NỘI DUNG
CƠ SỞ VẬT LÍ- ĐỊA CHẤT CỦA PHƯƠNG PHÁP THĂM DÒĐIỆN
1.1 Tính chất dẫn điện của vật chất dưới mặt đất
Thăm dò điện là phương pháp nghiên cứu trường điện và điện từ trong lòng đất, phục vụ cho việc giải quyết các vấn đề địa chất Đối tượng nghiên cứu bao gồm đất đá và khoáng vật trong vỏ trái đất, với các tham số điện như điện trở suất (ρ), độ hoạt động điện hóa (α), độ phân cực (η), hằng số điện môi (ε), và độ từ thẩm (μ) Các tham số này phản ánh thành phần khoáng vật, cấu trúc và lịch sử hình thành của đất đá Trong đó, điện trở suất là tham số quan trọng nhất trong địa điện, được đo bằng ohm.m (Ω.m), trong khi độ dẫn điện (σ) là đại lượng ngược lại.
Thăm dò điện là phương pháp phổ biến trong địa vật lý tầng nông, nơi dòng điện truyền dẫn qua đất đá chủ yếu bằng hai cơ chế: dẫn điện điện tử và dẫn điện điện phân Dẫn điện điện phân sử dụng các ion trong môi trường nước dưới mặt đất làm phần tử tải điện, trong khi dẫn điện điện tử sử dụng các điện tử tự do như trong kim loại Trong khảo sát địa kỹ thuật và môi trường, dẫn điện điện phân được ưa chuộng hơn do đất tự nhiên luôn chứa nước Ngược lại, dẫn điện điện tử chỉ quan trọng khi có khoáng vật dẫn điện như sulfit và graphit kim loại Một số vật chất dưới mặt đất có thể được phân loại theo cách dẫn điện của chúng, như trình bày trong Bảng 1.1.
Tính chất dẫn điện của vật chất dưới mặt đất
Thăm dò điện là phương pháp nghiên cứu trường điện và trường điện từ trong quả đất, giúp giải quyết các vấn đề địa chất thông qua việc khảo sát đất đá và khoáng vật trong vỏ trái đất Đặc điểm của thăm dò điện là đa dạng về phương pháp và phong phú về thể loại, do có nhiều nguồn gốc tạo ra từ trường và các tham số đo khác nhau như điện trở suất, độ hoạt động điện hóa, độ phân cực, hằng số điện môi và độ từ thẩm Các tham số này phản ánh thành phần khoáng vật, cấu trúc và lịch sử hình thành của đất đá Trong đó, điện trở suất là tham số quan trọng nhất trong nghiên cứu địa điện, được đo bằng ohm.m (Ω.m), trong khi độ dẫn điện là đại lượng ngược lại, được đo bằng (m).
Thăm dò điện là phương pháp phổ biến trong địa vật lý tầng nông, nơi dòng điện trong đất đá truyền dẫn chủ yếu qua hai cơ chế: dẫn điện điện tử và dẫn điện điện phân Trong dẫn điện điện phân, các ion trong nước dưới mặt đất là phần tử tải điện, trong khi dẫn điện điện tử sử dụng các điện tử tự do như ở kim loại Cơ chế dẫn điện điện phân được áp dụng rộng rãi trong khảo sát địa kỹ thuật và môi trường do đất tự nhiên luôn chứa nước Ngược lại, dẫn điện điện tử chỉ quan trọng khi có khoáng vật dẫn điện như sulfit và graphit kim loại Một số vật chất dưới mặt đất có thể được phân loại theo cách dẫn điện của chúng, như được trình bày trong Bảng 1.1.
Bảng 1.1.Phân loại vật chất theo cách dẫn điện của chúng
Dẫn điện điện tử Dẫn điện điện phân
+ Các kim loại tự nhiên (Pt, Au, Ag,
+ Tất cả các nham thạch, trầm tích, biến chất và phún xuất chưa được kể ở trên. + Các loại nước tự nhiên.
+ Các sulfua (bornit, galenit, covellin, pirrotin, Pentlandit, acxenopirit, calcopirit, …).
+ Một vài loại oxyt (magnetic, caxiterit,
+ Graphit và các loại thanh cacbon hóa cao.
Trong thạch quyển, chỉ một số loại đất đá và khoáng vật có khả năng dẫn điện, với sự phân bố khác nhau Điện trở suất của các đất đá dưới mặt đất đóng vai trò quyết định trong việc xác định sự phân bố này Dựa vào độ lớn của điện trở suất, các khoáng vật có thể được phân loại theo Bảng 1.2.
Bảng 1.2 Phân loại khoáng vật theo điện trở suất
Khoáng vật Điện trở suất
▪ Vàng, bạch kim, bạc tự nhiên < 10 -5 Ω.m
▪ Các sunfua: pirit, calcopirit, arxenopirit, galenit, …
▪ Một vài loại oxyt: canxiterit, barnit, marcazit, …
▪ Grafic và vài loại than
▪ Hêmatit, bôcxit, kinôvar, anhydrit, selit, … 110 5 Ω.m
▪ Tràng thạch, thạch anh, calxit, mica, dầu, … 10 5 10 22 Ω.m
Tỷ lệ khoáng vật có điện trở suất thấp trong đất đá càng lớn thì khả năng dẫn điện càng tốt Ngược lại, nếu đất đá chứa khoáng vật không dẫn điện hoặc dẫn điện kém, điện trở sẽ rất cao Hầu hết các khoáng vật trong đất đá có điện trở suất cao do ít dẫn điện Do đó, có thể coi đất đá là sự kết hợp giữa các khung khoáng vật và dung dịch nước tự nhiên trong các lỗ rỗng và khe hở Nước trong khung khoáng vật được chia thành hai loại: nước tự do trong các lỗ rỗng, gọi là nước khối, và nước liên kết trên bề mặt, gọi là nước mặt.
Nước khối là loại nước tồn tại trong đất mà không liên quan đến cấu trúc tinh thể của khoáng vật, và nó di chuyển dưới tác dụng của trọng lực và lực mao dẫn, được chia thành nước trọng lực và nước mao dẫn Độ dẫn điện của nước phụ thuộc vào sự hiện diện của các ion muối khoáng, do đó, điện trở suất của đất đá cũng bị ảnh hưởng bởi lượng nước và độ khoáng hóa của nó Bề mặt các hạt rắn trong đất đá hấp thụ một lớp nước mỏng, tạo thành lớp điện kép với các điện tích khác nhau giữa pha rắn và pha lỏng Lớp nước này có thể được gọi là liên kết bền hoặc không bền tùy thuộc vào khả năng giữ ion của nó, và khi có dòng điện chạy qua, các ion trong lớp nước sẽ bị phân cực.
Các yếu tố ảnh hưởng đến tính dẫn điện của vật chất dưới mặt đất
Giá trị điện trở suất của các thành tạo địa chất bở rời bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, bao gồm thành phần khoáng vật, độ rỗng, độ nứt vỏ, độ ẩm, cấu trúc bên trong của đất đá, cũng như nhiệt độ và áp suất Đặc biệt, độ khoáng hóa của nước ngầm là một yếu tố quan trọng quyết định giá trị này.
Thông thường, các khoáng vật trong đất đá không dẫn điện, dẫn đến điện trở suất của hầu hết các loại đất đá trầm tích, biến chất và phun trào ít bị ảnh hưởng bởi thành phần khoáng vật, mà chủ yếu phụ thuộc vào các yếu tố khác.
1.2.2 Kiến trúc bên trong đất đá
Kiến trúc của đất đá tạo ra sự bất đẳng hướng trong tính dẫn điện, với hai hướng chính là phương pháp tuyến và tiếp tuyến của đá phân lớp Hệ số bất đẳng hướng λ được xác định thông qua công thức t n.
Trong đó: n Điện trở suất theo phương pháp tuyến.
t Điện trở suất theo phương tiếp tuyến.
Tính bất đẳng hướng sẽ ảnh hưởng đến mọi giá trị đo của các thiết bị đo điện trở khác nhau.
Khi độ ẩm và độ ngậm nước của đất đá tăng cao, điện trở suất của chúng sẽ giảm Do đó, độ dẫn điện của đất đá dưới mực nước ngầm thường lớn hơn so với trên mực nước ngầm.
1.2.4 Độ rỗng và độ nứt vỏ Độ rỗng và mức độ nứt nẻ của đất đá quyết định tốc độ vận động của nước khối dưới tác dụng của trọng lực hay còn gọi là nước trọng lực Khi tăng độ rỗng thì số lượng nước trọng lực và nước trên mặt tăng lên nên điện trở suất của đất đá giảm.
Các đất đá rắn nứt nẻ thì có điện trở suất cao nhất Nếu các đất đá này nằm dưới mạch nước ngầm thì điện trở suất lại thấp.
1.2.5 Độ khoáng hóa của nước ngầm Độ dẫn điện trong lớp đất đá phụ thuộc vào độ dẫn điện của nước ngầm. Nước ngầm là nước trong tự nhiên thường được hòa tan một lượng muối nhất định. Độ dẫn điện của nước liên quan đến sự có mặt của các ion trong nước (nồng độ của các ion) và phụ thuộc trực tiếp vào khả năng linh động của các ion trong nước cũng như số lượng muối khoáng hòa tan trong nó Các ion trong nước thường là muối của kim loại như NaCl, KCl Độ khoáng hóa của nước càng cao thì đất đá càng dẫn điện tốt điều đó cũng có nghĩa là điện trở suất của đất đá tỷ lệ nghịch với độ khoáng hóa trong nước.
Điện trở suất của nước khoáng có thể xác định dựa trên loại muối chiếm ưu thế trong khu vực Trong điều kiện tự nhiên, NaCl có hoạt tính mạnh và hàm lượng lớn, do đó, trong nghiên cứu, nồng độ các muối khoáng thường được quy đổi về nồng độ tương đương với NaCl, và có thể áp dụng công thức thực nghiệm để tính toán.
Trong đó: là điện trở suất của muối khoáng mà tađang xét có đơn vị Ω.m.
M là độ khoáng hóa có đơn vị l g
1.2.6 Nhiệt độ và áp suất
Giá trị điện trở suất của đất đá phụ thuộc vào nhiệt độ, đặc biệt trong đất có nước Khi nhiệt độ tăng, độ linh động của các ion trong nước cũng tăng, dẫn đến độ dẫn điện cao hơn và điện trở suất giảm Điều này cho thấy điện trở suất có mối quan hệ tỷ lệ nghịch với nhiệt độ.
10 o C thìđộ dẫn điện của nước sẽ tăng 2 3 % Thông thường, độ dẫn điện được đo ở nhiệt độ tiêu chuẩn là 25 o C Sự phụ thuộc đó được thể hiện qua công thức:
(1.3) Trong đó: t là nhiệt độ ( o C)
là hệ số nhiệt, trong khoảng nhiệt độ 18 ÷ 50 o C, hệ số này ít thay đổi với các dung dịch nước muối khác nhau.
Khi nhiệt độ tăng theo chiều sâu, điện trở suất của đất đá sẽ giảm Ngược lại, khi nhiệt độ giảm xuống dưới 0°C, điện trở suất sẽ thay đổi đột ngột Điều này xảy ra do các đất đá dẫn điện chủ yếu nhờ vào ion có trong khung khoáng vật và dung dịch trong các lỗ rỗng, nhưng khi có sự xuất hiện của dung dịch đóng băng, sẽ ảnh hưởng đến khả năng dẫn điện của chúng.
Sự phụ thuộc của điện trở suất vào áp suất là một vấn đề phức tạp, phụ thuộc vào loại đất đá Đối với các loại đất đá trầm tích xốp và ngậm nước, điện trở suất có xu hướng tăng khi áp suất tăng, do thể tích của các lỗ rỗng và đường rỗng chứa dung dịch dẫn điện giảm Để có cái nhìn định lượng về điện trở suất của đất, đá, vật liệu và một số hóa chất, Keller, Frischknecht (1966) và Daniels, Alberty (1966) đã cung cấp bảng số liệu trong bảng 1.3.
Bảng 1.3: Điện trở suất của một số đất, đá, khoáng sản và hóa chất phổ biến
Vật liệu Điện trở suất (Ωm) Độ dẫn điện (1/Ωm) Nham th ạch v à đá biến ch ất
Granite (đá granit) 5.10 3 10 6 10 -6 2.10 -4 Basalt (đá bazan) 10 3 10 6 10 -6 10 -3 Slate (đá phiến) 6.10 2 4.10 7 2,5.10 -8 1,7.10 -3 Marble (đá cẩm thạch) 10 2 2,5.10 8 4.10 -9 10 -2 Quartzite (thạch anh) 10 2 2.10 8 5.10 -9 10 -2
Sandstone (sa thạch) 84.10 3 2,5.10 -4 0,125 Shale (đá phiến sét) 202.10 3 5.10 -4 0,05 Limestone (đá vôi) 504.10 2 2,5.10 -3 0,02 Đất v à nước
Dựa vào số liệu trong bảng 1.3, có thể nhận thấy rằng điện trở suất của các loại đất đá có sự biến đổi đáng kể và chồng chéo lên nhau Điều này xảy ra do điện trở suất phụ thuộc vào các yếu tố như độ xốp, mức độ nước bão hòa và hàm lượng muối hòa tan.
Đất sét thường tồn tại dưới mặt đất, không chỉ ở các lớp riêng biệt mà còn hòa trộn trong các loại đá như đá phiến và đá vôi Sự hiện diện của sét trong đá làm tăng khả năng dẫn điện của chúng, dẫn đến giá trị điện trở suất thấp hơn Ví dụ, hai mẫu đá cùng loại, một mẫu sạch và một mẫu có sét, sẽ có điện trở suất khác nhau, trong đó đá phiến sạch có điện trở suất từ 6.10^2 đến 4.10^7 m.
nhưng khi có sét vào thì điện trở suất của đá phiến sét lại giảm rõ rệt chỉ còn
Các đá trầm tích có độ xốp và khả năng chứa nước cao hơn, dẫn đến giá trị điện trở suất thấp hơn so với đá thâm nhập và đá biến chất Trong khi đó, giá trị điện trở suất của đá thâm nhập và đá biến chất lại chịu ảnh hưởng lớn từ độ nứt nẻ và mức độ chứa nước trong các đới nứt.
Các trầm tích bở rời không gắn kết có độ rỗng cao thường có giá trị điện trở suất thấp hơn so với các đá trầm tích, với giá trị điện trở suất dao động từ vài .m đến nhỏ hơn.
Giá trị điện trở suất của đất và nước dao động từ 10 đến 100 Ω·m, phụ thuộc vào lượng muối hòa tan có trong chúng Nước biển có độ dẫn điện cao, khoảng 5 (1/Ω·m), do chứa nhiều muối hòa tan Điều này làm cho phương pháp thăm dò điện trở trở thành một kỹ thuật lý tưởng để xác định ranh giới nhiễm mặn ở các vùng Duyên Hải.
Tổng quan lý thuyết của phương pháp thăm dò điện
2.1.1 Cơ sở lý thuyết của phương pháp thăm dòđiện
Phương pháp thăm dò điện là một trong những kỹ thuật địa vật lý, bao gồm ba loại chính: đo sâu điện, mặt cắt điện và ảnh điện Mục tiêu của thăm dò điện là xác định sự phân bố điện trở suất của môi trường dưới mặt đất bằng cách đo giá trị điện trở suất biểu kiến từ bề mặt Từ các giá trị này, có thể đánh giá điện trở suất thật của cấu trúc dưới lòng đất Cơ sở lý thuyết của phương pháp này dựa trên khảo sát phân bố điện trường do nguồn dòng trên mặt đất tạo ra, và để hiểu rõ về môi trường bên dưới, cần phải tương tác điện với nó thông qua các điện cực.
2.1.2 Bài toán cơ sởcủa môi trường nửa không gian
Trong nghiên cứu điện trường không đổi, các đất đá trầm tích thường có dạng phân lớp ngang trong điều kiện kiến tạo ổn định Việc khảo sát môi trường phân lớp ngang này mang lại ý nghĩa thực tiễn quan trọng Chúng ta giả định một môi trường nửa không gian với n lớp nằm ngang, trong đó tính chất điện là đồng nhất và bất đẳng hướng trong từng lớp, đồng thời có sự biến đổi nhảy vọt khi chuyển qua các lớp khác.
Hình 2.1.Mô hình phân lớp ngang của môi trường đồng nhất bất đẳng hướng
Mỗi lớp trong môi trường được đánh số từ trên xuống dưới theo thứ tự 1, 2, 3, , i, , n Lớp thứ i được đặc trưng bởi các tham số: ti, ni, i, ni, ti, i, ni, ti, h i.
(2.1) lần lượt là bề dày, điện trở suất ngang, dọc, trung bình nhân và hệ số bất đẳng hướng của phân lớp thứ i, nhưhình 2.1.
Tại điểm O trong môi trường, có nguồn phát dòng I, chúng ta cần xác định phân bố điện thế U Do môi trường không đồng nhất, chúng ta sẽ không sử dụng phương trình Laplace mà thay vào đó áp dụng phương trình liên tục, là phương trình phù hợp cho tất cả các loại môi trường.
Trong đó: J là mật độ dòngđiện.
Vì môi trường đồngnhất nênρ= const, do đó 0
, và ta viết lại (2.2) như sau:
(2.3) Các thành phần của J theo các trục tọa độ được tính theo định luật Ohm:
Trong đó: là độ dẫn điện
E là cường độ điện trường Mặt khác, mối liên hệ giữa cường độ điện trường và điện thế: gradU
Từ (2.4) và (2.5), ta có mối liên hệ: gradU
Từ (2.6), các thành phần của J trong hệ trục vuông góc được viết: x
Vì x y t là điện trở suất ngang, z n là điện trở suất dọc.
Nếu chọn hệ tọa độ trụ ( O , r , , z ), với O là gốc tọa độ, trục z hướng xuống dưới nhưhình 2.1.
Khi đó, từ (2.7) các thành phần của J trong hệ tọa độ trụ có dạng: r
Trong tọa độ trụ, phương trình (1.7) có dạng:
Ta đổi tọa độ mới z ( t n
là hệ số bất đẳng hướng), còn các tọa độ khác thì giữ nguyên và chú ý đến tính đối xứng của môi trường theo tọa độ
U ) Thực hiện vài phép biến đổi ta đưa phươngtrình (2.10) về dạng sau:
(2.11) chính là phương trình Laplace trong tọa độ trụ.
Ta sẽ giải phương trình (2.11) bằng phương pháp tách biến Xem U ( r , ) là tích của hai hàm, mỗi hàm chỉ phụ thuộc một biến như sau:
Chia hai vế (2.13) cho u.v, ta được:
Vế trái của (2.14) có hai phần riêng biệt, mỗi phần chỉ phụ thuộc vào một biến Vì vậy ta có thể đặt:
Trong đó: m là một số dương bất kỳ.
Mà ta đã biết trong phương trình vi phân của toán cao cấp, (2.15) có các nghiệm riêng e m và e m Còn (2.16) là một dạng của phương trình Betxen.
Thật vậy, như ta biết phương trình Betxen tổng quát cấp k có dạng:
Theo toán học, các nghiệm riêng của nó làJ k (x)và Y k (x).
Từ (2.17), khi k=0 ta có phương trình Betxen cấp zêrô:
Nếu đặt \( x = mr \), thì từ công thức (2.18) có thể suy ra công thức (2.16) thông qua một số phép biến đổi Do đó, (2.16) được coi là phương trình Bessel cấp không, với các nghiệm riêng là \( J_0(mr) \).
Y Từ các nghiệm riêng của các phương trình (2.15) và (2.16), ta có thể tìm các nghiệm riêng khả dĩ của hàm thế U, đó là J 0 ( mr ) e m , J 0 ( mr ) e m và
Y 0 ( ) , 0 ( ) Để chọn nghiệm thích hợp cho bài toán, từ các nghiệm riêng ở trên, ta xét dáng điệu của các hàm J 0 (mr)và Y 0 (mr)qua hình 2.2:
Hình 2.2.Dáng điệu của hàm J 0 (mr) và Y 0 (mr)
Hàm Y 0 (mr) vô hạn tại gốc tọa độ dẫn đến việc hai nghiệm riêng không phù hợp với bài toán hiện tại Tuy nhiên, với hai nghiệm riêng đầu, ta có thể xây dựng biểu thức thực nghiệm tổng quát của hàm thế trong lớp thứ i.
Trong đó: A i ,B i là các hằng số đối với tọa độ, nhưng là hàm của m và các tham số của môi trường, còn hệ số trước móc vuông,
C được đưa vào để tiện tính toán.
● Xét các điều kiện biên và điều kiện giới hạn của h àm th ế U :
Khi điểm quan sát P tiến gần đến nguồn O, hàm thế U1 trong lớp thứ nhất sẽ dần tiệm cận với hàm thế trên bề mặt của môi trường đồng nhất bất đẳng hướng, với dạng cụ thể như sau:
Hàm U 1 ' ( r , ) là nghiệm của phương trình Laplace.
+ Trên mặt môi trường ( z 0 , 0 ) thành phần thẳng đứng của dòng bằng 0
Trên mỗi mặt phân chia, hàm thế và thành phần pháp tuyến của mật độ dòng cần phải duy trì tính liên tục Điều này có nghĩa là tại mặt phân chia giữa lớp thứ i và lớp thứ i+1, các yếu tố này phải được bảo toàn và không có sự gián đoạn.
Phải thỏa hai điều kiện:
Chỉ số ở dưới cho biết lấy đạo hàm theo z của lớp nào Mặt khác, ta có i i z
và i 1 z i 1 Khi đó điều kiện dưới trở thành:
+ Các hàm thế là hữu hạn trong mọi lớp và dần đến 0 khi P.
Từ các điều kiện biên, ta sẽ tính các hệ số A,B cho các lớp Dựa vào điều kiện (2.20), ta có thể viết hàm thế cho lớp thứ i:
Dùng các công thức biến đổi tích phân đối với hàm Betxen, có thể viết lại (2.24) thành dạng dễ tính toán hơn Theo công thức Vêbe-Lipsit, ta có:
Trên mặt lớp thứ nhất 0, ta có:
Trong đó: A 1 A 1 1. Để tính điều kiện (2.21), trên mặt môi trường, ta lấy đạo hàm của (2.24) theo :
Do đó điều kiện (2.21) trở thành:
Vìđiều kiện (2.29) đúng với mọi r nên :
Tiếp theo, ta tính điều kiện biện trên các mặt phân chia còn lại Từ điều kiện biên (2.22) và (2.23), trên mặt phân chia lớp thứ i và thứ i+1, ta có: i i i i U
Các hàm U i và U i 1 được xác định từ biểu thức (2.24), vì các biểu thức trong (2.31) phải thỏa với mọi r, nên từ (2.24) và (2.31) ta có: i i i i m i m i m i m i e B e A e B e
Chúng tôi không xác định riêng rẽ A i và B i, mà áp dụng một phương pháp khác để đạt được biểu thức cuối cùng của hàm một cách đơn giản hơn Để thực hiện điều này, chúng tôi chia vế theo vế của hai đẳng thức trong (2.32).
Nếu kí hiệu vế trái của (2.33) là R i ( i ), là hàm đặc trưng cho lớp thứ i lấy tại các điểm có tọa độ i Khi đó:
(2.34) Đặc biệt, biểu thức của hàm R 1 lấy trên mặt môi trường (tức là bề mặt của lớp thứ nhất), có dạng:
Ta có thể biến đổi biểu thức R i ( i ) để thu được dạng đơn giản hơn: i i i i i i i i m m i i m m i i m i m i m i m i i i e
(ở đây ta dùng tính chất, i i
Từ (2.37) đưa vào hàmcothnhư sau:
Từ (2.38) ta suy ra: i i i i i arcthR m B
Theo định nghĩa của hàm R i ( ), ta có thể lấy giá trị của nó trên mặt lớp thứ i
Để thuận tiện, ta ký hiệu m i là tham số bất đẳng hướng, biến đổi theo sự thay đổi của m Tham số bất đẳng hướng của mỗi phân lớp chỉ khác nhau bởi một hằng số nhất định.
Khi đó, (2.43) có thể viết lại:
Biểu thức (2.44) cung cấp một công thức truy hồi hữu ích, cho phép tính toán hàm R i trên mặt lớp thứ i khi đã biết hàm R i+1 của lớp thứ i+1, điện trở suất của lớp này và các tham số liên quan đến lớp thứ i.
Hàm R i không phụ thuộc vào tọa độ mà chỉ phụ thuộc vào m và tham số của lát cắt địa điện Do đó, khi viết R i mà không ghi biến z, ta hiểu rằng hàm này được xác định trên mặt thứ i.
Ta hãy lần lượt tính hàm R từ mặt của lớp thứ n dưới cùng cho đến mặt đất (tức trên mặt của lớp thứ nhất):
- Trên mặt lớp thứ n, ta có h n , cho nên: R n 1
-Trên mặt lớp thứ n-1,ta có:
- Trên lớp thứ n-2, ta có:
- Cuối cùng, trên mặt lớp thứ nhất:
1 n arcth n h cth arcth h cth arcth h cth
Bây giờ, ta biểu diễn dáng điệu của hàm thxvàcthx trong không gian số thực theo hình 2.3.
Hình 2.3.Dáng điệu của hai hàm thx và cthx
Ta thấy hàm arthx và hàm ngược của nó thx chỉ có giá trị thực khi x 1, còn hàm arcthxvà hàm ngược của nócthxcó giá trị thực khi x 1.
Do đó, để có biểu thức linh hoạt hơn cho R 1 , ta có: cha ). arcthb ( sh ) arcthb ( ch sha
) arcthb ( sh sha ) arcthb ( ch cha ) arcthb a
Chia tử và mẫu của biểu thức trên cho cha.ch(arcthb), ta được:
Suy ra: cth(aarcthb)th(aarthb) (2.46)
Sử dụng(2.46), ta có thể viết lại biểu thức R 1 dưới dạng tổng quát và linh hoạt hơn:
arth cth h th arcth h arth cth th arcth h arth cth
Khi biểu diễn hàm R đối với các điểm trên mặt môi trường nửa không gian, chúng ta sẽ bỏ đi chỉ số 1 và chỉ ký hiệu là R để đơn giản hóa.
Trong biểu thức (2.47), dòng trên được sử dụng khi 1
, còn dòng dưới sử dụng khi 1
Từ(2.47) và chú ý đến (2.27), (2.35), cuối cùng ta đi đến biểu thức của điện thế trên mặt môi trường phân lớp ngang do một nguồn dòng
I cũng đặt tại một điểm trên mặt gây ra:
Thông thường ta bỏ đi chỉ số 1 ở dưới và viết:
Hàm nhân R() phụ thuộc vào biến số tích phân và các tham số của lát cắt địa điện, theo biểu thức (2.47) Biểu thức (2.49) mang lại ý nghĩa thực tiễn lớn cho các phương pháp đo sâu điện từ mặt đất Slichter là người đầu tiên đưa hàm nhân vào và biểu diễn nó qua tỉ số các định thức, trong khi Pekeris (1940) và Flath (1955) sử dụng công thức truy hồi để mô tả hàm này Tại Nga, Lipskaia và Vanhian đã áp dụng hàm truy hồi sơ cấp như trong (2.47) và hàm thế theo (2.49) Trong bối cảnh đo sâu điện, Koefoed (1970) đã giới thiệu hàm biến đổi điện trở suất T i, được thể hiện qua phương trình.
T i được tính theo công thức truy hồi: i i h e 2 1
2.1.4 Điện trở suất biểu kiến trong phương pháp thăm dòđiện
Bài viết mô tả quy trình phát dòng từ các nguồn và đo điện thế tại các điểm trên mặt đất để xác định điện trở suất biểu kiến của môi trường Trong trường hợp đơn giản nhất, với môi trường đồng nhất và nguồn điện dạng điểm, dòng điện sẽ chạy theo phương xuyên tâm từ nguồn, như được thể hiện trong hình 2.4.
Hình 2.4.Dòng điện chạy từ nguồn dòng điểm và sự phân bố điện thế
Tổng quan lý thuyết của phương pháp ảnh điện hai chiều (2D)
Phương pháp thăm dò điện bao gồm ba loại chính: đo sâu điện, mặt cắt điện và ảnh điện (2D) Một trong những hạn chế lớn nhất của phương pháp đo sâu điện là không phát hiện được sự thay đổi theo phương ngang của điện trở suất dưới mặt đất, dẫn đến sai lệch trong giá trị điện trở suất biểu kiến và gây nhầm lẫn trong quá trình giải đoán Trong khi đó, phương pháp mặt cắt điện chỉ có khả năng ghi nhận sự thay đổi giá trị điện trở suất biểu kiến theo chiều dọc.
Phương pháp ảnh điện được sử dụng để thăm dò điện trở suất và các tham số hình học của đất đá ở độ sâu gần như không đổi, cho phép nghiên cứu tầng đất một cách hiệu quả Phương pháp này kết hợp giữa đo sâu điện và mặt cắt điện, giúp khảo sát sự thay đổi điện trở suất theo cả phương thẳng đứng và ngang Trong phương pháp ảnh điện 2D, điện trở suất được giả thiết thay đổi theo độ sâu và phương ngang dọc theo tuyến khảo sát, mà không xem xét sự thay đổi theo phương vuông góc Mặc dù phương pháp ảnh điện 3D thường mang lại kết quả chính xác hơn do tính chất tự nhiên 3D của các cấu trúc, khảo sát 2D vẫn được ưa chuộng nhờ vào độ chính xác và tính kinh tế.
2.2.1 Cơ sở lý thuyết của phương pháp ảnh điện hai chiều (2D)
Trong thăm dò điện trở suất, định luật Ohm đóng vai trò quan trọng trong việc chi phối sự truyền dẫn dòng điện qua các vật liệu Phương trình của định luật Ohm dưới dạng vector mô tả dòng điện trong môi trường liên tục như sau:
Trong đó: σ là độ dẫn điện của môi trường
J là mật độ dòng diện dẫn
E là cường độ điện trường.
Trong thực nghiệm, chúng ta thường đo điện thế để tính toán điện trở suất của môi trường Mối quan hệ giữa điện thế và cường độ điện trường theo lý thuyết điện từ được mô tả bằng một công thức cụ thể.
(2.64) Liên kết giữa hai phương trình (2.63) và (2.64), ta có:
Chú ý: Trong thăm dò địa vật lý, người ta thường sử dụng giá trị điện trở suất của môi trường, bằng nghịch đảo của độ dẫn điện ( 1/).
Trong các phương pháp thăm dò điện, nguồn dòng điện thường được xem như nguồn điểm Khi xem xét một phần tử có thể tích V xung quanh nguồn dòng điện I tại vị trí x c , y c , z c , có thể thiết lập mối quan hệ giữa mật độ dòng và cường độ dòng điện thông qua một biểu thức cụ thể.
Trong đó: là hàm Delta Dirac.
Phương trình (2.66) có thể viết lại là:
Phương trình (2.67) mô tả sự phân bố điện thế trong môi trường do nguồn dòng điểm tạo ra Nhiều kỹ thuật đã được phát triển để giải quyết phương trình này, thường được gọi là bài toán thuận, và nó đóng vai trò quan trọng trong việc giải bài toán ngược trong phương pháp thăm dò điện.
2.2.2 Bài toán thuận trong phương pháp thăm dòảnh điện hai chiều (2D)
Mục đích của bài toán thuận là tính toán giá trị điện trở suất biểu kiến từ các thăm dò thực địa trong môi trường đã biết Mô hình bài toán thuận đóng vai trò quan trọng trong các chương trình giải bài toán ngược, giúp so sánh giá trị thực nghiệm với giá trị lý thuyết Các phương pháp tính toán giá trị điện trở suất biểu kiến cho mô hình đã xác định là cần thiết để đảm bảo độ chính xác trong phân tích.
Các phương pháp giải tích.
Các phương pháp điều kiện biên.
Các phương pháp phần tử hữu hạn và sai phân hữu hạn.
Phương pháp giải tích là phương pháp chính xác nhất trong các phương pháp hiện có, nhưng chỉ áp dụng cho các đối tượng có hình dạng đơn giản như hình cầu và hình trụ Trong khi đó, các phương pháp điều kiện biên mang lại sự linh hoạt hơn, mặc dù bị giới hạn ở số vùng có giá trị điện trở suất khác nhau, thường là ít hơn.
Trong khảo sát địa kỹ thuật và môi trường, tính chất điện trở suất của môi trường bên dưới thường có sự phân bố bất thường, do đó, các phương pháp phần tử hữu hạn và sai phân hữu hạn thường được áp dụng Trong chương trình này, người dùng có thể lựa chọn giữa hai phương pháp: phần tử hữu hạn hoặc sai phân hữu hạn Môi trường bên dưới sẽ được chia thành nhiều phần tử hình chữ nhật, cho phép ấn định giá trị điện trở suất khác nhau cho từng phần tử.
Hình 2.9.Mạng lưới chữ nhật sử dụng trong phương pháp sai phân hữu hạn và phần tử hữu hạn của chương trình Res2Dmod.
Phương pháp sai phân hữu xác định điện thế tại các điểm nút trong mạng lưới hình chữ nhật bao gồm N nút theo phương nằm ngang và M nút theo phương thẳng đứng Điều này tương ứng với N-1 cột và (M-1) hàng của các khối chữ nhật, trong đó các khối chữ nhật có thể sở hữu điện trở suất khác nhau.
Chương trình bài toán thuận cung cấp thông tin về khoảng cách liên tiếp và tối đa của các điện cực, giúp người dùng lựa chọn thiết bị phù hợp cho khảo sát địa chất Các thiết bị như Wenner Alpha, Wenner Beta, Wenner Gammar, Wenner-Schlumberger, Pole-pole, và Pole-dipole có ưu và nhược điểm riêng cho từng đối tượng khảo sát Sau khi xem xét các tham số như giá thành, chiều sâu khảo sát, độ phân giải và khả năng thực hành, chương trình hỗ trợ lựa chọn hệ thiết bị tối ưu cho khu vực cụ thể Để giải bài toán thuận, chương trình Res2Dmod thường được sử dụng.
2.2.3 Bài toán ngược trong phương pháp thăm dòảnh điện hai chiều (2D)
Tất cả các phương pháp giải bài toán ngược đều nhằm tìm mô hình cho môi trường dưới mặt đất, sao cho mô hình này phù hợp với các giá trị dữ liệu đã đo Đối với phương pháp phần tử cơ sở trong các chương trình như RES2DINV, các tham số mô hình là điện trở suất của các phần tử, trong khi dữ liệu là giá trị điện trở suất biểu kiến đo được Trong mô hình điện trở suất 2D, mối quan hệ giữa các tham số mô hình và đặc trưng mô hình được xác định thông qua các phương pháp sai phân hữu hạn hoặc phương pháp phần tử hữu hạn Nhìn chung, quy trình giải bài toán ngược có thể được chia thành 3 bước.
Giải bài toán thuận để xác định điện trở suất biểu kiến theo lý thuyết trên môi trường đã biết.
Tính toán đạo hàm riêng phần.
Giải phương trình bình phương tối thiểu.
Người ta thường sử dụng phương pháp bình phương tối thiểu để giải bài toán ngược trong thăm dòđiện trở suất.
2.2.3.1 Phương pháp bình phương tối thiểu Đối với phương pháp bình phương tối thiểu, trước tiên ta thành lập một mô hình trên cơ sở các dữ liệu quan sát được và các thông tin tiên nghiệm Trong quá trình giải bài toán ngược, mô hình này sẽ được điều chỉnh và thay đổi theo phương pháp lặp sao cho sự khác biệt giữa các dữ liệu quan sát được và đáp ứng mô hình đạt đến giá trị nhỏ nhất Ta có thể biễu diễn tập hợp các dữ liệu quan sát được thành một vector cột y, như sau:
Trong đó: m là số lượng các số liệu đo đạc. Đáp ứng mô hình f cũng có thể được biểu diễn tương tự:
Trong các bài toán thăm dò điện trở suất, logarit thập phân của giá trị điện trở suất biểu kiến được sử dụng để phù hợp với mô hình Các tham số mô hình này có thể được biểu diễn dưới dạng vector.
Trong đó: n là số các tham số mô hình.
Sự khác biệt giữa dữ liệu quan sát và đáp ứng mô hình được biểu diễn bởi vetor sai lệch g, được định nghĩa như sau: g = y–f (2.71)
Trong phương pháp tối ưu hoá bình phương tối thiểu, các tham số mô hình được điều chỉnh để giảm thiểu tổng bình phương sai số E, phản ánh sự khác biệt giữa dữ liệu quan sát và mô hình dự đoán.
ĐỘ NHẠY VÀ QUY TRÌNHĐO CỦA THIẾT BỊ WENNER-ALPHA
3.1 Độ nhạy củacấu hình thiết bị Wenner-Alpha
Một trong những cách xác định giá trị cho độ sâu khảo sát là sử dụng hàm độ nhạy hay đạo hàm Frechet của thiết bị Trong thăm dò điện trở suất, nửa môi trường bên dưới được giả thiết là phân lớp ngang Cần xác định cách điện thế đo được trên mặt đất thay đổi khi giá trị điện trở suất của một lớp mỏng dưới đất biến đổi Đối với môi trường phân lớp ngang, giới hạn của x và y được xem là từ –∞ đến +∞, từ đó hàm độ nhạy của thiết bị cho một lớp mỏng nằm ngang có thể được xác định thông qua tích phân hàm độ nhạy 3D.
Phương trình (3.1) có nghiệm đơn giản được đưa ra bởi (Roy và Apparao,
Biểu thức (3.2) thể hiện độ sâu khảo sát đặc trưng của thiết bị, giúp xác định các đặc tính của các thiết bị trong thăm dò điện trở suất Đồ thị hàm trong (3.2) bắt đầu từ 0, tăng đến giá trị cực đại tại độ sâu khoảng 0,35a, sau đó suy giảm và tiệm cận đến 0, phản ánh chiều sâu trung bình của cuộc khảo sát theo Edwards (1977) và Barker (1991) Hình 3.1b cho thấy đường cong hàm độ nhạy của thiết bị Wenner-alpha, với phần diện tích dưới đường cong quanh vị trí cực đại hẹp hơn so với thiết bị Pole-Pole, chứng minh rằng thiết bị Wenner có độ phân giải theo phương thẳng đứng tốt hơn.
Một tính chất quan trọng trong các số hạng của Leyman là ảnh hưởng của môi trường ở chiều sâu khảo sát trung bình đến điện trở suất đo được, tương tự như phần dưới Điều này cho phép xác định sơ bộ chiều sâu ghi nhận của thiết bị, không phụ thuộc vào điện trở suất biểu kiến đã đo hoặc điện trở suất của mô hình môi trường đồng nhất.
Hình 3.1 Đồ thị hàm độ nhạy 1D
Chú ý làđộ sâu trung bình gấp 2 lần độ sâu ứng với giá trị cực đại của hàm độ nhạy.
Bảng 3.1 Chiều sâu khảo sát trung bình (Ze) cho các thiết bị khác nhau (Ater Adward,1977).
Loại thiết bị Ze/a Ze/L Tham số hình học
Nghịch đảo tham số hình học (tỉ số) Wenner Alpha 0.519 0.173 6.2832 0.15915 (1000)
Wenner Beta 0.416 0.139 18.850 0.05305 (0.3333) Wenner Gamma 0.594 0.198 9.428 0.10610 (0.6667) Dipole n=1 0.416 0.139 18.850 0.05305 (0.3333) n=2 0.697 0.174 75.398 0.01326 (0.0833) n=3 0.962 0.192 188.50 0.00531 (0.0333) n=4 1.220 0.203 396.99 0.00265 (0.0166)
Bảng 3.1 trình bày chiều sâu khảo sát trung bình của các thiết bị khác nhau Để xác định chiều sâu tối đa của một cuộc khảo sát, cần nhân khoảng cách điện cực tối đa với các yếu tố liên quan.
“a” hay chiều dài cực đại của thiết bị với thừa số độsâu thích hợp.
Đường cong độ nhạy trong hình 3.1 cho thấy rằng độ nhạy của thiết bị ở lớp sâu nhất là rất nhỏ Sự đóng góp vào đường cong này chủ yếu đến từ tổng giá trị của x và y trong một lớp ở cùng độ sâu Nếu môi trường hoàn toàn đồng nhất, phần đóng góp thực của lớp sâu nhất sẽ là nhỏ nhất; tuy nhiên, trong môi trường không đồng nhất, kết quả sẽ khác.
Trong thăm dò 2D, để đánh giá khả năng thích hợp của các thiết bị, cần vượt qua hàm độ nhạy 1D đơn giản và xem xét hàm độ nhạy 2D Tại một vị trí cụ thể (x,z) trên một lớp, ta ghi nhận sự đóng góp của tất cả các điểm có giá trị y trong khoảng từ -∞ đến +∞ thuộc lớp đó Do đó, hàm độ nhạy 2D được xác định bằng cách tích phân hàm độ nhạy 3D theo y từ -∞ đến +∞.
Phương trình trên có nghiệm giải tích được đưa ra bởi ( Loke và Barker,
1995 ), có dạng tích phân elliptic:
Đối với tích phân elliptic trong (2.77):
Hàm độ nhạy 2D của thiết bị Wenner thể hiện mức độ ảnh hưởng của sự thay đổi điện trở suất trong môi trường lên điện thế đo được, với giá trị hàm độ nhạy càng lớn thì ảnh hưởng của vùng bên dưới càng mạnh Cả ba thiết bị có độ nhạy lớn nhất đều nằm gần các điện cực, trong khi đường đẳng trị của hàm độ nhạy ở xa các điện cực lại khác nhau Sự khác biệt này giúp lựa chọn thiết bị phù hợp cho các cấu trúc khác nhau.
Hình 3.2 Các mặt cắt độ nhạy 2D cho thiết bị Wenner-Alpha, Wenner-Beta,
3.1.3 Độ nhạy của thiết bị Wenner-Alpha
Hai tính chất có thể được xác định từ hàm độ nhạy của thiết bị cho mô hình môi trường nửa không gian đồng nhất:
Hàm độ nhạy cung cấp thông tin quan trọng về tác động của sự thay đổi điện trở suất đến điện thế đo được bởi thiết bị, được thể hiện trên mặt cắt của nửa không gian.
Thứ hai là hàm độ nhạy có thể cho chúng ta biết chiều sâu khảo sát tương ứng cho từng thiết bị được sử dụng.
Hệ thiết bị Wenner, được nhóm nghiên cứu của trường đại học Birmingham (Griffiths và Turnbull, 1985; Griffiths, Turnbull và Olayinka, 1990) sử dụng lần đầu tiên, đã được áp dụng trong nhiều cuộc khảo sát trước đây Thiết bị Wenner thông thường là Wenner-Alpha, với cấu trúc bốn điện cực và khả năng hoán vị vị trí của các điện cực, như được mô tả bởi Carpenter và Habberjam (1956).
Hàm độ nhạy của thiết bị Wenner-Alpha, như thể hiện trong hình 3.2, cho thấy các đường đẳng trị phân bố chủ yếu nằm ngang dưới tâm thiết bị Điều này cho thấy rằng thiết bị Wenner rất nhạy cảm với sự thay đổi điện trở suất theo phương thẳng đứng, nhưng lại ít nhạy với sự thay đổi theo phương ngang.
Thiết bị Wenner phát hiện hiệu quả các cấu trúc phân lớp ngang nhưng kém đối với cấu trúc hẹp, thẳng đứng Chiều sâu khảo sát trung bình của thiết bị Wenner-Alpha khoảng 0,5 lần khoảng cách tối đa của các điện cực “a”, thuộc loại trung bình so với các thiết bị khác Cường độ tín hiệu của thiết bị là nghịch đảo của tham số hình học, với tham số hình học của Wenner là 2πa, tương đối nhỏ so với các thiết bị khác, giúp thiết bị này có cường độ tín hiệu mạnh nhất, thuận lợi cho khảo sát trong vùng có nhiễu mạnh Tuy nhiên, nhược điểm của thiết bị trong thăm dò 2D là mức độ bao phủ theo tuyến đo nhỏ khi tăng khoảng cách thiết bị, gây khó khăn khi sử dụng hệ thống đo với số điện cực ít Mặt cắt độ nhạy cho thấy sự tương tác giữa các điện cực C1 và P1.
Độ nhạy của các điện cực P2 và C2 có giá trị âm lớn gần bề mặt, dẫn đến việc nếu một vật nhỏ có điện trở suất cao hơn nền môi trường được đặt ở khu vực này, giá trị điện trở suất biểu kiến đo được sẽ giảm, hiện tượng này gọi là sự nghịch đảo bất thường Ngược lại, khi vật có điện trở suất cao nằm giữa các điện cực P1 và P2, nơi có độ nhạy dương lớn, giá trị điện trở suất biểu kiến sẽ tăng Đây là cơ sở cho phương pháp bù Wenner do Barker (1992) đề xuất, nhằm loại trừ ảnh hưởng của bất đồng nhất ngang trong khảo sát đo sâu điện trở suất.
Có hai loại thiết bị Wenner là Wenner-Beta và Wenner-Gamma Wenner-Beta là một trường hợp đặc biệt của thiết bị lưỡng cực với khoảng cách giữa các điện cực bằng nhau Trong khi đó, Wenner-Gamma có sự sắp xếp điện cực khá bất thường, với điện cực dòng và điện cực thế xen kẽ nhau Mặt cắt độ nhạy của thiết bị này cho thấy vùng sâu nhất không nằm ở trung tâm hệ thống, mà nằm bên dưới hai điện cực P1 và C2.
Dựa trên cơ sở lý thuyết về thiết bị Wenner và khảo sát thực tế tại khu vực giao nhau giữa khu Công Nghiệp – hồ Bàu Tràm và khu Dân cư, tôi đã quyết định lựa chọn thiết bị Wenner-Alpha cho quá trình đo đạc thực nghiệm.
3.2 Cấu hình thiết bị Wenner-Alpha trong khảo sát ảnh điện 2D
3.2.1 Điện cực Điện cực là một thiết bị dẫn điện dùng để đưa dòng điện nhân tạo từ nguồn phát vào trong đất đá thông qua dây dẫn điện hoặc dòng điện nảy sinh từ trong đất đá tới các máy đo điện Trong thăm dò điện, có 2 loại điện cực: điện cực phát và điện cực thu Điện cực phát thường làm bằng sắt, còn điện cực thu thường làm bằng đồng (Cu) hoặc chì (Pb).
4.1 Vị trí khu vực khảo sát
Tuyến đo với chiều dài khoảng 200m được lập tại khu vực được trình bày trên hình 4.1 (nhìn từ Google Map).
Hình 4.1.Vị trí tuyến đo tại ranh giới hồ Bàu Tràm và khu Dân cư
Hình 4.2.Một số hình ảnh trong quá trình đo đạc
4.2 Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Trong mỗi đợt khảo sát trên tuyến đo dài 200m theo hướng Bắc-Nam, khoảng 189 điểm dữ liệu đã được thu thập Sau khi xử lý các yếu tố gây nhiễu, các số liệu này được định dạng và phân tích bằng phần mềm Res2Dinv, sử dụng thuật toán sai phân hữu hạn và phương pháp bình phương tối thiểu với 18 vòng lặp và sai số đạt 0,5% Kết quả cuối cùng được trình bày dưới dạng ảnh điện 2D như thể hiện trong hình 4.3.
4.2.2 Thảo luận và giải đoán kết quả (9/2016)
Hình 4.3 Kết quả ảnh điện 2D biểu diễn trên phần mềm Res2Dinv với sai số 0,5%
Kết quả từ ảnh điện 2D được xử lý cho thấy cấu trúc địa chất từ mặt đất đến độ sâu 24m được chia thành ba lớp khác nhau.
Lớp đất trên cùng, với độ sâu khoảng 10m và phân bố dọc theo tuyến đo, chủ yếu bao gồm đất đỏ và cát khô, có lẫn một ít đá phiến sét vụn Lớp đất này có điện trở suất cao, dao động từ 1725Ωm đến 15415Ωm.
Lớp thứ hai của địa chất (10m – 20m) dọc theo tuyến đo chủ yếu là đất cát phù sa, sét và bùn đen với mật độ nước cao, đặc biệt tại các vị trí từ 30m đến 50m và độ sâu 12m đến 20m; từ 60m đến 80m với độ sâu từ 12m đến hết độ sâu nghiên cứu; và từ 100m đến 135m tại độ sâu khoảng 11m đến 18m Tại những khu vực này, nước ngầm xuất hiện nhưng đã bị ô nhiễm, hình thành các mảng ô nhiễm với giá trị điện trở suất khoảng 3.0Ωm, cho thấy sự tích tụ của các chất điện phân công nghiệp.
Lớp thứ ba, với độ sâu 20m trở xuống, không có ranh giới rõ ràng với lớp thứ hai Các mảng ô nhiễm từ lớp thứ hai có dấu hiệu xâm nhập vào lớp địa chất thứ ba Lớp thứ ba có giá trị điện trở suất thấp, thấp nhất là 3Ωm.
C KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ
Kết quả nghiên cứu tại khu vực ranh giới giữa hồ Bàu Tràm và khu Dân cư cho thấy có ô nhiễm tại ba vị trí, với tác nhân trung gian là mạch nước ngầm kéo dài từ hồ đến khu dân cư Ô nhiễm này có nguy cơ lan rộng và xâm nhập sâu vào lòng đất, ảnh hưởng đến môi trường sinh thái và sức khỏe con người Do đó, cần có biện pháp xử lý cụ thể từ cơ quan chức năng, như yêu cầu các công ty xử lý nước thải trước khi xả ra môi trường, nâng cấp hệ thống xử lý nước thải, và xử lý nghiêm các vi phạm Các hộ dân sử dụng nước ngầm cũng cần tìm cách khử sạch nước ô nhiễm trước khi sử dụng.
Phương pháp ảnh điện 2D là công cụ hiệu quả để khảo sát và đánh giá môi trường địa chất, giúp xác định thành phần đất đá và vị trí mạch nước ngầm Phương pháp này còn cung cấp thông tin quan trọng cho các lĩnh vực liên quan đến môi trường, như khảo sát ô nhiễm và quản lý môi trường Với ưu điểm không xâm thực, phương pháp ảnh điện 2D không làm hỏng môi trường địa chất trong quá trình nghiên cứu Sự hỗ trợ của phần mềm và chương trình tính toán nhanh chóng cho phép xử lý hàng trăm, hàng ngàn điểm dữ liệu, đồng thời cập nhật thông tin ở nhiều độ sâu và thời điểm khác nhau Cuối cùng, chi phí khảo sát bằng ảnh điện 2D thấp hơn so với các phương pháp địa vật lý khác, vì vậy cần được triển khai rộng rãi hơn trong nghiên cứu địa chất và môi trường, đặc biệt tại các nước đang phát triển.
D TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
[1] Nguyễn Ngọc Thu (2006), Phương pháp thăm dò điện 2D, Liên đoàn Bản đồ Địa chất Miền Nam.
Nguyễn Thành Vấn, Lê Ngọc Thanh và Nguyễn Minh Anh (2005) đã tiến hành nghiên cứu về tính chất bất đồng nhất của môi trường đất đá thông qua phương pháp ảnh điện Nghiên cứu này được công bố trong Tạp chí phát triển Khoa học Công nghệ, tập 8, ĐHQG Tp.HCM, trang 35 - 42.
[3] Nguyễn Uyên, Nguyễn Văn Phương, Nguyễn Định, Nguyễn Xuân Diến (2002), Địa chất công trình, Nhà xuất bản Xây Dựng.
[4] Dey, A and Morrison, H.F (1979), “Resistivity modelling for arbitrary shaped two dimensional structures”,Geophysical Prospecting, (No.27), pp 1020 - 1036.
[5] Loke M.H and Barker R.D (1995), Improvements to the Zohdy method for the inversion of resistivity sounding and pseudesection data, Computers and Geosciences,(Vol21, No.2), pp 321 - 322.
[6] Olayinka A.I and Yaramanci U (2000), Use of block Inversion in the 2D interpretation of apparent resistivity data and its comparision with smoth inversion,
Journal of Apply Geophysics, 45, pp 403 - 416.
BẢNG GHI CHÉP SỐ LIỆU ĐO TỪ THỰC ĐỊA VÀ KẾT QUẢ TÍNH TOÁN ĐƯỢC
Ghi chú: X (m): Vị trí điểm đo a (m) = n.a1: a(m) khoảng cách các điện cực (a1= 5m, a2= 10m,…khoảng cách điện cực đơn vị). n =1, 2,…,9: Mức dữ liệu k: Tham số hình học
U (mV): Hiệu điện thế thu ρ (Ω.m): Điện trở suất biểu kiến