1

MỞ ðẦU

1. Tính cấp thiết
Từ thập niên 1980, nhiều ñề tài nghiên cứu ñịa chất ñã triển khai trên ñịa bàn
tỉnh Tiền Giang [4],[16],[17]. Thập niên 1990, các phương án ño ñịa vật lý
thăm dò nước ngầm ñược thực hiện [10],[11], với 800 ñiểm ño sâu ñiện trải
dọc theo các tuyến giao thông chính của tỉnh. Các số liệu ñược lưu trữ bằng
tài liệu giấy, hạn chế tái sử dụng. Như vậy về mặt khoa học, số liệu ñiện trở
suất chưa ñược tận dụng hết công suất. Ngày nay cùng với sự phát triển
mạnh mẽ của công nghệ thông tin, nhằm gia tăng khả năng ứng dụng của số
liệu ño sâu ñiện, công nghệ GIS ñược ứng dụng ñể xây dựng nên một cơ sở
dữ liệu không gian (geodatabase), hình thành nên các lớp bản ñồ ñiện trở suất
theo từng tầng ñịa chất tương ứng. Dữ liệu ñiện trở suất dễ dàng thêm mới,
cập nhật, phân tích, truy vấn trên máy tính, phục vụ tối ưu cho các mục ñích
nghiên cứu khoa học và ứng dụng lâu dài trên ñịa bàn tỉnh Tiền Giang.
Trong ñiều kiện phát triển kinh tế xã hội tỉnh Tiền Giang hiện nay, vấn ñề
quy hoạch phát triển KT-XH của tỉnh rất cần có nguồn dữ liệu về các diễn
biến tài nguyên thiên nhiên, ñể từ ñó xây dựng ñịnh hướng quy hoạch khai
thác một cách bền vững, có kiểm soát và ñược giám sát chặt chẽ, nhằm
quản lý và sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên, ñi ñôi với bảo vệ môi
trường ngày càng tốt hơn. Song song, các hoạt ñộng công nghiệp hóa, sự
gia tăng dân số, quá trình mở rộng ñô thị kéo theo nhu cầu gia tăng xây
dựng nhà cửa, kết cấu hạ tầng, ðiều ñó ñòi hỏi cần làm rõ cấu trúc ñịa
chất, tiềm năng nước dưới ñất, sự phân bố các vùng ñất yếu phục vụ cho
việc quy hoạch khai thác nước dưới ñất, xây dựng công trình, Với ý nghĩa
ñó, việc xây dựng bản ñồ ñiện trở suất của ñất ñá các lớp ñịa chất trầm tích
nhằm góp phần minh giải một cách ñầy ñủ ñặc ñiểm ñịa chất trầm tích tỉnh
Tiền Giang là một việc làm cần thiết. Qua các bài toán ứng dụng về phân
vùng mặn nhạt nước dưới ñất, cấu trúc phân lớp ñịa chất trầm tích phục vụ

ArcGIS 9.3; Các phần mềm máy tính khác cũng ñuợc sử dụng như: Excel,
MapInfo, Surfer 4.3, Surfer 9.1.
5. Những ñóng góp mới của luận án
3

- Xây dựng cơ sở dữ liệu ñiện trở suất các tầng ñịa chất trầm tích tỉnh Tiền
Giang phục vụ cho các bài toán phân tích không gian liên quan.
- Hình thành chương trình ứng dụng khai thác CSDL, thực hiện các thuật
toán nội suy thành lập các bản ñồ ñiện trở suất theo các tầng ñịa chất.
- Xây dựng bản ñồ ñiện trở suất của ñất ñá bảy tầng ñịa chất trầm tích tỉnh
Tiền Giang bằng công nghệ GIS.
Kết quả của việc xây dựng bản ñồ ñiện trở suất ñược ứng dụng ñể giải ñoán
hai bài toán: Phân vùng mặn nhạt nước dưới ñất tỉnh Tiền Giang và Xây
dựng mô hình cấu trúc phân lớp ñịa chất theo tuyến phục vụ xây dựng công
trình tại huyện Cai Lậy, là huyện trọng ñiểm của tỉnh.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
6.1. Ý nghĩa khoa học: Nghiên cứu ña ngành; Phục vụ cho việc nghiên cứu
của các ngành khác; Giảng dạy.
6.2. Ý nghĩa thực tiễn: Luận án thực hiện 2 bài toán ứng dụng:

Xác ñịnh
vùng phân bố mặn nhạt các tầng chứa nước dưới ñất và Xây dựng mô hình
cấu trúc phân lớp ñịa chất phục vụ xây dựng công trình. Ngoài ra bản ñồ ñiện
trở suất của ñất ñá trầm tích còn ñược ứng dụng trong các lĩnh vực: nông
nghiệp, ñiện lực, viễn thông, …
7. Cấu trúc luận án
Luận án gồm 163 trang thuyết minh, 78 hình, 19 bảng, 12 bản ñồ, 02 trang
liệt kê danh mục các công trình nghiên cứu của nghiên cứu sinh, 05 trang
tài liệu tham khảo. Nội dung ngoài phần mở ñầu và phần kết luận, luận án
còn phân thành 3 phần, 5 chương: Phần 1: Tổng quan gồm 2 chương (1)

ρ
= f(
1
ρ
,
2
ρ
, … ,
n
ρ
; h
1
, h
2
, h
3
,……, h
n
, r)
Trường hợp lý tưởng nhất là xem các lớp gần như song song nhau và ñược
phân biệt bởi các tham số hình học và tính chất ñiện của chúng. ðiện thế
trên mặt môi trường phân lớp ngang do một nguồn dòng I ñặt tại một ñiểm
trên mặt gây ra ñược cho bởi biểu thức:

1
1 0
0
( ,0) ( ) ( )
2
i

của các tầng chứa nước dưới ñất trên ñịa bàn nghiên cứu, chỉ ñược thực
hiện bằng phương pháp so sánh tham số

giữa ñộ tổng khoáng hóa nước
dưới ñất với giá trị ñiện trở suất ño sâu ñiện gần giếng khoan ðCTV nên
tính thuyết phục chưa cao.
1.2.2. Những nội dung chính cần nghiên cứu:
- Xây dựng quy trình tích hợp phương pháp ño sâu ñiện và phương pháp
phân tích GIS ñể xây dựng bản ñồ ñiện trở suất.
- Xây dựng các lớp bản ñồ ñiện trở suất của ñất ñá 7 tầng ñịa chất trầm tích
tỉnh Tiền Giang. Trong ñó, bao gồm các nội dung:
+ Xây dựng CSDL (geodatabase) ñiện trở suất ñất ñá trầm tích
+ Xây dựng chương trình ứng dụng máy tính có chức năng thêm mới, cập
nhật dữ liệu ño sâu ñiện, ñồng thời thực hiện các tác vụ phân tích, nội suy
thành lập bản ñồ ñiện trở suất
- Ứng dụng bản ñồ ñiện trở suất ñể thực hiện hai bài toán ứng dụng:
+ Phân vùng mặn nhạt nước dưới ñất tỉnh Tiền Giang: xây dựng hàm tương
quan và xác ñịnh tiêu chuẩn của giá trị ñiện trở suất ño sâu ñiện tương quan với
ñộ tổng khoáng hoá nước dưới ñất M≈1000mg/l. Xác ñịnh vùng phân bố mặn
nhạt của các tầng chứa nước dưới ñất n
2
1
, n
2
2
, n
1
3
.
+ Xây dựng mô hình cấu trúc phân lớp ñịa chất phục vụ xây dựng công
7

Chương 3: Phân tích - Xử lý tài liệu ño sâu ñiện
3.1. Phân tích ñường cong ño sâu ñiện
ðể xác ñịnh các thông số ñiện trở suất, bề dày của các lớp ñịa chất, ñầu tiên
tiến hành phân tích ñường cong ño sâu ñiện tại vị trí ñiểm ño có lỗ khoan
ñịa chất .

nước dưới ñất trên tuyến.
Hình 3.8.
Phân tích ñư
ờ
ng cong ño sâu ñi
ệ
n

Hình 3.10. Mặt cắt ñiện trở suất tuyến 1

9

Luận án trình bày 6 mặt cắt ñiện trở suất theo 6 tuyến ño sâu ñiện, qua ñó
biểu hiện khá toàn diện sự biến ñổi giá trị ñiện trở suất của ñất ñá trầm tích
theo chiều sâu của vùng nghiên cứu. Báo cáo tóm tắt này minh hoạ mặt cắt

trở suất thấp <8Ωm. Thành phần thạch học là sét, sét bột, cát hạt trung, thô
lẫn sạn sỏi, thạch anh, silic.
- Chuyển tiếp lên trên ñến ñộ sâu (150 - 190)m là trầm tích Pliocen trên
(N
2
2
) phân bố trên toàn tuyến. ðiện trở suất thay ñổi mang tính cục bộ theo
các khu vực nhỏ, rời rạc như tại xã Tân Thanh (Cái Bè), Tân Hội (Cai Lậy),
một phần xã ðiềm Hy (Châu Thành) có ñiện trở suất <10Ωm, các xã thuộc
các huyện phía tây và trung tâm có ñiện trở suất cao hơn (8 – 15)Ωm.
Riêng huyện phía ñông như Gò Công Tây, TX Gò Công có ñiện trở suất
10

thay ñổi trong khoảng (2-10)Ωm. Thành phần thạch học chủ yếu là sét, sét
bột, cát hạt trung, thô lẫn sạn sỏi.
- Lên tiếp ñến ñộ sâu (50-70)m là trầm tích Pleistocen (Q
1
) phân bố trên
toàn tuyến. ðiện trở suất thay ñổi khá cục bộ ở các huyện phía tây có nơi
có ñiện trở suất thấp (4 – 8)Ωm tại các ñiểm ño thuộc xã Tân Thanh, Tân
Hội, ðiềm Hy, có nơi ñiện trở suất cao hơn (10 – 15) Ωm ở các xã còn lại.
Riêng ñịa bàn từ xã ðạo Thạnh (TP Mỹ Tho chuyển về các huyện phía
ñông ñến cuối tuyến ño ñiện trở suất xuống thấp từ 8 Ωm xuống thấp ñến
2Ωm. Thành phần chủ yếu là bột sét chứa kết vón oxyt sắt, hoặc lẫn sạn
laterit, cát hạt trung ñến thô.
- Trên cùng là trầm tích Hôlocen (Q
2
). Lớp này tương ứng với ñới trầm
tích bở rời tơi xốp, ñộ ẩm cao phủ trên bề mặt; ðiện trở suất lớp này thay
ñổi khá phức tạp có nơi ñiện trở suất từ 1 - 2Ωm (ñất nhiễm mặn phèn), có

tuyến cho thấy giá trị ñiện trở suất cũng có sự khác biệt theo phương ngang,
giữa các ñịa bàn có ñặc ñiểm ñiều kiện tự nhiên khác nhau như: vùng ven
biển (vùng 1), vùng trung tâm (vùng 2), vùng ven sông Tiền và vùng bồn
trũng ðTM (vùng 3).
11
Chương 4: Ứng dụng công nghệ GIS xây dựng bản ñồ ñiện trở suất

12


và sai số: (4.19)
Các phương pháp ñược sử dụng trong Kriging lợi thế hơn các thủ tục nội
suy khác do giá trị ước tính có sai số là tối thiểu. [42]

(4. 15)

13

4.1.2. Thuật toán:
15

4.2.2. Cài ñặt CSDL: CSDL ñược cài ñặt và thể hiện thông qua giao diện
của phần mềm ArcCatalog.

Hình 4.10. Lưu trữ các lớp thuộc tính, lớp không gian, domain trong
geodatabase

Dữ liệu ñược nhập/chuyển ñổi vào hệ CSDL gồm các lớp:
- Dữ liệu nền: Hành chính, Giao thông, Thủy hệ, ðịa vật ñặc trưng
Bản ñồ 5.1. Bản ñồ ñiện trở suất ñất ñá trầm tích tầng Holocen
17

Bản ñồ 5.2. Bản ñồ ñiện trở suất ñất ñá trầm tích tầng Pleistocen trên

Bản ñồ 5.6. Bản ñồ ñiện trở suất ñất ñá trầm tích tầng Pliocen dưới Bản ñồ 5.7. Bản ñồ ñiện trở suất ñất ñá trầm tích tầng Miocen trên
19

Hình ảnh bảy lớp bản ñồ ðTS, qua sự biến ñổi giá trị ñiện trở suất phản ảnh
ñược ñặc ñiểm thành tạo của từng tầng ñịa chất trầm tích theo chiều sâu và
theo phương ngang trong mỗi lớp trầm tích.
5.3. Bài toán ứng dụng
5.3.1.Xây dựng Bð vùng phân bố mặn nhạt các tầng chứa nước dưới ñất
5.3.1.1. Tương quan giữa ñộ tổng khoáng hóa M (mg/l) và ñiện trở suất ño

ñược xây dựng dựa trên cơ sở số liệu thống kê:
- Giá trị ρ
t
(ohm.m) có ñược từ bản ñồ ñiện trở suất.
- Giá trị M (mg/l) có ñược từ việc thu thập kết quả phân tích mẫu nước tại
vị trí giếng khoan ñịa chất thủy văn.

20

21
Bản ñồ 5.8. Bản ñồ phân bố vùng mặn nhạt nước dưới ñất tỉnh Tiền Giang
Kết quả ñược nêu ở phần kết luận, mục 1, bài toán ứng dụng 1
5.3.2. Xây dựng mô hình cấu trúc phân lớp ñịa chất huyện Cai Lậy phục vụ
xây dựng công trình
Phần này ứng dụng phương pháp nội suy không gian GIS trên bản ñồ ñiện
trở suất nhằm phân tích và hiển thị các ñốí tượng bên dưới lòng ñất dưới
dạng các mặt cắt ñịa ñiện theo các tuyến ño.

Các mặt cắt ñịa ñiện cho thấy
sự biến ñổi giá trị ñiện trở suất tương quan với sự thay ñổi thành phần thạch
học của từng lớp ñịa chất trên vùng nghiên cứu.
Dưới ñây là mặt cắt tuyến 1 dài 23.300 m, ñi qua các loại ñất thuộc trầm
tích sông – biển, biển - ñầm lầy. Hình 5.18. Mắt cắt ñịa ñiện tuyến 1
liệu carota lỗ khoan, giếng khoan ñịa chất thủy văn. Kết quả phân tích khá
tương hợp với cấu trúc ñịa chất vùng nghiên cứu
- Xây dựng cơ sở dữ liệu (geodatabase) ñiện trở suất tỉnh Tiền Giang: Tập
số liệu ñiện trở suất ñược nhập/ chuyển ñổi vào hệ quản trị cơ sở dữ liệu
GIS. Cơ sở dữ liệu ñiện trở suất ñược thiết kế thuận lợi cho việc thực hiện
các tác vụ cập nhật, phân tích, thống kê, truy vấn. Là nền tảng cho việc xây
dựng chương trình ứng dụng GIS giải ñoán các bài toán ứng dụng cụ thể.
Ngoài ra, CSDL này sẽ giúp cho các nhà nghiên cứu ñịa vật lý, ñịa chất có
cơ sở ñể luận giải, so sánh về những vấn ñề liên quan ñến sự biến ñổi của
tự nhiên, nhất là giai ñoạn biến ñổi khí hậu toàn cầu.
- Quy trình xây dựng bản ñồ ñiện trở suất: quy trình kết hợp hai phương
pháp (phương pháp ño sâu ñiện và phương pháp phân tích GIS) ñể xây
dựng bản ñồ ñiện trở suất. Quy trình tiến hành từ bước xử lý, phân tích ñiện
23

trở suất biểu kiến, giá trị ñiện trở suất thật thu ñược ñược thực hiện các
bước kiểm chứng ñể khắc phục tính ña trị của lời giải bài toán ngược. Quy
trình này có thể là tài liệu cho sinh viên thực hiện các luận văn tốt nghiệp
liên quan ñến vấn ñề tích hợp các phương pháp khoa học ñể giải các bài
toán ứng dụng.
- Chương trình ứng dụng xây dựng bản ñồ ñiện trở suất tỉnh Tiền Giang:
Chương trình ứng dụng ñược viết bằng ngôn ngữ lập trình Visual Basic.
Net, ngôn ngữ truy vấn SQL, thực hiện trên nền ArcGIS 9.3. Chương trình
này giúp cho việc thêm mới, cập nhật dữ liệu ño sâu ñiện ñược dễ dàng,
thuận lợi và thường xuyên; qua ñó ngày càng làm giàu thêm CSDL và giúp
cho việc nội suy xây dựng bản ñồ ðTS, giải ñoán các bài toán ứng dụng ñạt
ñộ tin cậy cao hơn.
- Bản ñồ ñiện trở suất của ñất ñá bảy lớp ñịa chất trầm tích tỉnh Tiền Giang:
Bản ñồ ðTS ñược trình bày theo từng lớp (layer) dữ liệu. Tuỳ vào mục ñích
ứng dụng, khai thác tài nguyên ở tầng nông hay tầng sâu, mà thông tin mỗi

dựng công trình: Trên cơ sở mối tương quan giữa giá trị ñiện trở suất với
thành phần thạch học của các lớp ñịa chất, mô hình cấu trúc phân lớp ñịa
chất phục vụ xây dựng công trình huyện Cai Lậy ñược thành lập. Kết quả
của mô hình cho thấy khu vực trung tâm (thị trấn Cai Lậy) ñi về hướng Bắc
(xã Tân Bình, Mỹ Phước Tây, Phú Cường) là khu vực có cấu trúc ñịa chất
công trình thuận lợi cho việc xây dựng cơ sở hạ tầng; vì tầng sét phủ dày,
nông; tầng bùn mỏng. Ở trung tâm thị trấn ñi về hai hướng Tây, ðông
không có sự phân biệt. Khả năng mở rộng cơ sở hạ tầng ñô thị theo khuynh
hướng ñi về hướng Bắc của thị trấn là hợp lý.
2. Những vấn ñề cần quan tâm nghiên cứu và phát triển tiếp theo
ðể hoàn thiện ñề tài, các vấn ñề ñộc lập cần nghiên cứu tiếp tục như:
2.1. Ứng dụng logic mờ trong việc xác ñịnh biên (vị trí chuyển tiếp) của
các tầng ñịa chất từ dữ liệu ñiện trở suất
2.2. Sự biến ñổi giá trị ñiện trở suất theo thời gian của các tầng Pleistocen,
Holocen
2.3. Bài toán ứng dụng trong lĩnh vực nông nghiệp và viễn thông