Nghiên cứu áp dụng phương pháp điện đo sâu đa cực đối xứng Wenner-Schlumberger tìm kiếm nước ngầm vùng cao nguyên đá vôi Tây Bắc thị trấn Tam Sơn Quản Bạ Hà Giang

Thị trấn Tam Sơn là trung tâm của một huyện miền núi thuộc tỉnh Hà Giang, với dân số khoảng 36.000 người, nơi đây đang có những hoạt động kinh tế xã hội phát triển mạnh mẽ, tuy nhiên do ở trên cao nguyên đá vôi nên người dân luôn sống trong tình trạng thiếu nước

MỤC LỤC

Mở đầu……… 3

CHƯƠNG 1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ , ĐỊA CHẤT, ĐỊA CHẤT THỦY VĂN VÙNG CAO NGUYÊN ĐÁ VÔI QUẢN BẠ - HÀ GIANG……….5

I.1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ VÙNG NGHIÊN CỨU……… 5

I.1.1 Vị trí địa lý……….5

I.1.2 Đặc điểm địa hình, giao thông……….6

I.1.3 Đặc điểm khí hậu……… 6

I.1.4 Dân cư, kinh tế, văn hóa……… 7

I.2 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT VÙNG NGHIÊN CỨU……….8

I.2.1 Lịch sử địa chất, địa chất thủy văn vùng Quản Bạ - Hà Giang…8 I.2.2 Đặc điểm địa chất, địa tầng khu vực nghiên cứu……… 9

I.3 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT THỦY VĂN VÙNG NGHIÊN CỨU……… 15

I.3.1 Đặc điểm các nguồn nước mặt……… 16

I.3.2 Đặc điểm nước dưới đất ………… ……… 17

CHƯƠNG II : KHẢ NĂNG ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐỊA VẬT LÝ TÌM KIẾM NƯỚC NGẦM VÙNG CAO NGUYÊN ĐÁ VÔI QUẢN BẠ - HÀ GIANG……… ……… 20

II.1 ĐẶC ĐIỂM LÁT CẮT ĐỊA ĐIỆN VÙNG CAO NGUYÊN ĐÁ VÔI QUẢN BẠ HÀ GIANG… ……….20

II.1.1 Đặc điểm địa chất hiện tượng Karst………20

II.1.2 Đặc điểm lát cắt địa điện khu vực khảo sát………23

II.2 KHẢ NĂNG ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐỊA VẬT LÝ TÌM KIẾM NƯỚC NGẦM VÙNG CAO NGUYÊN ĐÁ VÔI QUẢN BẠ - HÀ GIANG………25

II.2.1 Phương pháp từ mặt đất……… 25

II.2.2 Phương pháp phổ Gamma……… 26

II.2.3 Phương pháp điện trường tự nhiên……….26

II.2.4 Phương pháp đo sâu điện trở……… 27

II.2.5 Phương pháp đo sâu phân cực……….27

II.2.6 Phương pháp đo sâu chuyển trường ( TEM ) ………27

II.2.7 Phương pháp đo sâu cộng hưởng từ hạt nhân………28

II.2.8 Phương pháp đo sâu từ Tellua âm tần (ANTZ )………28

II.3 PHƯƠNG PHÁP ĐO SÂU ĐIỆN ĐA CỰC ĐỐI XỨNG WENNER – SCHLUMBERGER………28

II.3.1 Phương pháp đo sâu đa cực ………28

II.3.2 Giải bài toán thuận………29

II.3.3 Giải bài toán ngược……… 31

II.3.4 Phương pháp đo sâu đối xứng Wenner – Schlumberger…… 32

II.4 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ TÀI LIỆU ĐO SÂU ĐA CỰC……….34

II.4.1 Xử lý theo tuyến………34

II.4.2 Xử lý theo diện tích……… 36

CHƯƠNG III : KẾT QUẢ ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐO SÂU ĐIỆN ĐA CỰC ĐỐI XỨNG WENNER – SCHLUMBERGER TÌM KIẾM NƯỚC NGẦM VÙNG CAO NGUYÊN ĐÁ VÔI TÂY BẮC THỊ TRẤN TAM SƠN-QUẢN BẠ - HÀ GIANG……….37

III.1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT, ĐỊA CHẤT THỦY VĂN VÙNG TÂY BẮC THỊ TRẤN TAM SƠN QUẢN BẠ HÀ GIANG………37

III.1.1 Đặc điểm địa chất………37

III.1.2 Đặc điểm địa chất thủy văn………37

III.2 KẾT QUẢ ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐO SÂU ĐA CỰC ĐỐI XỨNG WENNER- SCHLUMBERGER TÌM KIẾM NƯỚC NGẦM VÙNG CAO NGUYÊN

ĐÁ VÔI TÂY BẮC THỊ TRẤN TAM SƠN – QUẢN BẠ - HÀ GIANG………… 38

III.2.1.Mục đích, nhiệm vụ và các bước khảo sát……….38

III.2.2 Công tác thi công địa vật lý………39

III.2.3 Khối lượng công việc thi công………40

III.2.4 Kết quả khảo sát……….42

KẾT LUẬN……….52

TÀI LIỆU THAM KHẢO……….………53

Mở đầu

Thị trấn Tam Sơn là trung tâm của một huyện miền núi thuộc tỉnh

Hà Giang, với dân số khoảng 36.000 người, nơi đây đang có những hoạtđộng kinh tế xã hội phát triển mạnh mẽ, tuy nhiên do ở trên cao nguyên

đá vôi nên người dân luôn sống trong tình trạng thiếu nước Được sựquan tâm của Đảng , Nhà Nước trong những năm gần đây đã có nhiều đềtài và dự án cấp nhà nước về tìm kiếm nước ngầm nhằm phục vụ nhu cầusinh hoạt của nhân dân trong vùng như : Đề tài cấp nhà nước của PGS.TSKH Phan Văn Quýnh Trường Đại học Khoa học Tự nhiên; Dự án cấpnhà nước của Liên đoàn Địa chất Thuỷ văn Miền Bắc và Đề tài cấp nhànước KC.08 - 19/06 -10 của PGS TS Nguyễn Văn Lâm Trường Đại học

Mỏ - Địa Chất

Sau khi học xong chương trình Đại học ngành Địa vật lý, em được nhà trường phân công đi thực tập tốt nghiệp từ ngày 4 tháng 1 năm 2010 đến ngày 10 tháng 3 năm 2010, trong quá trình thực tập em đã thu thập được tài liệu để viết đồ án với đề tài

“Nghiên cứu áp dụng phương pháp điện đo sâu đa cực đối xứng Wenner-Schlumberger tìm kiếm nước ngầm vùng cao nguyên

đá vôi Tây Bắc thị trấn Tam Sơn Quản Bạ Hà Giang ”

Nội dung đồ án được đề cập đến các vấn đề sau:

 Đã sưu tầm và nghiên cứu đặc điểm địa lý – địa chất – địa chất thuỷ văn vùng cao nguyên đá vôi Quản Bạ Hà Giang

 Từ những đặc điểm địa lý - địa chất – địa chất thuỷ văncủa vùng cao nguyên đá vôi Quản Bạ Hà Giang đồ án

đã trình bày các phương pháp địa vật lý có khả năng tìm nước ngầm vùng cao nguyên đá vôi Trong đó đã trình bày sâu sắc về phương pháp đo sâu điện đa cực

đối xứng Wenner – Schlumberger là phương pháp chủ đạo để tìm kiếm nước ngầm ở vùng này.

 Đã trình bày kết quả xử lý tài liệu phương pháp đo sâu điện đa cực Wenner – Schlumberger, và giải thích kết quả địa chất vùng Tây Bắc Thị Trấn Tam Sơn Quản Bạ

nguyên đá vôi Tây Bắc thị trấn Tam Sơn - Quản Bạ - Hà Giang.

Với sự nỗ lực của bản thân cùng với sự hướng dẫn chỉ bảo tận tình của PGS TS Nguyễn Trọng Nga và các thầy cô trong bộ môn Địa vật lý – Trường Đại học Mỏ- Địa chất em đã hoàn thành đồ án vào ngày 15 tháng 6 năm 2010

Qua đây em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn Trọng Nga, Ths Kiều Duy Thông, Ths Nguyễn Văn Dũng, đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong thời gian hoàn thành đồ án

Do kiến thức còn hạn chế đồ án này không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong được sự góp ý của các thầy cô cũng như các bạn đồng nghiệp

Em xin chân thành cảm ơn !

Hà nội ngày 16 tháng 06 năm 2010

Sinh viên : Lê Văn Đạt

Vị Xuyên ( hình I.1) Huyện Quản Bạ có diện tích 549,9km , dân sốkhoảng 36.000 người Huyện lỵ là thị trấn Tam Sơn nằm trên quốc lộ4C

Hình I.1 Sơ đồ vị trí địa lý vùng nghiên cứu.

I.1.2 Đặc điểm địa hình, giao thông.

Đặc điểm địa hình : huyện Quản Bạ là vùng cao nguyên đá vôi có

độ cao trung bình từ 1.000 – 1.600m so với mực nước biển, gồm nhiềukhu vực đá vôi có độ cao khá dốc, thung lũng và sông suối bị chia cắtnhiều, núi đá cao xen lẫn vực sâu ngoài ra là những thung lũng nhỏ hẹpvới nhiều hình thái khác nhau

Đặc điểm giao thông : do địa hình phức tạp nên địa hình giaothông trong huyện khó khăn Mạng lưới giao thông trong huyện còn đơnđiệu, chủ yếu là đường bộ, chất lượng tương đối thấp đa số là đường hẹp,đèo dốc, mặt đường xấu Được sự quan tâm của chính quyền địa phươngtrục đường chính là quốc lộ 4C đã được mở rộng trải đường nhựa, cácphương tiện gắn máy có thể đi lại thuận tiện nhưng ở một số vùng đi sâuvào trong các bản dân tộc chỉ là đường đá đi lại còn gặp nhiều khó khăn Mạng lưới sông suối : Sông Miện là sông lớn nhất của huyện Quản

Bạ được bắt nguồn từ Trung Quốc, chảy cách huyện lỵ Quản Bạ khoảng

2 km về phía Đông Sông chảy qua vùng núi đá vôi, dòng sông hẹp, độdốc lòng sông lớn, lắm thác, nhiều ghềnh, nước chảy xiết nhất là mùamưa lũ, lưu lượng thay đổi lớn giữa mùa mưa và mùa khô

Xã Quyết Tiến có nhánh suối nhỏ bắt nguồn từ thôn Nậm Lương,chiều dài khoảng 4km chảy theo hướng Bắc Nam, lượng mưa không ổnđịnh, dao động theo mùa Nhìn chung vùng nghiên cứu có hệ thống suối

ít phát triển, các suối thường ngắn, có độ dốc chỉ hình thành dòng chảytạm thời về mùa mưa, mùa khô hầu như bị cạn, hoặc còn lưu lượng rấtnhỏ; Trong vùng không có khối nước mặt nào tồn tại

I.1.3 Đặc điểm khí hậu.

Vùng nghiên cứu mang đặc điểm khí hậu nhiệt đới gió mùa và chiathành hai mùa:

Mùa khô là mùa đông, từ tháng 11 năm trước tới tháng 4 năm sau,nhiệt độ trung bình về mùa đông 8  160C Đặc biệt về mùa này nhiều

khi có băng giá và sương mù dày đặc khó khăn cho việc đi lại Lượngmưa trung bình 30  40 mm/tháng Lượng bốc hơi trung bình 40  50mm/tháng

Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10, nhiệt độ trung bình 26  27 0C.Lượng mưa trung bình 400  500 mm/tháng Độ ẩm không khí dao động

80  87% Lượng bốc hơi trung bình 70  80 mm/tháng

I.1.4 Dân cư, kinh tế, văn hóa.

Toàn vùng có số dân 36.000 người (2004), với nhiều dân tộc chungsống gồm : H’Mông, Tày, Nùng, Mán, Kinh, Dao, Dáy, Sán Dìu, Pô Y,Hoa, Cao Lan, La Chí, đặc biệt thôn Mỏ Xài xã Thanh Vân có 128 hộ,gồm 607 người đều là người H’Mông

Người H’Mông định cư rải rác trên miền núi cao, trong vùng núi sâuthành từng bản nhỏ, sống chủ yếu là phát rẫy trồng ngô, đậu và chăn nuôigia súc

Người Dao, Tày sống tập trung thành các làng, bản trong các thunglũng, nghề sống của họ là sản xuất nông nghiệp, trồng lúa, bắp, đậu, chănnuôi gia súc, gia cầm

Người Kinh sống tập trung ở các thị trấn, thị tứ và ven đường giaothông, sinh sống bằng nghề làm vườn, chăn nuôi và buôn bán nhỏ

Trình độ văn khoa học kỹ thuật trong vùng còn rất thấp, nhất là vùngsâu và đồng bào dân tộc thiểu số

Các dân tộc sống hoà thuận, đoàn kết thực hiện đầy đủ mọi chủtrương chính sách của Đảng và Nhà Nước, cùng nhau xây dựng và bảo vệ

an ninh vùng biên cương Tổ Quốc

Kinh tế : trong vùng nghề sống chủ yếu của nhân dân là sản xuấtnông nghiệp, tự cung, tự cấp Rừng đó bị con người tàn phá nặng nề, địaphương có chủ trương và chính sách phát triển bảo vệ, nhiều khu rừng đóđược tái sinh trở lại, tạo ra xu hướng kinh tế nông – lâm kết hợp

Thị trấn Tam Sơn có tốc độ phát triển dân số cơ học và xây dựng rấtnhanh, trong quy hoạch ở đây sẽ thành lập các cơ sở sản xuất vật liệu xâydựng, khai thác quặng dolomite, đá ốp lát, xi măng…(hình I.2.)

Hình I.2 Thị trấn Tam Sơn

Trung tâm huyện có trường phổ thông trung học, trường phổ thông

cơ sở, trường dân tộc nội trú, trung tâm y tế có 40 giường bệnh nhưngtrang thiết bị lạc hậu và quá thiếu Tại các xã có trạm xá để chăm sóc sứckhỏe ban đầu cho nhân dân, điện lưới quốc gia cơ bản đó về đến các bản,làng trong huyện

Nhìn chung mức sống, thu nhập, phát triển kinh tế, văn hóa của đồngbào trong khu vực còn nhiều khó khăn

I.2 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT VÙNG NGHIÊN CỨU.

I.2.1 Lịch sử địa chất, địa chất thủy văn vùng Quản Bạ - Hà Giang.

I.2.1.1 Lịch sử nghiên cứu địa chất vùng Hà Giang.

Trong vùng có rất nhiều công trình nghiên cứu địa chất và tìm kiếmkhoáng sản ở những mức độ khác nhau, do các nhà địa chất trong vàngoài nước tiến hành như:

- Trần Đức Lương, Nguyễn Xuân Bao (1984) thành lập bản đồ địachất Việt Nam tỷ lệ 1:500.000.

Báo cáo địa chất và khoáng sản nhóm tờ Yên Minh Đoàn 202 Liên đoàn Bản đồ Địa chất miền Bắc (1994-1997) trong Lưu trữ Địa chất.Ngoài các công trình nêu trên, trong diện tích nghiên cứu còn có rấtnhiều các công trình nghiên cứu chuyên đề khác như magma, kiến tạo các tài liệu này rất cần thiết cho việc nghiên cứu địa chất và địa chất thủyvăn

-I.2.1.2 Lịch sử nghiên cứu địa chất thuỷ văn vùng Hà Giang.

Vùng nghiên cứu đã được thành lập sơ đồ địa chất thủy văn cùng vớibản đồ địa chất 1:200.000 (Tờ Bảo Lạc) năm 1976 do Đoàn 20H thựchiện

Trong báo cáo địa chất và khoáng sản (Nhóm tờ Yên Minh) tỷ lệ1:50.000, do Liên đoàn Bản đồ Địa chất miền Bắc - Đoàn 202 (năm 1994

- 1997) đã nghiên cứu sơ bộ về đặc điểm địa chất thủy văn trong vùng,qua tài liệu khảo sát một số nguồn lộ trong hệ Devon, hệ tầng Bản Thăng(D1? bt) cho lưu lượng Q= 0,05  12,0 l/s, và lấy mẫu nước phân tích đơn

Trong phạm vi vùng nghiên cứu có mặt chủ yếu là thành tạo

carbonat, lục nguyên thuộc phần trên của hệ tầng Tòng Bá (O-S?tb 3), hệtầng Bản Thăng (D1?tb) và hệ tầng Khao Lộc (D1-2kl), tuổi Paleozoi hạ và

Paleozoi trung Ngoài ra còn một ít thành tạo Đệ tứ lấp đầy các thunglũng giữa núi rải rác vài nơi thuộc xã Quyết Tiến, Thanh Vân, thị trấnTam Sơn

Giới Paleozoi

Hệ Ordovic - Hệ Silur

Hệ tầng Tòng Bá (O-S?tb)

tập 3 hệ tầng Tòng Bá (O-S?tb3)

Các trầm tích của tập này lộ thành dải hẹp phía Bắc xã Quyết Tiến

và một dải viền quanh cấu trúc nếp lõm Làng Đán, cấu trúc nếp lồi TrúcSơn ở ngoại vi phía Đông Nam vùng nghiên cứu, với diện tích khoảng 12

km2 Thành phần thạch học gồm: đá phiến thạch anh sericit, đá phiếnthạch anh felspat-muscovit, đá phiến thạch anh calcit-felspat, đá phiếnthạch anh felspat - mica, đá phiến thạch anh-bioti, đá phiến thạch anhmusconvit-felspat, đá có màu xám, xám xanh, phong hoá màu xám vàng,mặt lớp láng bóng xen ít cát kết, bột kết, sét bột kết, đá phiến sét sericitclorit, cát kết dạng quarzit màu xám đến xám vàng, xám phớt xanh, cácthấu kính lớp mỏng đá vôi hoa hoá, đá vôi sét, đá phiến sét silic màu xámđen, xám sáng và thấu kính quặng mangan màu nâu đen Các đá của tập 3

hệ tầng Tòng Bá chuyển tiếp lên trên các đá của tập giữa (O-S?tb2 ) cònphần thấp của hệ tầng Tòng Bá nói chung có quan hệ kiến tạo với hệ tầngChang Pung (3 cp) ở ngoại vi vùng nghiên cứu, phần trên có quan hệ giả

chỉnh hợp với các đá của hệ tầng Bản Thăng (D1?bt) Bề dày phân hệ tầng

đá phong hóa màu xám vàng; Bề dầy 100m  200 m

Hệ lớp 2: đá phiến thạch anh - sericit - felspat mica, cát kết dạngquaczit hạt nhỏ đến vừa, đá phiến màu xám lục xen ít lớp đá vôi, vôi sétmàu xám đen phân lớp mỏng đến trung bình, đá phiến sét chứa manganmàu nâu đen ; Bề dày 200m  250m

Nằm giả chỉnh hợp lên trên hệ tầng là tập đá vôi, vôi sét màu đenphân lớp mỏng của hệ tầng Bản Thăng (D1 ? bt ).

Thành phần chính của hệ tầng gồm: đá vôi, đá vôi bị dolomit hoá,hoa hoá xen ít đá vôi sét và đá vôi silic, trong lớp đá vôi có chứa hóathạch san hô và tay cuộn, bảo tồn kém Hệ tầng có quan hệ giả chỉnh hợp

với hệ tầng Tòng Bá (O-S? tb) ở phía dưới và chuyển tiếp với hệ tầng

Hệ lớp 1: đá vôi, sét vôi màu xám đen phân lớp mỏng có chỗ phânphiến mạnh, phần dưới bị đứt gẫy cắt xén dày > 30m

Hệ lớp 2: đá vôi màu xám, xám sáng, xen ít xám đen, phân lớptrung bình đến dày, đôi chỗ phân dải mờ ; Bề dày 225m

Hệ lớp 3: đá vôi xen đá vôi sét màu xám đen phân lớp mỏng ; Bềdày 110m

Hệ lớp 4: đá vôi, đá vôi silic, đá vôi bị dolomit hóa, màu xám, xám

đen chứa di tích Amphipora spindet bảo tồn kém, bề dày 275m Nằm

chuyển tiếp lên hệ lớp là đá vôi sét chứa cá cổ thuộc tập 1 hệ tầng KhaoLộc (D1 – 2kl) Bề dầy mặt cắt 640m.

Thống hạ - trung

Hệ tầng Khao Lộc (D1-2 kl)

Các thành tạo của hệ tầng Khao Lộc, tập 1 lộ thành hai dải hẹp, dảithứ nhất kéo dài có phương á kinh tuyến ở trung tâm xã Quyết Tiến và từphía Tây thôn Nậm Lương đến thôn Bình Dương, với chiều dài khoảng5km, rộng khoảng 1km Dải thứ hai kéo từ Tây Bắc- Đông Nam, từ phíaBắc thôn Mỏ Xài về xã Quản Bạ với chiều dài khoảng 9km, rộng 1,2km

 1,6km; Tổng diện lộ của hệ tầng Khao Lộc khoảng 16km2

Thành phần thạch học chính của hệ tầng gồm: đá vôi, vôi sét màuxám đen, đá vôi dolomit hoá, đá vôi silic màu xám xanh, xám sáng

Bề dày của hệ tầng 495m  1350m Phần dưới hệ tầng có quan hệchỉnh hợp với hệ tầng Bản Thăng (D1? bt), phần trên có quan hệ không

chỉnh hợp hệ tầng Bắc Sơn (C- P2bs) ở ngoại vi diện tích vùng nghiên

cứu.Trong vùng nghiên cứu đôi nơi bị các thành tạo Đệ tứ phủ khôngchỉnh hợp lên trên

Tay cuộn: Hysterolites wargiforms zuong, Howllaex - gr Crispa, bề dày

hệ lớp 160m

Mặt cắt Khao Lộc - Pắc Xum

Hệ lớp 1: nằm chuyển tiếp lên trên đá vôi bị dolomit thuộc phầncao hệ tầng Bản Thăng (D1?bt) là các đá sét vôi, đá vôi sét, đá vôi xen ít

đá phiến sét, màu xám đen, chứa di tích cá cổ; Bề dày 15m

Hệ lớp 2: đá vôi màu xám đen, phân lớp mỏng- trung bình, chứahóa thạch san hô và tay cuộn ; Bề dày 60m

Hệ lớp 3: đá vôi xen đá vôi silic, đá vôi sét màu xám đen, phân lớpmỏng đến trung bình; Bề dày 65m

Hệ lớp 4: đá vôi, vôi silic, xen ít vôi sét, sét vôi, màu xám đen phânlớp trung bình; Bề dày 40m

Bề dày tổng cộng của tập 1 là 180m

Tập 2 (D1-2 kl 2)

Thành phần chủ yếu của tập gồm: đá vôi, xen ít đá vôi sét, đá vôisilic, đá vôi bị dolomit hóa, hoa hóa màu xám đen, xám sáng phân lớptrung bình tới dày, đôi chỗ có đá vôi phân lớp dải chứa các hóa thạch sanhô

Bề dày của tập 2 là: 330m  750m

Mặt cắt Khao Lộc - Pắc Xum

Hệ lớp 1: nằm chuyển tiếp liên tục trên tập1 (D1-2kl1 ) gồm các đásét vôi màu xám đen, phân lớp mỏng chứa silic, chiều dày hệ lớp 25m

Hệ lớp 2: đá vôi silic màu đen, phân lớp mỏng- trung bình, chứa

hóa thạch Amphipo sp Chiều dày hệ lớp 90m.

Hệ lớp 3: đá vôi xen đá vôi silic, xám, xám đen, phân lớp mỏng

đến dày, chứa hóa thạch Amphipo sp Chiều dày hệ lớp 40m.

Hệ lớp 4: đá vôi màu xám, đá vôi hoa hóa, phân lớp dày dạng khối,chiều dày hệ lớp 120m

Hệ lớp 5: đá vôi màu xám, xám đen, phân lớp dày, cấu tạo dạng

khối, chứa hóa thạch Amphipo sp Indet Chiều dày hệ lớp 400m.

Hệ lớp 6: đá vôi xen ít sét vôi, xám đen, đá vôi tái kết tinh, phânlớp mỏng, chiều dày hệ lớp dày 75m

Giới Kainozoi - Hệ Đệ tứ nguồn gốc sông lũ (apQ) và các trầm tích không phân chia nguồn gốc deluvi - proluvi (dpQ)

Các thành tạo Đệ tứ phân bố ở các thung lũng giữa núi, một số ít ởven suối thuộc các thôn Tân Tiến, Đông Tinh, Vĩnh Tiến xã Quyết Tiến,thôn Hồ Lô xã Thanh Vân, diện tích khoảng 4km2 Thành phần chủ yếu làsét lẫn cuội tảng và một ít sạn, sỏi, bở rời bề dày 0,5m  5,0m Chúngphủ không chỉnh hợp lên các đá trầm tích cổ

I.2.2.2 Magma xâm nhập.

Trong phạm vi vùng nghiên cứu không có hoạt động magma xâmnhập, các thành tạo phun trào chỉ có mặt ở ven rìa ngoại vi vùng nghiêncứu

I.2.2.3 Kiến tạo.

Vùng nghiên cứu có diện tích nhỏ, hẹp thuộc ven rìa Đông đới LôGâm (Theo sơ đồ phân vùng kiến tạo của Trần Văn Trị – 1990, tài liệuthu thập trong báo cáo Địa chất và Khoáng sản nhóm tờ Yên Minh, Đoàn202) cấu thành bởi hai phức hệ thạch kiến tạo: Paleozoi hạ - trung (O -S) ; Paleozoi thượng (D1 - C1)

Thành phần phức hệ gồm đá trầm tích lục nguyên - carbonat, thànhtạo carbonat, carbonat lục nguyên chứa san hô tay cuộn và cá cổ (theo tàiliệu tham khảo Báo cáo Địa chất và Khoáng sản, nhóm tờ Yên Minh)

Các đứt gẫy

Trong vùng nghiên cứu có 3 hệ thống đứt gãy: Tây Bắc- ĐôngNam, Đông Bắc - Tây Nam và á kinh tuyến

a - Đứt gãy Quản Bạ

Thực chất đây là một đới các đứt gẫy, kéo dài theo phương TâyBắc - Đông Nam, trùng với thung lũng Quản Bạ.

Đây là đứt gãy nghịch, trượt phải, mặt đứt gãy cắm về phía ĐôngBắc với góc dốc 60  75o Đứt gãy này đóng vai trò ranh giới giữa cánhnâng Đông Bắc có cấu trúc phương á kinh tuyến và cánh hạ Tây Nam cócấu trúc phương Tây Bắc - Đông Nam

b - Đứt gãy Quyết Tiến

Đứt gẫy Quyết Tiến kéo dài khoảng 7km  8km theo phương TâyNam- Đông Bắc từ Vĩnh Tiến đến dốc Cổng Trời, cắt chéo các cấu trúcphương á kinh tuyến của các thành tạo Devon Đây là đứt gãy dịchchuyển ngang phá vỡ tính liên tục của các hệ lớp, các vỉa làm trượt tráichúng, với biên độ khoảng 100m theo mặt trượt thẳng đứng

c- Hệ thống đứt gãy á kinh tuyến

Hệ thống này gồm các đứt gãy thuận có mặt trượt thẳng đứng hoặcnghiêng dốc đứng cả về hai phía Tây và Đông, chúng thuộc các đứt gẫykhông phân loại, kéo dài theo phương gần Bắc - Nam

d - Khoáng sản

Trong vùng nghiên cứu chỉ có các loại vật liệu xây dựng như: đávôi, đá vôi dolomit, quy mô chất lượng đủ phục vụ xây dựng của địaphương

I.3 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT THUỶ VĂN.

Qua khảo sát, tại khu vực xã Quyết Tiến có xây một số bể chứa nướctập trung do Unicef tài trợ để thu gom nước từ nguồn lộ, về mùa khônguồn này còn lưu lượng rất nhỏ Sử dụng nước hiện tại chủ yếu từ một

số giếng đào của các hộ gia đình và các điểm lộ từ trên sườn núi

Thị trấn Tam Sơn có nguồn nước từ các mạch lộ trên núi dẫn về quađường ống nhỏ của nhân dân tự đóng góp kinh phí, mùa khô các nguồn

này không đáp ứng được nhu cầu tối thiểu cho ăn uống và sinh hoạt trongkhu vực

Xã Thanh Vân, tại trung tâm UBND xã có đào một số giếng nhưngchỉ có nước vào mùa mưa, mùa khô đồng bào phải đi thồ nước từ xa về.Thôn Mỏ Xài là vùng đặc biệt khó khăn về nguồn nước, vừa quaTrung tâm Nước sạch và Vệ sinh Môi trường đã xây hai bể chứa có dungtích 200m3 để thu gom nước từ nguồn lộ cách xa 4km dẫn về, mùa khônguồn lộ này có lưu lượng rất nhỏ và thường xuyên hết nước không đápứng được nhu cầu sinh hoạt cho vùng

Hiện trạng sử dụng nước của địa phương chủ yếu là nguồn nước lấy

từ các điểm xuất lộ nước, nhưng đều phụ thuộc theo mùa, còn số ít sửdụng nước mặt (thôn Nậm Lương), các nguồn này chưa đáp ứng đượcyêu cầu về số lượng và chất lượng để phục vụ cho ăn uống và sinh hoạtcủa nhân dân trong vùng

I.3.1 Đặc điểm các nguồn nước mặt.

Địa hình vùng nghiên cứu có độ dốc lớn, phân cắt mạnh, núi caochiếm diện tích chủ yếu, độ che phủ của thảm thực vật nghèo, thành phầnđất đá chủ yếu là đá vôi, hệ thống suối vùng nghiên cứu rất ít, phân bốkhông đều và đặc biệt chỉ hình thành dòng chảy tạm thời vào mùa mưa,mùa khô các suối đều cạn, hoặc còn lưu lượng rất nhỏ

Khu vực Quyết Tiến có nhánh suối lớn, chiều dài khoảng 4km,dòng chảy gần theo hướng bắc nam Lưu lượng dòng chảy dao động theomùa rõ rệt, mùa mưa lưu lượng, lưu tốc dòng chảy tăng mạnh, mùa khôgiảm nhiều; Đây cũng là nguồn nước chính để nhân dân trong khu vực sửdụng canh tác nông nghiệp, chăn nuôi và sinh hoạt

Đặc biệt khu vực xã Thanh Vân và thị trấn Tam Sơn về mùa khôkhông có nguồn nước mặt nào tồn tại

I.3.2 Đặc điểm nước dưới đất.

Vùng nghiên cứu có đặc điểm địa chất thủy văn đa dạng, phức tạp,nước tồn tại chủ yếu trong các khe nứt- karst các đá có tuổi trước Đệ tứ,không có áp, vận động dưới tác dụng của trọng lực, nguồn hình thành chủyếu là nước mưa, miền thoát xuất lộ ra từ các khe nứt, đứt gẫy kiến tạo,các đới dập vỡ nơi địa hình thấp

xã Quản Bạ với chiều dài khoảng 9km, rộng 1,2km 1,6km Tổng diện

lộ của hệ tầng Khao Lộc khoảng 16km2

Thành phần thạch học chính của tầng chứa nước gồm: đá vôi, đávôi sét màu xám đen, đá vôi bị dolomit hoá, đá vôi silic màu xám xanh,xám sáng

Phân lớp từ trung bình tới mỏng, xen kẹp các lớp dày, nứt nẻkhông đồng đều Bề dày của hệ tầng 495m  1350m Trong vùng có nơi

bị các thành tạo Đệ tứ phủ không chỉnh hợp lên trên

Nguồn cấp chủ yếu là nước mưa, nước mặt, miền thoát bằng cácnguồn lộ nơi có địa hình thấp, các đới phá hủy kiến tạo, các đứt gẫy.Tầng có quan hệ thủy lực với các tầng trên và dưới chúng

I.3.2.2 Tầng chứa nước khe nứt- karst trong trầm tích hệ Devon, hệ tầng Bản Thăng (d 1 ?bt)

Các đá của hệ tầng Bản Thăng lộ ra khá rộng rãi trong vùng nghiêncứu, chúng lộ thành dạng dải kéo dài theo hướng Tây Bắc - Đông Nam từ

Mỏ Xài qua Lùng Cáng, Ma Hồng, Lùng Cúng xã Thanh Vân về xã Quản

Bạ, thị trấn Tam Sơn và một dải hẹp từ Nậm Lương đến Lùng Thàngthuộc xã Quyết Tiến với tổng diện tích khoảng trên 40km2.

Thành phần chính của hệ tầng gồm: đá vôi, đá vôi bị dolomit hoá,hoa hoá xen ít đá sét vôi, đá vôi silic, cấu tạo phân lớp dày đến trung bình

và xen kẹp ít lớp mỏng

Trong đá phát triển hang hốc karst, khe nứt với kích thước trungbình đến lớn, chủ yếu theo phương nằm ngang hoặc hơi xiên, giảm dầntheo chiều sâu, phát triển mạnh ở độ sâu từ 30,0m  80,0m, tạo điều kiệnthuận lợi cho việc chứa và lưu thông nước Tổng bề dày của hệ tầng480m  850m

I.3.2.3 Tầng chứa nước khe nứt trong các trầm tích Ordovic-Silur hệ tầng Tòng Bá trên (o- s?tb 3 ).

Các trầm tích của phân vị này lộ thành dải hẹp phía Bắc xã QuyếtTiến và một dải viền quanh cấu trúc nếp lõm Làng Đán, cấu trúc nếp lồiTrúc Sơn ở ngoại vi phía Đông Nam vùng nghiên cứu, với diện tíchkhoảng 12km2

Thành phần thạch học của phân hệ tầng gồm: đá phiến thạch anhsericit, đá phiến thạch anh felspat - muscovit, đá phiến thạch anh calcit -felspat, đá phiến thạch anh felspat - mica, đá phiến thạch anh - biotit, đáphiến thạch anh muscont - felspat, đá có màu xám, xám xanh, phong hoámàu xám vàng, mặt lớp láng bóng xen ít cát kết, bột kết, sét bột kết, đáphiến sét sericit clorit, cát kết dạng quaczit màu xám đến xám vàng, xámphớt xanh, các thấu kính lớp mỏng đá vôi hoa hoá, đá vôi sét, đá phiến sétsilic màu xám đen Bề dày phân hệ tầng khoảng 450m  570m

Do mức độ biến chất cao, các đá thường bị uốn nếp mạnh, mức độnứt nẻ khá mạnh mẽ trên bề mặt, tuy vậy, kích thước khe nứt nhỏ, bị sét

và các sản phẩm phong hoá hạt mịn khác lấp nhét, làm hạn chế nhiều đếnkhả năng chứa và lưu thông nước của tầng

I.3.2.4 Các thành tạo địa chất rất nghèo nước, gồm các trầm tích Đệ tứ

không phân chia (dpQ) và (apQ)

Các thành tạo Đệ tứ phân bố ở các thung lũng giữa núi, một số ít ởven suối thuộc các thôn Tân Tiến, Đông Tinh, Vĩnh Tiến xã Quyết Tiến,thị trấn Tam Sơn, thôn Hồ Lô thuộc xã Thanh Vân có diện tích khoảng4km2, các trầm tích này nằm phủ bất chỉnh hợp lên các đá gốc có tuổikhác nhau Qua khảo sát ĐC - ĐCTV tại các giếng đào của nhân dân chothấy tầng này không có khả năng cấp nước Chiều dầy của hệ tầng rấtkhông đều từ 0,5m  5,0m

Thành phần

Phần trên: sét, bột lẫn cát sạn, mầu vàng nhạt, xám vàng, đôi chỗ bị

laterit hoá có màu sắc loang lổ, bề dày 1,0m 2,5m

Phần dưới: cuội, sạn, sỏi, sét bề dày thay đổi 2m 3m, các thành

tạo này do đặc điểm về ĐC - ĐCTV khả năng chứa và lưu thông nướckém, đây không phải là đối tượng nghiên cứu để phục cho cung cấp nướccủa vùng

Từ các nghiên cứu về địa chất , địa chất thuỷ văn trên ta có bản đồđịa chất thủy văn của khu vực nghiên cứu ( Hình I.3 )

CHƯƠNG II

KHẢ NĂNG ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐỊA VẬT LÝ

TÌM KIẾM NƯỚC NGẦM VÙNG CAO NGUYÊN ĐÁ VÔI

QUẢN BẠ - HÀ GIANG

II.1 ĐẶC ĐIỂM LÁT CẮT ĐỊA ĐIỆN VÙNG CAO NGUYÊN ĐÁ VÔI QUẢN BẠ HÀ GIANG.

II.1.1 Đặc điểm địa chất hiện tượng Karst.

Hiện tượng Karst là quá trình hoạt động địa chất điển hình của vùng núi cao nguyên đá vôi

Karst là quá trình sảy ra lâu dài, phát triển với cường độ khác nhau,

có thể tương đối nhanh, nhưng cũng có thể dừng hoàn toàn Nguyên nhân

cơ bản của quá trình là sự vận động của nước ngầm, sự hoà tan của

khoáng vật tạo đá với tác động tích cực của axít cacbonic xâm thực có trong nước

Karst là hiện tượng địa chất đặc trưng của những miền núi đá vôi

bị nước chảy thấm qua Hiện tượng này không phải do cơ chế cơ học mà chủ yếu là cơ chế hoá học vì khí điôxít (CO2 ) trong không khí hoà tan vào nước, cộng với các ion dương của hyđrô (H+) tạo thành axít cacbonic (CO2)

Sản phẩm tự nhiên của quá trình karst là các hang động với các nhũ

đá, măng đá, sông suối ngầm, Các sản phẩm Karst tự nhiên nổi tiếng tạiViệt Nam là : các hang động của Vịnh Hạ Long (Quảng Ninh ), động Hương Tích ( Hà Nội ), động Phong Nha ( Quảng Bình ) xem hình II.1

Hình II.1 Hang Đông Karst Phong Nha Kẽ Bàng Quảng Bình

Phản ứng hóa học trong quá trình karst

Sự tạo thành karst nói chung là kết quả của nước mưa có chứalượng cacbonic hoà tan ( hay còn gọi là mưa axít nhẹ ), tác động lên nền

đá vôi hay đôlômít và hòa tan một phần các chất chứa trong các loại đánày theo thời gian Quá trình hoà tan dưới bề mặt đá sẽ diễn ra nhanh hơnnếu đá có nhiều khe nứt và tạo ra địa hình với các đặc trưng đặc biệt, baogồm các hố sụt hay thung lũng (các lòng chảo khép kín), các đường thôngthẳng đứng, các dòng suối đột ngột biến mất Sau một thời gian đủ lớn,các hệ thống thoát nước ngầm này ( chẳng hạn các tầng ngậm nước karst)

và các hệ thống hang động có phạm vi rộng có thể được tạo ra

Axít cacbonic tham gia vào quá trình này được tạo ra khi các hạtmưa đi qua khí quyển đã lôi theo khí CO2 và hòa tan nó trong nước Khimưa rơi xuống mặt đất, nó ngấm qua các lớp đất, thu thập thêm CO2 đểtạo ra dung dịch axít cacbonic yếu:

H2O + CO2 → H2CO3.

H2CO3 + CaCO3 → Ca(HCO3)2

Nước có tính axít yếu này bắt đầu hoà tan làm mở rộng các khe nứt

và các lớp đá trong các tầng đá vôi Theo thời gian các khe nứt này mởrộng dần và đá vẫn tiếp tục bị hòa tan Các khoảng rỗng trong các lớp đátăng dần về kích thước và phát triến thành các hệ thống karst

Sự hình thành karst ở vùng cao nguyên đá vôi giữa núi

Ở vùng núi đá vôi Hà Giang hình thành các thung lũng giữa núi,hầu hết ở độ cao khoảng 1.000m nằm giữa các dãy núi cao 1.300m –1.500m Đó là các cao nguyên Quản Bạ, Yên Minh, Mèo Vạc, ĐồngVăn…xem hình II.2

Hình II.2 Cao nguyên đá Hà Giang.

Trên các thung lũng cao nguyên đá vôi, sau quá trình hình thànhhang Karst, khi gặp mưa Canxi cacbonat bị hòa tan bởi nước chứa axítnhẹ có thể tích tụ lại ở bất kỳ nơi nào Trong các hang, các nhũ đá và cácmăng đá được hình thành nhờ sự tích tụ của canxi cacbonat và cáckhoáng chất bị hòa tan khác khi nước nhỏ giọt từ phía trên xuống

Các sự hình thành khác bao gồm các tấm đệm trong dòng chảy là

từ các vết nứt và lớp cặn canxi xuất hiện khi dòng chảy của nước giàucanxit bị cản trở và canxit lắng xuống theo dòng chảy Helictic là sự hìnhthành có dạng vòng xoắn gắn liền với mái và tường của hang Các dạnghình thành dạng dòng chảy lớn hơn là các vũng nước tù đọng, chúng códạng như bồn tắm và có thể chứa nhiều tinh thể canxit hoặc aragonit lớnhơn như là kết quả của sự bay hơi chậm Các con sông hiện ra từ cáchang đá vôi cũng có thể tạo ra các địa hình tufa, chứa các lớp trầm tíchcanxit theo thời gian khi nước thoát khỏi môi trường hang động giàu CO2

II.1.2 Đặc điểm lát cắt địa điện khu vực khảo sát.

Hiện tượng Karst tại vùng núi Quản Bạ Hà Giang phát triển trên đávôi kém thuần khiết, đá vôi dolomite, đá vôi sét, bởi vậy địa hình Karstkhông rõ nét , bề mặt còn đọng các tản lăn đá vôi lớn, có vách và sườnphát triển ít hang hốc Karst Cấu thành bề mặt loại này là đá vôi , đá vôi

bị dolomit hóa , do đó các sườn núi bị bóc mòn các đỉnh có hình nón,hình chóp ( hình II.3.)

Hình II.3 Sườn Karst bóc mòn có đỉnh dạng chóp nón

Thị trấn Tam Sơn- Quản Bạ

Do đó điện trở suất đối với hang lấp nhét sét rất thấp , còn đối vớihang rỗng thì chúng luôn có điện trở suất rất cao so với môi trường xungquanh Với đặc điểm lát cắt địa điện nêu trên, sự phân dị điện trở suấtgiữa các phần trong đá vôi khá rõ ràng, vừa bất đồng nhất theo phươngngang và càng xuống sâu gặp đá vôi rắn chắc điện trở suất càng tăng cao

là điều kiện thuận lợi để áp dụng các phương pháp đo sâu điện đa cực Qua khảo sát chúng tôi thấy vùng núi đá vôi trong khu vực phía Tây Bắc thị trấn Tam Sơn huyện Quản Bạ tỉnh Hà Giang có lát cắt địa điện với những đặc điểm như sau: (hình II.4 )

- Lớp trên cùng là tàn tích sét, sạn, cát có điện trở suất

hình II.4 Lát cắt địa điện vùng Tam Sơn Quản Bạ Hà Giang.

II.2 KHẢ NĂNG ÁP DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊA VẬT LÝ TÌM KIẾM NƯỚC NGẦM VÙNG CAO NGUYÊN ĐÁ VÔI.

Do điều kiện nước ngầm nằm trong đứt gẫy địa chất và với đặcđiểm lát cắt địa chất như nêu trên cho thấy nước ngầm ở vùng núi caonguyên đá vôi Quản Bạ nằm trong đới dập vỡ của đứt gãy có độ sâu từ60-100m nên có thể áp dụng các phương pháp địa vật lý như sau:

II.2.1 Phương pháp từ mặt đất.

Phương pháp đo trường từ mặt đất nhằm theo dõi trường địa từbiến đổi theo tuyến, khi gặp đứt gẫy địa chất nằm trong đá gốc có tuổikhác nhau, nếu là đá phun trào, macgma, granit trường từ sẽ thay đổi do

đó dễ phát hiện được đứt gãy

Vùng Quản Bạ tại khu vực tìm kiếm nước đá gốc đều là đá vôi cónguồn gốc trầm tích tuổi Devon, do vậy trường từ biến đổi rất yếu, hơnnữa lớp trầm tích bề mặt khá dày nên không thể dùng phương pháp từ đểphát hiện đứt gãy địa chất Thí dụ áp dụng phương pháp từ tại Mèo Vạc

đã được Trường ĐH KHTN theo đề tài cấp Nhà nước do PGS TSKHPhan Văn Quýnh thi công năm 2005 đã chứng minh cho nhận xét trên(hình II.5)

Hình II.5 Đồ thị trường từ trên tuyến qua thung lũng Mèo Vạc

II.2.2 Phương pháp phổ Gamma.

Phương pháp đo phổ gamma nhằm xác định các nguyên tố U, Th,

K chứa trong các tầng địa chất như đá trầm tích vôi, đá macgma, đứt gãyđịa chất Tại thung lũng Quản Bạ chỉ có đá trầm tích lục nguyên Devonlại nằm dưới lớp phủ dày 20-30m, do vậy không thể có dị thường phổgamma Chính vì vậy khi triển khai đề tài đã không thi công phương phápnày

II.2.3 Phương pháp điện trường tự nhiên .

Phương pháp điện trường thiên nhiên (ĐTTN) là phương pháp địavật lý nghiên cứu trường điện tự nhiên có bản chất điện hoá, điện động dobản thân đất đá và quặng gây ra Trường điện tự nhiên loại này có tính chấtcục bộ địa phương, nó chỉ tồn tại ở một vùng nhỏ hẹp và không thay đổitheo thời gian Điện trường thiên nhiên cục bộ có thể do nhiều nguyênnhân khác nhau gây ra: có thể là kết quả của các hiệu thế tiếp xúc giữavật dẫn điện tử và vật dẫn ion như trong các pin điện hoá, có thể do sựthấm lọc của nước ngầm qua các mao dẫn, cũng có thể do hiện tượngkhuyếch tán của các dung dịch có nồng độ khác nhau v.v…Ở đây sửdụng phương pháp điện trường tự nhiên xác định nơi thấm lọc, nơi tích tụnước Do ảnh hưởng của lớp phủ dày làm cho trường ngấm lọc quan sátđược trên mặt đất yếu nên không áp dụng

II.2.4 Phương pháp đo sâu điện trở.

Phương pháp đo sâu điện trở nghiên cứu điện trở suất biểu kiếntheo chiều sâu bằng cách tăng dần kích thước hệ cực để tăng chiều sâukhảo sát, khi khảo sát theo tuyến sẽ xác định được lát cắt địa điện Trêntuyến khảo sát nơi có giá trị điện trở suất thấp sẽ là đới dập vỡ của đứtgãy địa chất Khảo sát theo hệ thống tuyến sẽ theo dõi sự phát triển củađới dập vỡ trên diện tích đo vẽ

II.2.5 Phương pháp đo sâu phân cực.