Nước dưới đất trong các thành tạo neogen và vai trò của nó trong việc khai thác than bằng công nghệ khí hóa than ngầm tại vùng khoái châu, tỉnh hưng yên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT NGUYỄN ĐÌNH HƯNG NƯỚC DƯỚI ĐẤT TRONG CÁC THÀNH TẠO NEOGEN VÀ VAI TRÒ CỦA NÓ TRONG VIỆC KHAI THÁC THAN BẰNG CÔNG NGHỆ KHÍ HÓATHAN NGẦM T

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT

NGUYỄN ĐÌNH HƯNG

NƯỚC DƯỚI ĐẤT TRONG CÁC THÀNH TẠO NEOGEN VÀ VAI TRÒ CỦA NÓ TRONG VIỆC KHAI THÁC THAN BẰNG CÔNG NGHỆ KHÍ HÓATHAN NGẦM TẠI VÙNG KHOÁI CHÂU,

TỈNH HƯNG YÊN

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2014

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT

NGUYỄN ĐÌNH HƯNG

NƯỚC DƯỚI ĐẤT TRONG CÁC THÀNH TẠO NEOGEN VÀ VAI TRÒ CỦA NÓ TRONG VIỆC KHAI THÁC THAN BẰNG CÔNG NGHỆ KHÍ HÓATHAN NGẦM TẠI VÙNG KHOÁI CHÂU,

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất

kỳ công trình nào

Hà Nội, ngày 10 tháng 11 năm 2014

Tác giả luận văn

NGUYỄN ĐÌNH HƯNG

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 8

2 Mục đích của đề tài 9

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 9

4 Nội dung nghiên cứu 9

5 Phương pháp nghiên cứu 9

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 10

6.1 Ý nghĩa khoa học 10

6.2 Ý nghĩa thực tiễn 10

7 Cơ sở tài liệu 11

8 Cấu trúc luận văn 11

9 Lời cảm ơn 11

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VÙNG NGHIÊN CỨU 13

1.1 Khái quát về đặc điểm địa lý tự nhiên, kinh tế nhân văn 13

1.1.1 Vị trí địa lý 13

1.1.2 Đặc điểm địa hình 13

1.1.3 Đặc điểm khí hậu 13

1.1.3.1 Nhiệt độ không khí 13

1.1.3.2 Độ ẩm không khí 16

1.1.3.3 Lượng mưa 16

1.1.3.4 Lượng bốc hơi 16

1.3.4 Mạng sông ngòi 18

1.3.5 Đặc điểm kinh tế - nhân văn 18

1.2 Đặc điểm địa chất vùng nghiên cứu 19

1.2.1.1 Hệ Neogen (N) 21

1.2.1.2 Hệ Đệ tứ (Q) 26

1.2.2.1 Uốn nếp 27

1.2.2.2 Đứt gãy 28

1.3 Đặc điểm địa chất thủy văn 31

1.3.1 Tầng chứa nước lỗ hổng, không áp trong các trầm tích bở rời thống Holocen

(qh) 32

1.3.2 Tầng chứa nước lỗ hổng, áp lực trong các trầm tích bở rời thống Pleistocen (qp) 33

1.3.3 Tầng chứa nước lỗ hổng - khe nứt trong các trầm tích lục nguyên hệ tầng Tiên Hưng (n1) 35

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ KHÍ HÓA THAN NGẦM 41

2.1 Giới thiệu về công nghệ khí hóa than ngầm 41

2.1.1 Lịch sử nghiên cứu công nghệ khí hóa than ngầm 41

2.1.2 Khái niệm về công nghệ khí hóa than ngầm 42

2.1.3 Tiềm năng áp dụng công nghệ khí hóa than ngầm 43

2.1.3.1 Tiềm năng về khoáng sàng than 43

2.1.3.2 Xu hướng sử dụng công nghệ than sạch 45

2.1.4 Ưu, nhược điểm chính của công nghệ khí hóa than ngầm 46

2.1.4.1 Ưu điểm của công nghệ khí hóa than ngầm 46

2.1.4.2 Nhược điểm của công nghệ khí hóa than ngầm 47

2.2 Cơ chế lý - hóa của khí hóa than ngầm 47

2.3 Các sơ đồ công nghệ của khí hóa than ngầm 49

2.3.1 Sơ đồ công nghệ khí hóa than ngầm tại Liên Xô cũ 49

2.3.2 Sơ đồ công nghệ khí hóa than ngầm tại Mỹ 52

2.4 Các thông số kỹ thuật của công nghệ khí hóa than ngầm 53

2.5 Khoan định hướng trong khí hóa than ngầm 54

2.6 Các phương án chế biến và sử dụng khí sản phẩm 55

2.7 Các vấn đề về môi trường trong khí hóa than ngầm 56

2.7.1 Ảnh hưởng của khí hóa than ngầm đối với nước dưới đất 56

2.7.1.1 Ảnh hưởng tới chất lượng nước ngầm 56

2.7.1.2 Ảnh hưởng tới trữ lượng, động thái của nước ngầm 57

2.7.2 Ảnh hưởng của khí hóa than ngầm đến mặt đất 58

2.7.3 Ảnh hưởng của khí hóa than ngầm đối với các yếu tố môi trường khác (khí quyển, đất đai, tài nguyên nước…) 59

2.7.4 Công tác quan trắc về môi trường trong khí hóa than ngầm 60

CHƯƠNG 3 ĐÁNH GIÁ TRỮ LƯỢNG VÀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC DƯỚI ĐẤT

TRONG CÁC THÀNH TẠO NEOGEN 63

3.1 Đánh giá trữ lượng nước dưới đất 63

3.1.1 Đánh giá trữ lượng khai thác tiềm năng nước dưới đất 63

3.1.1.1 Cơ sở lý thuyết 63

3.1.1.2 Tính toán thông số địa chất thủy văn 64

3.1.1.3 Trữ lượng tĩnh tự nhiên 67

3.1.1.4 Trữ lượng động tự nhiên 68

3.1.1.5 Kết quả tính trữ lượng khai thác tiềm năng nưới đất tầng chứa nước lỗ hổng - khe nứt hệ tầng Tiên Hưng (n1) 71

3.1.2 Đánh giá trữ lượng khai thác 72

3.2 Đánh giá chất lượng nước dưới đất 75

3.2.1 Đánh giá chất lượng nước dưới đất cho mục đích ăn uống và sinh hoạt 75

3.2.1.1 Về phương diện đại nguyên tố 76

3.2.1.1 Về phương diện sắt chuyên môn 77

3.2.2 Đánh giá chất lượng nước dưới đất với mục đích kỹ thuật 77

CHƯƠNG 4 VAI TRÒ CỦA NƯỚC DƯỚI ĐẤT ĐỐI VỚI CÔNG NGHỆ KHÍ HÓA THAN NGẦM 82

4.1 Đánh giá lượng nước dưới đất cung cấp cho quá trình khí hóa 82

4.1.1 Tính toán lượng hơi nước thêm vào kênh khí hóa 84

4.1.2 Tính toán lượng hơi nước tiêu hao 85

4.1.3 Kết quả tính toán lượng nước dưới đất cung cấp cho quá trình khí hóa 86

4.2 Tác động của nước dưới đất đến công nghệ khí hóa than ngầm 87

KẾT LUẬN 91

TÀI LIỆU THAM KHẢO 93

CÁC BẢN VẼ VÀ PHỤ LỤC KÈM THEO 95

DANH MỤC CÁC BIỂU BẢNG

1 Bảng 1.1 Đặc trưng nhiệt độ không khí trung bình lớn nhất các tháng tại trạm Hưng Yên, từ năm 2001 - 2010

8

2 Bảng 1.2 Đặc trưng nhiệt độ không khí trung bình thấp nhất các tháng tại

trạm Hưng Yên, từ năm 2001 - 2010

8 Bảng 1.8 Thống kê tỷ lệ % chiều dày đá chứa nước hệ tầng Tiên Hưng 30

9 Bảng 1.9 Tổng hợp kết quả hút nước thí nghiệm các lỗ khoan tầng chứa

11 Bảng 2.1 Tổng hợp thông số kỹ thuật của công nghệ khí hóa than ngầm 47

12 Bảng 3.1 Tổng hợp kết quả tính toán thông số địa chất thủy văn tại các lỗ

khoan hút nước thí nghiệm tầng chứa nước n1

58

13 Bảng 3.2 Thống kê giá trị lựa chọn tính toán thông số địa chất thủy văn 59

14 Bảng 3.3 Kết quả tính toán thông số địa chất thủy văn và lựa chọn các

17 Bảng 3.6 Tổng hợp khoảng cách giữa các lỗ khoan dự kiến khai thác 67

18 Bảng 3.7 Tổng hợp kết quả tính toán trị số hạ thấp mực nước tại các lỗ

20 Bảng 3.9 Tổng hợp đặc tính kỹ thuật nước dưới đất tầng chứa nước n1 70-71

21 Bảng 3.10 Kết quả đánh giá độ cứng tổng quát của nước dưới đất tầng n1 72

22 Bảng 3.11 Kết quả đánh giá độ tạo váng của nước dưới đất tầng n1 72

23 Bảng 3.12 Kết quả đánh giá chất lượng thành tạo cặn cứng Kh 73

24 Bảng 3.13 Kết quả đánh giá sự ăn mòn của nước dưới đất tầng n1 73

25 Bảng 3.14 Kết quả đánh giá mức độ sủi bọt của nước dưới đất tầng n1 74

26 Bảng 4.1 Các thông số tính toán lượng nước dưới đất cung cấp cho kênh

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

1 Hình 1.1 Vị trí địa lý vùng Khoái Châu 7

7 Hình 1.2 Cột địa tầng địa chất tổng hợp miền võng Hà Nội 13

13 Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý công nghệ khí hóa than ngầm 36

14 Hình 2.2 Tốp 10 nước có trữ lượng than lớn nhất thế giới cuối năm 2011 37

16 Hình 2.3 Sơ đồ các khu vực phản ứng trong kênh khí hóa 42

17 Hình 2.4 Sơ đồ công nghệ khí hóa than ngầm truyền thống 43

18 Hình 2.5 Sơ đồ công nghệ khí hóa than ngầm theo công nghệ mới 44

19 Hình 2.6 Sơ đồ công nghệ khí hóa than ngầm của Mỹ 46

21 Hình 2.7 Khoan ống cuốn tại dự án khí hóa than ngầm ở Ablerta- Canada 48

23 Hình 2.8 Các phương án chế biến khí sản phẩm khí hóa than ngầm 49

24 Hình 2.9 Ảnh hưởng khí hóa than ngầm đối với mặt đất 52

25 Hình 2.10 Công tác quan trắc về môi trường - Chinchilla, Linc Energy 53

40 Hình 4.1 Ảnh hưởng của nước dưới đất đến nhiệt năng của khí sản phẩm 80

41 Hình 4.2 Ảnh hưởng của nước dưới đất đến nhiệt năng của khí sản phẩm 81

42 Hình 4.3 Ảnh hưởng của nước dưới đất đến áp suất kênh khí hóa 82

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Công tác nghiên cứu địa chất thủy văn tại vùng Khoái Châu thuộc tỉnh Hưng Yên đã được thực hiện từ những năm 80 của thế kỷ trước cho đến nay Tuy nhiên, các nghiên cứu trước đây chủ yếu tập trung đánh giá các tầng chứa nước lỗ hổng Holocen và Pleistocen Nước dưới đất trong các thành tạo Neogen

đã được phát hiện nhưng chưa có đánh giá cụ thể nào về trữ lượng và chất lượng nước trong tầng Neogen của vùng

Hiện nay, cùng với sự phát triển kinh tế - xã hội của địa phương, nhu cầu

sử dụng nước ngày càng tăng, trong khi nước dưới đất trong các tầng chứa nước Holocen và Pleistocen đang có nguy cơ suy thoái thì việc đánh giá nước dưới đất trong các thành tạo Neogen của vùng Khoái Châu để định hướng khai thác, sử dụng nguồn nước này phục vụ kinh tế - dân sinh trong vùng là việc làm cần thiết

Mặt khác, vùng Khoái Châu là một phần của bể than sông Hồng thuộc miền võng Hà Nội Kết quả của công tác thăm dò than cho thấy: hệ tầng Neogen của vùng Khoái Châu có chứa 19 vỉa than nâu (tổng trữ lượng và tài nguyên khoảng 1,8 tỷ tấn than), trong đó có 5 vỉa được đánh giá là có giá trị công nghiệp Hiện nay, Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam đang triển khai dự án khai thác than bằng công nghệ khí hóa than ngầm tại vùng than Khoái Châu Vì vậy, đánh giá vai trò của nước dưới đất trong các thành tạo Neogen đối với việc khai thác than bằng công nghệ khí hóa than ngầm là việc làm có ý nghĩa rất thực tiễn

Chính vì những lý do nêu trên, trên cơ sở các tài liệu đã thu thập và sau khi được Bộ môn Địa chất Thủy văn thông qua Đề cương, học viên đã được giao

nghiên cứu Đề tài: “Nước dưới đất trong các thành tạo Neogen và vai trò của nó

trong việc khai thác than bằng công nghệ khí hóa than ngầm tại vùng Khoái Châu, tỉnh Hưng Yên” theo Quyết định số 94/QĐ-MĐC ngày 06/03/2014 của

Hiệu trưởng trường Đại học Mỏ - Địa chất về việc “Giao đề tài luận văn tốt nghiệp Cao học”

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu chính của đề tài là nước dưới đất trong các thành tạo Neogen;

- Phạm vi nghiên cứu: vùng Khoái Châu thuộc tỉnh Hưng Yên

4 Nội dung nghiên cứu

- Phân tích, đánh giá điều kiện địa chất thủy văn tầng chứa nước Neogen vùng nghiên cứu;

- Xác định, lựa chọn các thông số tính toán trữ lượng nước dưới đất trong tầng chứa nước Neogen; phân tích chất lượng nước dưới đất trong tầng chứa nước Neogen;

- Đánh giá vai trò của nước dưới đất tầng Neogen đối với việc khai thác than bằng công nghệ khí hóa than ngầm

5 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp thu thập và chỉnh lý tài liệu: Thu thập các tài liệu khí hậu, khí tượng, dân cư kinh tế xã hội, các tài liệu Địa chất, Địa chất thủy văn của vùng Khoái Châu, tỉnh Hưng Yên Các tài liệu về công nghệ khí hóa than ngầm Tất cả các tài liệu sẽ được tổng hợp, phân tích, chỉnh lý làm cơ sở đánh giá trữ lượng và chất lượng nước dưới đất trong các thành tạo Neogen và vai trò của nó đối với việc khai thác than bằng công nghệ khí hóa than ngầm;

- Phương pháp chuyên gia: trong quá trình hoàn thành luận văn, tác giả sẽ xin ý kiến đóng góp của các nhà khoa học, các chuyên gia trong lĩnh vực địa chất, địa chất thủy văn…;

- Nghiên cứu lý thuyết: Các phương pháp điều tra địa chất thủy văn; Tính toán địa chất thủy văn; Các phương pháp đánh giá trữ lượng nước dưới đất; Các phương pháp tháo khô các mỏ khoáng sản cứng,…;

- Phân tích điều kiện địa chất thủy văn: Sử dụng phương pháp cân bằng,

phương pháp thủy động lực để đánh giá trữ lượng nước dưới đất; tính toán địa chất thủy văn…;

- Kỹ thuật sử dụng: Sử dụng các kỹ thuật số và các phần mềm chuyên dụng (Microsoft Excel, Aquifer test, GWW, Map Info, Modflow,… trên máy tính để phân tích và xử lý các số liệu, đánh giá tổng hợp các số liệu

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

6.1 Ý nghĩa khoa học

Kết quả nghiên cứu của Đề tài sẽ làm sáng tỏ và bổ sung thông tin chi tiết hơn về đặc điểm phân bố, trữ lượng và chất lượng nước dưới đất trong các thành tạo Neogen của vùng Khoái Châu Đồng thời, góp phần hoàn thiện phương pháp đánh giá trữ lượng nước dưới đất trong tầng chứa nước Neogen, từ đó có thể áp dụng cho các vùng khác có đặc điểm địa chất thủy văn tương tự với vùng nghiên cứu của Đề tài

6.2 Ý nghĩa thực tiễn

- Luận văn là tài liệu tham khảo có giá trị cho các Cơ quan quản lý nhà nước trong việc định hướng quy hoạch khai thác, sử dụng hợp lý tài nguyên nước dưới đất nói chung và nước dưới đất trong các thành tạo Neogen của vùng Khoái Châu, tỉnh Hưng Yên

- Cung cấp thông tin về tiềm năng tài nguyên nước dưới đất trong các thành tạo Neogen vùng nghiên cứu cho các doanh nghiệp khai thác nước để làm

cơ sở định hướng kế hoạch thăm dò, khai thác và sử dụng hợp lý có hiệu quả

nguồn nước dưới đất tầng Neogen vùng Khoái Châu vào phát triển kinh tế - xã hội của địa phương và vùng

- Cung cấp thông tin về đặc điểm địa chất thủy văn của vùng nghiên cứu cho các doanh nghiệp khai thác khoáng sản (đặc biệt là khai thác than nâu) để có các giải pháp đối phó với những ảnh hưởng của nước dưới đất tới các hoạt động thăm dò, khai thác khoáng sản tại địa phương

7 Cơ sở tài liệu

Luận văn được hoàn thành trên cơ sở nguồn tài liệu thực tế đa dạng và phong phú được thu thập tại: Trung tâm Lưu trữ địa chất - Tổng Cục Địa chất và Khoáng sản; BQL các dự án than đồng bằng Sông Hồng - VINACOMIN và Công ty TNHH MTV Địa chất mỏ thuộc Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam (chi tiết xem mục Tài liệu tham khảo)

8 Cấu trúc luận văn

Luận văn hoàn thành gồm: 01 bản thuyết minh có khối lượng 85 trang đánh máy vi tính, bố cục gồm 4 chương cùng phần mở đầu và kết luận, không kể một số bản vẽ, biểu bảng và phụ lục kèm theo

9 Lời cảm ơn

Sau khi kết thúc chương trình đào tạo Thạc sĩ Kỹ thuật của Trường Đại học Mỏ - Địa chất, học viên đã hoàn thành luận văn tốt nghiệp Cao học với đề tài được giao tại Bộ môn Địa chất Thủy văn, Khoa Địa chất, Trường Đại học Mỏ Địa chất, Hà Nội dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Đoàn Văn Cánh

Trong quá trình hoàn thành luận văn, tác giả luôn nhận được sự giúp đỡ

và góp ý của các Thầy, Cô giáo Bộ môn Địa chất Thủy văn, Khoa Địa chất, Phòng Đào tạo Đại học và sau Đại học, trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồng thời, tác giả cũng nhận được sự quan tâm giúp đỡ, tạo điều kiện của Lãnh đạo cơ quan hiện đang công tác là Phòng Khí hóa than, Ban quản lý các dự án than đồng bằng Sông Hồng - VINACOMIN và các đơn vị liên quan nơi học viên đến thu thập tài liệu

Tác giả xin được tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến quý Thầy, Cô giáo trong Bộ môn Địa chất Thủy văn, các nhà khoa học, đặc biệt là PGS.TS Đoàn Văn Cánh

đã tận tình hướng dẫn học viên hoàn thành luận văn tốt nghiệp Đồng thời, xin chân thành cảm ơn tới Lãnh đạo Ban quản lý các dự án than đồng bằng Sông Hồng - VINACOMIN và các đơn vị liên quan… đã tạo điều kiện thuận lợi cho phép học viên được tham khảo tài liệu, kế thừa các kết quả nghiên cứu để hoàn thành luận văn

Xin trân trọng cảm ơn

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VÙNG NGHIÊN CỨU

1.1 Khái quát về đặc điểm địa lý tự nhiên, kinh tế nhân văn

1.1.1 Vị trí địa lý

Vùng Khoái Châu bao gồm toàn bộ huyện Khoái Châu thuộc tỉnh Hưng Yên, có diện tích khoảng 13086 ha, cách thủ đô Hà Nội khoảng 30km về phía Đông Nam Phía Nam và Đông Nam giáp huyện Kim Động; phía Đông giáp huyện Ân Thi; phía Đông Bắc và Bắc giáp huyện Yên Mỹ; phía Tây Bắc giáp huyện Văn Giang Phía Tây giáp các huyện Thường Tín và Phú Xuyên của Hà Nội Địa giới hành chính giới hạn bởi các tọa độ địa lý (hình 1.1):

1.1.3 Đặc điểm khí hậu

Vùng nghiên cứu nằm trong miền khí hậu nhiệt đới gió mùa, hàng năm có hai mùa rõ rệt: mùa nóng ẩm mưa nhiều thường bắt đầu từ tháng 5 kết thúc vào tháng 10; mùa khô bắt đầu từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau

Dưới đây là mô tả các đặc trưng khí hậu của vùng Khoái Châu:

1.1.3.1 Nhiệt độ không khí

Theo số liệu thống kê từ năm 2001 đến năm 2010 tại trạm khí tượng Hưng Yên, nhiệt độ không khí trung bình lớn nhất 35,5oC (tháng 6 năm 2010), nhiệt độ trung bình thấp nhất 12,1oC (tháng 2 năm 2008) và nhiệt độ trung bình trong 10 năm trở lại đây là 25,2oC Nhiệt độ cao nhất là 40oC, thấp nhất là 6,7oC (chi tiết xem bảng 1.1 và bảng 1.2)

Hình 1.1 Vị trí địa lý huyện Khoái Châu

Vùng nghiên cứu

Bảng 1.1 Đặc trưng nhiệt độ không khí trung bình lớn nhất các tháng

tại trạm Hưng Yên, từ năm 2001 - 2010

Bảng 1.2 Đặc trưng nhiệt độ không khí trung bình thấp nhất các tháng

tại trạm Hưng Yên, từ năm 2001 - 2010

1.1.3.2 Độ ẩm không khí

Số liệu thống kê từ năm 2001 đến năm 2010 tại trạm khí tượng Hưng Yên,

độ ẩm không khí trung bình 55,8%, lớn nhất 87,6% (tháng 3/2007), nhỏ nhất

66,5% (tháng 11/2009) Độ ẩm lớn nhất thường vào các tháng 3, 4, 5; khô hanh

nhất thường vào các tháng 10, 11, 12 (chi tiết xem bảng 1.3)

Bảng 1.3 Đặc trưng độ ẩm không khí trung bình các tháng tại trạm

Hưng Yên, từ năm 2001 - 2010

Theo số liệu thống kê từ năm 2001 đến năm 2010 tại trạm khí tượng Hưng

Yên, lượng mưa phân bố không đều, 87 ¸ 89% tổng lượng mưa tập trung vào các

tháng mùa mưa Tổng lượng mưa lớn nhất là 2267,1mm (năm 2008) nhỏ nhất

1239mm - năm 2010, trung bình là 1344,7mm Tháng có tổng lượng mưa lớn

nhất 576,7mm - năm 2001 (chi tiết xem bảng 1.4)

1.1.3.4 Lượng bốc hơi

Theo số liệu thống kê từ năm 2001 đến năm 2010 tại trạm khí tượng Hưng

Yên, tổng lượng bốc hơi lớn nhất là 1120mm - năm 2003, nhỏ nhất là 832,5mm -

năm 2008; trung bình 954,8 mm (chi tiết xem bảng 1.5)

Bảng 1.4 Đặc trưng lượng mưa trung bình các tháng tại trạm

Hưng Yên, từ năm 2001 - 2010

Tháng (mm) Năm

Bảng 1.5 Đặc trưng lượng bốc hơi trung bình các tháng tại trạm

Hưng Yên, từ năm 2001 - 2010

Tháng (mm) Năm

1.3.4 Mạng sông ngòi

Mạng sông ngòi phát triển chủ yếu do con người đào đắp mà thành và chạy ngang dọc trong khu vực Lòng sông rộng từ 5 đến 20m, chiều sâu từ 2 - 3m Mực nước sông ngòi thay đổi theo lượng nước cần tưới tiêu cho đồng ruộng Theo tài liệu của Sở thuỷ lợi Hưng Yên, lượng nước để tưới tiêu trung bình của huyện Khoái Châu là 120000m3/h

Trong phạm vi khu vực nghiên cứu, sông Hồng là sông lớn nhất chảy qua theo hướng Bắc - Nam, lòng sông rộng từ 800 - 1100m, chiều sâu lòng sông trung bình 6 - 7m Lượng nước thay đổi theo mùa rõ rệt: vào mùa khô, lưu lượng nước sông trung bình từ 80 - 100m3/s, tốc độ dòng chảy 2 - 4m/s, lượng phù sa ít; vào mùa mưa, mực nước sông dâng cao, lưu lượng lớn, chảy xiết và hay xuất hiện lũ vào tháng 8 và tháng 9 Mỗi trận lũ mực nước dâng cao 10 - 13m, lưu lượng đạt từ 800 - 1000m3/s, tốc độ dòng chảy 6 - 8m/s Theo tài liệu thủy văn trạm Hà Nội, trận lũ lớn nhất xảy ra vào năm 1971, tại sông Hồng có mực nước

lũ đo được là 14,13m, với lưu lượng đạt 22200m3/s

Thành phần hoá học của nước sông Hồng rất phức tạp, độ pH thay đổi từ

7 - 8,2, tổng độ khoáng hoá thay đổi từ 0,13 đến 0,225 g/l, hàm lượng sắt 5,34mg/l; NO2 = 0,008mg/l; NO3 = 0,62mg/l; PO4 = 1,90 mg/l; BOD5 = 5mg/l; COD = 6,8mg/l; vi sinh Coliform > 240 con/100ml; Ecoli: 95 con/100ml; Fenol: 0,10 x 10-3; Cyanua: 0,0039mg/l Loại hình hoá học chủ yếu là: Bicacbonat canxi, Sunphat bicacbonat canxi

13 22 59 83 3

Na Mg Ca

HCO M

1.3.5 Đặc điểm kinh tế - nhân văn

Khu Khoái Châu có dân cư tập trung đông đúc, mật độ bình quân 1.100 ÷ 1.900 người/km2, cao nhất là khu vực thị trấn và trung tâm các xã Dân cư là người Kinh, chủ yếu làm nghề nông nghiệp, một số ít người làm nghề thủ công hoặc công nhân các công ty, xí nghiệp địa phương Các thôn xã thường cách

nhau bởi các cánh đồng hẹp và lấy sông ngòi, đường giao thông làm ranh giới hành chính

Nông nghiệp chủ yếu là cây công nghiệp: đay, cây thuốc nam (sinh địa, bạch chỉ…), thiết yếu là lúa, ngô, khoai và cây ăn quả: chuối, nhãn, cam Ngoài

ra, trong những năm gần đây nhiều hộ dân chuyển sang trồng cây hàng năm, cây cảnh như: quất, sanh, si,…

Công nghiệp trong vùng tương đối phát triển, một số nơi được quy hoạch

là các cụm, khu công nghiệp Dọc theo quốc lộ 39, hình thành nhiều nhà máy, xí nghiệp như: các công ty may mặc, công ty chế biến thức ăn gia súc, công ty đóng giầy, công ty cơ khí…

Mạng lưới giao thông trong vùng tương đối phát triển cả về đường bộ và đường sông Về đường bộ, từ vùng nghiên cứu có thể đi Hà Nội, Hải Phòng, Thái Bình, Hà Nam… theo quốc lộ 39, đường đê sông Hồng, đường Hà Nội - Hưng Yên và sắp tới có quốc lộ 5B chạy qua vùng nghiên cứu; Về đường thủy,

do vùng nghiên cứu chạy dọc theo sông Hồng nên rất thuận lợi về giao thông đường thủy

1.2 Đặc điểm địa chất vùng nghiên cứu

1.2.1 Đặc điểm địa tầng

Địa tầng vùng trũng Hà Nội đã được nhiều nhà địa chất nghiên cứu với nhiều công trình nghiên cứu khác nhau Theo báo cáo “Thông tin triển vọng than trong trầm tích Neogen dải Khoái Châu - Tiền Hải, miền võng Hà Nội”, tác giả

Vũ Xuân Doanh đã phân chia các thành tạo Tân sinh miền võng Hà Nội thành 5

hệ tầng từ dưới lên trên như sau:

1 Hệ tầng Đình Cao (hệ Paleogen);

2 Hệ tầng Phong Châu (hệ Neogen - thống Miocen dưới);

3 Hệ tầng Phù Cừ (hệ Neogen - thống Miocen dưới);

4 Hệ tầng Tiên Hưng (hệ Neogen - thống Miocen - phụ thống thượng);

5 Hệ tầng Vĩnh Bảo (hệ Neogen - thống Pliocen)

Hình 1.2 Cột địa tầng địa chất tổng hợp miền võng Hà Nội

(nguồn: Báo cáo thông tin triển vọng than trong trầm tích Neogen dải Khoái Châu - Tiền Hải thuộc miền võng Hà Nội - Vũ Xuân Doanh, 1974)

Vùng Khoái Châu là phần đầu của dải Khoái Châu - Tiền Hải (ở phía Tây Bắc bao gồm toàn bộ nếp lồi Khoái Châu) mang đặc điểm chung của trầm tích

bể than vùng trũng Hà Nội Toàn bộ vùng nghiên cứu bị trầm tích Đệ tứ phủ kín dày từ 110 - 130m, trung bình 120m, phủ bất chỉnh hợp lên bề mặt bào mòn của trầm tích Neogen Đá trầm tích Neogen ở đây thuộc thành hệ lục nguyên (biển + lục địa) gồm: cát kết, bột kết, sét kết, than nâu, ít lớp sạn kết và cuội kết Các trầm tích này phủ bất chỉnh hợp trên các đá có tuổi trước nó từ Proterozoi đến Merozoi

Địa tầng khu vực Khoái Châu đã được nghiên cứu tương đối chi tiết qua các lỗ khoan tìm kiếm dầu khí và thăm dò than ở các giai đoạn trước Báo cáo địa chất kết quả tìm kiếm tỷ mỷ than khu Khoái Châu, Châu Giang, Hải Hưng cũng đã xác nhận địa tầng ở khu vực Khoái Châu không bắt gặp các thành tạo của hệ tầng Đình Cao, Phong Châu và Vĩnh Bảo

Dưới đây là mô tả chi tiết địa tầng khu Khoái Châu (xem phụ lục 1):

Trầm tích của hệ tầng là trầm tích lục nguyên biển nông, đá chủ yếu là cát kết hạt nhỏ đến trung bình ít lớp bột kết, sét kết mỏng từ 0,5 - 2,0m xen kẽ nhau

Xi măng sét cacbonat, đôi khi chứa gloconit thuộc tướng ven biển Đá có màu xám lục nhạt, bột kết màu xám sẫm

Cấu tạo phân lớp dày, chủ yếu phân lớp ngang, thuộc tướng hồ, vịnh biển, bãi bồi lòng sông, tính phân nhịp rõ ràng Độ hạt chọn lọc khá tốt, độ bào tròn tốt, gắn kết trung bình Những lớp xi măng gắn kết là cacbonat thì đá rất rắn chắc

Thành phần xi măng chủ yếu là sét, cacbonat, silic, kiểu xi măng dạng lấp đầy lỗ hổng Thành phần hạt vụn chủ yếu là thạch anh, silic, gloconit

Đá có màu xám lục đến màu lục Di tích hóa đá vi cổ sinh phát hiện được động vật chủ yếu sống ở môi trường nước lợ và nước mặn, một số bào tử phấn thuộc loại dương xỉ nước lợ

Chiều dày hệ tầng từ 250 - 500m, trung bình 360m Phần trên của hệ tầng Phù Cừ (N12pc) có chứa ít thấu kính hoặc lớp than mỏng, không có giá trị công

nghiệp

b Phụ thống Mioxen trên (N13)

Hệ tầng Tiên Hưng (N13th)

Hệ tầng Tiên Hưng (N13th) được phát hiện ở hầu hết các lỗ khoan thăm dò

dầu khí, thăm dò than tại khu vực Khoái Châu, thuộc đới trung tâm vùng trũng Hà Nội Trầm tích hệ tầng Tiên Hưng có đặc biệt so với địa tầng trên và dưới nó là trầm tích lục nguyên chứa than biến chất thấp Trên cơ sở phân chia địa tầng, hệ tầng Tiên Hưng được chia làm 3 phụ hệ tầng:

Phụ hệ tầng Tiên Hưng dưới (N13th 1) lộ ra ở phía Tây Bắc vùng nghiên cứu Trầm tích của phụ hệ tầng bắt đầu là một tập cát kết màu xám tro đến xám sáng, hạt nhỏ đến trung bình Tại lỗ khoan LK61T, lớp này nằm cách mặt đất 170m và chìm dần về phía Đông Nam với độ dốc trung bình từ 2o - 2,5o

Căn cứ vào đặc điểm trầm tích, đặc điểm thạch học, biến chất, đặc tính vỉa than, phụ hệ tầng được chia làm 2 tập:

- Tập I: bao gồm chủ yếu các trầm tích bột kết, sét kết và các vỉa than Cát kết chiếm 30 - 40%, chỉ gặp ở phần dưới của tập trên chủ yếu là bột kết, sét kết và các vỉa than

Đá có màu xám tro, xám sẫm, phân lớp mỏng, thuộc các tướng trầm tích đầm lầy tạo than, hồ cửa sông, vũng vịnh ven biển Bột kết cấu tạo thành các lớp dày từ 1 - 5m, chiếm từ 30 - 35% Sét kết chiếm từ 25 - 30%, chia thành các lớp

dày từ 1 - 10m, đá gắn kết yếu, xi măng chủ yếu là sét, ít cacbonat, cấu tạo phân lớp dạng sóng ngang, thoải, trong cát có phân lớp xiên, gián đoạn, vò nhàu, dấu vết trượt ngầm Chiều dày tập I thay đổi từ 1,0 - 100m

Tập I của phụ hệ tầng Tiên Hưng dưới có chứa 5 vỉa than, được đánh số thứ

tự từ 1 - 5 Trong đó, vỉa 3 và vỉa 4 được xác định là các vỉa có giá trị công nghiệp, duy trì liên tục, chiều dày tương đối ổn định Các vỉa than 1, 2, 5 rất kém duy trì, không ổn định và không đạt chiều dày công nghiệp

- Tập II: gồm các trầm tích thuộc tướng lục địa chứa than dạng đồng bằng bồi tích hóa đầm lầy

Tập này bắt đầu từ lớp cát kết hạt nhỏ đến hạt trung khá dày (chiếm 50 - 60%, thuộc dạng grauvac, acko), màu xám tro khá duy trì trong khu Khoái Châu Chiều dày tập không ổn định, thay đổi từ 1 - 30m Chiều dày lớn nhất gặp ở lỗ khoan LK74T dày 32,5m Cát kết chủ yếu gặp ở phần dưới của tập như tại các lỗ khoan 29T, 22T, 49T… Cát kết ở giữa tập thường là lớp mỏng hoặc thấu kính, ít gặp lớp dày như ở các lỗ khoan LK39T, 43T… Phần còn lại của địa tầng là các lớp bột kết, sét kết và các lớp than nâu

Bột kết có màu xám tro, xám xanh, chiều dày lớp thay đổi từ 1 - 8m Cấu tạo phân lớp ngang; Sét kết có màu xám xanh, xám tro, vàng nâu sặc sỡ Sét kết thường tạo thành các lớp từ 1 - 20m ở trụ hoặc vách các vỉa than Ở vách vỉa 6 có lớp sét sặc sỡ màu tím, xanh đỏ nâu, dày từ 5 - 20m khá duy trì trong khu Khoái Châu và được chọn làm tầng đánh dấu của tập than II để đồng danh các vỉa than cho tập này

Xi măng gắn kết là sét lẫn cacbonat, gắn kết yếu đến rất yếu Trầm tích tập

II phát triển rộng rãi trong toàn khu Khoái Châu, tính phân nhịp rõ ràng và nằm chuyển tiếp chỉnh hợp bên trên hệ tầng Phù Cừ (N12pc)

Tập II của phụ hệ tầng Tiên Hưng dưới có chứa 3 vỉa than 6, 7, 8 Các vỉa than này có chiều dày mỏng, kém ổn định và rất kém duy trì so với các vỉa than của tập I Cường độ chứa than thấp - khoảng 1,6%

Phụ hệ tầng Tiên Hưng giữa (N13th 2):

Phụ hệ tầng Tiên Hưng giữa (N13th 2) nằm chuyển tiếp trên phụ hệ tầng

Tiên Hưng dưới (N13th 1) Ranh giới của hai phụ hệ tầng được vạch theo đường tiếp xúc giữa tập bột kết trên vách vỉa 8 và lớp cát kết nằm trên nó

Căn cứ vào đặc điểm trầm tích, đặc điểm thạch học, biến chất, đặc tính vỉa than, phụ hệ tầng được chia làm 2 tập:

- Tập III: các trầm tích của tập III thuộc tướng trầm tích nhịp sông, cửa sông, tam giác châu, hồ đầm lầy… lộ ra từ tuyến II kéo dài về phía Đông Nam

Địa tầng tập III gồm chủ yếu là cát kết grauvac, acko hạt nhỏ đến thô, đôi chỗ lẫn sạn hoặc kẹp ít thấu kính sạn kết Độ phân hạt chọn lọc kém đến trung bình, bào tròn xấu Thành phần hạt chủ yếu là thạch anh, silic, ít vật liệu khác và

ít mùn bã thực vật Xi măng dạng lấp đầy, chủ yếu là cacbonat Độ gắn kết yếu, lớp nào có xi măng gắn kết là cacbonat thì đá rất rắn chắc Ít lớp gặp xi măng là sét cao lanh, làm đá có màu trắng hoặc trắng xám

Cát kết chiếm 70 - 80% trong địa tầng tập III Cấu tạo phân lớp xiên, xiên chéo, xiên cùng hướng Các lớp cát phân bố đều trong địa tầng, tạo thành lớp dày

1 - 18m; Bột kết chiếm 15 - 20%, thường có màu xám tro, phân lớp từ mỏng đến trung bình Cấu tạo phân lớp sóng ngang, sóng xiên, chiều dày các lớp bột thay đổi từ 0,5 - 5m, nhiều lớp bột trực tiếp nằm sát vách vỉa than hoặc trụ vỉa than

Độ gắn kết yếu, xi măng gắn kết thường là sét kaolinit, hydromics, hydroxyt sắt, vật chất hữu cơ kiểu lấp đầy lỗ hổng hoặc tiếp xúc, ít gặp kiểu xi măng cơ sở

Tập III chứa các vỉa than từ vỉa 9 đến vỉa 13 Các vỉa than này có chiều dày mỏng, rất kém duy trì và ít có giá trị công nghiệp Mật độ chứa than chiếm 6

- 8% Các vỉa than nằm cách nhau từ 1,0 - 60m

- Tập IV: các trầm tích của tập này lộ ra từ tuyến II đến tuyến IV (từ lỗ khoan LK9T dọc tuyến A.A đến tuyến IV) và chìm dần về phía Đông Nam Trầm tích chủ yếu của tập IV là cát kết, bột kết, sét kết, đôi khi gặp lớp mỏng sạn kết nằm giữa các vỉa than nâu như ở các lỗ khoan LK6T, 29T, 4T…

Cát kết ít khoáng chủ yếu là thạch anh, silic hạt nhỏ đến trung bình, màu xám tro đến xám sáng (dạng grauvac, ackograuvac), chiếm 60 - 70% địa tầng Xi măng gắn kết là sét, độ gắn kết yếu, phân lớp sóng xiên, sóng đứt đoạn; Sạn kết grauvac, xi măng sét, phân lớp xiên; Bộ kết, sét kết màu xám tro đến xám tối, ít lớp có màu xám sáng, cấu tạo phân lớp ngang, sóng ngang thuộc tướng đầm lầy,

hồ ngập nước có thời kỳ khô cạn hoặc có dòng chảy

Than màu đen, nâu đen, ánh nhựa, vết vỡ dạng vỏ sò nông, vết vạch màu nâu đen Than lấy lên khá rắn chắc, để khô mất nước, nứt nẻ mạnh, nhiều khi vụn nát thành những hạt nhỏ từ 1 - 2cm

Địa tầng tập IV có chứa 6 vỉa than, từ vỉa 14 đến vỉa 19 Các vỉa than thường cách nhau từ 1,8 - 65m, chiều dày các vỉa thay đổi từ 1,0 - 10m Trong

đó, có các vỉa 14, 15, 17 khá duy trì và có giá trị công nghiệp; các vỉa khác kém duy trì, chiều dày mỏng, không ổn định, ít có giá trị công nghiệp

Tập IV nằm chỉnh hợp với phụ hệ tầng Tiên Hưng dưới (N13th 1)

Phụ hệ tầng Tiên Hưng trên (N13th 3) lộ ra ở Đông Bắc đứt gãy Vĩnh Ninh (nếp lõm Hà Nội), địa tầng đã gặp ở lỗ khoan LK14T Trầm tích của phụ hệ tầng thuộc tướng lục địa chứa than dạng đồng bằng, lũ tích hóa đầm lầy

Dựa vào thành phần thạch học, đặc điểm trầm tích thì phần trên của địa tầng tại lỗ khoan LK3T tuyến VIII, LK40T tuyến X, phụ hệ tầng Tiên Hưng trên

(N13th 3) chưa bị bào mòn hết Phụ hệ tầng này ở khu vực Khoái Châu chưa có nhiều lỗ khoan nghiên cứu hết

Phần dưới bao gồm các đá mảnh vụn: cát kết, bột kết, rải rác có ít cuội kết, đá sét và các vỉa than nâu có chiều dày công nghiệp Đá chủ yếu có màu xám tối đến xám đen Phân lớp đa dạng: xiên chéo, xiên định hướng Ở các đá cát kết phân lớp ngang liên tục và gián đoạn Xi măng gắn kết của đá là sét, silic

và ít mùn bã hữu cơ chủ yếu là kiểu lấp đầy Đá gắn kết yếu Phần dưới tiếp xúc chỉnh hợp liên tục với phụ hệ tầng Tiên Hưng giữa (N13th 2)

Phần trên của phụ hệ tầng chủ yếu là các trầm tích: cuội kết, sạn kết, cát kết hạt thô chứa cuội sạn gắn kết yếu Cấu tạo phân lớp hỗn độn và xiên chéo của các dòng lũ tích sông, dòng chảy tạm Đá có màu xám sáng, xám tro nhạt, thành phần hạt vụn chủ yếu là: cuội sạn cát thạch anh, silic, cuội cát kết, bột kết

Độ chọn lọc kém, độ bào tròn xấu Thành phần xi măng chủ yếu là sét, silic dạng lấp đầy và tiếp xúc

1.2.1.2 Hệ Đệ tứ (Q)

Các trầm tích của hệ Đệ tứ (Q) phân bố khắp vùng Khoái Châu, trầm tích gồm cuội, sỏi, cát, sét, sét pha cát, mùn thực vật, độ chọn lọc kém kết cấu bở rời, tiếp xúc không chỉnh hợp với trầm tích Neogen

Hệ tầng Hải Dương (Q1hd)

Hệ tầng Hải Dương (Q1hd) phủ bất chỉnh hợp lên bề mặt bào mòn của hệ

tầng Tiên Hưng (phụ hệ tầng Tiên Hưng giữa N13th 2) là các tích tụ lục địa hạt thô

bở rời: cuội sạn, cát đa khoáng gồm thạch anh, silic, cuội cát kết quaczit, các mảnh vụn đá macma, đá biến chất, đá trầm tích Các lớp hạt nhỏ đến hạt trung xen kẽ các lớp sét pha, sét, bột chứa nhiều mùn thực vật và ít lớp than bùn dạng thân gỗ, lau sậy màu đen nhạt, đen nâu…

Đất đá có độ chọn lọc kém, độ bào tròn trung bình đến xấu, cấu tạo phân lớp mờ hoặc phân lớp dày 0,5 - 10m Các lớp cát thô, sạn, cuội không rõ tính phân lớp Chiều dày địa tầng từ 55 - 60m

Hệ tầng Kiến Xương (Q2kx)

Từ trên mặt đất đến chiều sâu 5m là đất trồng trọt - sản phẩm tích tụ phong hóa hiện đại Từ 7m trở xuống gồm: cát hạt nhỏ đến trung bình, màu xám loang lổ; cát pha sét; cát chứa cuội sạn nhỏ Sét mềm dẻo xám xanh, nâu đỏ, sặc

sỡ, phân lớp ngang liên tục hoặc gián đoạn Than bùn thân thảo thành những lớp mỏng, thấu kính màu xám đen, xám tro nhạt Thành phần hạt vụn cũng như than

không gắn kết, bở rời Thành phần khoáng vật tạo đá chủ yếu là thạch anh, silic, sét, ít mùn bã hữu cơ

Chiều dày trung bình hệ tầng Kiến Xương (Q2kx) ở khu Khoái Châu từ 40

- 50m Giả định hệ tầng này nằm chỉnh hợp với hệ tầng Hải Dương (Q1hd)

1.2.2 Đặc điểm kiến tạo

Khu Khoái Châu nằm trong dải nâng Khoái Châu - Tiền Hải là khối kiến tạo bậc III Đến nay, đã có trên 100 lỗ khoan sâu từ 200 - 4500m (khoan thăm dò dầu khí, thăm dò than) khoan qua khối này Khối Khoái Châu được giới hạn bởi các đứt gãy Vĩnh Ninh, Tây Nam là đứt gãy FK, Thái Bình và đứt gãy Sông Chảy

1.2.2.1 Uốn nếp

Nếp lồi lớn

Trầm tích Neogen khu Khoái Châu có cấu trúc dạng một nếp lồi lớn không hoàn chỉnh, trục nếp uốn kéo dài theo phương Tây Bắc - Đông Nam, từ LK61T tuyến IIb qua gần các lỗ khoan LK44T, 77T, 23T, 7T, 39T đến LK.45 Mặt trục nếp uốn nghiêng về phía Đông Bắc Cánh Đông Bắc dốc 3 - 50, gần sát đứt gãy Vĩnh Ninh độ dốc lên 60 ¸ 80o, cánh Tây Nam dốc 5 ¸ 10o Trục nếp lồi dốc dần về phía Đông Nam khu Khoái Châu góc dốc 2o

Nếp lồi nhỏ

Cách đứt gãy Vĩnh Ninh khoảng 200 ¸ 350m là nếp lồi hẹp chạy dọc theo đứt gãy, chiều ngang nếp lồi khoảng 200 ¸ 300m Trục nếp lồi này chạy song song với trục nếp lồi chính Cánh Tây Nam dốc 5 ¸ 10o, cánh Tây Bắc dốc 30 ¸

80o

Nếp lõm

Giữa hai nếp lồi là một nếp lõm rộng 500 ¸ 1000m Trục nếp lõm chạy song song với hai trục nếp lồi trên cánh Tây Nam là phần cánh Đông Bắc của nếp lồi chính, cánh Đông Bắc của nếp lõm là cánh Tây Nam của nếp lồi phụ sát đứt gãy Vĩnh Ninh

1.2.2.2 Đứt gãy

Khu Khoái Châu nằm trong đới kiến tạo chung của dải Khoái Châu - Tiền Hải, có hai hệ thống đứt gãy chính:

Hệ thống đứt gãy Tây Bắc - Đông Nam

Hệ thống này có đứt gãy Vĩnh Ninh, đứt gãy FK và đứt gãy Thái Bình

a Đứt gãy Vĩnh Ninh

Đứt gãy Vĩnh Ninh nằm ở phía Đông Bắc vùng nghiên cứu Trong quá trình khoan thăm dò than đã có các lỗ khoan LK57T, 55T, 35T,15T và 25T khoan qua và xác định đứt gãy này Đứt gãy Vĩnh Ninh cắm về phía Tây Nam, là một đứt gãy nghịch có góc dốc mặt trượt khoảng 75o Biên độ dịch chuyển và phạm

vi đới phá hủy chưa xác định rõ

Thời kỳ đứt gãy hoạt động, các lớp đá còn gắn kết yếu và mềm dẻo Do vậy, gần đứt gãy từ 100 - 200m góc dốc thay đổi đột biến từ 30 - 70o, đôi chỗ dốc tới 75 - 80o như ở các lỗ khoan LK66T, 65T, 19T, 91T, 40T… Các lớp bột kết, sét kết, cát kết hạt nhỏ và các lớp than khoan mẫu lấy lên thành thỏi dài không thấy hiện tượng vò nhàu, nát vụn, có ít lẫn vết trượt cục bộ Các lớp cát kết, sạn kết mẫu lấy lên rời rạc nhưng vẫn đồng nhất

Các lỗ khoan LK65T, LK57T, LK35T, LK15T, LK25T cũng như lỗ khoan LK14T đã xác định cánh Đông Bắc đứt gãy Vĩnh Ninh, đất đá chủ yếu là cuội kết thạch anh, silic, cát kết quaczit, các mảnh đá biến chất, macma và trầm tích rất rắn chắc, kích thước cuội 1 - 20cm Độ chọn lọc kém, độ bào tròn trung bình

Địa tầng này chưa có hoá đá xác định chắc chắn nhưng dựa trên đặc điểm, thành phần thạch học tác giả Ngô Tất Chính xếp đứt gãy Vĩnh Ninh có tuổi Mioxen trên - phụ điệp Tiên Hưng trên (N31th 3)

Dựa vào mức độ gắn kết, thế nằm của đá gần đứt gãy cho phép nhận định đứt gãy Vĩnh Ninh là đứt gãy nghịch hoạt động nhiều lần Sau khi thành tạo hệ tầng Tiên Hưng (N13th), đứt gãy Vĩnh Ninh tiếp tục hoạt động và cắt tất cả các vỉa

than làm cho các lớp này bị uốn lượn mạnh, góc dốc thay đổi từ 10 - 60o, đôi chỗ

dốc tới 80o Trong quá trình này, khối Khoái Châu được nâng lên bào mòn và khối

Hà Nội hạ xuống tiếp tục trầm tích

Đứt gãy FK xảy ra sau khi thành tạo hệ tầng Tiên Hưng (N13th), hoạt động

cùng đứt gãy Vĩnh Ninh, làm khối Khoái Châu nâng lên bào mòn Do đặc điểm của đất đá mềm dẻo nên không hình thành dăm kết kiến tạo hay đới hủy hoại Đới phá hủy của đứt gãy FK chỉ biểu hiện làm thay đổi độ dốc của đá và than rất nhanh, cục bộ, các mặt trượt nhỏ cục bộ trong sét kết, bột kết… Đứt gãy này cách đứt gãy Thái Bình từ 1,5 - 2,5km

Địa tầng trong phạm vi đứt gãy FK thuộc hệ tầng Tiên Hưng (N13th): phụ

hệ tầng Tiên Hưng dưới (N13th 1) và phụ hệ tầng Tiên Hưng giữa (N13th 2)

Hệ thống đứt gãy Đông Bắc - Tây Nam

Theo tài liệu địa vật lý của Tổng Cục dầu khí, ở phía Tây Bắc khu Khoái Châu có đứt gãy Nam Hà Nội cắt ngang dải Khoái Châu - Tiền Hải Đây là một đứt gãy thuận, đới hủy hoại nhỏ (dưới 10m), góc dốc mặt trượt, biên độ dịch chuyển chưa được xác định Hiện nay, vẫn chưa có công trình khoan không chế đứt gãy này

1.2.3 Đặc điểm các vỉa than

Vùng than Khoái Châu có khoảng 19 vỉa than là thành tạo than thuộc hệ Neogen và có tuổi là Phụ thống Mioxen trên - Phụ hệ tầng Tiên Hưng dưới (N13th 1), phân bố xen kẽ với các tầng đá Trong đó 5 vỉa chiều dày duy trì tương đối liên tục được tính trữ lượng là vỉa 3, 4, 14, 15, 17 Hướng cắm của các vỉa than là hướng Đông Nam, góc dốc từ 5o - 15o kéo dài theo chiều sâu Trụ của các vỉa than đa phần là sét kết có tính chất giống than, sét kết, bột kết, cuội sỏi và cát kết

Dưới đây mô tả khái quát từng vỉa than theo thứ tự từ dưới lên (theo báo

cáo địa chất Kết quả tìm kiếm tỷ mỷ than khu Khoái Châu, Châu Giang, Hải

Hưng):

- Vỉa 1: chiều dày trung bình đến mỏng, biến đổi nhanh, không ổn định, cấu tạo đơn giản;

- Vỉa 2: chiều dày mỏng, không ổn định, cấu tạo tương đối phức tạp;

- Vỉa 3: Thuộc loại vỉa dày, có chiều dày tương đối ổn định, duy trì liên tục, cấu tạo đơn giản;

- Vỉa 3a: Duy trì không liên tục, chiều dày mỏng, không có giá trị;

- Vỉa 4: Tương đối ổn định, cấu tạo đơn giản, có giá trị công nghiệp;

- Vỉa 5: Vỉa có chiều dày từ mỏng đến rất mỏng, không ổn định;

- Vỉa 6, 7, 8: Các vỉa than này có chiều dày từ mỏng đến rất mỏng, độ duy trì và ổn định kém, cấu tạo phức tạp;

- Vỉa 9: Là vỉa than mỏng, cấu tạo đơn giản, duy trì không liên tục;

- Vỉa 10, 11, 12, 13: Các vỉa than này có chiều dày từ mỏng đến rất mỏng, không ổn định, độ duy trì kém Các vỉa này có cấu tạo đơn giản;

- Vỉa 14, 15: Vỉa duy trì tương đối liên tục trong khu Khoái Châu, vỉa ổn định, cấu tạo đơn giản, có giá trị công nghiệp;

- Vỉa 16: Vỉa này có chiều dày từ mỏng đến rất mỏng, độ duy trì và ổn định kém, cấu tạo đơn giản;

- Vỉa 17: Vỉa có chiều dày tương đối ổn định, cấu tạo đơn giản, có giá trị công nghiệp;

- Vỉa 18, 19: Vỉa có chiều dày mỏng đến rất mỏng, rất kém ổn định, kém duy trì

1.3 Đặc điểm địa chất thủy văn

Đặc điểm địa chất thủy văn vùng nghiên cứu được đánh giá dựa trên cơ sở phân tích, tổng hợp các tài liệu đã thu thập được Căn cứa vào điều kiện trầm tích, thành phần thạch học, mức độ chứa nước và thấm nước, tính chất thuỷ lực, thành phần hoá học… trong phạm vi khu vực nghiên cứu có mặt các đơn vị địa tầng địa chất thủy văn sau:

- Tầng chứa nước lỗ hổng, không áp trong các trầm tích bở rời thống Holocen (qh);

- Tầng chứa nước lỗ hổng, áp lực trong các trầm tích bở rời thống Pleistocen (qp);

- Tầng chứa nước lỗ hổng - khe nứt trong các trầm tích lục nguyên hệ tầng Tiên Hưng (n1);

- Tầng chứa nước lỗ hổng - khe nứt trong các trầm tích lục nguyên hệ tầng Phù Cừ

Trong vùng nghiên cứu, các tầng chứa nước hệ Đệ tứ (tầng chứa nước Holocen và Pleistocen) phân bố khá rộng rãi và được nghiên cứu tương đối chi tiết Tuy nhiên trong hệ Neogen, các trầm tích của hệ tầng Phù Cừ (N13pc) phân

bố dưới các trầm tích hệ tầng Tiên Hưng và nằm tương đối sâu Đến nay chưa có công trình nào nghiên cứu đặc điểm địa chất thủy văn của địa tầng Phù Cừ

thủy văn của hệ tầng Phù Cừ (N13pc) Đối tượng nghiên cứu chính của đề tài là

tầng chứa nước lỗ hổng - khe nứt trong các trầm tích lục nguyên hệ tầng Tiên Hưng (n1)

Dưới đây là mô tả đặc điểm địa chất thủy văn vùng nghiên cứu:

1.3.1 Tầng chứa nước lỗ hổng, không áp trong các trầm tích bở rời thống Holocen (qh)

Tầng chứa nước lỗ hổng, không áp trong các trầm tích bở rời thống

Holocen (qh) phân bố khắp khu vực nghiên cứu, có chiều dày thay đổi từ 40 -

50m Thành phần thạch học gồm: các lớp sét, sét pha, cát pha và các lớp cát hạt mịn đến trung Các lớp sét, sét pha, bùn sét, thường có màu xám, xám vàng loang lổ Các lớp cát thường có màu xám sáng, xám tro Chiều dày của các lớp này thường biến đổi mạnh, đặc biệt là các lớp sét, sét pha, cát pha tạo thành các thấu kính Riêng lớp cát hạt mịn đến trung lẫn sạn duy trì khá liên tục và có chiều dày 10 - 25m, đây là lớp chứa nước chính của tầng này

Các lớp đất trong tầng này được thành tạo trong điều kiện và môi trường khác nhau Trong đó, có hai lớp đất sét màu xám xanh, xám vàng và lớp đất sét màu trắng đỏ loang lổ có nguồn gốc trầm tích biển, xen kẽ là các kiểu trầm tích lục địa với các tướng sông, hồ, đầm lầy

Theo tài liệu hút nước thí nghiệm tại lỗ khoan LK51T và LK95A cho thấy: chiều sâu mực nước ngầm trung bình của tầng chứa nước là 0,69m Chiều dày tổng cộng trung bình các lớp chứa nước 38,55m Hệ số thấm (K) lớn nhất là 6,81m/ng, nhỏ nhất 4,78m/ng, trung bình 5,58m/ng Tỷ lưu lượng lỗ khoan (q) biến đổi từ 0,49 - 0,67 l/ms và trung bình là 0,56l/ms Hệ số dẫn nước (Km) thay đổi trong khoảng 158 - 286m2/ng, trung bình 203,3m2/ng (chi tiết xem bảng 1.6) Bảng 1.6 Tổng hợp kết quả hút nước thí nghiệm các lỗ khoan tầng chứa nước qh

Chiều sâu bơm (m)

Từ đến

Chiều sâu mực nước tĩnh (m)

Trị số mực nước

hạ thấp (m)

Lưu lượng (l/s)

Tỷ lưu lượng (l/s.m)

Bán kính ảnh hưởng (m)

Hệ số thấm

K (m/ng)

Hệ số dẫn nước

Km (m2/ng)

Biên độ giao động mực nước từ 1 - 3m Nước dưới đất trong tầng này thuộc loại nước không áp và có quan hệ thủy lực chặt chẽ với nước mặt, đặc biệt

là nước sông Hồng, điều đó đã được chứng minh qua tài liệu quan trắc động thái

ở các lỗ khoan LK54A, 31, 79d, 10 và LK64 Khi mực nước sông Hồng dâng lên thì mực nước ở các lỗ khoan quan trắc này cũng dâng theo; khi nước sông Hông dâng đến mức báo động từ cấp 1 trở lên thì mực nước tại lỗ khoan 31 dâng cao khỏi mặt đất 0,3m Mối quan hệ này càng gần sông Hồng càng mạnh, càng xa sông Hồng càng yếu đi

Tầng chứa nước lỗ hổng, không áp trong các trầm tích bở rời thống Holocen (qh) cũng có quan hệ với tầng chứa nước nằm dưới nó bởi ranh giới giữa tầng chứa nước trên và dưới ở nhiều nơi không có lớp cách nước

Nguồn cung cấp cho tầng chứa nước này chủ yếu là nước mưa ngấm từ trên xuống và nước sông Hông thấm vào Miền thoát, cung cấp trở lại cho sông Hồng vào mùa khô và cung cấp cho nước dưới đất trong tầng Pleistocen ở phía dưới Vào mùa mưa, hướng vận động của nước dưới đất trong tầng này theo hướng sông Hồng đi vào tức là từ Tây sang Đông, từ Bắc xuống Nam Vào mùa khô, hướng vận động của nước dưới đất theo hướng ngược lại

Thành phần hoá học của nước dưới đất trong tầng chứa nước (qh) khá phức tạp, thường bị nhiễm bẩn, nước có màu vàng, mùi tanh, hàm lượng sắt và chất hữu cơ cao; độ pH thay đổi từ 5 đến 8, trung bình 6,8; tổng độ khoáng hoá trung bình < 0,5g/l, cá biệt có nơi đến 1,17g/l; tổng độ cứng trung bình 12,5 độ đức Loại hình hoá học của nước rất đa dạng, phổ biến là: Bicacbonat canxi, Bicacbonat clorua natri canxi (chi tiết xem phụ lục 2)

1.3.2 Tầng chứa nước lỗ hổng, áp lực trong các trầm tích bở rời thống Pleistocen (qp)

Tầng chứa nước này phân bố và duy trì liên tục khắp khu vực, từ chiều

sâu 45 ¸ 50m đến 149m, thành phần thạch học gồm: các lớp cuội, sỏi lẫn cát, thuộc loại cuội, sỏi, sạn thạch anh, silic và đá đa khoáng Kích thước hạt cuội

biến đổi từ 2 ¸ 10cm, cá biệt đến 15cm Chiều dày tổng cộng trung bình các lớp chứa nước khoảng 70m Các lớp cuội sỏi nằm trực tiếp lên tầng trầm tích của hệ tầng Tiên Hưng, kích thước lỗ hổng lớn và trong đó chứa đầy nước

Theo tài liệu hút nước thí nghiệm tại các lỗ khoan LK31T, 32T, 95T và LK TD1 cho thấy chiều sâu mực nước ngầm trung bình 1,75m Hệ số thấm (K) lớn nhất là 63,58m/ng, nhỏ nhất 24,0m/ng, trung bình 29,60m/ng; tỷ lưu lượng của

lỗ khoan (q) biến đổi từ 0,61 - 12,38 l/ms và trung bình là 5,23l/ms; hệ số dẫn nước (Km) thay đổi trong khoảng 1432 - 5818m2/ng, trung bình 2473 m2/ng (chi tiết xem bảng 1.7)

Theo tài liệu quan trắc động thái nước dưới đất tại các lỗ khoan LK54A,

31T, 79d, 10 và LK64T cho thấy: Biên độ giao động mực nước lớn nhất >3m và cũng chịu ảnh hưởng theo mùa Nước dưới đất trong tầng này thuộc loại nước có

áp, cột áp lực trung bình 116,54m, có thể khẳng định rằng đây là tầng rất giầu nước; Nước dưới đất trong tầng này có quan hệ thủy lực chặt chẽ với nước dưới đất tầng Holocen và nước sông Hồng Khi mực nước sông Hồng lên xuống thì mực nước ở các lỗ khoan quan trắc này cũng lên xuống theo Đồng thời, nước dưới đất trong tầng chứa nước Pleistocen cũng có quan hệ thủy lực với nước dưới đất trong trầm tích Neogen nằm phía dưới

Bảng 1.7 Tổng hợp kết quả hút nước thí nghiệm các lỗ khoan tầng chứa nước qp

Chiều sâu bơm (m)

Từ đến

Chiều sâu mực nước tĩnh (m)

Trị số mực nước

hạ thấp (m)

Lưu lượng (l/s)

Tỷ lưu lượng (l/s.m)

Bán kính ảnh hưởng (m)

Hệ số thấm

K (m/ng)

Hệ số dẫn nước

Km (m2/ng)

Thông qua việc tổng hợp tài liệu thành lập bản đồ, mặt cắt ĐCTV nhận thấy: nhiều diện tích lớp đất đá chứa nước của hệ Đệ Tứ nằm trực tiếp lên diện tích các lớp đá chứa nước của tầng Neogen, có thể gọi diện tích tiếp xúc đó là các cửa sổ địa chất thủy văn qua lại của hai tầng chứa nước Trong quá trình khai thác than ở tầng Neogen sau này nước ở tầng trầm tích Đệ Tứ sẽ theo các cửa sổ địa chất thủy văn chảy vào công trình khai thác

Nguồn cung cấp cho tầng chứa nước Pleistocen (qp) chủ yếu là nước mưa, nước sông Hồng, nước ở tầng trên thấm xuống Miền thoát, cung cấp trở lại sông Hồng vào mùa khô và cung cấp cho nước dưới đất trong tầng chứa nước lỗ hổng

- khe nứt hệ tầng Tiên Hưng (n1) phía dưới

Thành phần hoá học của nước dưới đất trong tầng chứa nước Pleistocen (qp) chủ yếu là: Clorua Natri, đôi nơi là Clorua bicacbonat natri Tổng độ khoáng hoá của nước trung bình 0,667g/l, thuộc loại nước nhạt; tổng độ cứng trung bình 7,43 độ đức; độ pH dao động từ 5 - 7,5, trung bình 5,8 thuộc loại nước có tính axit yếu (chi tiết xem phụ lục 3)

Nhìn chung, chất lượng nước trong tầng này đảm bảo nhu cầu dùng trong sinh hoạt và công nghiệp Do nước dưới đất trong tầng chứa nước này có trữ lượng lớn nên hiện đang được khai thác sử dụng phục vụ cho nhu cầu công nghiệp và dân sinh trong vùng

1.3.3 Tầng chứa nước lỗ hổng - khe nứt trong các trầm tích lục nguyên

hệ tầng Tiên Hưng (n 1 )

Tầng chứa nước lỗ hổng - khe nứt trong các trầm tích lục nguyên hệ tầng Tiên Hưng (n1) phân bố khắp khu vực đồng bằng sông Hồng, trong đó có vùng Khoái Châu - Hưng Yên và nằm dưới các tầng chứa nước hệ Đệ Tứ Chiều sâu phân bố từ 100m đến 149m trở xuống

Các trầm tích hệ tầng Tiên Hưng tạo thành hai cánh không đối xứng của nếp lồi Khoái Châu, có trục kéo dài theo hướng Tây Bắc - Đông Nam, độ dốc thoải 5o ¸ 10o, phần sát đứt gãy Vĩnh Ninh đất đá có độ dốc 70o ¸ 80o

Thành phần thạch học bao gồm các lớp đá: cuội kết, sạn kết, cát kết, sét kết, sét than nằm xen kẽ với các vỉa than có tính phân nhịp Trong đó, đá cát kết, bột kết và sét kết chiếm chủ yếu Tỷ lệ các lớp đá chứa nước chiếm khoảng 41% (chi tiết xem bảng 1.8)

Dựa vào kết quả quan trắc địa chất thủy văn - địa chất công trình khi khoan, cho thấy các loại đá có một số đặc điểm và khả năng chứa nước của chúng như sau:

- Cuội kết, sạn kết chiếm tỷ lệ rất nhỏ (khoảng 1%) trong địa tầng Các lớp có chiều dày mỏng 0,5 - 1,0m, phân bố chủ yếu ở trụ vỉa 1 và phần tiếp giáp với địa tầng Đệ Tứ Thành phần chủ yếu là các hạt thạch anh kích 0,5 - 1cm, độ mài tròn chọn lọc kém, gắn kết bằng xi mămg sét dùng tay bóp vỡ Các lớp cuội kết và sạn kết không duy trì liên tục, bị vát mỏng tạo thành các thấu kính nhỏ, có khả năng chứa nước tốt

- Cát kết thường có màu xám tro, xám sáng, thường nằm ở giữa địa tầng của hai vỉa than Chiều dày của lớp biến đổi rất phức tạp từ 0,5 - 15m, đôi khi đến 40 - 50m và duy trì khá liên tục Thành phần chủ yếu là thạch anh, silic, xi măng gắn kết là sét, đôi chỗ lớp xi măng gắn kết keo cacbonat tương đối rắn chắc nhưng duy trì không liên tục

Các lớp cát kết xi măng gắn kết là sét rất kém bền vững, nhiều lớp tơi vụn như lớp cát thường Trong quá trình khoan thăm dò thường có hiện tượng cát chảy lấp đầy lỗ khoan Qua phân tích các lớp cát kết tại một số lỗ khoan cho thấy

độ lỗ hổng từ 20 - 35%, khả năng chứa nước tốt

- Bột kết có màu xám đen, xám tro, thường nằm gần vách trụ các vỉa than Chiều dày biến đổi 0,5 - 25m, nhiều lớp có chiều dày mỏng không duy trì liên tục Một số lớp có chiều dày lớn duy trì khá liên tục Cấu tạo phân lớp mỏng đến phân lớp dày Thành phần chủ yếu là thạch anh và khoáng vật sét, gắn kết yếu, một số lớp gắn kết bằng keo cacbonát tương đối rắn chắc nhưng không nhiều, không có khả năng chứa nước

- Sét kết màu xám đen, cấu tạo phân lớp mỏng, chứa tàn tích thực vật, thường nằm sát vách trụ các vỉa than Chiều dày mỏng 0,5 - 2,0m, tạo thành các thấu kính Mẫu tơi mềm dẻo, khi khô cứng, không chứa nước

- Các vỉa than thường có cấu tạo dạng nguyên khối rắn chắc, kẽ nứt ít phát triển và thường có pirit lấp đầy, không có khả năng chứa nước

Bảng 1.8 Thống kê tỷ lệ % chiều dày đá chứa nước hệ tầng Tiên Hưng

Tổng chiều dày các lớp chứa nước (m)

Chiều dày

Hệ Đệ Tứ (m)

Tỷ lệ %

đá chứa nước của tầng Neogen

Kết quả hút nước thí nghiệm trong tầng chứa nước lỗ hổng - khe nứt hệ tầng Tiên Hưng (n1) tại lỗ khoan LK80T và LK43T cho thấy: khi bơm trong địa tầng chứa nhiều lớp bột kết và sét kết (LK80T có lưu lượng Q = 0,041l/s) tỷ lưu lượng (q) của lỗ khoan và hệ số thấm (K) rất nhỏ: q = 0,001l/ms, K = 0,01m/ng; Khi bơm trong địa tầng chứa nhiều lớp cát kết, sạn kết có chiều dày lớn (LK43T

có lưu lượng Q = 12,2l/s) thì tỷ lưu lượng (q) thay đổi từ 0,2 - 1,65l/ms, hệ số thấm K = 1,07m/ng Điều đó cho thấy, nước dưới đất trong trầm tích Neogen chủ yếu chứa trong các lớp cát kết và cuội sạn kết

Tổng hợp kết quả hút nước thí nghiệm trong tầng chứa nước lỗ hổng - khe nứt hệ tầng Tiên Hưng (n1) tại các lỗ khoan hút nước cho thấy: tỷ lưu lượng (q) trung bình của lỗ khoan là 0,49l/ms; hệ số thấm (K) dao động trong khoảng 0,01

- 1,07m/ng, trung bình 0,37m/ng; hệ số dẫn nước (Km) thay đổi từ 5,5 - 363,72m2/ng; hệ số dẫn áp (a*) trung bình 1,4.105m2/ngày; mô đun dòng ngầm (Mn) trung bình 15,7l/skm2 Càng về phía Đông Nam khả năng chứa và thấm nước của đất đá trong trầm tích Neogen càng tăng (chi tiết xem bảng 1.9)

Kết quả phân tích mẫu nước tại các lỗ khoan hút nước thí nghiệm cho thấy: thành phần hoá học của nước dưới đất trong tầng chứa nước này rất phức tạp do có sự pha trộn với nước ở tầng Đệ tứ, loại hình hoá học chủ yếu là: Clorua natri, Clorua bicacbonat natri canxi, đôi nơi là Bicacbonat natri; Tổng độ khoáng hoá của nước trung bình 1,242g/l, thuộc loại nước lợ, nước cứng; tổng độ cứng trung bình 20,5 độ đức; độ pH thay đổi từ 5 - 9, trung bình 7,5 thuộc loại nước

có tính bazơ yếu, có khả năng ăn mòn cacbonat (chi tiết xem phụ lục 4)

Kết quả quan trắc động thái nước dưới đất tại các lỗ khoan LK54T, 79T,

82T, 34T và sông Hồng cho thấy: nước sông Hồng và nước dưới đất trong tầng Tiên Hưng (n1) có quan hệ thủy lực với nhau thông qua hệ tầng Đệ tứ Vào mùa khô, mực nước dưới đất có chiều sâu trung bình từ 2 - 4m Vào mùa mưa, mực nước dưới đất dâng cao, chiều sâu trung bình từ 0,8 - 1,5m Mối quan hệ thủy lực càng xa sông Hồng càng giảm đi và ngược lại