Xác định tầng chứa nước dưới sâu (hệ tầng vĩnh bảo) tại vùng ven biển cửa sông hồng theo các phương pháp địa vật lý

Mục tiêu của đề tài: - Tìm hiểu sự phân bố của hệ tầng Vĩnh Bảo - trầm tích Neogen tại vùng ven biển cửa Sông Hồng - Đánh giá khả năng chứa nước hệt tầng Vĩnh Bảo trong phạm vi nghiên cứu trên cơ sở tài liệu Địa vật lý - Nội dung chính của đề tài:Thực hiện theo 3 nội dung nghiên cứu sau: + Nội dung 1: Nghiên cứu, tìm hiểu điều kiện địa chất, địa chất thủy văn phía Nam cửa Ba Lạt – sông Hồng * Mục tiêu: Tìm hiểu đặc trưng địa chất cũng như tìm hiểu các tầng chứa nước và tầng nước đang khai thác trong vùng nghiên cứu + Nội dung 2: Khảo sát thực địa bằng phương pháp đo sâu điện từ miền thời gian TDEM và phương pháp trọng lực chính xác cao * Mục tiêu: Thu thập số liệu thực địa theo phương pháp TDEM và phương pháp trọng lực chính xác cao tại phía Nam cửa Ba Lạt – sông Hồng. + Nội dung 3: Đánh giá đặc trưng hệtầng Vĩnh Bảo tại phía Nam cửa Ba Lạt – Sông Hồng * Mục tiêu: Đánh giá khảnăng tồn tại nguồn nước nhạt trong phạm vi nghiên cứu của đềtài. -Sản phẩm đềtài:- Sốliệu thực địa theo phương pháp điện từmiền thời gian (TDEM) và phương pháp trọng lực. 4 - Báo cáo tổng kết, báo cáo tóm tắt đềtài. - Thời gian thực hiện:trong 2 năm 2010-2011 - Kinh phí thực hiện: Trong 2 năm 2010-2011 đềtài được cấp tổng cộng 400.000.000đtừnguồn SNKH. Trong đó: - Năm 2010 : 150.000.000đ(Một trăm năm mươi triệu đồng) - Năm 2011: 250.000.000 đ(Hai trăm năm mươi triệu đồng) -Tập thểtác giảchính tham gia đềtài: Là thành viên Hội Khoa học kỹthuật Địa vật lý Việt Nam: 1. TS. Đặng Thanh Hải, Chủnhiệm 2. Ths. Nguyễn Bá Duẩn, thưký 3. Ths. Phạm Nam Hưng 4. Ths. Thái Anh Tuấn 5. Ksc. Nguyễn Duy Tiêu Đềtài được hoàn thành với sựtham gia của tập thểBan chủnhiệm. Trong đó, phụtrách thu thập sốliệu trọng lực do Ths. Phạm Nam Hưng và Ths. Thái Anh Tuấn thực hiện. Phân tích sốliệu trọng lực do Ths. Phạm Nam Hưng đảm nhiệm. Thu thập sốliệu theo phương pháp điện từmiền thời gian (TDEM) do Ts. Đặng Thanh Hải và Ths. Thái Anh Tuấn thực hiện. Phân tích tài liệu TDEM do Ts. Đặng Thanh Hải và Ksc. Nguyễn Duy Tiêu phụtrách. - Kết quảnghiên cứu đã đạt được: - Thu thập số liệu ngoài thực địa hai tuyến Giao Thịnh – Giao Thiện và Ngô Đồng – Giao An bằng phương pháp trọng lực và phương pháp điện từ miền thời gian (TDEM). - Xây dựng được hai mặt cắt cấu trúc dọc hai tuyến nghiên cứu trên đến độ sâu cỡ400m, chúng gồm 6 lớp là đất đá thuộc trầm tích Neogen và Đệ tứ với các thông số đặc trưng riêng. - Trầm tích Vĩnh Bảo phân bố khá đồng đều trên toàn bộ khu vực nghiên cứu, độ sâu phát hiện tầng Vĩnh Bảo từngoài 200m đến xấp xỉ 350m tuỳ vị trí. Đây là tầng có điện trở suất cao nhất trong mặt cắt địa điện, là tầng có triển vọng cung cấp nước sinh hoạt phục vụ người dân trong huyện tại những xã mà các tầng nước trên mặt bị nhiễm mặn.

LIÊN HIỆP CÁC HỘI KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT VIỆT NAM

HỘI KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT ĐỊA VẬT LÝ VIỆT NAM

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI

XÁC ĐỊNH TẦNG CHỨA NƯỚC DƯỚI SÂU (HỆ TẦNG VĨNH BẢO) TẠI VÙNG VEN BIỂN CỬA SÔNG HỒNG THEO CÁC

LIÊN HIỆP CÁC HỘI KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT VIỆT NAM

HỘI KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT ĐỊA VẬT LÝ VIỆT NAM

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI

XÁC ĐỊNH TẦNG CHỨA NƯỚC DƯỚI SÂU (HỆ TẦNG VĨNH BẢO) TẠI VÙNG VEN BIỂN CỬA SÔNG HỒNG THEO CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊA VẬT LÝ

HỘI KHKT ĐỊA VẬT LÝ VIỆT NAM

I THÔNG TIN CHUNG VỀ ĐỀ TÀI

- Tên đề tài: Xác định tầng chứa nước dưới sâu (hệ tầng Vĩnh Bảo) tại

vùng ven biển cửa sông Hồng theo các phương pháp địa vật lý

- Cơ sở pháp lý: Hợp đồng giao nhiệm vụ thực hiện đề tài trong năm 2010

và 2011 số 76/HĐ-LHH, ký ngày 22 tháng 4 năm 2010

- Cơ quan quản lý: Liên hiệp các hội khoa học và kỹ thuật Việt Nam

Địa chỉ: 53 Nguyễn Du, Hà Nội

- Cơ quan chủ trì: Hội Khoa học kỹ thuật Địa vật lý Việt Nam

Địa chỉ: Nhà A8, 18 Hoàng Quốc Viêt, Hà Nội

- Cơ quan phối hợp: Liên đoàn Vật lý địa chất

Địa chỉ : Km 9, Thanh Xuân, Hà Nội

- Chủ nhiệm đề tài: TS Đặng Thanh Hải

Cơ quan: Hội Khoa học kỹ thuật Địa vật lý Việt Nam

Địa chỉ: 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội

Email: haidtigp@gmail.com; Điện thoại: 0912 069 166

- Mục tiêu của đề tài:

- Tìm hiểu sự phân bố của hệ tầng Vĩnh Bảo - trầm tích Neogen tại vùng ven biển cửa Sông Hồng

- Đánh giá khả năng chứa nước hệ tầng Vĩnh Bảo trong phạm vi nghiên cứu trên cơ sở tài liệu Địa vật lý

- Nội dung chính của đề tài: Thực hiện theo 3 nội dung nghiên cứu sau:

+ Nội dung 1: Nghiên cứu, tìm hiểu điều kiện địa chất, địa chất thủy

văn phía Nam cửa Ba Lạt – sông Hồng

* Mục tiêu: Tìm hiểu đặc trưng địa chất cũng như tìm hiểu các tầng chứa nước và tầng nước đang khai thác trong vùng nghiên cứu

+ Nội dung 2: Khảo sát thực địa bằng phương pháp đo sâu điện từ

miền thời gian TDEM và phương pháp trọng lực chính xác cao

* Mục tiêu: Thu thập số liệu thực địa theo phương pháp TDEM và phương pháp trọng lực chính xác cao tại phía Nam cửa Ba Lạt – sông Hồng

+ Nội dung 3: Đánh giá đặc trưng hệ tầng Vĩnh Bảo tại phía Nam

cửa Ba Lạt – Sông Hồng

* Mục tiêu: Đánh giá khả năng tồn tại nguồn nước nhạt trong phạm vi nghiên cứu của đề tài

- Sản phẩm đề tài: - Số liệu thực địa theo phương pháp điện từ miền thời

gian (TDEM) và phương pháp trọng lực

- Báo cáo tổng kết, báo cáo tóm tắt đề tài

- Thời gian thực hiện: trong 2 năm 2010-2011

- Kinh phí thực hiện: Trong 2 năm 2010-2011 đề tài được cấp tổng cộng

400.000.000đ từ nguồn SNKH Trong đó:

- Năm 2010 : 150.000.000đ (Một trăm năm mươi triệu đồng)

- Năm 2011: 250.000.000 đ (Hai trăm năm mươi triệu đồng)

- Tập thể tác giả chính tham gia đề tài:

Là thành viên Hội Khoa học kỹ thuật Địa vật lý Việt Nam:

1 TS Đặng Thanh Hải, Chủ nhiệm

2 Ths Nguyễn Bá Duẩn, thư ký

3 Ths Phạm Nam Hưng

4 Ths Thái Anh Tuấn

5 Ksc Nguyễn Duy Tiêu

Đề tài được hoàn thành với sự tham gia của tập thể Ban chủ nhiệm Trong đó, phụ trách thu thập số liệu trọng lực do Ths Phạm Nam Hưng và Ths Thái Anh Tuấn thực hiện Phân tích số liệu trọng lực do Ths Phạm Nam Hưng đảm nhiệm Thu thập số liệu theo phương pháp điện từ miền thời gian (TDEM) do Ts Đặng Thanh Hải và Ths Thái Anh Tuấn thực hiện Phân tích tài liệu TDEM do Ts Đặng Thanh Hải và Ksc Nguyễn Duy Tiêu phụ trách

- Kết quả nghiên cứu đã đạt được:

- Thu thập số liệu ngoài thực địa hai tuyến Giao Thịnh – Giao Thiện

và Ngô Đồng – Giao An bằng phương pháp trọng lực và phương pháp điện

từ miền thời gian (TDEM)

- Xây dựng được hai mặt cắt cấu trúc dọc hai tuyến nghiên cứu trên đến độ sâu cỡ 400m, chúng gồm 6 lớp là đất đá thuộc trầm tích Neogen và

Đệ tứ với các thông số đặc trưng riêng

- Trầm tích Vĩnh Bảo phân bố khá đồng đều trên toàn bộ khu vực nghiên cứu, độ sâu phát hiện tầng Vĩnh Bảo từ ngoài 200m đến xấp xỉ 350m tuỳ vị trí Đây là tầng có điện trở suất cao nhất trong mặt cắt địa điện, là tầng

có triển vọng cung cấp nước sinh hoạt phục vụ người dân trong huyện tại những xã mà các tầng nước trên mặt bị nhiễm mặn

II BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI

MỤC LỤC Trang Danh mục các hình vẽ 6

2.2 Phương pháp điện từ miền thời gian 43

3.2 Công tác thu thập số liệu theo phương pháp trọng lực 56

3.3 Thu thập số liệu theo phương pháp TDEM 62

4.1 Phân tích tổng quan đặc trưng cấu trúc theo diện 63

4.2 Mặt cắt cấu trúc dọc theo tuyến đo trọng lực 79

4.3 Mặt cắt cấu trúc dọc theo tuyến đo TDEM 83

4.4 Xây dựng mặt cắt cấu trúc khu vực nghiên cứu 87

Chương 5 Đánh giá về hệ tầng Vĩnh Bảo tại vùng ven biển

huyện Giao Thủy

92 5.1 Đánh giá khả năng tồn tại các tầng chứa nước 92

5.2 Đánh giá tầng chứa nước Vĩnh Bảo 96

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Mặt cắt địa chất thủy văn tuyến Vụ Bản - Hải Hậu

Hình 1.2 Sự phân bố chất lượng nước trong thành tạo Holocen tại

Nam Định Hình 1.3 Sự phân bố chất lượng nước trong thành tạo Pleistocen tại

Nam Định Hình 1.4 Mặt cắt địa điện tuyến 2 tại xã Giao An trong đó hệ tầng

Vĩnh Bảo là tầng cấu trúc dưới cùng của mặt cắt Hình 2.1 Hình dạng dòng phát

Hình 2.2 Dòng điện tức thời chạy dưới mặt đất

Hình 2.3 Vị trí các cổng máy thu

Hình 2.4 Cấu hình đo sâu vòng trung tâm

Hình 2.5 Giao diện phân tích đường cong một điểm đo TDEM

Hình 2.6 Cửa sổ mô hình điện trở của 1 điểm phân tích

Hình 2.7 Cửa sổ biểu diễn cả tuyến đo khi phân tích số liệu

Hình 3.1 Vị trí 2 tuyến đo và các điểm đo trọng lực

Hình 3.2 Vị trí 2 tuyến đo và các điểm đo TDEM

Hình 3.3 Đường cong trọng lực Bouguer dọc theo tuyến TL1

Hình 3.4 Đường cong trọng lực Bouguer dọc theo tuyến TL2

Hình 4.1 Dị thường trọng lực Bouguer vùng ven biển cửa sông Sông

Hồng Hình 4.2 Dị thường từ hàng không vùng ven biển cửa sông Sông Hồng Hình 4.3 Dự báo phân bố độ sâu bề mặt đáy hệ tầng Hải Hưng vùng

ven biển cửa Sông Hồng theo tài liệu trọng lực Hình 4.4 Dự báo phân bố độ sâu bề mặt đáy hệ tầng Hà Nội vùng ven

biển cửa Sông Hồng theo tài liệu trọng lực Hình 4.5 Dự báo phân bố độ sâu bề mặt đáy hệ tầng Lệ Chi vùng ven

biển cửa Sông Hồng theo tài liệu trọng lực

Hình 4.6 Dự báo phân bố độ sâu bề mặt đáy hệ tầng Vĩnh Bảo vùng

ven biển cửa Sông Hồng theo tài liệu trọng lực Hình 4.7 Biểu diễn độ sâu bề mặt đáy hệ tầng Vĩnh Bảo trên hình 3

chiều Hình 4.8 Dự báo phân bố bề dày hệ tầng Vĩnh Bảo vùng ven biển cửa

Sông Hồng theo tài liệu trọng lực Hình 4.9 Dự báo phân bố mật độ hệ tầng Hải Hưng tại vùng ven biển

cửa sông Hồng Hình 4.10 Dự báo phân bố mật độ hệ tầng Hà Nội tại vùng ven biển cửa

sông Hồng Hình 4.11 Dự báo phân bố mật độ hệ tầng Lệ Chi tại vùng ven biển cửa

sông Hồng Hình 4.12 Dự báo phân bố mật độ hệ tầng Vĩnh Bảo tại vùng ven biển

cửa sông Hồng Hình 4.13 Mô hình cấu trúc - mật độ và các thành phần dị thường trọng

lực dọc tuyến TL1 Hình 4.14 Mô hình cấu trúc - mật độ và các thành phần dị thường trọng

lực dọc tuyến TL2 Hình 4.15 Kết quả phân tích đường cong đo TDEM tại điểm TD2_11

(năm 2011) Hình 4.16 Kết quả phân tích đường cong đo TDEM tại điểm TIII-1

(năm 2009)Hình 4.17 Mặt cắt điện trở suất toàn tuyến TD1

Hình 4.18 Mặt cắt điện trở suất toàn tuyến TD2

Hình 4.19 Sơ đồ đứt gãy trong phạm vi nghiên cứu

Hình 4.20 Mặt cắt cấu trúc tuyến 1

Hình 4.21 Mặt cắt cấu trúc tuyến 2

Hình 5.1 Mặt cắt cấu trúc- điện trở tuyến 1

Hình 5.2 Mặt cắt cấu trúc- điện trở tuyến 2

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Thống kê bề dày hệ tầng Vĩnh Bảo theo tài liệu lỗ khoan địa

chất - địa chất thủy văn Bảng 1.2: Độ sâu tới đáy hệ tầng Vĩnh Bảo theo tài liệu các lỗ khoan

miền võng Hà Nội Bảng 1.3: Các lỗ khoan tới đáy hệ tầng Vĩnh Bảo tại dải ven biển

tỉnh Nam Định Bảng 3.1 Giá trị trọng lực tại các điểm tựa trong khu vực phục vụ đo

đạc trọng lực Bảng 4.1 Thông số vật lý của một số hệ tầng đặc trưng theo kết quả

khoan thăm dò dầu khí Trũng Hà Nội Bảng 4.2 Thông số vật lý được thống kê phục vụ phân tích tài liệu Bảng 5.1 Điện trở suất của một số loại đất đá thường gặp

MỞ ĐẦU

Nước nhạt (vẫn được gọi dưới tên nước ngọt) là không thể thiếu trong đời sống con người và vạn vật, vì vậy không chỉ Việt Nam mà trên thế giới luôn kêu gọi hãy tiết kiệm nguồn tài nguyên vô giá này

Tỉnh Nam Định nằm trong vùng đồng bằng châu thổ sông Hồng, vẫn được cho là tỉnh có nguồn nước nhạt phong phú Hiện nay toàn tỉnh chủ yếu khai thác công nghiệp tầng nước Pleistocen (tầng qp - hệ tầng Hà Nội) và các tầng nước mặt Holocen (qh2 - hệ tầng Hải Hưng và qh1 - hệ tầng Thái Bình) phục vụ sinh hoạt của người dân Ngoài ra tỉnh Nam Định còn có tầng chứa nước dự trữ nữa nhưng chưa được chú trọng đầu tư nghiên cứu, đó là tầng chứa nước vỉa lỗ hổng Pliocen, (m4 - hệ tầng Vĩnh Bảo) Tỉnh Nam Định với có 72 km đường bờ biển là một lợi thế về nghề nuôi trồng thủy hải sản của người dân nơi đây so với nhiều vùng khác Bên cạnh lợi thế đó là một khó khăn mang đến cho người dân sống ven biển, đặc biệt là xã Giao

An - huyện Giao Thủy, đó là sự ô nhiễm và nhiễm mặn ảnh hưởng đến nguồn nước nhạt

Huyện Giao Thủy là một huyện ven biển nằm ở phía Đông nam của tỉnh Nam Định Phía Bắc giáp huyện Xuân Trường, phía Đông là hạ lưu của cửa Ba Lạt, phía Nam giáp biển và phía Tây giáp huyện Hải Hậu Diện tích trong huyện chủ yếu là khu vực đồng bằng trũng với hệ thống đê biển ngăn mặn Trong tỉnh phát triển chủ yếu là nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản do nằm trong khu vực đồng bằng trũng và trẻ Bao phủ trên mặt là trầm tích Đệ

tứ có thành phần chủ yếu là cát, sét, sạn nhỏ Tại các xã ven biển, nhất là ở

xã Giao An, các tầng sét xen kẹp chủ yếu khá dẻo nên khả năng ngăn nước mặn trên mặt rất kém Không những thế còn dễ dẫn đến hiện tượng lưu thông và làm ô nhiễm các tầng nước bên dưới, là tầng nước cung cấp phục

vụ cho sinh hoạt của người dân trong tỉnh

Xã Giao An – huyện Giao Thuỷ là một xã sát biển Toàn xã có hệ thống cống thủy văn (phía Đông) điều tiết nguồn nước sông Hồng và hệ thống đê biển (phía Nam) ngăn nước biển Phía trong đê biển đất đai được người dân trồng lúa phát triển nông nghiệp, còn ngoài đê biển là các đầm lầy người dân nuôi trồng thuỷ hải sản Ngoài ra, còn phải nói đến hệ thống kênh

đào trong xã Một mạng lưới kênh đào được quy hoạch vuông bàn cờ, là nơi cung cấp nước cho những cánh đồng trong xã, đồng thời cũng là nơi điều tiết khi mùa nước khô đến hay lụt lội trong năm Dân cư trong xã Giao An sống tập trung trên các trục đường chính là những khu đất cao trong vùng Do chịu ảnh hưởng hiện tượng sói lở của cửa Ba Lạt, hàng năm diện tích ngoài biển của xã biến động đáng kể

Nằm sát biển và được hình thành do sự bồi đắp lấn biển nên hiện tượng nhiễm mặn các tầng nước trên mặt tại xã Giao An là không thể tránh khỏi Trong khi các nơi khác trong tỉnh có thể đào giếng khai thác tầng nước nhạt trên mặt (tầng qh1 và qh2) vào sinh hoạt hàng ngày thì tại Giao An nước trong hai tầng này có độ nhiễm mặn khá cao Theo nghiên cứu của Lê Thị Lài (2004) cho thấy độ khoáng hoá tại tầng chứa nước Holocen tại Giao An

từ 1,0 ÷ 3,0 g/l còn tại tầng chứa nước Pleistocen có độ khoáng hóa hơn 3,0 g/l Như vậy, những tầng nước phục vụ sinh hoạt người dân đang được khai thác trong tỉnh Nam Định, thì tại xã Giao An lại không sử dụng được vì chúng bị nhiễm mặn với độ mặn khá cao Hiện nay người dân trong xã sử dụng nước sinh hoạt chủ yếu là nước mưa được tích trữ khi mùa mưa xuất hiện Gần đây có nguồn “nước sạch” là nước từ sông qua xử lý hóa chất được truyền qua đường ống đến từng hộ dân trong xã Tuy nhiên, do xử lý chưa triệt để nên nước chất lượng chưa tốt, không thể dùng trong ăn uống hàng ngày được

Để tìm kiếm nguồn nước phục vụ người dân xã Giao An, cần nghiên cứu tầng nước dưới sâu - đó là tầng nước vỉa lỗ hổng Pliocen hệ tầng Vĩnh Bảo Trong nghiên cứu của chúng tôi theo tài liệu điện từ miền thời gian (TDEM) thực hiện năm 2008 và 2009: “Đánh giá tiềm năng nguồn nước ngọt dưới sâu tại các khu dân cư ven biển”, đã xác định được phân bố của tầng Vĩnh Bảo tại xã Giao An có độ sâu đến đỉnh lớp thay đổi trong khoảng 270,0 – 310,0m Trong nghiên cứu trên chúng tôi chưa xác định được độ sâu tới đáy của hệ tầng Vĩnh Bảo và nhiệm vụ đó cũng là mục tiêu chính của

đề tài “Xác định tầng chứa nước dưới sâu (hệ tầng Vĩnh Bảo) tại vùng ven biển cửa sông Hồng theo các phương pháp địa vật lý” được Liên hiệp các Hội khoa học và kỹ thuật Việt Nam giao cho Hội Khoa học kỹ thuật Địa vật

lý Việt Nam chủ trì thực hiện trong 2 năm 2010 và 2011 Khu vực nghiên

cứu của đề tài là dải ven biển phía Nam cửa Ba Lạt sông Hồng, trong phạm

vi có toạ độ: 1060 20’ 01 đến 1060 35’ 14 Kinh độ Đông và từ 200 09’ 56 đến

200 19’ 20 vĩ độ Bắc (xem hình 1), thuộc phạm vi các xã Giao Thịnh, Giao Yến, Giao Long, Giao Hải, Giao Xuân, Giao Lạc, Giao An, Giao Thiện cũng như các xã Xuân Tiến, thị trấn Ngô Đồng, Cồn Nhất, Hồng Thuận v.v thuộc huyện Giao Thủy, Nam Định

20.09.56

106.20.01

20.09.56 106.35.14

106.35.14 20.19.20 20.19.20

106.20.01

Hình 1: Vị trí khu vực nghiên cứu

Chương I ĐẶC TRƯNG ĐỊA CHẤT VÀ HỆ TẦNG VĨNH BẢO

TẠI NAM ĐỊNH

Nằm ở Tây nam đồng bằng sông Hồng, địa chất Nam Định trong suốt thời gian qua ít được chú ý do đặc trưng địa chất của chúng không quá phức tạp Ngay tại tờ bản đồ địa chất F-48-XXXV năm 2001 chỉ thấy trầm tích Đệ

tứ bao phủ toàn bộ diện tích tỉnh Nam Định cũng phản ánh được điều đó Chỉ đến khi có điều tra nghiên cứu khả năng dầu khí tại Thái Bình, Nam Định cùng điều tra cơ bản về địa chất và địa chất thủy văn tỷ lệ 1:50.000 do Nguyễn Văn Độ chủ biên (1996) thì thông tin về các tầng đất đá Kainozoi và Mezozoi bên dưới lớp phủ Đệ tứ tại tỉnh Nam Định dần được làm sáng tỏ

1.1 Đặc trưng địa chất

Cho đến nay, công trình đã nghiên cứu về địa chất huyện Giao Thủy cùng với đặc trưng địa chất tỉnh Nam Định được thể hiện khá đầy đủ nhất vẫn là trong những công trình của N.V Độ (1996), Đ.V Phúc (2000), L.T.Lài (2004), Đ.V Cánh (2006), T.V Thắng (2009) và Thuyết minh Địa chất và Khoáng sản tờ Nam Định F-48-XXXV (2001) Kết hợp với những chuyến điều tra khảo sát ngoài thực địa, nhưng chủ yếu vẫn phải xem xét đến những tài liệu trên, đề tài đã có được tổng quan về đặc trưng địa chất của tỉnh Nam Định nói chung và của dải ven biển tỉnh Nam Định nói riêng

GIỚI MEZOZÔI

Tầng trầm tích này được phát hiện ở các độ sâu khác nhau và bị các trầm tích trẻ hơn phủ bên trên Theo các tài liệu đã có, chúng được chia thành 2 phụ hệ tầng:

- Phụ hệ tầng dưới (T2 đg 1): Đặc trưng gồm các loại đá vôi màu xám, xám đen phớt hồng nhạt bị silic và dolomit hóa, dày đến 320 m

- Phụ hệ tầng trên (T2 đg 2): Nằm chuyển tiếp trên phụ hệ tầng dưới gồm các loại đá vôi màu trắng, trắng xám đặc trưng, phân lớp dày hoặc khối, dày đến 330 - 400 m

GIỚI KAINOZOI

1.1.2 Hệ Neogen

1.1.2.1 Thống Miocen, phụ thống trên, Hệ tầng Tiên Hưng (N 1 3 th)

Theo tổng hợp các nguồn tài liệu của Trần Văn Thắng (2009) cho thấy

hệ tầng Tiên Hưng tại vùng trũng Hà Nội được chia thành 5 tập, từ dưới lên trên như sau:

- Tập dưới cùng là sự xen kẽ của bột, sét và cát; bột sét chiếm tới 68% Độ dày tập này đạt tới 251 m

- Tập 2 là cát màu xám sáng với độ hạt trung bình và đồng nhất Độ dày tập khoảng 94 m

- Tập 3 đặc trưng bởi sự xen kẽ bột sét than và cát, có chứa kết hạch siderit Chiều dày tập 232 m

- Tập 4 bao gồm cát hỗn tạp màu xám sáng có độ hạt không đều, xen các lớp mỏng bột kết màu xám, đôi nơi xen sạn, sỏi kết Độ dày tập này tới 130m

- Tập trên cùng (tập 5) gồm tập cát màu xám có độ hạt khác nhau với những lớp bột và sét xám và xám lục Bề dày của tập này đạt tới 83 m

Trầm tích hệ tầng Tiên Hưng chứa rất phong phú hóa đá thực vật và

có nguồn gốc sông- tam giác châu với chu kỳ bồi tích, bồi- hồ- đầm và hồ- đầm tạo than thành tạo trong điều kiện khí hậu nhiệt đới nóng ẩm xen khô

1.1.2.2 Thống Pliocen, Hệ tầng Vĩnh Bảo (N 2 vb)

Theo các tài liệu lỗ khoan ở Nam Định (vị trí có thể sâu trong đất liền chứ không ở ven biển), tại đây gặp hệ tầng này cách mặt đất từ 60 đến 150 m

và có chiều dày từ hàng chục đến hàng trăm mét

Trầm tích hệ tầng này thuộc các thành tạo biển nông, vũng vịnh và ven biển trong thời kỳ khí hậu nhiệt đới ôn hòa Trầm tích hệ tầng Vĩnh Bảo

bị các trầm tích trẻ hơn phủ không khớp lên trên và bản thân chúng cũng nằm không khớp trên các đá cổ hơn như hệ tầng Đồng Giao tuổi Triat Còn theo tài liệu địa vật lý năm 2009 của chúng tôi thì tại Giao Thuỷ hệ tầng này

sẽ gặp ở độ sâu ngoài 250m Cụ thể hơn về tầng trầm tích này sẽ được trình bày ở cuối chương I

1.1.3 Hệ Đệ tứ

1.1.3.1 Thống Pleistocen

Các tài liệu đã phân chia thống Pleistocen thành: Phụ thống Pleistocen dưới, hệ tầng Lệ Chi (Q11 lc); Phụ thống Pleistocen giữa-muộn, hệ tầng Hà

Nội (a,am Q12-3 hn) và Phụ thống Pleistocen muộn, hệ tầng Vĩnh Phúc

(a,am,m Q13 vp) Sau đây chúng ta tìm hiểu từng hệ tầng cụ thể

- Phụ thống Pleistocen dưới, hệ tầng Lệ Chi (Q11 lc)

Chiều sâu phân bố của hệ tầng từ 83,5 m đến 157 m với bề dày thay đổi từ 1- 29,5 m Trầm tích thuộc hệ tầng Lệ Chi phân bố theo phương Tây bắc - Đông nam, trong những đới sụt kiến tạo ở Nam Trực, Hải Hậu và có

xu hướng kích thước hạt mịn dần lên phía trên Môi trường trầm tích sông là chủ yếu và thể hiện rõ 3 tập như sau:

+ Từ độ sâu 146 – 142 m gồm cát hạt thô đến hạt trung màu xám, cuội sỏi, sạn sỏi lẫn ít bột sét màu xám, xám đen lẫn ít di tích thực vật Dày trung bình 4m

+ Từ 142 đến 137,5 m gồm cát hạt trung đến hạt nhỏ, màu xám, xám sáng trong cát phát hiện có lẫn ít bột và sạn sỏi thạch anh, silic Dày trung bình 4,5m

- Phụ thống Pleistocen giữa-muộn, hệ tầng Hà Nội (a,am Q12-3 hn)

Giống như các tầng vừa mô tả, trầm tích hệ tầng Hà Nội cũng không

lộ trên bề mặt mà chỉ bắt gặp chúng ở các lỗ khoan sâu Trầm tích của hệ tầng Hà Nội có bề dày dao động từ 9 m đến 78,5 m và phân ra làm 2 loại theo nguồn gốc hình thành:

• Trầm tích sông (a Q12-3 hn): Trong các hố sụt Đệ tứ đã tìm thấy trầm

tích này ở độ sâu từ 92m đến 157m trong các hố khoan sâu ở phía đông và đông bắc đứt gãy Ninh Bình, còn trong các khối nâng gặp chúng ở độ sâu từ

46 m đến 61,5 m Trầm tích có nguồn gốc sông của hệ tầng Hà Nội phân bố hầu như trên toàn địa phận tỉnh Nam Định Từ dưới lên trên tại xã Hải Lý (Hải Hậu) tầng trầm tích này có thể được phân ra làm hai tập như sau:

+ Từ 130 – 99m trầm tích có thành phần chủ yếu gồm cát sạn, sỏi màu xám sáng, có lẫn ít cuội nhỏ kích thước từ 1-2,5cm Trong đó thành phần

cuội sỏi chủ yếu là thạch anh, độ mài tròn tốt đến trung bình với bề dày 31,0m

+ Từ 99 – 75m thành phần gồm cát hạt nhỏ - trung màu xám đến xám sáng có lẫn ít sạn sỏi thạch anh, cát hạt được mài tròn tốt, kẹp tàn tích thực vật, dưới lớp cát có xen kẹp lớp sét màu vàng dạng dẻo Bề dày tập là 24,0

m

• Trầm tích sông biển (am Q12-3 hn): phát hiện chúng phân bố ở độ sâu

từ 41m đến 105,7m Thành phần chủ yếu của loại trầm tích sông biển hệ tầng Hà Nội này đặc trung là bột sét, sét màu tím thẫm, xám xanh hạt, xám tro Nên lưu ý là trầm tích này có bề dày mỏng ở Vụ Bản (4-15m), cá biệt hơn có nới chỉ dày 2,1m (LK110a)

Trầm tích hệ tầng Hà Nội nằm phủ trực tiếp lên bề mặt bóc mòn của

hệ tầng Lệ Chi, hoặc trên bề mặt bóc mòn của hệ tầng Vĩnh Bảo tuổi Neogen (LK 34, LK 21, LK 38) hoặc trên bề mặt bóc mòn của hệ tầng Đồng Giao tuổi Triat (LK 47) và bị các trầm tích thuộc hệ tầng Vĩnh Phúc phủ không chỉnh hợp lên trên Như vậy, đây là tầng có mặt ở hầu hết trên địa phận tỉnh Nam Định, khác với các hệ tầng bên dưới có nơi không phát hiện thấy

- Phụ thống Pleistocen muộn, hệ tầng Vĩnh Phúc (a,am,m Q13 vp)

Các trầm tích của hệ tầng Vĩnh Phúc bắt gặp duới các lỗ khoan từ độ sâu 27 m (LK 26) đến 87m (LK 41) Các nghiên cứu cho rằng trầm tích này được xác định thành tạo trong môi trường sông với tướng lòng sông vùng đồng bằng ven biển Theo nguồn gốc thành tạo, tầng trầm tích này được chia

ra làm 3 loại: trầm tích sông, trầm tích sông biển và trầm tích biển

• Trầm tích sông (aQ13 vp): Kiểu trầm tích này được xác định thành

tạo trong môi trường sông với tướng lòng sông vùng đồng bằng ven biển Trầm tích kiểu này phát hiện chủ yếu ở độ sâu từ 27m đến 87m

• Trầm tích sông biển (am Q13 vp): Thành phần trầm tích nguồn gốc

sông biển chủ yếu là cát, cát bột màu xám, bột sét màu tím xen màu vàng nhạt, trong sét có lẫn ít cuội được mài tròn tốt Theo nhiều tài liệu chúng có diện phân bố rộng rãi, bề mặt thường bị phong hóa có màu sắc loang lổ Trầm tích này thường bị các trầm tích của hệ tầng Hải Hưng phủ không khớp bên trên Tại những khối nâng như Vụ Bản chúng ở độ sâu 16m – 51m, còn tại những hố sụt chúng ở độ sâu từ 36 – 69m

• Trầm tích biển (m Q13 vp): gặp nhiều ở các lỗ khoan tại Nghĩa

Hưng, với thành phần gồm sét, sét bột màu xám tro, xám xanh, có lẫn di tích thực vật màu xám đen, bề mặt bị phong hóa cho màu sắc loang lổ, sặc sỡ cùng với các sạn laterir, kết vón ôxit sắt khá cứng chắc Trong trầm tích thỉnh thoảng có xen kẹp các lớp cát hạt mịn, phân bố chủ yếu ở độ sâu từ 15m đến 60m Tại Hải Lý, chúng phân bố ở độ sâu 31,5 – 57m

Trầm tích nguồn gốc sông và nguồn gốc sông biển của hệ tầng Vĩnh Phúc phủ không khớp trên các trầm tích hạt mịn có nguồn gốc sông biển của

hệ tầng Hà Nội hoặc phủ trực tiếp lên bề mặt laterit trầm tích Pliocen hệ tầng Vĩnh Bảo Hệ tầng Vĩnh Phúc này bị trầm tích hệ tầng Hải Hưng phủ không khớp lên trên

Trong bối cảnh chung của đồng bằng sông Hồng, thành phần đặc trưng trầm tích hệ tầng Vĩnh Phúc này gồm cát, cát bột sét đặc trưng của tướng đầm lầy, sông hồ và tam giác châu Phần dưới mặt cắt đặc trưng chủ yếu bởi các thành tạo ven biển, vũng vịnh Biển tiến thời kỳ Vĩnh Phúc vượt quá bờ biển hiện đại khoảng 30 - 40 km với 2 lần lấn và rút tạo nên trầm tích tam giác châu

1.1.3.2 Thống Holocen

Thống Holocen được phân chia thành: Phụ thống dưới-giữa, Hệ tầng Hải Hưng (Q21-2 hh) và Phụ thống muộn, Hệ tầng Thái Bình (Q23 tb)

- Phụ thống dưới - giữa, Hệ tầng Hải Hưng (Q21-2 hh)

Theo đặc điểm cổ sinh, đặc trưng trầm tích thì hệ tầng Hải Hưng chia thành 2 phụ hệ tầng với các kiểu nguồn gốc khác nhau Không nổi trên bề mặt, tầng này chỉ gặp dưới các lỗ khoan ở độ sâu từ 2 đến 57m

+ Phụ hệ tầng Hải Hưng dưới (Q21-2 hh 1)

Được chia thành 3 kiểu theo nguồn gốc thành tạo, chúng có quan hệ là chuyển tướng, ranh giới theo kiểu cài răng lược

• Trầm tích sông biển (am Q21-2 hh 1): thành phần chính là sét bột màu xám nhạt, xám đen đôi chỗ xám lục, thỉnh thoảng lẫn các ổ cát mịn Trầm tích này được phát hiện dựa trên tài liệu lỗ khoan ở độ sâu từ 11 đến 54m tuỳ

vị trí với bề dày từ 4 – 20 m Tại Hải Lý chúng ở độ sâu 17-20m

• Trầm tích biển - đầm lầy (mb Q21-2 hh 1): với thành phần chính gồm sét bột màu tím thẫm, xám xanh xen lớp tàn tích thực vật, đôi chỗ còn bắt

gặp thành phần có bột sét lẫn cát hạt mịn màu xám có lẫn nhiều vỏ sò, xác động vật biển và di tích thực vật màu đen là lớp tàn tích thực vật dạng lá mỏng Theo tài liệu lỗ khoan, lớp trầm tích này nằm ở độ sâu từ 9 đến 49 m

và phân bố nhiều ở Vụ Bản, Nam Trực và Trực Ninh

• Trầm tích biển (m Q21-2 hh 1): Phân bố chủ yếu ở độ sâu từ 8,5 đến

57 m với thành phần chính gồm bột sét cát hạt mịn màu xám đen, xám nâu, xám phớt xanh chứa các vỏ sò, hến

Trầm tích thuộc phụ hệ tầng Hải Hưng dưới thường nằm phủ trực tiếp lên bề mặt bào mòn của hệ tầng Vĩnh Phúc và chuyển dần từ từ lên phụ hệ tầng Hải Hưng muộn

+ Phụ hệ tầng Hải Hưng muộn (Q21-2 hh 2)

Trầm tích biển (m Q21-2 hh 2): phát hiện tại một số nơi trong vùng Vụ Bản Theo các tài liệu lỗ khoan, lớp trầm tích thuộc phụ hệ tầng này thường gặp ở độ sâu từ 3 đến 44m Tại Hải Lý trầm tích này ở dộ sâu từ 12 đến 17

m Thành phần chủ yếu là sét bột, bột lẫn ít cát hạt mịn màu xám vàng, xám xanh, loang lổ nhẹ xen các thấu kính sét trắng đôi chỗ còn thấy nhiều vỏ sò, hến Trầm tích phụ hệ tầng này bị trầm tích hệ tầng Thái Bình phủ trải khớp lên trên

Đặc trưng chính của Phụ thống dưới - giữa, Hệ tầng Hải Hưng là trầm tích này có thành phần gồm chủ yếu là bột, sét xen cát, phần dưới mặt cắt đặc trưng bằng các thành tạo biển tiến Biển tiến ồ ạt và rút từ từ để lại tổ hợp trầm tích tam giác châu Hải Hưng với các chu kỳ trầm tích giống như thời Vĩnh Phúc Các pha ngưng nghỉ trong thời kỳ biển rút tạo nên một đới

bờ biển mở rộng 15- 20 m có độ cao 1,5- 2m dọc bờ biển

- Phụ thống muộn, Hệ tầng Thái Bình (Q23 tb)

Hệ tầng Thái Bình được chia thành 3 phụ hệ tầng là phụ hệ tầng dưới (Q23 tb 1), phụ hệ tầng giữa (Q23 tb 2) và phụ hệ tầng muộn (Q23 tb 3) gồm cát bột, bùn sét đặc trưng cho tổ hợp trầm tích tam giác châu Thái Bình

• Trầm tích sông biển (am Q23 tb 1): có thành phần gồm bột sét lẫn ít cát hạt mịn màu xám, xám nâu lẫn ít tàn tích thực vật Chủ yếu gặp dưới các

lỗ khoan hay hố đào ở độ sâu 5,6m đến 8,5m Phân bố rộng rãi ở Xuân Trường, Giao Thủy, Hải Hậu và Nghĩa Hưng rất gần phạm vi nghiên cứu của đề tài

• Trầm tích biển - đầm lầy (mb Q23 tb 1): phân bố ở độ sâu từ 5 đến 15m với thành phần gồm bột sét lẫn ít cát hạt mịn màu xám sẫm, tím thẫm,

di tích thực vật màu xám đen và thường gặp chúng phân bố ở Vụ Bản, trùng với diện tích cấy lúa chiêm trong vùng

• Trầm tích biển (m Q23 tb 2): có thành phần chủ yếu gồm cát hạt mịn màu xám tro đồng nhất, lẫn nhiều vỏ sò, ốc và vảy mica trắng Trên mặt đất chúng tồn tại dưới dạng những dải cát, cát bột cao 2,5 đến 3 m gần ven biển

Ra sát biển chúng bị chôn vùi ở độ sâu 2 đến 12m tuỳ vị trí Phân bố tại các huyện từ Vụ Bản, Nghĩa Hưng, Nam Trực, Trực Ninh đến Ý Yên

+ Phụ hệ tầng Thái Bình muộn (Q23 tb 3)

Phụ hệ tầng này được cho là trầm tích đương đại trẻ nhất trong vùng, chúng có thể được hình thành từ 1500 năm trước đây và theo nguồn gốc chúng phân thành 6 loại:

• Trầm tích biển (m Q23 tb 3): Trầm tích loại này phân bố chủ yếu ở các bãi cát ven biển, trên các bãi triều hay những cồn cát ven cửa sông đổ ra biển Với thành phần chủ yếu là cát hạt nhỏ, mịn lẫn bột màu xám, dày trung bình cỡ 6m Thường gặp chúng tạo thành các dải hẹp từ Ba Lạt qua Văn Lý đến cửa Lạch Giang, cửa Đáy

• Trầm tích gió biển (mv Q23 tb 3): Chúng được thành tạo do sự tương tác giữa biển và gió thành những cồn cát có bề rộng chỉ từ 3 đến 10 m chạy

song song với đường bờ biển Thành phần chủ yếu là cát hạt nhỏ lẫn bột, dày 2,5 đến 3m Hay gặp chúng ở Hải Thịnh, Văn Lý

• Trầm tích sông - biển - đầm lầy (amb Q23 tb 3): Có thể gặp trầm tích này ở các bãi triều ven biển, ven cửa lạch, của sông Đáy, cửa Ba Lạt Thành phần chủ yếu là bột sét lẫn cát hạt mịn màu xám, xám nâu dày trung bình cỡ 3m

• Trầm tích sông - biển (am Q23 tb 3): Là kiểu trầm tích phổ biến nhất trong phạm vi nghiên cứu, phân bố rộng rãi tạo nên những cánh đồng phì nhiêu, chủ yếu dọc sông Hồng và các nhánh sông Thành phần trầm tích chủ yếu là sét bột lẫn cát hạt mịn, dày trung bình 0-7m

• Trầm tích sông - đầm lầy (ab Q23 tb 3): bắt gặp chủ yếu tại những nơi ngập nước quanh năm năm trên diện tích hẹp tại Vụ Bản Thành phần trầm tích gồm bột sét màu nâu xen lẫn cát hạt mịn, sét bùn chứa tàn tích thực vật, dày trung bình 3m

• Trầm tích sông (a Q23 tb 3): Là thành tạo thuộc tướng lòng sông, tướng bãi bồi của sông Hồng, sông Nam Định, sông Đáy và sông Ninh Cơ với thành phần chủ yếu là sét bột

Đặc trưng địa chất tỉnh Nam Định và trong phạm vi nghiên cứu cho thấy tồn tại các lớp trầm tích khác nhau: từ Hệ Triat thống trung, hệ tầng Đồng Giao đến các trầm tích thống Holocen, và trẻ nhất là phụ hệ tầng Thái Bình muộn Do vậy, tại Nam Định theo tài liệu địa chất chúng vẫn được xếp vào loại đồng bằng trẻ, chủ yếu là các trầm tích thuộc giới Kainozoi

1.2 Đặc trưng địa chất thủy văn

Qua các tài liệu đã nghiên cứu về địa chất thủy văn tại Nam Định cho thấy trong tỉnh tồn tại các thành tạo địa chất nghèo nước và thành tạo địa chất chứa nước Dưới đây sẽ xem xét từng loại thành tạo địa chất đó:

1.2.1 Các thành tạo địa chất nghèo nước

1.2.1.1 Thành tạo địa chất nghèo nước hệ tầng Hải Hưng muộn

Thành tạo địa chất hệ tầng Hải Hưng muộn (Q21-2 hh 2) có thành phần trầm tích nguồn gốc biển, thành phần nham thạch chủ yếu gồm sét bột, sét, sét lẫn ít cát hạt mịn màu xám vàng, xám xanh, loang lổ nhẹ xen các thấu kính sét trắng đôi chỗ còn thấy nhiều vỏ sò, hến Chúng phân bố rộng rãi

trong vùng, nằm dưới sâu và phần lớn bị các trầm tích hệ tầng Thái Bình phủ lên trên

Qua phân tích cho thấy đây là tầng cách nước (hoặc có nước nhưng rất ít) do hệ số thấm của chúng kém, biến đổi từ 0,01m/ngày đến 0,11m/ngày Chiều dày của tầng cũng rất khác nhau, mỏng nhất là 3m và dày có khi đến 45m, trung bình là 13,29m

Đôi chỗ phát hiện cấu tạo trong tầng có xen kẹp thấu kính cát dày, cát bột tạo nên các cửa sổ thấu kính và cũng chính là nơi tạo quan hệ thủy lực giữa hai tầng chứa nước qh2 và qh1 bên trên và bên dưới chúng Chính sự lưu thông 2 tầng nước này dễ dẫn đến sự nhầm lẫn tầng chứa nước khi khai thác phục vụ dân cư trong sinh hoạt

1.2.1.2 Thành tạo địa chất nghèo nước hệ tầng Vĩnh Phúc

Phân bố rộng rãi và nằm tiếp giáp với tầng chứa nước lỗ hổng hệ tầng Hải Hưng dưới (qh1) Thành phần thạch học từ 3 nguồn gốc là trầm tích nguồn gốc sông, trầm tích nguồn gốc biển và trầm tích nguồn gốc sông biển Với trầm tích nguồn gốc biển, thành phần thạch học chủ yếu là sét, sét bột màu xám, xám xanh xen lẫn di tích thực vật Với trầm tích nguồn gốc sông biển chúng có thành phần hỗn tạp, thành phần thạch học chủ yếu là sét bột, sét, bột sét lẫn cát, ở phần đáy lớp thỉnh thoảng có nơi xen kẹp các lớp cát, cát bột sét Do vậy, tầng này được xếp là tầng cách nước, ngoại trừ những nơi có cát có khả năng chứa nước nhưng không nhiều Chiều dày lớp nơi nhỏ nhất là 7m, lớn nhất là 34m, trung bình 20,7m và duy trì trên diện tích toàn tỉnh Tuy nhiên một vài nơi chúng lại cấu tạo là những thấu kính cát bột dày (LK54 Hải Sơn, Hải Hậu), chúng đã làm gần như gián đoạn tầng không chứa nước tạo thành các cửa sổ trầm tích, tạo nên quan hệ thủy lực giữa các tầng chứa nước qh1 và qhvà đó cũng là nguyên nhân ở một vài nơi làm cho tầng chứa nước qh ở phần trên bị mặn

1.2.2 Các thành tạo địa chất chứa nước

Tỉnh Nam Định tồn tại xen kẹp các tầng chứa nước và các tầng cách nước Sơ lược chúng có thể xem trên hình 1.1, một tuyến xây dựng từ Vụ Bản đến Hải Hậu đặc trung cho địa chất thủy văn của tỉnh

Hình 1.1: Mặt cắt địa chất thủy văn tuyến Vụ Bản - Hải Hậu

1.2.2.1 Tầng chứa nước lỗ hổng các thành tạo Holocen hệ tầng Thái Bình

Trong những công trình nghiên cứu trước đây, tầng chứa nước này còn được gọi là tầng chứa nước Holocen trên (qh2), bao gồm toàn bộ các trầm tích của hệ tầng Thái Bình (Q23 tb), với thành phần trầm tích chủ yếu là

cát, cát sét, sét, cát bột sét và các di tích thực vật màu xám đen cấu tạo mềm

Th ¸

i B ×n h

kilometers

106 15' 106 30'

20 00'

20 00' §¬n vÞ thµnh lËp: ViÖn §Þa chÊt ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ ViÖt Nam

∗2

20 30'

1.0-3.0 g/l > 3.0g/l

N in h

×n h

> 3.0mg/l

< 1.0 g/l

< 1.0mg/l Kho¸ng ho¸

1.0 - 3.0mg/l

H¶i T©y

S«ng, ngßi H¶i HËu

§Þa danh huyÖn, x·

chó gi¶i

D1

Tæng s¾t

< 1.0 mg/l 1.0-5.0 mg/l

TP Nam §Þnh

H Vô B¶n H.Mü Léc

h.ý yªn

ý yªn

X∙ Giao ThiÖn X∙ Giao Thanh

X∙ Giao An T.T Ng« §«ng X∙ Giao H−¬ng

X∙ Hång ThuËn X∙ B×nh Hoµ X∙ Giao Hµ

X∙ Giao Long X∙ Giao H¶i X∙ Giao Xu©n X∙ Hoµnh S¬n

X∙ Giao Ch©u X∙ Giao Nh©n X∙ Xu©n Phó X∙ Thä NghiÖp

X∙ Vò V©n X∙ Xu©n T©n X∙ Xu©n Thµnh

X∙ Giao Phong x∙ Giao L©m

x∙ Xu©n Thµnh x∙ Xu©n Ch©u

X∙ Xu©n Hïng X∙ Xu©n Ngäc X∙ Xu©n Thuû

X∙ Xu©n TiÕn

x∙ Xu©n Hoµ X∙ H¶i V©n X∙ H¶i Nam

X∙ H¶i Phóc

x∙ H¶i Léc X∙ H¶i Hµ

x∙ H¶i §«ng

x∙ Xu©n Hång x∙ Xu©n Th−îng

X∙ Xu©n Ninh X∙ Xu©n Hång

X∙ ViÖt Hïng X∙ Ph−¬ng §Þnh

X∙ Liªm H¶i x∙ Trùc ChÝnh

X∙ H¶i Quang X∙ H¶i Ph−¬ng x∙ H¶i Thanh X∙ H¶i B¾c T.T Yªn §Þnh

X∙ C¸t Thµnh X∙ H¶i Anh x∙ H¶i Minh

X∙ Nam Thanh

X∙ Trung §«ng

X∙ Trùc TuÊn T.T Cæ LÔ X∙ Nam Thanh

x∙ Nam Th¾ng x∙ T©n ThÞnh x∙ Nam Th¾ng

X∙ H¶i §−êng

x∙ H¶i Xu©n

X∙ H¶i Long X∙ Trùc Th¸i X∙ Trùc Th¾ng X∙ Trùc §¹i

X∙ H¶i §−êng

x∙ §iÒn X¸

x∙ T©n ThØnh x∙ Nam Toµn

X∙ Trùc Khang X∙ Nam Lîi

X∙ Nam Th¸i

X∙ Trùc H−ng X∙ Trùc Néi X∙ Trùc Thanh X∙ Nam H¶i

X∙ Trùc Mü X∙ Trùc ThuËn

X∙ B×nh Minh x∙ Nam Hång x∙ Nam Hoa x∙ Nam Hïng x∙ Nam C−êng

X∙ Nam D−¬ng

X∙ H¶i Giang X∙ H¶i An X∙ H¶i Toµn

X∙ H¶i Phó

X∙ Trùc Phó X∙ NghÜa Trung

X∙ Trùc Hïng X∙ Trùc C−êng T.T LiÔu §Ò

P TrÇn TÕ X−¬ng x∙ Léc H¹

x∙ Nam Phong

P VÞ Hoµng

P H¹ Long x∙ Mü T©n

x∙ Nam V©n x∙ Nam Mü

X∙ H¶i Ninh X∙ H¶i C−êng

x∙ NghÜa B×nh x∙ H¶i Ch©u x∙ H¶i Hoµ x∙ H¶i TriÒu

T.T THINH LONG x∙ NghÜa Phong

X∙ NghÜa S¬n

X∙ NghÜa S¬n

X∙ NghÜa Phóc x∙ NghÜa Thµnh

x∙ NghÜa Lîi x∙ NghÜa Th¾ng x∙ NghÜa T©n

X∙ NghÜa Ch©u

X∙ NghÜa Hång X∙ NghÜa L¹c

x∙ NghÜa Phó

T.T.R¹ng §«ng X∙ Nam §iÒn N.T R¹ng §«ng X∙ NghÜa H¶i X∙ NghÜa Hïng x∙ NghÜa Hoµ

X∙ Hoµng Nam X∙ NghÜa Th¸i

x∙ Léc V−îng x∙ Mü Hµ

x∙ Mü Phóc x∙ Mü Th¾ng x∙ An Ninh

x∙ Mü Thµnh x∙ Mü H−ng

X∙ §¹i An

X∙ Liªn Minh X∙ Liªn B¶o

X∙ Liªn Minh

X∙ Yªn Phóc

X∙ Yªn Nh©n X∙ Yªn C−êng X∙ Yªn Léc

X∙ Hoµng Nam

x∙ Mü TiÕn

x∙ Hîp H−ng x∙ Mü Thµnh

X∙ Kh¸nh Phó

X∙ Yªn D−¬ng X∙ Yªn Mü

X∙ Yªn Ninh X∙ Yªn Minh X∙ Minh T©n x∙ Minh ThuËn

X∙ Yªn Lîi X∙ T©n Kh¸nh

x∙ Yªn Kh¸nh X∙ Yªn B×nh

x∙ Yªn Phong

x∙ Yªn Quang

TT L©m X∙ Yªn Hång

X∙ Yªn B»ng X∙ Yªn X¸

x∙ Yªn T©n

x∙ Yªn ChÝnh

X∙ Yªn Trung

x∙ Yªn Thµnh x∙ Yªn NghÜa X∙ Yªn Thä

x∙ Yªn Phó x∙ Yªn Ph−¬ng

DV02b Q110 HH-1033

Q109a

Q109b Q109 NH-05 DV03a

Q108

DV03b Q108b

Q108 Q107

121 122

137

175 112

30 20

40 50

70

90 100

18

O -7.1

D -49.0 T

VUBAN

20

30

Đây cũng là tầng chứa nước đầu tiên từ trên mặt đất xuống mà chúng

ta bắt gặp trong vùng nghiên cứu Nước trong tầng vận động và tồn tại dưới dạng lỗ hổng của nham thạch và có sự biến đổi theo theo mùa khá rõ rệt Theo các nguồn tài liệu đã nghiên cứu và quan sát của đề tài, chiều dày tầng này biến đổi cỡ 2,0 - 28m tùy vị trí, trung bình 13,2 m Tầng chứa nước Holocen trên là tầng không áp, mực nước tĩnh nằm nông chỉ vào khoảng 0,5 – 3m

Dựa vào mực nước tĩnh tại các giếng đào và lỗ khoan chia thành: vùng có chiều sâu mực nước dưới đất nhỏ hơn 2.0m chiếm hầu hết diện tích của tỉnh và là vùng có địa hình thấp Vùng có chiều sâu nước dưới đất từ 2-5m có diện tích không đáng kể, ở các huyện Vụ Bản, Xuân Trường và Giao Thủy Lưu lượng nước tại các trạm bơm thí nghiệm ở các lỗ khoan cho thấy chúng biến đổi từ 0,05 – 1,45 l/s Mực nước cũng biến đổi theo mùa rõ rệt, biên độ dao động lớn nhất giữa hai mùa là 0,67 m

Thành phần hóa học tầng nước này biến đổi khá phức tạp, phần lớn bị nhiễm mặn và nhiễm bẩn Kết quả phân tích mẫu nước giếng đào theo L.T Lài (2004) trong vùng cho thấy hàm lượng các chất hữu cơ NO2- và NH-4, sắt đều vượt quá giới hạn cho phép nước dùng cho sinh hoạt, ăn uống Một vài nơi còn quan sát thấy ô nhiễm kim loại nặng và vi lượng Tuy nhiên có thể dùng nước này phục vụ sản suất kinh doanh và nuôi trồng và đôi nơi vùng nước nhạt vẫn phải sử dụng ăn uống do nguồn nước dưới đất trong vùng khá sâu Tầng chứa nước này theo nồng độ khoáng hóa chia thành 3 loại (xem hình 1.2): vùng nước nhạt (M ≤ 1 g/l); vùng nước lợ (1 ≤ M ≤ 3 g/l) và vùng nước mặn (M > 3 g/l) Các vùng nước nhạt thường phát triển hai bên bờ sông lớn, được nước sông và nước mưa rửa lũa nên nhạt dần Những vùng cách xa sông lớn và thành phần là sét, sét bột nước sẽ khó rửa lũa nên độ mặn khó thay đổi Theo diện, từ Tây bắc xuống Đông nam, nhìn chung tổng

độ khoáng hoá trong tầng quan sát thấy có hiện tượng tăng dần

1.2.2.2 Tầng chứa nước lỗ hổng các thành tạo Holocen hệ tầng Hải Hưng

Chúng còn được gọi dưới tên là tầng chứa nước Holocen dưới (qh1) bao gồm toàn bộ các nguồn gốc sông biển, biển - đầm lầy và trầm tích biển thuộc hệ tầng Hải Hưng dưới (Q21-2 hh 1)

Thành phần thạch học chủ yếu là cát hạt mịn, cát bột sét, sét bột lẫn cát và các thấu kính sét xen kẹp Tầng này phân bố rộng khắp trong vùng, không lộ ra trên mặt, chiều dày thay đổi từ 1,3 đến 27,5m, trung bình 12,25

m và nằm cách mặt đất cỡ 0,5 đến 3,4 m, đôi khi có nơi còn sâu hơn Vùng

có mực nước cách mặt đất nhỏ hơn 2,0 m chiếm hầu hết diện tích Lưu lượng nước rất khác nhau qua các lỗ khoan thăm dò, dao động 0,5 – 5,0 l/s

Đáy tầng chứa nước này nằm phủ trực tiếp lên hệ tầng Vĩnh Phúc cách nước nên tầng này được coi là tầng chứa nước có áp và giàu nước nhưng chất lượng nước cũng không tốt, hầu hết các lỗ khoan đều bị mặn và

lợ, không dùng được cho ăn uống và sinh hoạt Tại những nơi quá nghèo nước có thể sử dụng vùng nước lợ này vào sinh hoạt nhưng phải qua xử lý khá tốn kém (nơi có độ khoáng hoá từ 1 - 1,5 g/l)

Tầng chứa nước này theo độ khoáng hóa có thể chia thành 2 loại: Vùng nước lợ (M ≥ 1÷ 3 g/l) và vùng nước mặn (M > 3 g/l) Chúng phân bố theo diện khá rõ ràng, vùng nước lợ chủ yếu ở Bắc và Tây bắc Nam Định, vùng nước mặn phân bố chủ yếu ở phía Đông và Đông nam của tỉnh tại các vùng ven biển với độ khoáng hoá rất lớn

Theo các nghiên cứu chung cho tầng Holocen (cả tầng Hải Hưng và tầng Thái Bình) độ mặn của nước tầng này biến đổi trong khoảng 0,1 - 5,6 g/l vào mùa khô và thay đổi từ 2,4 – 5,8 g/l vào mùa mưa Theo số liệu đo đạc của L.T.Lài (2004), nước dưới đất trong tầng chứa Holocen ở Nam Định

bị ô nhiễm amoni rất cao, có tới 68% số mẫu phân tích vượt tiêu chuẩn cho phép Các vùng bị ô nhiễm cao tập trung ở Xuân Trường, Giao Thủy, xung quanh khu vực nghiên cứu của đề tài Trong khi đó nồng độ Nitơrat (NO3-) ở Nam Định lại rất thấp hoàn toàn đạt tiêu chuẩn về chất lượng nước sinh hoạt Cũng theo số liệu đo đạc của L.T.Lài (2004) tầng chứa nước Holocen tại xã Giao An có độ khoáng hóa từ 1,0 ÷ 3,0 g/l xếp vào tầng nước lợ

1.2.2.3 Tầng chứa nước lỗ hổng các thành tạo cát cuội sỏi Pleistocen

hệ tầng Hà Nội

Tầng chứa này thường được gọi dưới tên tầng chứa nước (qh), có diện phân bố đồng đều nhất trong vùng Không lộ trên mặt đất, chúng được phát hiện qua các lỗ khoan hay giếng đào dưới sâu và bị các trầm tích trẻ phủ bên trên Nóc của tầng chứa này là tầng cách nước hệ tầng Vĩnh Phúc và đáy của

chúng phủ trực tiếp lên trên trầm tích Neogen, hệ tầng Vĩnh Bảo hay đá vôi Triat Thành phần thạch học của tầng chứa nước chủ yếu là cát, sạn sỏi, bột sét xen kẹp

Chiều dày tầng chứa nước biến đổi từ 10 - 78m, trung bình tầng chứa

là 45m Tại phần Tây bắc của tỉnh (huyện Vụ Bản) tầng này cách mặt đất chỉ

từ 30 – 35m, gần ven biển, đến Hải Hậu, chúng chìm xuống đến độ sâu 80 –

90 m, đôi nơi là 100m Nhưng ra đến bờ biển lại có thể gặp tầng chứa nước này nằm ở độ sâu cỡ 60 -70m và tồn tại một thấu kính nước nhạt Đó là thấu kính phân bố trên diện tích các huyện Hải Hậu, Nghĩa Hưng, Ý Yên, Nam Trực, Trực Ninh và một phần huyện Xuân Trường, Giao Thủy

Trong tầng cũng có sự biến đổi bề dày tầng chứa nước này khá quy luật, ở phía Tây bắc (huyện Ý Yên, Vụ Bản) chiều dày tầng chứa nước này mỏng, chỉ khoảng 10 – 15m Càng ra phía biển chiều dày tầng chứa nước càng tăng, có nơi đến 30 – 50m Trung bình chiều dày tầng chứa là 25m

Nước trong tầng thuộc nước có áp lực và được xếp vào loại giàu nước,

ít biến đổi theo mùa, có đến 66% lỗ khoan vào tầng này cho thấy chúng có lưu lượng Q > 5,0 l/s Chênh lệch giữa mùa khô và mùa mưa chỉ vào cỡ 0,2 - 0,5m Chất lượng nước qua các phân tích cho thấy chúng có chất lượng tốt, hoàn toàn có thể đáp ứng nhu cầu ăn uống và sinh hoạt của người dân nơi đây

Nước dưới đất tầng Pleistocen ở Nam Định biến đổi theo mùa Vào mùa mưa, độ pH đạt giá trị 6,44 – 7,69 còn vào mùa khô là 6,09 – 7,60 (năm 2003) Như vậy, nước dưới đất trong tầng chứa lỗ hổng Pleistocen ở Nam Định có tính kiềm yếu nhưng đang có xu thế chuyển về trung tính hoặc bị axit hoá Trong khi đó mẫu nước có độ mặn vượt tiêu chuẩn cho phép (lớn hơn 1,0 g/l) quan sát thấy ở Giao Châu, Giao Long, Giao Thuận, Giao Xuân, Giao An, Giao Thiện huyện Giao Thuỷ và Yên Cường huyện Ý Yên Đó cũng là những xã mà nguồn nước bị nhiễm mặn quanh năm, không đạt tiêu chuẩn cho phép về độ mặn để có thể làm nước sạch phục vụ sinh hoạt Nhưng trong huyện Giao Thủy các xã Giao Thịnh, Giao Phong, Giao Lâm, Giao Yến, Bạch Long về tiêu chuẩn độ mặn lại hoàn toàn đủ tiêu chuẩn của vùng nước nhạt phục vụ nhu cầu sinh hoạt dân trong vùng

Tầng chứa nước này có ranh giới mặn nhạt khá rõ Phần phía Bắc của tỉnh chủ yếu là nước mặn (M > 1 g/l) và ở phía bắc sông Ninh Cơ trong khi vùng phía Đông và Nam và nam sông Ninh Cơ lại chủ yếu là nước nhạt, không thấy mặn với lượng khoáng hoá 0,2 – 0,35 g/l (xem hình 1.3) Tầng chứa nước này khá dày, đồng đều trong toàn tỉnh nên là đối tượng nghiên cứu và cung cấp nước sinh hoạt cho nhân dân trong vùng (trừ vùng ven biển)

¾ Bé Þn

¾ Bé Þn¾ Bé

h.ý yªn

ý yªn

X∙ Hång ThuËn

X∙ B×nh Hoµ X∙ Giao Thanh

X∙ Giao An X∙ Giao ThiÖn

X∙ Giao Nh©n T.T Ng« §«ng X∙ Xu©n Phong

X∙ Xu©n Trung X∙ Xu©n Ph−¬ng X∙ Xu©n B¾c X∙ Xu©n §µi

X∙ Giao YÕn X∙ Giao Long X∙ Giao H¶i X∙ Giao Xu©n X∙ Giao TiÕn

X∙ Hoµnh S¬n X∙ Xu©n Phó

X∙ Giao Ch©u X∙ Giao Hµ

x∙ H¶i §«ng x∙ Giao L©m

x∙ H¶i Léc X∙ H¶i Hµ X∙ Giao Phong X∙ H¶i Nam X∙ H¶i Anh X∙ C¸t Thµnh X∙ Trùc §¹o

X∙ C¸t Thµnh

X∙ Xu©n Vinh

X∙ Giao ThÞnh X∙ Xu©n Ninh x∙ Xu©n Hoµ X∙ Xu©n Kiªn X∙ Xu©n TiÕn X∙ Xu©n Hïng X∙ Xu©n Ngäc X∙ Xu©n Thuû

X∙ H¶i V©n

X∙ H¶i Phóc

x∙ Xu©n Thµnh x∙ Xu©n Ch©u

X∙ Xu©n Thµnh X∙ Vò V©n

X∙ Nam Thanh

X∙ Trung §«ng

X∙ Trùc TuÊn

T.T Cæ LÔ X∙ Nam Thanh

X∙ Xu©n Hång

X∙ ViÖt Hïng X∙ Ph−¬ng §Þnh

X∙ Liªm H¶i

x∙ Mü Trung

x∙ Nam Th¾ng x∙ §iÒn X¸

x∙ T©n ThØnh

x∙ T©n ThÞnh x∙ Nam Th¾ng

x∙ Xu©n Th−îng

x∙ Xu©n Hång

X∙ H¶i Toµn

X∙ H¶i Ninh X∙ H¶i Phó

X∙ H¶i C−êng

x∙ H¶i Hoµ x∙ H¶i TriÒu

T.T THINH LONG x∙ H¶i Xu©n

x∙ NghÜa Th¾ng

X∙ NghÜa Phóc x∙ NghÜa Thµnh

x∙ NghÜa Lîi

x∙ NghÜa B×nh x∙ NghÜa T©n

x∙ H¶i T©n

X∙ H¶i §−êng X∙ H¶i Long

X∙ Trùc Phó X∙ Trùc Hïng X∙ Trùc Th¸i

X∙ Trùc Th¾ng

X∙ Nam Th¸i

X∙ Trùc H−ng X∙ Trùc Néi X∙ Trùc Thanh X∙ Nam H¶i

X∙ Trùc Mü X∙ Trùc Khang X∙ NghÜa ThÞnh X∙ NghÜa §ång

X∙ §ång S¬n

x∙ Nam Hïng x∙ Nam Giang x∙ Nam C−êng x∙ Nam Toµn

X∙ NghÜa Hång X∙ NghÜa S¬n

X∙ NghÜa L¹c X∙ H¶i An

x∙ NghÜa L©m

X∙ NghÜa H¶i

X∙ NghÜa Th¸i X∙ NghÜa Ch©u

x∙ Mü Hµ

x∙ Mü Phóc x∙ Mü Th¾ng x∙ An Ninh

x∙ Mü X¸

x∙ Léc V−îng

x∙ Mü X¸

x∙ Mü Thµnh x∙ Léc Hoµ x∙ Mü H−ng

x∙ T©n Thµnh x∙ Léc An

x∙ §¹i Th¾ng X∙ Liªn B¶o X∙ §¹i An

x∙ Thµnh Lîi x∙ NghÜa An

X∙ Liªn Minh

X∙ Yªn TrÞ X∙ Yªn Phóc

X∙ Quang Trung

X∙ Liªn Minh

X∙ VÜnh Hµo X∙ Kim Th¸i X∙ Trung Thµnh X∙ Céng Hoµ

X∙ HiÓn Kh¸nh

X∙ Yªn C−êng X∙ Yªn Léc

X∙ Hoµng Nam X∙ Yªn §ång X∙ Yªn Khang

X∙ Yªn TiÕn X∙ Yªn Th¾ng

X∙ Kh¸nh Phó

x∙ Yªn T©n

x∙ Yªn ChÝnh

x∙ Yªn Quang x∙ Yªn Phong

X∙ Yªn Hång

X∙ Yªn B»ng X∙ Yªn X¸

X∙ NghÜa Minh X∙ Yªn Nh©n

X∙ T©n Kh¸nh

X∙ Yªn Mü X∙ Yªn Minh

X∙ Yªn B×nh X∙ Minh T©n

X∙ Yªn Ninh X∙ Yªn D−¬ng

TT L©m x∙ Yªn Kh¸nh

X∙ Yªn Trung

x∙ Yªn Thµnh

x∙ Yªn NghÜa

x∙ Yªn Phó X∙ Yªn Thä

×n h

1.0-3.0 g/l

Ranh giíi x·

> 3.0mg/l 1.0 - 3.0mg/l

§Þa danh huyÖn, x·

Một điều rất đáng chú ý là khi bơm thí nghiệm tầng này không thấy chúng ảnh hưởng đến các tầng chứa nước qh2 và qh1 trên nó Chúng được giải thích do trên tầng qh này có các tầng cách nước Hải Hưng trên và tầng Vĩnh Phúc

1.2.2.4 Tầng chứa nước vỉa lỗ hổng trong các thành tạo lục nguyên Pliocen hệ tầng Vĩnh Bảo

Tầng chứa này trong tài liệu địa chất tỉnh gọi là tầng chứa nước (m4) Thành phần trầm tích của hệ tầng Vĩnh Bảo chủ yếu cát kết hạt nhỏ đến trung, sạn sỏi lẫn sét kết rắn chắc Như vậy, đặc điểm trầm tích của tầng chứa nước này gồm các loại đất đá chứa nước và không chứa nước xen kẽ Đây cũng là một khó khăn cho các nhà nghiên cứu khi đánh giá về tầng nước này, nhất là đánh giá về trữ lượng

Chiều dày tầng chứa nước này biến đổi từ 35 – 85m, chiều dày trung bình là 65m Tại phía Bắc do ảnh hưởng khối nâng hệ tầng sông Hồng nên chiều dày mỏng hơn Phía Đông nam tầng chìm xuống nằm sâu hơn Tuy nhiên hiện nay trong toàn tỉnh mới chỉ có một số lỗ khoan thăm dò địa chất khoan đến tầng này, còn lỗ khoan thuỷ văn ít tập trung nghiên cứu nên các đặc trưng thủy văn về tầng này còn nghèo nàn

Đây là tầng chứa nước có áp lực và nằm khá sâu, có nơi đến vài trăm mét và chúng tồn tại trong tầng dưới dạng các khe nứt Chất lượng nước cũng không đồng đều, trong vùng có nơi nhạt (Nghĩa Hưng) chỉ ở độ sâu 250m và có nơi mặn (Xuân Trường) ở độ sâu 450m Nước trong tầng được

bổ cập từ tầng nước (qh) xuống và từ tầng Triat lên nên lượng nước khá phong phú Theo các tài liệu lỗ khoan đã quan trắc cho thấy mực nước giao động giữa hai mùa không đáng kể Mực nước vào mùa khô nằm sâu 1,29 m

và vào mùa mưa là 1,15 m Tầng chứa này hoàn toàn đáp ứng là tầng nước trong tương lai của tỉnh khi các tầng trên bị khai thác cạn kiệt hay ô nhiễm

1.2.2.5 Tầng chứa nước khe nứt, hệ Triat giữa, hệ tầng Đồng Giao

Tầng chứa nằm dưới sâu bị các thành tạo trẻ hơn phủ bên trên, nằm ở Tây nam tỉnh Thành phần thạch học của tầng chủ yếu là đá vôi màu xám, xám đen, phớt hồng, cấu tạo phân lớp dày đến dạng khối, nước được vận động và tồn tại dưới dạng khe nứt - karst Chênh lệch mực nước giữa hai mùa qua tài liệu quan trắc lỗ khoan cho thấy chúng không lớn (chỉ cách mặt đất từ 0,01 đến 0,56m), nên tầng chứa nước này được đánh giá là giàu nước

và được dùng làm nguồn cung cấp nước cho ăn uống và sinh hoạt Theo các tài liệu hiện có, mới phát hiện tầng chứa nước này ở phía Tây nam tỉnh Nam Định giáp Ninh Bình Bơm hút tại Yên Mô (LK32) cho thấy lưu lượng của

tầng là 5.87 l/s, một lưu lượng rất có triển vọng cung cấp nước sinh hoạt tuy nhiên còn ít tài liệu nghiên cứu đề cập đến tầng chứa này do chúng nằm quá sâu Tầng này được bổ cập bởi nước chảy từ các tầng trên xuống và từ nước mưa qua các đứt gãy kiến tạo trong vùng

Tỉnh Nam Định được đánh giá là tỉnh có tiềm năng nguồn nước dưới đất rất lớn gồm 5 hệ tầng chứa nước là tầng chứa nước hệ tầng Thái Bình, hệ tầng Hải Hưng, hệ tầng Hà Nội, hệ tầng Vĩnh Bảo và hệ tầng Đồng Giao Hai tầng cách nước là hệ tầng Hải Hưng muộn và hệ tầng Vĩnh Phúc Tuy nhiên các lớp sét không đồng đều, nhiều nơi mỏng dẫn đến tình trạng thông thủy 2 tầng cách nước này làm ô nhiễm nguồn nước giữa các tầng

Hai tầng chứa nước dưới sâu là hệ tầng Vĩnh Bảo và hệ tầng Đồng Giao do nằm quá sâu, nên chưa được tập trung nghiên cứu và khai thác Đây chính là hai tầng nước dự phòng khi các tầng trên suy giảm do khai thác quá nhiều hoặc ô nhiễm Cần tập trung nghiên cứu để có chiến lược phát triển nguồn nước cho tỉnh và địa phương

1.3 Thống Pliocen, hệ tầng Vĩnh Bảo

1.3.1.Tầng trầm tích Vĩnh Bảo theo tài liệu địa chất

Các nghiên cứu về địa chất tại đồng bằng Sông Hồng đã xếp hệ tầng Vĩnh Bảo (N2vb) thuộc Giới Kainozoi, Hệ Neogen - thống Pliocen Chúng đặc trưng và được đặt tên trên cơ sở kết quả của GK3 tại Vĩnh Bảo - Hải Phòng, từ độ sâu 240 - 510m Hệ tầng Vĩnh Bảo chủ yếu hình thành trong môi trường thềm biển, riêng khu vực rìa Tây Bắc và Tây Nam miền võng Hà Nội trầm tích tích tụ trong điều kiện đồng bằng châu thổ có ảnh hưởng của biển

Nằm bất chỉnh hợp trên hệ tầng Tiên Hưng, hệ tầng Vĩnh Bảo là giai đoạn phát triển cuối cùng của trầm tích Đệ Tam ở miền võng Hà Nội Được phát hiện ở tất cả các giếng khoan với đặc trưng gồm cát hạt mịn đến trung, màu xám tối, xám sáng, độ chọn lọc từ trung bình tới tốt Cát nhìn chung chưa được gắn kết, bở rời Thành phần ximăng là cacbonat và sét, đôi chỗ gặp cuội, sạn hạt nhỏ xen kẽ với bột, sét màu xám, xám xanh, mềm, dễ tan trong nước và có chứa nhiều mica, pyrit, glauconit và mảnh vỏ động vật

biển Hệ tầng này có chiều dày biến đổi rất lớn từ hàng chục đến hàng trăm mét (khả năng từ 50-500m) và có xu thế tăng dần theo hướng từ trong đất liền ra biển Cũng theo tài liệu lỗ khoan cụ thể, hệ tầng Vĩnh Bảo có 2 kiểu trầm tích rất khác nhau:

- Tại lỗ khoan 54 xã Hải Sơn gặp hệ tầng này ở độ sâu từ 149m đến

234 m (dày 85m) Thành phần trầm tích chủ yếu là bột kết, cát kết hạt nhỏ đến trung lẫn sạn sỏi xen các lớp bột sét, sét bột màu xám, xám phớt xanh Chúng cấu tạo thành từng tập với bề dày qua phân tích như sau:

+ Từ 210 - 229 m: sét bột kết màu xám chứa sạn sỏi nhỏ

+ Từ 229 - 234 m: bột kết, cát kết hạt nhỏ màu xám, cuối chứa sạn sỏi

và mảnh vụn đá gốc

- Tại các lỗ khoan LK34, LK37, LK48 ở phía tây và tây nam tỉnh Nam Định ta lại gặp hệ tầng Vĩnh Bảo có thành trầm tích chủ yếu là cát hạt mịn gồm sét và sét bột

Trầm tích hệ tầng Vĩnh Bảo bị các trầm tích trẻ hơn phủ không khớp lên trên và bản thân chúng cũng nằm không khớp trên trầm tích hệ tầng Tiên Hưng và thậm chí trên đá cổ hơn hệ tầng Đồng Giao tuổi Triat

1.3.2 Tầng trầm tích Vĩnh Bảo theo số liệu khoan thăm dò

Qua tài liệu các lỗ khoan nghiên cứu Địa chất - địa chất thuỷ văn, thành tạo của hệ tầng Vĩnh Bảo không lộ trên mặt, chỉ phát hiện ở một số lỗ khoan và chiều sâu phân bố của chúng được liệt kê ở bảng số 1.1

Bảng 1.1: Thống kê bề dày hệ tầng Vĩnh Bảo theo tài liệu

lỗ khoan địa chất - địa chất thủy văn

(theo tài liệu Nguyễn Văn Độ, 1996; Lê Thị Lài và Đoàn Văn Cánh, 2004)

Chiều sâu phân bố STT Số hiệu LK

Bề dày (m)

lỗ khoan nên khó bình luận được gì, khi có điều kiện chúng tôi sẽ kiểm tra lại thông tin trên sau

Hình 1.4: Mặt cắt địa điện tuyến 2 tại xã Giao An trong đó hệ tầng Vĩnh

Bảo là tầng cấu trúc dưới cùng của mặt cắt [Đặng Thanh Hải và nnk, 2009]

Theo tài liệu đã nghiên cứu của chúng tôi (Đặng Thanh Hải, 2009) hệ tầng Vĩnh Bảo này tại Giao An, trong phạm vi khu vực nghiên cứu của đề tài, sẽ nằm sâu hơn Chúng ta sẽ bắt gặp tầng này từ độ sâu 250 – 300m và đáy của chúng có thể đến 400m (xem hình 1.4)

Một nguồn tài liệu nữa là tổng hợp các lỗ khoan nghiên cứu chung cho miền võng Hà Nội do Cao Đình Triều (2005) sưu tập, cho ta bảng thống

kê (bảng 1.2) các lỗ khoan bắt gặp hệ tầng Vĩnh Bảo như sau:

Bảng 1.2: Độ sâu tới đáy hệ tầng Vĩnh Bảo theo tài liệu các lỗ khoan

miền võng Hà Nội (theo tài liệu sưu tầm của Cao Đình Triều, 2005)

Tọa độ

No Hệ tầng Lỗ khoan

X Y

Độ sâu tới đáy (m)

Giá trị mật độ (g/cm 3 )

Nhìn vào bảng 1.2 sẽ thấy mặt đáy của tầng Vĩnh Bảo sâu hơn nhiều

so với thông tin ở bảng 1.1, chúng dao động ngoài 250m – 400m và kết quả

này có lẽ hợp với các nghiên cứu của chúng tôi hơn so với bảng 1.1 Hơn

nữa, chúng có toạ độ các lỗ khoan nên tài liệu này dễ đối sánh, kiểm tra hơn

so với thông tin ở bảng 1.1 Cụ thể trong khu vực nghiên cứu ở dải ven biển

cửa sông Hồng thuộc địa phận tỉnh Nam Định có các lỗ khoan: LK31, LK34,

Giá trị mật độ (g/cm 3 )

Như vậy, theo tài liệu khoan thăm dò nói trên trong phạm vi nghiên

cứu của đề tài, độ sâu tới mặt đáy hệ tầng Vĩnh Bảo biến đổi trong giới hạn

từ 236m đến 422m

Tóm lại, hệ tầng Vĩnh Bảo chủ yếu hình thành trong môi trường thềm

biển, riêng khu vực rìa Tây Bắc và Tây Nam miền võng Hà Nội trầm tích

tích tụ trong điều kiện đồng bằng châu thổ có ảnh hưởng của biển Tầng

trầm tích Vĩnh bảo được thể hiện qua các tài liệu địa chất, hoá thạch và đặc

biệt là các lỗ khoan đều bắt gặp hệ tầng này Theo tài liệu khoan thăm dò

trong phạm vi nghiên cứu của đề tài, độ sâu tới đáy hệ tầng Vĩnh Bảo biến

đổi trong giới hạn từ 236m đến 422m Về quan hệ địa tầng, trầm tích hệ tầng

Vĩnh Bảo bị các trầm trẻ hơn phủ không khớp lên trên và nằm không khớp

trên các đá cổ hơn (T2 đg, PR1 sh) Cho đến nay, thông tin về tầng Vĩnh Bảo

không nhiều do chưa được các cấp quản lý chính quyền cũng như các nhà

nghiên cứu quan tâm đúng mực

Chương 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ PHÂN TÍCH

Các phương pháp địa vật lý có khả năng nghiên cứu đến độ sâu 400m không nhiều Hiện nay, một trong những phương pháp cho kết quả khả quan đến độ sâu nghiên cứu đó là phương pháp điện từ miền thời gian (Time-Domain ElectroMagnetic: TDEM), phương pháp vi trọng lực hay phương pháp từ tellua

300-Do tính năng ưu việt của phương pháp TDEM là không chỉ giải quyết tốt bài toán nghiên cứu cấu trúc ở những vùng điện trở suất thấp, vùng nước nhiễm mặn, mà còn rất nhiều ứng dụng khác trong nghiên cứu địa chất, nên được sử dụng ở rất nhiều nơi trên thế giới và cả Việt Nam trong thời gian gần đây

Tại Việt Nam, phương pháp TDEM còn được gọi dưới cái tên phương pháp trường chuyển hay thiết lập trường Phương pháp TDEM lần đầu tiên nghiên cứu ứng dụng ở Việt Nam vào năm 1977 để tìm kiếm quặng đồng Sinh Quyền (Nguyễn Trần Tân-Liên đoàn Vật lý Địa chất) bằng máy M∏∏-

3 do Liên Xô (cũ) sản xuất Kết quả phương pháp đã phát hiện các thân quặng đồng và graphit rất có triển vọng hay xác định độ sâu, hình dạng của các thân quặng sắt magnetit ở mỏ sắt Thạch Khê Những năm sau đó, bộ máy trường chuyển KACKAД do Liên Xô chế tạo cũng đã được nhập về Việt Nam (Liên đoàn Vật lý Địa chất, Viện Địa chất và Khoáng sản, Trường Đại học Mỏ - Địa chất) và cũng đã được ứng dụng có hiệu quả trong việc tìm kiếm khoáng sản kim loại như: mỏ pirit Giáp Lai - Vĩnh Phú, tìm kiếm các mỏ quặng, vàng, đá quí, nước dưới đất, mỏ đồng Đức Phú … Thu thập

số liệu cho các công việc trên sử dụng hệ thiết bị của Nga với độ phân giải không cao, nên kết quả chỉ nghiên cứu được cấu trúc khá nông gần mặt đất

Năm 2005, Liên đoàn Vật lý Địa chất được trang bị thêm bộ máy TDEM với máy phát TDEM57-MK2, máy thu PROTDEM đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau: Tìm kiếm khoáng sản kim loại, khoáng sản phi kim loại, tìm kiếm nước dưới đất trong các vùng núi đặc biệt khó khăn về nguồn nước, trong đá vôi ở các tỉnh miền núi đặc biệt khó khăn như Cao Bằng, Hà Giang và gần đây nhất là ở Bình Thuận, Ninh Thuận…mà các phương pháp địa vật lý, phương pháp thăm dò điện khác

khó tiến hành (do điều kiện tiếp địa đặc biệt kém và địa hình khi mở rộng khoảng cách điện cực gặp nhiều khó khăn)

Phương pháp trọng lực vốn là phương pháp truyền thống của Địa vật

lý phục vụ nghiên cứu sâu, để có thể nghiên cứu gần mặt đất cần thiết bị khảo sát có độ chính xác cao và một chương trình phân tích hợp lý Từ năm 2006-2008, Cao Đình Triều và cộng sự đã sử dụng phương pháp trọng lực chính xác cao vào nghiên cứu cấu trúc địa chất nông ở Việt Nam: Xác định

bề rộng đới đứt gãy Sơn La tại khu vực chấn tâm động đất Tuần Giáo, xác định các đới dập vỡ kiến tạo tại một số khu vực nhà máy thủy điện hay nghiên cứu móng trước Kainozoi ở Việt Nam Thời gian qua, Phạm Nam Hưng và đồng nghiệp đã đo thực tế tại tại Campuchia trên 2 vùng quặng Cromit và quặng sắt bằng máy trọng lực ZLS-37 của Mỹ Đây là máy có độ chính xác cao, thích hợp cho công tác khảo sát vi trọng lực Kết quả đã xác định độ sâu phát triển thân quặng và dự báo khoanh vùng mỏ quặng theo thuật toán nhận dạng của A.A.Nikitin

Do đó, sử dụng phương pháp trọng lực chính xác cao hoàn toàn có thể

áp dụng vào nghiên cứu cấu trúc nông của đề tài và sẽ là một tài liệu để đối sánh và bổ sung cho tài liệu TDEM mà đề tài sẽ sử dụng

2.1 Phương pháp trọng lực

2.1.1 Cơ sở phương pháp thăm dò trọng lực

Một trong những lực cơ bản của tự nhiên là lực hấp dẫn giữa hai vật thể Lực hấp dẫn này còn gọi là lực trọng trường Theo định luật vạn vật hấp dẫn của Niutơn, trọng lực gây nên bởi hai điểm vật chất có khối lượng M1 và

M2 được xác định bởi công thức:

Khối lượng M (kg) có thể tích V và mật độ ρ (kg/m2) được xác định bởi công thức:

Đơn vị đo lực hấp dẫn trong hệ thống CGS là dyn (g.cm/s2) và gia tốc

đo bằng cm/s2, còn trong hệ thống SI đơn vị đo lực hấp dẫn là Niuton (kg.m/s2) và gia tốc đo bằng m/s2

Lực hấp dẫn là một đại lượng vectơ hướng từ điểm bị hút đến điểm hút Lực hấp dẫn của một vật thể có giá trị mật độ khác nhau gây nên những giá trị trọng lực khác nhau tại các điểm quan sát Dựa vào đó trong khi quan sát giá trị trường trọng lực trên bề mặt trái đất cho phép chúng ta nghiên cứu được đặc trưng cấu trúc của vật thể bên trong trái đất

2.1.2 Một số thuật toán sử dụng khi phân tích tài liệu trọng lực

Cùng với việc phân tích dị thường trọng lực bằng các phép biến đổi trường (nâng và hạ trường) thì việc tính đạo hàm bậc cao thế trọng lực cũng

tỏ ra rất hữu hiệu khi minh giải cấu trúc địa chất, giúp cho việc xây dựng mô hình ban đầu của giải bài toán ngược trọng lực Các phương pháp thuộc nhóm này gồm phương pháp gradient ngang, gradient thẳng đứng và gradient chuẩn hóa toàn phần dị thường trọng lực Dưới đây lần lượt xem xét đến thuật toán của các phương pháp đó

2.1.2.1 Thiết lập mặt cắt gradient ngang trường trọng lựcBouguer

Khi minh giải địa chất trong nhiều trường hợp người ta sử dụng giá trị gradien ngang dị thường trọng lực theo tuyến G ,( )x y hay theo diện G(x,y,z)

Ưu điểm của việc tính gradien ngang kết hợp với tính gradien thẳng đứng dị thường trọng lực cho phép xác định được ranh giới giữa các vật thể thông qua việc xác định biên và vị trí trục của vật thể gây ra dị thường Để tính gradien ngang dị thường trọng lực, sử dụng các công thức sau:

10 ) , , (

ωπ

dy dx y x g x x z z

y x

10 ) , , (

ωπ

dy dx y x g y y z z

y x

với: ω = (x x− ') (2 + −y y')2+z2

Nếu cho rằng giá trị trường trọng lực trong mỗi ô vuông đơn vị

[x1, x2], [y1, y2] là không đổi và bằng giá trị trường tại tâm của ô vuông

[x i,y i], sẽ có:

2

; 2

; 2

;

1

h jh y

h ih x

h jh y

h ih

ij i z

ij i z

1

5 ,

' ' ) ' (

x

x

y

y j

dy dx x x z K

ω và = ∫ ∫2 −

1 2

1

5

' ,

' ' ) ' (

x

x

y

y j

dy dx y y z K

+ +

2 2 2

y x

x y z x f V

x

x ZZ

2

1 3

4 2 2 2

3 2 2 2

2 3

2

3 2 2 2

2 2

2 (

∫∫

+ +

+

− +

2.1.2.3 Mặt cắt gradient chuẩn hóa toàn phần dị thường trọng lực

Trong quá trình minh giải tài liệu trọng lực, còn một phương pháp nữa được dùng để xác định những thông tin ban đầu khi dựng mô hình cấu trúc - mật độ, đó là phương pháp tiếp tục giải tích gradien trọng lực chuẩn hóa toàn phần do Beriôzkin B.M đề xuất Phương pháp này cần xây dựng một hàm H

XZ

G , gọi là hàm gradien thẳng đứng chuẩn hóa Tính các giá trị của hàm

đó cho các độ sâu (z) khác nhau trên cùng một tuyến dị thường trọng lực

∆g(x, z) có độ dài biết trước để xác định vị trí các điểm đặc biệt liên quan đến khối vật chất gây ra dị thường nằm dưới tuyến quan sát Công thức tính gradien trọng lực chuẩn hóa toàn phần:

ZZ XZ

Z

XZ H

XZ

z x W z x W M

z x W z x W G

G G

0

2 2

2 2

) , ( )

, ( 1

) , ( )

, (

(2.5)

ở đây : Hàm G XZ - là gradien trọng lực thẳng đứng toàn phần tại điểm có toạ

độ (x, z) nằm trong mặt phẳng thẳng đứng cắt qua tuyến quan sát

Hàm G Z - là giá trị trung bình của gradient thẳng đứng toàn phần tại một mức nằm ngang nào đó ở độ sâu z (hoặc trên tuyến quan sát nếu z= 0)

M - là số điểm quan sát trên tuyến

ZZ

W - là hàm gradient thẳng đứng

XZ

W - là hàm gradient ngang

Trong công thức (2.5), để xác định hàm G XZ cần phải xác định 2 hàm,

đó là hàm gradien ngang trọng lực W XZ và hàm gradien thẳng đứng trọng lực

ZZ

W Còn để xác định hàm gradien chuẩn hoá H

XZ

G cần xác định thêm giá trị trung bình của hàm gradien chuẩn hóa (G Z ) tại một mức nào đó Trong trường hợp này thì điểm đặc biệt của trường trọng lực trùng với mép bên của vật thể và cực đại đường cong cũng tương ứng với điểm đặc biệt đó Cho đơn giản, để tính hàm gradien chuẩn hóa toàn phần H

n

L

n B

x L

n A

g

π

ππ

g L A

L L n

g L B

L L n

π

sin 0 , 1

L

n nB

L

W

1

cos

π

π

nz n

L

n nB

L

W

1

sin

π

ππ

Trên tuyến tính gradien chuẩn hóa toàn phần, hàm (2.5) có thể tìm được ở những vị trí: Tại tâm của các hình trụ nằm ngang hay hình cầu; Tại đỉnh của đa giác hay các đầu mút của dải nằm ngang; Tại biên của các khối vòm cục bộ Đây cũng là phương pháp có phần định lượng cao, cho phép xác định gần đúng độ sâu vật thể gây dị thường, rất có lợi trong tổ hợp các phương pháp minh giải tài liệu trọng lực

2.1.3 Xây dựng hàm tương quan tuyến tính nhiều chiều xác định

độ sâu và mật độ đất đá

Hàm tương quan tuyến tính nhiều chiều có dạng:

Hi = a0 + a1g1 + a2g2 + + angn (2.7) Trường hợp hai biến phụ thuộc, công thức (2.7) có dạng:

Trong đó: H là độ sâu tới các mặt cần tính; gi là các biến phụ thuộc của hàm

H, chúng có thể là giá trị trường trọng lực Bouguer hoặc dị thường trọng lực dư; a0, a1, an là các hằng số, được xác định trên cơ sở phương pháp bình phương tối thiểu như sau:

2

2 0

i i i

i

g g

n

H g H

g a

i i

i i i

g g

n

H g

g H n

n i i i

n i

i i

H x

H H G

g

H H G g R

2 2

1 ,

n i i

n i i

∑

=

Trong đó: trong đó G là giá trị trung bình của dị thường trọng lực Bouguer; còn H là giá trị trung bình của độ sâu H (km); i = 1,2,…,n số lần quan sát với các cặp giá trị G và H dùng để tính tương quan

Ta xét bài toán dị thường trọng lực gây nên bởi trụ tròn nằm ngang với bán kính R và mật độ ρ (g/cm3) Giả thiết rằng tâm của trụ tròn nằm trên trục thẳng đứng đi quan toạ độ x = 0 và z = nR, ta có công thức xác định giá trị trọng lực Bouguer sẽ là:

n

R z

x

z R

2 2

2

= +

ρh = a0 + a1*h + a2*g1 + + an* gn-1 (2.12) Trên cơ sở công thức (2.12) và các giá trị trường trọng lực Bouguer đã biến đổi chúng tôi xác định được hàm tương quan đối với từng đối tượng nghiên cứu cụ thể là độ sâu các tầng trầm tích Đệ tứ và Neogen trong khu vực nghiên cứu của đề tài

2.1.4 Bài toán mô hình trường trọng lực

Bài toán mô hình trường trọng lực khi phân tích thường dùng là các bài toán: mô hình lăng trụ tròn nằm ngang và mô hình đa giác nhiều cạnh

2.1.4.1 Bài toán mô hình lăng trụ tròn nằm ngang xác định hệ số mật độ/cấu trúc

Trên tuyến mặt cắt vuông góc với trục của lăng trụ tròn nằm ngang ta

có công thức xác định giá trị dị thường trọng lực như sau:

z x z

R z

x

z R

2 2

2

2

/ 1

77 12 2

+

= +

R - bán kính của trụ trong; x, z - toạ độ tâm của trụ tròn, ρ - giá trị mật

độ của trụ tròn, γ - hệ số hấp dẫn trọng trường (6.67 x 10-8) cm3/(gs2)

Giả sử ta biết trước được giá trị gradient ngang trường dị thường trọng lực (được xác định bằng đo trực tiếp hoặc tính toán trên cơ sở dị thường trọng lực Bouguer) Vxz được gây ra bởi nhóm các lăng trụ nằm ngang

Trong trường hợp bài toán hai chiều các thông số của lăng trụ được biểu diễn trên tuyến vuông góc với lăng trụ như sau [Cao Đình Triều, 2001]:

d- Khoảng cách tới tâm của lăng trụ (theo trục x)

h- Độ sâu tới tâm của lăng trụ

∆ρ- Mật độ dư của lăng trụ so với môi trường xung quanh

Khối lượng của đơn vị lăng trụ nằm ngang được xác định: M =πR2 ∆ρ Việc xác định giá trị mật độ dư ∆ρ và bán kính của lăng trụ (g/cm3) R (km) một cách riêng biệt là hết sức khó khăn, vì vậy ta đưa vào công thức tính dị thường trọng lực đại lượng t sao cho:

2 2

j j

1

0 ,

1 ) (

j

j j

ρρ

Như vậy, đối với mô hình trụ tròn nằm ngang được đặc trưng bởi 4 thông số: t,h,dvà sign( ∆ρ)

(

) (

) (

( 4

) (

QS xz

h d

x

d x h t sign k

x V

j j