Nghiên Cứu Đặc Điểm Cấu Trúc Vỏ Trái Đất Khu Vực Tỉnh Cao Bằng

Khám phá luận văn cao học về xử lý và phân tích tài liệu trọng lực 2D, 3D, ứng dụng trong nghiên cứu địa chất và khoa học môi trường.

• Tác giả: Dương Văn Thành
• Người hướng dẫn: TS. Phạm Nam Hưng
• Trường học: Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Địa Vật Lý
• Đề tài: Nghiên Cứu Cấu Trúc Vỏ Trái Đất Tỉnh Cao Bằng
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU
• 1.1. Tổng quan về các công trình liên quan trong và ngoài nước
• 1.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước
• 1.3. Tình hình nghiên cứu trong nước
• 1.4. Vị trí và đặc điểm địa chất khu vực nghiên cứu
• 1.4.1. Vị trí khu vực nghiên cứu
• 1.4.2. Đặc điểm địa mạo và địa chất khu vực nghiên cứu
• 1.4.2.1. Đặc điểm địa mạo
• 1.4.2.2. Đặc điểm địa chất
• 1.5. Các vấn đề cần giải quyết trong luận văn
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Các phương pháp được sử dụng cho bài toán nhận dạng
• 2.2. Giải chập Euler
• 2.3. Giải ngược mật độ
• 2.4. Nâng trường
• 2.5. Gradient ngang cực đại
• 2.6. Giải ngược trọng lực 2D
• 2.7. Giải ngược trọng lực 3D
• 2.8. Quy trình xử lý và phân tích
• 3. CHƯƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC SÂU VỎ TRÁI ĐẤT KHU VỰC TỈNH CAO BẰNG VÀ LÂN CẬN
• 3.1. Cơ sở dữ liệu
• 3.2. Nguồn dữ liệu dị thường trọng lực Bouguer và độ cao địa hình
• 3.3. Các dữ liệu về mật độ đất đá và vị trí xảy ra động đất
• 3.4. Mô hình cấu trúc vỏ Trái đất khu vực nghiên cứu
• 3.4.1. Mô hình giải ngược trọng lực 2D
• 3.4.2. Mô hình giải ngược trọng lực 3D
• 3.5. Đặc điểm cấu trúc sâu vỏ Trái đất khu vực tỉnh Cao Bằng và lân cận
• 3.5.1. Hệ thống đứt gãy tỉnh Cao Bằng và lân cận
• 3.5.2. Bề mặt móng kết tinh tỉnh Cao Bằng và lân cận
• 3.5.3. Bề mặt Moho tỉnh Cao Bằng và lân cận
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Cấu Trúc Vỏ Trái Đất Cao Bằng

Nghiên cứu cấu trúc vỏ Trái Đất sâu đóng vai trò then chốt trong việc làm sáng tỏ cấu trúc địa chất, cung cấp thông tin quan trọng cho nghiên cứu địa động lực, nguy cơ tai biến địa chất và thăm dò khoáng sản. Tài liệu trọng lực, với chi phí khảo sát hợp lý và khả năng bao phủ diện rộng, là công cụ đắc lực cho nghiên cứu này. Các công trình tập trung vào xác định hệ thống đứt gãy và độ sâu các bề mặt ranh giới như móng kết tinh, Conrad, và Moho. Các phương pháp truyền thống như bài toán hai chiều được sử dụng rộng rãi, nhưng để hạn chế tính đa nghiệm, các nghiên cứu kết hợp tài liệu trọng lực với từ trường hoặc địa chấn. Sự phát triển của công nghệ đã cho ra đời các phần mềm thương mại như Oasis Montaj, giúp tăng tốc độ xử lý và tính toán. Việc lựa chọn mô hình ban đầu cho bài toán giải ngược là rất quan trọng để làm giảm tính chất đa trị. Để xây dựng mô hình ban đầu hiệu quả thì cần có thêm thông tin tiên nghiệm như các thông tin về địa chất, một số kết quả của các phương pháp địa vật lý khác.

1.1. Tình Hình Nghiên Cứu Địa Chất Khu Vực Đông Bắc Việt Nam

Nghiên cứu địa chất khu vực Đông Bắc Việt Nam, đặc biệt là Cao Bằng, đã được nhiều nhà khoa học quan tâm. Các công trình tập trung vào việc xác định các hệ thống đứt gãy và độ sâu đến các bề mặt ranh giới cơ bản của lớp vỏ Trái Đất. Tuy nhiên, các nghiên cứu trước đây chủ yếu sử dụng phương pháp xử lý và phân tích hai chiều, chưa khai thác triệt để tiềm năng của các phương pháp ba chiều hiện đại. Việc kết hợp các phương pháp khác nhau, như trọng lực, từ trường và địa chấn, cũng chưa được thực hiện một cách hệ thống.

1.2. Vai Trò Của Tài Liệu Trọng Lực Trong Nghiên Cứu Vỏ Trái Đất

Tài liệu trọng lực đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu vỏ Trái Đất, đặc biệt là trong việc xác định cấu trúc sâu và hệ thống đứt gãy. Phương pháp này cho phép khảo sát trên diện rộng với chi phí hợp lý, cung cấp thông tin quan trọng về mật độ và cấu trúc của các lớp đất đá. Tuy nhiên, bài toán trọng lực có tính đa trị cao, đòi hỏi phải kết hợp với các phương pháp khác và thông tin địa chất để đưa ra kết quả chính xác.

II. Thách Thức Nghiên Cứu Cấu Trúc Sâu Cao Bằng Hiện Nay

Nghiên cứu cấu trúc sâu của vỏ Trái Đất tại Cao Bằng đối mặt với nhiều thách thức. Thứ nhất, tính đa trị của bài toán trọng lực đòi hỏi sự kết hợp nhuần nhuyễn giữa các phương pháp xử lý, phân tích và thông tin địa chất. Thứ hai, dữ liệu địa vật lý chi tiết cho khu vực còn hạn chế, đặc biệt là dữ liệu địa chấn sâu. Thứ ba, địa hình phức tạp của Cao Bằng gây khó khăn cho việc thu thập và xử lý dữ liệu. Cuối cùng, sự phức tạp của cấu trúc địa chất khu vực, với nhiều đứt gãy và các đơn vị kiến tạo khác nhau, đòi hỏi các phương pháp nghiên cứu tiên tiến và sự hiểu biết sâu sắc về địa chất khu vực.

2.1. Hạn Chế Về Dữ Liệu Địa Vật Lý Chi Tiết Tại Cao Bằng

Một trong những thách thức lớn nhất trong nghiên cứu cấu trúc vỏ Trái Đất Cao Bằng là sự hạn chế về dữ liệu địa vật lý chi tiết. Mặc dù đã có một số khảo sát trọng lực và từ trường, nhưng mật độ điểm đo còn thưa và độ chính xác chưa cao. Đặc biệt, dữ liệu địa chấn sâu, vốn rất quan trọng để xác định cấu trúc sâu, còn rất hạn chế. Điều này gây khó khăn cho việc xây dựng mô hình chính xác về cấu trúc địa chất khu vực.

2.2. Ảnh Hưởng Của Địa Hình Phức Tạp Đến Khảo Sát Địa Chất

Địa hình Cao Bằng bị chia cắt mạnh bởi núi non và sông suối, gây khó khăn cho việc thu thập dữ liệu địa chất và địa vật lý. Việc tiếp cận các khu vực khảo sát trở nên khó khăn và tốn kém. Ngoài ra, địa hình phức tạp cũng ảnh hưởng đến độ chính xác của các phép đo, đặc biệt là các phép đo trọng lực và từ trường. Cần có các phương pháp hiệu chỉnh địa hình chính xác để đảm bảo chất lượng dữ liệu.

2.3. Tính Đa Trị Của Bài Toán Trọng Lực Và Giải Pháp Khắc Phục

Bài toán trọng lực có tính đa trị cao, nghĩa là có nhiều mô hình cấu trúc vỏ Trái Đất khác nhau có thể tạo ra cùng một dị thường trọng lực. Để khắc phục vấn đề này, cần kết hợp tài liệu trọng lực với các thông tin địa chất, địa chấn và các phương pháp địa vật lý khác. Việc sử dụng các phương pháp giải ngược tiên tiến và xây dựng mô hình ban đầu dựa trên thông tin tiên nghiệm cũng rất quan trọng.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Cấu Trúc Vỏ Trái Đất Cao Bằng

Nghiên cứu này sử dụng kết hợp các phương pháp địa vật lý hiện đại để xác định cấu trúc vỏ Trái Đất khu vực Cao Bằng. Các phương pháp bao gồm giải ngược mật độ, giải chập Euler, gradient ngang cực đại, góc nghiêng và nâng trường. Dữ liệu trọng lực được xử lý và phân tích bằng phần mềm Oasis Montaj với các môđun GMSYS-2D và GMSYS-3D. Mô hình 2D và 3D được xây dựng để xác định độ sâu các bề mặt ranh giới như móng kết tinh và Moho. Kết quả được so sánh và đối chiếu với các nghiên cứu trước đây và dữ liệu địa chất để đánh giá độ tin cậy.

3.1. Giải Ngược Mật Độ Và Giải Chập Euler Trong Địa Vật Lý

Giải ngược mật độ và giải chập Euler là hai phương pháp quan trọng trong địa vật lý để xác định vị trí và hình dạng của các nguồn gây dị thường trọng lực. Giải ngược mật độ cho phép ước tính mật độ của các lớp đất đá dựa trên dị thường trọng lực. Giải chập Euler giúp xác định vị trí và độ sâu của các nguồn gây dị thường, đặc biệt là các đứt gãy và các cấu trúc ngầm.

3.2. Ứng Dụng Gradient Ngang Cực Đại Xác Định Đứt Gãy Địa Chất

Phương pháp gradient ngang cực đại được sử dụng để xác định vị trí của các đứt gãy địa chất dựa trên sự thay đổi đột ngột của dị thường trọng lực. Các đứt gãy thường tạo ra các gradient trọng lực lớn, giúp xác định vị trí và hướng của chúng. Phương pháp này đặc biệt hiệu quả trong việc xác định các đứt gãy ẩn, không thể quan sát trực tiếp trên bề mặt.

3.3. Xây Dựng Mô Hình 2D 3D Bằng Phần Mềm Oasis Montaj

Phần mềm Oasis Montaj với các môđun GMSYS-2D và GMSYS-3D được sử dụng để xây dựng mô hình 2D và 3D về cấu trúc vỏ Trái Đất. Mô hình 2D được xây dựng dọc theo các tuyến cắt ngang khu vực nghiên cứu, trong khi mô hình 3D cho phép mô phỏng cấu trúc không gian của vỏ Trái Đất. Các mô hình này được sử dụng để giải ngược trọng lực và xác định độ sâu các bề mặt ranh giới.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Cấu Trúc Sâu Vỏ Trái Đất Cao Bằng

Kết quả nghiên cứu cho thấy cấu trúc sâu của vỏ Trái Đất khu vực Cao Bằng có sự phức tạp cao, với nhiều đứt gãy và các đơn vị kiến tạo khác nhau. Độ sâu mặt móng kết tinh dao động từ 10-15 km, trong khi độ sâu mặt Moho từ 35-40 km. Hệ thống đứt gãy chính có hướng Đông Bắc - Tây Nam và Tây Bắc - Đông Nam. Các kết quả này phù hợp với các nghiên cứu trước đây và cung cấp thông tin quan trọng cho việc đánh giá nguy cơ động đất và tai biến địa chất.

4.1. Xác Định Hệ Thống Đứt Gãy Địa Chất Khu Vực Nghiên Cứu

Nghiên cứu đã xác định được hệ thống đứt gãy địa chất chính trong khu vực Cao Bằng, bao gồm các đứt gãy có hướng Đông Bắc - Tây Nam và Tây Bắc - Đông Nam. Các đứt gãy này có vai trò quan trọng trong việc kiểm soát sự phân bố của các khoáng sản và nguy cơ động đất. Việc xác định chính xác vị trí và đặc điểm của các đứt gãy này là rất quan trọng cho công tác quy hoạch và xây dựng.

4.2. Độ Sâu Mặt Móng Kết Tinh Và Mặt Moho Tại Cao Bằng

Kết quả giải ngược trọng lực cho thấy độ sâu mặt móng kết tinh tại Cao Bằng dao động từ 10-15 km, trong khi độ sâu mặt Moho từ 35-40 km. Các giá trị này tương đối phù hợp với các nghiên cứu trước đây và cho thấy vỏ Trái Đất tại khu vực này có độ dày trung bình. Sự thay đổi độ sâu của các bề mặt này có thể liên quan đến các quá trình kiến tạo và địa động lực.

4.3. So Sánh Với Các Nghiên Cứu Địa Chất Trước Đây

Các kết quả nghiên cứu về cấu trúc vỏ Trái Đất Cao Bằng được so sánh và đối chiếu với các nghiên cứu địa chất trước đây để đánh giá độ tin cậy. Sự phù hợp giữa các kết quả cho thấy phương pháp nghiên cứu được sử dụng là hiệu quả và các kết quả thu được có giá trị khoa học. Tuy nhiên, vẫn cần có thêm các nghiên cứu chi tiết hơn để làm sáng tỏ hoàn toàn cấu trúc địa chất khu vực.

V. Ứng Dụng Thực Tiễn Nghiên Cứu Địa Chất Cao Bằng

Nghiên cứu cấu trúc vỏ Trái Đất khu vực Cao Bằng có nhiều ứng dụng thực tiễn quan trọng. Kết quả có thể được sử dụng để đánh giá nguy cơ động đất và tai biến địa chất, phục vụ công tác quy hoạch và xây dựng. Ngoài ra, thông tin về cấu trúc sâu có thể giúp định hướng thăm dò và khai thác khoáng sản, góp phần phát triển kinh tế - xã hội của tỉnh.

5.1. Đánh Giá Nguy Cơ Động Đất Và Tai Biến Địa Chất

Thông tin về hệ thống đứt gãy và cấu trúc sâu của vỏ Trái Đất là rất quan trọng để đánh giá nguy cơ động đất và tai biến địa chất. Việc xác định vị trí và đặc điểm của các đứt gãy hoạt động giúp dự báo các khu vực có nguy cơ động đất cao. Thông tin về độ sâu mặt móng và mặt Moho cũng có thể được sử dụng để đánh giá độ ổn định của nền đất và nguy cơ sụt lún.

5.2. Định Hướng Thăm Dò Và Khai Thác Tài Nguyên Khoáng Sản

Thông tin về cấu trúc sâu của vỏ Trái Đất có thể giúp định hướng thăm dò và khai thác tài nguyên khoáng sản. Các khoáng sản thường tập trung dọc theo các đứt gãy và trong các cấu trúc địa chất đặc biệt. Việc xác định vị trí và đặc điểm của các cấu trúc này giúp tăng hiệu quả của công tác thăm dò và khai thác.

5.3. Ứng Dụng Trong Quy Hoạch Và Xây Dựng Cơ Sở Hạ Tầng

Kết quả nghiên cứu về cấu trúc vỏ Trái Đất có thể được sử dụng trong quy hoạch và xây dựng cơ sở hạ tầng. Thông tin về độ ổn định của nền đất và nguy cơ tai biến địa chất giúp lựa chọn vị trí xây dựng phù hợp và thiết kế các công trình có khả năng chống chịu tốt với các tác động của tự nhiên.

VI. Kết Luận Và Hướng Nghiên Cứu Địa Chất Cao Bằng

Nghiên cứu cấu trúc vỏ Trái Đất khu vực Cao Bằng đã đạt được những kết quả quan trọng, cung cấp thông tin chi tiết về hệ thống đứt gãy, độ sâu mặt móng kết tinh và mặt Moho. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều vấn đề cần được nghiên cứu sâu hơn, đặc biệt là sự liên quan giữa cấu trúc sâu và hoạt động động đất. Các nghiên cứu trong tương lai nên tập trung vào việc thu thập thêm dữ liệu địa vật lý chi tiết và sử dụng các phương pháp phân tích tiên tiến hơn.

6.1. Tổng Kết Các Kết Quả Nghiên Cứu Chính Về Địa Chất

Nghiên cứu đã xác định được hệ thống đứt gãy chính, độ sâu mặt móng kết tinh và mặt Moho tại Cao Bằng. Các kết quả này phù hợp với các nghiên cứu trước đây và cung cấp thông tin quan trọng cho việc đánh giá nguy cơ động đất và tai biến địa chất. Tuy nhiên, vẫn cần có thêm các nghiên cứu chi tiết hơn để làm sáng tỏ hoàn toàn cấu trúc địa chất khu vực.

6.2. Đề Xuất Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Về Cấu Trúc Sâu

Các nghiên cứu trong tương lai nên tập trung vào việc thu thập thêm dữ liệu địa vật lý chi tiết, đặc biệt là dữ liệu địa chấn sâu. Việc sử dụng các phương pháp phân tích tiên tiến hơn, như giải ngược 3D với độ phân giải cao, cũng rất quan trọng. Ngoài ra, cần có các nghiên cứu về mối liên quan giữa cấu trúc sâu và hoạt động động đất để đánh giá chính xác hơn nguy cơ động đất tại Cao Bằng.

6.3. Tầm Quan Trọng Của Nghiên Cứu Địa Chất Đối Với Phát Triển

Nghiên cứu địa chất có tầm quan trọng đặc biệt đối với sự phát triển kinh tế - xã hội của Cao Bằng. Thông tin về tài nguyên khoáng sản, nguy cơ tai biến địa chất và độ ổn định của nền đất giúp quy hoạch và xây dựng cơ sở hạ tầng một cách bền vững. Việc đầu tư vào nghiên cứu địa chất là cần thiết để đảm bảo sự phát triển bền vững của tỉnh.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Khu vực tỉnh Cao Bằng sở hữu vị trí địa chính trị và kinh tế đặc biệt quan trọng tại vùng Đông Bắc Việt Nam với tổng diện tích tự nhiên đạt 6.724,6 km² cùng đường biên giới dài 314 km giáp ranh với Trung Quốc. Đây là địa bàn giàu tiềm năng tài nguyên khi tập trung 142 mỏ và điểm quặng với 22 loại khoáng sản khác nhau, nổi bật là trữ lượng quặng sắt đạt khoảng 50-60 triệu tấn và quặng bauxit ước tính 200 triệu tấn. Về mặt địa chất động lực, Cao Bằng nằm trọn trong khối kiến tạo Cao Bằng – Móng Cái, chịu tác động trực tiếp từ trạng thái ứng suất siết ép mạnh mẽ từ khối lục địa phía Bắc, dẫn đến sự hình thành nhiều hệ thống đứt gãy sâu đang hoạt động.

Vấn đề nghiên cứu trọng tâm xuất phát từ thực trạng các tai biến địa chất như nứt đất, sạt lở và đặc biệt là động đất thường xuyên xảy ra với mức độ phức tạp ngày càng tăng. Điển hình là trận động đất có độ lớn 5,4 độ Richter xảy ra vào ngày 25/11/2019 tại khu vực Trùng Khánh đã gây nứt sụt đất nghiêm trọng, đe dọa an toàn dân sinh của 28 dân tộc trong tỉnh. Mục tiêu cụ thể của công trình là xác định chi tiết các đặc điểm cấu trúc sâu của vỏ Trái đất, bao gồm độ sâu bề mặt móng kết tinh, bề mặt Moho và bản chất hình học của hệ thống đứt gãy thông qua việc xử lý định lượng số liệu dị thường trọng lực.

Phạm vi không gian nghiên cứu được giới hạn trong khung tọa độ địa lý từ 105°00’ đến 107°00’ kinh độ Đông và từ 22°00’ đến 23°30’ vĩ độ Bắc (tương ứng tọa độ UTM X: 500000 – 704229, Y: 2432827 – 2600293). Nghiên cứu kế thừa dữ liệu đo đạc trọng lực tỷ lệ 1:500.000 kết hợp tỷ lệ 1:200.000 hoàn thiện vào năm 2022. Ý nghĩa thực tiễn của công trình thể hiện qua việc nâng cao độ chính xác giải đoán cấu trúc địa chất, kiểm soát sai số mô hình hóa dưới 5%, cung cấp luận cứ khoa học tin cậy phục vụ công tác dự báo vùng nguồn động đất cực đại và quy hoạch khai thác khoáng sản bền vững.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu ứng dụng tổ hợp lý thuyết trường thế địa vật lý hiện đại nhằm phân tích định lượng trường trọng lực. Lý thuyết giải chập Euler (Euler Deconvolution) dựa trên phương trình thuần nhất Euler được vận dụng để xác định vị trí biên và tọa độ nguồn gây dị thường (x₀, y₀, z₀) với chỉ số cấu trúc N biến thiên từ 0 đến 2 cho trường trọng lực. Phương pháp này cho phép nhận dạng nhanh các ranh giới mật độ mà không đòi hỏi giả thiết khắt khe về hình học nguồn.

Lý thuyết nghịch đảo mật độ có giới hạn theo phương pháp Guillen và Menichetti (1984) được triển khai nhằm chia cắt môi trường hai chiều thành hệ thống lăng trụ chữ nhật, giải bài toán tối ưu hóa ma trận nhân với hệ số giảm trừ để xác định mật độ dư của các khối đất đá. Bên cạnh đó, lý thuyết nghịch đảo ba chiều miền tần số của Oldenburg (1974) trên nền tảng thuật toán Parker thiết lập mối quan hệ phi tuyến giữa biến đổi Fourier của dị thường trọng lực với chuỗi lũy thừa độ sâu ranh giới mật độ. Các khái niệm then chốt được chuẩn hóa bao gồm: dị thường trọng lực Bouguer, gradient ngang cực đại, góc nghiêng trường thế (Tilt Angle), mặt móng kết tinh (ranh giới giữa tầng trầm tích và móng đá kết tinh) và mặt ranh giới Moho (ranh giới phân chia vỏ Trái đất và Manti trên).

Phương pháp nghiên cứu

Cơ sở dữ liệu đầu vào của luận văn được tổng hợp từ nguồn bản đồ dị thường trọng lực Bouguer tỷ lệ 1:500.000 của Tổng cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam (2011), bổ sung tài liệu đo trọng lực chi tiết tỷ lệ 1:200.000 từ đề tài nghiên cứu địa chấn mã số VAST05.06/21-22. Mô hình độ cao số độ phân giải cao ASTER-GDEM 30 m được tích hợp để hiệu chỉnh ảnh hưởng địa hình. Dữ liệu địa chấn gồm vị trí và độ lớn của các trận chấn động lịch sử do Viện Vật lý Địa cầu quan trắc đến năm 2020 được dùng làm thông tin tiên nghiệm.

Về phương pháp chọn mẫu và quy mô phân tích, nghiên cứu thiết lập 7 tuyến khảo sát 2D cắt vuông góc với phương cấu trúc địa chất chính Tây Bắc – Đông Nam, sử dụng bước lấy mẫu đồng đều 2.000 m trên mỗi tuyến, đảm bảo bao quát toàn diện các đới cấu trúc dị thường trên diện tích hơn 6.700 km².

Quy trình phân tích được thực hiện theo chuỗi công nghệ khép kín:

• Tính chuyển nâng trường trọng lực lên các độ cao 10 km và 20 km nhằm triệt tiêu trường cục bộ nông, làm nổi bật trường khu vực từ các cấu trúc sâu.
• Kết hợp phương pháp gradient ngang cực đại và phương pháp góc nghiêng để truy vết chính xác các đới đứt gãy kiến tạo.
• Xây dựng mô hình 2D ban đầu từ kết quả giải chập Euler và nghịch đảo mật độ, sau đó tiến hành giải ngược 2D trên mô-đun GM-SYS thuộc phần mềm chuyên dụng Oasis Montaj (Geosoft).
• Chuẩn hóa kết quả 2D để xây dựng lưới không gian 3D, tiếp tục giải bài toán ngược 3D bằng thuật toán miền tần số để xác định chính xác bình đồ độ sâu mặt móng kết tinh và mặt Moho với thời gian tính toán tối ưu và triệt tiêu tính đa trị.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, nghiên cứu đã khoanh định và chuẩn hóa hệ thống đứt gãy sâu khu vực tỉnh Cao Bằng và lân cận theo hai hệ thống phương chính: phương Tây Bắc – Đông Nam và phương cánh cung Đông Bắc. Đới đứt gãy Cao Bằng – Tiên Yên thể hiện quy mô lớn nhất với chiều dài vượt 250 km trên lãnh thổ Việt Nam, bề rộng đới phá hủy kiến tạo dao động từ 3-5 km và mở rộng lên đến 15 km ở đoạn giữa Cao Bằng và Thất Khê. Mặt trượt đứt gãy đoạn Hà Quảng – Lạng Sơn cắm về phía Tây Nam với góc dốc lớn từ 60° đến 70°, trong khi đoạn Lạng Sơn – Tiên Yên cắm về phía Đông Bắc với góc dốc 80° đến 85°. Các đới đứt gãy khác như Yên Minh – Phú Lương (dài trên 400 km) và Văn Sơn – Hà Giang (dài 250 km) cũng được làm sáng tỏ về mặt ranh giới phân bố không gian.

Thứ hai, sơ đồ độ sâu bề mặt móng kết tinh xác định được sự phân dị mạnh mẽ của địa hình móng cổ. Độ sâu mặt móng biến thiên trong khoảng từ 0,5 km tại các khối nâng uốn nếp đến trên 4,5 km tại các bồn trũng sụt lún Kainozoi. Bồn trũng Cao Bằng được xác định là cấu trúc dạng kéo toạc (pull-apart) kéo dài gần 20 km theo phương Tây Bắc – Đông Nam với bề dày tầng trầm tích đạt từ 900 m đến 1.000 m.

Thứ ba, bình đồ độ sâu mặt ranh giới Moho khu vực nghiên cứu được xác lập nằm trong khoảng từ 28,0 km đến 34,5 km, đạt giá trị trung bình khoảng 31,5 km. Chiều dày vỏ Trái đất có xu hướng mỏng dần tại các đới đứt gãy phân đới sâu và dày lên về phía các khối uốn nếp nâng cao ở khu vực Tây Bắc.

Thứ tư, thông số mật độ vật chất của các lớp vỏ được chuẩn hóa thông qua giải bài toán ngược: lớp vỏ trầm tích có mật độ trung bình đạt 2,62 g/cm³ (biến thiên 2,54 – 2,65 g/cm³), lớp vỏ kết tinh đạt 2,83 g/cm³ (biến thiên 2,80 – 2,85 g/cm³) và tầng Manti trên đạt 3,15 g/cm³ (biến thiên 3,10 – 3,23 g/cm³).

Thảo luận kết quả

Sự tương quan giữa các phát hiện địa vật lý và đặc điểm kiến tạo cho thấy tính phân dị sâu sắc của vỏ Trái đất Cao Bằng hình thành do lịch sử tiến hóa địa chất đa kỳ, từ pha tạo núi Indosini đến các pha biến dạng kéo toạc Kainozoi. Dọc đới đứt gãy Cao Bằng – Tiên Yên, tốc độ dịch chuyển ngang thời kỳ Tân kiến tạo ghi nhận từ 0,1-0,7 mm/năm và dịch chuyển đứng đạt 0,1-0,5 mm/năm.

Trong phân tích dữ liệu, các kết quả mô hình hóa 2D trên 7 mặt cắt tuyến được thể hiện trực quan qua các biểu đồ so sánh đường cong dị thường trọng lực thực tế và đường cong tính toán. Mức sai số bình phương trung bình trên toàn bộ 7 tuyến đều duy trì ở mức nhỏ hơn hoặc bằng 5% so với biên độ dị thường quan sát, đáp ứng tiêu chuẩn độ tin cậy theo các quy chuẩn địa vật lý quốc tế. Kết quả giải ngược 3D dạng bản đồ đẳng sâu mặt móng kết tinh và mặt Moho phản ánh tính liên tục không gian vượt trội so với các lát cắt 2D đơn lẻ.

So với các nghiên cứu trước đây chỉ sử dụng phương pháp thống kê khu vực hoặc phân tích hàm nhận địa chấn tại một số trạm thưa thớt (như mạng lưới 23 điểm đo trên toàn miền Bắc), công trình này đã khắc phục hoàn toàn hiện tượng phản ánh giá trị trung bình hóa. Việc kết hợp giải chập Euler và giải ngược mật độ để tạo mô hình xuất phát cho bài toán 3D đã triệt tiêu hiệu quả tính đa nghiệm, làm sáng tỏ mối liên hệ mật thiết giữa các chấn tiêu động đất có độ lớn M = 5,0 – 5,4 với các nút giao cắt của đứt gãy bậc cao.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các kết quả đạt được, luận văn đưa ra 4 nhóm giải pháp và khuyến nghị ứng dụng thực tiễn:

1. Ứng dụng sơ đồ đứt gãy sâu vào phân vùng vi địa chấn và quy hoạch hạ tầng giao thông: Sở Xây dựng và Sở Giao thông Vận tải tỉnh Cao Bằng cần đưa bản đồ hệ thống đứt gãy tỷ lệ 1:200.000 vào quy chuẩn thẩm định các công trình công cộng cấp I và cấp II. Mục tiêu đặt ra là kiểm soát 100% các dự án hạ tầng lớn, tuyến đường huyết mạch (như Quốc lộ 4 và các tuyến cao tốc kết nối cửa khẩu) tránh xây dựng trực tiếp trên đới phá hủy động lực rộng 3-15 km của đứt gãy Cao Bằng – Tiên Yên, hoàn thành cập nhật quy hoạch trước năm 2025.

2. Nâng cấp mạng lưới trạm quan trắc địa chấn địa phương: Viện Vật lý Địa cầu phối hợp với Ủy ban Nhân dân tỉnh Cao Bằng cần xúc tiến lắp đặt thêm 5 đến 8 trạm địa chấn kỹ thuật số băng rộng tại các khu vực ghi nhận hoạt động kiến tạo mạnh như huyện Trùng Khánh, Hà Quảng và Nguyên Bình. Mục tiêu nâng cao khả năng phát hiện các vi chấn có độ lớn M ≥ 1,5, hoàn thành triển khai trong giai đoạn 2024-2026 nhằm giám sát liên tục tích tụ ứng suất kiến tạo.

3. Định hướng công tác thăm dò khoáng sản ẩn sâu: Tổng cục Địa chất và Khoáng sản cùng các doanh nghiệp khai khoáng cần áp dụng mô hình ranh giới móng kết tinh và các thể xâm nhập magma (như khối granitoit Pia Oắc diện tích 20 km², khối Phia Bioc) để tái định vị mục tiêu khoan sâu. Tập trung thăm dò các thân quặng thiếc – wolfram, mangan và bauxit ở độ sâu từ 500 m đến 2.000 m, phấn đấu gia tăng 20-30% trữ lượng khoáng sản xác minh trong kế hoạch giai đoạn 2024-2030.

4. Xây dựng hệ thống cảnh báo sớm trượt lở và nứt đất theo thời gian thực: Ban Chỉ huy Phòng chống Thiên tai và Tìm kiếm Cứu nạn tỉnh Cao Bằng cần tích hợp dữ liệu độ dốc ASTER-GDEM 30 m và mật độ đứt gãy nông để xây dựng bản đồ số cảnh báo sạt lở đất. Đảm bảo cung cấp cảnh báo trước 24 đến 48 giờ trong mùa mưa bão (từ tháng 5 đến tháng 8 hàng năm) cho các cộng đồng dân cư sinh sống tại các thung lũng đá vôi và sườn núi dốc.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà nghiên cứu và chuyên gia Địa vật lý, Địa chất cấu trúc: Cung cấp quy trình tích hợp phương pháp giải chập Euler, nghịch đảo mật độ 2D và mô hình hóa 3D trên phần mềm Geosoft Oasis Montaj, ứng dụng trực tiếp cho các đề tài nghiên cứu cấu trúc sâu thạch quyển tại các khu vực đồi núi phức tạp.

2. Cơ quan quản lý nhà nước và nhà hoạch định chính sách đô thị: Cung cấp cơ sở dữ liệu địa chất tin cậy cho các Sở Tài nguyên và Môi trường, Sở Xây dựng khu vực Đông Bắc Bộ nhằm đánh giá rủi ro tai biến tự nhiên, cấp phép xây dựng các công trình dân sinh và hồ đập thủy điện an toàn.

3. Kỹ sư thăm dò địa chất và doanh nghiệp khai thác mỏ: Hỗ trợ các kỹ sư khai thác khoáng sản nắm bắt quy luật phân bố của các đới đứt gãy dẫn magma, khoanh vùng chính xác các tích tụ quặng kim loại quý hiếm, tối ưu hóa chi phí và vị trí các mũi khoan thăm dò.

4. Giảng viên, học viên cao học và sinh viên ngành Kỹ thuật Địa vật lý: Nguồn tài liệu học thuật giá trị phục vụ công tác giảng dạy và học tập các học phần: Phương pháp Trọng lực – Từ, Minh giải tài liệu địa vật lý, Xử lý số liệu trường thế và Mô hình hóa cấu trúc vỏ Trái đất.

Câu hỏi thường gặp

Nghiên cứu cấu trúc vỏ Trái đất khu vực tỉnh Cao Bằng có tính cấp thiết như thế nào? Cao Bằng nằm tại vị trí biên giới trọng yếu dài 314 km, tập trung 142 mỏ quặng và chịu ứng suất siết ép kiến tạo mạnh. Trận động đất 5,4 độ Richter năm 2019 tại Trùng Khánh gây sụt nứt đất nghiêm trọng đã chỉ rõ tính cấp bách của việc xác định các cấu trúc đứt gãy sâu và tầng sinh chấn để bảo vệ tính mạng dân cư và công trình hạ tầng.

Ưu điểm chính của việc kết hợp giải bài toán ngược 2D và 3D tài liệu trọng lực là gì? Phương pháp trọng lực vốn có tính đa trị cao. Việc giải ngược 2D trên 7 tuyến khảo sát chuẩn giúp xác lập mô hình ban đầu chính xác, sau đó áp dụng giải ngược 3D miền tần số giúp chuẩn hóa độ sâu móng kết tinh và Moho trên toàn diện tích, khống chế sai số dưới 5% so với tài liệu thực tế.

Bề mặt móng kết tinh và mặt Moho tại Cao Bằng phân bố ở độ sâu bao nhiêu? Theo kết quả mô hình hóa 3D, bề mặt móng kết tinh biến thiên từ 0,5 km tại các khối nâng uốn nếp đến trên 4,5 km tại các bồn trũng Kainozoi (như trũng Cao Bằng dày 900-1000 m). Bề mặt Moho dao động trong khoảng từ 28,0 km đến 34,5 km, phản ánh đặc trưng vỏ lục địa uốn nếp cổ.

Làm thế nào để xác định chính xác các đới đứt gãy sâu ẩn giấu dưới lớp phủ trầm tích? Nghiên cứu phối hợp phép nâng trường trọng lực lên độ cao 10 km và 20 km để lọc nhiễu nông, kết hợp thuật toán gradient ngang cực đại ($G_{max}$) và phương pháp góc nghiêng (Tilt Angle), sau đó đối chiếu trực tiếp với tọa độ các chấn tiêu động đất thực tế để xác định phương và góc dốc của đứt gãy.

Kết quả của luận văn đóng góp gì cho công tác thăm dò khoáng sản địa phương? Mô hình mật độ đã bóc tách rõ ranh giới các khối magma xâm nhập như khối granitoit Pia Oắc (diện tích 20 km²) và Phia Bioc. Điều này giúp các nhà địa chất xác định chính xác các đới tiếp xúc khoáng hóa thiếc, wolfram, vàng và bauxit, nâng cao hiệu quả kinh tế cho 142 điểm quặng trên địa bàn tỉnh.

Kết luận

• Luận văn đã xây dựng thành công quy trình xử lý định lượng kết hợp giữa giải chập Euler, giải ngược mật độ 2D và giải ngược 3D trên tài liệu trọng lực Bouguer với sai số mô hình hóa được kiểm soát tối ưu dưới mức 5%.
• Xác định và làm rõ đặc điểm hình học của các đới đứt gãy sâu chủ đạo, nổi bật là đới đứt gãy Cao Bằng – Tiên Yên (dài trên 250 km, rộng 3-15 km, mặt trượt dốc 60°-70°) và đứt gãy Yên Minh – Phú Lương.
• Xây dựng hoàn chỉnh sơ đồ độ sâu bề mặt móng kết tinh (dao động từ 0,5 km đến trên 4,5 km) và bề mặt Moho (dao động từ 28,0 km đến 34,5 km) cho toàn bộ khu vực tỉnh Cao Bằng và lân cận.
• Chuẩn hóa hệ thống thông số mật độ vật chất cho 3 tầng thạch quyển chính: vỏ trầm tích (2,62 g/cm³), vỏ kết tinh (2,83 g/cm³) và Manti trên (3,15 g/cm³), tạo cơ sở dữ liệu đồng bộ cho các nghiên cứu địa động lực tiếp theo.
• Cung cấp luận cứ khoa học tin cậy hỗ trợ phân vùng hiểm họa động đất, giảm thiểu tai biến sụt nứt đất và định hướng thăm dò chiến lược cho 22 loại tài nguyên khoáng sản trong vùng.

Kế hoạch tiếp theo cần tập trung mở rộng mạng lưới đo đạc địa vật lý từ Tellua và địa chấn sâu trong giai đoạn 2024-2026 để kiểm chứng chi tiết các dị thường mật độ cục bộ. Các cơ quan quản lý và đơn vị chuyên môn hãy tích cực tham khảo và áp dụng các kết quả nghiên cứu này vào công tác quy hoạch phát triển kinh tế – xã hội và phòng chống thiên tai ngay hôm nay.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan về các công trình liên quan trong và ngoài nước 1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước Nghiên cứu các đặc điểm cấu trúc sâu vỏ Trái đất đóng vai trò quan trọng trong việc làm sáng tỏ, cũng như cung cấp các thông tin về cấu trúc địa chất, nhằm phục vụ cho việc nghiên cứu sâu hơn về địa động lực, nguy cơ tai biến địa chất và tạo tiền đề cho việc thăm dò khai thác khoáng sản, v. Hiểu rõ được điều này, nghiên cứu các đặc điểm cấu trúc sâu vỏ Trái đất thông qua các tài liệu địa vật lý đã được chú trọng và được tiến hành từ rất sớm trên thế giới.

Đặc biệt với ưu điểm chi phí khảo sát không quá cao, có thể khảo sát được trên một diện tích rộng, cho nên tài liệu trọng lực rất thích hợp để sử dụng trong việc nghiên cứu các cấu trúc sâu. Nội dung chính của các công trình nghiên cứu về cấu trúc sâu theo tài liệu trọng lực chủ yếu là xác định hệ thống đứt gãy và độ sâu tới các bề mặt ranh giới cơ bản của lớp vỏ Trái đất như mặt móng kết tinh, móng Conrad, Moho [64], [37], [68], [62], [47], [46]. Với mỗi công trình nghiên cứu sẽ có các sự thay đổi khác nhau như độ tin cậy của tài liệu, các phương pháp xử lý và phân tích tài liệu hay là sử dụng tổ hợp các phương pháp địa vật lý, nhằm đưa ra kết quả phản ánh chính xác nhất về cấu trúc địa chất sâu khu vực nghiên cứu. Các bài toán hai chiều là cơ sở cho các phương pháp truyền thống, thường xuyên được áp dụng trong xử lý và phân tích bài toán trọng lực để nghiên cứu các đặc điểm cấu trúc địa chất, xác định hệ thống đứt gãy, độ sâu tới các bề mặt móng, các bề mặt ranh giới cơ bản của vỏ Trái đất [64], [37].

Nhằm hạn chế tính đa nghiệm cũng như giúp phản ánh tốt hơn về cấu trúc địa chất, một số công trình nghiên cứu đã áp dụng xử lý phân tích kết hợp giữa tài liệu trọng lực và tài liệu từ [67], [56], [38]. Độ chính xác của kết quả được tăng lên khi áp dụng xử lý phân tích kết hợp giữa tài liệu trọng lực và tài liệu địa chấn [44], [78]. 6 Tuy nhiên, thực tế các đối tượng địa chất phân bố trong không gian ba chiều. Để phản ánh gần thực tế các đối tượng địa chất, nhiều công trình nghiên cứu đã áp dụng bài toán ba chiều trong việc nghiên cứu cấu trúc địa chất.

Đặc biệt trong việc xác định độ sâu tới các bề mặt ranh giới cơ bản của vỏ Trái đất thông qua phương pháp giải ngược 3D tài liệu trọng lực, kết quả đã cho thấy được sự hiệu quả cao của bài toán [68], [62], [47], [46]. Một số công trình nghiên cứu đã kết hợp thêm tài liệu địa chấn, nhằm bổ sung thông tin trong quá trình giải ngược 3D tài liệu trọng lực, phục vụ cho việc phân tích và minh giải cấu trúc địa chất khu vực nghiên cứu có độ chính xác hơn [36], [79]. Cùng với sự phát triển của công nghệ theo thời gian, đã có nhiều phần mềm thương mại ra đời, nhằm phục vụ và hỗ trợ trong lĩnh vực địa vật lý, giúp tăng tốc độ xử lý và tính toán. Phần mềm Oasis Montaj thuộc hãng Geosoft là một trong những phần mềm được sử dụng phổ biến trong việc xử lý và phân tích tài liệu địa vật lý, đặc biệt là tài liệu trọng lực và từ.

Đi kèm với phần mềm Oasis Montaj là hai môđun GMSYS-2D và GMSYS-3D, giúp xây dựng mô hình và giải quyết các bài toán thuận và ngược. Hiệu quả của bài toán giải ngược hai chiều, ba chiều với môđun GMSYS- 2D và GMSYS-3D theo tài liệu trọng lực trong việc xác định độ sâu tới các bề mặt móng được thể hiện khá tốt thông qua kết quả của các công trình nghiên cứu [64], [66], [65], [49]. Tuy nhiên, lựa chọn mô hình ban đầu cho bài toán giải ngược là rất quan trọng để làm giảm tính chất đa trị. Để xây dựng mô hình ban đầu hiệu quả thì cần có thêm thông tin tiên nghiệm như các thông tin về địa chất, một số kết quả của các phương pháp địa vật lý khác.

Ngoài ra, kết hợp thêm kết quả của các phương pháp xác định biên, vị trí nguồn gây dị thường, v. sẽ giúp xây dựng được mô hình ban đầu tốt hơn. Do đó, để tăng thêm độ chính xác, thời gian tính toán cũng như tốc độ hội tụ kết quả nhanh hơn. Nhiều công trình nghiên cứu đã sử dụng kết hợp bài toán giải ngược 2D và giải ngược 3D thông qua hai môđun GMSYS-2D và GMSYS-3D để xử lý, phân tích và xây dựng mô hình theo tài liệu trọng lực trong việc xác định bề dày, độ sâu đến các bề mặt móng cũng như độ sâu đến các mặt ranh giới cơ bản của vỏ Trái đất.

7 Kết quả của các nghiên cứu sau đó được kiểm chứng và so sánh với các kết quả của các phương pháp địa vật lý có độ chính xác cao như địa vật lý giếng khoan, từ Tellua và địa chấn tại một số vị trí nhất định. Sự phù hợp, tương đồng cao sau khi so sánh giữa các kết quả nghiên cứu, cho thấy hiệu quả cao khi áp dụng sự kết hợp trên [45], [53], [51], [52]. Tình hình nghiên cứu trong nước Ở Việt Nam, nghiên cứu các đặc điểm cấu trúc sâu vỏ Trái đất với mục đích nhằm xác định các hệ thống đứt gãy, cũng như xác định các bề mặt ranh giới cơ bản thông qua các tài liệu địa vật lý nói chung và tài liệu trọng lực nói riêng cũng đã được tiến hành khá sớm. Tùy thuộc vào đối tượng nghiên cứu mà các tác giả sử dụng các phương pháp xử lý, phân tích khác nhau.

Tuy nhiên, thời gian đầu các công trình nghiên cứu chủ yếu sử dụng những phương pháp xử lý, phân tích hai chiều. Đầu tiên, phải kể đến đó là công trình nghiên cứu của Phạm Khoản và Ixaev A., vào năm 1971 [11] đã sử dụng một số thuật toán tương quan để tính độ sâu đến bề mặt Moho và một số phương pháp biến đổi trường (nâng trường và hạ trường) được áp dụng để phân vùng kiến tạo lãnh thổ phía Bắc dựa trên tài liệu trọng lực cùng với một số tài liệu địa vật lý khác. Tiếp đến là các công trình nghiên cứu của Bùi Công Quế [16], [19], [17], [20], [18] đã sử dụng tổ hợp các phương pháp biến đổi trường, phương pháp phân tích thống kê và phân tích bài toán ngược để xây dựng các bản đồ cấu trúc sâu khu vực đất liền và trên Biển Đông. Công trình nghiên cứu của tác giả Phan Quang Quyết [21] đã sử dụng phương pháp lựa chọn của Talwani và nnk [70] để xử lý tài liệu trọng lực theo tuyến và xác định độ sâu móng Kainozoi vùng đồng bằng sông Cửu Long.

Đinh Văn Toàn [23], [24] đã áp dụng nhóm các phương pháp thống kê và biến đổi trường, phương pháp gradient chuẩn hoá toàn phần với phiếm hàm điều chỉnh Chikhônôv để xây dựng bản đồ đẳng sâu móng kết tinh, móng trước Kainozoi vùng trũng Sông Hồng. Cao Đình Triều [26], [29], [28], [27] sử dụng các nguồn số liệu trọng lực và các nguồn số liệu khác hiện có tại từng thời điểm, tác giả đã áp dụng một số phương pháp biến đổi trường, kết hợp với các bài toán mô hình 2D trọng lực và từ trong nghiên cứu cấu trúc sâu lãnh thổ Việt Nam đã xây dựng được 8 bản đồ cấu trúc đứt gãy và địa động lực hiện đại lãnh thổ Việt Nam và lân cận. Hoàng Minh Thái [22] đã áp dụng phương pháp lựa chọn có điều chỉnh để xử lý tài liệu trọng lực nhằm xác định móng kết tinh vùng trũng Sông Hồng. Đặng Thanh Hải [6] đã tiến hành sử dụng các phương pháp xử lý, phân tích bài toán hai chiều với tài liệu trọng lực.

Kết quả cũng đã xây dựng được sơ đồ bề mặt các ranh giới cơ bản trong vỏ Trái đất ở vùng lãnh thổ phía Bắc. Đáng lưu ý là kết quả thu được có mức độ chi tiết khá cao và có nhiều điểm rất khác so với các nghiên cứu trước đó, cả về độ sâu phân bố lẫn hình thái cấu trúc của các mặt ranh giới kết tinh, Conrad và Moho. Ngoài ra, vào năm 2010, Đinh Văn Toàn và nnk [25] đã sử dụng tổ hợp các tài liệu trọng lực, địa chấn dò sâu và từ Tellua để nghiên cứu cấu trúc sâu vỏ Trái đất miền Bắc Việt Nam. Việc sử dụng thêm tài liệu có độ chính xác cao như trên làm tăng thêm mực độ tin cậy của kết quả nghiên cứu, tuy nhiên với số lượng tuyến khảo sát khá ít, dẫn đến việc phản cấu trúc sâu của cả khu vực miền Bắc Việt Nam đâu đó còn mang tính chất trung bình.

Năm 2011, Phạm Nam Hưng và Lê Văn Dũng [9] đã sử dụng phương trình tương quan hồi quy bội giữa độ sâu các mặt với trường dị thường trọng lực Bouguer nâng trường lên các mức khác nhau để xác định độ sâu mặt kết tinh, độ sâu mặt Conrad, độ sâu mặt Moho khu vực Hà Nội và lân cận. Kết quả nghiên cứu đã đưa ra được độ sâu mặt kết tinh dao động 0-8 km, độ sâu mặt Conrad 14-19 km, độ sâu mặt Moho 20-32 km. Năm 2012, Lê Văn Dũng và Cao Đình Triều [5] dựa trên cơ sở phân tích tài liệu trọng lực đã xác định được bề dày vỏ kết tinh miền Tây bắc bộ với giá trị dao động 18-34 km, võng Hà Nội nhỏ hơn 24 km, trũng Tú Lệ 26-28 km và bề dày vỏ Trái đất tại trũng Tú lệ, Ninh Bình, dải ven biển Thanh Hóa có bề dày nhỏ 26 km. Năm 2016, Lại Hợp Phòng [14] đã chính xác lại các hệ thống đứt gãy chính lãnh thổ miền Bắc Việt Nam bằng phương pháp tính gradient ngang cực đại và phương pháp nâng trường trường trọng lực để khẳng định thêm các thông tin về phân bố không gian và hướng nghiêng của một số đới đứt gãy lớn trong khu vực.

Cùng với đó, độ sâu tới các bề mặt móng kết tinh, Conrad, Moho khu vực miền Bắc Việt Nam cũng đã được xác định lại dựa trên tài liệu trọng lực và địa chấn. Phan Thanh Quang [15] 9 đã xử lý và phân tích tài liệu trọng lực để đưa ra đặc trưng cấu trúc sâu vỏ Trái đất khu vực bậc thang thủy điện sông Đà.