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 cơ sở quan trọng t
Trang 1Chương trình KC 09 Liên đoàn Địa chất Biển
Đề tài
Thành lập bản đồ địa chất Biển Đông và các vùng
kế cận tỷ lệ 1/1.000.000
Chuyên đề Cấu trúc sâu biển đông việt nam và các
Trang 2Mục lục
Trang
I Các kết quả điều tra khảo sát địa chất-địa vật lý liên quan đến
việc thành lập bản đồ cấu trúc sâu vùng biển việt nam và kế cận
2
II thành lập bản đồ cấu trúc sâu vỏ trái đất 6
II.2 Phương pháp xử lý và xây dựng bản đồ cấu trúc sâu vỏ trái đất
vùng biển việt nam
9 II.2.1 Nội dung và quy trình nghiên cứu xây dựng bản đồ 9
II.2.3 Phương pháp giải tích trường lên nửa không gian phía trên 10
II.3.4 Mặt cắt cấu trúc tổng hợp địa chất địa vật lý 19
II.4 những nhận định chủ yếu về bản đồ cấu trúc sâu 21
Trang 3I Các kết quả điều tra khảo sát địa chất-địa vật lý
liên quan đến việc thành lập bản đồ cấu trúc sâu
vùng biển việt nam và kế cận
Biển Đông là một biển rìa có cấu kiến trúc phức tạp và 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 cơ sở quan trọng trong
các công trình nghiên cứu tổng hợp về các qui luật hình thành phát triển,
những đặc điểm cấu kiến trúc vỏ trái đất Dưới đây là những kết quả chủ yếu
đã đạt được trong từng lĩnh vực
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, ngay 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 với
những phác thảo ban đầu về cơ bản đúng cho đến hiện tại
Trong 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 tỷ lệ
1:5.000.000 Trong đó có loạt các bản đồ địa chất và địa vật lý Biển Đông
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
Trang 4Trong 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 Bughe 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 1975 và từ 1976 đến 1980-1985 trên các vùng ven biển và thềm lục
địa Việt Nam để biên vẽ và xuất bản các bản đồ địa hình đáy biển và hải đồ ở
các tỉ lệ 1:1.000.000 chung cho toàn vùng biển, các tỉ lệ 1:400.000 và
1:250.000 cho các vùng ven bờ
Cũng trong những năm 1981-1985, Hồ Đắc Hoài trong khuôn khổ
chương trình nghiên cứu biển cấp nhà nước 48-06 đã hoàn thành đề tài xây
Trang 51985 đến 1989 Cục đo đạc bản đồ nhà nước đã lần lượt xuất bản các bản đồ
địa hình Việt Nam, bao gồm cả vùng thềm lục địa và ven biển ở tỉ lệ
1:1.000.000 Ngoài ra còn xuất bản bản đồ địa hình toàn biển Đông tỉ lệ
1:4.000.000
Năm 1987, viện khoa học Quảng Đông Trung Quốc xuất bản tập Atlas
địa chất-địa vật lý biển Nam Trung Hoa gồm 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 HLKH Liên Xô đã công bố chuyên khảo "Biến đổi Kainozoi của vỏ trát
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
Các kết quả nghiên cứu điều tra về trầm tích đệ tứ đầu tiên của biển
Đông được khái quát trong công trình của Shepard (1949) Tiếp đó là của
Niino và Emery (1961), Saurin (1962) và Parke (1971) Từ sau năm 1975, các
nhà địa chất Việt Nam đã chủ động tiến hành các nghiên cứu về trầm tích đệ
tứ trên vùng thềm lục địa Việt Nam (Trịnh Phùng, 1975, Trịnh Phùng, Trịnh
Thế Hiếu, 1985, 1987, Nguyễn Địch Dỹ, 1979, 1995, Nguyễn Đức Tâm,
1995, Trần Nghi, 1995, Nguyễn Hoàn, 1996, Nguyễn Ngọc, 1996, Nguyễn
Biểu, 1989, 1999) Trong các công trình điều tra, nghiên cứu của các tác giả
Việt Nam đã tổng hợp các kết quả phong phú và có giá trị về địa mạo và trầm
tích biển ven bờ các vùng Hải Phòng, Quảng Ninh, vùng ven bờ miền Trung,
đặc điểm trầm tích tầng mặt vịnh Bắc bộ Các kết quả nghiên cứu xác định
ranh giới địa tầng trong đệ tứ, nghiên cứu về phần trên của Mioxen, nghiên
cứu về cổ địa lý, tướng đá, môi trường trầm tích và sự biến đổi đường bờ
Trang 6Trong những năm gần đây, các nghiên cứu về địa chất công trình phục
vụ xây dựng các công trình trên biển và thềm lục địa đã được chú ý phát triển
Trên những vùng phát triển công tác tìm kiếm thăm dò, khai thác dầu khí đã
tiến hành các khảo sát địa chất công trình liên kết giữa các phương pháp địa
chấn và địa vật lý giếng khoan Tại các vùng tìm kiếm và khai thác dầu khí
trên thềm lục địa Đông Nam, vùng thăm dò dầu khí trong vịnh Bắc bộ, các
đảo và đá ngầm trong vùng quần đảo Trường Sa đều đã tiến hành những
nghiên cứu khảo sát địa chất công trình với độ chi tiết khá cao (Mai Thanh
Tân, Phạm Văn Tỵ, 2000)
Các bể trầm tích Đệ tam trên vùng biển Việt Nam là một trong những
đối tượng điều tra nghiên cứu quan trọng và hấp dẫn bởi nó liên quan đến sự
hình thành và phân bố các mỏ dầu khí Các trầm tích Đệ tam trên vùng biển
Việt Nam cũng là những nội dung nước phong phú đề cập trong rất nhiều
công trình của các tác giả trong và ngoài nước
Từ sau năm 1975 các nghiên cứu về trầm tích Đệ tam được tiến hành
toàn diện và có hệ thống Các công trình nghiên cứu xác định đặc điểm trầm
tích liên quan trực tiếp với các dạng tiềm năng dầu khí trong Oligoxen và
Mioxen Các nghiên cứu dựa trên kết quả minh giải tài liệu địa vật lý và phân
tích mẫu từ các lỗ khoan và liên kết cho từng vùng, từng cấu tạo riêng biệt
trong thập kỷ 90 của thế kỷ trước, các công trình nghiên cứu về trầm tích Đệ
tam trên thềm lục địa Việt Nam đã đạt độ chi tiết khá cao và đã mở rộng theo
hướng liên kết với các hiện tượng địa chất trên toàn biển Đông cũng như xác
định đặc điểm phát triển kiến tạo của khu vực nghiên cứu trong suốt lịch sử
của Đệ Tam (Đỗ Bạt, 1993 Phan Trung Điền, 1992,1995 Nguyễn Trọng Tín,
1995 Ngô Trường San, 1993,1995, )
Trên cơ sở minh giải các số liệu khảo sát khu vực phong phú và đa dạng
về địa chất và địa vật lý trên vùng biển Đông, các nhà nghiên cứu của Việt
Nam và nghiên cứu ngoài đã tiến hành nhều công trình nghiên cứu về cấu trúc
Trang 7sâu vỏ trái đất và chế độ địa động lực liên quan với quy luật phân bố khoáng
sản cũng như dự báo và phòng ngừa các tai biến địa chất
Đặc điểm cấu trúc của các ranh giới cơ bản và các ranh giới sâu trong
vỏ trên thềm lục địa Việt Nam và biển Đông được đề cập trong các nghiên cứu
của Hayes (1975, 1980), Parke (1985), Hồ Đắc Hoài (1985), Bùi Công Quế
(1990, 1995, 1998,2000) Wujimin (1994), Lieng Dehua (1993), Kulinic
(1989), Rangin (1986,1990), Watkins (1994), Hinz và n.n.k (1985, 1996) Các
tác giả nối trên đã tổng hợp số liệu điều tra xây dựng các sơ đồ, bản đồ cấu
trúc sâu ranh giới cơ bản của vỏ cũng như các đặc trưng địa động lực trên
thềm lục địa và các vùng khác trên biển Đông
Hệ thống các đứt gãy trong vỏ trái đất và các hoạt động kiến tạo, địa
động lực liên quan với chúng trên vùng biển Việt Nam và biển Đông, đặc biệt
là động đất, núi lửa, hoạt động tân kiến tạo đã được nghiên cứu trong các
công trình của Lê Duy Bách (1987, 1990), Kulinic (1989), Wujimin (1994),
Bùi Công Quế (1985, 1990, 1999, 2000), Saurin (1967), Nguyễn Xuân Hãn
(1991, 1996), Phạm Văn Thục và n.n.k (1999, 2000)
Tổng hợp các quả điều tra nghiên cứu về địa chất và địa vật lý trên vùng
biển Việt Nam thông qua các chương trình nghiên cứu biển cấp nhà nước từ
1997 đến 2000 Tập thể các nhà nghiên cứu của Việt Nam dưới sự chủ biên
của Mai Thanh Tân đã hoàn thành chuyên khảo biển Đông- tập III Địa chất
và địa vật lý biển (Hà Nội 2003) Trong chuyên khảo này các tác giả đã lần
lượt tập hợp và hệ thống lại các bước phát triển và kết quả điều tra nghiên cứu
chủ yếu về địa hình, địa mạo, trầm tích đệ tứ, các bể đệ tam, các trường địa vật
lý và cấu trúc sâu vỏ trái đất , chế độ kiến tạo, và địa động lực tiềm năng dầu
khí và khoáng sản trên vùng biển Đông và thềm lục địa Việt Nam
Trang 8II thành lập bản đồ cấu trúc sâu vỏ trái đất
II.1 Cơ sở dữ liệu và tư liệu hiện có
Các số liệu thu được từ khảo sát địa chấn thăm dò, địa chấn sâu là
nguồn số liệu tựa trong quá trình chính xác hoá các ranh giới cấu trúc cũng
như sự biến đổi mật độ của các lớp đất đá trong vỏ trái đất Trên cơ sở đó các
tác giả tiến hành tính toán, mô hình hoá, thực hiện các bước nội ngoại suy, các
phép hiệu chỉnh nhằm xây dựng một bản đồ ranh giới các mặt cấu trúc như
mặt móng trước Kainozoi, Conrad, Moho, hệ thống đứt gãy, các mặt cắt tổng
hợp địa chất-địa vật lý trên vùng nghiên cứu
Nguồn số liệu trọng lực trong khu vực nghiên cứu rất đa dạng phong
phú nhưng còn chưa đồng bộ Chúng có nguồn gốc từ các chuyến khảo sát
trong nước, và từ các dự án khảo sát thăm dò hợp tác với nước ngoài Ngoài
các nguồn số liệu khảo sát đo đạc thành tàu đã được sử lý liên kết vào một bản
đồ chung còn thu thập các nguồn số liệu khảo sát từ vệ tinh về độ sâu đáy
biển, các số liệu về trường dị thường từ… Nguồn dữ liệu trọng lực vệ tinh có
độ phân giải đồng nhất cũng như tính đồng bộ cao, thể hiện rõ nét được các
cấu trúc địa chất trong khu vực Các Bản đồ dị thường trọng lực Fai và Bughe
được xây dựng và bổ sung hoàn chỉnh ở tỷ lệ 1:1.000.000 (đề tài KC-09-02)
với độ phân giải chi tiết thoả mãn với yêu cầu của đề tài đặt ra là số liệu trọng
lực chủ yếu được sử dụng để xác định đặc trưng cấu trúc sâu trong đề tài
Các tham số về mật độ lớp đất đá trong khu vực cũng được điều tra thu
thập Hiểu biết về sự phân bố mật độ của đất đá sẽ góp phần nâng cao hiệu
quả và độ tin cậy của phương pháp mô hình xây dựng các mặt cắt tổng hợp địa
chất – địa vật lý cũng như việc xác định bề dày trầm tích Kainozoi cho toàn bộ
khu vực nghiên cứu Các tham số mật độ cụ thể cho các lớp đất đá được tham
khảo theo tài liệu lỗ khoan, theo tài liệu chuẩn quốc tế, như sau:
Trang 9Giá trị mật độ đặc trưng cho một số loại đất đá
Volcanic ash (đá núi lửa) 1,8 gm/cm3
Unconsolidated sediments (trầm tích bở rời) 2,1 gm/cm3
Clastic sedimentary rocks (trầm tích mảnh vụn) 2,5 gm/cm3
Intrusive granites (đá granit xâm nhập) 2,65 gm/cm3
The crystalline upper crust (vỏ kết tinh thượng) 2,7 gm/cm3
Mafic intrusions (xâm nhập ma phic) 2,9 gm/cm3
The upper mantle (man ti thượng) 3,35 gm/cc
Nguồn số liệu từ khảo sát địa chấn, các khảo sát địa vật lý khác được
thu thập với một số lượng khá lớn, bao phủ toàn bộ vùng nghiên cứu Chúng
được lưu trữ dưới dạng bản đồ, biểu bảng, băng ghi, các file dữ liệu dạng mã
ASCCI… Phần lớn chúng có xuất xứ từ các khảo sát thăm dò dầu khí trong
khu vực, từ các hợp tác liên doanh với nước ngoài Tuy nhiên số liệu tập trung
không đồng đều, có mật độ cao ở các bể trầm tích, nơi được coi là vùng có
triển vọng dầu khí cao, ở các vùng khác thì có mật độ thưa hơn
Trang 10Độ sâu mặt Moho theo tài liệu địa chấn sâu (theo Nissen và Hayes [1995]; Taylor và Hayes[1983]
Vị trí điểm tính toán Độ sâu mặt Moho (km)
Trang 11(*) theo Taylor & Hayes [1983]; còn lại theo Nissen et al [1995]
Các nguồn số liệu thu thập được ở các hệ chiếu khác nhau, các tác giả
tiến hành tính toán chuyển đổi các nguồn số liệu thu được về cùng một hệ
chiếu chuẩn là Mecator WGS-84 như đã quy định thống nhất theo hệ bản đồ
nền của đề tài
II.2 Phương pháp xử lý và xây dựng bản đồ cấu trúc sâu vỏ
trái đất vùng biển việt nam
II.2.1 Nội dung và quy trình nghiên cứu xây dựng bản đồ
1 Thu thập và đánh giá các nguồn số liệu địa chấn để làm tựa về các ranh
giới cấu trúc sâu (moho, conrad, móng âm học…)
2 Phân tích và biến đổi bản đồ trọng lực Bughe đã được bổ sung xây dựng
mới ở tỷ lệ 1:1.000.000 để nhận được những kết quả biến đổi cần thiết
3 Kiểm tra, bổ sung, hoàn thành bản đồ cấu trúc mặt moho, conrad, móng
âm học bằng các phương pháp mới 2ẵD và 3D cho toàn bộ khu vực biển
Đông trên cơ sở áp dụng các phương pháp phân tích tổng hợp tài liệu địa
chất-địa vật lý mới và các số liệu trọng lực và chất-địa chấn mới
Trang 124 Xây dựng mới các mặt cắt địa chất địa vật lý chuẩn cắt qua các cấu trúc
đặc trưng trên khu vực biển Đông, để kiểm tra và chính xác hoá các yếu tố cấu
trúc trên bản đồ như các mặt ranh giới cấu trúc sâu, các dứt gãy và tham số
cấu trúc
5 Trên cơ sở bản đồ trọng lực Bughe và các bản đồ dị thường biến đổi, tiến
hành kiểm tra, chính xác hoá và bổ sung thêm về hệ thống đứt gãy trong vỏ
trái đất
6 Hoàn thiện và liên kết các chi tiết bản đồ cấu trúc sâu (bao gồm các thuộc
tính của chúng) khu vực biển Đông tỷ lệ 1:1.000.000, số hoá trên bản đồ nền
WGS-84
II.2.2 tạo mạng lưới số liệu tính toán
Việc tạo ra một mạng lưới số liệu là bước đầu tiên và rất cần thiết trong
tính toán giải các bài toán địa vật lý Tất cả các nguồn số liệu thu được đều
được sử dụng để tạo nên mạng lưới grid với khoảng cách là 5ì5 km Hiện tại
có rất nhiều thuật toán trong nội ngoại suy để xây dựng mạng lưới số liệu tính
toán như là: Inverse Distance, Power, Kriging, Minimum Curvature, Modified
Shepard's Method, Natural Neighbor, Nearest Neighbor, Polynomial
Regression, Radial Basis Function, Triangulation Tuy nhiên qua những quá
trình tính toán thực nghiệm cùng với so sánh các kết quả thu được từ những
phương pháp đó, các tác giả nhận thấy rằng với các thông tin dữ liệu hiện có
trong khu vực nghiên cứu thì thuật toán minimum curvature và Triangulation
cho kết quả phù hợp với thực tế nhất Thuật toán đó được sử dụng xuyên suốt
trong quá trình tính toán xử lý số liệu
II.2.3 phương pháp giải tích trường lên nửa không gian phía
trên
Trong thực tế minh giải tài liệu trọng lực thì việc khai triển giải tích dị
thường trọng lực không chỉ để tách dị thường ở các bậc khác nhau mà còn
Trang 13chất của việc tách dị thường trọng lực khi khai triển giải tích là ở chỗ tăng
hoặc giảm khoảng cách tới nguồn theo các mức khác nhau phụ thuộc vào độ
sâu và kích thước nguồn gây dị thường, những dị thường của nguồn nhỏ nằm
không sâu bị tách ra nhanh hơn so với dị thường của các đối tượng lớn nằm
sâu hơn Trường dị thường trọng lực khi được giải tích lên các độ cao khác
nhau sẽ loại bỏ dần các ảnh hưởng của cấu trúc vật chất phần trên và nhấn
mạnh rõ hơn các thông tin về cấu trúc vật chất phần dưới của vỏ quả đất
Trong đề tài các tác giả sử dụng phương pháp giải tích trường lên nửa
không gian bên trên để thành lập các bản đồ dị thường trọng lực khu vực cũng
như bản đồ dị thường trọng lực địa phương trên toàn vùng biển Đông, trên cơ
sở đó xác định cấu trúc các mặt ranh giới cơ bản và ranh giới sâu trong vỏ trái
đất, sử dụng để xác định vị trí và đặc điểm cấu trúc của các hệ đứt gãy trong
vỏ Trái Đất
II.2.4 Phương pháp gradien trọng lực
Dị thường gradient ngang trọng lực là một nguồn thông tin có giá trị về
cấu trúc địa chất của vỏ trái đất Phép biến đổi gradient trọng lực là không
tuyến tính do đó bậc của chúng trong mối liên hệ với các bước xử lý khác sẽ
ảnh hưởng tới kết quả cuối cùng Thành phần gradient ngang của trường dị
thường trọng lực được tính như là tổng bình phương của các thành phần
gradient theo các phương trực giao Dị thường gradient ngang trọng lực được
tính theo mạng lưới grid dị thường trọng lực Bughe là 5x5 km Giá trị dị
thường gradient ngang trên tuyến và trên bản đồ là một trong những tiêu
chuẩn phương pháp luận và xác định vị trí cũng như xác định hướng cắm của
các đứt gãy trong vỏ trái đất
