Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Địa chất cơ sở (mã môn học: KKT19MH31) do Trường Cao đẳng Dầu khí trực thuộc Tập đoàn Dầu khí Việt Nam biên soạn và ban hành theo Quyết định số 193/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng 3 năm 2020. Giáo trình do ThS. Phạm Thị Nụ làm Chủ biên cùng tác giả Hoàng Trọng Quang tham gia biên soạn, phục vụ công tác đào tạo và lưu hành nội bộ tại trường.

Về vị trí trong chương trình đào tạo, môn học thuộc khối các môn học, mô đun kỹ thuật cơ sở (chiếm 3 tín chỉ với tổng thời lượng 75 giờ trong tổng số 15 tín chỉ kỹ thuật cơ sở). Học phần được bố trí giảng dạy trước các môn học và mô đun chuyên môn ngành, nghề cho hai chuyên ngành: nghề Khoan khai thác dầu khí và nghề Vận hành thiết bị khai thác dầu khí ở trình độ Cao đẳng nghề và Trung cấp nghề.

Về mục tiêu học tập (learning outcomes), giáo trình trang bị cho học viên:

  • Về kiến thức (Chuẩn A1 - A4): Trình bày có hệ thống các khái niệm cơ bản về địa chất học, cấu tạo tổng quát bên trong và bên ngoài của Trái Đất, bản chất của các quá trình và tác dụng địa chất ngoại sinh cũng như nội sinh.
  • Về kỹ năng (Chuẩn B1 - B3): Xác định và phân loại được các loại khoáng vật và ba nhóm đá cơ bản; nhận biết các biểu hiện cụ thể của các hiện tượng địa chất ngoại lực (phong hóa, xói mòn, xâm thực, bồi lắng) và nội lực (uốn nếp, đứt gãy, hoạt động magma, biến chất) trên thực địa.
  • Về năng lực tự chủ và trách nhiệm (Chuẩn C1 - C2): Hình thành tác phong làm việc khoa học, tính kiên nhẫn, cẩn trọng, kỷ luật và kỹ năng phối hợp làm việc nhóm trong khảo sát kỹ thuật.

Cấu trúc giáo trình gồm 4 chương chính, tiếp cận theo logic từ tổng quan lý luận, cấu tạo hành tinh đến các động lực ngoại sinh và nội sinh. Điểm đặc thù của tài liệu là sự tích hợp tỷ trọng thực hành, thảo luận chiếm ưu thế (58 giờ thực hành trên tổng số 75 giờ), đồng thời gắn kết kiến thức địa chất nền tảng trực tiếp với đối tượng đất đá trong kỹ thuật khoan và khai thác mỏ.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương và chủ đề chính

Nội dung giáo trình được thiết kế qua 4 chương chuyên đề với cấu trúc tiến trình từ vĩ mô đến các quá trình vi mô:

flowchart TD
    A["Chương 1: Đại cương về môn học<br>(3 giờ LT)"] --> B["Chương 2: Những vấn đề khái quát về Trái Đất<br>(3 LT + 18 TH + 1 KT = 22 giờ)"]
    B --> C["Chương 3: Tác dụng địa chất ngoại lực<br>(4 LT + 20 TH + 1 KT = 25 giờ)"]
    C --> D["Chương 4: Tác dụng địa chất nội lực<br>(4 LT + 20 TH + 1 KT = 25 giờ)"]
  • Chương 1: Đại cương về môn học (Thời lượng: 3 giờ lý thuyết): Giới thiệu lịch sử thuật ngữ Địa chất học (Geology, xuất phát từ Geologes trong tiếng Hy Lạp với Geo - Trái Đất, Logos - học thuyết); đối tượng nghiên cứu (thành phần, cấu trúc, nguồn gốc và sự tiến hóa của vỏ Trái Đất); 7 hướng nghiên cứu cơ bản (thạch học - khoáng vật, địa sử - địa tầng, địa kiến tạo - địa mạo, khoáng sản - địa chất dầu khí, địa chất thủy văn, địa chất công trình, địa chất môi trường - địa chấn học); các phương pháp nghiên cứu ngoài thực địa (khảo sát vết lộ, đo vẽ bản đồ địa chất cấu trúc, địa tầng, địa mạo, đo địa vật lý, phân tích ảnh viễn thám với kính lập thể), phương pháp trong phòng (phân tích lát mỏng khoáng vật bằng kính hiển vi quang học phân cực và kính hiển vi điện tử, biểu diễn thớ nứt trên lưới chiếu nổi, phân tích sinh địa tầng, từ địa tầng, đồng vị phóng xạ) và phương pháp luận như nguyên lý hiện tại luận ("Hiện tại là chìa khóa của quá khứ"), phương pháp đối sánh địa chất và đồng biến luận.
  • Chương 2: Những vấn đề khái quát về Trái Đất (Thời lượng: 22 giờ gồm 3 giờ lý thuyết, 18 giờ thực hành, 1 giờ kiểm tra): Trình bày nguồn gốc Trái Đất trong hệ Mặt Trời và Ngân Hà; kích thước và hình thái hình học (dạng quả lê bất đối xứng với cực Bắc nhô 10m, cực Nam lõm 30m, bán kính bình quân $R = 6371{,}012\text{ km}$, diện tích $510 \times 10^6\text{ km}^2$, độ dẹt $1/298{,}275$); đặc điểm đáy đại dương (thềm lục địa, sườn lục địa, chân lục địa với tầng trầm tích dày đến $3{,}5\text{ km}$, đới chuyển tiếp, bồn đại dương, sống núi giữa đại dương dài $65.000\text{ km}$); các quyển ngoài (khí quyển với tầng đối lưu, tầng bình lưu có ôzôn; thủy quyển; sinh quyển; vỏ phong hóa); cấu trúc phân lớp bên trong gồm nhân trong và nhân ngoài (quyển NiFe, phân cách bởi ranh giới Gutenberg từ $2.883\text{ km}$), quyển giữa (Mesosphere), quyển mềm (Asthenosphere - quyển SiMa, giàu Mg và Fe ở độ sâu 100-350 km), thạch quyển (quyển SiAl gồm Granit và Bazan, ranh giới Moho có bề dày trung bình $33\text{ km}$); các đặc tính vật lý (tỷ trọng trung bình Trái Đất $5{,}52\text{ g/cm}^3$, vỏ lục địa $2{,}7\text{ g/cm}^3$, vỏ đại dương $3{,}0\text{ g/cm}^3$, manti trên $3{,}3\text{ g/cm}^3$; áp suất tăng $270\text{ Pa}$ mỗi $1\text{ km}$ sâu; địa nhiệt suất, địa nhiệt cấp; từ trường với độ từ thiên và từ khuynh); chu trình thạch học mô tả quan hệ khép kín giữa đá magma, đá trầm tích (chiếm 5% khối lượng vỏ nhưng lộ $75%$ diện tích bề mặt) và đá biến chất; phương pháp xác định tuổi thành tạo địa chất (tuổi Trái Đất $4{,}54 \times 10^9\text{ năm} \pm 1%$, phương pháp so sánh địa tầng xác định tuổi tương đối và định tuổi tuyệt đối bằng đồng vị phóng xạ).
  • Chương 3: Tác dụng địa chất ngoại lực (Thời lượng: 25 giờ gồm 4 giờ lý thuyết, 20 giờ thực hành, 1 giờ kiểm tra): Phân tích cơ chế phong hóa vật lý (do dao động nhiệt, do nứt nẻ cơ học, đóng băng nước, kết tinh muối) và phong hóa hóa học (oxy hóa, thủy hóa/hydrat hóa, hòa tan/quá trình karst trong đá vôi, thủy phân); 4 giai đoạn phong hóa kế tiếp (vỡ vụn, sialit vôi/kiềm, sialit acid, alit/đá ong hình thành bauxit và quặng sắt); cấu trúc phân đới vỏ phong hóa; tác dụng của gió (thổi mòn, mài mòn mạnh nhất ở độ cao 1,5 - 2m, vận chuyển, trầm tích cồn cát, cồn lưỡi liềm); tác dụng của dòng chảy trên mặt (xâm thực nước lũ tạo lũ tích/proluvi, dòng chảy tràn tạo địa hình ống khói nàng tiên và mương xói, dòng tạm thời tạo nón phóng vật/proluvial fan, dòng sông ngòi với xâm thực dọc, trắc diện cân bằng, hiện tượng cướp dòng, xâm thực ngang phá bờ tạo khúc uốn, bãi bồi, thềm sông); tác dụng địa chất của nước dưới đất, biển, đại dương, hồ và đầm lầy.
  • Chương 4: Tác dụng địa chất nội lực (Thời lượng: 25 giờ gồm 4 giờ lý thuyết, 20 giờ thực hành, 1 giờ kiểm tra): Khảo sát các chuyển động kiến tạo (vận động thăng trầm, uốn nếp tạo nếp lồi - nếp lõm, đứt gãy kiến tạo sinh địa hào và địa lũy); hoạt động magma phun trào (núi lửa, phân bố vành đai lửa Thái Bình Dương) và hoạt động magma xâm nhập; tác dụng biến chất của đá dưới ảnh hưởng của nhiệt độ và áp suất cao.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

  • Fundamental theories (Các lý thuyết cơ bản): Lý thuyết cấu trúc phân tầng vật lý - hóa học của vỏ và lòng Trái Đất; lý thuyết chu trình thạch học biểu thị mối liên hệ chuyển hóa vật chất nội sinh và ngoại sinh.
  • Core principles (Các nguyên lý cốt lõi): Nguyên lý hiện tại luận ("lấy mới suy cũ") trong phân tích địa tầng và cổ môi trường; nguyên lý trắc diện cân bằng trong động lực học dòng chảy sông ngòi; nguyên tắc phân rã hạt nhân phóng xạ trong việc định tuổi tuyệt đối của khoáng vật.
  • Essential frameworks (Các khung phân loại chuẩn hóa): Quy chuẩn 3 điều kiện của Rosenbusch về một thể địa chất độc lập; thang phân chia 4 giai đoạn phong hóa địa chất; bảng phân loại đá theo mức độ thấm nước (Bảng 3 trong chương trình); hệ thống phân loại 7 nhánh chuyên ngành địa chất học.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Kỹ năng nhận dạng các mẫu khoáng vật và ba nhóm đá (magma, trầm tích, biến chất); kỹ năng sử dụng kính hiển vi quang học phân cực để phân tích lát mỏng thạch học; kỹ năng dựng đồ thị cấu tạo trên lưới chiếu nổi.
  • Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Khả năng phân tích trắc diện địa hình, nhận dạng cấu trúc địa mạo (karst, nón phóng vật, thềm sông, địa hào, địa lũy, đứt gãy); giải đoán điều kiện thành tạo trầm tích phục vụ đánh giá tầng chứa dầu khí.
  • Năng lực thực tế (Practical competencies): Khảo sát vết lộ ngoài thực địa, đo đạc thế nằm của đá, ghi chép nhật ký khảo sát và lấy mẫu địa chất tại các khu vực thực tế (như các vết lộ địa chất khu vực Núi Lớn, Núi Nhỏ tại TP. Vũng Tàu).

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình quy định cụ thể phương pháp tổ chức giảng dạy và quy trình đánh giá kết quả học tập theo học chế tín chỉ:

flowchart LR
    subgraph DanhGia["Cơ cấu Đánh giá (100%)"]
        direction TB
        TX["Kiểm tra thường xuyên & Định kỳ<br><b>Trọng số: 40%</b><br>(Hệ số 1 & Hệ số 2)"]
        KT["Thi kết thúc môn học<br><b>Trọng số: 60%</b><br>(Tự luận + Trắc nghiệm)"]
    end
    subgraph HinhThuc["Hình thức Kiểm tra"]
        direction TB
        H1["Sau 3h: Vấn đáp (A1, C1, C2)"]
        H2["Sau 25h: Tự luận / Báo cáo (A2, B1, C1, C2)"]
        H3["Sau 50h: Trắc nghiệm / Báo cáo (A3, B2, C1, C2)"]
        H4["Sau 75h: Đánh giá tổng hợp (A4, B3, C1, C2)"]
    end
    TX --- HinhThuc
  • Phương pháp giảng dạy (Pedagogical approach): Giảng viên áp dụng các phương pháp sư phạm tích cực, bao gồm: thuyết trình ngắn tập trung trọng tâm, dạy học nêu vấn đề, hướng dẫn nghiên cứu tài liệu chuyên khảo, đưa ra bài tập tình huống và điều phối câu hỏi thảo luận nhóm.
  • Bài tập và nghiên cứu tình huống (Case studies): Các câu hỏi thảo luận và bài tập được bố trí cuối mỗi chương. Nội dung bài tập yêu cầu học viên giải thích các hiện tượng địa chất thực tế, ví dụ: giải đoán điều kiện khí hậu qua sự xuất hiện của san hô (biển ấm $t \ge 21^\circ\text{C}$) hay muối mỏ có màu oxit sắt đỏ; phân tích cấu tạo địa chất tuyến đường Hạ Long và ngọn núi đặt tượng Chúa Kitô Vua tại Vũng Tàu.
  • Tổ chức thảo luận và thực hành (Practical exercises): Học viên được chia thành các nhóm nhỏ từ 8 - 10 người. Mỗi nhóm được giao chủ đề thảo luận trước buổi học; nhóm trưởng phân công thành viên tìm hiểu nội dung, ghi chép nhật ký, tổng hợp và lập báo cáo kỹ thuật.
  • Phương pháp đánh giá (Assessment methods): Áp dụng quy chế đào tạo ban hành kèm Thông tư số 09/2017/TT-LĐTBXH của Bộ Lao động - Thương binh và Xã hội:
    • Điểm quá trình (trọng số 40%): Gồm điểm kiểm tra thường xuyên (hệ số 1, vấn đáp sau 3 giờ học) và điểm kiểm tra định kỳ (hệ số 2, tự luận/trắc nghiệm/báo cáo sau 25 giờ, 50 giờ và 75 giờ).
    • Điểm thi kết thúc môn học (trọng số 60%): Bài thi viết kết hợp tự luận và trắc nghiệm, đánh giá toàn diện các chuẩn đầu ra A1-A4, B1-B3, C1-C2.
    • Thang điểm: Chấm theo thang điểm 10, làm tròn đến một chữ số thập phân, sau đó quy đổi sang điểm chữ và thang điểm 4.
  • Quy định tự học (Self-study guidelines): Người học bắt buộc phải đọc trước giáo trình và tài liệu tham khảo trước khi lên lớp; tham dự tối thiểu $70%$ tổng thời lượng lý thuyết (vắng quá $30%$ buộc phải học lại môn); chủ động tham gia thảo luận nhóm và tự tổ chức thời gian học tập cá nhân.

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Cập nhật dữ liệu trắc địa và cấu trúc hành tinh: Giáo trình tích hợp các thông số đo đạc từ Hội nghị Trắc địa Quốc tế lần thứ 16 (Grenoble) và bổ sung các số liệu viễn thám vệ tinh hiện đại chứng minh Trái Đất có dạng "quả lê" thực tế (với cực Bắc nhô cao hơn 10m và cực Nam lõm sâu 30m so với ellipsoid quy chuẩn), khác với các mô hình hình học cổ điển.
  • Tích hợp các phương pháp nghiên cứu công nghệ cao: Giáo trình cập nhật việc ứng dụng ảnh viễn thám vệ tinh kết hợp kính lập thể trong đo vẽ bản đồ địa chất; phương pháp địa tầng học phân dải cao; kỹ thuật mô phỏng không gian 3D từ dữ liệu log giếng khoan và địa chấn; ứng dụng các phần mềm chuyên dụng như GIS, MapInfo trong phương pháp đồng biến luận.
  • Gắn liền với các ứng dụng thực tế: Phân tích chi tiết các hiểm họa địa chất như cướp dòng, sạt lở đất do nước lũ, trượt lở sườn dốc, quá trình karst ngầm sụt lún, hiện tượng cồn cát di động lấp cửa sông; cung cấp cơ sở cho công tác quy hoạch công trình nền móng, bảo vệ môi trường và phòng chống thiên tai.
  • Tính kết nối liên môn trong ngành dầu khí: Các khái niệm về chu trình thạch học, mức độ thấm nước của đá (Bảng 3), cấu trúc đứt gãy, uốn nếp và phong hóa được biên soạn nhằm chuẩn bị trực tiếp cho các môn học chuyên ngành tiếp theo:
Mã môn học Tên môn học / Mô đun chuyên ngành liên quan
KKT19MH32 Địa chất dầu khí
KKT19MH33 Cơ sở khoan
KKT19MH34 Cơ sở khai thác
KKT19MH36 Nguyên lý phá hủy đất đá
KKT19MĐ37 Thí nghiệm dung dịch khoan
KKT19MĐ42 Vận hành hệ thống chuỗi cần khoan và dụng cụ phá hủy đất đá
KKT19MĐ43 Hệ thống chống ống và trám xi măng

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Sinh viên và học viên: Tài liệu học tập bắt buộc cho học viên trình độ Cao đẳng nghề và Trung cấp nghề thuộc hai ngành đào tạo: Khoan khai thác dầu khí và Vận hành thiết bị khai thác dầu khí tại Trường Cao đẳng Dầu khí.
  • Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học cần tiếp thu kiến thức nền tảng từ các môn học kỹ thuật cơ sở và đại cương trước hoặc song hành, bao gồm: Hóa đại cương (CNH19MH09), Vẽ kỹ thuật (CK19MH01) và Điện kỹ thuật cơ bản (KTĐ19MĐ06).
  • Giảng viên chuyên ngành: Sử dụng làm khung tài liệu chuẩn để thiết kế giáo án lý thuyết, xây dựng kịch bản thực hành 58 giờ, biên soạn đề kiểm tra thường xuyên, định kỳ và ngân hàng đề thi kết thúc học phần theo chuẩn đầu ra.
  • Tự học và tham khảo kỹ thuật: Dành cho cán bộ kỹ thuật, công nhân vận hành thiết bị khai thác và thợ khoan dầu khí tại các đơn vị sản xuất trực thuộc Tập đoàn Dầu khí Việt Nam tra cứu các đặc trưng cơ bản về đất đá, tầng chứa và hiện tượng địa chất tại khu vực giàn khoan.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với đối tượng nào?

Tài liệu được biên soạn phục vụ học viên hệ Cao đẳng nghề và Trung cấp nghề chuyên ngành Khoan khai thác dầu khí và Vận hành thiết bị khai thác dầu khí; đồng thời là tài liệu tham khảo cho kỹ thuật viên mỏ dầu khí.

2. Cần chuẩn bị kiến thức nền tảng nào trước khi học?

Người học cần có kiến thức cơ bản về Vật lý, Hóa học đại cương và Toán học phổ thông để tiếp thu các khái niệm về gradient địa nhiệt, áp suất thủy tĩnh, phân tích khoáng vật và cấu trúc tinh thể đá.

3. Điểm khác biệt của giáo trình này so với các tài liệu địa chất đại cương khác là gì?

Giáo trình phân bổ thời lượng thực hành và thảo luận nhóm chiếm tới hơn $77%$ tổng thời lượng ($58/75$ giờ); nội dung tập trung phân tích các dạng đất đá, thế nằm địa tầng và hiện tượng kiến tạo gắn liền trực tiếp với hoạt động khoan và xử lý dung dịch giếng khoan.

4. Làm thế nào để tự học giáo trình đạt hiệu quả cao?

Học viên cần nghiên cứu nội dung giáo trình trước khi đến lớp, thực hiện đầy đủ các câu hỏi thảo luận cuối mỗi chương, tham gia thảo luận nhóm 8 - 10 người và liên hệ kiến thức lý thuyết với việc quan sát các vết lộ địa chất thực tế tại địa phương.

5. Giáo trình có những tài liệu tham khảo và học liệu bổ trợ nào?

Nội dung giáo trình được đối chiếu với các tài liệu tham khảo chính thức gồm: Địa chất cơ sở của Huỳnh Thị Minh Hằng và Địa chất đại cương của Trần Anh Châu (NXB Giáo dục, 1984), kết hợp với danh mục 29 hình vẽ mô phỏng mặt cắt kiến tạo, sơ đồ cấu trúc Trái Đất và hệ thống bảng phân loại tính thấm của đá.

Kết luận

Giáo trình Địa chất cơ sở (mã số: KKT19MH31) xác lập hệ thống tri thức cơ bản về cấu tạo hành tinh, chu trình chuyển hóa ba nhóm đá và các tác nhân địa chất nội - ngoại sinh chi phối vỏ Trái Đất.

Về lộ trình học tập, học phần là bước chuẩn bị bắt buộc trong chương trình đào tạo 87 tín chỉ nghề Khoan khai thác dầu khí, mở đường cho học viên tiếp thu các mô đun kỹ thuật chuyên sâu như Địa chất dầu khí, Cơ sở khoan, Nguyên lý phá hủy đất đá và Hệ thống kiểm soát giếng khoan.

Để hoàn thiện kiến thức, người học cần kết hợp giáo trình với các tài liệu trích dẫn chuyên ngành, phân tích số liệu địa vật lý giếng khoan và tham gia các đợt khảo sát vết lộ thực địa theo hướng dẫn của nhà trường.