ĐATN Địa vật lý PHƯƠNG PHÁP ĐỊA CHẤN NÔNG ĐỘ PHÂN GIẢI CAO

CHƯƠNG I TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN, KINH TẾ, NHÂN VĂN 1.1.1Đặc điểm địa lý tự nhiên Các tuyến khảo sát địa chấn thuộc vùng biển Rạch Giá. Vùng biển ven bờ Rạch Giá là phần tiếp giáp giữa đồng bằng Nam Bộ với biển Đông và Vịnh Thái Lan; thuộc lãnh hải của các tỉnh Kiên Giang, Cà Mau, Bạc Liêu, Sóc Trăng. Vùng có đặc điểm địa hình đáy biển chính sau: Khu vực biển phía Đông vịnh Thái Lan kéo dài từ vịnh Rạch Giá tới phía Tây mũi Cà Mau. Nhìn chung địa hình đáy ở đây rất thoải. Tuy vậy, địa hình có phân dị giữa đới sát bờ (015m nước) và phần ngoài khơi. Từ 015m nước địa hình thoải và bằng phẳng (các đường đẳng sâu thường nằm song song với đường bờ). Địa hình biển khu vực Nam mũi Cà Mau (mũi Cà Maucửa sông Bồ Đề) khá phức tạp: thoải đều từ bờ ra đến 5m nước và khá dốc ở ngoài độ sâu 5m đến 25 30m. Tại đây đường đẳng sâu 25m nước nằm rất gần bờ biển. Khu vực biển từ cửa sông Bồ Đề đến Vĩnh Châu (Sóc Trăng): địa hình đáy biển có những đặc điểm gần giống với khu vực biển phía Đông vịnh Thái Lan. Đó là thoải, khá bằng phẳng ở đới sát bờ và thoải, gồ ghề lồi lõm ở ngoài 15m nước. Khu vực ngoài 15m nước tồn tại nhiều cồn ngầm, trũng ngầm. Địa hình khu vực biển cửa sông Hậu đặc trưng cho vùng cửa sông lớn. Đó là sự tồn tại các avandelta của hệ thống sông Cửu Long. Địa hình có sự phân bậc rõ nét. Ở đới sát bờ đến 510m nước địa hình đáy bị phân cắt bởi dòng chảy tạo nhiều lạch sâu cũng như bar cát ngầm, các cồn cát. Từ 10 đến 18m nước địa hình ít bị phân cắt nhưg có độ dốc lớn do ảnh hưởng của quá trình tích tụ trầm tích hiện đại. Phần ngoài 1820m nước địa hình thoải và bằng, tồn tại những bar cát ngầm, các cồn cát. Thực chất đây là một hệ thống bar ngầm có cùng phương kéo dài với kích thước đáng kể. Về mặt hình thái, đây là một dải địa hình đáy được nhô cao lên từ độ sâu 10m đến 5m với các gờ cao và các rãnh trung xen kẽ nhau. Có ít nhất 2 hệ thống như vậy, trầm tích đáy tầng mặt cấu tạo nên nó chủ yếu là cát mịn lẫn nhiều mảnh vụn vỏ sinh vật và bùn sét. Các đặc điểm địa hình và trầm tích cũng như sự

MỤC LỤC

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 4

CHƯƠNG I 5

TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 5

1.1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN, KINH TẾ, NHÂN VĂN 5

1.1.1Đặc điểm địa lý tự nhiên 5

1.1.2 Đặc điểm khí hậu, chế độ thuỷ văn, hải văn 7

1.1.3.Kinh tế,xã hội,nhân văn 9

1.2 LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU KHU VỰC 11

1.3.ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT 13

1.3.1.Thống Pleistocen : 15

1.3.2Thống Holocen 17

CHƯƠNG II 20

PHƯƠNG PHÁP ĐỊA CHẤN NÔNG ĐỘ PHÂN GIẢI CAO 20

2.1 PHƯƠNG PHÁP ĐỊA CHẤN NÔNG PHÂN GIẢI CAO 20

2.1.1 Đặc điểm sóng phản xạ 20

2.1.2 Quá trình truyền sóng 24

2.1.3 Sự suy giảm năng lượng trong quá trình truyền sóng 24

2.1.4 Độ phân giải địa chấn 25

2.1.5 Yêu cầu kỹ thuật của các xung địa chấn 29

2.1.6 Băng địa chấn và mặt cắt địa chấn 29

2.1.8 Xử lý số liệu địa chấn nông phân giải cao 33

2.2 CÔNG TÁC THỰC ĐỊA 35

2.2.1 Máy và thiết bị 35

2.3 TỔ CHỨC THI CÔNG THỰC ĐỊA 39

2.3.1 Tổ chức thi công 39

2.3.2 Thời gian thi công thực địa 39

2.3.4 Lắp đặt hệ thống thiết bị lên tàu 40

2.3.5 Các thông số thiết lập ghi số liệu khảo sát địa chấn phản xạ .40

CHƯƠNG III 41

XỬ LÝ VÀ MINH GIẢI TÀI LIỆU 41

3.1 XỬ LÝ SỐ LIỆU ĐỊA CHẤN 41

3.2.MINH GIẢI TÀI LIỆU ĐỊA CHẤN 42

3.3.KẾT QUẢ MINH GIẢI TÀI LIỆU ĐỊA CHẤN 44

3.3.1 Mặt cắt tổng hợp tuyến T1: 45

3.3.2 Mặt cắt tổng hợp tuyến T2: 47

3.3.3 Mặt cắt tổng hợp tuyến T3: 49

3.4 BẢN ĐỒ KẾT QUẢ 52

KẾT LUẬN 53

PHỤ LỤC 1 54

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành đề tài này, tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới cô giáo

PGS TS Phan Thiên Hương,các thầy cô giáo trong Bộ môn Địa vật lý và các

chuyên gia và các kỹ sư trong Liên đoàn Vật lý Địa Chất đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong thời gian hoàn thành đồ án

Tôi xin được gửi lời cảm ơn tới ban lãnh đạo nhà trường đã tạo điều kiện tốt cho tôi được học tâp và rèn luyện trong thời gian khi là sinh viên Trường Đại Học

Mỏ – Địa Chất

Mặc dù đã rất cố gắng nhưng do kiến thức chuyên môn còn hạn chế và thời gian có giới hạn nên đề tài này không thể tránh khỏi những thiếu sót Tôi rất mong nhận được sự thông cảm và góp ý thêm của các thầy, các cô cùng độc giả

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 2016

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

ĐCNPGC : Địa chấn nông phân giải cao

GPS : Hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu (Global Positioning System) KHCN : Khoa học công nghệ

PXNL : Phản xạ nhiều lần

CHƯƠNG ITỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU

1.1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN, KINH TẾ, NHÂN VĂN

1.1.1Đặc điểm địa lý tự nhiên

Các tuyến khảo sát địa chấn thuộc vùng biển Rạch Giá Vùng biển ven bờ Rạch Giá

là phần tiếp giáp giữa đồng bằng Nam Bộ với biển Đông và Vịnh Thái Lan; thuộc lãnh hải của các tỉnh Kiên Giang, Cà Mau, Bạc Liêu, Sóc Trăng

Vùng có đặc điểm địa hình đáy biển chính sau:

- Khu vực biển phía Đông vịnh Thái Lan kéo dài từ vịnh Rạch Giá tới phía Tây mũi Cà Mau Nhìn chung địa hình đáy ở đây rất thoải Tuy vậy, địa hình có phân dị giữa đới sát bờ (0-15m nước) và phần ngoài khơi Từ 0-15m nước địa hình thoải và bằng phẳng (các đường đẳng sâu thường nằm song song với đường bờ)

- Địa hình biển khu vực Nam mũi Cà Mau (mũi Cà Mau-cửa sông Bồ Đề) khá phức tạp: thoải đều từ bờ ra đến 5m nước và khá dốc ở ngoài độ sâu 5m đến 25-30m Tại đây đường đẳng sâu 25m nước nằm rất gần bờ biển

- Khu vực biển từ cửa sông Bồ Đề đến Vĩnh Châu (Sóc Trăng): địa hình đáy biển có những đặc điểm gần giống với khu vực biển phía Đông vịnh Thái Lan Đó

là thoải, khá bằng phẳng ở đới sát bờ và thoải, gồ ghề lồi lõm ở ngoài 15m nước Khu vực ngoài 15m nước tồn tại nhiều cồn ngầm, trũng ngầm Địa hình khu vực biển cửa sông Hậu đặc trưng cho vùng cửa sông lớn Đó là sự tồn tại các avandelta của hệ thống sông Cửu Long Địa hình có sự phân bậc rõ nét Ở đới sát bờ đến 5-10m nước địa hình đáy bị phân cắt bởi dòng chảy tạo nhiều lạch sâu cũng như bar cát ngầm, các cồn cát Từ 10 đến 18m nước địa hình ít bị phân cắt nhưg có độ dốc lớn do ảnh hưởng của quá trình tích tụ trầm tích hiện đại Phần ngoài 18-20m nước địa hình thoải và bằng, tồn tại những bar cát ngầm, các cồn cát

Thực chất đây là một hệ thống bar ngầm có cùng phương kéo dài với kích thước đáng kể Về mặt hình thái, đây là một dải địa hình đáy được nhô cao lên từ độ sâu 10m đến 5m với các gờ cao và các rãnh trung xen kẽ nhau Có ít nhất 2 hệ thống như vậy, trầm tích đáy tầng mặt cấu tạo nên nó chủ yếu là cát mịn lẫn nhiều mảnh vụn vỏ sinh vật và bùn sét Các đặc điểm địa hình và trầm tích cũng như sự phân bố của nó cho thấy đây là một thành tạo địa hình hoàn toàn được thành tạo

theo cơ chế di chuyên ngang bồi tích dưới tác động của sóng

Cấu tạo nên bề mặt địa hình này cát lẫn nhiều mảnh vụ vỏ sò ốc biển có kích thước vài mmm màu trắng đục, có những điểm tỷ lệ vỏ sò ốc rất cao Tuy nhiên, nguồn cung cấp vỏ sò ốc còn chưa rõ Có thể là sản phẩm do tại chỗ bị tác động phá hủy của sóng, sau đó, các hợp phần kích thước nhỏ và nhẹ bị đưa đi chỗ khác Từ

đó, có thể nhận thấy, đáy biển ở đây đang bị cải biến khá mạnh do tác động của sóng Bề mặt tích tụ hơi nghiêng do tác động của sóng

Bờ biển vịnh Rạch Giá: Trong giai đoạn từ 1965 đến nay, bờ biển Sóc Trăng

bị biến đổi tương đối phức tạp Hoạt động bồi-xói thay đổi theo thời gian và không gian Hoạt động xói lở trên bờ biển Sóc Trăng, hiện nay đã giảm so với giai đoạn trước đây Trước đây, xói lở xảy ra trên đoạn bờ từ Vĩnh Châu đến hết địa phận của tỉnh Sóc Trăng và ở khu vực cửa Mỹ Thanh Tuy nhiên, hiện nay, xói lở chỉ còn xảy

ra trên bờ biển xã Vĩnh Tân và xã Lai Hòa với chiều dài khoảng 12 km Một số điểm, xói lở đã tiến sát đến chân đê biển và đã phải tiến hành xây dựng công trình

kè lát mái bằng đá hộc và kè chữ T bằng tre Hoạt động bồi tụ ở bờ biển Sóc Trăng hiện nay đang chiếm ưu thế so với xói lở Trên suốt chiều dài 60 km bao gồm bờ biển các huyện Cù Lao Dung, Long Phú và phần còn lại của huyện Vĩnh Châu Trước năm 2009, đoạn bờ thị trấn Vĩnh Châu và xã Vĩnh Phước bị xói lở khá mạnh, nhưng nay đang chuyển sang bồi tụ

Vị trí các tuyến khảo sát

- Khu vực vịnh Rạch Giá – Kiên Lương Gồm 3 tuyến : T1; T2 và T3 (hình 1.1)

Hình 1.1: Vị trí các tuyến đo địa chấn phản xạ nông phân giải cao

1.1.2 Đặc điểm khí hậu, chế độ thuỷ văn, hải văn

Thời tiết:

Điều kiện thời tiết, thể hiện rõ 2 mùa khô và mùa mưa Hằng năm, mùa mưa bắt đầu

từ tháng 5 và kết thúc vào tháng 11, thông thường mưa từ 120 ngày đến 170 ngày/năm, mưa nhiều nhất vào thời kỳ gió Tây – Nam chiếm khoảng 90% đến 95% lượng mưa trong năm, những cơn mưa lớn nhất có thể đạt vũ lượng trên 350 m.m vào khoảng tháng 7 và tháng 8 hàng năm

Mùa khô bắt đầu từ tháng 12 và kết thúc vào tháng 4 năm sau Có 2 hướng gió chính là Đông – Nam và Tây – Nam vào mùa hạ, tốc độ gió trung bình 2,5 m/s.Nhiệt độ cao nhất là 38 0C, nhiệt độ thấp nhất là 14,8 0C, nhiệt độ trung bình là 27,4 0C

Độ ẩm : Cao nhất từ 93% đến 94%, thấp nhất từ 61% đến 62%, trung bình từ 80% đến 82% Lượng nước bốc hơi trung bình từ 1.100 m.m đến 1.200 m.m

Đ 3,3 12

Đ 3,2 12

Đ 3,1 12

T-TN 3,1 18

T-TN 4,4 18

T-TN 4,7 20

T-TN 4,3 15

T-TN 2,7 20

T-TN 2,5 25

B-ĐB 2,6 12

B-ĐB 3,5 25

từ 5-8cm/s ở ven bờ và 8 - 10cm/s ở ngoài khơi,tới khu vực Cà Mau do bị ảnh hưởng bởi hoàn lưu của vùng biển Đông hướng từ Đông xuống dòng chảy có

xu thế tách ra và hướng về phía Tây

1.1.3.Kinh tế,xã hội,nhân văn

Mạng lưới giao thông xe buýt có khá sớm, từ Rạch Giá người ta có thể đi xe buýt theo 4 chuyến đến các huyện khác

Hiện tại, Cảng hàng không Rạch Giá (Trước đây gọi là sân bay Rạch Sỏi) là sân bay duy nhất ở Rạch Giá với các chuyến bay của Hãng Hàng không Quốc gia Việt Nam

đi 2 chiều đến cả Thành phố Hồ Chí Minh và Phú Quốc

Thành phố Rạch Giá có 2 bến tàu khách lớn là bến tàu du lịch Rạch Giá hay bến tàu

Phú Quốc và bến tàu Rạch Mẽo Tàu cao tốc là lựa chọn ít tốn kém hơn cho những

ai muốn ra đảo Phú Quốc hay huyện Kiên Hải Ngoài ra còn bến tàu Rạch Mẽo, chủ yếu vận chuyển hành khách và hàng hóa đi Miệt Thứ - U Minh Thượng

Văn hóa và du lịch:

Rạch Giá chính là nơi có nhiều cảnh quan và tiềm năng sông nước biển đảo, lại có sức hút mạnh mẽ đối với thực khách phương xa khi đến thăm thành phố Người Việt, Hoa và Khmer là những con người ấy đã dựng xây, thành tạo nên một nền văn hóa đặc sắc đậm đà bản sắc dân tộc mà người đời thường gọi là văn minh xứ Rạch Giá, cùng vô số đền đài, chùa chiền và hàng trăm công trình thờ tự nổi tiếng khắp vùng Nam Bộ

Mặc dù là vùng xa xôi của tổ quốc, nhưng đất Rạch Giá không hề vắng bóng những anh hùng dân tộc, hết lòng chặt dạ vì dân vì nước, mà điển hình là Nguyễn Trung Trực đã đền nợ nước khi tuổi chưa đầy ba mươi Cho đến hôm nay, Lễ tế Anh hùng Dân tộc Nguyễn Trung Trực vẫn được tổ chức trang trọng vào các ngày 26, 27, 28 tháng 8 âm lịch

Đây là lễ hội lớn nhất và có sức thu hút mạnh nhất ở Rạch Giá Có thể coi đây là 1 sản phẩm du lịch rất đáng giá và mang lại nhiều giá trị Ngày nay, lễ hội được tổ chức ngày một trang nghiêm với các hoạt động tế lễ đẹp mắt và văn minh

Vào dịp lễ hội tháng Tám hàng năm, dân thập phương đổ về Rạch Giá rất đông Nhiều nhà hảo tâm, và cả người bình dân đã đóng góp tiền của, công sức, cơm gạo

để làm cơm thết đãi du khách Người ta nô nức đi "ăn cơm đình", đó là bát cơm tình nghĩa, bát cơm của người Rạch Giá thết đãi du khách phương xa đã không ngại đường xá xa xôi đến đây dự lễ

Kinh tế:

Thành phố Rạch Giá là một trong 4 đô thị trọng điểm của Đồng bằng sông Cửu Long gồm Rạch Giá - Long Xuyên - Cần Thơ và Cà Mau Không chỉ là đô thị lớn của vùng, Rạch Giá còn là khu vực có nền kinh tế phát triển năng động của cả nước, nhất là kinh tế biển và dịch vụ thương mại Thành phố biển miền Tây Nam này ngày càng có nhiều người biết đến hơn là bởi Rạch Giá đang sở hữu khu đô thị lấn biển đầu tiên và lớn nhất Việt Nam

Tháng 5 năm 2011, Thủ tướng chính phủ đã cho khởi công tuyến tránh TP Rạch Giá dài 20 km, dự kiến 2014 sẽ hoàn thành Đây là dự án thành phần của tuyến

hành lang ven biển Tây nối Việt Nam với Campuchia và Thái Lan nhằm gắn kết và đẩy mạnh phát triển các thành phố ven Vịnh Thái Lan gồm Pattaya - Sihanouk ville

1.2 LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU KHU VỰC

Những nghiên cứu ở vùng biển nông ven bờ:

Hầu hết các công trình nghiên cứu lớn tập trung chủ yếu vào các vấn đề về địa tầng, cấu trúc địa chất, trầm tích tầng mặt…Trong đó phải kể đến các chương trình quốc gia về nghiên cứu biển

- Từ năm 1975-1980 chương trình điều tra vùng biển Minh Hải-Thuận Hải đã được thực hiện nhờ tàu “Biển Đông” và NCB03 tại 352 trạm khảo sát ở độ sâu 14 -125m Đặc điểm địa mạo, trầm tích tầng mặt và các cấu trúc sâu đáy biển được nghiên cứu ở mức khái quát Địa tầng các bồn Kainozoi đã được nghiên cứu

và phân chia một cách khá chi tiết (Lê Văn Cự và nnk, 1980)

- Các chương trình nghiên cứu biển 48.06 (1981-1985), 48B (1986-1990) do Giáo

sư, Tiến sĩ Đặng Ngọc Thanh chủ trì đã điều tra tổng hợp vùng biển và thềm lục địa Việt Nam Đã có những đề xuất về phương hướng biện pháp sử dụng hợp lý các nguồn lợi tự nhiên biển

- Các năm 1991-1995 chương trình nghiên cứu biển KT03-02 được thực hiện Trong đó đề tài “Địa chất, địa động lực và tiềm năng khoáng sản vùng biển Việt Nam” do Bùi Công Quế chủ biên Báo cáo đã nêu được những cấu trúc địa chất

chính của phần móng cũng như hệ thống đứt gẫy chính của thềm lục địa Việt Nam, đã làm sáng tỏ địa tầng Đệ tam của đá móng trước Kainozoi.

- Ngoài ra, còn có khá nhiều các chương trình hợp tác quốc tế nghiên cứu tổng hợp biển Việt Nam được tiến hành trên các tàu nghiên cứu biển: Tàu Berill (1988), tàu Nexmcianov (1982-1987), tàu Lavrentyev(1987-1988), tàu Vucakolo

Trong thời gian này cũng đã có khá nhiều chuyên đề nghiên cứu chuyên sâu như “Cấu trúc địa chất các bể trầm tích Kainozoi ven biển Việt Nam” tỷ lệ1/100.000 của Nguyễn Giao, “Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố tự nhiên chính trên biển tới quá trình hình thành và phân bố trầm tích hiện đại ở phía ngoài

hệ thống sông Cửu Long, thềm lục địa Việt Nam” do Nguyễn Văn Nhân và n.n.k thực hiện 1998, và nhiều công trình nghiên cứu về trầm tích Đệ tứ của Nguyễn Địch Dỹ

Năm 1998 trong hội nghị môi trường toàn quốc đã công bố một số công trình nghiên cứu về môi trường, Địa hóa môi trường có liên quan đến vùng biển ven bờ Rạch Gias – Vũng Tàu,đó là kết quả của đề án EU- INCO Cửu Long đã đánh giá nguồn gây ô nhiễm, mức độ và quá trình gây ô nhiễm của các chất hữu cơ, vô

và nguồn tài liệu, mẫu vật, thu thập rất phong phú Đề án đã được tổng kết năm

2001 với kết quả chính là thành lập được bộ bản đồ tỷ lệ 1/ 500.000 trên toàn đới biển ven bờ Việt Nam (0-30m nước), bao gồm: bản đồ độ sâu đáy biển, địa mạo, địa chất Đệ tứ, trầm tích tầng mặt, thuỷ động lực, cấu trúc kiến tạo, dị thường xạ phổ, dị thường địa hóa, phân bố và dự báo khoáng sản, địa chất môi trường.Trong

đó một phần kết quả nghiên cứu của nghiên cứu sinh về dị thường địa hóa các nguyên tố, địa hóa môi trường, chỉ thị đánh dấu phân tử thuộc vùng biển Rạch Giá – Vũng Tàu đã đƣợc sử dụng kịp thời cho báo cáo tổng kết của đề tài Như vậy,

ở một mức độ nào đó một số vấn đề liên quan đến Địa hóa môi trường đã được

đề cập, được nghiên cứu ở từng khu vực riêng biệt thuộc dải đất liền ven biển và biển nông ven bờ Rạch Giá – Vũng Tàu

Về công tác địa chất – địa vật lý biển: Công tác điều tra địa chất và tìm kiếm

khoáng sản ở vùng này được Liên đoàn Địa chất Biển (Trung tâm Địa chất và Khoáng sản Biển) thuộc Bộ Tài nguyên và Môi trường tiến hành trong những năm gần đây Đó là báo cáo “Điều tra địa chất và tìm kiểm khoáng sản rắn biển ven bờ (0-30m nước) Việt Nam tỷ lệ 1/500.000 do TSKH Nguyễn Biểu chủ biên (năm 2001)

Từ tháng 2 năm 2002 đến 2004, Liên đoàn Vật lý địa chất, Liên đoàn bản đồ Địa chất miền Bắc thuộc Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam hợp tác với Sở Địa chất Nhật Bản đang tiến hành nghiên cứu đồng bằng sông Mê Kông Hệ phương pháp tiến hành khảo sát gồm: Công tác khoan lấy mẫu địa chất để phân tích, công tác đo địa chấn đơn và đa kênh trên một số kênh rạch vùng đồng bằng sông Cửu Long, kết quả đã được báo cáo bước đầu vào tháng 2 năm 2004 tại Hà Nội Việt Nam Dự án do Yoshiki Saito quốc tịch Nhật Bản chủ nhiệm

Ngoài ra còn có một số công trình nghiên cứu của Tập đoàn Dầu khí quốc gia Việt Nam nghiên cứu chủ yếu về địa chất và khoáng sản (chủ yếu là dầu và khí đốt)

Bản thân các lớp than bùn này là các sản phẩm trầm tích lấp đầy các bề mặt bào mòn, xâm thực hình thành từ cuối Pleistocen gồm các thung lũng, hố xâm thực, hay các dòng sông cổ…Qua phân tích các tướng trầm tích hoá thạch, động thực vật, bào tử phấn hoa có thể lập lại lịch sử phát triển của đồng bằng sông Cửu Long trong giai đoạn địa chất Đệ Tứ vào thời kỳ thống Holocen như sau:

- Vào cuối thời kỳ Pleistocen toàn đồng bằng được nâng lên, các quá trình xâm thực bào mòn xẩy ra mạnh mẽ Kết quả là hình thành các bề mặt bào mòn uốn lượn nhấp nhô, các thung lũng, hố, rãnh, hào xâm thực, hay các dòng sông cổ Trên

bề mặt thể hiện mạnh mẽ các quá trình xâm thực, quá trình phong hoá tích tụ sắt và nhôm, quá trình laterit hoá xảy ra mạnh mẽ

- Từ cuối Pleistocen muộn đến đầu Holocen sớm (20Ka ÷10,0Ka) (K Stattegger 2009, Hanebuth, 2011) biển bắt đầu tiến từ từ vào lục địa nhưng phần ven biển và đồng bằng Sông Cửu Long vẫn chưa bị biển phủ, có khí hậu khá ẩm ướt Đồng thời với quá trình xâm thực, tích tụ của hệ thống sông, hồ xẩy ra mạnh

mẽ, là thời kỳ hình thành lớp phù sa màu mỡ, tạo điều kiện cho thảm thực vật phát triển mạnh mẽ trên các đầm lầy ven sông, hay đầm lầy ven biển, các sông hồ móng ngựa do sông đổi dòng v.v…Lớp thảm thực vật phát triển rất đa dạng và phong phú như các loại thân gỗ, thân mềm, rong rêu, cỏ các loại

- Từ 10,0 đến 6Ka: từ từ biển tiến vào và phủ kín toàn đồng bằng tới tận đông nam PhnomPenh vào 8Ka (Toru.Tamura et al, 2009), nhưng đến khoảng 6Ka biển tiến đạt đến cực đại (cực đại ngập lụt) Môi trường lý hoá thay đổi, thảm thực vật bị chết hàng loạt, đồng thời hình thành cùng với khoáng vật sét, chứa các mảnh vỏ sò,

ốc biển, mảnh Foraminifera chứa nước mặn khá điển hình Phần sớm chủ yếu tướng sông biển, đầm lầy sông biển, đầm lầy biển ven bờ với chiều sâu phân bố từ

1÷1.5m, nhiều nơi đến gần 30m, hoặc các tướng hạt thô chuyển dần lên hạt mịn phủ lên bề mặt phong hoá, đào khoét và chiều dày biến đổi rất lớn Các lớp bùn được hình thành trong quá trình này cùng với lớp mùn thực vật Tướng hạt chuyển dần từ thô-mịn khá dày bao gồm tướng biển, sông biển tuỳ theo không gian dày vài mét đến hàng chục mét

- Từ khoảng 6Ka đến nay là thời kỳ biển lùi ra, quá trình xâm thực, tích tụ lại tiếp tục diễn trở lại, thảm thực vật lại tiếp tục hình thành Do quá trình xâm thực, tích tụ lại tiếp tục tái diễn nên lớp sét kaolin nhiều chỗ bị bào mòn, các trầm tích biển, aluvi hiện đại được hình thành lấp đầy cho tới nay

Như vậy trong suốt quá trình thành tạo, đồng bằng luôn chịu ảnh hưởng lớn của tổ hợp các tác nhân của quá trình lắng đọng trầm tích như: động năng các dòng mặt, bị ảnh hưởng nhiều bởi các đê cát chắn sóng ven biển cổ, nguồn gốc vật liệu trầm tích vừa tại chỗ, vừa nơi khác đưa tới đã tạo nên bộ mặt của đồng bằng sông Cửu Long vào thời kỳ Holocen là vô cùng phức tạp Chúng vừa mang một nét khá đặc trưng cho một thời kỳ địa chất khu vực, vừa mang một dấu ấn riêng của một vùng rộng lớn trầm tích tam giác châu có một mạng lưới và chế độ thuỷ văn rất phức tạp Nét riêng thể hiện tính bất đồng nhất về thành phần, cấu trúc không gian phức tạp và sự phân dị mạnh mẽ của đồng bằng sông Cửu Long trong thời kỳ

Trầm tích Đệ Tứ phát triển rất rộng rãi ở đồng bằng sông Cửu Long Ở đây có mặt các thành tạo từ Pleistocen sớm đến Holocen muộn với các kiểu nguồn gốc khác nhau Trầm tích Đệ Tứ được phân chia theo tuổi và nguồn gốc Các trầm tích cùng tuổi được xếp vào một phân vị địa tầng, mỗi phân vị địa tầng bao gồm các kiểu nguồn gốc khác nhau

Tổng hợp các công trình điều tra địa chất - khoáng sản ở tỷ lệ: 1:500.000,

1:200.000, 1:50.000 và các nghiên cứu chuyên đề, kết quả khảo sát bổ sung của dự

án này, trầm tích Đệ Tứ vùng nghiên cứu ven biển được chia làm 7 phân vị địa tầng

Bề dày đạt vài mét tới hàng chục mét

2 Trầm tích sông biển (amQ 1 1 )

Ở vùng biển Rạch Giá tập trầm tích này chỉ phát hiện theo tài liệu địa chấn nông độ phân giải cao Đó là các thành tạo sạn sỏi, cát sét, cát lẫn sét lấp đầy các

hố trũng nằm trên bề mặt đá gốc hoặc hố đào khoét trên bề mặt trầm tích Neogen

ở độ sâu trên 100m

3 Trầm tích biển (mQ 1 1)

Ở vùng biển Rạch Giá trầm tích biển Pleistocen hạ gặp trong nhiều lỗ khoan

ở bãi triều ven biển Ở vùng biển Rạch Giá các thành tạo này được mô tả trong lỗ khoan LK95-4 độ sâu 71,1 - 88,7m Trầm tích có đặc điểm phân lớp: dưới là cát hạt mịn lẫn sét màu xám nâu, tiếp đến là bột sét xen các dải cát bột lẫn mùn thực vật màu xám xanh, xám nâu Trầm tích biển Pleistocen hạ có bề dày lớn hơn khi

đi về phía Nam Mặt cắt của tầng trong lỗ khoan LK98-2 tại Gành Hào có đặc điểm như sau:

- Phía dưới là cát hạt trung mịn màu xám nhạt tới xám xanh, tiếp trên là bột sét phân lớp màu xám xanh có chứa các lớp mỏng mùn thực vật

- Phần trên là các lớp cát xen các lớp sét mỏng sau đó chuyển thành các lớp sét xen các lớp cát mỏng màu xám xanh được gắn kết yếu; trong lớp sét cát có pyrit xâm tán

- Các thành tạo mQ11 còn được xác định trong các băng địa chấn Độ sâu phân bố cũng tăng dần từ 70-80m (khu vực Tây quần đảo Nam Du) đến 120-210m (Tây- Tây Nam bán đảo Cà Mau) Bề dày chung của tầng thay đổi trong khoảng 10 - 90m

2 Pleistocen trung Q 1 2

Các thành tạo trầm tích hình thành trong Pleistocen trung ở vùng biển Rạch Giá có hai kiểu nguồn gốc sông biển (am) và biển (m)

4 Trầm tích sông biển amQ 1 2

Ở vùng biển Rạch Giá trầm tích amQ21 được xác định bởi tài liệu địa chấn nông độ phân giải cao Đó là các thành tạo cuội sỏi, cát, sét lấp đầy trong các hố đào khoét (mang đặc trưng của cửa sông cổ) trên bề mặt trầm tích Pleistocen sớm (Q11)

5 Trầm tích biển (mQ 1 2 )

- Vùng biển Rạch Giá: trầm tích mQ12 gặp trong nhiều lỗ khoan bãi triều Tại

lỗ khoan LK95-4 ở độ sâu 71,1-51,5m, thành phần trầm tích gồm:

Lớp dưới là cát bột mịn màu xám xanh, xám sáng thành phần đơn khoáng

Lớp trên gồm bột sét, bột cát xen cát màu xám, phía trên bị phong hoá loang lổ nhẹ, cấu tạo phân lớp mỏng

Theo tài liệu địa chấn các thành tạo mQ12 gặp trên toàn vùng biển Rạch Giá, ở độ sâu thay đổi từ 20-80m Bề dày chung của tầng 10-80m

3 Pleistocen thượng Q 1 :

3.1 Pleistocen thượng, phần dưới Q 1 3.1

6 Trầm tích sông biển (amQ13-1)

- Tại vùng biển Rạch Giá - Cà Mau, trầm tích amQ13-a được phát hiện trong các lỗ khoan bãi triều ở độ sâu từ khoảng 20 đến 40-50m

Trầm tích của tầng được đặc trưng bởi cát lẫn sạn sỏi (kích thước 0,5-2cm) ở phần đáy Sau đó chuyển lên trên là cát bột màu xám xanh lẫn mùn thực vật Lớp trên cùng là sét pha cát có màu loang lổ từ xám vàng tới nâu đá chứa kết hạch bột sét gắn kết yếu Các thành tạo này còn được ghi nhận trong các kiểu địa hình có dòng

2

chảy cổ (theo tài liệu địa chấn nông độ phân giải cao) Bề dày 5-10m

7 Trầm tích đầm lầy ven biển (mbQ 1 3-1 )

Trong vùng biển Rạch Giá - Cà Mau tầng trầm tích này gặp ở khu vực giữa đảo Nam Du và Tây Nam mũi Cà Mau Trong lỗ khoan bãi triều LK98-1 (độ sâu 55,5- 64,5m) gặp các thành tạo mbQ13-1 với thành phần là các lớp sét xen các lớp bột cát màu xám tối có cấu tạo phân lớp ngang; trong tầng có chứa nhiều mùn thực vật hoá than Bề dày 9m Theo tài liệu địa chấn nông độ phân giải cao các thành tạo mbQ13-1 có thành phần là trầm tích hạt mịn sét, bùn bột chứa than bùn và thường lấp đầy các địa hình vịnh, đầm lầy cổ.Bề dày 10-20m

8 Trầm tích biển (mQ 3-1 )

Tại vùng biển Rạch Giá các thành tạo mQ13-a có thành phần là sét sạn, sét xen bột cấu tạo phần lớn màu xám, màu xanh Bề dày 5-15m

3 2 Pleistocen thượng, phần trên Q 1 3.2

9 Trầm tích sông biển (amQ 1 3-2 )

Ở vùng biển Rạch Giá: các thành tạo amQ13-2 được xác định trong các mặt cắt địa chấn nông độ phân giải cao khu vực quần đảo Nam Du Với thành phần là cuội sạn, cát bột sét lấp đầy các lòng sông cổ Bề dày thay đổi từ 5-10m

10 Trầm tích biển (mQ 1 3-2 )

Đây là một trong những thành tạo lộ ra ở đáy biển nông ven bờ Rạch Giá –

Vũng Tàu.Tại vùng biển Rạch Giá trầm tích thuộc tầng lộ ra trên diện rộng ở đới 10

- 30m nước (thuộc các khu vực sông Ông Đốc, Rạch Giá, Nam Du) Đây là lớp sét bột, bột phong hoá loang lổ từ màu xám vàng, xám trắng tới loang lổ đỏ có chứa nhiều kết vón laterit Theo tài liệu địa chấn và khoan bãi triều bề dày của tầng 5-50 m

1.3.2Thống Holocen

1 Holocen hạ - trung Q21-2

11 Trầm tích sông (aQ2 1-2)

Chỉ xuất hiện tại vùng trước cửa sông Cửu Long Thành phần trầm tích

là cát, cát sạn, trên là lớp bột sét, bùn sét đặc trưng cho các thành tạo sông phát triển trong các lòng sông Hậu và sông Tiền cổ Bề dày 10-20m

12 Trầm tích biển đầm lầy (mbQ21-2)

Các thành tạo này được phát hiện ở cả hai vùng Đông và Tây theo tài liệu địa chấn và trong mẫu ống phóng trọng lực, khoan bãi triều Thành phần trầm tích gồm bùn sét, bùn cát màu xám đen giàu mùn thực vật hoặc sét xám đen có lẫn than bùn

Bề dày thay đổi từ 0,5-15m ở biển vùng Rạch Giá

13 Trầm tích biển sông (maQ21-2)

Tại vùng biển Rạch Giá không có dấu ấn của đường bờ cổ mà chỉ là các lạch triều cổ Trầm tích có thành phần là sạn sỏi laterit màu nâu giàu vỏ sò, vụn sinh vật, độ mài tròn, chọn lọc trung bình

14 Trầm tích biển (mQ21-2)

Tại vùng biển Rạch Giá trầm tích mQ11-2 lộ ra trên diện rộng ở khu vực biển Rạch Giá, U Minh (ngoài độ sâu 10m nước) và khu vực Cà Mau (ngoài 20m nước) Thành phần trầm tích là cát bùn, bùn cát Tại các khu vực gần những diện lộ của bề mặt sét loang lổ Q13-b trầm tích mQ11-2 có thành phần hạt thô là chủ yếu: sạn cát, sạn sỏi, sạn cát bùn Bề dày khoảng 0,5-20m

2 Holocen trung - thượng Q22-3

3 Holocen thượng Q23

15 Trầm tích biển (mQ23)

Trong vùng nghiên cứu trầm tích mQ23 chỉ phân bố ở khu vực Bắc sông Đốc- U Minh (ở độ sâu 0-15m nước) Trầm tích đặc trưng bởi bùn sét màu xám tới xám tối chứa mùn thực vật Chiều dày thay đổi 3-4m

16 Trầm tích biển sông (maQ23)

Ở vùng biển Rạch Giá trầm tích Q23 phân bố ở hai khu vực: Rạch Giá và cửa Bảy Hạp-Cà Mau Ở khu vực Rạch Giá trầm tích Q23 có thành phần là bùn

sét, bùn cát màu xám tối, xám nâu nghèo di tích sinh vật Bề dày 2-10m Trong vùng cửa Bảy Hạp trầm tích có thành phần hạt mịn là chủ yếu gồm bùn, sét, cát bùn màu xám tối xám nâu Trầm tích có cấu tạo phân lớp ngang tới hơi xiên Bề dày của tầng 5-10m.

Trầm tích maQ23 phát triển tiếp từ vùng biển Tây vòng qua mũi Cà Mau và kéo dài tới Vũng Tàu tạo thành một dải liên tục ở độ sâu 0-20m nước

17 Trầm tích biển sông đầm lầy (mabQ23)

Tại vùng biển Rạch Giá trầm tích mabQ23 phân bố ở bãi triều vịnh Rạch Giá, U Minh, vùng cửa Bảy Hạp tới Cà Mau Trầm tích gồm bùn, sét, bùn cát giàu mùn bã thực vật màu xám đen Chính trong các thành tạo mabQ23 ở vùng ven biển U Minh đã hình thành tầng than bùn với bề dày và trữ lƣợng khá lớn Bề dày của tầng 3-5m

CHƯƠNG II PHƯƠNG PHÁP ĐỊA CHẤN NÔNG ĐỘ PHÂN GIẢI CAO

2.1 PHƯƠNG PHÁP ĐỊA CHẤN NÔNG PHÂN GIẢI CAO

Phương pháp địa chấn nông phân giải cao (ĐCNPGC) là phương pháp địa chấn phản xạ phát và ghi các sóng địa chấn ở dải tần số cao từ 500Hz đến vài kHz được áp dụng để nghiên cứu chi tiết các thành tạo địa chất Pliocen – Đệ tứ, địa chất công trình biển, phục vụ xây cầu cảng, đường luồng, đường ống, cáp biển, xây dựng chân đế giàn khoan, đê ven biển, các công trình ven đảo và trên các đảo ngầm… Ngoài ra, phương pháp này còn được ứng dụng trong phát hiện, xác định các cồn cát ngầm dọc các lòng sông, cửa sông phục vụ xây dựng các công trình biển, khai

mở luồng lạch, kè đê chắn sóng…

2.1.1 Đặc điểm sóng phản xạ

2.1.1.1 Đặc điểm phản xạ từ các mặt ranh giới

Sự phản xạ của một xung âm học ở các ranh giới như nước/ không khí, nước/ trầm tích, trầm tích/ trầm tích là kết quả của sự thay đổi trở kháng âm học (acoustical impendances) ở các mặt ranh giới này Trở kháng âm học là tích của vận tốc sóng dọc và mật độ của nó

s m G K

ρ

Trong đó:

K: Độ nén của đất đá (dyn/cm3)-1G: Độ rắn chắc của đất đá (dyn/cm2) Trong các đá đã gắn kết, mật độ đóng một vai trò quan trọng đến sự thay đổi trở kháng âm học Độ gắn kết của các đá là kết quả của:

- Áp suất của các tập ở trên đè xuống như lớp nước hoặc các lớp trầm tích bên trên…

- Sự gắn kết do các dung dịch sillic và cacbonat trong lỗ hổng của trầm tính làm tăng độ rắn chắc của trầm tích đó

- Sự hình thành các khoáng vật mới qua quá trình hóa học trong trầm tích làm tăng độ rắn chắc của trầm tích đó

Tỷ số giữa biên độ sóng phản xạ và sóng tới ở một ranh giới giữa hai môi trường có trở kháng âm học khác nhau được biểu thị bằng hệ số phản xạ Trong trường hợp, tia tới đổ vuông góc với mặt phân cách, hệ số phản xạ R bằng:

1 2

1 2

Z Z A

Z1, Z2: Trở kháng âm học của môi trường bên trên và bên dưới

Khi độ kháng âm học của hai môi trường khác nhau nhiều, ví dụ như ở mặt phân cách giữa nước và không khí (mật độ không khí bằng khoảng 0.001 mật độ nước, vận tốc trong không khí bằng khoảng 0,25 vận tốc trong nước) thì gần như toàn bộ năng lượng của sóng tới bị phản xạ ngược trở lại Trong khi đó, năng lượng phản xạ ở mặt ranh giới giữa các lớp trầm tích thường rất nhỏ vì trở kháng âm học giữa hai môi trường khác nhau không nhiều

Cần lưu ý rằng hệ số phản xạ theo (2.3) chỉ sử dụng trong các trường hợp tia đến vuông góc, trong thực tế khi quan sát xa nguồn còn tồn tại các yếu tố khác ảnh hưởng đến biên độ tín hiệu phản xạ là:

- Góc đến

- Độ hấp thụ của trầm tích

- Mất năng lượng sóng do quá trình mở rộng mặt sóng

- Sự tán xạ do mặt phản xạ không bằng phẳng

2.1.1.2 Đặc điểm trường sóng địa chấn khi quan sát trong môi trường nước

Sự khác biệt cơ bản giữa địa chấn biển và địa chấn đất liền là sự tồn tại lớp nước biển Lớp nước biển, một mặt tạo điều kiện thuận lợi cho các khảo sát địa chấn trên biển (di chuyển thiết bị nhanh, đơn giản, môi trường phát và thu sóng

đồng nhất), song sự có mặt lớp nước biển cũng là xuất hiện các đặc điểm riêng của trường sóng địa chấn Trong phần này, chúng ta xét các đặc điểm này

Để hiểu được trường sóng do nước biển tạo ra, trước hết chúng ta xét tốc độ truyền sóng đàn hồi của lớp nước biển

 Tốc độ truyền sóng của lớp nước biển

Cũng như môi trường nước nói chung, trong nước biển không tồn tại biến dạng hình dạng (biến dạng méo dạng) vì vậy chỉ tồn tại sóng dọc Sự không có mặt các sóng ngang làm bức tranh sóng quan sát trên biển đơn giản hơn nhiều trên mặt đất Chúng ta xét các đặc điểm thay đổi tốc độ truyền sóng dọc trong lớp nước biển

Tốc độ truyền sóng (v) của nước biển phụ thuộc vào ba yếu tố: nhiệt độ, áp suất và độ mặn của lớp nước Các yếu tố trên làm thay đổi modun đàn hồi thể tích

η và mật độ ρ0 của lớp nước và làm thay đổi tốc độ truyền sóng âm trong nước, nó được liên hệ với nhau qua công thức(2.4)

Do trên thực tế rất khó đo chính xác khoảng cách giữa nguồn phát đến máy thu nên để xác định tốc độ truyền sóng của nước biển, người ta sử dụng các công thức thực nghiệm để tính vận tốc

Nhìn chung, quy luật thay đổi tốc độ của lớp nước biển như sau:

- Ở phần sát mặt nước với chiều dày khoảng 20m là lớp nước có tốc độ truyền sóng nhỏ (khoảng 1.450m/s)

- Ở độ sâu từ 20m đến độ sâu khoảng 1.000m tốc độ từ từ tăng lên và ở độ sâu 700m đến 800m tốc độ có thể đạt tới 1.500m/s

- Trong độ sâu 1.000m đến 1300m tốc độ giảm xuống tạo ra “kênh dẫn sóng” với tốc độ 1.400m/s

- Phía dưới kênh dẫn sóng tốc độ tăng lên từ từ đạt 1.540m/s ở độ sâu 5000m nước

 Quan hệ giữa độ dịch chuyển của các hạt vật chất với áp suất âm

Khác với địa chấn trên đất liền, trong địa chấn biển để thu sóng người ta chủ yếu sử dụng các máy thu điện áp đặt trong lớp nước và tiến hành thu nhận các dao động áp suất thủy tĩnh khi tồn tại các dao động địa chấn phát triển trong lớp nước Hoạt động của máy móc thu địa chấn loại này dựa vào hiệu ứng áp điện

Đặc điểm quan sát sóng như vậy khác biệt với đặc điểm quan sát các đạo hàm dịch chuyển (tốc độ hoặc gia tốc dịch chuyển) trên đất liền Vì vậy đòi hỏi chúng ta phải xem xét quy luật thay đổi áp suất của lớp nước khi trong nó tồn tại trường dao động sóng đàn hồi

Mối quan hệ giữa tốc độ dịch chuyển và áp suất biến đổi của lớp nước được

mô tả bằng một trong những phương pháp thủy động lực – phương pháp chuyển động

Đối với chất lỏng lý tưởng, khi không tồn tại ngoại lực tác dụng vào khối chất lỏng đó (thí dụ như trọng lực) thì phương trình chuyển động của nó có dạng như phương trình:

gradP dt

y V t

chúng chính là hình chiếu của véctơ tốc độ dịch chuyển lên các trục tọa độ x,y,z và

là tọa độ của điểm chuyển động tính từ vị trí cân bằng

2.1.2 Quá trình truyền sóng.

Tín hiệu được phát ra từ nguồn âm học bao gồm một dải các tần số khác nhau Khi đánh giá các đặc trưng của tín hiệu âm học có tần số nhất định cần quan tâm đến bước sóng xác định theo công thức:

λ = v/f (2.10)λ: Bước sóng (m)

v: Vận tốc sóng âm, m/s

f: Tần số sóng âm, Hz

Từ trước đến nay quá trình truyền sóng được coi như là đường truyền một tia sóng Tuy nhiên, thực tế nguồn sóng âm sinh ra một mặt sóng lan truyền theo hình cầu dọc theo phương truyền sóng Khi mặt sóng tiếp xúc với đáy biển, một diện tích nhất định sẽ được trao đổi năng lượng âm học, nhưng chỉ có một diện tích tương đối nhỏ có khả năng phản xạ Diện tích này gọi là đới Fresnel thứ nhất, có dạng một hình tròn trên mặt phản xạ nằm ngang Kích thước của đới này phụ thuộc vào bước sóng ưu thế của sóng tới và độ sâu của mặt phản xạ và nằm trong phạm vi vành tròn

có khoảng cách từ tâm đến chu vi được xác định bằng 1/4 bước sóng Do đó tín hiệu

có bước sóng dài hơn, tần số thấp hơn sẽ có diện tích đới Fresnel lớn hơn so với tín hiệu tần số cao hơn đồng thời diện tích đới Fresnel cũng tăng nên theo độ sâu Mức

độ lan truyền sóng theo hình cầu quyết định độ phân giải ngang của băng ghi

2.1.3 Sự suy giảm năng lượng trong quá trình truyền sóng.

Sóng âm học khi lan truyền trong môi trường truyền sóng sẽ xảy ra hiện tượng suy giảm năng lượng Có ba cơ chế chính của sự suy giảm này: Mở rộng mặt sóng, hấp thụ năng lượng, phản xạ - khúc xạ trên mặt ranh giới

 Mở rộng mặt sóng

Mặt sóng được hình thành tại nguồn âm lan truyền theo hình cầu trong môi trường đồng nhất Năng lượng tại mặt sóng suy giảm tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách sóng đã lan truyền Loại suy giảm này không phụ thuộc vào tần số.Trong khảo sát địa chấn biển nông nguồn âm và đầu thu tương đối gần so với mặt phản xạ cần nghiên cứu, sự thất thoát năng lượng hình học khi truyền qua lớp nước nhỏ hơn nhiều so với khảo sát ở vùng nước sâu, do đó có thể sử dụng nguồn năng lượng thấp hơn mà vẫn đạt được độ xuyên thấm tương đương Nguồn sóng âm được kéo chìm sâu, gần đáy biển sẽ hạn chế bớt loại suy giảm năng lượng này

 Hấp thụ năng lượng

Đây là nguyên nhân chính của sự suy giảm, là kết quả của sự chuyển đổi một chiều từ năng lượng sang nhiệt lượng khi sóng truyền trong môi trường truyền sóng

Thất thoát năng lượng sóng kiểu này rất nhỏ khi sóng truyền qua nước Tuy nhiên

sự suy giảm này là đáng kể do ma sát nội giữa các hạt vật chất khi sóng truyền qua vật liệu dưới đáy biển Vật liệu đậm đặc, có độ chọn lọc và liên kết tốt làm suy giảm năng lượng ít hơn so với vật liệu liên kết yếu và độ chọn lọc không cao do năng lượng được truyền qua với sự suy giảm do ma sát giữa các hạt thấp Ngược lại, sóng truyền qua cát, sỏi bở rời bị hấp thụ rất mạnh do mất năng lượng bởi ma sát tại bề mặt tiếp xúc của các hạt Trong bùn mịn năng lượng ít bị suy giảm vì sóng được truyền qua nước có sẵn trong thành phần của vật liệu trầm tích Loại suy giảm năng lượng này giảm dần theo độ sâu do độ lỗ rỗng của trầm tích giảm dần Các tần số cao hơn bị hấp thụ năng lượng nhiều hơn, do đó các nguồn tần số cao không có khả năng xuyên thấm sâu như các tín hiệu có tần số thấp hơn

Cần có sự cân đối giữa các kết quả có thể thu được từ nguồn âm năng lượng cao – tần số thấp nhằm tăng độ sâu nghiên cứu và nguồn năng lượng thấp – tần số cao nhằm tăng độ phân giải Việc tăng năng lượng phát với hệ số gấp đôi nhằm tăng

độ sâu nghiên cứu có hiệu quả kém hơn so với việc giảm tần số cùng với hệ đó Vì

lý do đó, trong nhiều cuộc khảo sát người ta thường dùng hai đến ba nguồn địa chấn

có đặc tính tần số khác nhau hoạt động đồng thời

Tín hiệu phát ra từ nguồn âm bao gồm một phổ tần số Khi sóng lan truyền, các thành phần tần số cao bị hấp thụ mạnh hơn so với các thành phần tần số thấp

Do đó sóng phản xạ từ các thành tạo sâu hơn có thành phần tần số thấp chiếm ưu thế hơn so với sóng phản xạ từ các ranh giới gần đáy biển hơn

 Sự phản xạ và khúc xạ trên mặt ranh giới

Sóng âm học truyền đi trong môi trường tới các mặt ranh giới giữa các lớp có

độ trở kháng âm học khác nhau, tại đó một phần phản xạ và một phần khúc xạ do vậy năng lượng sóng được tách làm hai phần Phần phản xạ đi lên ta thu được, phần khúc xạ đi xuống năng lượng sóng đã bị giảm so với sóng tới, sóng khúc xạ đó là sóng tới của các ranh giới tiếp theo, cứ như vậy năng lượng sóng tới tới các ranh giới càng xa nguồn phát càng yếu Từ đó chúng ta muốn nghiên cứu các ranh giới càng sâu thì yêu cầu nguồn phát càng lớn

2.1.4 Độ phân giải địa chấn

Độ phân giải địa chấn là khả năng phân biệt các đối tượng địa chấn cần nghiên cứu trên lát cắt địa chấn Chúng ta có thể phân chia ra độ phân giải thẳng đứng và

độ phân giải ngang Độ phân giải phụ thuộc vào khoảng cách giữa hai cấu trúc so với bước sóng của tín hiệu tới Nguồn có bước sóng ngắn hơn (tần số cao hơn) sẽ có năng lượng phản hồi lớn hơn nhưng lại bị hấp thụ mạnh hơn trong quá trình truyền sóng nên độ xuyên thấm bị hạn chế hơn so với nguồn có tần số thấp hơn

 Độ phân giải đứng.

Độ phân giải đứng là khả năng phân biệt được hai mặt phản xạ sát nhau trên băng ghi địa chấn Như vậy độ phân giải càng cao thì hả năng phân biệt các mặt

phản xạ càng sít nhau Độ phân giải thẳng đứng h∆ được xác định như sau :

Độ phân giải thực thu được trong một chuyến khảo sát còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố bao gồm cả các yếu tố chủ quan như dải tần số phát, độ sâu thả máy thu, tốc độ chạy tàu và các yếu tố khách quan như điều kiện thời tiết, các đặc điểm hình học, vật lý của môi trường đất đá… Độ sâu thả máy thu là một trong những yếu tố có ảnh hưởng rất lớn tới chất lượng và độ phân giải của tín hiệu địa chấn phản xạ, được trình bày chi tiết trong công trình nghiên cứu của GS.TSKH Phạm Năng Vũ [Đề tài mã số 751704, Trường ĐH Mỏ - Địa chất, 2004]

 Độ phân giải ngang

Độ phân giải ngang là khả năng phân biệt các đối tượng khác nhau theo chiều ngang trên lát cắt địa chấn Độ phân giải này phụ thuộc vào diện tích đới Fresnel thứ nhất Năng lượng sóng đến một điểm trên mặt quan sát từ một mặt phản xạ không phải là một điểm mà thực chất đến từ một diện tích nhất định trên mặt phản

xạ Diện tích đó gọi là đới Fresnel thứ nhất, đới này được giới hạn bới khoảng cách giữa hai mặt sóng cách nhau 1/4 bước sóng Năng lượng của đới này đóng góp chủ yếu vào tín hiệu phản xạ so với các đới khác

(2.2)

Sóng địa chấn truyền đi trong môi trường với mặt sóng là hình cầu, khi truyền sóng mặt sóng mở rộng dần và biên độ giảm Trong môi trường có tốc độ không đổi thì biên độ tỷ lệ nghịch với khoảng cách đến nguồn r (m)

Trong thực tế, tốc độ tăng theo chiều sâu nên biên độ giảm nhanh hơn Sự

mở rộng mặt sóng theo chiều sâu cũng dẫn đến việc giảm dần độ phân giải Khi mặt sóng cầu đạt đến mặt ranh giới phản xạ có chiều sâu h, thì diện tích hình tròn nằm trên mặt phản xạ được giới hạn bởi mặt sóng có bán kính cong là h và h+ λ/4 được gọi là đới Fresnel thứ nhất

Đới Fresnel Mặt phản xạ

Như vậy, dao động nhận được ở điểm ghi là tổng của các dao động thành phần

do phần tử của mặt phản xạ có bán kính r gửi về Các dao động riêng rẽ của phần tử này bị ghi nhận giao thoa nên không tách biệt được ảnh hưởng của những phần nhỏ trong đới này, không thể quan sát một cách riêng biệt Trong khi đó các dao động

do các thành phần của mặt phản xạ nằm phía ngoài r sẽ triệt tiêu lẫn nhau do ngược pha nên không đóng góp thêm gì cho dao động ghi được ở điểm quan sát

Trong phương pháp địa chấn phản xạ phân giải cao, để đạt độ phân giải mong muốn người ta sử dụng dải tần số phát từ (1 ÷ 10) KHz và bước sóng địa chấn là (0.2 ÷ 2.0)m thì độ phân giải đứng sẽ đạt (0.05 ÷ 0.5)m, độ phân giải ngang r ≈ (0.5÷1.5)m

Để làm sáng tỏ vấn đề này có thể tính bán kính đới Fresnel tương ứng với các tần số phát và các chiều sâu khác nhau Thí dụ, trong môi trường có tốc độ trung bình vtb = 1700m/s, với tần số phát 100Hz, ở độ sâu 100m độ phân giải ngang là 30m, ở độ sâu 5m độ phân giải ngang chỉ còn 6m Cùng ở độ sâu 100m nhưng nếu tần số phát tăng từ 100 đến 3500Hz thì độ phân giải ngang

giảm từ 30m xuống 5m (hình 2.2)

Hình 2.2: Bán kính đới Fresnel thứ nhất theo chiều sâu ứng với các tần số phát

khác nhau

Bán kính đới Fresnel thứ nhất (m)

Như vậy, với dải tần số thay đổi trong khoảng từ (1000 ÷ 10000) Hz, phương pháp địa chấn phân giải cao có khả năng phân chia các lớp địa chất có độ dày từ vài chục đến một vài mét và phát hiện sự thay đổi tướng địa chấn, khoanh định các đối tượng địa chất có kích thước ngang từ một vài mét đến chục mét.

2.1.5 Yêu cầu kỹ thuật của các xung địa chấn.

Trong các loại khảo sát thì yêu cầu quan trọng nhất thường là phải đạt khả năng phân giải đứng và ngang cao nhất đồng thời cũng phải đạt độ sâu khảo sát theo yêu cầu Để đạt được yêu cầu cần phải dùng các nguồn sóng âm có các đặc trưng

1 Có tần số và độ dài xung thích hợp để đạt được độ phân giải cần thiết

2 Có năng lượng đủ lớn để xuyên tới độ sâu cần thiết và tín hiệu ghi được phải rõ ràng Độ sâu khảo sát là độ sâu lớn nhất mà tín hiệu được phản xạ còn ghi được còn ghi được rõ ràng và chính xác

2.1.6 Băng địa chấn và mặt cắt địa chấn.

Băng ghi địa chấn phản xạ là mặt cắt âm học của mặt cắt địa chất Mức độ trung thực của cấu trúc địa chất phản ánh lên băng địa chấn phụ thuộc vào thiết bị máy địa chấn và mức độ phức tạp của cấu trúc địa chất

Sự khác biệt rõ nét nhất giữa hai loại mặt cắt trên là trục thẳng đứng Trong băng địa chấn trục thẳng đứng biểu diễn thời gian đơn vị là ms, trong khi đó mặt cắt địa chất lại biểu diễn độ sâu đơn vị là m Hơn nữa băng địa chấn không ghi được các tín hiệu phản xạ từ các địa ngang dưới nguồn sóng âm mà chỉ ghi được các tín hiệu phía ngoài mặt phẳng thẳng đứng chứa nguồn sóng Mặt khác do giới hạn khả năng của máy ghi đã làm giảm mất một số tầng phản xạ gần xít nhau và không ghi được các tầng phản xạ ở quá sâu Cuối cùng là các đặc trưng không liên tục như đứt gãy và các đặc trưng khác có kích thước quá nhỏ so với độ dài bước sóng âm tạo nên các tán xạ làm tăng độ phức tạp trên băng địa chấn Các nguyên nhân và cách xác định các đặc trưng trên

 Biến dạng theo phương thẳng đứng (tỷ lệ đứng)

Các mặt nghiêng trong băng địa chấn phản xạ sẽ biến dạng khi thay đổi tỉ lệ ngang và tỉ lệ đứng Trục nằm ngang biểu diễn khoảng cách trong một thời gian nhất định, phụ thuộc vào tốc độ của tàu và tốc độ cuốn giấy khi ghi băng Tỷ lệ đứng biểu diễn thời gian sóng âm đi từ nguồn đến mặt đáy biển hoặc các mặt khác ở bên dưới rồi quay lên đầu thu Tỷ lệ này được chọn theo độ sâu của cột nước, khoảng cách (nhịp) tạo nguồn sóng âm khảo sát dự tính

Có thể điều chỉnh các biến dạng này trong phòng thí nghiệm đặc biệt là địa hình đáy biển bằng cách biết được vận tốc truyền sóng trong nước Còn hiệu chỉnh

độ nghiêng của các lớp nước bên dưới cần phải biết vận tốc truyền sóng trong các tập đá ở bên trên tầng phản xạ Việc đo vận tốc trong các tầng trầm tích là việc rất khó

 Sự biến dạng băng ghi đo độ nghiêng và độ cong của mặt phản xạ

Độ nghiêng của một mặt phản xạ trong băng không phải là độ nghiêng thực Khi tuyến khảo sát chạy qua một sườn nghiêng của đáy biển, năng lượng sóng âm

ghi nhận được ở đầu thu khi sóng phản xạ vuông góc với mặt phẳng nghiêng đó Do vậy, số liệu ghi trên băng là số liệu theo chiều thẳng đứng sẽ biểu diễn vị trí đáy biển ở phía trước là phía sau tàu Yếu tố này đưa đến kết quả là mặt nghiêng biểu kiến trên băng không phải là mặt nghiêng thực Ta có:

Cosq = tg ϕ (2.13)

q: Góc nghiêng của mặt phẳng nghiêng thực

ϕ: Góc nghiêng của mặt phẳng nghiêng biểu kiến

Mặc dù vậy, hai góc này gần như bằng nhau nếu như ϕ không vượt quá 15o trong trường hợp này sai số lớn nhất của độ nghiêng là 3%

Các uốn nếp ví dụ như nếp lõm, nếp lồi cũng bị biến dạng trên băng ghi địa chấn Đó là một tia phản xạ vuông góc với bề mặt cong của cấu trúc sẽ được ghi trên băng địa chấn như là một mặt ngay sát dưới tàu khảo sát

Độ biến dạng của các đặc trưng phụ thuộc vào tâm của độ cong thực, độ sâu của đặc trưng đó và tốc độ truyền sóng trong các lớp trên nó

Ngoài các đặc điểm biến dạng nêu trên, trên băng ghi địa chấn còn có thể xuất hiện nhiễu phản xạ nhiều lần…

2.1.7 Các loại nhiễu thường gặp trong địa chấn nông độ phân giải cao.

Trường sóng địa chấn đo được là trường dao động đàn hồi tổng, gồm các phần trường có ích hay tín hiệu và nhiễu địa chấn Tín hiệu có ích là phần trường mang thông tin về đối tượng khảo sát Nhiễu là phần trường không chứa các thông tin về đối tượng khảo sát và gây trở ngại cho việc xác định đối tượng khảo sát Do vậy, việc xác định được các loại nhiễu tồn tại trong tập hợp số liệu địa chấn là khâu quan trọng trong xử lý số liệu, nó giúp cho công việc xử lý có hiệu quả và chính xác hơn

Phương pháp địa chấn nông độ phân giải cao là phương pháp địa chấn biển thực hiện trên các vùng biển nông ven bờ, do đó nó ngoài các đặc điểm nhiễu của phương pháp địa chấn thông thường, nó cũng còn mang các đặc điểm nhiều đặc trưng của địa chấn biển

2.1.7.1 Nhiễu tần thấp

Các loại nhiễu tần thấp được gây ra bởi nhiều nguồn khác nhau, thường gặp

là các loại nhiễu xuất hiện do ảnh hưởng của lớp nước như các nhiễu gây bởi sóng biển, nhiễu gây bởi dòng chảy, nhiễu do các hoạt động chạy tàu… Các nhiễu này thường có dải tần số khác biệt với dải tần số tín hiệu và chúng thường nằm ở dải tần

số thấp hơn khá nhiều so với dải tần số tín hiệu Các kết quả thực nghiệm cho thấy rằng các nhiễu tần số trong địa chấn nông phân giải cao thường nằm trong khoảng

từ 30hz tới hơn 200hz và có biên độ lớn hơn đáng kể so với biên độ tín hiệu Các loại nhiễu này che lấp bức tranh chung của số liệu và suy giảm độ phân giải theo thời gian Trên mặt cắt số liệu nguyên thủy, có thể quan sát rất rõ phông nhiễu tần

số thấp gây bởi sóng biển Phông nhiễu tần số thấp đã che lấp bức tranh trường sóng và làm giảm độ phân giải theo thời gian Các nhiễu tần thấp này có dạng các

đường thẳng đứng không liên tục phân bố sát nhau trên bức tranh số liệu nguyên thủy.

2.1.7.2 Nhiễu tần cao

Một loại nhiễu khác thường gặp là nhiễu tần cao (nhiễu vi địa chấn) Loại nhiễu này có tần số lớn hơn hẳn tần số tín hiệu và khi xuất hiện trên mặt địa chấn có dạng các dải lấm tấm đen Quan sát phổ tần số thu được trên số liệu địa chấn

Sparker, ta có thể thấy sự khác biệt đáng kể giữa phổ tần số của tín hiệu và nhiễu

Dễ dàng nhận thấy biên độ của tín hiệu lớn hơn nhiều vi địa chấn từ hai đến ba lần,

và nhỏ hơn đáng kể so với nhiễu tần thấp Điều này là một điểm thuận lợi cho việc xác định các tham số cơ bản cho quá trình lọc tần số

Sóng (PXNL) là loại nhiễu phổ biến, nó xuất hiện ở hầu hết các điều kiện địa chất khác nhau, đặc biệt khi các lát cắt địa chất tồn tại mặt phản xạ mạnh thì loại nhiễu này trở thành trở ngại đáng kể cho việc quan sát các tín hiệu phản xạ đi từ tầng sâu

Có nhiều loại sóng ( PXNL) khác nhau, nhưng trong phạm vi địa chấn phân giải cao, chúng ta chỉ xét hai loại chính Đó là sóng vang và sóng vệ tinh:

Hình 2.3 Sóng phản xạ nhiều lần trong địa chấn phản xạ

Sóng vang

Hình 2.4 Sóng vang trong địa chấn nông độ phân giải cao

Trong địa chấn biển, sóng phản xạ nhiều lần từ đáy biển là loại nhiễu rất nguy hiểm (sóng vang) như trên hình 2.4 Nó là tập hợp các dao động hỗn độn có tần số cao hình thành do kết quả phản xạ sóng lặp lại nhiều lần trong lớp nước, do bề mặt nước/ không khí là một bề mặt phản xạ rất tốt, có hệ số phản xạ gần như bằng – 1 Dấu trừ cho biết phản xạ là ngược 1800 với pha đến ban đầu và giá trị (1) cho thấy gần như toàn bộ năng lượng được phản xạ trở lại nền đáy biển Ở những khu vực

có đáy biển phản xạ sóng mạnh, sóng nhiễu này có thể xóa nhòa sóng phản xạ có ích tại điểm mà nó xuất hiện

Trên mặt cắt địa chấn, sóng vang từ đáy biển xuất hiện giống như một ranh giới phản xạ, có hình dạng gần giống với hình dạng đáy biển và cách đáy biển một khoảng bằng bội số của chiều sâu thời gian của đáy biển

Sóng vệ tinh

Loại sóng phản xạ nhiều lần khác cũng thường xuất hiện trong địa chấn biển

đó là sóng vệ tinh do nguồn nổ hoặc do máy thu đặt ở trong môi trường nước, cách mặt thoáng một khoảng cách nhất định Loại nhiễu này hình thành do sóng địa chấn

từ nguồn phát ra truyền tới mặt ranh giới nước/không khí hoặc sóng phản xạ trở về đập vào mặt ranh giới này trước khi về máy thu Loại sóng này xuất hiện trên mặt cắt địa chấn dưới dạng đường đồng pha song song, cách mặt đáy biển một khoảng không đổi do độ chìm của nguồn phát và máy thu là đại lượng ít thay đổi Sóng vệ tinh gây khó khăn cho việc quan sát đặc điểm trường sóng của tập địa chấn trên cùng

2.1.7.4 Các loại sóng nhiễu khác

Ngoài các loại nhiễu đã trình bày trên, trong địa chấn biển phân giải cao còn

có thể tồn tại một số đặc điểm khác ảnh hưởng ít nhiều đến việc quan sát số liệu như sóng sườn hình thành do dự phản xạ từ các cấu trúc địa chất không nằm trên mặt phẳng mà tuyến khảo sát đi qua, ví dụ như các mũi đáy biển, đảo ngầm, vùng

lộ đá gốc, mặt cong dạng bậc,hoặc sóng tán xạ được hình thành do kích động của sóng tới vào các đối tượng có kích thước nhỏ và có tham số đàn hồi khác biệt rõ rệt với môi trường xung quanh Các đặc điểm phản xạ sóng này gặp không thường xuyên và không ảnh hưởng quá lớn đến quá trình phân tích số liệu

2.1.8 Xử lý số liệu địa chấn nông phân giải cao

Số liệu địa chấn được đưa vào xử lý nhằm mục đích chuyển đổi số liệu thu được thành một hình ảnh trung thực nhất có thể, được sử dụng để nghiên cứu các cấu trúc nằm bên dưới bề mặt Khi hệ thống thiết bị thu nổ đã được thiết kế tối ưu thì chỉ cần sử dụng một số bước xử lý tối thiểu nhất Quá trình xử lý bao gồm một

số bước áp dụng các thuật toán bằng ngôn ngữ máy tính đối với số liệu, được thực hiện bởi các nhà địa vật lý, với sự tham gia của người minh giải tài liệu để có thể