Nghiên cứu ứng dụng đo trọng lực bằng máy FG5x phục vụ điều tra, đánh giá nước dưới đất và một số khoáng sản rắn ở Việt Nam

Phương pháp địa vật lý trong điều tra địa chất khoáng sản, trong đó có trọng lực đã được đề cập đến, tuy nhiên tài liệu trọng lực sử dụng là các số liệu đo tương đối, độ chính xác tương ứng với yêu cầu thành lập bản đồ dị thường ở các tỷ lệ 1/10.000, 1/50.000 hoặc nhỏ hơn. Đối với khoáng sản rắn ẩn sâu, thân quặng nhỏ, đòi hỏi các máy đo trọng lực phải có độ chính xác cao hơn, mật độ điểm hợp lý hơn và địa hình phải chi tiết hơn... Đây là những điều kiện để cần thiết trong xác định thân quặng, đánh giá trữ lượng, phân bố vật chất trong lòng đất. Đây là lần đầu tiên, Việt Nam có bộ thiết bị đo trọng lực tuyệt đối hiện đại, việc nghiên cứu tìm hiểu, vận hành và đặc biệt là phát triển các ứng dụng không những trong lĩnh vực đo đạc bản đồ mà còn trong các lĩnh vực khác, như địa chất khoáng sản, tài nguyên nước...

Với những yêu cầu đặt ra như vậy, từ năm 2014 đến 2017, nhóm nghiên cứu tại Viện Khoa học đo đạc và bản đồ đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng đo trọng lực bằng máy FG5x phục vụ điều tra, đánh giá nước dưới đất và một số khoáng sản rắn ở Việt Nam”. Đề tài này sẽ nghiên cứu cơ sở khoa học về quan hệ giữa trọng lực trong điều tra, đánh giá khoáng sản và thứ hai là nghiên cứu quan hệ giữa biến thiên trọng lực theo thời gian để đánh giá động thái và trữ lượng nước ngầm, từ đó có thể sử dụng các phép đo trọng lực tuyệt đối độc lập để giám sát biến thiên mực nước ngầm ở những khu vực không có giếng quan trắc.

Đề tài thu được một số kết quả sau:

1) Khi nghiên cứu về cơ sở trọng lực có thể thấy rằng “trọng lực trắc địa” cũng cần phải được phổ biến kiến thức nhiều hơn nữa nhằm làm sâu sắc các vấn đề về vật lý trái đất, mà trong trắc địa cao cấp khi nghiên cứu về hình dạng trái đất (Geoid) rất cần thiết.

2) Qua nghiên cứu của đề tài đã khẳng định việc làm chủ thiết bị công nghệ trong đo đạc trọng lực tuyệt đối bằng FG5x của các cán bộ Viện khoa học Đo đạc và Bản đồ.

Là một hệ thống thiết bị đắt tiền, nhạy cảm với môi trường nhiệt đới ẩm như Việt Nam, trong thời gian thử nghiệm đề tài đã kiến nghị Viện cho chế tạo thêm buồng bảo ôn để bảo quản khi đưa máy ra khỏi phòng thí nghiệm Đến nay nhiều cán bộ tham gia đề tài đã vận hành thiết bị FG5x thông thạo. Phần xử lý dữ liệu đã được chuyển giao và tính toàn thông suốt. Đề tài đã xây dựng được quy trình đo, vận hành và bảo quản FG5x trong điều kiện Việt Nam.

3) Công tác thăm dò trọng lực đã được nghiên cứu, ứng dụng trong lĩnh vực địa chất - khoáng sản. Công tác trọng lực thường được kết hơp với các phương pháp địa vật lý khác đề thăm dò khoáng sản, nghiên cứu các cấu trúc địa chất và đã được đánh giá là hiệu quả. Trong nhiều năm qua thăm dò trọng lực thường được nghiên cứu ứng dụng cho nhiều nhóm khoáng sản khác nhau, như nhóm VLXD, dầu khí, than... tuy nhiên đối với khoáng sản rắn ẩn sâu, thân quặng nhỏ, hình dạng phân bố phức tạp... chưa được nghiên cứu đầy đủ. Bên cạnh đó chúng ta chưa có thiết bị đo trọng lực độ chính xác cao trong đo trọng lực điểm tựa và điểm quan sát khi thành lập các bản đồ dị thường ở các tỷ lệ 1/5000, 1/2000, 1/1000. Trong nghiên cứu này đã thử nghiệm khi sử dụng FG5x đo điểm tựa với độ chính xác 5μGal, điểm thường đo với độ chính xác 20μGal (0,02mGal) và chỉ cần mô hình số độ cao DEM của khu vực sử dụng độ cao GPS khi đo tọa độ các điểm thường bằng GPS hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu khi cải chính địa hình, bên cạnh đó mật độ điểm thường khi đo theo tuyến tương ứng với tỷ lệ 1/5000 là 100m (giảm hơn so với quy định hiện hành là 50m/điểm). Kết quả này đã được kiểm nghiệm khi so sánh với tài liệu trọng lực khi thăm dò mỏ sắt Thạch Khê, Hà Tĩnh.

4) Công tác điều tra, đánh giá tài nguyên nước dưới đất là một nhiệm vụ phức tạp đòi hỏi nhiều đến hạ tầng kỹ thuật, mạng lưới các trạm quan trắc, hệ thống thu nhận và xử lý dữ liệu, tính toán và công bố dữ liệu... nhiều khu vực đã được quy hoạch xây dựng các trạm quan trắc đầy đủ và cung cấp đầy đủ các thông tin về mô hình nước dưới đất,tính toán trữ lượng (tự nhiên và khai thác), nhưng nhiều khu vực, vùng miền chưa có điều kiện hoặc không thể xây dựng mạng lưới giếng đo mực nước dưới đất được, dẫn đến công tác điều tra, giám sát tài nguyên nước dưới đất gặp nhiều khó khăn, đặc biệt là nhiều khu vực không thể đánh giá động thái nước dưới đất... thì trong nghiên cứu này đã chỉ ra một quan hệ được gọi là “Hiệu ứng trọng lực - thủy văn”. Khi đo lặp trọng lực tại một vị trí trong một khoáng thời gian nhất định thì sự biến thiên giữa 2 lần đo sau khi cải chính các ảnh hưởng sẽ còn lại là tác động của biến thiên mực nước ngầm mà hình thành sự biến thiên trọng lực. Qua nghiên cứu, đề tài đã đề xuất quy trình đo trọng lực tuyệt đối bằng FG5x trong điều tra, đánh giá tài nguyên nước dưới đất, với một phạm vi hẹp là Đánh giá động thái nước dưới đất bằng đo lặp trọng lực.

Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ góp phần cho các đơn vị trong Viện khoa học đo đạc và bản đồ có thể vận hành sử dụng FG5x một cách thông suốt. Đối với các đơn vị thực hiện điều tra tài nguyên nước ngầm, đơn vị thăm dò khoáng sản rắn có thể bổ sung vào các phương pháp điều tra cơ bản một giải pháp công nghệ mới với nguồn dữ liệu được đo đạc với độ chính xác cao hơn.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 13605/2017) tại Cục Thông tin Khoa học và Công nghệ Quốc gia.

N.P.D (NASATI)