
18


bật hơn rất nhiều bức tranh cấu trúc trên khu vực nghiên cứu về mức
độ chi tiết, cũng như những cấu trúc đứt gãy mới mà các nghiên cứu
trước đây đã bỏ qua trong quá trình nghiên cứu.
- Phương pháp HGM cải tiến được áp dụng trong thực tế đã cho kết
quả nổi bật hơn so HGM chưa cải tiến.
Mặc dù phương pháp tính HGM đã được cải tiến và cho kết quả tốt
song do sự giới hạn của phương pháp HGM nên cho dù đã cải tiến đôi
khi cũng không thể chỉ rõ hết được biên cấu trúc địa chất cũng như hệ

thống đứt gẫy. Vậy nên cần có những phương pháp khác bổ trợ trong
việc xác định đứt gẫy.
3.4. Nghiên cứu và xác định độ sâu địa hình ranh giới Moho trên
khu vực nghiên cứu
Trong phạm vi khu vực thềm lục địa miền Trung-Hồng Sa và lân
cậnđã có rất nhiều kết quả nghiên cứu về cấu trúc sâu được cơng bố.
Đó là các cơng bố của Nguyễn Như Trung, các công bố về độ sâu tới
mặt Moho của Nissen và Hayes, Trần Tuấn Dũng ,Carla Braitenberg
[Error! Reference source not found.], Dongliang Guan . Trong
những kết quả nghiên cứu này, các tác giả xác định mặt Moho bằng
cách giải bài toán ngược trọng lực 3D với việc thừa nhận bề dầy trầm
tích đã có (NGDC). Tuy nhiên bề dầy trầm tích ở một số nơi trên khu
vực này như bể Phú Khánh, Hoàng Sa thực sự chưa được biết đầy đủ
vì tại đây khơng có nhiều số liệu địa chấn. Mặt khác, trong các cơng
trình này, các tác giả đã dựa trên 42 điểm sâu Moho đã có của Nissen
và Hayes để làm tựa, tuy nhiên lại khơng có điểm tựa nào trên khuvực

19


thềm lục địa miền Trung-Hồng Sa.Chính vì vậy kết quả độ sâu tới
mặt Moho mà các tác giả đưa ra là khơng đảm bảo chính xác cho khu
vực nghiên cứu này. Đó cũng chính là lý do mà các tác giả đã đưa ra
những kết quả khác nhau mà không có sự kiểm nghiệm nào trên khu
vực nghiên cứu. Trên cơ sở phân tích những tồn tại nói trên và với các
bằng chứng rõ nét về độ sâu tới mặt Moho theo tài liệu địa chấn thu
thập được tại khu vực bể Phú Khánh,chúng tôi đã lấy chúng làm tựa
để xác định lại bề mặt này một cách cụ thể hơn qua việc giải bài toán
ngược trọng lực 3D.
3.4.1. Độ sâu ranh giới mặt Moho khu vực thềm lục địa được bổ

sung
Dựa vào các kết quả trên vàkết hợp với các tài liệu địa chấn dầu khí
đo 9s, NCS đã tiến hành tính tốn độ sâu đến mặt Moho tại 2 vị trí
thuộc tuyến đo PKBE08N37 và PKBE08N29 thuộc dự án CSL07-08
Vị trí 1.Vị trí xác định điểm Moho trên băng địa chấni PKBE08N37
tại Trace: 3874, kinh độ: 110.71727850° E, vĩ độ: 13.06255905° N
Moho được xác định tại đây với mặt phản xạ vào khoảng 4.08s,
vậy theo Christensen, Jinwei Gao với vận tốc sóng trung bình của
trong đá móng được lựa chọn vào khoảng 6.45km/s thì bề dầy đá
móng tại đây vào khoảng 1.7km. Theo đó độ sâu tới bề mặt Moho tại
đây vào khoảng 12.5km
Vị trí 2. Tuyến địa chấn PKBE08N29 tại trace: 10881, kinh độ:
111.605° E, vĩ độ: 13.667° N

20


Độ sâu tới ranh giới Moho được xác định tại đây với mặt phản xạ vào
khoảng 4.17s, vậy theo Christensen, Jinwei Gao với vận tốc sóng
trong đá móng được lựa chọn vào khoảng 6.45km/s thì bề dầy đá
móng tại đây vào khoảng 7.1km. Theo đó độ sâu tới bề mặt Moho tại
đây vào khoảng 13.5km.
hàm mật độ phụ thuộc độ sâu trầm tích được xây dựng từ Bảng 3.1,
Bảng 3.2 và đã xây dựng được hàm mật độ theo bề dầy trầm tích biểu
diễn bởi: 𝜌 = 2.68 − 𝑎𝑒 𝑏𝑧

(3.2), với a=1.0121, b= -0.1874

Để xác định mật độ trung bình theo độ sâu của lớp trầm tích chúng tơi
đưa ra công thức sau:

𝑧

𝜌𝑇𝐵 =

∫0 2 𝜌𝑑𝑧

(3.3)

𝑧2

ở đây z2 là bề dầy lớp trầm tích
Thay biểu thức (3.2) vào (3.3) chúng ta được
𝜌𝑇𝐵 =

2.68(𝑧2 )+5.4(𝑒 𝑏𝑧2 −1)

(3.4)

𝑧2

3.4.2. Độ sâu tới bề mặt Moho
Để tiến hành xác định độ sâu địa hình bề mặt Moho trên khu vực
nghiên cứu, cấu trúc vỏ cũng được NCS chia ra bốn lớp bao gồm:
nước biển, trầm tích Kainozoi, Đá móng, Mantle.Việc tiến hành tính
tốn theo các bước sau:
Bước 1. Tính dị thường dư của lớp nước biển gây ra với mật độ dư 1.64g/cm3với việc sử dụng cơng thức tính dị thường trọng lực gw theo
cơng thức (2.24).
Bước 2. Tính dị thường dư do lớp trầm tích gây ra với mật độ dư lớp
trầm tích Kainozoi với mật độ trung bình theo theo cơng thức (3.4)
21

với việc sử dụng cơng thức tính dị thường trọng lực gsed theo công
thức (2.24).
Bước 3. Dị thường dư đá móng – Mantle (2800kg/m3 đá móng và
3300kg/m3 cho Mantle) gcrust-mantle= gf-gw-gsed
Bước 4. Tính dị thường của lớp có mật độ dư -0.13g/cm3 (2.67g/cm32.8g/cm3) và lấy dị thường xác định được trong bước 3 trừ đi dị
thường lớp trên, để xác định dị thường dư do Mantle gây ra bằng cách
trung bình hóa gcrust-mantle với cửa số 50km với mục đích loại bỏ những
đối tượng có bước sóng ngắn liên quan tới dị thường dư đá móng.
Trên cơ sở có được dị thường dư Mantle NCS đã sử dụng công thức
(2.28) để xác định độ sâu tới bề mặt Moho, việc xác định độ sâu tới
bề mặt Moho phụ thuộc vào chọn độ sâu trung bình z0 và mật độ dư
∆𝜌. Ở đây NCS đã chọn z0 thay đổi từ 20 ÷ 30km và ∆𝜌 từ 0.4 ÷ 0.6
g/cm3 trên khu vực nghiên cứu, lựa chọn hợp lý cho khu vực nghiên
cứu là z0=23km, ∆𝜌=0.5g/cm3
STT

Độ sâu mặt

Độ sâu mặt

Sai

Moho được

Moho theo

nghiên

số
cứu

Sai
Nguyễn.NT

Kinh độ

Vĩ độ

tính tốn

địa chấn

này

EPS12

112.42

19.87

-23195

23700

0.505

3.1

EPS13

112.7

19.36

-28298

29000

0.702

-1.1

EPS14

112.87

19.02

-26444

27700

1.256

-1.2

EPS15

113.04

18.74

-23424

25600

2.176

-0.7

EPS16

113.25

18.33

-18706

17300

-1.406

3.0

EPS17

113.39

17.71

-19133

23700

4.567

-3.3

PK1

110.7173

13.0625

-13345

12500

-0.845

PK2

111.6

13.667

-15387

13500

-1.887

Bảng 3.3. So sánh kết quả độ sâu Moho tính tốn với điểm Moho địa chấn và nghiên cứu sinh Nguyễn Như Trung

22

số


Một số nhận xét và kiến nghị:
Với những kết quả thu được khi xác định một số điểm tựa Moho
trong phạm vi khu vực nghiên cứu theo tài liệu địa chấn, xác định mật
độ trung bình theo độ sâu của bể trầm tích trong việc giải bài tốn
ngược trọng lực 3D nhằm xác định bề mặt Moho khu thềm lục địa
miền Trung –Hồng Sa, có thể rút ra một số kết luận sau:
- Khu vực quần đảo Hoàng Sa, bề mặt Moho tại đây dao động từ
18-22km, khu vực bể Phú Khánh bề mặt Moho dao động từ 12km tại
trũng trung tâm bể, 18km cho rìa bể, kết quả này phù hợp với kết quả
của Braitenberg, với phần đuôi bể Sơng Hồng bề mặt Moho thay đổi
từ 22÷30km, Bể Nam Hải Nam độ sâu tới mặt Moho thay đổi từ 16 ÷
28km.
- Phần tiếp giáp trũng sâu Biển Đơng bề mặt Moho từ 10÷15km
- Kết quả cho thấy mặt Moho được tính tốn trong nghiên cứu này
có sai số nhỏ hơn các nghiên cứu trước đây.
- Nghiên cứu góp phần làm sáng tỏ cấu trúc Moho khu vực nghiên
cứu trên cơ sở các bằng chứng địa chấn sâu.
- Việc bổ sung thêm 2 điểm sâu bề mặt Moho thềm lục địa vùng
nghiên cứu đã góp phần quan trọng trong việc xác định bề mặt Moho

trên cơ sở giải bài toán ngược trọng lực
3.5. Sơ đồ phân vùng kiến tạo khu vực thềm lục địa miền TrungHoàng Sa theo tài liệu trọng lực.
Trên cơ sở các kết quả hệ thống đứt gẫy theo phương pháp HGM cải
tiến, kết quả độ sâu tới bề mặt Moho với việc bổ sung thêm 2 vị trí độ
23


sâu tới bề mặ Moho theo tài liệu địa chấn, nghiên cứu sinh đã đưa ra
sơ đồ phân vùng kiến tạo như hình 3.31.

Hình 3.31 Sơ đồ kiến tạo và hệ thống đứt gẫy khu vực nghiên cứu theo tài liệu

Trên cơ sở kết quả nghiên cứu trên nghiên cứu sinh đã bước
đầu phân vùng kiến tạo khu vực nghiên cứu thành 4 vùng chính:
- Bể Sơng Hồng: với các hệ thống đứt gẫy chủ yếu chạy dọc theo bể
với hướng chủ đạo Tây Bắc-Đông Nam
- Bể Nam Hải Nam: với các hệ thống đứt gẫy dọc theo trục chính
bể, hướng đứt gẫy chủ đạo á vĩ tuyến
- Bể Phú Khánh: Hệ thống đứt gẫy chủ yếu theo hướng Đông Bắc –
Tây Nam
- Bể Hoàng Sa: Hệ thống đứt gẫy phân chủ yếu theo hương Đông
Đông Bắc.

24


Kết luận và kiến nghị
Kết luận
Qua việc thực hiện 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

và minh giải tổng hợp tài liệu địa chất - địa vật lý”, nghiên cứu sinh
rút ra một số kết luận sau:
- Với đề xuất cải tiến để lựa chọn hệ số hài hợp lý, hiệu quả áp dụng
của phương pháp gradient ch̉n hóa tồn phần đã phần nào được
nâng cao thêm. Nó giúp đưa ra các thơng tin tiên nghiệm một cách
nhanh chóng và tương đối chính xác để đảm bảo cho độ hội tụ tốt hơn
khi giải ngược trong bài tốn xây dựng mơ hình cấu trúc – mật độ.
- Kết quả tính tốn thử nghiệm cả trên mơ hình và thực tế cho thấy
phương pháp HGM cải tiến do nghiên cứu sinh đề xuất có sự khác
biệt đáng kể so với phương pháp HGM chưa cải tiến trong việc làm
tăng thêm số điểm cực đại của HGM, do đó bổ sung và làm rõ hơn
các biên của nguồn. Phương pháp này cũng đã được áp dụng có hiệu
quả để xác định các đứt gãy khu vực thềm lục địa bắc Miền trung –
Hoàng sa.
- Việc xây dựng được hàm phân bố mật độ tầng trầm tích Kainozoi
trên tồn khuvực thềm lục địa Bắc Miền Trung –Hồng Sa đã làm
tăng thêm độ chính xác khi loại bỏ phần trường gây bởi tầng trầm
tích này, do đó cũng làm tăng độ chính xác khi giải bài toán xác định
độ sâu tới mặt Moho khu vực nghiên cứu.

25