Luận văn Cấu trúc địa chất sâu khu vực trũng sâu biển đông và lân cận theo tài liệu Địa Vật lý

Nội dung tài liệu: Luận văn Cấu trúc địa chất sâu khu vực trũng sâu biển đông và lân cận theo tài liệu Địa Vật lý

1. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ------------------------------- Trần Văn Khá CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT SÂU KHU VỰC TRŨNG SÂU BIỂN ĐÔNG VÀ LÂN CẬN THEO TÀI LIỆU ĐỊA VẬT LÝ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội- Năm 2012
2. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ------------------------------- Trần Văn Khá CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT SÂU KHU VỰC TRŨNG SÂU BIỂN ĐÔNG VÀ LÂN CẬN THEO TÀI LIỆU ĐỊA VẬT LÝ Chuyên ngành: Vật lý Địa Cầu Mã số: 60.44.15 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. Hoàng Văn Vượng HÀ NỘI- 2012
3. MỤC LỤC MỞ ĐẦU ..1 Chƣơng 1 - TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ĐỊA CHẤT –ĐỊA VẬT LÝ, ĐỊA CHẤT KIẾN TẠO KHU VỰC TRŨNG SÂU BIỂN ĐÔNG VÀ LÂN CẬN ... 3 1. Tình hình nghiên cứu cứu về địa chất-địa vật lý liên quan đến vùng biển Việt Nam và kế cận ..3 1.1. Một số kết quả nghiên cứu về điạ chất – điạ vâṭ lý của các tác giả nƣớc ngoài liên quan đến vùng biển Viêṭ Nam và kế câṇ ..3 1.2. Một số kết quả nghiên cứu về điạ chất – điạ vâṭ lý của các tác giả trong nƣớc liên quan đến vùng biển Việt Nam và kế cận ....5 2. Một số kết quả nghiên cứu về điạ chất – kiến taọ khu vƣc̣ trũng sâu Biển Đông và lân câṇ . 9 Chƣơng 2 - PHƢƠNG PHÁ P NGHIÊN CƢ́ U ..23 2.1. Phƣơng pháp phân tích tƣơng quan ......................................................23 2.2. phƣơng pháp nâng trƣờng .....................................................................24 2.3. Phƣơng pháp Gradient ngang cực đại ...................................................26 2.4. Phƣơng pháp tính đaọ hàm chuẩn hóa toàn phần .................................28 2.5. Giải bài toán ngƣợc đối với vật thể hai chiều .......................................29 Chƣơng 3 - CƠ SỞ DỮ LIỆU VÀ TƢ LIỆU SỬ DỤNG .....................................31 3.1. cơ sở số liêụ sƣ̉ duṇ g .............................................................................31 Chƣơng 4 – MÔṬ SỐ KẾ T QUẢ TÍNH TOÁ N VÀ MINH GIẢ I ........................39 4.1. Tính hệ số tƣơng quan giƣ̃a đô ̣sâu tới móng với đô ̣ sâu đáy biển và di ̣thƣờng troṇ g lƣc̣ và xây dƣṇ g hàm hồi quy giƣ̃a chúng .......39 4.2. Hệ thống đƣ́ t gâỹ xác điṇ h theo kết quả tính gradient max của dị thƣờng trọng lực............................................................................44 4.3. Môṭ vài mƣ́ c nâng trƣờng dùng để xác điṇ h di ̣thƣờng dƣ Moho 46 4.4. Măṭ cắt cấu trúc địa chất sâu theo tài liệu troṇ g lƣc̣ - điạ chấn ...48
4. 4.5. Sơ đồ điạ hình bề măṭ Moho ...50 4.6 Sơ đồ bề dầy trầm tích ..51 MỘT SỐ KẾ T LUÂṆ VÀ KIẾN NGHỊ 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58
5. DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU HÌNH VẼ Hình 1. Sơ đồ tuyến khảo sát điạ vâṭ lý trên khu vưc̣ nghiên cứ u 9 Hình 2. Các bể trầm tích đê ̣tam ở Viêṭ Nam (phỏng theo Phan Trung Điền, Trần Văn Tri)̣ 11 Hình 3. Các yếu tố kiến tạo bể Phú Khánh và lân cận (TheoTrần Ngọc Toản và Nguyễn Hồng Minh) .12 Hình 4. Sơ đồ kiến tạo khu vực Trường Sa và phụ cận 16 Hình 5. Vị trí các điểm trên lưới dùng để tính toán giá trị max H (Blakely và Simpson, 1986) . 28 Hình 6. Bản đồ trọng lực Bugher khu vực Biển Đông và lân cận ...33 Hình 7. Bản đồ dị thường trọng lực Free_air Vê ̣tinh ..34 Hình 8. Bản đồ trọng lực Bugher (đươc̣ thưc̣ hiêṇ từ bản Free_air vê ̣tinh) 35 Hình 9. Tuyến 1 40 Hình 10. Tuyến 2 ..40 Hình 11. Tuyến 3 ..41 Hình 12. Tuyến 4 ..41 Hình 13. Tuyến 5 ..42 Hình 14. Tuyến 6 ..42 Hình 15. Bản đồ đứt gẫy khu vực nghiên cứu dựa trên tính toán Gradient max mứ c nâng trường 5km ..44 Hình 16. Bản đồ đứt gẫy khu vực nghiên cứu dựa trên tính toán Gradient max mứ c nâng trường 10km 44 Hình 17. Bản đồ đứt gẫy khu vực nghiên cứu dựa trên tính toán Gradient max mứ c nâng trường 15km 45 Hình 18. Bản đồ đứt gẫy khu vực nghiên cứu dựa trên tính toán Gradient max mứ c nâng trường 25km 45 Hình 19. Bản đồ dị thường trọng lực Bugher nâng trường mức 10km ...46 Hình 20. Bản đồ dị thường trọng lưc̣ Bugher nâng trường mứ c 20km ....46 Hình 21. Bản đồ dị thường trọng lực Bugher nâng trường mức 30km 47 Hình 22. Bản đồ dị thường trọng lực Bugher nâng trường mức 50km 47 Hình 23. Tuyến AA’ .48 Hình 24. Tuyến BB’ .48 Hình 25. Tuyến CC’ .49 Hình 26. Tuyến BB’ .49 Hình 27. Bề mặt Moho 3D trên khu vực nghiên cứu ...50 Hình 28. Sơ đồ đường đẳng sâu Moho trên nền điạ hình khu vực nghiên cứu ...50 Hình 29. Sơ đồ bề dầy trầm tích Kainozoi khu vực nghiên cứu ..51 Bảng 1. Giá trị mật độ đặc trưng cho một số loại đất đá ...36 Bảng 2. Độ sâu mặt Moho theo tài liệu địa chấn sâu ...38
6. MỞ ĐẦU Nghiên cứu cấu trúc sâu vỏ trái đất trên vùng trũng sâu Biển Đông Việt Nam và lân cận luôn là vấn đề mà các nhà địa vật lý, các nhà địa chất đặc biệt quan tâm. Sự hiểu biết sâu sắc cấu trúc vỏ trái đất trên vùng biển Việt Nam sẽ đóng góp một phần không nhỏ trong công tác tìm kiếm khoáng sản, mà đặc biệt là dầu –khí, gas- hydrat trên vùng thềm lục địa và vùng nước sâu biển Việt Nam. Đồng thời cung cấp những tư liệu quý giá cho các nghiên cứu về lịch sử phát triển địa chất, kiến tạo trong khu vực, củng cố những bằng chứng khoa học về địa chất - địa vật lý cho dự án ―Xác định ranh giới ngoài thềm lục địa Việt Nam‖ giai đoạn II. Vì vậy khi nghiên cứu cấu trúc địa chất sâu vỏ trái đất trên vùng biển sâu và thềm lục địa, công tác khảo sát trường địa vật lý bằng các thiết bị máy móc hiện đại, cũng như xử lý phân tích và minh giải số liệu thu được đóng vai trò quyết định. Trong nhiều năm qua các nhà địa vật lý luôn không ngừng nâng cao hiệu quả của hệ phương pháp xử lý minh giải tài liệu địa vật lý. Các nguồn số liệu địa vật lý khảo sát mới nhất được đặc biệt chú trọng, bởi đây chính là những tài liệu quý hiếm, có độ chính xác rất cao về các trường địa vật lý trên khu vực nghiên cứu. Vào những năm từ 2008-2010 tác giả có may mắn được tham gia giai đoạn I của dự án ―Xác định ranh giới ngoài thềm lục địa Việt Nam‖do bộ ngoại giao Việt Nam chủ trì , đã tiếp nhận được một nguồn số liệu trọng lực-từ, địa chấn khảo sát mới nhất phong phú và tin cậy trên vùng trũng sâu Biển Đông và lân cận. Trong khóa luận thạc sĩ của mình, học viên đã được giao đề tài nghiên cứu với tiêu đề: ― Cấu trúc địa chất sâu khu vực trũng sâu Biển Đông và lân cận theo tài liệu địa vật lý‖ dưới sự hướng dẫn của: TS. Hoàng Văn Vượng - Viện Địa chất và Địa vật lý biển - Viện khoa học và Công nghệ Việt Nam. Mục tiêu của đề tài: - Xác định cấu trúc kiến tạo và bề dày trầm tích trên khu vực nghiên cứu. - Xác định hệ thống đứt gãy sâu trên khu vực nghiên cứu theo tài liệu trọng lực - Xây dựng sơ đồ hoặc bản đồ địa hình mặt Moho trên khu vực nghiên cứu. 1
7. Cấu trúc luận văn: Ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo,nội dung chính của luận văn được thể hiện qua 4 chương: Chƣơng 1. Tổng quan tình hình nghiên cứu địa chất-địa vật lý, địa chất kiến tạo khu vực trũng sâu và lân cận Chƣơng 2 Phƣơng phá p nghiên cƣ́ u Chƣơng 3 Cơ sở dƣ̃ liêụ và tƣ liêụ sƣ̉ duṇ g Chƣơng 4 Môṭ số kết quả tính toá n và minh giải 2
8. CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ĐỊA CHẤT - ĐỊA VẬT LÝ, ĐỊA CHẤT KIẾN TẠO KHU VỰC TRŨNG SÂU BIỂN ĐÔNG VÀ LÂN CẬN 1. Tình hình nghiên cứu cứu về địa chất-địa vật lý liên quan đến vùng biển Việt Nam và kế cận Biển Đông là một biển rìa có cấu kiến trúc phức tạp, lịch sử địa chất của nó trải qua một quá trình phát triển kiến tạo khá đặc biệt. Kết quả của các hoạt động điều tra khảo sát và nghiên cứu trong hàng trăm năm qua trên các vùng của Biển Đông nói chung và ở vùng biển Việt Nam nói riêng đã và đang là những tư liệu quan trọng trong các công trình nghiên cứu tổng hợp về tiến hóa trầm tích, các qui luật hình thành phát triển Biển Đông, những đặc điểm cấu kiến trúc vỏ trái đất trên vùng trũng sâu Biển Đông và lân cận. 1.1. Một số kết quả nghiên cứu về điạ chất – điạ vâṭ lý của các tác giả nướ c ngoài liên quan đến vùng biển Viêṭ Nam và kế cân.̣ Trong giai đoạn 1950-1960, các nhà địa chất Pháp như Saurin đã công bố một số công trình về cấu trúc địa chất và đặc điểm kiến tạo của biển Đông và vùng thềm lục địa Việt Nam Dựa trên những kết quả điều tra khảo sát ban đầu về đặc điểm địa hình, địa mạo và cấu tạo trầm tích đáy biển. Vào những năm 1971-1972, các nhà địa chất Hoa Kỳ tiếp tục bổ sung và công bố các công trình nghiên cứu về cấu trúc kiến tạo của vùng biển Việt Nam trong bình đồ kiến tạo biển Đông và Đông Nam Á (Parke, 1971-Emery, 1972). Tiếp đó Hayes và Taylor (1978-1980) đã xuất bản tập bản đồ về các trường địa vật lý và cấu trúc các vùng biển Đông Nam Á và Đông Á với tỉ lệ 1:5.000.000. Trong đó có loạt các bản đồ địa chất và địa vật lý Biển Đông. Năm 1987, Viện khoa học Quảng Đông Trung Quốc xuất bản tập Atlas địa chất-địa vật lý biển Nam Trung Hoa gồm 3
9. 11 bản đồ tỉ lệ 1:2.000.000 toàn Biển Đông với các đặc trưng địa hình, địa mạo, bản đồ dị thường trọng lực, dị thường từ, bản đồ cấu trúc sâu, bản đồ kiến tạo, bản đồ các bể trẩm tích Kainozoi, bản đồ các thành tạo đệ tứ, bản đồ trầm tích đáy. Năm 1989, Kulinic R.G và các nhà địa chất của Trung tâm Viễn Đông, Viện hàn lâm khoa học Liên Xô đã công bố chuyên khảo "Biến đổi Kainozoi của vỏ trái đất vùng biển Đông Nam Á" trong đó tổng hợp những kết quả điều tra khảo sát về địa chất và địa vật lý trên vùng Biển Đông của các nhà khoa học Liên Xô và Việt Nam trong những năm 1975-1985, xây dựng các bản đồ, sơ đồ cấu trúc kiến tạo, địa động lực và cấu trúc sâu, lịch sử phát triển kiến tạo trên vùng thềm lục địa Việt Nam và toàn Biển Đông. Tuy nhiên các tài liệu khi đó còn chưa phủ kín khu vực Biển Đông, đặc biệt cò n thiếu vắng tài liệu địa chấn sâu, tài liệu trọng lực vệ tinh tỉ lệ lớn. Vì vậy các kết quả công bố vẫn chỉ mang tính tham khảo. Gần đây có công trình nghiên cứu ―Tổng quan về đặc điểm sinh thành dầu khí trong các bể trầm tích đệ tam ở Đông Nam Á‖ của các tác giả Harry Doust, Gerard Lijmbach (2007), trong đó các tác giả tập trung chủ yếu vào các cấu trúc và bể trầm tích đệ tam trên toàn khu vực Đông Nam Á, mà hoàn toàn không có những nghiên cứu cấu trúc địa chất sâu khu vực Biển Đông. Ngoài ra còn nhiều các công trình nghiên cứu trên thềm lục địa Việt Nam từ nhiều năm trước, trong đó chủ yếu là tập trung vào tìm kiếm các bẫy chứa dầu tại các bể trầm tích đơn lẻ mà tầng trầm tích có cấu trúc rõ nét trên các băng thu địa chấn. Trong đó phải kể đến các công trình của các tác giả như: Chris P. Sladen với công trình ―Thăm dò các bể dạng hồ ở khu vực Đông Nam Á‖. Công trình nghiên cứu ― Xâm nhập macma trong trầm tích Kainozoi ở vùng biển Nam Trung Hoa‖ của tác giả Martin F.J.Flower. Công trình ―Tiến hóa địa chất của khu vực Đông Nam Á năm 1992‖ của tác giả Hutchison C.S. Công trình ―Biển rìa Đông Nam Á: đặc điểm trường địa vật lý và cấu trúc, lịch sử phát triển biển rìa và biển nội lục‖ của tác giả Xeic. D -1984. 4
10. 1.2. Một số kết quả nghiên cứu về điạ chất – điạ vâṭ lý của các tác giả trong nướ c liên quan đến vùng biển Viêṭ Nam và kế câṇ . Từ sau năm 1975 và tiếp theo, trong các đề tài nghiên cứu thuộc chương trình Thuận Hải-Minh Hải (1977 -1980), các nhà địa chất Việt Nam (Lê Văn Cự, Hồ Đắc Hoài, Ngô Thường San) đã có những công trình nghiên cứu tổng hợp về cấu trúc kiến tạo của thềm lục địa Việt Nam và phân chia ra các bể trầm tích đệ tam ở tỉ lệ 1:500.000 và lớn hơn như các đối tượng thăm dò tìm kiếm các mỏ dầu khí. Trong giai đoạn 1986-1990, trong khuôn khổ đề tài nghiên cứu cấp nhà nước 48-B-3-2, Bùi Công Quế và Nguyễn Hiệp lần đầu tiên đã tập hợp và liên kết các kết quả thăm dò địa vật lý trên các vùng thềm lục địa Việt Nam để thành lập các bản đồ dị thường trọng lực và dị thường từ ∆Ta tỉ lệ 1:500.000 thống nhất cho toàn thềm lục địa (phạm vi các bể trầm tích đệ tam) và bản đồ trọng lực dị thường Fai và Bugher cho toàn biển Đông, tỉ lệ 1:2.000.000. Trong giai đoạn 1991-1995, trong khuôn khổ đề tài nghiên cứu cấp nhà nước KT-03-02, Bùi Công Quế, Nguyễn Giao và n.n.k đã tiếp tục bổ sung xử lý số liệu mới, thành lập bản đồ dị thường trọng lực và từ vùng biển Việt Nam và kế cận tỉ lệ 1:1.000.000. Trên cơ sở đó đã tính toán xây dựng các sơ đồ và mặt cắt cấu trúc sâu, các hệ địa động lực của thềm lục địa Việt Nam và biển Đông, thành lập các bản đồ cấu trúc kiến tạovà địa động lực của các bể đệ tam trên thềm lục địa Việt Nam. Các bản đồ địa chất, địa vật lý trong đề tài KT-03-02 đã tiếp tục được bổ sung và phát triển hoàn thiện ở các tỉ lệ 1:1.000.000 và lớn hơn trên từng vùng trong khuôn khổ các đề tài trọng điểm cấp nhà nước KHCN-06-04 và KHCN-06-12 (Bùi Công Quế, Nguyễn Thế Tiệp và n.n.k, 1996-2000). Trong giai đoạn này đã hoàn thành các bản đồ dị thường trọng lực, các bản đổ cấu trúc sâu, bản đồ cấu trúc kiến tạo, bản đồ điạ mạo, bản đồ trầm tích đáy biển vùng biển Việt Nam ở tỉ lệ 1:1.000.000. Cũng trong giai đoạn từ 1980-1989, Hải quân Việt Nam đã thu thập xử lý các nguồn số liệu đo sâu và địa hình được khảo sát đo đạc trong các giai đoạn trước 5