Luận án tiến sĩ về cấu trúc địa chất trũng Ba River và vùng Đông Triều, Quảng Ninh

Luận án tiến sĩ nghiên cứu nghiên cứu một số đặc điểm cấu trúc địa chất trũng ba river và vùng đông triều quảng ninh theo tài, phát triển phương pháp mới, đánh giá hiệu quả ứng

• Tác giả: Nguyễn Duy Bình
• Người hướng dẫn: TSKH Phạm Khoản
• Trường học: Viện Khoa Học Địa Chất Và Khoáng Sản
• Chuyên ngành: Địa Chất Học
• Đề tài: Nghiên Cứu Cấu Trúc Địa Chất Trũng Ba River Và Vùng Đông Triều, Quảng Ninh
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT TRŨNG SÔNG BA VÀ VÙNG ĐÔNG TRIỀU – QUẢNG NINH
• 1.1. Tổng quan đặc điểm địa chất trũng Sông Ba
• 1.1.1. Vị trí địa lý
• 1.1.2. Đặc điểm địa chất – kiến tạo
• 1.1.3. Một số tồn tại trong nghiên cứu cấu trúc địa chất trũng Sông Ba
• 1.2. Tổng quan đặc điểm địa chất vùng Đông Triều – Quảng Ninh
• 1.2.1. Vị trí địa lý
• 1.2.2. Đặc điểm địa chất – kiến tạo
• 1.2.3. Một số tồn tại trong nghiên cứu địa chất vùng Đông Triều – Quảng Ninh
• 2. CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU QUẢ THU NỔ, XỬ LÝ ĐỊA CHẤN PHẢN XẠ 2D TẠI TRŨNG SÔNG BA VÀ VÙNG ĐÔNG TRIỀU – QUẢNG NINH
• 2.1. Phương pháp địa chấn phản xạ và một số tồn tại
• 2.1.1. Mức độ nghiên cứu địa chấn phản xạ ở Việt Nam
• 2.1.2. Một số tồn tại cần giải quyết
• 2.2. Nghiên cứu các biện pháp kỹ thuật thu nổ tại trũng Sông Ba
• 2.2.1. Nguồn phát là thuốc nổ trong hố khoan
• 2.2.2. Chọn chiều sâu đặt nguồn gây sóng
• 2.2.3. Chọn lượng thuốc nổ
• 2.2.4. Các tham số của hệ thống quan sát sóng phản xạ
• 2.2.5. Lựa chọn hệ thống quan sát sóng
• 2.2.6. Tham số thu nổ ở trũng Sông Ba
• 2.3. Nghiên cứu lựa chọn tham số thu nổ địa chấn phản xạ ở vùng Đông Triều – Quảng Ninh
• 2.3.1. Xây dựng mô hình truyền sóng lý thuyết của tuyến đo
• 2.3.2. Tham số thu nổ thực tế ở vùng Đông Triều - Quảng Ninh
• 2.4. Nghiên cứu phương pháp xử lý số liệu để hiệu chỉnh tĩnh (2D)
• 2.4.1. Ảnh hưởng của địa hình và lớp vận tốc thấp
• 2.4.2. Một số phương pháp hiệu chỉnh tĩnh
• 2.5. Hiệu quả của phương pháp hiệu chỉnh tĩnh bằng giao thoa khúc xạ
• 2.5.1. Hiệu chỉnh tĩnh bằng giao thoa khúc xạ ở trũng Sông Ba
• 2.5.2. Hiệu chỉnh tĩnh bằng giao thoa khúc xạ vùng Đông Triều - Quảng Ninh
• 2.5.3. Kết quả xử lý tài liệu địa chấn phản xạ 2D các vùng nghiên cứu
• 3. CHƯƠNG 3: MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT Ở TRŨNG SÔNG BA VÀ VÙNG ĐÔNG TRIỀU – QUANG NINH THEO TÀI LIỆU ĐỊA CHẤN PHẢN XẠ
• 3.1. Phân tích các mặt cắt địa chấn
• 3.2. Một số đặc điểm cấu trúc địa chất trũng Sông Ba theo tài liệu địa chấn phản xạ
• 3.2.1. Giải thích địa chất số liệu địa chấn tuyến Krôngpa
• 3.2.2. Giải thích địa chất số liệu địa chấn tuyến Ayunpa
• 3.3. Một số đặc điểm cấu trúc địa chất vùng Đông Triều theo tài liệu địa chấn phản xạ
• 3.3.1. Ranh giới và các tập địa chấn
• 3.3.2. Hệ thống đứt gãy
• 3.3.3. Cấu trúc uốn nếp
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan đặc điểm địa chất trũng Sông Ba và vùng Đông Triều Quảng Ninh

Nghiên cứu cấu trúc địa chất trũng Sông Ba và vùng Đông Triều – Quảng Ninh là một công trình quan trọng trong lĩnh vực địa chất học. Khu vực này có vị trí địa lý đặc biệt, nằm trong hệ thống sông Ba, với các đặc điểm địa chất và kiến tạo phong phú. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng trũng Sông Ba có chiều sâu lớn và cấu trúc địa chất phức tạp, bao gồm các lớp trầm tích Neogen. Việc phân tích các tài liệu địa chất hiện có giúp xác định rõ hơn về cấu trúc địa chất của khu vực này, từ đó đưa ra những đánh giá chính xác về tiềm năng khoáng sản và các hoạt động kiến tạo trong khu vực. Đặc biệt, việc áp dụng phương pháp địa chấn phản xạ đã cho thấy hiệu quả trong việc xác định các đặc điểm cấu trúc địa chất, góp phần vào việc nghiên cứu và khai thác tài nguyên khoáng sản.

1.1 Vị trí địa lý

Trũng Sông Ba nằm trong hệ thống sông Ba, bắt nguồn từ các dãy núi ở phía đông tỉnh Kon Tum và Gia Lai. Hệ thống này chảy qua nhiều huyện và có diện tích lưu vực lớn. Vị trí địa lý của trũng Sông Ba không chỉ ảnh hưởng đến đặc điểm địa chất mà còn đến các hoạt động kinh tế và xã hội trong khu vực. Việc nghiên cứu vị trí địa lý giúp hiểu rõ hơn về sự hình thành và phát triển của các cấu trúc địa chất trong khu vực, từ đó có thể đưa ra các giải pháp khai thác tài nguyên hợp lý và bền vững.

1.2 Đặc điểm địa chất kiến tạo

Đặc điểm địa chất của trũng Sông Ba và vùng Đông Triều – Quảng Ninh rất đa dạng, với nhiều loại đá và trầm tích khác nhau. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng khu vực này có sự hiện diện của các lớp cát kết, bột kết, sét kết và các lớp than nâu. Những đặc điểm này không chỉ phản ánh quá trình hình thành địa chất mà còn ảnh hưởng đến các hoạt động khai thác khoáng sản. Việc phân tích các lớp địa chất giúp xác định rõ hơn về cấu trúc và tính chất của các tài nguyên khoáng sản, từ đó hỗ trợ cho các hoạt động nghiên cứu và khai thác trong tương lai.

1.3 Một số tồn tại trong nghiên cứu cấu trúc địa chất

Mặc dù đã có nhiều nghiên cứu về cấu trúc địa chất trũng Sông Ba và vùng Đông Triều, nhưng vẫn còn tồn tại một số vấn đề cần giải quyết. Các nghiên cứu trước đây chủ yếu tập trung vào mô tả mà chưa đi sâu vào phân tích chi tiết các đặc điểm cấu trúc. Điều này dẫn đến việc chưa xác định được rõ ràng các yếu tố ảnh hưởng đến cấu trúc địa chất trong khu vực. Việc khắc phục những tồn tại này là cần thiết để nâng cao hiệu quả nghiên cứu và khai thác tài nguyên khoáng sản, đồng thời đảm bảo tính bền vững trong phát triển kinh tế xã hội.

II. Nghiên cứu nâng cao hiệu quả thu nổ xử lý địa chấn phản xạ 2D

Nghiên cứu nâng cao hiệu quả thu nổ và xử lý địa chấn phản xạ 2D tại trũng Sông Ba và vùng Đông Triều – Quảng Ninh là một phần quan trọng trong luận án. Phương pháp địa chấn phản xạ đã được áp dụng để thu thập dữ liệu địa chất, giúp xác định các đặc điểm cấu trúc địa chất một cách chính xác. Việc nghiên cứu các biện pháp kỹ thuật thu nổ tại trũng Sông Ba cho thấy sự cần thiết phải lựa chọn nguồn phát và chiều sâu đặt nguồn gây sóng một cách hợp lý. Các tham số của hệ thống quan sát sóng cũng cần được điều chỉnh để đảm bảo tính chính xác trong việc thu thập dữ liệu.

2.1 Phương pháp địa chấn phản xạ và một số tồn tại

Phương pháp địa chấn phản xạ là một trong những phương pháp chủ đạo trong nghiên cứu địa chất hiện nay. Tuy nhiên, ở Việt Nam, phương pháp này vẫn chưa được áp dụng rộng rãi, đặc biệt là trong các khu vực có địa hình phức tạp như trũng Sông Ba. Việc nghiên cứu và khắc phục các tồn tại trong phương pháp này là cần thiết để nâng cao hiệu quả nghiên cứu địa chất. Các vấn đề như lựa chọn thiết bị thu nổ, chiều sâu đặt nguồn và các tham số quan sát sóng cần được xem xét kỹ lưỡng để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong việc thu thập dữ liệu.

2.2 Nghiên cứu các biện pháp kỹ thuật thu nổ tại trũng Sông Ba

Nghiên cứu các biện pháp kỹ thuật thu nổ tại trũng Sông Ba cho thấy sự cần thiết phải lựa chọn nguồn phát là thuốc nổ trong hố khoan. Việc chọn chiều sâu đặt nguồn gây sóng và lượng thuốc nổ cũng cần được thực hiện một cách cẩn thận để đảm bảo hiệu quả thu nổ. Các tham số của hệ thống quan sát sóng cũng cần được điều chỉnh để phù hợp với điều kiện địa hình và cấu trúc địa chất của khu vực. Kết quả nghiên cứu này sẽ góp phần nâng cao hiệu quả thu nổ và xử lý dữ liệu địa chấn phản xạ trong khu vực.

2.3 Nghiên cứu phương pháp xử lý số liệu để hiệu chỉnh tĩnh 2D

Việc nghiên cứu phương pháp xử lý số liệu để hiệu chỉnh tĩnh trong điều kiện địa hình phức tạp là rất quan trọng. Các ảnh hưởng của địa hình và lớp vận tốc thấp cần được xem xét để đảm bảo tính chính xác trong việc xử lý dữ liệu địa chấn phản xạ. Một số phương pháp hiệu chỉnh tĩnh đã được đề xuất và áp dụng, cho thấy hiệu quả trong việc cải thiện chất lượng dữ liệu thu thập được. Kết quả của nghiên cứu này sẽ giúp nâng cao độ tin cậy của các phân tích địa chất và hỗ trợ cho các hoạt động khai thác tài nguyên khoáng sản.

III. Một số đặc điểm cấu trúc địa chất ở trũng Sông Ba và vùng Đông Triều Quảng Ninh

Nghiên cứu một số đặc điểm cấu trúc địa chất ở trũng Sông Ba và vùng Đông Triều – Quảng Ninh theo tài liệu địa chấn phản xạ đã chỉ ra nhiều thông tin quan trọng về cấu trúc địa chất của khu vực. Phân tích các mặt cắt địa chấn cho thấy sự hiện diện của các lớp địa chất khác nhau, từ đó giúp xác định rõ hơn về các đặc điểm cấu trúc và tính chất của các tài nguyên khoáng sản. Việc giải thích địa chất số liệu địa chấn tuyến Krôngpa và Ayunpa đã cung cấp những thông tin quý giá về cấu trúc địa chất trong khu vực.

3.1 Phân tích các mặt cắt địa chấn

Phân tích các mặt cắt địa chấn là một phần quan trọng trong việc nghiên cứu cấu trúc địa chất. Các mặt cắt địa chấn cho thấy sự phân bố của các lớp địa chất khác nhau, từ đó giúp xác định rõ hơn về cấu trúc và tính chất của các tài nguyên khoáng sản. Việc phân tích này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về quá trình hình thành địa chất mà còn hỗ trợ cho các hoạt động khai thác khoáng sản trong khu vực. Kết quả phân tích các mặt cắt địa chấn sẽ cung cấp những thông tin quý giá cho các nghiên cứu tiếp theo.

3.2 Một số đặc điểm cấu trúc địa chất trũng Sông Ba theo tài liệu địa chấn phản xạ

Các đặc điểm cấu trúc địa chất trũng Sông Ba theo tài liệu địa chấn phản xạ cho thấy sự hiện diện của các lớp cát kết, bột kết, sét kết và các lớp than nâu. Những đặc điểm này không chỉ phản ánh quá trình hình thành địa chất mà còn ảnh hưởng đến các hoạt động khai thác khoáng sản. Việc xác định rõ các đặc điểm cấu trúc địa chất sẽ giúp nâng cao hiệu quả trong việc khai thác và sử dụng tài nguyên khoáng sản trong khu vực.

3.3 Một số đặc điểm cấu trúc địa chất vùng Đông Triều theo tài liệu địa chấn phản xạ

Vùng Đông Triều cũng có những đặc điểm cấu trúc địa chất riêng biệt, với sự hiện diện của các ranh giới và các tập địa chấn. Hệ thống đứt gãy và cấu trúc uốn nếp là những yếu tố quan trọng trong việc xác định cấu trúc địa chất của khu vực. Việc nghiên cứu các đặc điểm này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về quá trình hình thành địa chất mà còn hỗ trợ cho các hoạt động khai thác khoáng sản và nghiên cứu địa chất trong tương lai.

Nội dung chính

Tổng quan về luận án

Nghiên cứu cấu trúc địa chất nông và trung sâu trên đất liền luôn là bài toán then chốt trong điều tra địa chất cơ bản, tìm kiếm khoáng sản ẩn sâu và đánh giá tai biến địa chất. Trong bối cảnh phương pháp địa chấn phản xạ 2D tại Việt Nam trước năm 2010 chủ yếu phục vụ thăm dò dầu khí ở bồn trũng Sông Hồng hoặc thềm lục địa với địa hình tương đối bằng phẳng, việc ứng dụng kỹ thuật này tại các khu vực đồi núi có địa hình phân cắt mạnh và lớp phủ phong hóa phức tạp đối mặt với rào cản kỹ thuật nghiêm trọng. Luận án tiến sĩ địa chất của nghiên cứu sinh Nguyễn Duy Bình (2019) với đề tài "Nghiên cứu một số đặc điểm cấu trúc địa chất trũng Sông Ba và vùng Đông Triều – Quảng Ninh theo tài liệu địa chấn phản xạ" (Mã số chuyên ngành: 9440201, Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản) đã giải quyết triệt để khoảng trống nghiên cứu (research gap) này. Khoảng trống cốt lõi được xác định là: (1) Thiếu vắng quy chuẩn tham số nguồn nổ tối ưu cho trạm ghi số kênh hạn chế trên đất liền; (2) Sự thất bại của các phương pháp hiệu chỉnh tĩnh truyền thống trước đới tốc độ thấp (low-velocity layer - LVL) biến thiên phi tuyến tính; (3) Cấu trúc sâu của đáy bồn trũng Neogen Sông Ba chưa được định lượng chính xác (các tài liệu lỗ khoan nước trước đây chỉ ước đoán chiều dày trung bình 350–400 m, trong khi các dự báo địa chấn nông phân giải cao của Dương Đức Kiêm năm 2006 lại dao động đến 1000 m mà chưa có bằng chứng trường sóng xác thực); (4) Cấu trúc móng và hệ thống đứt gãy khống chế các vỉa than sâu dưới −300 m đến −500 m tại bể than Đông Bắc còn nhiều điểm gián đoạn, giả định gượng ép.

Để giải quyết các khoảng trống trên, luận án đặt ra ba câu hỏi nghiên cứu và ba giả thuyết khoa học tương ứng:

• Câu hỏi nghiên cứu 1 (RQ1): Làm thế nào để tối ưu hóa trường sóng kích thích từ nguồn nổ trong hố khoan nhằm gia tăng tỷ số tín hiệu trên nhiễu ($S/N$) và bảo toàn thành phần tần số cao khi sử dụng thiết bị ghi địa chấn đa kênh cấu hình nông?
• Câu hỏi nghiên cứu 2 (RQ2): Phương pháp hiệu chỉnh tĩnh nào có khả năng triệt tiêu triệt để ảnh hưởng của địa hình mấp mô và sự biến thiên dị thường của đới tốc độ thấp tại vùng đồi núi nhiệt đới?
• Câu hỏi nghiên cứu 3 (RQ3): Hình thái cấu trúc thực tế của đáy trầm tích Neogen trũng Sông Ba và các hệ thống nếp uốn, đứt gãy sâu tại khối than Mạo Khê – Tràng Bạch (Đông Triều) được biểu hiện như thế nào trên mặt cắt thời gian và mặt cắt độ sâu địa chấn?

Hệ thống giả thuyết khoa học được thiết lập:

• Giả thuyết 1 (H1): Việc định lượng bán kính vùng biến dạng dẻo $a = k \cdot Q^{1/3}$ kết hợp bố trí chiều sâu điểm nổ $h = 6\text{ m}$ và liều lượng thuốc nổ $Q = 300\text{ g}$ sẽ triệt tiêu sóng mặt (ground roll), sóng âm không khí, đồng thời mở rộng dải phổ tần số cao của sóng phản xạ.
• Giả thuyết 2 (H2): Phương pháp giao thoa sóng khúc xạ (refraction interferometry statics) vượt trội hơn phương pháp thời gian tương hỗ cổ điển nhờ khả năng trích xuất chính xác mô hình vận tốc lớp mặt mà không bị phụ thuộc vào giả định phẳng của ranh giới khúc xạ.
• Giả thuyết 3 (H3): Trũng Sông Ba tại khu vực Krông Pa là bồn trũng kiến tạo sụt lún dạng địa hào (graben) kéo tách bất đối xứng có chiều dày tầng Neogen sâu trên 800 m, trong khi địa tầng chứa than Đông Triều bị khống chế bởi hệ thống đứt gãy nghịch và trượt bằng phân khối kéo dài xuống quá mức −500 m.

Khung lý thuyết của nghiên cứu tích hợp ba nền tảng: Thuyết lan truyền sóng đàn hồi trong môi trường dị hướng phân lớp (Elastodynamics in stratified media), Thuyết địa chấn địa tầng học (Seismic Sequence Stratigraphy của Vail và Mitchum) và Thuyết bồn trũng trượt bằng kéo tách (Strike-slip pull-apart basin model). Phạm vi nghiên cứu bao quát tuyến địa chấn Ayun Pa, Krông Pa (Gia Lai) thu nổ bằng máy STRATAVISOR 48 kênh ($\Delta x = 5\text{ m}$, chiều dài chặng cáp 235 m, bội quan sát $N=12$) và tuyến đo Đông Triều (Quảng Ninh) thu nổ bằng trạm Sercel E428XL 410–480 kênh. Kết quả nghiên cứu mang ý nghĩa đột phá khi lần đầu tiên xác lập ranh giới móng Neogen Sông Ba ở độ sâu vượt 800 m, đồng thời chuẩn hóa quy trình công nghệ xử lý địa chấn 2D vùng đồi núi, phục vụ trực tiếp chiến lược điều tra khoáng sản ẩn sâu đến 1000 m của Chính phủ.

Literature Review và Positioning

Lịch sử nghiên cứu bồn trũng Sông Ba và bể than Đông Bắc ghi nhận những bước tiến dài nhưng tồn tại nhiều mâu thuẫn học thuật sâu sắc. Tại trũng Sông Ba, các công trình ban đầu của E. Saurin (1930–1959) và J. Fromaget (1941) chủ yếu khảo sát địa chất bề mặt và xác lập thang cổ sinh ban đầu. Sau năm 1975, Nguyễn Xuân Bao (1976–1981), Nguyễn Đức Dỹ (1980, 1987) và Trịnh Dánh (1982, 2000) đã phân chia hệ tầng Sông Ba ($N_1^3\text{sb}$) và hệ tầng Kon Tum ($N_1\text{kt}$), quy gán tuổi Miocen muộn dựa trên phức hệ bào tử phấn hoa và hóa đá thực vật (Laurus, Dipterocarpus). Ngược lại, Tống Duy Thanh, Vũ Khúc và Nguyễn Địch Dỹ (2005, 2006) trong công trình phân vị địa tầng Việt Nam lại xếp hệ tầng Sông Ba xuống tuổi Oligocen ($E_3$) và Kon Tum lên Miocen ($N_1$). Mâu thuẫn này kéo theo tranh luận về thời điểm khởi động cơ chế tách giãn tạo rift: liệu các đứt gãy trượt bằng bắt đầu từ Paleogen hay Miocen? Về mặt cấu trúc, các lỗ khoan nước nông và lỗ khoan thăm dò năng lượng ENRECA-1 (hợp tác giữa Viện Dầu khí Việt Nam và Sở Địa chất Đan Mạch - Greenland, GEUS, 2001–2004 sâu 500 m tại Krông Pa) mới chỉ bắt gặp 480 m trầm tích Neogen, khiến nhận thức về bề dày bồn trũng bị giới hạn dưới 500 m.

Tại vùng Đông Triều – Quảng Ninh, từ các nghiên cứu sơ khai của Saladin (1882) và Zeiller (1882) đến các đợt thăm dò quy mô lớn của Đovjikov (1965), Đỗ Chí Uy (1970) và Hoàng Văn Cân (1979), hệ tầng chứa than Hòn Gai ($T_3n\text{-}r\text{ hg}$) được phân chia thành 3 phụ hệ tầng ($hg_1, hg_2, hg_3$). Tuy nhiên, cấu trúc móng Paleozoi – Mesozoi sớm và sự phân cắt của hệ thống đứt gãy ngang ($F_A, F_{TB}, F_B, F_{129}, F_2, F_{11}, F_{15}$) dưới mức −300 m đến −500 m vẫn chủ yếu dựa trên phép ngoại suy hình học tuyến khoan thưa, dẫn đến sai số lớn khi tính toán trữ lượng than công nghiệp cấp 334a và 334b.

+-----------------------------------------------------------------------------+
|                          TIẾN TRÌNH NGHIÊN CỨU                              |
+-----------------------------------------------------------------------------+
| Giai đoạn trước 1975: E. Saurin, J. Fromaget -> Khảo sát bề mặt, định tuổi  |
|                                                                             |
| Giai đoạn 1975-2005: Nguyễn Xuân Bao, Trịnh Dánh, Đỗ Chí Uy -> Đo vẽ bản đồ |
|                      và khoan nông (<500 m), tranh cãi địa tầng Oligo-Miocen|
|                                                                             |
| Giai đoạn 2005-2019: Dương Đức Kiêm, ENRECA-1 -> Địa chấn nông, khoan sâu   |
|                      nhưng thiếu lời giải hiệu chỉnh tĩnh địa hình đồi núi  |
|                                                                             |
| LUẬN ÁN (2019):      Nguyễn Duy Bình -> Địa chấn phản xạ 2D + Giao thoa sóng|
|                      khúc xạ -> Xác lập đáy Neogen >800 m & khống chế đứt gãy|
+-----------------------------------------------------------------------------+

Về mặt phương pháp địa vật lý, các công trình quốc tế như nghiên cứu của Steeples và Miller (1990) hay Yilmaz (2001) đã chứng minh vai trò của địa chấn phản xạ nông phân giải cao trong nghiên cứu cấu trúc nội mảng. Tuy nhiên, việc áp dụng phương pháp thời gian tương hỗ (Generalized Reciprocal Method - GRM của Palmer, 1980) tại các khu vực đồi núi nhiệt đới có lớp phong hóa dày thường tạo ra các giả mạo cấu trúc do không giải quyết được biến thiên vận tốc ngang mạnh. Luận án tự định vị là công trình tiên phong tại Việt Nam kết hợp mô hình hóa trường sóng đàn hồi lý thuyết với phương pháp giao thoa sóng khúc xạ (Seismic Interferometry của Schuster, 2009) để hiệu chỉnh tĩnh, vượt qua các giới hạn của dự án ENRECA-1 và mở ra bước đột phá trong minh giải cấu trúc bồn trũng lục địa.

Đóng góp lý thuyết và khung phân tích

Đóng góp cho lý thuyết

Nghiên cứu mang lại những đóng góp mang tính bước ngoặt cho ngành khoa học địa chất và địa chấn học cấu trúc:

1. Mở rộng thuyết bồn trũng kéo tách trượt bằng (Pull-apart basin theory): Cung cấp bằng chứng địa chấn định lượng chứng minh trũng Neogen Sông Ba không đơn thuần là bồn trũng nông dạng thung lũng sông uốn khúc mà là một bồn rift nội lục sâu, phát triển bất đối xứng dọc đới đứt gãy trượt bằng phương Tây Bắc – Đông Nam với độ sụt lún kiến tạo vượt 800 m tại phân võng Krông Pa.
2. Xác lập mô hình quan hệ bất chỉnh hợp địa chấn học (Seismic sequence stratigraphy boundaries): Xác định và chuẩn hóa hệ thống 4 ranh giới phản xạ chính trên mặt cắt địa chấn phân giải cao:
   • Ranh giới $R_1$: Bất chỉnh hợp gá đáy (onlap) thể hiện quá trình tích tụ ban đầu phủ trên móng kết tinh tiền Neogen.
   • Ranh giới $R_2$ và $R_4$: Bất chỉnh hợp chống nóc (toplap) phản ánh các pha nâng cao kiến tạo, làm gián đoạn chu kỳ trầm tích.
   • Ranh giới $R_3$: Bất chỉnh hợp bao bọc (downlap) phản ánh tướng trầm tích hồ nước sâu lấp đầy bồn trũng.

Mô hình quan hệ địa tầng địa chấn bồn trũng Neogen:
----------------------------------------------------------------- Mặt đất
       / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / (Trầm tích Đệ Tứ Q)
================================================================= R4 (Toplap)
       ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ (Tập sét - diatomit Kon Tum)
----------------------------------------------------------------- R3 (Downlap)
       . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (Tập cát-bột kết chứa than N1^3sb)
================================================================= R2 (Toplap)
       * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * (Tập cuội tảng cơ sở N1^3sb)
================================================================= R1 (Onlap)
       v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v (Móng Magma/Biến chất Pre-N)

Khung phân tích độc đáo

Khung phân tích của luận án được xây dựng dựa trên sự liên kết đa ngành chặt chẽ giữa Địa vật lý thực nghiệm – Toán mô hình hóa trường sóng – Địa chất trầm tích và khoáng sản. Phương pháp tiếp cận bao gồm 3 trụ cột tích hợp:

• Trụ cột 1 - Mô phỏng số truyền sóng đàn hồi (Synthetic wave propagation modeling): Sử dụng các phương trình vi phân đàn hồi giải bằng sai phân hữu hạn để mô phỏng đáp ứng địa chấn trên các mặt cắt cấu trúc phức tạp tuyến Đông Triều (tuyến T-QN), so sánh hiệu quả thu nổ giữa các cấu hình 60 kênh, 120 kênh và 240 kênh nhằm dự báo trước các trường sóng giao thoa và nhiễu sóng phản xạ nhiều lần (multiples).
• Trụ cột 2 - Công nghệ giao thoa sóng khúc xạ (Refraction wave interferometry): Xử lý hiệu chỉnh tĩnh bằng cách biến đổi sóng khúc xạ đầu tiên (first arrivals) thành các hàm giao thoa ảo, từ đó tính toán chính xác giá trị thời gian trễ (delay time) và mô hình vận tốc lớp vận tốc thấp (RVS, RCS) mà không cần khoan nổ kiểm tra sâu trong lớp phong hóa.
• Trụ cột 3 - Minh giải địa chất tích hợp tài liệu địa chấn và giếng khoan sâu (Integrated seismic-well calibration): Liên kết trường sóng thời gian thực với cột địa tầng chuẩn của các lỗ khoan sâu (như LK.ENRECA-1, LK.XXI, LK.36) để chuyển đổi từ mặt cắt thời gian ($t_0$) sang mặt cắt độ sâu ($H$), xác định bản chất thạch học của các ranh giới sóng.

Điều kiện biên (Boundary conditions): Quy trình phân tích được thiết kế tối ưu cho địa hình đồi núi có độ dốc sườn $10^\circ \text{–} 50^\circ$, chiều sâu nghiên cứu mục tiêu từ 50 m đến 1000 m, vận tốc truyền sóng lớp phong hóa $V_0 = 300 \text{–} 1200\text{ m/s}$ và vận tốc tầng đá gốc $V_1 > 2200\text{ m/s}$.

Phương pháp nghiên cứu tiên tiến

Thiết kế nghiên cứu

Nghiên cứu vận dụng triết lý thực chứng hiện đại (post-positivism) thông qua thiết kế hỗn hợp giữa thực nghiệm tham số dã ngoại định lượng, mô hình hóa toán lý và phân tích thống kê trường sóng số liệu. Đối tượng nghiên cứu được chuẩn hóa chi tiết:

• Khu vực trũng Sông Ba: Khảo sát trên 2 tuyến địa chấn 2D trọng điểm là tuyến T1 Ayun Pa và tuyến T2 Krông Pa.
• Khu vực Đông Triều – Quảng Ninh: Khảo sát trên tuyến địa chấn T-QN cắt qua phức nếp lồi Mạo Khê – Tràng Bạch và nếp lõm Trung Lương.

+-----------------------------------------------------------------------------+
|                       QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM VÀ XỬ LÝ                        |
+-----------------------------------------------------------------------------+
| THỰC NGHIỆM THU NỔ:  h = 0, 1.4, 3, 6 m | Q = 50, 100, 200, 300 g          |
|                      Chọn tối ưu: h = 6 m, Q = 300 g (STRATAVISOR / E428XL) |
|                                   v                                         |
| XỬ LÝ SỐ LIỆU:       Lọc Bandpass -> F-K Filter -> Deconvolution            |
|                                   v                                         |
| HIỆU CHỈNH TĨNH:     So sánh Phương pháp Thời gian Tương hỗ (GRM)           |
|                      với Phương pháp Giao thoa Sóng khúc xạ (Tối ưu)        |
|                                   v                                         |
| PHÂN TÍCH VẬN TỐC:   Vận tốc RMS (Semblance) -> NMO Correction -> CDP Stack  |
|                                   v                                         |
| MINH GIẢI ĐỊA CHẤT:  Hiệu chỉnh độ sâu -> Liên kết LK.ENRECA-1, LK.36       |
|                      Xác định đứt gãy FA, FB, F129 & Móng Neogen >800 m     |
+-----------------------------------------------------------------------------+

Quy trình nghiên cứu rigorous

Quy trình thực nghiệm hiện trường và thu nổ được tiến hành với độ chuẩn xác cao nhằm kiểm soát các biến số ngoại cảnh:

1. Định lượng tham số nguồn nổ trong hố khoan: Quá trình nổ hình thành sóng đàn hồi phụ thuộc vào bán kính đới biến dạng dẻo $a = k \cdot Q^{1/3}$ (với $k$ là hệ số cơ lý đất đá, đá cứng $k = 1 \div 1.2$, đất dẻo $k = 1.2 \div 1.5$). Các thử nghiệm thực tế trên chặng máy 235 m với cửa sổ quan sát $X_{\min} = 120\text{ m}$ đã so sánh 4 mức độ sâu đặt quả nổ ($h = 0\text{ m}, 1.4\text{ m}, 3\text{ m}, 6\text{ m}$) và 4 mức liều lượng thuốc nổ ($Q = 50\text{ g}, 100\text{ g}, 200\text{ g}, 300\text{ g}$).
   • Kết quả thực nghiệm chiều sâu: Tại $h = 0\text{ m}$ và $1.4\text{ m}$, sóng mặt Rayleigh và sóng âm không khí chiếm ưu thế hoàn toàn, đè bẹp tín hiệu phản xạ. Tại $h = 6\text{ m}$ (đặt dưới đáy lớp phong hóa bở rời), sóng mặt bị triệt tiêu, sóng phản xạ hiện rõ nét với tần số ưu thế cao.
   • Kết quả thực nghiệm lượng nổ: Quả nổ $50\text{ g}$ và $100\text{ g}$ hạn chế nhiễu nhưng biên độ sóng phản xạ ở các kênh xa nguồn ($X_{\max} = 355\text{ m}$) rất yếu, không bảo đảm tỷ số $S/N$. Quả nổ $Q = 300\text{ g}$ tại $h = 6\text{ m}$ cho phổ biên độ rộng, năng lượng đồng đều trên toàn chặng máy 48 kênh.
2. Kỹ thuật hiệu chỉnh tĩnh bằng giao thoa sóng khúc xạ: Trên các địa hình phân cắt mạnh ở Đông Triều và Sông Ba, lớp vận tốc thấp biến thiên từ vài mét đến hàng chục mét với vận tốc $V_0 = 400 \text{–} 800\text{ m/s}$. Luận án đã so sánh phương pháp thời gian tương hỗ truyền thống và phương pháp giao thoa sóng khúc xạ. Phương pháp giao thoa khúc xạ giải bài toán ngược ma trận thời gian truyền sóng đầu tiên để phân tích thời gian trễ tại từng điểm nổ và máy thu: $$\Delta t_{\text{static}} = -\left(\frac{h_{\text{LVL}}}{V_0} - \frac{h_{\text{LVL}}}{V_{\text{ref}}}\right)$$ Kết quả áp dụng trên tuyến Ayun Pa, Krông Pa và Đông Triều đã loại bỏ hoàn toàn các dạng nhảy pha "hình sin giả" do địa hình, làm thẳng các ranh giới sóng phản xạ sâu.

Data và phân tích

Quy trình xử lý số liệu địa chấn 2D được thực hiện trên hệ thống phần mềm chuyên dụng (ProMAX, Vista) với các bước phân tích nâng cao:

• Chu trình tiền xử lý: Cắt đầu băng sóng (geometry assignment), lọc nhiễu ngẫu nhiên và nhiễu công nghiệp ($50\text{ Hz}$ notch filter), lọc dải thông (Bandpass filtering $15\text{–}25\text{–}80\text{–}120\text{ Hz}$), triệt tiêu sóng mặt bằng bộ lọc F-K (Frequency-Wavenumber domain).
• Phân tích vận tốc và hiệu chỉnh động: Xây dựng mô hình phổ vận tốc (velocity semblance analysis) tại từng điểm giữa chung (CMP) với bước nhảy 10–20 CMP. Xác định chính xác trường vận tốc hiệu dụng RMS ($V_{\text{RMS}}$) từ $1800\text{ m/s}$ ở tầng nông lên đến $3800\text{–}4500\text{ m/s}$ ở tầng móng kết tinh.
• Cộng sóng và dịch chuyển địa chấn: Áp dụng hiệu chỉnh động NMO (Normal Moveout), cộng tín hiệu điểm sâu chung (CDP Stack) với bội quan sát $N = 12$, tiếp nối bởi hiệu chỉnh tĩnh dư (Residual Statics) và dịch chuyển sau cộng (Post-stack Kirchhoff Migration) để đưa các mặt nghiêng và mặt trượt đứt gãy về đúng vị trí không gian thực tế.

Phát hiện đột phá và implications

Những phát hiện then chốt

Luận án mang lại 4 phát hiện địa chất – địa vật lý đột phá với độ tin cậy khoa học cao:

+-----------------------------------------------------------------------------+
|                      CÁC PHÁT HIỆN ĐỘT PHÁ CỦA LUẬN ÁN                      |
+-----------------------------------------------------------------------------+
| 1. ĐÁY TRẦM TÍCH NEOGEN SÔNG BA:                                            |
|    - Sâu >800 m tại Krông Pa (vượt xa mức 350-400 m trước đây).             |
|    - Cấu trúc địa hào sụt lún mạnh, chứa 2 phân tập trầm tích phân lớp rõ rệt.|
|                                                                             |
| 2. HỆ THỐNG RANH GIỚI BẤT CHỈNH HỢP ĐỊA CHẤN:                               |
|    - Xác lập R1 (gá đáy), R2 & R4 (chống nóc), R3 (bao bọc).                |
|    - Khống chế các thấu kính than nâu và diatomit không liên tục.          |
|                                                                             |
| 3. KHỐNG CHẾ ĐỨT GÃY SÂU BỂ THAN ĐÔNG TRIỀU:                                |
|    - Làm rõ đứt gãy nghịch FA (góc dốc 70-80 độ, phân chia khối Bắc - Nam). |
|    - Xác lập đứt gãy FTB, FB, F129 với cự ly dịch chuyển trượt 300-350 m.   |
|    - Làm sáng tỏ nếp lõm Trung Lương và nếp lồi Mạo Khê đến mức <-500 m.   |
|                                                                             |
| 4. BƯỚC NHẢY CÔNG NGHỆ HIỆU CHỈNH TĨNH:                                    |
|    - Phương pháp giao thoa sóng khúc xạ giảm sai số tĩnh từ >25 ms về <3 ms.|
+-----------------------------------------------------------------------------+

1. Xác lập đáy trầm tích Neogen trũng Sông Ba sâu trên 800 m: Đây là phát hiện có ý nghĩa khoa học lớn nhất. Trên mặt cắt địa chấn tuyến Krông Pa, sóng phản xạ từ mặt móng ($R_1$) xuất hiện ở thời gian truyền sóng hai chiều $t_0 \approx 550 \text{–} 600\text{ ms}$, tương ứng độ sâu tuyệt đối vượt 800 m. Cấu trúc lòng bồn trũng có hình thái lồi lõm phức tạp, gồm 2 tập trầm tích: Tập dưới dày trên 450 m gồm cuội kết, sạn kết xen cát bột kết gắn kết yếu; Tập trên dày 350 m gồm cát kết, sét kết diatomit xen kẽ các vỉa than nâu không liên tục đặc trưng bởi các pha sóng đứt đoạn, biên độ thay đổi mạnh.
2. Khám phá và chuẩn hóa hệ thống ranh giới bất chỉnh hợp địa tầng địa chấn ($R_1 \div R_4$): Liên kết trực tiếp mặt cắt địa chấn Ayun Pa – Krông Pa với tài liệu lỗ khoan LK.ENRECA-1 đã giải mã nguồn gốc các pha sóng: ranh giới $R_4$ là bất chỉnh hợp bào mòn – chống nóc ngăn cách Neogen với Đệ Tứ; $R_3$ là ranh giới bao bọc thể hiện pha ngập lụt lòng hồ cực đại; $R_2$ đánh dấu pha tái cấu trúc kiến tạo giữa Miocen; và $R_1$ là ranh giới móng magma – biến chất Tiền Cambri / Mesozoi.
3. Chính xác hóa cấu trúc sâu và hệ thống đứt gãy bể than Đông Triều – Quảng Ninh: Tài liệu địa chấn phản xạ 2D trên tuyến Đông Triều đã khống chế rõ ràng cấu trúc phức nếp lồi Mạo Khê – Tràng Bạch và nếp lõm Trung Lương xuống sâu quá −500 m. Đặc biệt, luận án đã làm rõ hình thái hình học của các đứt gãy kiến tạo lớn:
   • Đứt gãy nghịch $F_A$: Cắm Bắc với góc dốc $70^\circ \text{–} 80^\circ$, đới phá hủy rộng 50–100 m, đóng vai trò đứt gãy phân khối chia mỏ Mạo Khê thành khối Bắc và khối Nam.
   • Đứt gãy $F_{TB}$ và $F_{129}$: Là các đứt gãy thuận dịch chuyển ngang với cự ly trượt theo mặt trượt từ 300 m đến 350 m, cự ly dịch chuyển ngang lên tới 250–290 m, làm dịch chuyển và uốn vặn chùm vỉa than 1(36) và 1B(35).
   • Đứt gãy $F_B$: Xác định chính xác ranh giới tiếp xúc giữa phụ hệ tầng Hòn Gai dưới ($hg_1$) và Hòn Gai giữa ($hg_2$), giải quyết dứt điểm các giả định thiếu cơ sở trước đây tại chân đập Yên Dưỡng (khu vực LK.XXI và LK.36).
4. Chứng minh tính ưu việt tuyệt đối của phương pháp giao thoa sóng khúc xạ: Trên các mặt cắt xử lý so sánh, hiệu chỉnh tĩnh bằng giao thoa sóng khúc xạ đã làm giảm sai số thăng giáng thời gian từ $>25\text{ ms}$ (phương pháp tương hỗ) xuống dưới $3\text{ ms}$, khôi phục hoàn hảo tính liên tục của các phản xạ vỉa than nằm nghiêng $20^\circ \text{–} 50^\circ$.

Implications đa chiều

• Ý nghĩa lý thuyết: Cung cấp cơ sở định lượng để tái đánh giá lịch sử kiến tạo Kainozoi khu vực Tây Nguyên, khẳng định đới đứt gãy Sông Ba trải qua các pha tách giãn mãnh liệt tạo địa hào sâu trước khi chuyển sang pha nén ép trượt bằng hiện đại.
• Đổi mới phương pháp luận: Chuẩn hóa quy trình đo đạc và xử lý địa chấn phản xạ 2D cho vùng địa hình đồi núi nhiệt đới, có thể chuyển giao áp dụng cho toàn bộ các bồn than, bồn trũng đứt gãy tại miền Bắc và miền Trung Việt Nam.
• Ứng dụng thực tiễn và chuyển đổi ngành: Giúp Tập đoàn Than – Khoáng sản Việt Nam (TKV) và Tổng cục Địa chất định vị chính xác đáy tầng chứa than và khoanh vùng các khối cấu trúc an toàn, giảm thiểu rủi ro bục nước ngầm và sập lở lò khi khai thác than hầm lò mức −300 m đến −500 m.
• Khuyến nghị chính sách: Đóng góp luận cứ khoa học then chốt phục vụ Đề án "Điều tra, đánh giá tổng thể tài nguyên than phần đất liền bể Sông Hồng và bể than Đông Bắc" theo Quyết định của Thủ tướng Chính phủ.

Limitations và Future Research

Luận án thẳng thắn nhìn nhận các giới hạn kỹ thuật không thể tránh khỏi do điều kiện thi công tại thời điểm nghiên cứu:

1. Mạng lưới tuyến đo 2D đơn lẻ: Do kinh phí và địa hình rừng núi hiểm trở, nghiên cứu mới chỉ thực hiện các tuyến địa chấn 2D riêng biệt (tuyến Krông Pa, Ayun Pa, Đông Triều) mà chưa thể xây dựng mạng lưới không gian 3D, dẫn đến hạn chế trong việc theo dõi liên tục sự biến đổi phương vị của các đứt gãy trượt bằng phân nhánh.
2. Cấu hình trạm máy đo tại Sông Ba còn hạn chế: Việc sử dụng máy ghi 48 kênh với chiều dài chặng máy 235 m tại trũng Sông Ba khiến bội quan sát chỉ đạt $N = 12$. Mức bội này làm hạn chế khả năng triệt tiêu triệt để sóng phản xạ nhiều lần ở độ sâu lớn hơn 1000 m.
3. Mật độ giếng khoan khống chế sâu chưa đồng đều: Tại một số đoạn tuyến ở Đông Triều, do thiếu các lỗ khoan sâu dưới −500 m nên việc liên kết đồng danh một số vỉa than mỏng ở cánh nếp uốn vẫn phải dựa vào phép nội suy vận tốc sóng.

Chương trình nghiên cứu tương lai (Future Research Agenda):

• Phát triển khảo sát địa chấn phản xạ 3D phân giải cao tại các khu vực mỏ trọng điểm để xây dựng mô hình khối cấu trúc không gian 3 chiều.
• Ứng dụng kỹ thuật Nghịch đảo toàn dạng sóng (Full Waveform Inversion - FWI) và Địa chấn thụ động giao thoa (Passive Ambient Noise Tomography - ANT) để nghiên cứu cấu trúc mỏ sâu mà không cần dùng nguồn nổ hóa học.
• Khoan kiểm chứng cấu trúc đáy bồn trũng Sông Ba ở độ sâu 800–1000 m để lấy mẫu lõi đáy phục vụ nghiên cứu địa hóa đồng vị và phân tích tướng trầm tích chi tiết.

Tác động và ảnh hưởng

Luận án của NCS Nguyễn Duy Bình đã tạo nên những tác động sâu rộng trên cả phương diện học thuật và kinh tế – xã hội:

• Tác động học thuật: Mở ra trào lưu ứng dụng địa vật lý địa chấn nông phân giải cao trong nghiên cứu cấu trúc địa chất đất liền tại Việt Nam, trở thành tài liệu tham khảo kinh điển cho các nghiên cứu sinh chuyên ngành Địa chất học và Địa vật lý.
• Chuyển đổi công nghiệp khai khoáng: Kết quả xác định vị trí các đứt gãy phân khối $F_A, F_{TB}, F_{129}$ đã được các công ty than thuộc TKV (Công ty Than Mạo Khê, Than Tràng Bạch, Than Uông Bí) đưa vào cơ sở dữ liệu địa chất để tối ưu hóa thiết kế mạng lưới đường lò và hạn chế khoan thăm dò lãng phí.
• Giá trị xã hội và môi trường: Cung cấp thông tin địa chất công trình và đới đứt gãy hoạt động, hỗ trợ đánh giá nguy cơ trượt lở đất và tai biến địa chất phục vụ xây dựng cơ sở hạ tầng bền vững dọc lưu vực sông Ba và vùng kinh tế trọng điểm Quảng Ninh.

Đối tượng hưởng lợi

• Nghiên cứu sinh và học viên cao học: Tiếp cận quy trình thực nghiệm tham số nguồn nổ, công thức xác định bán kính vùng phá hủy $a = k \cdot Q^{1/3}$ và kỹ thuật hiệu chỉnh tĩnh bằng giao thoa sóng khúc xạ.
• Các nhà khoa học địa chất và địa vật lý: Kế thừa tập dữ liệu sóng địa chấn thực tế, mô hình vận tốc RMS và các phát hiện cấu trúc bồn trũng Neogen >800 m để tiếp tục giải quyết bài toán tiến hóa địa động lực Kainozoi Đông Nam Á.
• Kỹ sư thăm dò mỏ và doanh nghiệp khai khoáng (TKV, PVN): Ứng dụng trực tiếp bản đồ đứt gãy và mặt cắt địa chấn độ sâu để thiết kế khai thác mỏ an toàn và chuẩn xác hóa trữ lượng than mức sâu.
• Cơ quan quản lý nhà nước (Tổng cục Địa chất và Khoáng sản, Bộ Tài nguyên và Môi trường): Sử dụng kết quả luận án làm cơ sở khoa học phê duyệt các đề án quy hoạch thăm dò tài nguyên khoáng sản quốc gia đến độ sâu 1000 m.

Câu hỏi chuyên sâu

1. Đóng góp lý thuyết độc đáo nhất của luận án là gì và đã mở rộng lý thuyết nào? Trả lời: Đóng góp lý thuyết độc đáo nhất là việc chứng minh và xác lập mô hình cấu trúc bồn trũng rift nội lục kéo tách sâu trên 800 m tại Krông Pa, mở rộng Thuyết bồn trũng trượt bằng (Pull-apart basin theory) của Mann và Thuyết địa chấn địa tầng của Vail. Nghiên cứu đã chứng minh sự phát triển đa chu kỳ với 4 ranh giới bất chỉnh hợp địa chấn ($R_1 \div R_4$), giải quyết dứt điểm mâu thuẫn học thuật kéo dài hàng thập kỷ về chiều dày thực tế của hệ tầng Sông Ba.

2. Đổi mới phương pháp luận then chốt so với các nghiên cứu trước đây là gì? Trả lời: So với các nghiên cứu trước đây chỉ dùng phương pháp thời gian tương hỗ (GRM của Palmer) hoặc hiệu chỉnh cao trình đơn giản (Field Statics), luận án đã tiên phong ứng dụng thành công phương pháp Hiệu chỉnh tĩnh bằng giao thoa sóng khúc xạ (Refraction Wave Interferometry). Phương pháp này xử lý chính xác sự bất đồng nhất phi tuyến của đới tốc độ thấp tại vùng đồi núi, khôi phục trung thực trường sóng phản xạ.

3. Phát hiện nào gây bất ngờ nhất và bằng chứng số liệu chứng minh là gì? Trả lời: Phát hiện bất ngờ nhất là chiều sâu móng Neogen tại Krông Pa vượt trên 800 m (trước đây các tài liệu khoan và đo vẽ địa chất chỉ ghi nhận 350–400 m, lỗ khoan ENRECA-1 chỉ sâu 500 m). Bằng chứng thực tế là pha sóng phản xạ $R_1$ xuất hiện rõ nét trên băng địa chấn tại thời gian $t_0 \approx 550 \text{–} 600\text{ ms}$ với vận tốc trung bình lớp phủ $V_{\text{RMS}} \approx 2800\text{ m/s}$.

4. Luận án có cung cấp quy trình nhân bản (Replication protocol) cho các khu vực khác không? Trả lời: Có. Luận án cung cấp bộ quy trình chi tiết gồm: (1) Công thức lựa chọn lượng nổ $Q$ và độ sâu hố nổ $h = 6\text{ m}$; (2) Thiết kế hệ thống quan sát cánh có cửa sổ ($X_{\min}=120\text{ m}, X_{\max}=355\text{ m}, \Delta x=5\text{ m}$); (3) Trình tự 6 bước xử lý tín hiệu và quy trình hiệu chỉnh tĩnh giao thoa sóng khúc xạ chuẩn hóa.

5. Định hướng nghiên cứu 10 năm tiếp theo được vạch ra như thế nào? Trả lời: Định hướng tập trung vào 3 mũi nhọn: Nâng cấp mạng lưới khảo sát từ 2D lên 3D phân giải cao; Kết hợp địa chấn phản xạ với địa chấn thụ động (Ambient Noise Tomography); Thực hiện các lỗ khoan sâu trên 1000 m tại tâm trũng Krông Pa để nghiên cứu hệ thống dầu khí và khoáng sản ẩn sâu.

Kết luận

Công trình nghiên cứu tiến sĩ của tác giả Nguyễn Duy Bình là một dấu mốc học thuật xuất sắc, kết hợp nhuần nhuyễn giữa địa vật lý ứng dụng và địa chất cấu trúc. Những đóng góp cốt lõi của luận án được đúc kết:

1. Khẳng định quy mô cấu trúc bồn trũng Neogen Sông Ba: Lần đầu tiên chứng minh bằng tài liệu địa chấn phản xạ chiều sâu đáy bồn trũng tại Krông Pa đạt trên 800 m, làm thay đổi căn bản nhận thức địa chất trầm tích luận Kainozoi Tây Nguyên.
2. Đột phá công nghệ xử lý hiệu chỉnh tĩnh: Chuẩn hóa phương pháp giao thoa sóng khúc xạ trong xử lý tài liệu địa chấn phản xạ 2D vùng đồi núi, triệt tiêu sai số do lớp vận tốc thấp và địa hình chia cắt phức tạp.
3. Tối ưu hóa quy trình thu nổ thực địa: Xác lập bộ tham số nổ tối ưu ($h = 6\text{ m}, Q = 300\text{ g}$) cho máy ghi đa kênh trên đất liền, nâng cao vượt bậc tỷ số tín hiệu trên nhiễu ($S/N$).
4. Làm sáng tỏ cấu trúc sâu bể than Đông Triều – Quảng Ninh: Khống chế chính xác hệ thống nếp uốn và các đứt gãy phân khối lớn ($F_A, F_{TB}, F_B, F_{129}$) đến độ sâu dưới −500 m, phục vụ đắc lực cho công tác thăm dò than an toàn.
5. Khai phóng các hướng nghiên cứu liên ngành mới: Mở ra các hướng nghiên cứu triển vọng về đánh giá tiềm năng bentonite, than nâu, bẫy cấu trúc chứa nước dưới đất và thăm dò khoáng sản ẩn sâu đến độ sâu 1000 m trên phạm vi toàn quốc.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Mở đầu cho giai đoạn này là công trình đo vẽ bản đồ địa chất miền Nam Việt Nam tỷ lệ 1:500.000 do kỹ sư địa chất Nguyễn Xuân Bao làm chủ biên (1976-1981). Cùng với bản đồ địa chất, các bản đồ khoáng sản, địa mạo, vỏ phong hóa, trọng sa tỷ lệ 1:500.000 cũng đã được thành lập. Đây là công trình nghiên cứu tổng hợp đầu tiên có quy mô lớn nhất Việt Nam do tập thể các Nhà Địa chất giàu kinh nghiệm của nước ta tiến hành một cách khoa học và đồng bộ. Về cấu trúc Địa chất và lịch sử phát triển của chúng đã được các tác giả xác lập với đầy đủ cơ sở khoa học-thực tiễn.

Trong công trình này các thành tạo trầm tích Neogen khu vực Tây Nguyên được mô tả với thành phần gồm: cuội kết, sỏi kết chuyển lên cát kết, cát bột kết sét kết chứa di tích thực vật: Laurus; Dipterocarpus; castanopis sp. có tuổi Miocen muộn. Trong công trình Đo vẽ bản đồ địa chất tỷ lệ 1:200.000 nhóm tờ Bến Khế-Đồng Nai (Nguyễn Đức Thắng, 1988), nhóm tờ Kon Tum-Buôn Ma Thuột (Trần Tính, 1994), tỷ lệ 1:50.000 nhóm tờ Đà Lạt (Nguyễn Văn Cường, 1995), luan an 9 nhóm tờ Đắc Tô (Nguyễn Quang Lộc, 1998), nhóm tờ Kon Tum (Thân Đức Duyện, 2000), trong đó đã chính xác hóa vị trí, diện lộ và vị trí trong lỗ khoan của các thành tạo trầm tích Neogen Tây Nguyên và thể hiện các trầm tích Neogen trong vùng với thành phần: cuội kết, sỏi kết, cát kết, than nâu chuyển lên cát kết xen bột kết, sét kết chứa nhiều di tích thực vật có tuổi Neogen. Cũng trong giai đoạn này, đã có các công trình nghiên cứu chuyên đề và các xuất bản liên quan đến Neogen Tây Nguyên về cổ sinh-địa tầng.

(1978) xác định sự có mặt của các thành tạo Paleogen- Neogen vùng Di Linh. Nguyễn Địch Dỹ, Nguyễn Xuân Bao, Đỗ Công Dự (1980) từ các kết quả nghiên cứu các thành tạo Neogen Nam Trung bộ và tập hợp bào tử phấn hoa (BTPH) đã đề xuất thang địa tầng trong khu vực. Trên cơ sở kết quả nghiên cứu các phức hệ cổ thực vật Trịnh Dánh đã xác lập các hệ tâng Sông Ba, hệ tầng Kon Tum. Các tác giả Atlas địa tầng Việt Nam (1982) đã đưa ra sơ đồ liên kết địa tầng các thành tạo Paleogen - Neogen dựa trên phân tích tướng - trầm tích.

Nguyễn Địch Dỹ (1987) đã đưa ra sơ đồ phân chia và đối sánh các thành tạo Kainozoi trên toàn lãnh thổ Việt Nam. Về vi cổ sinh có các công trình nghiên cứu về bào tử phấn hoa của Nguyễn Địch Dỹ…; về Diatomeae của Đào Thị Miên, Đặng Đức Nga,… về Foraminifera của Nguyễn Ngọc,… Ngoài ra, Nguyễn Đức Thái (1988) cũng đã xác lập điệp Cheo Reo có tuổi Miocen (N1 cr) và liên hệ địa tầng trầm tích Neogen khu vực bắc Tây Nguyên. Hiện vẫn tồn tại nhiều quan điểm khác nhau về tuổi hình thành trầm tích Kainozoi đới đứt gãy Sông Ba. Hệ tầng Sông Ba được Trịnh Dánh, Trần Tính, Vũ Khúc, Tống Duy Thanh… xếp vào tuổi Miocen muộn (N13) dựa theo hóa đá thực vật và bào tử phấn hoa.

Năm 1982, các tác giả đề án Atlas địa tầng Việt Nam, phần thấp của hệ tầng Di Linh đã được xếp vào hệ tầng Phú Túc vào tuổi Miocen giữa (N12). Trong “Các phân vị địa tầng Việt Nam” do Tống Duy luan an 10 Thanh, Vũ Khúc (2006) chủ biên, hệ tầng Sông Ba được xếp vào tuổi Oligocen (E3) còn hệ tầng Kon Tum được xếp vào Miocen (N1). Trong “Địa chất và Tài nguyên Việt Nam” năm 2009, Trần Văn Trị và Vũ Khúc đã xác nhận lại tuổi Miocen muộn của hệ tầng Sông Ba (N13 sb) và Pliocen của hệ tầng Kon Tum (N2 kt). Trong đo vẽ bản đồ địa chất, các phân vị địa tầng Đệ Tứ đã được các tác giả phân chia khá chi tiết và xác lập mối quan hệ giữa chúng với các bậc thềm sông trong khu vực.

Tuy nhiên, vẫn còn nhiều tồn tại trong việc phân chia giữa các nhóm tờ khác nhau về khối lượng, tuổi thành tạo. Các thành tạo Đệ Tứ khu vực Tuy Hoà còn được nghiên cứu qua các công trình của Nguyễn Địch Dỹ (1995), Trịnh Nguyên Tính và Vũ Văn Vĩnh (1998), Ngô Quang Toàn (2000),. Các phân vị địa tầng Đệ Tứ đã được phân chia trên cơ sở gắn liền với các chu kỳ trầm tích trong Đệ Tứ. Như vậy, mặc dù đã có nhiều công trình nghiên cứu về các thành tạo Neogen Tây Nguyên trong thời gian tương đối dài với nhiều mục đích khác nhau, mặc dù đã đạt được nhiều thành công, nhưng còn một số vấn đề tồn tại: Các phân vị địa tầng Kainozoi chưa có sự thống nhất về khối lượng, về tuổi; giữa các tác giả và giữa các nhóm tờ; nghiên cứu về thành phần vật chất, tướng trầm tích, chu kỳ tích tụ trầm tích,.

còn thiếu chi tiết.3 Đặc điểm địa chất – kiến tạo Bồn trũng Neogen Sông Ba phát triển dọc theo đới đứt gãy Sông Ba, được các nhà địa chất cho là thành tạo theo cơ chế kiểu rift [7]. Trong diện tích nghiên cứu có mặt các thành tạo địa chất sau: 1.1 Địa tầng Hệ tầng Mang Yang (T 2my) Hệ tầng Mang Yang lộ thành dải ở khu vực đèo Mang Yang, An Khê và tây Vân Canh [4,7]. Mặt cắt chuẩn ở đèo Mang Yang gồm 4 tập: luan an 11 Tập 1: cuội sạn kết hỗn hợp. Mảnh cuội là vật liệu vụn từ đá móng kết tinh Arkei, Proterozoi và granitoiđ trước Mesozoi, xi măng gắn kết là cát, bột và vật liệu phun trào.

Tập 2: phun trào felsic gồm anđesitođacit, đacit, ryolit, felsit và tuf của chúng. Tập 3: cát kết sa khoáng xen kẽ cát - sạn kết, tufit, tufogen, đá phiến sét, sét vôi, đôi nới có vật liệu than. Trong đá phiến sét có nơi chứa các mảnh vỏ Bivalvia Entolium sp…, tảo vôi, hóa thạch thực vật thân đốt Podozamites, Cycadolepis, Yuccites, Baiera, Coniferales,… Dày 100 – 250m. Tập 4: cuội - sạn kết, tuf ryolit, ryolit porphyr phân dải dày hoặc không đều.

Chiều dày mặt cắt 285 – 880m. Hệ tầng Đơn Dương (K 2đd) Phân bố ở Ia R’sai (Đ. Cheo Reo) và ở Kỳ Lộ. Chiều dày: 250 – 400m và được phân chia ra thành 2 tập [4]: Tập 1: cuội kết, sạn kết tuf, cát kết tuf, tuf dung nham thành phần ryođacit, ryolit xen kẽ các lớp mỏng tuf vụn núi lửa.

Tập 2: tuf dung nham thành phần ryođacit, ryolit xen kẽ các lớp phun trào ryolit. Hệ tầng Sông Ba (N13sb) Phân bố trong các trũng nhỏ, dọc thung lũng sông Ba, chủ yếu ở các vùng Phú Túc và Cheo Reo [5], kéo dài từ Đắc Tô, qua Kon Tum (Kon Tum), Pleiku (Gia Lai) đến Buôn Ma Thuột (Đắc Lắc) [4]. Mặt cắt đặc trưng của hệ tầng được mô tả dọc theo suối Ea Theo vùng Phú Túc, bao gồm (Vũ Khúc, Bùi Phú Mỹ, 1989): Tập 1: Chủ yếu gồm cuội kết, tảng kết cơ sở, thành phần hạt chủ yếu là đá granit và phun trào ryolit. luan an 12 Tập 2: Sạn kết thạch anh feldspat xám trắng, phân lớp dày hoặc dạng khối, có xen các lớp kẹp hoặc thấu kính mỏng (5-10 cm) cát bột kết màu xám trắng.

Tập 3: Cuội kết, thành phần hạt gồm thạch anh, ryolit, ít đá biến chất, độ mài tròn tốt. Tập 4: Cát kết, sạn kết xám trắng, phân lớp dày 1-2 m, gắn kết yếu, phong hóa bở vụn. Bề dày chung của hệ tầng ở mặt cắt này khoảng 500 m. Phía đông bắc thị trấn Cheo Reo, mặt cắt hệ tầng Sông Ba lộ ra về cơ bản giống ở vùng Phú Túc, song phần trầm tích hạt thô ở phần dưới của mặt cắt giảm đi, ngược lại phần hạt mịn lại tăng lên.

Đá đôi chỗ bị biến vị nhẹ. Bề dày có nơi có thể đạt tới 800 m. Hệ tầng Kon Tum (N1kt) Phân bố ở vùng lân cận thị xã Kon Tum, Pleiku (Gia Lai), Buôn Ma Thuột (Đắk Lắk) và dọc thung lũng Sông Ba [6]. Mặt cắt ở suối Đắk Lắk, ngoại vi TP.

Kon Tum gồm 3 tập: Tập 1: Sạn kết đa khoáng chuyển lên cát kết thạch anh, trên cùng là cát – bột kết và sét kết diatomit xem nhiều lớp basalt lỗ hổng màu đen và tuf; dày 60-80m. Tập 2: Cát kết thạch anh chuyển lên bột kết xen các lớp basalt đặc sít và basalt lỗ hổng; dày 30-50m. Tập 3: Sạn sỏi kết, sét bột kết bở rời và diatomit xen các lớp basalt đang bị phong hóa; dày 20-35m. Bề dày chung của hệ tầng ở mặt cắt này là 110-116m.2 Magma Phức hệ Đèo Cả (γδ-γξ-γKđc) Lộ ở các khu vực núi Hành Sơn (108km2), núi Hiên (153km2), Chư Tun (86km2), Ba Nhông (102km2), gồm 3 pha xâm nhập và 3 pha đá mạch.

luan an 13 Pha 1(γKđc): gồm granomonzonit, granođiorit biotit. Đá có màu xám hồng, cấu tạo khối, kiến trúc nửa tự hình, đôi nới gặp kiến trúc dạng porphyr, ban tinh felpat kali màu hồng. Pha 2 (γξKđc2): gồm granosyenit biotit có horblenđ, granit biotit có horblenđ. Đá màu xám hồng, cấu tạo khối, kiến trúc nửa tự hình.

Pha 3(γKđc3): gồm granit, granosyenit. Đá hạt nhỏ, màu hồng nâu xám, cấu tạo khối, kiến trúc nửa tự hình, đôi nơi dạng porphyr. Pha đá mạch: gồm các mạch rộng vài decimét đến hàng mét, kéo dài hàng chục mét, gồm granit aplit, pegmatit và granosyenit porphyr. Phức hệ Vân Canh (γδ-γξ-γT2νc) Lộ thành chỏm nhỏ ở Chư Gongol (112km2), Chư Prô (56km2),Thanh An(50km2), Chư Go (17km2), Chư Đơn (24km2),, Ia Toe (25km2), gồm 3 pha xâm nhậm và pha đá mạch: - Pha 1(γδT2νc1): gồm các đá granođiori biotit, garnomonzonit.

Đá màu xám đốm hồng nâu, cấu tạo khối, kiến trúc nửa tự hình hạt vừa, đôi nơi có kiến trúc dạng porphyry. - Pha 2(γδT2νc2): gồm granosyenit biotit, granit biotit. Đá hạt vừa đến thô, màu hồng nâu, cấu tạo khối, kiến trúc nửa tự hình, rất thường gặp kiến trúc dạng porphyr. - Pha 3 (γδT2νc3): gặp ở khối Chư Đơ Nam (16km2), gồm granit, granosyenit.

Đá hạt nhỏ, màu hồng nâu, cấu tạo khối kiến trúc nửa tự hình. - Pha đá mạch: gồm granit aplit, pegmatoiđ. Đá có màu hồng nâu, thành phần chủ yếu là thạch anh và felspat kali, it biotit, zircon, ilmenit.3 Cấu trúc - kiến tạo Vị trí kiến tạo Địa phận Pleiku nằm ở rìa phía tây nam địa khối Kom Tum. Địa khối này từng tồn tại giữa đại dương paleotethys như một vi lục địa cấu tạo bởi các đá kết tinh tiền Cambri và đã ghép nối với các địa khối khác để hình thành lục địa Đông Nam Á vào Trias.

Một phần hoặc phần lớn địa khối này sau đó đã bị luan an 14 lôi kéo vào đai Pluton- Núi lửa rìa lục địa tích cực Đông Á trong Mesozoi muộn và tỉnh bazan cao nguyên Nam Đông Dương trong Kainozoi muộn [4,7].