Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Vân Anh

1

MỤC LỤC


DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT .............................................. 4
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ .................................................................................... 5
DANH MỤC CÁC BIỂU BẢNG ............................................................................... 6
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 7
Chương 1..................................................................................................................... 8
KHÁI QUÁT KHU VỰC NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT – ĐỊA CHẤT
THỦY VĂN CỦA KHU VỰC .................................................................................. 8
1.1. Khái quát khu vực nghiên cứu thành phố Cà Mau .............................................. 9
1.1.1. Giới thiệu tổng quan ................................................................................... 9
1.1.2. Vị trí địa lý, địa hình thành phố Cà Mau ..................................................... 9
1.1.2.1. Vị trí địa lý .......................................................................................... 9
1.1.2.2. Đặc điểm địa hình ............................................................................. 11
1.2. Đặc điểm khí hậu, thủy văn .............................................................................. 11
1.2.1. Đặc điểm khí hậu ..................................................................................... 11
1.2.2. Đặc điểm thủy văn.................................................................................... 12
1.2.2.1. Hệ thống sông rạch............................................................................ 12
1.2.2.2. Chế độ thủy văn ................................................................................ 12
1.3. Đặc điểm địa tầng địa chất ............................................................................... 13
1.4. Đặc điểm địa chất thủy văn .............................................................................. 14
1.4.1.Các tầng chứa nước lỗ hổng ...................................................................... 14
1.4.2. Các thành tạo địa chất rất nghèo nước ...................................................... 17
1.4.3. Kết luận .................................................................................................... 18
Chương 2................................................................................................................... 20
CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊA VẬT LÝ GIẾNG KHOAN ........................................ 20

2.4. Phương pháp đo nhiệt độ trong giếng khoan .................................................... 55
2.4.1. Cơ sở vật lý – địa chất .............................................................................. 55
2.4.2. Sơ đồ đo nhiệt độ trong lỗ khoan .............................................................. 56
2.4.3. Các phương pháp Carota nhiệt.................................................................. 57
2.4.3.1. Phương pháp trường nhiệt tự nhiên ................................................... 57
2.4.3.2. Phương pháp trường nhiệt nhân tạo ................................................... 58
Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Vân Anh

3

2.4.3.3 Phương pháp nghiên cứu các trường nhiệt cục bộ............................... 59
2.4.4. Ứng dụng của phương pháp carota nhiệt................................................... 60
CHƯƠNG 3 .............................................................................................................. 61
CƠ SỞ XÁC ĐỊNH TỔNG ĐỘ KHOÁNG HÓA CỦA NƯỚC DƯỚI ĐẤT ......... 61
3.1 Các phương pháp xác định độ tổng khoáng hóa của nước dưới đất theo tài liệu
địa vật lý lỗ khoan. ................................................................................................. 62
3.1.1. Cơ sở phương pháp xác định độ tổng khoáng hóa. .................................... 62
3.1.2 Các công thức tính toán ............................................................................. 64
3.1.2.1.Tính độ tổng khoáng hóa M theo các công thức ................................. 64
3.1.2.2. Tính tổng độ khoáng hóa theo bảng hệ thống tiêu chuẩn địa vật lý – địa
chất thủy văn ................................................................................................. 65
CHƯƠNG 4 .............................................................................................................. 67
CÁC KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC .................................................................................. 67
4.1. Công tác chuẩn bị tài liệu: ............................................................................... 68
4.2. Tính tổng độ khoáng hóa M của nước dưới đất ................................................ 76
4.3. Kết quả xác định ranh giới mặn nhạt các tầng chứa nước khu vực thị xã Cà Mau
và các tuyến mặt cắt................................................................................................ 77
KẾT LUẬN ............................................................................................................... 83
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 84


10. SP Thế điện tự phân cực mV
11. ĐCTV Địa chất thủy văn
12. ĐVLGK Địa vật lý giếng khoan
13. ĐVL Địa vật lý

Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Vân Anh

5

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ


1. Hình 1.1: Vị trí địa vùng nghiên cứu thành phố Cà Mau.
2. Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý đo GR.
3. Hình 2.2: Mô phỏng lượng tử photon va chạm không đàn hồi với nguyên tử.
4. Hình 2.3: Lượng tử photon va cham đàn hồi với nguyên tử.
5. Hình 2.4: Sơ đồ biểu diễn bức xạ gamma tán xạ.
6. Hình 2.5: Sơ đồ mô phỏng quá trình thấm và sự hình thành các đới thấm quanh
thành giếng khoan.
7. Hình 2.6: Nguyên lý phép đo điện trở suất.
8. Hình 2.7: Hệ điện cực thế.
9. Hình 2.8: Hệ điện cực gradient.
10. Hình 2.9: Sự khuếch tán muối từ nước vỉa ra dung dịch khoan và từ dung dịch
khoan vào vỉa.
11. Hình 2.10: Sự hình thành các thế trong lỗ khoan.E
A
thế hấp thụ. E
D
thế khuyếch
tán


MỞ ĐẦU


Nước dưới đất có quan hệ chặt chẽ với đời sống con người, có trường hợp nước
dưới đất đem lại lợi ích cho con người trong sinh hoạt và trong sản xuất, ngược lại nó
cũng có thể gây ảnh hưởng có hại với mức độ khác nhau mà con người phải khắc phục.
Do đó, để giải quyết có hiệu quả những vấn đề về nước dưới đất người ta phải
tiến hành điều tra địa chất thủy văn nhằm phát hiện, xác định tổng độ khoáng hóa, độ
nhiễm mặn, nghiên cứu những quy luật chung của nước dưới đất. Nó là những tài liệu,
số liệu cụ thể để làm căn cứ cho những biện pháp khai thác, sử dụng mặt có lợi, khắc
phục có hiệu quả mặt có hại của nước dưới đất.
Độ tổng khoáng hóa là đại lượng đặc trưng cho tính chất mặn ngọt của nước
dưới đất, và là một trong những thông số quan trọng thể hiện chất lượng nước và làm
cơ sở cho việc xác định ranh giới mặn nhạt trong các tầng chứa nước.
Khóa luận này tác giả đã đề cập cơ sở lý thuyết các phương pháp địa vật lý
giếng khoan và áp dụng xác định tổng độ khoáng hóa của nước dưới đất và ranh giới
mặn nhạt của tầng Pliocen dưới theo tài liệu địa vật lý giếng khoan ở thành phố Cà
Mau.

Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Vân Anh

8

Chương 1
KHÁI QUÁT KHU VỰC NGHIÊN CỨU
ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT – ĐỊA CHẤT THỦY VĂN

o
33’ vĩ Bắc ( thuộc xã Biển Bạch huyện Thới
Bình ), điểm cực Đông 105
o
24’ kinh Đông ( thuộc xã Tân Thuận huyện Đầm Dơi ),
điểm cực Tây 104
o
43’ kinh Đông ( thuộc đất mũi huyện Ngọc Hiển ). Hình dạng tỉnh
Cà Mau giống chữ V, có 3 mặt tiếp giáp với biển. Phía Bắc giáp tỉnh Kiên Giang
(63km), Đông Bắc giáp Bạc Liêu (75km), Đông và Đông Nam giáp biển đông, Tây
giáp tỉnh Thái Lan. Diện tích 5211 km
2
.
Vùng nghiên cứu bao gồm một phần của tỉnh Cà Mau và một phần của tỉnh Bạc
Liêu (thành phố Cà Mau, các huyện Thới Bình, Trần Văn Thời, Cái Nước, U Minh
thuộc tỉnh Cà Mau và một phần huyện Giá Rai thuộc tỉnh Bạc Liêu); phía Bắc giáp
huyện Thới Bình, phía Đông giáp huyện Giá Rai, phía Nam giáp các huyện Cái Nước
và Đầm Dơi, phía Tây giáp các huyện U Minh và Trần Văn Thời. Diện tích nghiên
cứu: 578 km
2
, được giới hạn bởi các tọa độ địa lý sau:
Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Vân Anh

10

 Từ 9
o
6’49’’ đến 9
o
16’55’’ vĩ độ Bắc

hướng Tây - Nam hoặc Tây, với tốc độ trung bình 1,8 - 4,5m/s. Vào mùa mưa, thỉnh
thoảng có giông hay lốc xoáy lên đến cấp 7 - cấp 8. Cà Mau ít bị ảnh hưởng của bão.
Theo tài liệu thu thập tại trạm khí hậu Cà Mau từ năm 2001 đến năm 2007:
 Nhiệt độ trung bình năm 27,7
o
C
 Nhiệt độ không khí cao nhất trung bình 33,9
o
C
 Nhiệt độ không khí thấp nhất trung bình 22,4
o
C
 Lượng mưa trong vùng năm 2360mm
 Độ ẩm trung bình các tháng dao động từ 80-85,6%
 Lượng bốc hơi trung bình 1022mm /năm
Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Vân Anh

12

 Vùng nghiên cứu có 2 hướng gió chính: gió Tây Nam, và gió Đông Nam. Tốc
độ gió từ 2m/s- 5m/s.
1.2.2. Đặc điểm thủy văn
1.2.2.1. Hệ thống sông rạch
Vùng nghiên cứu có mạng lưới sông ngòi dày đặc gồm sông Gành Hào, sông
Đốc, kinh xáng Cà Mau – Bạc Liêu, trong số này chỉ có sông Gành Hào, kinh Phụng
Hiệp, Kinh Xáng Cà Mau và sông Đốc là có ý nghĩa quyết định đến chế độ thủy văn
của vùng nghiên cứu. Các hệ thống dòng chảy nối liền biển đông qua sông Gành Hào
và Kinh Xáng Cà Mau –Bạc Liêu, nối liền với vịnh Thái Lan qua sông Đốc và nối liền
với sông Hậu qua Kinh Xáng Phụng Hiệp.
1.2.2.2. Chế độ thủy văn

 Thống Miocen (N
1
) được chia ra:
 Phụ thống trung-thượng (N
1
2-3
)
 Phụ thống thượng (N
1
3
)
 Thống Pliocen (N
2
) được chia ra:
 Phụ thống hạ (N
2
1
)
 Phụ thống trung (N
2
2
)
 Hệ Đệ tứ (Q) gồm:
 Thống Pleistocen (Q
1
) được chia ra:
 Phụ thống hạ (Q
1
1
)

2
1
)
 Các thể địa chất rất nghèo nước hoặc không chứa nước
 Thể địa chất rất nghèo nước tuổi Pleistocen giữa – trên và Holocen (Q
1
2-3
và Q
2
)
 Thể địa chất rất nghèo nước tuổi Pleistocen giữa – trên và Holocen (Q
1
2-3
và Q
2
)
 Thể địa chất rất nghèo nước trong các trầm tích Pleistocen dưới (Q
1
1
)
 Thể địa chất rất nghèo nước trong các trầm tích Pliocen trên (N
2
2
)
 Thể địa chất rất nghèo nước trong các trầm tích Pliocen dưới (N
2
1
)
 Thể địa chất rất nghèo nước trong các trầm tích Miocen trên (N
1

hoặc khai thác nước tập trung cho vài chục hộ dân sử dụng.
 Tầng chứa nước lỗ hổng trong trầm tích Pleistocen dưới (qp
1
)
Phân bố trên toàn bộ diện tích vùng nghiên cứu, bị thể địa chất rất nghèo nước
Pleistocen dưới (Q
1
1
) che phủ và nằm trên thể địa chất rất nghèo nước Pliocen trên
(N
2
2
). Chiều sâu bắt gặp mái từ 84,0 m – 154,0m, chiều sâu đáy lớp từ 155,0m –
200,0m.
Thành phần trầm tích bao gồm các hạt cát mịn, đến trung thô, cát mịn pha bột,
máu xám nâu, xám tro, đôi chỗ chứa ít sạn sỏi, có xen kẹp các lớp bột cát, bột màu nâu,
xám, có tính phân nhịp và phân lớp khá rõ, dày từ 3m – 87m (LK81). Bề dày thực của
đất đá chứa nước từ 12,8m (LK CM4) đến 52,0m (LK CM4).
Tầng chứa nước Pleistocen dưới chưa được nghiên cứu nhiều, tuy nhiên căn cứ
vào chiều dày của các lớp đất đá và kết quả hút thí nghiệm tại các lỗ khoan cho thấy
tầng có khả năng chứa nước từ trung bình đến giàu, chất lượng nước đạt yêu cầu sử
dụng cho ăn uống sinh hoạt, điều kiện khai thác dễ dàng, có thể dùng cho ăn uống và
sinh hoạt. Do thành phần hạt cát mịn, chiều dày biến đổi lớn từ 8,0m (CM4) đến 43,0m
(LK83) nên người ta ít bố trí các giếng khoan lớn vào tầng này.
 Tầng chứa nước lỗ hổng trong trầm tích Pliocen trên (n
2
2
)
Phân bố rộng rãi trên toàn bộ diện tích vùng nghiên cứu, bị thể địa chất rất
nghèo nước tuổi Pliocen trên phủ lên và nằm trên thể địa chất rất nghèo nước tuổi

độ khoáng hóa M = 0,80 -1,03g/l.
 Khu vực nước lợ phía Tây Bắc: chiếm diện tích khoảng 77,44 km
2
. Theo tài liệu
nghiên cứu cho thấy vùng này bị nước lợ.
 Khu vực nước lợ phía Đông Bắc: chiếm diện tích khoảng 113,2 km
2
, qua tài liệu
nghiên cứu cho thấy vùng này cũng là nước lợ.
Tóm lại, tầng chứa nước Pliocen dưới có diện tích phân bố khá rộng, khả năng
chứa nước trung bình đến giàu, chất lượng nước đáp ứng yêu cầu cho ăn uống và sinh
hoạt. Do có thành phần hóa học của nước phần phía Tây Bắc và Đông Bắc bị lợ nên
tầng này chỉ khai thác với quy mô lớn ở vùng trung tâm, phía Nam và phía Bắc của
vùng.
Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Vân Anh

17

1.4.2. Các thành tạo địa chất rất nghèo nước
 Thành tạo địa chất rất nghèo nước tuổi Pleistocen giữa – trên và Holocen
(Q
1
2-3
và Q
2
)
Phân bố liên tục trong toàn diện tích vùng nghiên cứu, nằm ở phần trên cùng của
mặt cắt ĐCTV. Chiều sâu đáy thay đổi từ 60,0m đến 117.5m.
Thành phần trầm tích chủ yếu là bùn sét, bột sét, bột, đôi chỗ có xen kẹp các
thấu kính cát mịn và mùn thực vật màu xám tro, xám nâu, vàng loang lỗ lẫn sạn sỏi

nước giữa tầng chứa nước Pleistocen dưới và tầng chứa nước Pliocen trên.
 Thể địa chất rất nghèo nước tuổi Pliocen dưới (N
2
1
)
Phân bố rộng rãi trên toàn bộ vùng nghiên cứu, bị tầng chứa nước Pliocen trên
phủ trực tiếp lên trên. Chiều sâu mái bắt gặp từ 237,0 – 255,0m, chiều sâu đáy lớp từ
247,0 – 269,0m.
Thành phần trầm tích bao gồm sét, sét bột, bột sét màu xám xanh, xám trằng,
đến nâu sẫm, nâu vàng loang lổ, chứa sạn sỏi laterit.
Đây là thể địa chất rất nghèo nước, thực chất là lớp cách nước giữa tầng chứa
nước giữa tầng chứa nước Pliocen trên và tầng chứa nước Pliocen dưới.
 Thể địa chất rất nghèo nước tuổi Miocen trên (N
1
3
)
Phân bố rộng rãi trên toàn bộ vùng nghiên cứu, bị tầng chứa nước Pliocen dưới
phủ trực tiếp lên trên, nằm ở phần dưới cùng của mặt cắt ĐCTV. Chiều sâu mái bắt gặp
từ 271,0 – 344,0m.
Thành phần trầm tích bao gồm bột sét, sét bột, và cát mịn màu xám đen, xám
tro, xám trắng, nâu vàng đến nâu đỏ. Qua đặc điểm thạch học cho thấy thành phần chủ
yếu là sét, bột gắn kết chắc nên khả năng chứa nước rất kém.
1.4.3. Kết luận
 Đặc điểm ĐCTV của toàn vùng như sau:
Có tất cả 4 tầng chứa nước, trong đó tầng chứa nước triển vọng nhất là Pliocen trên.
 Tầng chứa nước Pleistocen giữa – trên (qp
2-3
) tuy có diện tích phân bố rộng
nhưng khả năng chứa nước trung bình, chất lượng nước biến đổi khá phức tạp, hàm
lượng sắt cao, có mùi tanh. Vì vậy, chỉ có thể khai thác nhỏ hoặc khai thác tập trung

trung ở khu vực trung tâm, phía Đông Nam và phía Bắc của thành phố Cà Mau.
 Riêng tầng chứa nước Miocen trên (n
1
3
), theo tài liệu nghiên cứu ĐCTV khu
vực trước đây cho thấy, đất đá chứa nước bị gắn kết khá chắc, nên tầng này chứa nước
kém, hơn nữa một số vùng bị nước mặn và lại nằm ở sâu nên tầng này chưa được
nghiên cứu kĩ.
Thành phần hóa học nước ở các tầng trong vùng có hàm lượng bicarbonat khá
cao và chiếm tỉ lệ đáng kể làm cho tổng độ khoáng hóa lớn. Do đó, những nơi dù có
tổng độ khoáng hóa nằm trong khoảng 1,0 – 1,2 g/l cũng có thể sử dụng cho ăn uống
và sinh hoạt được.

Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Vân Anh

20 Chương 2
CÁC PHƯƠNG PHÁP
ĐỊA VẬT LÝ GIẾNG KHOAN

Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Vân Anh


),
ngoài ra còn một lượng nhỏ các nguyên tố khác. Các đồng vị phóng xạ này có đời sống
rất dài bức xạ phần chủ yếu các tia gamma tự nhiên
Trong điều kiện giếng khoan các tia phóng xạ α, β có khả năng đâm xuyên kém
nên dễ dàng bị hấp thụ hoàn toàn. Bản chất của tia gamma là bức xạ sóng điện từ, có
thể phát ra ở dạng riêng rẽ hoặc phát xạ cùng với tia α, β. Tia gamma có khả năng đâm
xuyên lớn nên thường được sử dụng trong khảo sát giếng khoan. Trong môi trường đất
đá tia  có thể bị khúc xạ, phản xạ và nhiễu xạ. Năng lượng của chúng thay đổi trong
khoảng rộng 0,0019 – 9MeV.
Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Thị Vân Anh

22

2.1.1.2. Hoạt tính phóng tự nhiên của đá
Phụ thuộc vào thành phần khoáng vật và nguồn gốc của đá :
 Đối với cát kết và đá cát bở rời: ở cát kết và đá cát bở rời thông thường độ
phóng xạ có giá trị thấp vì thành phần chính của các loại đá này là thạch anh (thạch anh
không có tính phóng xạ). Ngoài ra, trong tự nhiên do sự có mặt của những khoáng vật
như: fenpat, mica, khoáng vật nặng và mảnh đá thì độ phóng xạ của đá cát kết tăng lên
từ trung bình đến cao (do fenpat và mica có chứa Kali, khoáng vật nặng chứa Thori và
mảnh đá chứa sét).
 Độ phóng xạ của các đá cacbonat: đá cacbonat thường có độ phóng xạ thấp
nhất. Nhưng khi đá cacbonat bị dolomite hóa do tác động của nước dưới đất khi đó có
sự tăng nhẹ độ phóng xạ tự nhiên do có một hàm lượng nhỏ các đồng vị phóng xạ có
sẵn trong nước.
 Độ phóng xạ trong các đá trầm tích bốc hơi: trong đa số trầm tích bốc hơi
chẳng hạn như muối, anhydrit, độ phóng xạ tự nhiên rất thấp và dị thường.
 Độ phóng xạ của đá núi lửa: các đá xâm nhập phân biệt nhau theo mức độ bức
xạ gamma tự nhiên. Các đá có thành phần axít (granit, granodiorit) có cường độ phóng
xạ cao hơn cả vì có chứa nhiều Kali (K) và các nguyên tố trong dãy Uranium (U) và

Là đơn vị đo hoạt độ phóng
xạ có thể bức xạ tia gamma
với 3,7.10
10
phân rã trong 1
giây, tương đương với hoạt
độ phóng xạ của 1g chất Ra

mCi = 3,7.10
7
ph.rã/s
µCi = 3,7.10
4
ph.rã/s

Gram
Ratđ/gđđ

gRa tđ/g
Lượng các chất phóng xạ bất
kì (có trong 1g đất đá ) có thể
tạo ra cường độ phóng xạ
bằng 1g Ra.

µµRa tđ/g = 10
-12
gR

Microgram
Ra tđ/ tấn

các ion với tổng điện tích
2,68.10
-4
Culong trong 1 giờ.
Bức xạ gamma hay Rơnghen
của 1 liều chiếu có khả năng
tạo ra trong 1cm
3
không khí
khô ở điều kiện tiêu chuẩn
(4
0
C, 760mmHg) một số ion
có tổng điện tích cùng dấu
trong 1 giờ. µR/h = 10
-6
R/h
(gamma) API, GAPI API
(GAPI)
Bằng 1/200 của độ lệch giữa
các đường cong gamma trong

hiệu điện thế. Bộ ghi 3 sẽ ghi tín hiệu điện tương ứng với cường độ bức xạ gamma ở
chiều sâu điểm đo của máy giếng (điểm giữa của detector D). Kết quả đo GR có thể dễ
dàng biểu diễn trên biểu đồ dạng đường cong tương tự: I

= f(h).
Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý đo GR

Trích đoạn Đường cong SP trong giếng khoan Các yếu tố ảnh hưởng đến giá trị SP Phương pháp đo đường kính giếng khoan Cơ sở vật lý – địa chất Phương pháp nghiên cứu các trường nhiệt cục bộ

---