Luận án tiến sĩ về cấu trúc địa chất trũng sông Hồng và tài nguyên than

Luận án tiến sĩ nghiên cứu địa chất nghiên cứu đặc điểm cấu trúc địa chất trũng sông hồng theo tài liệu địa vật lý phục vụ, phát triển phương pháp mới, đánh giá hiệu quả ứng dụng

• Tác giả: Lại Mạnh Giàu
• Người hướng dẫn: TSKH Phạm Khoản
• Trường học: Trường Đại học Mỏ - Địa chất
• Chuyên ngành: Kỹ thuật địa vật lý
• Đề tài: Nghiên Cứu Cấu Trúc Địa Chất Trũng Sông Hồng Qua Tài Liệu Địa Vật Lý
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Đặc điểm cấu trúc địa chất trũng sông Hồng

Nghiên cứu cấu trúc địa chất trũng sông Hồng là một lĩnh vực quan trọng trong việc đánh giá tài nguyên thiên nhiên. Tài liệu địa vật lý cung cấp thông tin quý giá về các đặc điểm địa chất của khu vực này. Trũng sông Hồng có cấu trúc địa chất phức tạp, bao gồm nhiều lớp trầm tích khác nhau. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng khu vực này có tiềm năng lớn về tài nguyên than. Việc phân tích các tài liệu địa chất và địa vật lý giúp xác định các yếu tố cấu trúc khống chế tài nguyên than. Đặc biệt, các phương pháp như trọng lực và địa chấn phản xạ đã được áp dụng để xác định vị trí và tính chất của các lớp địa chất. Những thông tin này không chỉ có giá trị trong việc khai thác tài nguyên mà còn trong việc bảo vệ môi trường.

1.1. Khái quát lịch sử nghiên cứu địa chất địa vật lý trũng sông Hồng

Lịch sử nghiên cứu địa chất trũng sông Hồng được chia thành hai giai đoạn chính. Giai đoạn trước năm 1954, các nhà địa chất Pháp đã thực hiện nhiều nghiên cứu sơ bộ về cấu trúc địa chất của khu vực này. Họ đã phát hiện ra các lớp trầm tích lục địa và biển, cũng như các vỉa than đầu tiên. Giai đoạn sau năm 1954, nghiên cứu đã được mở rộng với sự tham gia của nhiều nhà khoa học trong nước. Các tài liệu địa vật lý đã được thu thập và phân tích, giúp làm rõ hơn về cấu trúc địa chất và phân bố tài nguyên than. Những nghiên cứu này đã tạo nền tảng cho các công trình nghiên cứu tiếp theo, góp phần vào việc phát triển ngành công nghiệp khai thác than tại Việt Nam.

1.2. Đặc điểm địa chất và địa vật lý trũng sông Hồng

Trũng sông Hồng có đặc điểm địa chất đa dạng với nhiều loại đá và trầm tích khác nhau. Các nghiên cứu cho thấy khu vực này có sự phân bố không đồng đều của các loại tài nguyên. Đặc biệt, các lớp than nằm sâu dưới lớp phủ dày, điều này đòi hỏi các phương pháp nghiên cứu hiện đại để xác định chính xác vị trí và trữ lượng. Tài liệu địa vật lý cho thấy sự tồn tại của các đứt gãy và cấu trúc địa chất phức tạp, ảnh hưởng đến khả năng khai thác tài nguyên. Việc phân tích các trường trọng lực và địa chấn phản xạ đã giúp xác định các yếu tố cấu trúc khống chế tài nguyên than, từ đó đưa ra các giải pháp khai thác hiệu quả hơn.

II. Hệ phương pháp địa vật lý nghiên cứu cấu trúc địa chất

Hệ phương pháp địa vật lý được lựa chọn cho nghiên cứu cấu trúc địa chất trũng sông Hồng bao gồm nhiều kỹ thuật hiện đại. Phương pháp trọng lực được sử dụng để xác định các đứt gãy và cấu trúc địa chất khu vực. Phương pháp địa chấn phản xạ và VSP (Vertical Seismic Profiling) giúp phân tích sâu hơn về các lớp địa chất và xác định vị trí của các vỉa than. Các phương pháp này không chỉ giúp xác định cấu trúc địa chất mà còn cung cấp thông tin về tính chất vật lý của các lớp đá. Việc áp dụng các phương pháp này đã cho thấy hiệu quả cao trong việc nghiên cứu và đánh giá tài nguyên than tại khu vực trũng sông Hồng.

2.1. Phương pháp trọng lực

Phương pháp trọng lực là một trong những công cụ quan trọng trong nghiên cứu cấu trúc địa chất. Nó cho phép xác định các dị thường trọng lực, từ đó suy ra các đặc điểm địa chất bên dưới. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng khu vực trũng sông Hồng có nhiều đứt gãy và cấu trúc địa chất phức tạp. Việc phân tích các dữ liệu trọng lực giúp xác định vị trí và tính chất của các lớp địa chất, từ đó đưa ra các dự báo về tài nguyên than. Phương pháp này đã được áp dụng thành công trong nhiều nghiên cứu trước đây và tiếp tục được sử dụng trong các nghiên cứu hiện tại.

2.2. Phương pháp địa chấn phản xạ

Phương pháp địa chấn phản xạ là một kỹ thuật quan trọng trong việc nghiên cứu cấu trúc địa chất. Nó cho phép thu thập thông tin chi tiết về các lớp địa chất thông qua việc phân tích sóng địa chấn phản xạ. Kỹ thuật này đã được áp dụng để xác định các ranh giới phản xạ và khoanh định các tập chứa than. Các nghiên cứu cho thấy rằng phương pháp địa chấn phản xạ có thể cung cấp thông tin chính xác về cấu trúc địa chất, giúp nâng cao hiệu quả trong việc khai thác tài nguyên. Việc kết hợp giữa phương pháp địa chấn và trọng lực đã tạo ra một cái nhìn tổng thể về cấu trúc địa chất khu vực trũng sông Hồng.

III. Đặc điểm cấu trúc yếu tố cấu trúc địa chất khống chế tài nguyên than

Nghiên cứu cấu trúc địa chất trũng sông Hồng cho thấy có nhiều yếu tố cấu trúc khống chế tài nguyên than. Các đứt gãy và nếp lồi, nếp lõm là những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự phân bố của các vỉa than. Việc phân tích các tài liệu địa vật lý đã giúp xác định rõ hơn về các yếu tố này. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng khu vực dải nâng Khoái Châu - Tiền Hải có tiềm năng lớn về tài nguyên than. Việc khoanh định các tập chứa than và không chứa than là rất cần thiết để đưa ra các giải pháp khai thác hiệu quả. Những thông tin này không chỉ có giá trị trong việc khai thác tài nguyên mà còn trong việc bảo vệ môi trường.

3.1. Đặc điểm cấu trúc địa chất trũng sông Hồng

Cấu trúc địa chất trũng sông Hồng rất đa dạng với nhiều loại đá và trầm tích khác nhau. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng khu vực này có sự phân bố không đồng đều của các loại tài nguyên. Đặc biệt, các lớp than nằm sâu dưới lớp phủ dày, điều này đòi hỏi các phương pháp nghiên cứu hiện đại để xác định chính xác vị trí và trữ lượng. Tài liệu địa vật lý cho thấy sự tồn tại của các đứt gãy và cấu trúc địa chất phức tạp, ảnh hưởng đến khả năng khai thác tài nguyên. Việc phân tích các trường trọng lực và địa chấn phản xạ đã giúp xác định các yếu tố cấu trúc khống chế tài nguyên than, từ đó đưa ra các giải pháp khai thác hiệu quả hơn.

3.2. Yếu tố cấu trúc khống chế tài nguyên than

Các yếu tố cấu trúc như đứt gãy, nếp lồi và nếp lõm có vai trò quan trọng trong việc xác định vị trí và trữ lượng của các vỉa than. Nghiên cứu cho thấy rằng các đứt gãy lớn như đứt gãy Thái Bình và Vĩnh Ninh có ảnh hưởng lớn đến sự phân bố của tài nguyên than. Việc phân tích các tài liệu địa vật lý đã giúp xác định rõ hơn về các yếu tố này. Những thông tin này không chỉ có giá trị trong việc khai thác tài nguyên mà còn trong việc bảo vệ môi trường. Việc khoanh định các tập chứa than và không chứa than là rất cần thiết để đưa ra các giải pháp khai thác hiệu quả.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT TRŨNG SÔNG HỒNG THEO TÀI LIỆU ĐỊA CHẤT, ĐỊA VẬT LÝ 1. KHÁI QUÁT LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU ĐỊA CHẤT, ĐỊA VẬT LÝ TRŨNG SÔNG HỒNG Lịch sử nghiên cứu địa chất trũng Sông Hồng được chia làm hai giai đoạn. Giai đoạn trước năm 1954 Giai đoạn này nghiên cứu địa chất ở Việt Nam nói riêng và Đông Dương nói chung gắn liền với hoạt động của các nhà địa chất Pháp. Fromaget J; Jacob Ch; Dussanlt L.

trong công trình tổng hợp địa chất của mình đã nhận xét: ở các hố lõm địa phương vùng châu thổ Sông Hồng Bắc Kỳ Việt Nam có thể có trầm tích lục địa và lục nguyên biển, chứa tàn tích thực vật hoặc những lớp than nâu mỏng, tuổi tương ứng Neogen (?). Năm 1889 các nhà địa chất Pháp đã tìm thấy vỉa than đầu tiên ở thị xã Yên Bái, rồi dần phát hiện nhiều điểm than dọc Sông Hồng từ Lào Cai đến Phú Thọ. Colani M (1917- 1920) khi nghiên cứu về thực vật đã xác định các phức hệ hoá đá thực vật tìm thấy ở phía nam Việt Trì đến Phú Thọ có tuổi Miocen- Pliocen. Năm 1922, tại Hội nghị địa chất Quốc tế lần thứ 17 trong báo cáo về địa chất Đông Dương Fromaget J đã viết: trầm tích kỷ Thứ ba ở Bắc Việt Nam là những thành phần hồ, sông và các phần lún chìm kiểu tam giác châu, có thể có tích tụ kiểu xen lẫn, chu kỳ đầu tiên là sự thành tạo các trầm tích trẻ ở châu thổ Sông Hồng.

Khi phát hiện được các trầm tích Neogen ở Bạch Long Vĩ Saurin E (1942) cho rằng: đây là phần tiếp tục của dải Neogen Yên Bái- Việt Trì chìm xuống qua miền võng châu thổ Sông Hồng. Tóm lại: Công tác nghiên cứu địa chất trước năm 1954 về vùng trũng Sông Hồng còn rất ít ỏi, song những kết luận khi phân chia địa tầng xếp tuổi đất đá và các phát hiện về các điểm lộ than nâu biến chất thấp trong Neogen cũng phần nào phản ánh đặc điểm địa tầng vùng châu thổ Sông Hồng làm cơ sở cho các nghiên cứu sau này, đặc biệt về tìm kiếm thăm dò than.Vị trí vùng nghiên cứu 1. Giai đoạn sau năm 1954 Để phục vụ công cuộc xây dựng đất nước, ngành Địa chất Việt Nam được chú ý đầu tư phát triển, công tác điều tra, thăm dò địa chất ở nhiều tỉ lệ được triển khai nhằm đánh giá lại và phát hiện thêm các loại khoáng sản như: apatit, than, chì - kẽm, thiếc…. Đồng bằng Sông Hồng cũng là đối tượng được quan tâm đầu tư sớm để nghiên cứu tìm kiếm khoáng sản nhiên liệu.K (1959 - 1965) trong công trình “Địa chất và triển vọng dầu khí ở Việt Nam” đã hệ thống lại toàn bộ các hệ tầng của vùng trũng Hà Nội và nhấn mạnh đến khả năng chứa khoáng sản cháy ở vùng này.E và nnk (1965) trong báo cáo lập bản đồ địa chất miền Bắc Việt Nam 1/500.000 trên cơ sở cấu trúc riêng biệt của châu thổ Sông Hồng đã tách riêng thành một cấu trúc gọi là đới Hà Nội.

Đới Hà Nội chứa các trầm tích Neogen - Đệ tứ, có chiều dày từ 1.500 m, gồm vật liệu lục nguyên chứa dầu mỏ và than biến chất thấp. 9 Về phát hiện các tầng than Năm 1961 Đoàn địa chất 36 khoan lỗ khoan số 1 ở xã Phùng Hưng- Khoái Châu sâu 1.200 m đã phát hiện trong trầm tích Miocen có chứa 12 vỉa than nâu biến chất thấp đạt giá trị công nghiệp. Từ đó đến nay, nhiều công trình nghiên cứu về đặc điểm địa chất và khả năng chứa khoáng sản của miền võng Hà Nội tiếp tục được triển khai. Về nghiên cứu cấu trúc Năm 1965- 1969 Macsiutova V.A, Hồ Đắc Hoài, Tăng Mười, Phan Thế Cầu (1965- 1969) bằng các phương pháp địa vật lý (điện, trọng lực, địa chấn) đã vẽ được bản đồ cấu trúc địa chất các trầm tích Kainozoi ở miền võng Hà Nội đến chiều sâu 3.000 với các đới cấu tạo được chia như sau: + Đới đông bắc gồm: Thuận Thành, Gia Lương, Thanh Miện, Hải Phòng.

+ Đới tây nam gồm: Nam Định, Phủ Lý, Sơn Tây. + Đới trung tâm gồm: Hà Nội, Khoái Châu, Tiền Hải, Đông Quan. Từ năm 1969 đến năm 1978 Phan Thế Cầu, Vedrisev V.K (1969) và đoàn địa vật lý 36D dùng tổ hợp các phương pháp thăm dò điện gồm: VES, thiết lập trường Telua, từ Telua, điện trường nhân tạo (ĐNT) đã xác định bề dày đất phủ Kainozoi miền võng Hà Nội dày tới 4. Công tác khoan cấu tạo được bắt đầu từ năm 1962 chủ yếu tập trung ở vùng trũng Hà Nội với chiều sâu các lỗ khoan từ 150- 1.200 m và khoan sâu bắt đầu từ năm 1970 với lỗ khoan sâu nhất đạt 3.100- Tiên Hưng) trong đó có những lỗ khoan đã phát hiện được khí và than (LK.

Kết quả khảo sát địa chất, địa vật lý, khoan trong giai đoạn này đã góp phần làm rõ hơn bức tranh cấu trúc dưới lớp phủ Đệ tứ ở miền trũng Hà Nội, phát hiện được các hệ thống đứt gãy sông Chảy, sông Lô, Vĩnh Ninh. Và các dải nâng, các vùng sụt có bề dày trầm tích Đệ tam lớn hơn 3.000 m có triển vọng về khí và than nâu. Góp phần định hướng cho các nghiên cứu tiếp theo. Về nghiên cứu địa tầng Glovenok V.

- Hệ Neogen- Thống Pliocen (N2): hệ tầng Vĩnh Bảo (tương ứng Pliocen- tích tụ biển nông). Vũ Nhi, Phan Huy Quynh, Trịnh Dánh (1975) trên cơ sở nghiên cứu hoá đá thực vật cho rằng hệ tầng Phan Lương có tuổi tương ứng với hệ tầng Tiên Hưng (Miocen muộn). Nguyễn Ngọc Cừ khi nghiên cứu lỗ khoan số 100 ở Tiên Hưng (sâu 3.303 m) đã phát hiện phân vị địa tầng chuyển tiếp dưới hệ tầng Phù Cừ, tích tụ lục nguyên và đặt tên là hệ tầng Phong Châu tương ứng Miocen hạ (N1). Trên cơ sở nghiên cứu LK.104 (xã Đình Cao- Phù Cừ- Hưng Yên) tại chiều sâu 3.000 m gặp tầng sét kết màu đỏ bị ép nén mạnh (dày 100 m) nằm trên mặt tầng cuội rắn chắc sáng màu (dày hơn 400 m) nằm không chỉnh hợp trên mặt bào mòn của đá phun trào ryolit (T2l), Lê Văn Cự xếp tầng này vào điệp Đình Cao tuổi Paleocen và sau đó khi nghiên cứu bào tử phấn hoa Nguyễn Địch Dỹ (1982) đã xếp trầm tích này vào Oligocen và Eocen.

Đề án “Điều tra, đánh giá tổng thể tài nguyên than phần đất liền bể Sông Hồng” chỉ có 20 mẫu đồng vị, trong đó 10 mẫu để xác định tuổi tuyệt đối cho than và 10 mẫu cho các đối tượng khác [36]. Về tìm kiếm, thăm dò than Năm 1977, Tổng cục Địa chất đã giao nhiệm vụ cho Liên đoàn Địa chất 9 và Đoàn 904 tiến hành tìm kiếm thăm dò than nâu khu Khoái Châu. - Ngô Tất Chính [25] trong báo cáo “Kết quả thăm dò sơ bộ than khu Bình Minh- Châu Giang- Hải Hưng” đã tính trữ lượng than ở đây đến cấp C1 với mạng lưới công trình khoan 1. Tiếp sau đó năm 1987 trong báo cáo “Kết quả tìm kiếm tỷ mỉ than khu Khoái Châu - Châu Giang - Hải Hưng”, ông đã tính trữ lượng 11 cấp C2 (với mạng lưới công trình khoan 2.000 m), riêng từ tuyến III đến tuyến IV (mạng lưới 1.000 m) tính trữ lượng tính cấp C1 và trữ lượng toàn khu Khoái Châu đến mức -1.

- Vũ Xuân Doanh [5], trong báo cáo thông tin triển vọng than miền võng Hà Hội và “Báo cáo triển vọng chất lượng và trữ lượng than miền võng Hà Nội” cho rằng miền võng Hà Nội: có diện tích chứa than đến 2.500 km2, với bề dày trầm tích trung bình 2.100 m và chứa từ 30- 100 vỉa than; than được thành tạo và bảo tồn trong trầm tích Miocen thượng, điệp Tiên Hưng. - Vũ Xuân Doanh [5], tiếp đó trong báo cáo “Độ chứa than miền võng Hà Nội” sau khi nghiên cứu chi tiết về trầm tích điệp Tiên Hưng đã phân chia thành 3 phụ điệp chứa than và đánh giá về triển vọng than. Ông dự báo trong trầm tích điệp Tiên Hưng chứa khoảng 210 tỷ tấn than biến chất thấp. - Năm 1998, Tập đoàn Công nghiệp Than- Khoáng sản Việt Nam (TKV) đã hợp tác với Tổ chức phát triển Công nghệ và Năng lượng mới Nhật Bản (NEDO) tiến hành thăm dò tại khu vực đồng bằng Sông Hồng (1998- 2003) trên diện tích khoảng 932 km2.

Công việc tiến hành chủ yếu là: lấy mẫu lõi lỗ khoan, quan trắc lỗ khoan bằng phương pháp ĐVL (địa chấn phản xạ và địa chấn VSP); khoan 19 lỗ khoan chủ yếu ở khu Bình Minh- Khoái Châu (11 lỗ). Theo kết quả khoan, tập thể tác giả đã xác nhận trong các trầm tích Neogen vùng đồng bằng Sông Hồng, các vỉa than tồn tại từ Khoái Châu kéo dài ra thềm lục địa Neogen vịnh Bắc Bộ và tầng Neogen từ bắc Khoái Châu qua Hà Nội đến Đan Phượng không có than. - Từ năm 1994 - 1997, Công ty Anzoil đã tiến hành: 3 đợt thu nổ địa chấn 2D với 2.214 km tuyến; xử lý lại 3.400 km tuyến địa chấn 2D được thu nổ ở giai đoạn trước (1976- 1983) bằng việc xử lý công nghệ mới như dịch chuyển địa chấn và hiệu chỉnh động nên kết quả thu được tốt hơn nhiều so với tài liệu cũ; minh giải toàn bộ tài liệu địa chấn (kể cả thu nổ mới và xử lý lại), phân tích lại các lỗ khoan cũ (tài liệu ĐVL lỗ khoan và mẫu). Kết quả đã chính xác hoá được cấu trúc miền võng Hà Nội đồng thời phân chia được 3 đới triển vọng gắn liền với bẫy dầu khí cần tìm kiếm, thăm dò là: đới cấu tạo vòm kèm đứt gãy xoay kéo Oligocen phân bố chủ yếu ở trũng Đông Quan; đới các cấu tạo 12 chôn vùi phân bố ở rìa đông bắc miền võng Hà Nội; đới cấu tạo nghịch đảo Miocen phân bố ở trung tâm và đông nam miền võng Hà Nội (dải nâng Khoái Châu- Tiền Hải- Kiến Xương trước đây) và đã tiến hành khoan ở đây 8 lỗ khoan.

- Tiếp đó Công ty dầu khí Maurel & Prom (Pháp) thay thế Anzoil tiếp tục nghiên cứu tìm dầu khí ở miền võng Hà Nội và khoan 2 lỗ khoan ở Phù Cừ (sâu 2. Kết quả ngoài việc phát hiện chính là dầu và khí còn chỉ ra rằng trầm tích Neogen đồng bằng Sông Hồng chứa nhiều vỉa than có giá trị công nghiệp rất đáng được quan tâm đầu tư đánh giá. Trên đất liền phần hoàn trả của Công ty trên, Công ty Đầu tư và Phát triển dầu khí (PIDC) thực hiện tiếp thăm dò và đã khoan 3 lỗ khoan.