Nghiên cứu sự ảnh hưởng của cấu trúc địa chất và hoạt động kiến tạo đến nhiệt độ, thành phần hóa học của nước ngầm khu vực la phù – thuần mỹ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --- Vũ Thị Thương NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT, HOẠT ĐỘNG KIẾN TẠO ĐẾN NHIỆT ĐỘ, THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA NƯỚC

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

Vũ Thị Thương

NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT, HOẠT ĐỘNG KIẾN TẠO ĐẾN NHIỆT ĐỘ, THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA

NƯỚC NGẦM KHU VỰC LA PHÙ – THUẦN MỸ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – Năm 2014

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

Vũ Thị Thương

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT, HOẠT ĐỘNG KIẾN TẠO ĐẾN NHIỆT ĐỘ, THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA

NƯỚC NGẦM KHU VỰC LA PHÙ – THUẦN MỸ

Chuyên ngành: Khoáng vật học và địa hóa học

Mã số: 60440205

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS CHU VĂN NGỢI

Hà Nội – Năm 2014

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 9

defined

1.1 Điều kiện tự nhiên Error! Bookmark not defined 1.1.1 Vị trí địa lý Error! Bookmark not defined 1.1.2 Địa hình Error! Bookmark not defined 1.1.3 Đặc điểm khí hậu Error! Bookmark not defined 1.1.4 Tài nguyên khoáng sản Error! Bookmark not defined 1.1.5 Đặc điểm thủy văn Error! Bookmark not defined 1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội và dân cư Error! Bookmark not defined 1.2.1 Đặc điểm hoạt động kinh tế Error! Bookmark not defined 1.2.2 Đặc điểm dân cư và cơ sở hạ tầng Error! Bookmark not defined

CHƯƠNG 2: LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU, PHƯƠNG PHÁP LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 13

2.1 Lịch sử nghiên cứu Error! Bookmark not defined 2.1.1 Lịch sử nghiên cứu địa chất Error! Bookmark not defined 2.1.2 Lịch sử nghiên cứu môi trường nước Error! Bookmark not defined 2.2 Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu Error! Bookmark not defined 2.2.1 Phương pháp luận Error! Bookmark not defined 2.2.2 Phương pháp nghiên cứu Error! Bookmark not defined

CHƯƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT VÀ HOẠT ĐỘNG KIẾN TẠO Error! Bookmark not defined

3.1 Địa tầng Error! Bookmark not defined

3.2 Các thành tạo magma 29

3.3 Đặc điểm kiến tạo Error! Bookmark not defined

CHƯƠNG 4: ĐẶC ĐIỂM NƯỚC NGẦM Error! Bookmark not defined

4.1 Đặc điểm các tầng chứa nước và cách nước Error! Bookmark not defined

4.1.1 Khu vực La Phù Error! Bookmark not defined

4.1.2 Khu vực Thuần Mỹ Error! Bookmark not defined

4.2 Đặc điểm nhiệt độ nước ngầm 49

4.3 Đặc điểm thành phần hóa học nước ngầm Error! Bookmark not defined 4.3.1 Đặc điểm các nguyên tố đa lượng Error! Bookmark not defined

4.3.2 Thành phần các nguyên tố vi lượng 58

4.3.3 Kiểu hóa học của nước Error! Bookmark not defined

4.4 Nguồn gốc hình thành nhiệt độ và thành phần hóa học đặc trưng của nước tầng

qp Error! Bookmark not defined

4.4.1 Nguồn gốc hình thành nhiê ̣t đô ̣ Error! Bookmark not defined

4.4.2 Nguồn gốc hình thành thành phần hóa học đặc trưng của nước tầng qp 68 4.5 Đánh giá chất lượng nước khoáng 78 4.5.1 Đánh giá chất lượng nước khoáng theo hàm lượng các ion đa lượng trong nước 78 4.5.2 Đánh giá chất lượng nước khoáng theo các chỉ tiêu định danh nước khoáng

(12 chỉ tiêu) Error! Bookmark not defined

4.5.3 Đánh giá chất lượng nước khoáng thiên nhiên đóng chai theo QCVN 6.1-

2010/ BYT Error! Bookmark not defined 4.5.4 Đánh giá khả năng sử dụng ngâm tắm chữa bệnhError! Bookmark not defined

KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO 98

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1: Sơ đồ vị trí lấy mẫu 18 Hình 3.1: Bản đồ địa chất khu vực La Phù - Thuần Mỹ 28

Hình 3.2: Sơ đồ đứt gãy khu vực nghiên cứu Error! Bookmark not defined

Hình 3.3: Đứt gãy nghịch có phương á kinh tuyến tại xã La Phù,Thanh Thủy,

Phú Thọ Error! Bookmark not defined

Hình 3.4: Đứt gãy nghịch có phương á kinh tuyến tại xã Tứ Mỹ, Tam Nông, Phú Thọ

Error! Bookmark not defined

Hình 3.5: Sơ đồ địa chất vùng Thuần Mỹ, Ba Vì, Hà Nội 38 Hình 3.6: Mặt cắt địa chất thủy văn tuyến A – B 39

Hình 3.7: Sơ đồ các đới đứt gãy ở trũng Hòa Bình Error! Bookmark not defined Hình 4.1: Bản đồ địa chất thủy văn mỏ nước khoáng Thanh Thủy – Phú Thọ Error!

Bookmark not defined

Hình 4.2: Bản đồ điểm nghiên cứu địa nhiệt mỏ nước khoáng Thanh Thủy Error!

Bookmark not defined

Hình 4.3: Bản đồ đẳng nhiệt mỏ nước khoáng Thanh Thủy – Phú Thọ Error!

Bookmark not defined

Hình 4.4: Sơ đồ phân bố các lỗ khoan khai thác nước mỏ nước khoáng Thuần Mỹ

Error! Bookmark not defined

Hình 4.5: Mối quan hệ giữa SO42- và δ34S trong sulphat tan trong nước các giếng khoan

Error! Bookmark not defined

Hình 4.6: Quan hệ giữa Cl-/SO42- và δ34S trong các giếng khoan sâu Error!

Bookmark not defined

Hình 4.7: Quan hệ giữa [Ca2+

]/[SO42-] trong các mẫu nước giếng và δ34

S tương ứng trong sulphat tan trong các mẫu nước giếng khoan sâu hơn 30m khu vực Thuần Mỹ,

Ba Vì, Hà Nội 75 Hình 4.8: Mối quan hệ giữa SO42- và δ34S trong các giếng khơiError! Bookmark

not defined

Hình 4.9: Mối quan hệ SO4

của các giếng khơi vào mùa mưa và mùa khô 77

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1: Số khối, đồng vị và giới hạn phát hiện đối với các nguyên tố bằng

phương pháp AAS Error! Bookmark not defined

Bảng 4.1: Kết quả bơm thí nghiê ̣m và khai thác - thí nghiệm các l ỗ khoan trong đới nước khoáng 48 Bảng 4.2: Các đặc trưng thống kê nhiệt độ nước ngầm khu vực Thanh Thủy 49

Bảng 4.3: Đặc trưng thống kê nhiệt độ nước ngầm khu vực Thuần Mỹ Error!

Bookmark not defined

Bảng 4.4: Đặc trưng thống kê hàm lượng các nguyên tố đa lượng nước ngầm khu

vực Thanh Thủy Error! Bookmark not defined

Bảng 4.5: Các đặc trưng thống kê hàm lượng các nguyên tố đa lượng nước ngầm khu vực Thuần Mỹ 58 Bảng 4.6: Hàm lượng một số nguyên tố vi lượng trong nước ngầm khu vực Thanh Thủy 59 Bảng 4.7: Hàm lượng một số nguyên tố vi lượng trong nước ngầm khu vực Thuần Mỹ

Error! Bookmark not defined

Bảng 4.8: Kết quả phân tích hàm lượng kim loại nặng khu vực La Phù – Thuần Mỹ

Error! Bookmark not defined Bảng 4.9: Hàm lượng radon trong nước khoáng khu vực Thanh Thủy Error!

Bookmark not defined

Bảng 4.10: Kết quả phân tích một số chỉ tiêu đa lượng nước khoáng hóa nóng tại khu vực La Phù - Thuần Mỹ 67 Bảng 4.11: Kết quả phân tích hàm lượng các ion đa lượng tại các lỗ khoan 79 Bảng 4.12: Đánh giá chất lượng nước khoáng vùng La Phù – Thuần Mỹ theo tiêu chuẩn định danh nước khoáng đối với LK101 81 Bảng 4.13: Đánh giá chất lượng nước khoáng vùng La Phù – Thuần Mỹ theo tiêu

chuẩn định danh nước khoáng đối với LK58 Error! Bookmark not defined

Bảng 4.14: Đánh giá chất lượng nước khoáng vùng La Phù – Thuần Mỹ theo tiêu

chuẩn định danh nước khoáng đối với LK1 Error! Bookmark not defined

Bảng 4.15: Đánh giá chất lượng nước khoáng vùng La Phù – Thuần Mỹ theo tiêu

chuẩn định danh nước khoáng đối với LK2 Error! Bookmark not defined

Bảng 4.16: Đánh giá chất lượng nước khoáng tại LK101 theo tiêu chuẩn nước

defined

Bảng 4.17: Đánh giá chất lượng nước khoáng tại LK58 theo tiêu chuẩn nước khoáng thiên nhiên đóng chai QCVN 6.1-2010/BYT 88 Bảng 4.18: Đánh giá chất lượng nước khoáng tại LK1 theo tiêu chuẩn nước khoáng

thiên nhiên đóng chai QCVN 6.1-2010/BYT Error! Bookmark not defined

Bảng 4.19: Đánh giá chất lượng nước khoáng tại LK2 theo tiêu chuẩn nước khoáng

thiên nhiên đóng chai QCVN 6.1-2010/BYT Error! Bookmark not defined

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ

KT – TN Khai thác – thí nghiệm

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Nước dưới đất nói chung và nước ngầm nói riêng là nguồn tài nguyên thiên nhiên

vô cùng quý giá Khi nguồn nước ngầm đó đáp ứng đủ các điều kiện về nhiệt độ và các yếu tố đặc hiệu để trở thành nước khoáng – nước nóng thì nó ý nghĩa rất lớn trong sự phát triển kinh tế của mọi quốc gia trên thế giới

Theo quy định tại Luật khoáng sản số 60/2010/QH12 được Quốc Hội thông qua ngày 17 tháng 11 năm 2010 thì nước khoáng được định nghĩa như sau: “Nước khoáng là nước thiên nhiên dưới đất, có nơi lộ trên mặt đất, có thành phần, tính chất và một số hợp chất có hoạt tính sinh học đáp ứng tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật Việt Nam hoặc tiêu chuẩn nước ngoài được phép áp dụng tại Việt Nam” Cũng theo Luật khoáng sản thì nước nóng được định nghĩ như sau: “ Nước nóng là nước thiên nhiên dưới đất, có nơi lộ ra trên mặt đất, luôn luôn có nhiệt độ cao theo quy định của tiêu chuẩn Việt Nam hoặc theo tiêu chuẩn nước ngoài được Nhà nước Việt Nam cho phép áp dụng”

Về mặt y học, NK - NN được coi như một loại “thuốc chữa bệnh” thiên nhiên có tác dụng chữa trị được nhiều chứng bệnh về thần kinh, hô hấp, tiêu hóa,… Và chúng được sử dụng với nhiều với nhiều liệu pháp khác nhau: tắm ngâm, uống, xông, Hơn nữa các loại bùn khoáng tích tụ ở những nơi xuất lộ nước khoáng cũng có giá trị chữa bệnh rất tốt Với công nghiệp hiện đại thì với một số nguồn nước khoáng có chứa một số hợp chất, khí hoặc vi nguyên tố có hàm lượng lớn có thể tách chúng thành những sản phẩm có ích như khí CO2, sođa, muối ăn, Thêm vào đó, nguồn NK – NN còn có giá trị khai thác phục vụ du lịch, giải trí Các nguồn nước nóng với nhiều cấp nhiệt độ cho phép khai thác năng lượng địa nhiệt phục vụ cho các mục đích khác nhau như: ấp trứng, ngâm giống, sưởi ấm, sấy nông sản, phát điện,…

Tuy NK – NN được biết đến và sử dụng từ lâu đời nhưng việc nghiên cứu một cách khoa học nguồn tài nguyên này mới chính thức bắt đầu từ những năm 1895 trở đi Năm 1895, công trình điều tra sớm nhất về nguồn nước khoáng Phước Bình (nay là nguồn Phúc Thọ) thuộc tỉnh Quảng Nam do C Madrolle thực hiện, có lấy mẫu phân tích

lý – hóa của nước khá tỷ mỉ Sau đó hơn 3 thập kỷ đầu của thế kỷ này, người Pháp đã lần

lượt công bố nhiều công trình nghiên cứu về địa lý, địa chất Đông Dương, trong đó có

mô tả với mức độ khác nhau về các nguồn NK – NN

Cũng cần kể đến một công trình nghiên cứu của người Việt Nam đầu tiên là bác sĩ

Lê Khắc Quyền về nguồn nước khoáng Biến Cải (Yên Bái) nhằm mục đích chữa bệnh được công bố năm 1943

Sau khi thống nhất đất nước đã xuất hiện hàng loạt công trình quan trọng: bản đồ nước khoáng miền Tây Bắc Việt Nam do Cao Thế Dũng và Ngô Ngọc Cát thành lập, bản

đồ NK – NN Việt Nam (Cao Thế Dũng làm chủ biên) trong bộ Atlas quốc gia Việt Nam, bản đồ các nguồn NK Việt Nam (tác giả Đỗ Tiến Hùng, Trần Hồng Phú) kèm theo bản đồ ĐCTV Việt Nam tỷ lệ 1: 500.000, cùng các báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu “Nước khoáng miền Bắc Việt Nam” của Châu Văn Quỳnh, “Nước khoáng CHXHCN Việt Nam” (Cao Thế Dũng chủ biên), “Đánh giá các nguồn nước khoáng Việt Nam trên quan điểm sử dụng vào mục đích chữa bệnh” (P Hoppe chủ biên), “Nghiên cứu chuyển giao công nghệ khai thác và sử dụng NK Việt Nam phục vụ kinh tế dân sinh” (Ngô Ngọc Cát chủ biên); các luận án phó tiến sĩ về NK – NN cả Ngô Ngọc Cát, Cao Thế Dũng, Nguyễn Nhân Đức, Châu Văn Quỳnh

Khu vực La Phù – Thuần Mỹ nằm trên địa phận hai huyện Thanh Thủy của tỉnh Phú Thọ và huyện Ba Vì, Hà Nội; với địa hình nằm trải dọc theo hai bên sông Đà Trong khi khoan thăm dò người ta đã tình cờ phát hiện nguồn nước khoáng nóng tại khu vực này Đó là một món quà quý giá mà thiên nhiên ban tặng cho người dân nơi đây Cũng chính bởi sự phát hiện nguồn nước khoáng nóng và nắm bắt được nhu cầu thị trường nên trong vài năm gần đây, người dân trong khu vực này đã khai thác ồ ạt để mở dịch vụ tắm nước khoáng nóng Do những hành động tự phát này có thể dẫn đến nguy cơ phá hủy nguồn nước khoáng, nước nóng Song mặt khác, việc làm này cũng mở ra cho các cơ quan chức năng thấy được tầm quan trọng của nguồn tài nguyên quý giá này Tuy nguồn nước khoáng, nước nóng nơi đây đã được phát hiện và thăm dò từ lâu, được nhân dân địa phương khai thác, sử dụng với mục đích điều dưỡng, chữa bệnh… song việc nghiên cứu nguồn gốc hình thành cũng như vai trò của cấu trúc địa chất đến các yếu tố đặc hiệu của nguồn nước khoáng chưa được nghiên cứu hoặc nghiên cứu chưa đầy đủ

Trước thực trạng trên, việc nghiên cứu tìm hiểu sự hình thành nguồn nước khoáng, nước nóng có ý nghĩa rất quan trọng Nhận thức được điều này, học viên đã chọn đề tài

“Nghiên cứu sự ảnh hưởng của cấu trúc địa chất, hoạt động kiến tạo đến nhiệt độ thành

phần hóa học của nước ngầm khu vực La Phù – Thuần Mỹ.” làm luận văn tốt nghiệp

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

 Phạm vi

- Về phạm vi nghiên cứu bao gồm toàn bộ huyện Thanh Thủy của tỉnh Phú Thọ và

xã Thuần Mỹ, Ba Vì, Hà Nội Diện tích khoảng 136,2 km2

- Về nội dung được giới hạn bởi nghiên cứu sự ảnh hưởng của cấu trúc địa chất, hoạt động kiến tạo đến nhiệt độ thành phần hóa học của nước khoáng, nước nóng

Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là cấu trúc địa chất, hoạt động kiến tạo và nước khoáng, nước nóng

3 Mục tiêu của đề tài

- Làm rõ quy luật phân bố nước ngầm khu vực nghiên cứu

- Xác định ảnh hưởng của cấu trúc địa chất, hoạt động kiến tạo đến nhiệt độ và

thành phần hóa học của nước khoáng, nước nóng

4 Nội dung nghiên cứu

- Tổng hợp, đánh giá các công trình nghiên cứu về cấu trúc địa chất và đặc điểm

nước ngầm khu vực nghiên cứu

- Nghiên cứu đặc điểm thạch học các thành tạo địa chất

- Nghiên cứu đặc điểm phá hủy kiến tạo

- Nghiên cứu mối quan hệ giữa cấu trúc địa chất, phá hủy kiến tạo với nhiệt độ và

thành phần hóa học của nước khoáng, nước nóng

5 Cơ sở dữ liệu

- Các tài liệu về địa chất, kiến tạo đã công bố liên quan đến khu vực nghiên cứu

- Các tài liệu địa chất thủy văn, nước khoáng nóng khu vực nghiên cứu

- Các kết quả do học viên thu thập tại thực địa: về cấu trúc địa chất và lấy mẫu nước phân tích

- Nguồn số liệu sử dụng trong luận văn được lấy từ:

+ Kết quả nghiên cứu thành phần hóa học, nhiệt độ của nước ngầm khu vực Thanh Thủy (Phú Thọ ) trong báo cáo :” Báo cáo kết quả thăm dò nước khoáng Thanh

Thuỷ – Phú” do KS Lê Tứ Hải làm chủ biên, xuất bản năm 2001

+ Kết quả nghiên cứu thành phần hóa học, nhiệt độ nước ngầm khu vực Thuần Mỹ

(Ba Vì, Hà Nội) trong báo cáo: “Thăm do ̀ nguồn nước khoáng Thuần Mỹ thuộc xã Thuần

Mỹ huyện Ba Vì tỉnh Hà Tây” do GS.TS Đặng Hữu Ơn làm chủ biên, xuất bản tháng 12

năm 2010

+ Kết quả phân tích tỷ số đồn vị 34S/32S (δ34S) của nước khoáng khu vực Thuần

Mỹ, Ba Vì, Hà Nội trong báo cáo: ”Nghiên cư ́ u quy trình phân tích tỷ số đồng vi ̣ 34 S/ 32 S (δ 34 S) và bước đầu áp dụng trong nghiên cứu nguồn gốc ô nhiễm nước ngầm Việt Nam ” (Mã số 06/08/NLNT) Báo cáo do KS.NCV Võ Thi ̣ Tường Ha ̣nh l àm chủ nhiệm đề tài và

cơ quan chủ trì là Viện Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân được xuất bản tháng 12 năm 2010

6 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp kế thừa

Bao gồm việc kế thừa những kiến thức, kết quả nghiên cứu có trước cả về lý thuyết

và thực tế Kế thừa kết quả nghiên cứu trong vùng thông qua các loại tài liệu, phương tiện

thông tin

- Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa

Bao gồm các công tác nghiên cứu điều tra khảo sát ngoài thực địa, đo đạc, thu thập

số liệu trên địa bàn khu vực cần nghiên cứu Tiến hành lấy và bảo quản, vận chuyển các mẫu về phòng thí nghiệm

- Các phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm

Bao gồm các phương pháp phân tích hàm lượng các ion trong ngầm như phương

pháp trắc quang, AAS

- Phương pháp thống kê xử lý số liệu