Nghiên cứu ứng dụng phương pháp georada trong điều tra tai biến địa chất, tìm kiếm nước dưới đất và khoáng sản kim loại

Từ năm 1998, phòng Địa vật lý thuộc Viện Vật lý địa cầu đã từng bước triển khai nghiên cứu áp dụng công nghệ GPR trong tổ hợp các phương pháp địa vật lý để giải quyết nhiệm vụ trong địa

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

LIÊN ĐOÀN VẬT LÝ ĐỊA CHẤT

BÁO CÁO TỔNG KẾT

THỰC HIỆN ĐỀ TÀI KHOA HỌC CÔNG NGHỆ

ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP GEORADA

TRONG ĐIỀU TRA TAI BIẾN ĐỊA CHẤT

TÌM KIẾM NƯỚC DƯỚI ĐẤT

VÀ KHOÁNG SẢN KIM LOẠI

7468

30/7/2009

Hà Nội, 2008

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

LIÊN ĐOÀN VẬT LÝ ĐỊA CHẤT

BÁO CÁO TỔNG KẾT

THỰC HIỆN ĐỀ TÀI KHOA HỌC CÔNG NGHỆ

ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP GEORADA

TRONG ĐIỀU TRA TAI BIẾN ĐỊA CHẤT

TÌM KIẾM NƯỚC DƯỚI ĐẤT

VÀ KHOÁNG SẢN KIM LOẠI

Cơ quan chủ quản Đơn vị thực hiện

Bộ Tài nguyên và Môi trường Liên đoàn Vật lý Địa chất

Liên đoàn trưởng Chủ nhiệm đề tài

Nguyễn Trần Tân Nguyễn Duy Tiêu

Hà Nội, 2008

Chương II: Máy và thiết bị georada 15 Chương III: Kết quả nghiên cứu ứng dụng phương pháp georada 19

I Nghiên cứu ứng dụng phương pháp georada khi tìm kiếm khoáng sản kim loại 20

II Nghiên cứu ứng dụng phương pháp georada trong điều tra tai biến địa chất 23

III Nghiên cứu ứng dụng phương pháp georada khi tìm kiếm nước ngầm và địa

IV Xây dựng các quy trình công nghệ georada 36

V Viết hướng dẫn sử dụng máy ra đa xuyên đất RAMAC/GPR và sử dụng các

Chương IV: Đánh giá hiệu quả của phương pháp georada khi tìm kiếm

khoáng sản kim loại, điều tra tai biến địa chất, tìm kiếm nước ngầm và khảo

II Những hạn chế của phương pháp georada 38

Chương V: Tổ chức thi công và kinh phí thực hiện 39

-4-MỞ ĐẦU

Phương pháp ra đa xuyên đất (georada-GPR) đang được triển khai ở nhiều nước trên thế giới trong các lĩnh vực khác nhau: nghiên cứu nền móng công trình, nghiên cứu xác định các vị trí công trình kiến trúc cổ bị chôn vùi, các đường ống, cáp ngầm, tìm kiếm mộ cổ Từ năm 1988 đến nay, các nhà khoa học trong ngành các khoa học

về trái đất trên thế giới đã chú trọng phát triển để dần hoàn thiện về cơ sở lý thuyết cũng như phương pháp áp dụng thực tế

Công nghệ georada đang từng bước được triển khai ở Việt Nam nhằm đáp ứng các yêu cầu của thực tế phát triển kinh tế xã hội phục vụ sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước Từ năm 1998, phòng Địa vật lý thuộc Viện Vật lý địa cầu đã từng bước triển khai nghiên cứu áp dụng công nghệ GPR trong tổ hợp các phương pháp địa vật lý để giải quyết nhiệm vụ trong địa chất công trình và trong địa kỹ thuật-môi trường, khảo sát dự báo hiện tượng trượt lở đất bờ sông Tiền trên địa bàn của các tỉnh Đồng Tháp, An Giang, Vĩnh Long, thành phố Hồ Chí Minh và bước đầu đã thu được một số kết quả thiết thực góp phần giảm nhẹ thiên tai, bảo vệ môi trường

Trong những năm gần đây, nhiều cơ quan, đơn vị cũng đã trang bị các bộ máy ra

đa xuyên đất nhằm giải quyết các nhiệm vụ cụ thể của đơn vị (Trung tâm nghiên cứu phòng trừ mối - Viện Khoa học Thuỷ Lợi, Khoa trắc địa - Trường Đại học Mỏ-Địa chất, Công ty Cổ phần Công nghệ ĐịaVật lý, Khoa Địa chất - Trường Đại học Khoa học tự nhiên…)

Cuối năm 2005, Liên đoàn Vật lý Địa chất (Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam) đã được trang bị bộ máy ra đa xuyên đất RAMAC/GPRTM do hãng MALÂ (Thuỵ Điển) sản xuất

Báo cáo này trình bày các kết quả đã đạt được trong khuôn khổ thực hiện đề tài nghiên cứu “Ứng dụng phương pháp georada trong điều tra tai biến địa chất, tìm kiếm nước dưới đất và khoáng sản kim loại”

1 Cơ sở pháp lý:

Đề tài thực hiện trên cơ sở các văn bản pháp lý sau đây:

- Hợp đồng nghiên cứu KH&CN số 03-ĐC-07/HĐKHCN ngày 16/4/2007 giữa

Bộ Tài nguyên Môi trường và Liên đoàn Vật lý Địa chất về việc thực hiện đề tài KH&CN “Nghiên cứu ứng dụng phương pháp georada trong điều tra tai biến địa chất, tìm kiếm nước dưới đất và khoáng sản kim loại”

- Quyết định số 406 QĐ/ĐCKS-KHTC ngày 30/8/2007 của Cục trưởng Cục Địa chất và Khoáng sản Việt nam về việc giao kế hoạch và dự toán chi ngân sách Nhà nước năm 2007 cho Liên đoàn Vật lý Địa chất

- Quyết định số 597 QĐ/ĐCKS-KHTC ngày 14/10/2008 của Cục trưởng Cục Địa chất và Khoáng sản Việt nam về việc giao kế hoạch và dự toán chi ngân sách Nhà nước năm 2008 cho Liên đoàn Vật lý Địa chất

2 Mục tiêu của đề tài:

Nghiên cứu ứng dụng phương pháp georada trong điều tra tai biến địa chất, tìm kiếm nước dưới đất và khoáng sản kim loại

3 Sản phẩm giao nộp của đề tài:

3.1 Báo cáo tổng kết kết qủa thực hiện đề tài

3.2 Các Quy trình công nghệ:

- Quy trình công nghệ phương pháp georada trong điều tra tai biến địa chất (cho đối tượng sụt và trượt lở đất)

TP Hồ Chí Minh…do kỹ sư địa vật lý Nguyễn Duy Tiêu làm chủ nhiệm

Qua 2 năm thực hiện, tập thể tác giả đã tiến hành thử nghiệm phương pháp georada tại 11 tỉnh, thành (từ Hà Giang, Cao Bằng, Yên Bái, Lạng Sơn, Hà Nội, Hoà Bình, Thanh Hoá, Nghệ An, Quảng Bình, Quảng Trị, đến TP Hồ CHí Minh) với rất nhiều địa điểm trên các đối tượng khác nhau Với một khối lượng tài liệu phong phú,

đủ điều kiện để tổng hợp, đánh giá hiệu quả của phương pháp georada trong các lĩnh vực nghiên cứu của đề tài

Sản phẩm chính của đề tài là báo cáo tổng kết và các phụ lục kèm theo (Hướng dẫn sử dụng máy rada RAMAC/GPR; Hướng dẫn sử dụng chương trình RAMAC GROUNDVISION, Hướng dẫn sử dụng chương trình REFLEX khi xử lý tài liệu georada và các quy trình công nghệ đo georada)

Nội dung chính của báo cáo tổng kết thực hiện đề tài gồm các mục chính sau:

Mở đầu

Chương 1: Tóm tắt cơ sở lý thuyết của phương pháp georada

Chương II: Máy và thiết bị

Chương III: Kết quả nghiên cứu ứng dụng phương pháp georada

Chương IV: Đánh giá hiệu quả của phương pháp georada

Chương V: Tổ chức thực hiện và kinh phí thực hiện

Kết luận và đề nghị

Trong quá trình thực hiện đề tài, các tác giả đã được sự giúp đỡ tận tình của các chuyên gia địa vật lý, địa chất, các bạn đồng nghiệp công tác tại Bộ Tài nguyên và Môi trường, Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam, Liên đoàn Vật lý Địa chất, và được các cấp lãnh đạo Liên đoàn Vật lý Địa chất, các đơn vị sản xuất, phòng ban trong Liên đoàn, Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam, Vụ Khoa học và Công nghệ (Bộ Tài nguyên và Môi trường và một số đơn vị khác ngoài ngành đã quan tâm, tạo điều kiện thuận lợi cho chúng tôi hoàn thành nhiệm vụ được giao

Tập thể tác giả chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và quan tâm đó

I TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP GEORADA

1 Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài:

Phương pháp ra đa xuyên đất (georada-GPR) đang được triển khai ở nhiều nước trên thế giới trong các lĩnh vực khác nhau: nghiên cứu nền móng công trình, tìm kiếm nước dưới đất, tìm kiếm khoáng sản, nghiên cứu xác định các vị trí công trình kiến trúc cổ bị chôn vùi, các đường ống, cáp ngầm, tìm kiếm mộ cổ Công nghệ georada được coi là một phương pháp địa vật lý rất có hiệu quả trong các lĩnh vực trên Từ năm

1988 đến nay, các nhà khoa học trong ngành các khoa học về trái đất trên thế giới đã chú trọng phát triển để dần hoàn thiện về cơ sở lý thuyết cũng như phương pháp áp dụng thực tế

Tại Pháp, GS Maksim Bano (Viện VLĐC Strasbourg) và GS Roger Guerin (ĐH Tổng hợp Paris 6) đã sử dụng công nghệ georada với thiết bị Pulse EKKO và RAMAC

để phát hiện và khoanh vùng nhiều hang karst trên cả một dải núi dài và đã đánh giá được mức độ chứa nước trong các hang hốc làm cơ sở cho việc khai thác nguồn nước ngầm tại đây kết hợp với bảo vệ môi trường và cảnh quan thiên nhiên

Tại Trung Quốc, công nghệ georada đã được sử dụng có hiệu quả trong việc khảo sát nền móng đập Tam Hiệp và đã tìm ra nhiều vị trí hang hốc trong đá, đánh giá được

độ nứt nẻ và mức độ chứa nước trong các khối đá gốc Đồng thời các nhà khoa học còn thu được những kết quả chính xác trong xác định các đới thấm thoát nước ở nhiều

hồ chứa nước lớn đề ra giải pháp sửa chữa kịp thời; tìm kiếm các dị vật trong thân đê đập, nhất là khe nứt và tổ mối Xác định những đới cấu trúc có chứa nước tại một số

mỏ than đang khai thác ở phía bắc để dự báo hiểm hoạ bục nước cũng là thành công của các nhà khoa học Trung Quốc trong việc ứng dụng georada

Ở Hoa Kỳ đã sử dụng phương pháp georada để xác định các ranh giới nước mặn, nước nhạt cũng như ranh giới nước sạch và nước bị ô nhiễm đối với các tầng chứa nước gần mặt đất, ngoài ra còn phát hiện ra nhiều thấu kính chứa nước ngay trên đỉnh các mỏ đang khai thác hầm lò hoặc đã tìm ra vị trí các đường hầm lò cổ, các giếng lò

cổ đã bị lấp đầy bằng các vật liệu trầm tích Đệ tứ Sử dụng công nghệ georada để tìm kiếm hang hốc, đường hầm tynnel, công trình ngầm trong các thành phố, xác định vị trí khảo cổ học cũng là những hướng nghiên cứu rất thành công của các nhà khoa học Mỹ

Ở Hà Lan các nhà khoa học đã áp dụng rộng rãi công nghệ georada trong khảo sát cấu trúc của đất ngay cả trên các vùng ngập nước hoặc khoanh định các tầng chứa nước ngầm và các thấu kính chứa nước với độ chính xác rất cao Tại đây đã đưa công nghệ georada như là công cụ chính trong công tác đo vẽ bản đồ địa chất

Tại Italy các nhà khoa học đã ứng dụng thành công công nghệ georada trong tìm kiếm hang hốc ở núi đá vôi, xác định các đường khe nứt trong đá và đánh giá mức độ nứt nẻ, dập vỡ của khối đá Việc ứng dụng công nghệ georada trong nghiên cứu, khảo sát khảo cổ học cũng được các nhà khoa học Italy triển khai liên tục hàng chục năm nay với những kết quả rất khả quan và hiện nay người ta đang dự định tiến hành khảo

-

-7-sát bằng georada kết hợp với một số công cụ địa vật lý khác tại Mỹ Sơn (Quảng Nam)-

di sản văn hoá thế giới

Ở Czech và Slovakia người ta đã sử dụng công nghệ georada để dự báo trượt lở đất tại các sườn núi có hiệu quả rất cao, tránh được thiệt hại về vật chất cho cư dân sinh sống gần các địa điểm này

Tại Vương quốc Anh, công nghệ georada đã được sử dụng có kết quả trong việc khoanh vùng vị trí các đụn cát có chứa nước, khoanh vùng ranh giới nước mặn, nước nhạt tại dải ven biến và đánh giá được chất lượng của nước biến động theo thời gian Tại Ba Lan, công nghệ georada cùng với nhiều loại thiết bị của các hãng sản xuất khác nhau như OYO (Nhật Bản), Ramac/GPR (Thuỵ Điển) đang được dùng khá phổ biến trong nghiên cứu địa chất cấu trúc của các mỏ than, vị trí của hang động trong lòng đất, đánh giá hiện trạng các đường băng sân bay và khảo sát tìm dị vật trong thân đê đập, khoanh vùng dự báo các đoạn đê xung yếu có khả năng bị vỡ trong mùa nước lũ

Ở Đức, các nhà khoa học đã thu được nhiều kết quả với độ chính xác cao trong việc sử dụng công nghệ georada để xác định độ ẩm của đất trồng góp phần tăng năng suất cây trồng, trong tìm kiếm các túi nước ngầm nằm trong núi hoặc đánh giá mức độ

ô nhiễm của tầng chứa nước do bãi chôn rác thải hoặc các hoạt động của con người gây ra

Tại Izrael các nhà khoa học cũng rất thành công trong việc ứng dụng georada để xác định vị trí các hang động và các hệ thống đường hầm dưới lòng đất, đồng thời cũng đánh giá được hiện trạng chứa nước ở đường hầm

Ở Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài Loan, công nghệ georada được sử dụng trong việc giám định các công trình xây dựng, tìm kiếm khảo cổ học, khảo sát nền móng công trình nghiên cứu cấu trúc địa chất thuỷ văn

Tại Brazil, Mexico, Thuỵ Sỹ và Tây Ban Nha, georada được dùng như là công nghệ chủ đạo trong nghiên cứu xác định vị trí khảo cổ học và đánh giá tác động của ô nhiễm môi trường nước, môi trường đất phục vụ cho nghiên cứu địa kỹ thuật và môi trường

Tại Australia và Nam Phi đã sử dụng có hiệu quả công nghệ georada trong nghiên cứu cấu tạo của các mỏ kim loại quý hiếm và các mỏ khoáng sản thông dụng khác, xác định chính xác bề dày của tầng đất đá phủ bên trên thân quặng và trong khảo sát địa chất thuỷ văn để tìm kiếm những lăng kính hoặc các bồn có chứa nước nhạt trong cấu tạo của mỏ than

2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Công nghệ georada đang từng bước được triển khai ở Việt Nam nhằm đáp ứng các yêu cầu của thực tế phát triển kinh tế xã hội phục vụ sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước Từ năm 1998 đến nay, phòng Địa vật lý thuộc Viện Vật lý địa cầu

đã từng bước triển khai nghiên cứu áp dụng công nghệ GPR trong tổ hợp các phương pháp địa vật lý để giải quyết nhiệm vụ trong địa chất công trình và trong địa kỹ thuật-môi trường (cấu trúc của đê Hà Nội, Hà Tây, Hà Nam, Bắc Ninh, Hưng Yên; cấu trúc của một số đập đất lớn ở miền Trung như đập Yên Mỹ, Vực Mẫu, Kẻ Gỗ, Tiên Lang,

La Ngà); khảo sát dự báo hiện tượng trượt lở đất bờ sông Tiền trên địa bàn của các tỉnh Đồng Tháp, An Giang, Vĩnh Long, thành phố Hồ Chí Minh và bước đầu đã thu được một số kết quả thiết thực góp phần giảm nhẹ thiên tai, bảo vệ môi trường

Những công trình ứng dụng phương pháp georada ở Việt nam đáng chú ý nhất gồm:

- Phát hiện tổ mối trong thân đê của Trung tâm nghiên cứu phòng trừ mối (Viện Khoa học thuỷ lợi) và Viện Vật lý Địa cầu

II CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP GEORADA

II.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CƠ BẢN CỦA TRƯỜNG ĐIỆN TỪ

Nền tảng của GPR nằm trong lý thuyết trường điện từ Lý thuyết của trường điện từ đã được mở rộng hơn hai thể kỷ qua và là chủ đề của nhiều công trình nghiên cứu GPR là một phần trong trường điện từ Các tín hiệu GPR là sóng điện từ Phương trình Maxwell với việc mô tả toán học tính chất vật lý của điện từ cộng với mối quan

hệ về tính chất vật liệu là cơ sở để mô tả định lượng tín hiệu GPR

II.1 1 Phương trình Maxwell

Về mặt toán học, trường điện từ với các đặc tính liên quan được biểu diễn như sau:

II.1.2 Tính chất vật lý cơ bản trong nghiên cứu ứng dụng phương pháp georada

GPR nghiên cứu cấu trúc sâu bằng việc truyền trường điện từ xuống lòng đất Trường điện từ (EM) biến đổi theo thời gian gồm hai thành phần: Điện trường (E) và

từ trường (H), trường điện từ này gây ảnh hưởng đến môi trường xung quanh Cách thức mà trường điện từ tác động đến các chất liệu tự nhiên quyết định cách thức lan truyền và suy giảm của sóng điện từ trong môi trường

t

B E

∂

∂ +

=

×

∇

∇× D = q ∇× B = 0

1 Dòng điện dẫn

Dòng dẫn được sinh ra khi các điện tích tự do chuyển động trong vật chất Sự chuyển động của các electron trong dây dẫn kim loại là một ví dụ về dòng dẫn Trong kim loại, các electron chuyển động xuyên qua matrận kim loại để vận chuyển điện tích

từ một điểm đến điểm khác Một cơ chế đẫn điện chung khác là sự chuyển động của các ion trong môi trường nước Cơ chế này giữ vai trò quan trọng trong hầu hết các ứng dụng của rada xuyên đất

Dòng dẫn tăng lên khi điện tích tự do tăng đến tốc độ tối đa (gần như ngay tức thời) khi có điện trường E Các điện tích tự do chuyển động trong suốt quá trình tồn tại của điện trường; Khi điện trường E bị ngắt, các điện tích giảm tốc độ di chuyển và dừng hẳn

vị trí phân bố cân bằng ban đầu và năng lượng được giải phóng Năng lượng được nạp như một tụ điện và giải phóng trong quá trình đóng và ngắt điện trường

Khi có tác động của điện trường dòng phân cực tăng lên tạo ra sự sắp xếp các

mô men lưỡng cực trong vật chất Sự sắp xếp các điện tích được mô tả dưới dạng mật

độ momen lưỡng cực Việc tạo ra các momen lưỡng cực phân bố trong vật chất liên quan đến quá trình nạp điện Dòng điện tích liên quan đến quá trình nạp điện này gọi

là dòng phân cực Dòng phân cực được xác định theo công thức toán học tỷ lệ với thời gian thay đổi mật độ momen lưỡng cực

Việc tạo ra các momen lưỡng cực phân bố trong vật chất liên quan đến quá trình nạp điện Dòng điện tích liên quan đến quá trình nạp điện này gọi là dòng phân cực Dòng phân cực được xác định theo công thức toán học tỷ lệ với thời gian thay đổi mật độ momen lưỡng cực

3 Hằng số điện môi

Hằng số điện môi không bao giờ bằng không Ngay cả trong chân không hằng

số điện môi ε0 cũng trong khoảng 8.85*10-12 Giải thích cho hiện tượng này liên quan đến điện động lực học lượng tử và chúng ta không bàn sâu thêm Để thuận tiện, người

ta thường dùng khái niệm hằng số điện môi tương đối hay hằng số điện môi K Như đã

-

-10-mô tả, hằng số điện -10-môi tương đối là tỷ số giữa hằng số điện -10-môi của chất liệu và hằng

số điện môi của chân không

Dòng phân cực lệch pha với dòng dẫn một góc 900 Như vậy luôn có sự lệch pha giữa dòng dẫn và dòng phân cực, điều này được biểu thị bằng việc một thành phần phá vỡ cơ cấu còn một thành phần sắp xếp lại cơ cấu

Thường thường có một số tần số mà trên nó, dòng phân cực vượt trội hơn hẳn

so với dòng dẫn Với các chất liệu bình thường có độ dẫn và hệ số điện môi là hằng

số, thì tồn tại một tần số chuyển tiếp ft mà ở đó dòng dịch chuyển và dòng dẫn bằng nhau Trên tần số này, dòng phân cực trội hơn; dưới tần số này dòng dẫn sẽ trội hơn Thực tế này rất quan trọng khi chúng ta bàn về vấn đề truyền sóng điện từ Tần số này xác định cơ chế suy tổn hao rất quan trọng cho GPR

Thuật ngữ suy giảm được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực điện

Độ dẫn và hằng số điện môi phụ thuộc vào tần số kích thích và luôn luôn có sự biến đổi nhất định

5 Độ từ thẩm

Độ từ thẩm liên quan đến đặc trưng điện tích bên trong cấu trúc cơ bản của vật chất Trong các điều kiện bình thường, các hạt tích điện, dạng các nguyên tử, hoặc tập hợp thành các phân tử, có thuộc tính cơ học lượng tử gọi là Spin Khi liên kết với sự tích điện trên các hạt, Spin đưa đến việc trên hạt có một momen lưỡng cực từ Khi một electron chuyển động xung quanh một hạt nhân nguyên tử, sự chuyển động của một điện tích, cũng có thể tạo ra một momen từ

Hiểu tương tự một cách đơn giản là có các điện tích giống nhau được phân bố trên một quả cầu và quả cầu này đang quay Kết quả của việc các điện tích quay tròn tạo ra một dòng vòng tròn và chính nó là nguồn gốc sinh ra lưỡng cực từ Các thuộc tính về từ là thuộc tính cơ bản của của việc chuyển động trong vòng tròn khép kín của điện tích

Độ từ thẩm đo mức độ mà các momen lưỡng cực của các thành phần có thể sắp xếp hoặc dịch chuyển hướng của chúng từ trạng thái bình thường khi có tác động của trường từ bên ngoài Càng nhiều các momen riêng rẽ được sắp xếp thì độ phân cực từ của vật chất càng lớn Thuộc tính về từ của các chất được xác định bởi mật độ mô men lưỡng cực từ

6 C¸c c«ng thøc c¬ b¶n:

VËn tèc truyÒn sãng:

(m/ns) ε

0.3 ε

c

B−íc sãng:

(m) 10 f

-

-11-(dB/m) ε

σ 1.69

Cöa sè thêi gian:

(ns) v

h 2 1.3 TimeWindow

m/ns m

Sóng điện từ được phát vào trong lòng đất dưới dạng xung Khi gặp các mặt ranh giới hay các bất đồng nhất trong môi trường, chúng phản xạ trở lại mặt đất Annten thu của hệ thống sẽ ghi lại xung phản xạ Thông qua các phép xử lý, phân tích, minh giải, ta có thể giải đoán được nguồn gây ra dị thường

Về mặt lịch sử, GPR lần đầu tiên được sử dụng để lập bản đồ cấu trúc trong đất

và chỉ dừng lại ở mức độ nghiên cứu lý thuyết và dụng cụ đo đạc phù hợp

Công tác GPR bắt đầu vào những năm 1970 Đầu tiên, Annan và Davis đã áp dụng để nghiên cứu lớp đất trồng bị đóng băng Những mặt mạnh và yếu của phương pháp bắt đầu được thể hiện rõ ràng

Hệ thống rada có thể phát triển dựa vào 3 cơ sở được quy vào là phản xạ, điểm sâu chung và chiếu qua (lỗ khoan…) Kiểu phổ biến nhất là đo phản xạ như minh hoạ trên hình I.1

Hình vẽ số I.1: Sơ đồ nguyên lý đo georada bằng phương pháp phản xạ

Sự lan truyền của sóng điện từ phụ thuộc chính vào độ thẩm điện, độ dẫn điện và

độ từ thẩm của môi trường

II.2.2 Các tính chất điện của môi trường

-

-12-Tính chất điện (độ dẫn và hằng số điện môi) của môi trường khảo sát quyết định

sự thành công của phương pháp georada Môi trường có độ dẫn càng cao thì độ xuyên sâu của tín hiệu càng giảm Trong các vật chất của môi trường khảo sát thì nước là thành phần quan trọng quyết định tính chất điện của môi trường

Hình vẽ số I.2: Sự phụ thuộc độ thấm sâu sóng rada vào độ dẫn điện của môi trường

Hình vẽ số I.3: Quan hệ giữa hàm lượng nước và độ dẫn điện của môi trường

Hình vẽ số I.4: Quan hệ giữa hàm lượng nước và hằng số điện môi của môi trường

Hằng số điện môi của môi trường quy định vận tốc truyền sóng và sự lan truyền của sóng rada như trong hình vẽ số I.5

-

Hình vẽ số I.5: Quan hệ giữa hằng số điện môi và vận tốc truyền sóng rada

Các phép đo của GPR rất hiếm khi được thực hiện trên một đối tượng thuần khiết

mà hầu hết được thực hiện trên các đối tượng hỗn hợp gồm nhiều chất liệu khác nhau Phần nhiều các chất vô cơ và các hỗn hợp là các chất cách điện tốt Chúng có hằng số điện môi nằm trong khoảng từ 3 đến 8 và thường là chất cách điện với độ dẫn hầu như bằng không Đất, đá và các chất liệu xây dựng như bê tông, nhựa đường …có các khoảng rỗng giữa các hạt vật liệu và có thể được lấp đầy bởi nước hoặc một chất liệu khác nào đó Nước chứa trong các lỗ rỗng thường chứa các ion và độ dẫn của nước phụ thuộc sự chuyển động của các ion là yếu tố chính xác định độ dẫn của hỗn hợp

Bảng I.1 là các thông số gồm hằng số điện môi, độ dẫn điện, vận tốc truyền sóng, độ suy giảm của một số chất liệu thường gặp

Bảng I.1: Các đặc trưng về hằng số điện môi, độ dẫn điện, vận tốc truyền sóng,

độ suy giảm của một số chất liệu cơ bản

C¸c th«ng sè m«i tr−êng

m«i, ε

VËn tèc truyÒn sãng, v [m/ns]

-15-Chương II

MÁY VÀ THIẾT BỊ GEORADA

Hiện nay trên thế giới có nhiều hãng khác nhau chế tạo máy ra đa xuyên đất (Mỹ, Cộng hoà Séc, Thuỵ Điển…) nhưng nổi tiếng nhất vẫn là hãng MALÂ (Thuỵ Điển) Các thiết bị georada có thể chia ra 2 loại chính, phụ thuộc vào kiểu thiết kế annten: Annten có màn chắn và annten không có màn chắn

Ở Việt Nam, nhiều cơ quan cũng đã nhập về các bộ máy ra đa xuyên đất như Viện Vật lý Địa cầu (bộ máy SEIKO -100A do Hãng MALÂ sản xuất), Trung tâm nghiên cứu phòng trừ mối - Viện Khoa học Thuỷ lợi (bộ máy SIR-100 do hãng GSSI

Mỹ sản xuất), Khoa Trắc địa - Trường Đại học Mỏ - Địa chất (bộ RAMAC/GPR X3M của hãng MALAG - Thuỵ Điển), khoa Địa chất- Trường Đại học Tổng hợp Hà Nội (bộ máy RAMAC/GPRTM do hãng MALAG Thụy Điển sản xuất), Công ty Cổ phần Công nghệ Địa vật lý (máy do Cộng hoà Sec sản xuất)…với các loại annten có màn chắn và không có màn chắn với tần số annten khác nhau

Bộ máy ra đa xuyên đất RAMAC/GPRTM do Hãng MALAG (Thuỵ Điển) sản xuất hiện có tại Liên đoàn Vật lý Địa chất gồm: máy tính, bộ điều khiển (control Unit), annten phát và annten thu Annten phát và thu được nối với bộ điều khiển bằng cáp quang Bộ điều khiến được kết nối với máy tính bằng cáp qua cổng song song

1 Bộ điều khiển CU II:

Bộ điều khiển CU II là phần chính của hệ thống ra đa xuyên đất RAMAC/GPRTM tương thích với tất cả các loại annten tiêu chuẩn của hãng RAMAG (có màn chắn và không có màn chắn với tần số khác nhau) và bộ mở rộng đa kênh

- Giao diện thông tin: IEE 1284 (ECP)

- Tốc độ truyền tín hiệu: > 700 kByte/s

- Tốc độ truyền dữ liệu: 40 – 400 kByte/s

- Chế độ thu thập số liệu: khoảng cách/thời gian/ bằng bàn phím

- Kênh ghi nhận số liệu : 1

2 Bộ phát và thu tín hiệu

Các annten không có màn chắn tần số 200 MHz, 100 MHz, 50 MHz và 25 MHz được gắn kết với bộ phát và thu qua giắc nối 9 pin

- Annten tần số 25 MHz: có khả năng nghiên cứu sâu nhất nhưng đồng thời cũng có độ phân giải thấp nhất Annten phù hợp khảo sát trên các địa hình tương đối bằng phẳng, ít các chướng ngại vật trên vùng khảo sát, nhất là khi khảo sát trên mặt nước

-16 Annten tần số 50 MHz: Dùng để nghiên cứu ở độ sâu trung bình với độ phân giải trung bình Việc khảo sát bằng loại annten phù hợp với nơi ít chướng ngại vật (vùng tương đối bằng phẳng, trên mặt nước )

- Annten tần số 100 MHz: Có khả năng xuyên sâu tốt, độ phân giải tương đối cao, phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau

- Annten 200 MHz: Là loại annten có khả năng đâm xuyên nông nhất nhưng lại

có độ phân giải khá cao Có thể sử dụng loại annten này để nghiên cứu chi tiết các cấu trúc địa chất nông, phát hiện các dị vật bị chôn vùi nằm nông

Hình II.1: Bộ máy ra đa xuyên đất RAMAC/GPRTM

3 Nguyên lý hoạt động của bộ máy ra đa xuyên đất RAMAC/GPR TM

Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bộ máy ra đa xuyên đất RAMAC/GPRTM được trình bày trong hình vẽ số II.1

Anntena 25 MHz Anntena 50 MHz Anntena 100 MHz

Anntena 200 MHz

Bộ điều khiển CU II

Bộ phát Tx và thu Rx Anntena 25 MHz

Anntena 50 MHz Anntena 100 MHz

Annten phát (Tx)

Thước

đo k.cách

Annten thu (Rx)

Laptop

Laptop

BỘ ĐIỀU KHIỂN

Annten phát (Tx)

Thước

đo k.cách

Annten thu (Rx)

Khi bắt đầu thu thập số liệu, CU II gửi tín hiệu thời gian (tín hiệu điều khiển) cho máy phát và máy thu đã được định sẵn Sau khi máy thu và máy phát nhận được tín hiệu, nó sẽ phát và truyền các xung rada qua annten Các xung đó sẽ sinh sôi, nảy

nở thấm sâu vào môi trường Sự phản xạ sóng rada từ các đối tượng, cấu trúc, vật liệu… dưới đất mà ở đó có sự thay đổi tính chất điện dưới bề mặt của chúng

Máy thu khi nhận được tín hiệu điều khiển sẽ thu thập các mẫu và chuyển chúng đến CU II Qúa trình này được lặp đi, lặp lại một cách rất đều đặn, cho phép

CU II có thể thu thập tất cả các mẫu trong một trace CU II sắp xếp các mẫu vào đúng

vị trí trong một trace hiện tại Khi trace hoàn thành nó sẽ được chuyển vào máy tính

và được ghi lại vào đĩa cứng đồng thời hiện diện trên màn hình

Khi thu thập số liệu, tất cả hệ thống (máy tính, CU II, các bộ phát và thu đã gắn annten) di chuyển dọc theo tuyến khảo sát Trong quá trình thu thập số liệu ghi thành các trace sẽ đồng thời xác định khoảng cách hoặc khoảng thời gian giữa các trace Kết quả là ghi nhận được một mặt cắt sóng rada liên tục dọc theo tuyến đo

4 Phần mềm GROUND VISION

Là phần mềm chuyên dụng để thu thập và xử lý số liệu chạy trên nền Windows

do hãng GeoScience viết riêng cho hệ thống ra đa xuyên đất RAMAC/GPRTM

Ground Vision cho phép người dùng thu thập số liệu thực địa, xử lý, phân tích tài liệu (thực hiện các bộ lọc) và in kết quả ra giấy

Giao diện của chương trình khi thu thập số liệu thực địa minh hoạ trên hình vẽ

số II.2 Các trace được sắp xếp theo thứ tự từ đầu đến cuối tuyến tạo thành một mặt cắt sóng Đồng thời độ dài tuyến đo (hoặc thời gian đo) cũng lần lượt được thể hiện trên băng ghi sóng

Để có thể thấy trực tiếp hay theo dõi các dị thường có thể lọc sơ bộ khi đã ghi được một đoạn tuyến nào đó

Hình vẽ số II.2: Giao diện thu thập tài liệu rada bằng GROUNDVISION

Phần mềm GROUNDVISION cho thực hiện các bộ lọc khá tốt Giao diện của việc thực hiện các bộ lọc được miNh hoạ trên hình vẽ số II 3

-18-Hình vẽ số II 3: Giao diện xử lý tài liệu rada bằng GROUNDVISION

Mọi thao tác cụ thể được mô tả đầy đủ trong Hướng dẫn sử dụng chương trình này kèm theo báo cáo

Với một khối lượng tài liệu khá phong phú, trong báo cáo này các tác giả tập trung trình bày chủ yếu các kết quả chính đã đạt được trong quá trình thực hiện mục tiêu, nhiệm vụ của đề tài

-20-I NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP GEORADA

KHI TÌM KIẾM KHOÁNG SẢN KIM LOẠI

Nghiên cứu thử nghiệm phương pháp georada để tìm kiếm khoáng sản kim loại là một vấn đề mới mẻ ở Việt Nam Công tác đo thử nghiệm trên các đối tượng quặng kim loại đã được tiến hành trên các điểm lộ quặng hoặc tại các dị thường địa vật lý mà sau đó được kiểm tra bằng khoan, khai đào Đối tượng đo thử nghiệm là quặng chì-kẽm, đa kim và quặng sắt

Kết quả đo thử nghiệm phương pháp georada đã ghi nhận được những kết quả rất khả quan: Các mặt cắt sóng georada phản ảnh được vị trí không gian, độ sâu đến mép trên các thân quặng … Sau đây là một số kết quả chính

1 Mặt cắt georada qua thân quặng đa kim Bản Lác (Bắc Kạn)

Thân quặng lộ ra dọc taluy đường liên xã đi Bản Lác (huyện Chợ Đồn-Bắc Kạn) Phần trên thân quặng đã bị phong hoá, còn bên dưới quặng còn nguyên gốc Tuyến đo rada được bố trí căt qua thân quặng trên sườn dốc

Trên hình vẽ số III.1 là kết quả xử lý mặt cắt rada bằng phần mềm GROUNDVISION Dựa vào đặc trưng trường sóng rada có thể xác định được mặt phản xạ liên quan đến ranh giới giữa tầng đất phủ với đá gốc bị phong hoá, hình dạng thân quặng …

Hình số III.1: Mặt cắt georada trên thân quặng đa kim Bản Lác (Bắc Kạn)

2 Mặt cắt georada trên thân quặng chì-kẽm Khuổi Giang:

Trên hình vẽ số III.2 minh hoạ mặt cắt georada trên thân quặng chì-kẽm ở khu vực Khuổi Giang (Chợ Đồn - Bắc Kạn) Thân quặng đã được phát hiện bằng các phương pháp địa vật lý (đo từ, điện phân cực kích thích, …), lộ trình địa chất và khoan, khai đào

Trên các mặt cắt georada tồn tại các dị thường (mặt sóng) dạng vòm không đối xứng tương ứng với vị trí các thân quặng bị phủ ở dưới sâu và cả phần mũ sắt ở phần trên thân quặng Phía trên thân quặng, trường sóng rada phản xạ khá mạnh và phân

-21-chia thanh hai mặt phản xạ khá rõ Mặt phản xạ trên có thể liên quan đến bề mặt quặng phong hoá (limonit) Còn mặt phản xạ dưới có thể là ranh giới giữa phần quặng phong hoá và quặng gốc còn tươi Trong bản thân quặng gốc, trường sóng rada yếu hơn Có thể do khi qua phần thân quặng còn tươi, sóng rada bị hấp thụ mạnh tạo nên hiện tượng mất sóng Thân quặng có xu hướng cắm nghiêng về cánh trái của tuyến đo (hướng cắm vào núi)

Hình vẽ số III.2: Mặt cắt georada trên thân quặng chì-kẽm ở Khuổi Giang (Bắc Kạn)

3 Mặt cắt georada trên thân quặng chì-kẽm Nà Ón:

Hình vẽ số III.3: Mặt cắt georada trên thân quặng chì-kẽm Nà Ón (Bắc Kạn)

Tầng đất phủ

Đá phiến

Quặng chì - kẽm tươi

Quặng chì - kẽm phong hoá Tầng đất phủ

Đá phiến

Quặng chì - kẽm tươi

Quặng chì - kẽm phong hoá

Lò khai thác

Đá phiến

Tầng đất phủ

Quặng chì - kẽm phong hoá

Quặng chì - kẽm gốc

Đá phiến

Tầng đất phủ

Quặng chì - kẽm phong hoá

Quặng chì - kẽm gốc

-22-Trên hình vẽ số III.3 là mặt cắt georada trên thân quặng chì-kẽm ở Nà Ón (Chợ Đồn-Bắc Kạn) Cũng như mặt cắt georada trên thân quặng ở Khuổi Giang, có thể xác định được các mặt phản xạ sóng rada như là ranh giới giữa tầng đất phủ, lớp quặng bị phong hoá (thường biến đổi thành limonit, …) và quặng gốc

4 Mặt cắt georda trên thân quặng sắt Khuổi Giang :

Hình vẽ số III.4: Mặt cắt georada trên thân quặng sắt magnetit Khuổi Giang (Bắc Kạn)

Thân quặng sắt magnetit ở Khuổi Giang đã được phát hiện bằng các phương pháp địa vật lý từ, điện và đã được kiểm tra bằng công trình hào Theo thiết đồ hào, quặng gặp ở độ sâu 4,5m với chiều dày khoảng hơn 6m và chưa khống chế chiều sâu Tuyến đo georada được bố trí cách hào gặp quặng khoảng 30m theo hướng vuông góc với đường phương thân quặng do địa hình tại công trình hào khó thi công (và còn đạt được mục đích theo dõi xu thế phát triển của thân quặng)

Trên hình vẽ số III.4 là mặt cắt georada phản ảnh khá rõ thân quặng sắt ở đây Có thể xác định được khá dễ dàng các mặt sóng phản xạ rada thể hiện lớp phủ (có chiều dày thay đổi từ 4 đến 10m) Thân quặng phân bố giữa ranh giới đá vôi (ở phía phải tuyến đo) và đá phiến Mô hình này phù hợp với thiết đồ hào đã thi công

5 Mặt cắt georada trên thân quặng đa kim Bản Mạ (Bắc Kạn)

Điểm quặng đa kim Bản Mạ lộ ra dọc theo đường tỉnh lộ từ Chợ Đồn đi Ba Bể ở địa phận bản Mạ Ở đây tồn tại 2 thân quặng đa kim (kết quả phân tích mẫu cho thấy hàm lượng chì-kẽm khá cao)

Tuyến đo georada được bố trí đi trên sườn dốc qua thân quặng Trên hình vẽ số III.5

là mặt cắt georada đã được xử lý Ngoài việc có thể xác định được các mặt phản xạ sóng rada lên quan đến ranh giới giữa lớp phủ và đá gốc bị phong hoá, giữa đá gốc phong hoá và đá gốc rắn chắc còn xác định được các dị thường georada liên quan đến các thân quặng Các mặt phản xạ rada gần như đường thẳng phản ảnh các khe nứt kiến tạo Có lẽ quặng được hình thành trong đới dập vỡ đi qua tuyến khảo sát

-23-Hình vẽ số III.5: Mặt cắt georada trên thân quặng đa kim Bản Mạ (Bắc Kạn)

6 Đánh giá kết quả nghiên cứu thử nghiệm đối với đối tượng là kim loại

Qua các kết quả nghiên cứu thử nghiệm đối với đối tượng là kim loại có thể rút ra một số nhận xét sau:

- Phương pháp georada đã phát hiện tốt các thân quặng kim loại ẩn (ở đây là quặng chì - kẽm, đa kim và sắt)

- Các dị thường georada phản ảnh các thân quặng ẩn khá rõ ràng, được phân biệt với môi trường vây quanh bằng các mặt phản xạ mạnh có hình dạng bao ngoài của thân quặng Chúng thường có dạng “vòm” không chuẩn tắc (nghiêng hoặc thẳng đứng theo thế nằm của thân quặng…)

- Từ các kết quả minh giải tài liệu trên đây, tài liệu georada đã được kiểm chứng bằng công trình khai đào, vết lộ quặng gần tuyến khảo sát cho thấy tài liệu georada có tính định xứ cao: xác định vị trí và độ sâu đến mép trên thân quặng, hình dạng của chúng…

- Những biểu hiện đó cho phép sử dụng phương pháp này để phát hiện và bố trí công trình khai đào để kiểm tra các thân quặng kim loại ẩn (nằm tương đối nông)

II NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP GEORADA

TRONG ĐIỀU TRA TAI BIẾN ĐỊA CHẤT

1 Xác định vị trí và nguyên nhân sụt lở đất ở Cam Lộ - Quảng Trị

Công tác đo georada được tiến hành trên 14 tuyến đo mặt cắt và đo sâu điện Kết quả phương pháp georada là một tài liệu quan trọng để phát hiện các đới dập vỡ, các hang đông carst ngầm là nguyên nhân gây sụt đất ở Cam Lộ Trong báo cáo này chỉ trích dẫn một số mặt cắt điển hình về kết quả của phương pháp georada

1.1 Mặt cắt georada qua thôn Tân Hiệp

3

1

2

1 Tầng đất phủ; 2 Đá gốc phong hoá, nứt nẻ mạnh; 3 Khe nứt; 4 Đá gốc phong

hoá nứt nẻ yếu; 5 Dị thường georada liên quan đến thân quặng đa kim (bị phong

1 Tầng đất phủ; 2 Đá gốc phong hoá, nứt nẻ mạnh; 3 Khe nứt; 4 Đá gốc phong

hoá nứt nẻ yếu; 5 Dị thường georada liên quan đến thân quặng đa kim (bị phong

hoá một phần)

Một trong những nguyờn nhõn gõy ra hiện tượng sụt lở đất ở thụn Tõn Hiệp là do cỏc đới phỏ huỷ, dập vỡ gõy nờn Mặt cắt georada trờn hỡnh vẽ số III.6 đi qua thụn Tõn Hiệp (gần cỏc ngụi nhà bị sập đổ) đó phản ảnh rất rừ nột của đới dập vỡ, phỏ huỷ Cỏc pha súng điện từ phản ảnh ranh giới cỏc lớp đất đỏ bị phỏ vỡ tại vị trớ của đứt góy Ngoài ra, cỏc dị thường georada cú hỡnh vũng cung cú thể liờn quan đến hang động carst

Hỡnh vẽ số III.6 : Mặt cắt georada phản ảnh đới dập vỡ qua thụn Tõn Hiệp

1.2 Mặt cắt georada qua thụn Đụng Định-Hậu Viờn

Để so sỏnh với tài liệu địa vật lý điện, chỳng tụi trớch dẫn mặt cắt địa vật lý qua thụn Đụng Định-Hậu Viờn là vị trớ tồn tại cỏc đới phỏ huỷ, dập vỡ là nguyờn nhõn gõy sụt đõt ở hai thụn này

Hỡnh vẽ số III.7 : Mặt cắt điện trở và georada phản ảnh đới dập vỡ qua thụn Đụng Định-Hậu Viờn

215 673

324

94

255 483

158 89

220 651

300

117

393

209 124

300 1454

198

89

378

202 75

110

453

217

350 829

703

224

98 448

484 79

148

115 104

333

667

262 167

464

100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600

mặt cắt địa điện

-60 -50 -40 -30 -20 -10 0

100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600

sơ đồ đẳng trị điện trở suất đo sâu điện tuyến 300, hậu viên - đông định

-15 -10 -5

Đới dập vỡ

Vòm đá vôi ?

40 35

215 673

324

94

255 483

158 89

220 651

300

117

393

209 124

300 1454

198

89

378

202 75

110

453

217

350 829

703

224

98 448

484 79

148

115 104

333

667

262 167

464

100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600

mặt cắt địa điện

-60 -50 -40 -30 -20 -10 0

100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600

sơ đồ đẳng trị điện trở suất đo sâu điện tuyến 300, hậu viên - đông định

-15 -10 -5

100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600

sơ đồ đẳng trị điện trở suất đo sâu điện tuyến 300, hậu viên - đông định

-15 -10 -5

Đới dập vỡ

Vòm đá vôi ?

40 35

15

Vòm đá vôi ?

0 5 10

Đá gốc

Trên hình vẽ số III.7 là mặt cắt tổng hợp địa vật lý điện và georada của tuyến nói trên Có thể thấy rõ sự phù hợp giữa mặt cắt điện trở và tài liệu georada Tại những nơi điện trở thấp tương ứng với các đới dập vỡ đều tồn tại các dị thường georada Ngoài ra, trên mặt cắt georada còn xác định được các dị thường dạng vòm liên quan đến các hang carst ở dưới sâu Mặt cắt georada cho phép phân chia một cách khá rõ ràng các tầng đá trong vùng Trên mặt là lớp phủ bở rời Tiếp đến là tầng đá gốc (đá vôi) bị phong hoá mạnh Dưới cùng là đá vôi bị các đứt gãy chia thành các khối tảng

1.2 Mặt cắt georada qua sông Hiếu (thôn Tân Hiệp)

Mặt cắt georada qua đập tràn sông Hiếu thôn Tân Hiệp (Hình vẽ số III.8) thể hiện rõ đới phá huỷ và các hang động carst ở dưới sâu Các tập đất đá phần nông bị phá vỡ thế nằm nằm ngang, tạo ra các mặt trượt dốc và các khối phân bố lộn xộn trong đới phá huỷ Ở dưới sâu, trên mặt cắt georada thấy rõ các dị thường dạng vòm phản ảnh các hang carst Nguyên nhân gây nên hiện tượng đập tràn bị phá vỡ hoàn toàn là do các hang động carst bị mất cân bằng khi bị nước cuốn trôi làm cho tầng đất

đá trên mặt sụt lún và bị cuốn đi theo dòng chảy

Hình vẽ số III.8: Mặt cắt georada qua sông Hiếu (thôn Tân Hiệp)

2 Dự báo hiện tượng sạt đất ở bán đảo Thanh Đa (T.p Hồ Chí Minh)

Tại bờ sông Sài Gòn ở bán đảo Thanh Đa (TP Hồ Chí Minh) chúng tôi đã tiến hành thử nghiệm khảo sát georada để xác định vị trí có nguy cơ sạt lở đất Tuyến đo được tiến hành dọc bờ đê có bề mặt khá bằng, không có cây cối và nhà dân

Trên hình vẽ số III.9 minh hoạ mặt cắt georada dọc bờ sông Sài Gòn ở bán đảo Thanh Đa Có thể thấy rằng ở trung tâm của phần lát cắt trên tồn tại một tập hợp các

dị thường georada phân bố thành đới có chiều rộng khoảng 70m Có thể tại vị trí xung yếu này đang tồn tại các dòng nước chảy mạnh từ phía đồng ra sông, xảy ra hiện tượng cát trôi tạo thành các khe rỗng ở dưới sâu (hơn 8m) làm sụt dần tầng sét phía trên Chính tại vị trí này đã bị sụt lở, phá vỡ đập chắn ngăn giữa sông và vùng đất phía trong

Đới dập vỡ

-26-Hình vẽ số III.9: Mặt cắt georada dọc bờ sông Sài Gòn bán đảo Thanh Đa

3 Khảo sát thử nghiệm hiện tượng sụt lún đường phố (TP Hồ Chí Minh)

Trên hình vẽ số III.10 là mặt cắt georada trên một đoạn đường phố quận 9 (TP

Hồ Chí Minh) Tuyến khảo sát được bắt đầu đi qua hố sụt (ở đầu đoạn tuyến) Trên mặt cắt georada có thể phân chia thành ba mặt phản xạ là ranh giới giữa các tầng đá+bê tông nhựa trên mặt, giữa lớp cát lẫn sét và lớp sét ở tiếp dưới Tại mặt ranh giới giữa cát lẫn sét và tầng sét, một số nơi có sự gián đoạn của trường sóng điện từ Vị trí gián đoạn sóng rada ngay đầu mặt cắt (khoảng mét 165 đến 180m trên băng sóng) phù hợp với nơi bị sụt đường ở trên mặt Ngoài ra còn có thể xác định vị trí có nguy cơ sụt tiếp trên đoạn đường khảo sát thử nghiệm như tại vị trí mét thứ 220 ÷ 230; 400 ÷ 425;

490 ÷ 500 và 515 ÷ 530 Nguyên nhân có thể là do dòng nước ngầm đã phá vỡ sự ổn định bề mặt của tầng cát lẫn sét ở dưới gây sụt đất lớp trên

Hình vẽ số III.10: Mặt cắt georada đoạn đường phố Quận 9 (TP HCM)

4 Mặt cắt georada ven sông bến Vân Đồn - Quận 4 (Tp Hồ Chí Minh)

Cùng với việc tiến hành đo điện điện đa cực và địa chấn khúc xạ nhằm mục đích xác định nền móng địa chất xây dựng đường dọc bờ sông tại bến Vân Đồn, chúng tôi đã thử nghiệm khảo sát georada trên một số đoạn tuyến Tại khu vực này còn quan sát thấy hiện tượng sạt lở đất mà không rõ nguyên nhân

Sét lẫn ít cát

Sét, bùn,cát Đới xung yếu

Lớp nhựa+đá Lớp cát lẫn sét

Vị trí tầng sét, cát bị phá vỡ

Hình vẽ số III.11 Mặt cắt georada xác định vị trí xói lở dọc sông Sài Gòn (Quận 4)

Trên hình vẽ số III.11 là mặt cắt georada xác định vị trí sạt đất ven bờ sông Sài Gòn (Quận 4-TP HCM) Đặc trưng trường sóng rada có sự phân dị khá rõ ràng Gần như nửa trên của mặt cắt, các mặt sóng phản xạ khá ổn định, có xu thế nằm ngang là chính Phần dưới mặt cắt, các mặt phận bị phá vỡ và càng xuống sâu xảy ra hiện tượng mất sóng

Căn cứ vào hình dạng trường sóng rada, có thể xác định được ranh giới giữa các lớp đất đá khác nhau: Tầng trêncùng là đất đá bở rời Tiếp đến là tầng sét lẫn cát ngậm nước kém Dưới cùng là tầng cát lẫn sét ngậm nước Ngoài ra, ở gần trung tâm mặt cắt xác định được khu

- Ngoài việc xác định được ranh giới của tầng cấu trúc đất đá, tài liệu georada còn xác định được vị trí xói lở cát do dòng chảy gây nên hiện tượng sạt đất trên mặt

5 Khảo sát sạt đất ở Lương Sơn-Hoà Bình

Khu di dân ven đường quốc lộ 6 ở huyện Lương Sơn, tỉnh Hoà Bình được bố trí trong một thung lũng hẹp mà xung quanh là núi dốc Quan sát tại thực địa đã phát

hiện thấy hiện tượng nứt đất tạo thành các vết lớn và dài trên sườn dốc

Trên hình vẽ số III.12 là mặt cắt georada dọc theo tuyến khoan lưng chừng đồi Kết quả xử lý cho thấy tồn tại mặt ranh giới đá gốc có bề mặt khá lồi lõm, phát hiện các khối đá mồ côi trong lớp đất phủ và đứt gãy đi qua tuyến này

6 Đánh giá hiệu quả của phương pháp georada trong điều tra tai biến địa chất

Qua các kết quả trên đây cho thấy phương pháp georada có hiệu quả cao khi điều tra tai biến địa chất (ở tầng nông) Tài liệu georada cho phép:

- Xác định các hang hốc carst ẩn dưới lớp phủ

- Xác định các đới dập vỡ, đứt gãy, các đới xung yếu

- Xác định các mặt trượt, ranh giới các tầng đất phủ gắn kết yếu với đá gốc…

Đó là các yếu tố chính gây nên các hiện tượng sụt lở, sạt đất Vì vậy phương pháp georada sẽ là một trong những phương pháp địa vật lý cần được ứng dụng trong điều tra tai biến địa chất

-29-III NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP GEORADA

KHI TÌM KIẾM NƯỚC NGẦM

VÀ NGHIÊN CỨU ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

1 Mặt cắt georada (tìm kiếm nước ngầm) tại Lương Sơn - Hoà Bình

Mặt cắt georada đã xác định đới phá huỷ, dập vỡ mạnh, thể hiện bởi các pha sóng rada bị thay đổi hướng đột ngột, các dị thường dạng vòm thể hiện các vòm đá vôi sót trong đới dập vỡ

Đới dị thường georada phù hợp với các kết quả phân tích tài liệu mặt cắt và đo sâu điện trở Cột địa tầng lỗ khoan phù hợp với tài liệu rada nói riêng và tài liệu địa vật lý nói chung : Tầng đất phủ bở rời trên mặt có chiều dày xấp xỉ 3m Tiếp đến là đới phong hoá gồm các mảnh đá vôi lẫn cát, sét Tiếp đến là đá vôi bị dập vỡ, nứt nẻ mạnh Tại đây đã tiến hành khoan khai thác nước Lưu lượng nước đạt 1,7l/s

2 Mặt cắt georada tại lỗ khoan An Lạc – Cao Bằng

Trên hình vẽ số III.15 minh hoạ mặt cắt georada tại lỗ khoan An Lạc-Cao Bằng Có thể xác định được các mặt phản xạ tương ứng với ranh giới của các lớp có thành phần đất đá khác nhau Lớp phủ nông trên mặt được thể hiện bởi trường sóng rada khá ổn định Tiếp đến là thấu kính có trường sóng yếu tương ứng với cát, sét lẫn dăm đá gốc Trung tâm của lát cắt thể hiện đới dập vỡ mạnh có xu hướng phát triển theo chiều sâu

Đất phủ

Đá phiến

Đới dập vỡ trong đá vôi Vòm đá vôi

-30-Hỡnh vẽ số III.15a: Mặt cắt georada qua lỗ khoan An Lạc-Cao Bằng

Trờn hỡnh vẽ số 15b là mặt cắt địa chất thuỷ văn qua lỗ khoan An Lạc Vị trớ lỗ khoan đựoc bố trớ tại đứt góy cũng là ranh giới giữa đỏ vụi và đỏ phiến Cụng tỏc khoan đó xỏc nhận ở đõy tồn tại đới dập vỡ trong đỏ vụi cú chứa nước với lưu lượng đạt trờn 2.0l/s

Hỡnh vẽ số III.15b: Mặt cắt địa chất thuỷ văn qua lỗ khoan An Lạc-Cao Bằng

3 Mặt cắt georada qua lỗ khoan Thanh Nhật- Cao Bằng

Lớp phủ Dăm,cỏt, sột

Đỏ vụi

Vũm đỏ vụi Mặt trượt đỏ

Mực nướctĩnh

Mực nướctĩnh

Đới dập vỡ

Tầng đất phủ

Đỏ vụi phong hoỏ

Chiều sâu chân lớp (m)

Cột địa tầng

36.3

4.1

Thành phần thạch học

Đất phủ

Đá vôi

bị dập vỡ, nứt nẻ chứa nước

Chiều sâu chân lớp (m)

Cột địa tầng

36.3

4.1

Hỡnh vẽ số III.16a: Mặt cắt georada qua

lỗ khoan Thanh Nhật-Cao Bằng

Tại lỗ khoan Thanh Nhật, mặt cắt georada thể hiện khá rõ đới phá huỷ đứt gãy dưới tầng đất bở rời Các mặt phản xạ sóng rada thể hiện rõ ràng ranh giới của tầng đất phủ và đá gốc (đá vôi) cũng như các vòm đá vôi gần đới phá huỷ

Hình vẽ số III.16b: Mặt cắt địa chất thuỷ văn qua lỗ khoan Thanh Nhật-Cao Bằng

Trên hình vẽ số 16b là mặt cắt địa chất thuỷ văn qua lỗ khoan trên Lỗ khoan được bố trí tại đới dập vỡ đá vôi Đới dập vỡ này phản ảnh khá rõ trên trường sóng georada đã trình bày trên

4 Mặt cắt georada ven biển Nghi Lộc - Nghệ An

Hình vẽ số III.17 minh hoạ mặt cắt georada qua xã Nghi Phong (TP Vinh-Nghệ An) Trên mặt cắt georada này có thể dễ dàng xác định 2 mặt phản xạ chính, trong đó mặt phản xạ thứ 2 phản ảnh ranh giới rõ ràng giữa lớp phản xạ sóng rada mạnh và phần dưới gần như mất sóng Các mặt phản xạ này thể hiện rõ ranh giới giữa các tầng cát ở trên chứa nước nhạt, tầng sét lót đáy và dưới cùng là tầng đá (gốc?) có khả năng

bị nhiễm mặn Độ dày tầng cát trên cùng khoảng 8 đến 10 mét, tầng sét khoảng 2 đến

3 mét Có thể chính tầng sét là lớp ngăn nước mặn không xâm nhập lên tầng cát trên

Vì vậy, việc khai thác nước sử dụng cho sinh hoạt trong vùng này chỉ có thể lấy đến

độ sâu 8 đến 10m Kết quả này đã được minh chứng bằng các lỗ khoan ĐCTV và giếng khai thác nước sinh hoạt trong vùng

Hình vẽ số III.17: Mặt cắt georada qua xã Nghi Phong (TP Vinh-Nghệ An)

300

0 280 260

200 220 240 180

160 Distance (m)

300

0 280 260

200 220 240 180

160 Distance (m)

đo điện đa cực là khối có điện trở suất cao

Hình vẽ số III.18: Mặt cắt georada dọc sông bến Vân Đồn (Quận 4-TP HCM)

6 Mặt cắt georada bệnh viện Đông Hà (mới)

Trên hình vẽ số III.19 là mặt cắt georada tại vị trí xây dựng bệnh viện Đông Hà (mới) Có thể dễ dàng xác định được các mặt phản xạ phân chia các tầng đá khác nhau Mặt phản xạ trên cùng phản ảnh bề mặt của tầng cuội, sỏi bị uốn lượn mạnh Tiếp đến là tầng sét, phong hoá đá gốc Dưới cùng là đá vôi nguyên khối Tại mặt cắt này đã tiến hành khoan địa chất công trình xác nhận tài liệu phân chia địa tầng theo tài liệu georada là chính xác

Hình vẽ số III.19: Mặt cắt georada tại khu bệnh viện Đông Hà (mới)

Lớp đất phủ

Lớp sét lẫn cát

Lớp cát lẫn bùn, sét Doi cát

Đất phủ Cuội, sỏi

Tầng đá phong hoá

từ đá gốc

Đá vôi dạng khối

-33-7 Mặt cắt georada ven biển Quảng Phúc (Quảng Trạch - Quảng Bình)

Trên mặt cắt này có thể xác định các mặt phản xạ rada phản ảnh ranh giới của các tập trầm tích có thành phần thạch học khác nhau Trên mặt là lớp cát khô Tiếp đến là lớp cát, sạn, sỏi…có khả năng chứa nước nhạt được ngăn cách bởi lớp sét ở dưới Chính lớp sét này ngăn chặn sự xâm nhập của nước biển làm cho tầng cát, sạn, sỏi… ở trên không bị nhiễm mặn có thể sử dụng làm nước sinh hoạt Dưới cùng là đá gốc Kết quả phân chia các tầng trầm tích của mặt cắt này cũng đã được kiểm chứng bằng khoan

Hình vẽ số III.20: Mặt cắt georada ven biển Quảng Phúc - Quảng Bình

8 Mặt cắt georada Quảng Phúc (Quảng Trạch – Quảng Bình)

Trên hình vẽ số III.21 minh hoạ một đoạn mặt cắt georada ở Quảng Phúc nhưng cách bờ biển hơn 1km Ngoài việc xác định được các mặt phản xạ phân chia giữa các tầng cát trên mặt, lớp sét lẫn cát và sét còn xác định được đới phá huỷ đứt gãy rất rõ ràng.Đút gãy tồn tại trong tầng đá gốc dưới trầm tích Đệ tứ (cát, sét…) Phía cánh đông của đứt gãy (phía ra biển), đá gốc nâng cao, còn cánh phía tây chìm xuống

Hình vẽ số III.21: Mặt cắt georada phản ảnh đứt gãy ở Quảng Phúc - Quảng Bình

Ngoài ra còn có thể xác định được ranh giới giữa lớp đá gốc bị phong hoá phủ trên

đá gốc Tài liệu georada rất phù hợp với tài liệu địa chấn và đo sâu điện trên tuyến này

Đá gốc

Đá gốc bị phong hoá

Cát chứa nước mặt Sét, cát

Đứt gãy

Lớp sét

Tầng cát khô

Tầng sỏi, cát Tầng sét

Đá gốc

-34-9 Mặt căt georada ở ngoại vi thị trấn Mèo Vạc (Hà Giang)

Tại vị trí dự kiến xây bể chứa nước tự nhiên ở ngoại vi thị trấn Mèo Vac (Hà Giang), chúng tôi đã tiến hành khảo sát thử nghiệm georada để nghiên cứu địa chất công trình Trên hình vẽ số III.22 là mặt cắt rada đi qua trung tâm vị trí dự kiến xây bể

Dựa vào các mặt phản xạ và trường sóng rada có thể xác định được ranh giới giữa tầng đất phủ, tầng sét và bề mặt đá gốc cũng như đới dập vỡ phát triển ở trung tâm lát cắt Đứt gãy là ranh giới giữa tầng đá vôi và đá phiến (đã quan sát thấy cách tuyến khảo sát không xa) Rõ ràng với phát hiện này thì việc xây dựng bể chứa nước tự nhiên ở đây là không phù hợp

10 Mặt cắt georada Lạng Sơn

Tại taluy dọc theo đường Quốc lộ đi Lạng Sơn, chúng tôi đã tiến hành thử nghiệm

đo georada tại vết lộ đá phiến bị nén ép mạnh Trên hình vẽ số III.23 là hình ảnh mặt cắt rada và ảnh minh hoạ chụp tại hiện trường

Trên mặt cắt georada có thể dễ dàng xác định được ranh giới giữa tầng đất phủ với

đá phiến bị phong hoá, lớp đá phiến bị nén ép mạnh và đá phiến nguyên khối

-35-Đáng chú ý ở đây là tầng đá phiến bị nén ép mạnh (màu đen trên ảnh chụp) được thể hiện rất rõ về hình dáng cũng như chiều dày trên mặt cắt sóng georada Mối quan hệ

đó có thể thấy được trực quan trên hình vẽ

10 Mặt cắt georada trên sông Mã - Bá Thước (Thanh Hoá)

Để phục vụ nghiên cứu tiền khả thi dự án thuỷ điện Điền Lư trên sông Mã ở Bá Thước (Thanh Hoá), công tác đo điện trở và địa chấn khúc xạ đã được tiến hành trên một số tuyến qua thân đập (dự kiến) trên hai bờ sông Tuy nhiên, công tác nghiên cứu mặt móng công trình trên sông bằng các phương pháp địa vật lý nói trên không thực hiện được Vì vậy, chúng tôi đã tiến hành đo rada trên sông Trên hình vẽ số III.24 minh hoạ mặt cắt georada trên sông Mã đi qua khu vực thân đập dự kiến

Hình vẽ số III.24: Mặt cắt georada trên sông Mã (Bá Thước-Thanh Hoá)

Có thể dễ dàng xác định được các mặt sóng phản xạ phản ảnh các tầng cấu trúc đất đá khác nhau Mặt đáy sông có địa hình khá phức tạp, thể hiện bởi mặt phản xạ sóng trên cùng Tầng bùn, sét đáy sông có chiều dày từ vài mét đến 4 - 5 mét Bề mặt địa hình đá gốc (đá vôi) cũng biến đổi phức tạp Giữa tầng bùn, sét đáy sông và mặt

đá gốc xuất hiện các khu vực mất sóng hoặc sóng yếu có lẽ liên quan đến các thấu kính bùn Đáng chú ý là phần dưới mặt cắt xuất hiện các dị thường rada dạng vòm có thể liên quan đến vòm đá vôi (hoặc hang động carst)

Tại đây đã tiến hành khoan địa chất công trình xác nhận tài liệu georada phản ảnh khá chính xác cấu trúc các tầng đá, đặc biệt là các hang carst ngầm trong đá vôi dưới đáy sông

11 Đánh giá hiệu quả của phương pháp georada trong tìm kiếm nước ngầm và khảo sát địa chất công trình

Một số kết quả nghiêm cứu thử nghiệm trên đây cho thấy phương pháp georada

có hiệu quả tốt khi tìm kiếm các đối tượng chứa nước nằm nông (nước tồn tại trong đứt gãy, hang động carst…) cũng như nghiên cứu địa chất công trình

- Khi các đối tượng chứa nước nằm ở độ sâu không lớn hoặc dấu hiệu của chúng phân bố dưới tầng đất phủ không dày lắm thì phương pháp georada có khả năng phát hiện, xác định vị trí cũng như độ sâu đến đối tượng có triển vọng Các đối tượng chứa nước có thể phát hiện được bằng phương pháp georada là các đới dập vỡ, đứt gãy; các tầng có chứa nước (cát, cuội , sỏi….), các hang động carst…

Mặt nước

Mặt đáy sông Tầng bùn, sét đáy sông

Mặt đá gốc Vòm đá vôi (carst?)

- Để nghiên cứu địa chất công trình, phương pháp georada có thể xác định chiều dày, hình dáng mặt ranh giới của các tầng đất đá, phát hiện các đứt gãy phân bố trong tầng nông…

Một ưu điểm nổi bật của phương pháp georada khi khảo sát địa chất công trình là có thể thi công trên vùng ngập nước mà các phương pháp địa vật lý khác khó thực hiện

IV XÂY DỰNG CÁC QUY TRÌNH CÔNG NGHÊ

PHƯƠNG PHÁP GEORADA TRONG ĐIỀU TRA TAI BIẾN ĐỊACHẤT; KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH VÀ ĐIỀU TRA, TÌM KIẾM NƯỚC NGẦM Ở TẦNG NÔNG

Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu, các tác giả đã xây dựng các quy trình công nghệ phương pháp georada khi điều tra tai biến địa chất, khảo sát địa chất công trình và điều tra tìm kiếm nước ngầm ở tầng nông Các đối tượng điều tra bằng phương pháp georada phân bố ở độ sâu không quá 40 - 50m

Các quy trình này là sản phẩm của đề tài là cơ sở cho việc ứng dụng phương pháp georada trong các lĩnh vực trên ở Liên đoàn Vật lý Địa chất Các đơn vị trong và ngoài Bộ Tài nguyên và Môi trường có thể tham khảo để thực hiện

Các Quy trình công nghệ phương pháp georada được trình bày trong các phụ lục 1, phụ lục 2 và phụ lục 3

V VIẾT HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG BỘ MÁY RA ĐA XUYÊN ĐẤT

RAMAC/GPR VÀ SỬ DỤNG CÁC CHƯƠNG TRÌNH

XỬ LÝ TÀI LIỆU GEORADA

Bộ máy georada RAMAC/GPR lần đầu tiên được nghiên cứu sử dụng ở Liên đoàn Vật lý Địa chất Ngoài việc xâydựng các quy trình công nghệ của phương pháp này, các tác giả đã viết các hướng dẫn sử dụng:

1 Hướng dẫn sử dụng máy ra đa xuyên đất RAMAC/GPR

2 Hướng dẫn sử dụng chương trình RAMAC GROUND VISION khi thu thập

số liệu thực địa và xử lý tài liệu georada

3 Hướng dẫn sử dụng chương trình REFLEX khi xử lý tài liệu georada Các Hướng dẫn trên được trình bày trong các phụ lục 4, 5 và phụ lục 6

-37-Chương IV ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA PHƯƠNG PHÁP GEORADA

KHI TÌM KIẾM KHOÁNG SẢN KIM LOẠI, ĐIỀU TRA TAI BIẾN ĐỊA CHẤT, TÌM KIẾM NƯỚC NGẦM

VÀ KHẢO SÁT ĐỊACHẤT CÔNG TRÌNH

I ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA PHƯƠNG PHÁP GEORADA

Với những kết quả thử nghiệm khá phong phú của các tác giả trên các đối tượng nghiên cứu khác nhau cũng như những tài liệu tham khảo, thu thập được ở trong nước

và nước ngoài, chúng tôi có một số đánh giá sau về hiệu quả của phương pháp georada:

I 1 Trong lĩnh vực tìm kiếm khoáng sản kim loại

Ở các nước trên thế giới, những tài liệu liên quan đến việc ứng dụng phương pháp georada để tìm kiếm khoáng sản kim loại là rất ít ỏi Còn ở Việt Nam, đây là lần đầu tiên được các tác giả nghiên cứu ứng dụng phương pháp này vào lĩnh vực trên Việc thử nghiệm phương pháp georada đối với khoáng sản kim loại khó khăn nhất do chúng hầu như chỉ tồn tại ở những nơi địa hình phân cắt mạnh, vướng cây cối…ít thuận tiện cho việc thi công

Tuy nhiên, với các vị trí đã tiến hành thử nghiệm cho đối tượng là quặng kẽm và quặng sắt thì phương pháp georada có 3 ưu điểm chính:

chì Khả năng phát hiện tốt;

- Tính định xứ cao;

- Xác định độ sâu đến mép trên, hướng cắm thân quặng khá chính xác

Đây là những lợi thế để sử dụng phương pháp georada xác định vị trí và dự kiến độ sâu các công trình khai đào nông khi tìm kiếm khoáng sản kim loại

Tóm lại, phương pháp georada có thể ứng dụng có hiệu quả cao trong các lĩnh vực nghiên cứu cấu trúc địa chất nông, tìm kiếm nước ngầm và tìm kiếm khoáng sản kim loại Các ưu điểm chính gồm:

- Có khả năng phân giải đối tượng cao do đó tính định xứ cao

- Lĩnh vực áp dụng rộng rãi

- Khi điều kiện địa hình, địa vật thuận lợi có thể thi công nhanh dẫn đến nâng cao hiệu quả kinh tế địa chất

I 2 Trong lĩnh vực điều tra tai biến địa chất, địa chất môi trường:

Phương pháp georada cho phép xác định khá chính xác cấu trúc địa nông, các mặt trượt của đá, các hệ thống đứt gãy, phá huỷ, các hang động carst ngầm…là những đối tượng địa chất cần nghiên cứu trong điều tra tai biến địa chất…

Phương pháp georada cũng được sử dụng có hiệu quả khi đánh giá mức độ lan nhiễm môi trường địa chất (nghiên cứu sự lan nhiễm hàng năm các bãi rác thải…)

I 3 Trong lĩnh vực tìm kiếm nước ngầm và khảo sát địa chất công trình,

Những kết quả nghiên cứu của tác giả đã khẳng định hiệu quả của phương pháp georada trong lĩnh vực tìm kiếm nước ngầm trong các đối tượng chứa nước khác nhau: trong đới dập vỡ, các tầng chứa nước…Một thành công ngoài dự đoán của tác giả là

-38-khả năng phân chia các tầng nước nhạt và mặn ở ven biển Những kết quả đó mở ra triển vọng sử dụng phương pháp georada trong tìm kiếm nước dưới đất nói chung và phân tầng nước nhạt phục vụ nhu cầu sinh sống của dân cư ven biển

Phương pháp georada cho phép phân chia các tầng cấu trúc địa chất nông một cách khá chi tiết Việc khảo sát địa chất công trình không những có thể nghiên cứu trên đất liền mà cho cả vùng ngập nước (sông, ngòi, ao, hồ….) Ngoài phương pháp địa chấn nông phân giải cao, phương pháp georada rất có lợi thế khi nghiên cứu trên vùng bị ngập nước: thi công khá đơn giản, giá thành thấp, kết quả khá chính xác

Nói tóm lại, phương pháp georada có một số ưu điểm chính: thi công nhanh, kết quả tin cậy, giá thành thấp và có thể ứng dụng cho nhiều lĩnh vực điều tra địa chất cũng như các lĩnh vực khác có liên quan

II NHỮNG HẠN CHẾ CỦA PHƯƠNG PHÁP GEORADA

Mặc dù có những ưu điểm trên nhưng phương pháp georada có một số hạn chế sau:

- Độ sâu nghiên cứu không lớn, chỉ đạt tối đa được từ 40 đến 50m

- Khi điều kiện địa hình, địa vật phức tạp thường thi công rất khó khăn, nhất là khi cần nghiên cứu sâu phải sử dụng annten tần số thấp

- Đối với annten không màn chắn dễ bị nhiễu gây nên của các vật thể trên mặt đất Vì vậy đòi hỏi người kỹ thuật phải am hiểu phân biệt được các loại nhiễu

do chúng gây nên trong quá trình xử lý

- Kỹ thuật xử lý tài liệu đòi hỏi công phu, kiên nhẫn, mất nhiều thời gian mới có thể lựa chọn kết quả rõ ràng

Tóm lại, mặc dù còn một số hạn chế nhưng phương pháp georada cung cấp tài liệu tin cậy, khách quan và có hiệu quả kinh tế- kỹ thuật cao trong các lĩnh vực đã được nghiên cứu

- Hướng dẫn sử dụng máy ra đa xuyên đất RAMAC/GPR

- Hướng dẫn sử dụng chương trình thu thập và xử lý tài liệu georada RAMAC GROUNDVISION

- Hướng dẫn sử dụng chương trình REFLEX khi xử lý tài liệu georada

II Tổ chức thực hiện

Đề tài KHCN: “Nghiên cứu ứng dụng phương pháp georada trong điều tra địa chất công trình, tìm kiếm nước dưới đất và khoáng sản kim loại” do Bộ Tài nguyên và Môi trường làm chủ quản và Liên đoàn Vật lý Địa chất là đơn vị thực hiện Đề tài được tiến hành nghiên cứu trong 2 năm với tổng kinh phí là 480.000.000 đồng

Tham gia thực hiện đề tài là tập thể tác giả của Phòng Kỹ thuật - Kế hoạch, Liên đoàn Vật lý địa chất: Ks Nguyễn Văn Bút, Ks Trương Công Ánh, Ks Nông Quốc Khánh, Ks Trần Thị Nhật Ký, Ks Kiều Huỳnh Phương, dưới sự chỉ đạo của chủ nhiệm đề tài Nguyễn Duy Tiêu

Trong quá trình thực hiện đề tài, tập thể tác giả đã có sự phối hợp chặt chẽ với các đơn vị sản xuất trong Liên đoàn, một số cơ quan ngoài ngành…để đo thử nghiệm nhiều vùng khác nhau từ Nam ra Bắc Đó là các vùng Nà Ón, Bản Duẩn, Bản Mạ, Bản Lác (thuộc tỉnh Bắc Kạn); Vùng Nậm Búng, Văn Chấn, (thuộc tỉnh Yên Bái); vùng An Lạc, Thanh Nhật, Quang Long… (tỉnh Cao Bằng); vùng Yên Xá, Trúc Sơn thuộc tỉnh

Hà Tây, vùng Lương Sơn (tỉnh Hòa Bình); , vùng Mèo Vạc (tỉnh Hà Giang); vùng Quảng Phúc (tỉnh Quảng Bình), vùng Bỉm Sơn, Bá Thước (tỉnh Thanh Hóa), vùng ven biển tỉnh Nghệ An, bán đảo Thanh Đa, quận 9, quận tân Bình… thành Phố Hồ Chí Minh

III Kinh phí thực hiện đề tài

Thời gian thực hiện đề tài là 24 tháng, kể từ tháng 1 năm 2007 đến hết tháng 12 năm 2008 Tổng số kinh phí thực hiện đề tài là 480.000.000 đồng (Bảng V.1)

Trong hai năm 2007 và 2008, Đề tài đã được triển khai theo tiến độ và thu được nhiều kết quả có ý nghĩa trong việc tìm kiếm khoáng sản kim loại, tìm kiếm nước ngầm; điều tra tai biến địa chất, khảo sát địa chất công trình Xây dựng quy trình công nghệ đo Georada, hoàn thiện tổ hợp các phương pháp địa vật lý trong điều tra địa chất

và các lĩnh vực của nền kinh tế

Năm thứ nhất thực hiện các công việc chính sau:

- Xây dựng thuyết minh đề tài,

- Tìm hiểu cơ sở lý thuyết georada, tìm hiểu ứng dụng georada

- Tiến hành đo thử nghiệm thực địa tìm kiếm nước ngầm trên các đối tượng là nước trong hang carst, đối tượng là đới dập vỡ trong đá vôi

- Đo thư nghiệm tìm kiếm khoáng sản kim loại trên các đối tượng là chì kẽm hoặc sắt Nghiên cứu ứng dụng các phần mềm xử lý, phân tích số liệu Tổng kinh phí được cấp trong năm thứ nhất là 250.000.000 đồng

Năm thứ hai thực hiện các công việc chính sau:

- Tiếp tục đo thử nghiệm thực địa trong điều tra địa chất công trình trên các đối tượng là cấu trúc địa chất nông trên mặt đất, cấu trúc địa chất vùng bị ngập nước và đo thử nghiệm thực địa trong điều tra tai biến địa chất trên các đối tượng là tai biến địa chất, sụt lở đất, hiện tượng trượt lở đất ở vùng núi

- Xây dựng quy trình công nghệ đo georada trong địa chất công trình, đới dập

vỡ và nước trong hang carst, điều tra tai biến địa chất…

- Viết các hướng dẫn sử dụng máy RAMAC/GPR, hướng dẫn các chương trình RAMAC GROUND VISION khi thu thập số liệu thựcđịavà xử lý tài liệu georada; hướng dẫn sử dụng chương trình REFLEX khi xử lý tài liệu georada

- Viết báo cáo tổng kết, trình xét duyệt, nghiệm thu và nộp báo cáo vào lưư trữ Tổng kinh phí được cấp trong năm thứ hai là 230.000.000 đồng