Chương 5 ĐẶC ĐIỂM MÔI TRƯỜNG TRẦM TÍCH ĐỆ TỨ
5.1. Áp dụng địa chấn phân giải cao nhiều mạch khảo sát trầm tích Đệ tứ
5.1.1.1. Khảo sát thực địa:
Trong quá trình khảo sát vùng đồng bằng Cửu Long, phương pháp địa chấn phân giải cao đã được tiến hành với việc kết hợp thiết bị một mạch và nhiều mạch. Thiết bị địa chấn một mạch Geont-shelf (CH Liên bang Nga) gồm nguồn Boomer hoặc Sparker (công suất phát 500J) và hệ máy thu dưới nước để thu tín hiệu phản xạ. Để thu nhiều mạch đã sử dụng bộ máy thu 24 mạch Mark- 6 do Thụy Điển sản xuất. Các tín hiệu được ghi dưới dạng số bằng hệ thống một mạch và nhiều mạch đồng thời. Nguồn nổ Boomer được sử dụng ở vùng nước ngọt, còn nguồn nổ Sparker được sử dụng ở vùng nước lợ, nước mặn. Tọa độ khảo sát được xác định bằng GPS có độ chính xác 3 - 10m. Khi khảo sát ở vùng cửa sông và vùng ven biển Trà Vinh đã sử dụng
máy địa chấn phân giải cao "Applied Acoustic" (Vương Quốc Anh) với công suất phát 600J.
Về các tham số kỹ thuật: với phương pháp một mạch, khoảng cách thu phát 6m. Đối với phương pháp nhiều mạch, khoảng cách từ nguồn phát đến máy thu đầu tiên là 6m, đến máy thu cuối là 20m, khoảng cách giữa các máy thu là 2m, cáp thu gồm 8 mạch. Các thiết bị được bố trí trên tàu chứa khoảng 15-20 người trong suốt quá trình khảo sát dọc các con sông và kênh rạch. Khi khảo sát ở vùng cửa sông và đới ven bờ biển đã sử dụng tàu tuần ngư có sức chứa và công suất lớn hơn so với tàu du lịch.
Hình 5.2. Vị trí các tuyến địa chấn phân giải cao ở đồng bằng Cửu long 5.1.1.2. Xử lý số liệu
Tài liệu địa chấn phân giải cao ở đồng bằng Cửu Long được xử lý bằng phần mềm "Reflex" trên máy tính cá nhân (PC).
a. Xử lý số liệu tài liệu địa chấn một mạch.
Thốt nốt
Kênh Sáng Mới
Cửa Tranh Đề Cửa Cung Hầu
Mỹ Tho
Vĩnh Long
Bến Tre
Cửa Hàm Luông
Sóc Trăng
- Hiệu chỉnh khuyếch đại biên độ tự động (AGC), hàm được chọn dạng: A = ate –αt , với a = 0,1 ; α = 0,15; t: thời gian
- Lọc tần số: với tài liệu đo bằng nguồn phát Boomer dải tần số được chọn 450-1250 Hz, với tài liệu đo bằng nguồn phát Sparker dải tần số được chọn 250-950Hz.
- Lọc hai chiều (2D): được chọn với số mạch bằng 3 và thời gian 0,5ms, trong một số trường hợp có tăng số mạch lên 5.
b. Xử lý số liệu tài liệu địa chấn nhiều mạch.
Tài liệu địa chấn nhiều mạch được hiệu chỉnh khuyếch đại biên độ tự động và lọc tần số tương tự như đối với tài liệu một mạch. Các bước tiếp theo là sắp xếp các mạch theo “điểm giữa chung”, hiệu chỉnh động bằng cách quét tốc độ và cộng điểm giữa chung để lập mặt cắt thời gian theo tuyến. Trong một số trường hợp chỉ hiệu chỉnh động mà không tiến hành cộng điểm giữa chung vì số lần cộng quá ít do tốc độ tàu lớn quá mức cho phép (> 5km/giờ ).
Trong trường hợp này tài liệu nhiều kênh chỉ làm tăng thêm độ chi tiết theo chiều ngang của mặt cắt địa chất.
5.1.2. Đặc điểm địa chất theo tài liệu địa chán phân giải cao 5.1.2.1. Đặc điểm địa chất, địa vật lý.
Theo các tài liệu địa chất hiện có thì đồng bằng Cửu Long có cấu trúc phần trên là các lớp bùn, sét được thành tạo vào Holocen thời kỳ Đệ tứ và phân bố rộng rãi trên khắp đồng bằng. Trầm tích bùn phân bố dưới dạng lớp liên tục hay thấu kính hoặc ngăn cách giữa các lớp trầm tích bùn là các thấu kính cát nhỏ hoặc thấu kính sét mịn. Chiều dày trầm tích Holocen thay đổi trong một dải rộng từ vài mét đến 40 ÷ 50m, trung bình 15 ÷ 20m. Các tập trầm tích Holocen nằm bất chỉnh hợp trên tập trầm tích Pleistocen trên đã bị phong hóa, laterit hóa tạo thành mặt phản xạ tương đối tốt đối với sóng địa chấn phân giải cao. Ngoài ra, trong trầm tích Holocen cũng tồn tại mặt phản xạ liên quan đến ranh giới giữa các trầm tích Holocen giữa - muộn Q22 và
trầm tích Holocen muộn Q23 (ranh giới được hình thành trong thời kỳ biển tiến cực đại).
5.1.2.2. Kết quả khảo sát.
Kết quả khảo sát trên các sông lớn như sông Tiền, sông Hậu, một số luồng rạch, các cửa sông chính và vùng gần bờ Trà Vinh đã chỉ ra sự tồn tại 2 tập trầm tích chính là Holocen và Pleistocen liên quan đến 2 tập địa chấn có tướng địa chấn khác nhau là tập U1 và U2. Tập U1 (tương ứng trầm tích Holocen) bao gồm các trầm tích lấp đầy thung lũng bị phân cắt và các trầm tích châu thổ. Tập U1 được chia thành 2 phụ tập ở vùng phía tây sông Hậu và vùng ven bờ Trà Vinh. Mặt phản xạ giữa tập U1 và U2 được đối sánh với một bất chỉnh hợp hình thành trong thời kỳ băng hà cuối cùng (nóc của trầm tích Pleistocen trên đã bị laterit hóa).
Trên các mặt cắt địa chấn, chiều dày của các tập được tính theo tốc độ truyền sóng là 1500m/s. Sự biến đổi về chiều dày tập U1 và các đặc điểm của hình dạng bề mặt trên của tập U2 (trầm tích Pleistocen) ở mỗi khu vực được minh họa bằng các mặt cắt địa chấn phản xạ tiêu biểu.
Vùng tây nam sông Hậu.
Đây là vùng nằm ở phía tây nam sông Hậu, gồm các tỉnh Cần Thơ, Sóc Trăng, Bạc Liêu, Cà Mau và Kiên Giang. Vùng này trầm tích Holocen gắn kết rất yếu (tập đất yếu trong địa chất công trình). Trên vùng này đã được khảo sát 2 tuyến địa chấn phân giải cao bằng cả phương pháp một mạch và nhiều mạch. Cả 2 mặt cắt trên kênh Thốt Nốt (hình 5.3) và trên kênh Sáng Mới (hình 5.4) đều phản ánh khá rõ ranh giới địa chất giữa trầm tích Holocen và Pleistocen. Chiều dày của tập U1 tại vùng Tứ giác Long Xuyên (kênh Thốt Nốt) đạt khoảng 20 ÷ 35m, còn tại vùng Sóc Trăng chỉ đạt 15 ÷ 25m. Nhìn chung, chiều sâu bề mặt ranh giới giữa tập U1 và tập U2 có xu hướng giảm theo hướng Tây nam.
Hình 5.3. Mặt cắt địa chấn kênh Thốt Nốt
Ngoài ra, trong tập U1 còn phân chia khá rõ 2 phân tập U1-1 và U1-2. Phân tập U1-2 có thể là các thấu kính than bùn, hoặc sét mịn chứa cát hạt rất mịn được hình thành theo kiểu tích đọng dạng "nối đầu", còn tập U1-1 là một tập bùn sét gần như nằm ngang phần trên có độ cứng lớn hơn phần dưới do độ phản xạ giảm dần. Cần lưu ý là trong cả 2 tuyến khảo sát ở vùng này mặt phản xạ giữa tập U1 và tập U2 được ghi nhận gần như liên tục từ đầu tuyến cho đến cuối tuyến.
Hình 5.4. Mặt cắt địa chấn kênh Sáng mới Khu vực tỉnh Vĩnh Long.
Tại tỉnh Vĩnh Long đã khảo sát một tuyến địa chấn dọc sông theo hướng từ đông sang tây. Trên lát cắt này phân chia khá rõ tập U1 và U2. Tập địa chấn U1 được chia ra 2 phân tập (U1-1 và U1-2), phân tập U1-2 có dạng thấu kính nối đuôi nhau, có thể đây là các tập bùn nhão hoặc sét than tạo nên khí
gas, mà dân địa phương hiện tại đang khai thác sử dụng cho mục đích nấu ăn hàng ngày. Mặt ranh giới giữa tập U1 và tập U2 thay đổi trong khoảng 30 - 40 m (hình 5.5).
Hình 5.5: Mặt cắt địa chấn qua tỉnh Vĩnh Long Vùng hạ lưu sông Hậu.
Lát cắt địa chấn trên hạ lưu sông Hậu cách Thị xã Sóc Trăng khoảng 20km về phía đông bắc và cách Thị trấn Tiểu Cần khoảng 15km về phía tây nam (hình 5.6). Trên mặt cắt này cũng phân chia khá rõ tập địa chấn U1 và U2
bằng mặt phản xạ khá mạnh và bị gợn sóng cao. Tập U1 được phân chia ra phân tập U1-1 và U1-2 bằng mặt phản xạ khá phẳng và nghiêng dần về phía đông nam. Chiều dày tập 1 cỡ 60m và có nơi tăng lên đến 75m.
Hình 5.6: Mặt cắt địa chấn qua hạ lưu sông Hậu (Sóc Trăng) Tỉnh Bến Tre.
Trên hình 5.7 là mặt cắt địa chấn phản xạ nằm giữa lỗ khoan BT2 và BT4, cách Thị trấn Bến Tre khoảng 13km về phía nam. Các tập địa chấn U1 và
tập U1-2 được đánh dấu trên mặt cắt. Trong tập U1 không có mặt phản xạ nào được ghi nhận. Tập này có chiều dày dao động từ 27-55m và phủ bất chỉnh hợp lên tập U2. Bề mặt phía trên của tập U2 có gợn sóng cao, chiều sâu tới đỉnh dao động từ 38 - 68m (các độ sâu được tính từ bề mặt địa hình của tuyến khảo sát).
Hình 5.7: Mặt cắt địa chấn qua tỉnh Bến Tre Tỉnh Tiền Giang.
Mặt cắt hình 5.8 nằm cách Mỹ Tho (Tiền Giang) khoảng 15km về phía tây. Tại đây đã phân chia được tập U1 và U2 . Mặt ranh giới giữa tập U1 và U2
phản ảnh rõ trên băng địa chấn và có gợn sóng cao, chiều sâu thay đổi từ 15- 20m ở phía đông đến 75m ở phía tây. Trong tập U1 không phát hiện được ranh giới phản xạ. Phần trên của tập U2 bị phong hóa mạnh và tạo mặt phản xạ kép. Tuy nhiên ở vùng này theo tài liệu địa chất thì chiều dày của tập trầm tích Holocen chỉ 30 - 40m. Song thực tế khi xây dựng các công trình lớn cần phải khoan đóng cọc nhồi đến độ sâu 70 - 80m. Có thể tài liệu địa chấn đã phản ánh đến độ sâu của tập Pleistocen chưa bị phong hoá.
Mặt cắt địa chấn qua cửa Hàm Luông được biểu diễn trên hình 5.9.
Trên mặt cắt này cũng phân chia ra được hai tập trầm tích U1 và U2. Chiều dày của tập U1 ít thay đổi và đạt lân cận 48m. Trong tập U1 có thể phân chia ra 2 phân tập U1-1 và U1-2. Còn trong tập U2 thì có thể chia ra 3 phân tập: U2-1 ,
U2-2 , U2-3. Chiều dày của U2-1 khoảng 40m và của U2-2 gần tương tự như U2-1. Mặt phản xạ sâu nhất được quan sát ở độ sâu cỡ 125m và gần nằm ngang.
Hình 5.8: Mặt cắt địa chấn qua thị trấn Mỹ Tho
Hình 5.9: Mặt cắt địa chấn qua cửa Hàm Luông Vùng cửa Cung Hầu.
Mặt cắt địa chấn qua cửa Cung Hầu được biểu diễn trên hình 5.10. Mặt cắt này có hướng TB-ĐN, cách tỉnh lỵ Trà Vinh khoảng 22km về phía đông - nam. Trầm tích ở đây được chia ra 2 tập: U1 và U2. Ranh giới giữa 2 tập này nằm ở độ sâu khoảng 35m và gần như nằm ngang. Trong tập U2 tồn tại mặt phản xạ khá rõ nằm ở độ sâu khoảng 72m và tập U2 phân chia thành 2 phân tập U2-1 và U2-2 . Phần dưới của phân tập U2-1 có chứa hạt mịn nên sóng địa chấn thu được khá yếu.
Vùng ngoài khơi cửa Tranh Đề.
Mặt cắt địa chấn vùng ngoài khơi cửa Tranh Đề cách đường bờ khoảng 15km về đông nam (hình 5.11). Dựa vào đặc tính phản xạ của các loại đất đá trên băng có thể chia ra 2 tập trầm tích chính là tập U1 và U2 .
Hình 5.10: Mặt cắt địa chấn qua cửa Cung Hầu
Hình 5.11: Mặt cắt địa chấn qua cửa Tranh Đề
Tập U1 nằm bất chỉnh hợp lên tập U2. Mặt trên của tập U2 bị bào mòn và xâm thực do các dòng sông cổ nên mặt ranh giới giữa tập U1 và U2 bị gợn sóng mạnh. Trong tập U1 có tồn tại 2 phân tập: U1-1 và U1-2 có tướng địa chấn khác nhau như độ phản xạ, hướng đổ của các vi mặt phản xạ... Còn trong tập U2 cũng có thể chia ra 2 phân tập U2-1 và U2-2. Chiều sâu ranh giữa tập U1 và tập U2 đạt trung bình cỡ 50m. Chiều dày của tập U1-1 dao động trong khoảng 13-15m và đây là tầng trầm tích cát hạt vừa trên băng địa chấn phản xạ yếu.
Chiều dày của tập U1-2 giao động trong khoảng 6 - 20m và đây là trầm tích có hạt mịn và tương đối đồng nhất có thể là sét pha cát hạt mịn.
Phương pháp khảo sát địa chấn phân giải cao đã được áp dụng ở đồng bằng sông Cửu Long cho thấy :
- Phương pháp này thu được kết quả tốt ở phía Tây Nam sông Hậu, ở đây mặt ranh giới bất chỉnh hợp giữa Holocen và Pleistocen được phản ánh gần như liên tục trên các tuyến khảo sát.
- Khi khảo sát trên các sông lớn như sông Tiền, sông Hậu thì chỉ thu được kết quả tốt trên một số đoạn tuyến. Ở đó tồn tại các ranh giới bất chỉnh hợp đã bị lộ ra trên mặt và bị phong hóa (laterit hóa) trong quá khứ. Quá trình phong hóa đã làm cho đất đá rắn chắc hơn và làm tăng mật độ, tốc độ truyền sóng, dẫn đến làm tăng hệ số phản xạ. Ở phần hạ lưu sông Hậu tài liệu địa chấn phân giải cao đã ghi nhận được các mặt phản xạ nằm trong trầm tích Đệ tứ kéo dài hàng km.
- Trên một số mặt cắt địa chấn ở vùng Vĩnh Long, Tiền Giang phản ánh khá rõ nét các đứt gẫy tồn tại trong trầm tích Pleistocen (U2) bằng sự dịch chuyển của các mặt phản xạ theo chiều thẳng đứng.
- Trên các sông lớn ở một số nơi trên bề mặt đáy sông tồn tại một lớp trầm tích mỏng cỡ 2 - 4 m tương đối rắn chắc có lẽ là cát kết yếu. Lớp này có mật độ và tốc độ truyền sóng lớn hơn các lớp nằm kề phía dưới. Chính lớp này đã tạo nên sóng phản xạ nhiều lần khá mạnh hoặc tán xạ do bề mặt quá gồ ghề, làm cho sóng cao tần khó xuyên xuống phía dưới, gây nhiễu trong khi phân tích tài liệu, làm giảm chiều sâu nghiên cứu của phương pháp.
- Ranh giới giữa Holocen và Pleistocen có chiều sâu đến 75 mét (ở vùng sông Tiền cách Thành phố Mỹ Tho 20km về phía tây). Tuy nhiên ở gần vị trí này chưa có GK nào xác định sự tồn tại của ranh giới này ở độ sâu như vậy.
- Chiều sâu nghiên cứu của phương pháp địa chấn phân giải cao có thể đạt đến 150 mét. Trong trường hợp cần nghiên cứu sâu hơn cần sử dụng đầu sparker, súng bắn nước hoặc súng bắn hơi thể tích nhỏ.