Tóm tắt Luận án Mô hình cấu trúc vỏ trái đất miền bắc Việt Nam trên cơ sở tài liệu địa chấn và trọng lực

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ............***............ LẠI HỢP PHÒNG MÔ HÌNH CẤU TRÚC VỎ TRÁI ĐẤT MIỀN BẮC VIỆT NAM TRÊN CƠ SỞ TÀI LIỆU ĐỊA CHẤN VÀ TRỌNG LỰC Chuyên ngành: Địa vật lý Mã số: 62 44 02 10 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA VẬT LÝ Hà Nội - 2016 Công trình được hoàn thành tại: Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS. TS. Đinh Văn Toàn 2. GS. TS. Chau Huei-Chen Phản biện 1: GS. TS Bùi Công Quế Phản biện 2: PGS. TS Đỗ Đức Thanh Phản biện 3: TS. Lê Tử Sơn Luận án được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án tiến sĩ, họp tại Học Viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam vào hồi ...... giờ ........ phút .........ngày ........ tháng ........ năm 20...... Có thể tìm luận án tại: - Thư viện Học viện Khoa học và Công nghệ - Thư viện Quốc Gia Việt Nam. 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của luận án Cho đến nay các sơ đồ cấu trúc sâu vỏ Trái Đất cho toàn lãnh thổ hoặc từng vùng như lãnh thổ phía Bắc cũng đều được xây dựng bằng phân tích tài liệu trọng lực. Do bài toán trọng lực có tính đa trị tương đối cao làm cho việc đánh giá độ tin cậy của các sơ đồ này gặp khó khăn. Ngoài ra, một số kết quả nghiên cứu cấu trúc sâu bằng địa chấn động đất, nhưng do mạng máy ghi quá thưa nên tài liệu này chỉ phản ánh tính trung bình của cấu trúc vỏ, chỉ thích hợp cho các nghiên cứu mang tính khu vực. Ngoài các tài liệu trên một số tuyến đo sâu từ Tellua cũng đã được thực hiện, trong kết quả nghiên cứu cũng đã tiến hành dự đoán về cấu trúc vỏ Trái đất thông qua đặc điểm phân bố của các cấu trúc dẫn điện. Như vậy ở thời điểm hiện tại chưa có được sơ đồ cấu trúc sâu nào khẳng định độ tin cậy bảo đảm. Tài liệu địa chấn dò sâu là tài liệu nghiên cứu cấu trúc sâu định lượng hơn cả trong các phương pháp địa vật lý. Do vậy đề tài " Mô hình cấu trúc vỏ Trái đất miền Bắc Việt Nam trên cơ sở tài liệu địa chấn và trọng lực" của nghiên cứu sinh (NCS) được đặt ra là một cách tiếp cận mới giải quyết vấn đề nêu trên, chính vì vậy đề tài nghiên cứu có tính thời sự, khoa học và thực tiễn. 2. Mục tiêu của luận án Xây dựng mô hình cấu trúc sâu vỏ Trái đất lãnh thổ Bắc Việt Nam bằng tài liệu địa chấn và tài liệu trọng lực. 3. Nhiệm vụ của luận án - Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc sâu vỏ Trái đất theo tài liệu địa chấn dò sâu. 2 - Phân tích kết hợp tài liệu địa chấn dò sâu và tài liệu trọng lực nghiên cứu đặc điểm cấu trúc sâu vỏ Trái đất lãnh thổ Bắc Việt Nam. 4. Phạm vi nghiên cứu Phạm vi vùng nghiên cứu của đề tài dự kiến giới hạn trong phần lãnh thổ phía Bắc, khoảng từ vĩ tuyến 190N trở ra, bao gồm vùng Tây Bắc và vùng Đông Bắc theo bản đồ địa chất, kiến tạo. 5. Những điểm mới - Luận án đã khai thác tài liệu địa chấn dò sâu lần đầu tiên được thực hiện ở Việt Nam. Kết quả mô hình hóa tài liệu địa chấn đã xây dựng được mặt cắt cấu trúc vỏ Trái đất có cơ sở tin cậy, trong đó vận tốc truyền sóng dọc trung bình trong lớp trầm tích trong khoảng 5,3 đến 5,5 km/s, lớp granit khoảng 6,0 đến 6,2 km/s lớp bazan trong khoảng 6,8 - 7,0 km/s và lớp dưới vỏ là xấp xỉ 8,0 km/s. - Sử dụng mặt cắt cấu trúc theo tài liệu địa chấn làm tài liệu tựa, bằng bài toán mô hình hóa tài liệu trọng lực cho tuyến dọc theo tuyến đo địa chấn đã đánh giá được mối quan hệ giữa mật độ các lớp trong vỏ Trái đất và vận tốc truyền sóng. Kết quả này cho phép giảm được tính đa trị của bài toán ngược trọng lực trong vùng nghiên cứu. Điều này cũng phản ánh cơ sở tin cậy hơn của sơ đồ cấu trúc vỏ Trái đất miền Bắc Việt Nam xây dựng được thông qua giải bài toán ngược trọng lực vùng nghiên cứu. 6. Luận điểm bảo vệ - Cấu trúc vận tốc vỏ Trái đất dọc theo hai tuyến địa chấn dò sâu trên lãnh thổ miền Bắc Việt Nam. - Phân tích kết hợp tài liệu địa chấn và tài liệu trọng lực xây dựng mô hình cấu trúc sâu vỏ Trái đất miền Bắc Việt Nam. 3 7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn - Mô hình cấu trúc vận tốc sóng địa chấn trong vỏ Trái đất và kết quả phân tích tài liệu trọng lực với độ tin cậy cao hơn là cơ sở góp phần làm sáng tỏ thêm đặc điểm cấu trúc sâu vỏ Trái đất lãnh thổ Bắc Việt Nam. - Sơ đồ cấu trúc sâu vỏ Trái đất được hoàn thiện thêm một bước trong nghiên cứu này là nguồn tài liệu có ích cho các nghiên cứu sâu hơn về địa động lực và nguy cơ tai biến địa chất trong vùng nghiên cứu. 8. Cơ sở tài liệu Luận án được xây dựng chủ yếu trên cơ sở tài liệu của chính bản thân NCS thu thập tại Viện Địa chất thực hiện trong quá trình tham gia các đề tài nghiên cứu khoa học các cấp từ năm 2002 đến nay; từ hơn 10 công bố trên các tạp chí và hội thảo khoa học trong và ngoài nước. Ngoài ra, NCS còn chọn lọc tham khảo hơn 70 công trình nghiên cứu đã công bố có liên quan. 8. Cấu trúc của luận án Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, phụ lục và tài liệu tham khảo luận án gồm 04 chương. Luận án được trình bày trong 118 trang đánh máy và hơn 50 hình vẽ và bảng biểu. Cấu trúc của Luận án được trình bày như sau: - Chương 1: Lịch sử nghiên cứu cấu trúc sâu vỏ Trái đất lãnh thổ miền Bắc Việt Nam. - Chương 2: Cơ sở tài liệu và phương pháp nghiên cứu cấu trúc sâu vỏ Trái đất miền Bắc Việt Nam. - Chương 3: Kết quả nghiên cứu cấu trúc sâu vỏ Trái đất miền Bắc Việt Nam bằng tài liệu địa chấn và tài liệu trọng lực. 4 - Chương 4: Đặc điểm cấu trúc sâu vỏ Trái đất lãnh thổ miền Bắc Việt Nam. CHƯƠNG 1: LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC SÂU VỎ TRÁI ĐẤT MIỀN BẮC VIỆT NAM 1.1. SƠ LƯỢC VỀ CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT KHU VỰC NGHIÊN CỨU Miền Bắc Việt Nam có bốn miền cấu trúc: Đông Bắc Bộ, Tây Bắc Việt Nam, Bắc Trung Bộ và Thượng Lào. Ranh giới giữa chúng là các đứt gãy lớn như Sông Hồng, Lai Châu-Điện Biên và Sông Mã. Bình đồ cấu trúc trong mỗi miền gồm có các cấu trúc vòm, phức nếp lồi, phức nếp lõm, các trũng chồng gối, các hố sụt và cấu trúc tách giãn dạng Rift. Miền Đông Bắc Bộ đặc trưng bởi kiểu cấu trúc đẳng thước, vòng cung, trong đó có phức nếp lồi Sông Lô, phức nếp lồi Dãy núi Con Voi, phức nếp lồi Bắc Thái - Hạ Lang, phức nếp lồi Quảng Ninh, phức nếp lõm Sông Gâm, phức nếp lõm An Châu, võng chồng Sông Hiến. Ranh giới giữa các cấu trúc thường là đứt gãy: Sông Chảy, Sông Phó Đáy, Phú Lương-Yên Minh, QL13A-Sông Thương và Yên Tử. Ngoài ra còn có cấu trúc dạng Rift Sông Hồng và các hố sụt: Cao Bằng, Thất Khê, Lộc Bình, Hoành Bồ. Miền Tây Bắc Việt Nam đặc trưng bởi kiểu cấu trúc tuyến tính, kéo dài theo phương tây bắc - đông nam, trong đó có phức nếp lồi Fansipan, phức nếp lồi Sông Mã, phức nếp lõm Sông Đà, trũng chồng gối Tú Lệ. Ranh giới giữa các cấu trúc cũng là các đứt gãy Phong Thổ, Than Uyên, Mường La-Bắc Yên-Chợ Bờ, Sơn La. Ngoài ra còn có các hố sụt, trũng - địa hào Kainozoi: Nghĩa Lộ, Hoà Bình - Bất Bạt, Thanh Hoá. Trong miền cấu trúc Bắc Trung Bộ, thuộc khu vực Miền Bắc Việt Nam, có khối nhô Phu Hoạt, phức nếp lõm Sông Cả, trũng chồng gối Sầm 5 Nưa. Còn trong miền cấu trúc Thượng Lào, thuộc khu vực Miền Bắc Việt Nam chỉ có phức nếp lõm Mường Tè. 1.2. LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC SÂU VỎ TRÁI ĐẤT KHU VỰC MIỀN BẮC VIỆT NAM Có nhiều cách tiếp cận sử dụng các phương pháp địa vật lý để nghiên cứu cấu trúc sâu vỏ Trái đất: phương pháp mô hình hoá tài liệu trọng lực và từ, phương pháp từ Tellua, phương pháp phân tích trường sóng địa chấn do động đất gây ra, v.v.... Tuy nhiên, cho đến nay phương pháp địa vật lý được coi có độ tin cậy cao nhất trong nghiên cứu cấu trúc sâu vỏ Trái đất vẫn là phương pháp địa chấn dò sâu [32, 33, 57, 61, 64, 65, 68, 69, 72]. Ở nước ta, việc nghiên cứu xây dựng các sơ đồ cấu trúc sâu vỏ Trái đất trên cơ sở sử dụng tài liệu địa vật lý lãnh thổ Việt Nam đã được bắt đầu đề cập đến trong một số công trình từ sau những năm 70 của thế kỷ trước [12]. Dưới đây sẽ nêu ra một số kết quả nổi bật về nghiên cứu cấu trúc vỏ Trái đất miền Bắc Việt nam theo các phương pháp nghiên cứu khác nhau. 1.2.1 Phương pháp từ Tellua Tổng cục Dầu khí là nơi áp dụng đầu tiên phương pháp từ Tellua cho việc nghiên cứu cấu trúc sâu miền võng Hà Nội vào những năm 1971 - 1976 [12]. Năm 1994 - 1995 các tác giả thuộc Viện Vật lý Địa cầu đã thực hiện một số tuyến đo sâu từ Tellua. Kết quả đo đạc trên các tuyến cho phép đưa ra mặt cắt tương đối sâu về cấu trúc địa điện của miền võng Hà Nội [47, 48]. Trong những năm 2004 - 2005, 3 tuyến đo sâu từ Tellua, mỗi tuyến dài khoảng 35 km đã được tiến hành ở khu vực miền võng Hà Nội (vùng Thái Bình – Nam Định), với mục đích đánh giá chi tiết cấu trúc sâu vùng trũng, nhất là đánh giá độ sâu móng cố kết trước Kainozoi phục vụ việc tìm kiếm dầu khí [13, 14]. 6 Trong công trình [15] các tác giả đã tiến hành 02 tuyến đo sâu từ tellua từ Thái Nguyên đi Hòa Bình và Hòa Bình - Thanh Hóa. Kết quả đã xây dựng mô hình mặt cắt cấu trúc sâu dựa theo đặc điểm độ dẫn của vật chất trong vỏ Trái đất. Các tác giả đã phân chia vỏ Trái đất dọc các tuyến đo theo các ranh giới phân lớp cơ bản theo kiểu vỏ Phanerozoi. Phân bố điện trở suất dọc theo hai tuyến này cũng cho phép các tác giả khoanh định các đứt gãy lớn như đứt gãy Sông Hồng, đứt gãy Sông Chảy, đứt gãy Sơn La, Mường La - Bắc Yên,... 1.2.2 Phương pháp thăm dò từ và trọng lực thăm dò Sơ đồ đầu tiên về bề dày vỏ Trái đất lãnh thổ Bắc Việt Nam được xây dựng trên cơ sở tính tương quan giữa tài liệu trọng lực và địa hình được ra đời vào năm 1971 [12]. Năm 1978, trên cơ sở sử dụng các thuật toán biến đổi trường trọng lực và từ, tác giả Quách Văn Gừng đã nghiên cứu mối quan hệ giữa các trường biến đổi với ranh giới các bề mặt cơ bản trong vỏ Trái đất đã xây dựng được sơ đồ cấu trúc các bề mặt móng kết tinh, Conrad và Moho cho vùng lãnh thổ phía Bắc. Việc nghiên cứu cấu trúc sâu bằng các phương pháp từ và trọng lực được đẩy mạnh lên rất nhiều nhờ ứng dụng các thuật toán phân tích mới và bổ sung nhiều số liệu khảo sát, nhất là từ khi các bản đồ dị thường từ tỉ lệ 1: 200 000 và bản đồ trọng lực Bouguer tỉ lệ 1: 500 000 hầu như phủ kín lãnh thổ cả nước ra đời. Trong số đó, đáng ghi nhận nhất phải kể đến các công trình của Bùi Công Quế và Cao Đình Triều thực hiện vào những năm 80 và 90 của thế kỷ trước. Bằng phân tích tổng hợp các tài liệu trọng lực và từ, kết hợp sử dụng các kết quả nghiên cứu cấu trúc theo tài liệu địa chấn động đất trong những năm 80 tác giả Bùi Công Quế đã xây dựng được sơ đồ cấu trúc vỏ Trái đất và các hệ thống đứt gãy chính cho lãnh thổ Việt Nam [18,19]. 7 Năm 1985 trên cơ sở phân tích tài liệu trọng lực, kết hợp sử dụng các tài liệu địa chất và địa vật lý khác, tác giả Cao Đinh Triều đã xác định mối quan hệ giữa đặc điểm trường trọng lực nâng lên các độ cao khác nhau với các ranh giới cơ bản trong cấu trúc vỏ [36, 37]. Trong các công trình [38, 39, 40, 41, 45, 76] các tác giả đã sử dụng số liệu trọng lực và các nguồn số liệu khác liên quan, bằng các phương pháp biến đổi trường nghiên cứu cấu trúc sâu lãnh thổ Việt nam đã xây dựng được bản đồ cấu trúc đứt gãy và địa động lực hiện đại lãnh thổ Việt Nam và lân cận. Trong công trình [42] tác giả sử dụng cơ sở quan hệ hồi quy giữa độ sâu các mặt ranh giới cơ bản vỏ Trái đất và thành phần trường trọng lực để phân chia cấu trúc vỏ Trái đất khu vực miền Bắc Việt Nam theo dạng vỏ lục địa với các miền khác biệt. Năm 1989 tác giả công trình [28] đã sử dụng nhóm các phương pháp phân tích thống kê và biến đổi trường để xây dựng bản đồ đẳng sâu móng trước Kainozoi vùng đồng bằng Sông Hồng. Trên cơ sở coi kết quả nghiên cứu bằng phương pháp từ Tellua như tài liệu tựa, tác giả công trình [7] đã tiến hành phân tích lại các tài liệu trọng lực bằng xây dựng sơ đồ bề mặt các ranh giới cơ bản trong vỏ Trái đất ở vùng lãnh thổ phía Bắc. Kết quả thu được có mức độ chi tiết khá cao và có nhiều điểm rất khác so với các nghiên cứu trước cả về độ sâu phân bố lẫn hình thái cấu trúc của các mặt ranh giới Moho và Conrad. Ngoài các công trình như vừa nêu, các kết quả nghiên cứu về phân bố các hệ thống đứt gãy và cấu trúc vỏ Trái đất, xác định bề dày các bồn trầm tích được phản ánh trong các công trình của các tác giả khác [11, 16, 17, 24, 25, 30, 39, 46]. 1.2.3 Phương pháp địa chấn Ngoài các nghiên cứu như nêu trên, về cấu trúc sâu còn một số tác giả cũng đã tận dụng các số liệu ghi động đất để tính toán bề dày vỏ Trái đất 8 lãnh thổ Việt Nam nói riêng đã được tiến hành trong các công trình khác nhau [4, 8, 9, 10, 22, 27]. Dựa trên phân tích thời gian truyền sóng và tính phổ Fourier tác giả công trình [4, 22] đã xây dựng mô hình lát cắt vận tốc truyền sóng tại một số điểm khác nhau ở miền Bắc Việt Nam. Mô hình lát cắt cấu trúc cũng được phản ánh trong mặt cắt phân bố vận tốc truyền sóng địa chấn trong vỏ Trái đất lãnh thổ Bắc Việt Nam theo lý thuyết tia [26, 73]. Một số đặc điểm về cấu trúc sâu thạch quyển cũng được phản ánh theo cấu trúc của trường sóng ngang được xây dựng trên cơ sở phân tích đặc điểm phân tán vận tốc sóng mặt trong vỏ [31]. Với việc sử dụng các băng sóng động đất mạnh giai đoạn 1966-1990, các tác giả của công trình [43,44] đã áp dụng phương pháp phân tích bằng cách xấp xỉ Taylor khi giải bài toán động học phi tuyến ba chiều sóng địa chấn đã nhận được một số mô hình vận tốc truyền sóng dọc P đối với thạch quyển và manti. Năm 1996 tác giả công trình [20] đã nghiên cứu xác định biểu đồ thời khoảng dựa trên số liệu động đất của Việt Nam và thế giới, xây dựng mô hình lát cắt vận tốc của vỏ Trái đất khu vực Miền Bắc Việt Nam. Từ đó đã xác định được các vận tốc của sóng p (Vp) trong mô hình 4 lớp. Mô hình này được kiểm nghiệm qua trận động đất mạnh trong khu vực Tuần Giáo (24.6.1983). Trong các công trình [51, 77, 52, 53, 54] trên cơ sở phân tích thời gian truyền của sóng P và các tài liệu khác, các tác giả đã xây dựng được mặt cắt vận tốc sóng P trong vỏ Trái đất ở Việt Nam. Tác giả công trình [8] đã đề ra một cách tiếp cận tổng hợp áp dụng đồng thời các kết quả nghiên cứu thời gian truyền sóng P và mô hình hóa toán học quá trình lan truyền sóng địa chấn để chính xác mô hình lát cắt tốc độ của vỏ Trái đất đối với lãnh thổ Việt Nam. Các tác giả công trình [32, 33, 34] đã sử dụng mô hình hóa tài liệu địa chấn dò sâu trên 2 tuyến đo Thái Nguyên - Hòa Bình và Hòa Bình - 9 Thanh Hóa. Theo đó vỏ Trái đất nhìn chung mỏng hơn đến vài km so với các kết quả nghiên cứu bằng tài liệu trọng lực trước đó. Tuy nhiên tại một số cấu trúc thì độ sâu bề mặt Moho lớn hơn các công trình đã công bố trước đây [16,17]. Bằng phương pháp hàm thu sóng P, tác giả [56] đã tiến hành tính toán bề dày vỏ Trái đất cho 24 vị trí trạm địa chấn ở miền Bắc Việt Nam.Theo các phân tích này độ sâu mặt Moho dao động trong khoảng từ 26,5 đến 36,4 km. Mặt Moho phần Đông Bắc nông hơn và ít phân dị hơn so với phần phía Tây Bắc Việt Nam. Kết luận chương: Trong khu vực miền Bắc Việt Nam cũng đã có một số các công trình nghiên cứu về cấu trúc sâu vỏ Trái đất và hệ thống đứt gãy kiến tạo bằng các phương pháp địa vật lý khác nhau. Cấu trúc sâu vỏ Trái đất miền Bắc Việt Nam biến đổi rất phức tạp, tại các miền cấu tạo khác nhau bề dày vỏ Trái đất biến động rất khác nhau. Nguồn số liệu cho các phân tích trên chủ yếu là trọng lực, từ và một số các tuyến đo Tellua. Các nghiên cứu cấu trúc sâu dựa vào nguồn sóng ghi động đất cũng chỉ thực hiện ở phạm vi khu vực rộng và số liệu cũng chưa thật đầy đủ. Do vậy các kết quả đạt được vẫn mang tính định tính và độ tin cậy chưa cao. Thực tế các nghiên cứu cấu trúc sâu trong khu vực chỉ ra cần có nguồn số liệu mới hơn, tin cậy hơn. Trong bản luận án này NCS lựa chọn kết hợp phân tích tài liệu địa chấn dò sâu và trọng lực nhằm nâng cao độ tin cậy của mô hình cấu trúc sâu vỏ Trái đất khu vực miền Bắc Việt Nam. 10 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ TÀI LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC SÂU VỎ TRÁI ĐẤT MIỀN BẮC VIỆT NAM 2.1 CƠ SỞ TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC SÂU VỎ TRÁI ĐẤT MIỀN BẮC VIỆT NAM 2.1.1 Tài liệu địa chấn sâu Tài liệu địa chấn dò sâu gồm hai tuyến. Tuyến thứ nhất (T1) là tuyến Thái Nguyên - Hòa Bình cắt qua đới đứt gãy Sông Thương, hệ đứt gãy vòng cung duyên hải Đông Bắc Bộ, hệ đứt gãy Sông Hồng và đứt gãy Nghĩa Lộ - Ninh Bình. Tuyến thứ hai (T2) Hoà Bình - Thanh Hóa, cắt qua đới đứt gãy Nghĩa Lộ - Ninh Bình ở phần phía Bắc, cắt hệ đứt gãy Sông Đà, Sơn La - Bỉm Sơn và đới Sông Mã ở phần phía Nam của tuyến. Hai tuyến đều có chiều dài xấp xỉ 130 km. 2.1.2 Cơ sở tài liệu trọng lực miền Bắc Việt Nam Trong nghiên cứu này NCS sử dụng bản đồ dị thường trọng lực Bouguer miền Bắc Việt Nam tỷ lệ 1: 500 000 do Tổng Cục Địa chất thành lập năm 1995. 2.2 PHƯƠNG PHÁP ĐỊA CHẤN NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC SÂU VỎ TRÁI ĐẤT MIỀN BẮC VIỆT NAM 2.2.1 Phương pháp địa chấn khúc xạ Phương pháp địa chấn khúc xạ nghiên cứu sóng khúc xạ quay trở về mặt quan sát từ các mặt ranh giới có tốc độ truyền sóng lớp dưới lớn hơn lớp trên. Phương pháp địa chấn khúc xạ có ưu điểm là ngoài việc xác định hình thái cấu trúc các mặt ranh giới còn cho phép xác định tốc độ đặc trưng cho tính chất vật lý của các loại đá tạo nên mặt ranh giới nghiên cứu. Việc phân tích tài liệu được tiến hành theo các bước như liên kết sóng, xây dựng biểu đồ thời khoảng, xây dựng các mặt ranh giới và tính tốc độ ranh giới. 11 2.2.2 Mô hình hóa tài liệu địa chấn dò sâu Bài toán thuận được sử dụng trong phép mô hình hoá dưới đây được xây dựng trên cơ sở lý thuyết tia với đường truyền được rời rạc hoá qua các ô lưới [79]. Theo đó, thời gian sóng tới các máy thu từ các điểm nổ theo đường truyền dọc tia L được tính theo công thức ( 2.27 ): ( 2.27 ) Trong đó, t0i – là thời gian truyền sóng từ nguồn phát đến máy thu, Li và vi – là độ dài đoạn tia và vận tốc sóng P trong khối cấu trúc thứ i của mô hình cấu trúc, n – là số khối của mô hình. Thời gian truyền sóng lý thuyết từ nguồn phát đến máy thu được điều chỉnh theo công thức: = ( 2.28 ) Trong công thức trên m – là số tham số mô hình (độ sâu đến các mặt phản xạ, vận tốc truyền sóng trong các lớp). 2.3 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TRỌNG LỰC NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC SÂU VỎ TRÁI ĐẤT MIỀN BẮC VIỆT NAM 2.3.1 Phương pháp nâng trường Phương pháp nâng trường trong trường hợp này các tính toán được thực hiện thông qua biến đổi Fourier. Thuật toán biến đổi trường một cách tổng quát có thể biểu diễn bằng công thức: ( 2.29) 12 Trong đó f(x,y) là hàm kết quả; h(x,y) là nhân phép biến đổi; g(x,y) là giá trị trường trọng lực quan sát. 2.3.2 Phương pháp tính gradient ngang cực đại Công thức tính modul của gradient ngang được viết như sau: G(x,y,z) = (2.33) Giá trị cực đại của gradient ngang được tính bằng cách tiến hành so sánh giá trị tính được ở một điểm với 8 điểm xung quanh. Hướng của ranh giới cực đại gradient ngang trường trọng lực được xác định bằng hướng vuông góc với vectơ gradient ngang. 2.3.3 Phương pháp phân tích định lượng tài liệu trọng lực 2.3.3.1 Bài toán ngược trọng lực Nội dung chính của bài toán này là tìm mô hình cấu trúc môi trường địa chất được xấp xỉ bằng tập hợp các vật thể gây dị thường sao cho phù hợp tốt nhất với những thông tin địa chất - địa vật lý có sẵn, với độ lệch giữa trường quan sát và lý thuyết nhỏ nhất. ( 2.35 ) Trong đó Glt và Gqs là trường trọng lực lý thuyết tính theo mô hình và đường cong quan sát tương ứng; i là thứ tự các điểm quan sát, i = 1,2,...,N; Pj là vectơ tham số của mô hình môi trường, gồm: kích thước hình học và mật độ các lớp, j = 1,2,...,M. 13 2.4.3.2 Mô hình hóa tài liệu trọng lực bằng bài toán 2,5D Thuật toán này được Talwani dựng từ năm 1959 [62], theo đó hiệu ứng trọng lực do vật thể có thiết diện đa giác có thể tính theo tích phân đường như sau: (2.36) Ở đây f là hằng số hấp dẫn;  l