bộ sách chuyên khảo
TI NGUYÊN THIÊN NHIÊN V MÔI TRƯờNG VIệT NAM
Nh xuất Bản khoa học tự nhiên v công nghệ
Viện khoa học v công nghệ việt nam
Tr ờng địa từ

kết quả khảo sát tại việt nam
ừ
vViÖn khoa häc vμ c«ng nghÖ viÖt nam
bé s¸ch chuyªn kh¶o
TμI NGUY£N THI£N NHI£N Vμ M¤I TR¦êNG VIÖT NAM

VIệN KHOA HọC V CÔNG NGHệ VIệT NAM
Bộ SáCH CHUYÊN KHảO

HộI ĐồNG BIÊN TậP

Chủ tịch Hội đồng: GS.TSKH Đặng vũ minh
Phó Chủ tịch Hội đồng: GS.TSKH Nguyễn Khoa Sơn pgs.tskh Nguyễn Tác An, pgs.ts Lê Trần Bình, pgs.tskh
Nguyễn Văn C, gs.tskh Vũ Quang Côn, ts. Mai Hà, gs.vs
Nguyễn Văn Hiệu, gs.TSKH Hà Huy Khoái, gs.tskh Nguyễn

Hμ NéI - 2007
Tr−êng ®Þa tõ

kÕt qu¶ kh¶o s¸t t¹i viÖt nam
vμMỤC LỤC

Trang
Thay lời tựa………………………………………….… v
Lời cám ơn………………………………………………. vii
Mở đầu ………………………………………………… ix
Chương I. Trường địa từ ……………………………… 1
1. Về trường địa từ ………………………………… 4
2. Các thiết bị quan trắc trường địa từ ………………. 15
3. Các phương pháp quan trắc trường địa từ ………… 21
4. Các chương trình hợp tác quốc tế nghiên cứu
trường địa từ ………………………………………

34
5. Đặc điểm trường địa từ …………………………… 38
Chương II. Trường địa từ và cấu trúc bên trong của
Trái đất ……………………………………

43
1. Cấu trúc phân lớp của Trái đất ……………………. 44

3. Quan trắc dòng điện xích đạo tại Việt Nam ………. 116
4. Ảnh hưởng của dòng điện xích đạo tới biến thiên
Sq tại Việt Nam …………………………………
120
5. Dòng điện ngược xích đạo tại Việt Nam …………. 125
6. Khảo sát biến thiên từ theo đề án quốc tế “Năm
quốc tế về dòng điện xích đạo” …………………
128
7. Nhiễu loạn từ hình vịnh tại Việt Nam …………… 135
8. Bão từ …………………………………………… 140
9. Quan trắc hiệu ứng từ của nhật thực toàn phần ngày
24-10-1995 tại Việt Nam ………………………….
144
Chương V. Xây dựng mạng lưới đo biến thiên thế kỷ
trên lãnh thổ Việt Nam …………………

153
1. Xây dựng mạng lưới điểm đo biến thiên thế kỷ của
trường địa từ trên lãnh thổ Việt Nam ……………

153
2. Đo giá trị tuyệt đối tức thời của trường địa từ tại
các điểm đo biến thiên thế kỷ ở Việt Nam ………

157
3. Phương pháp hiệu chỉnh biến thiên ngày đêm số
liệu quan trắc trường địa từ ở Việt Nam ………….

164
4. Phương pháp quy nạp số liệu quan trắc về niên đại

243
1. Áp dụng phương pháp từ tellua trong khảo sát nước
ngầm tại đồng bằng Nam bộ ………………………

243
2. Phương pháp từ tellua khảo sát cấu trúc sâu đới đứt
gãy Sông Hồng ……………………………………

260
3. Xác định độ từ thiên D tại các sân bay ……………. 266
4. Nghiên cứu tác động của bão từ đối với hệ thống
truyền tải điện ở Việt Nam ………………………

269
5. Độ từ cảm và phương pháp MSEC xác định các
ranh giới địa tầng ………………………………….

274
Tài liệu tham khảo 285
Phụ lục. Hợp tác quốc tế trong nghiên cứu địa từ tại
Việt Nam ……………………………………

321
1. Tổng hội khoa học quốc tế về Trắc địa và Vật lý địa
cầu (IUGG) ………………………………………

321
2. Hội Địa từ và Cao không quốc tế (IAGA) ……… 323
3. Liên hội nghị khoa học IAGA-IASPEI lần thứ nhất
tại Hà Nội, Việt Nam năm 2001 …………………

tôi xem bức ảnh quả địa cầu được nâng lên bởi một bàn tay nhăn
nheo. Thầy giải thích rằng địa cầu là đối tượng nghiên cứu của
chúng tôi. Thầy nhấn mạnh là các hiện tượng và quy luật về Vật lý
địa cầu có tính liên tục trên toàn cầu và không thể bị gián đoạn bởi
ranh giới giữa các quốc gia. Cho nên khi quyết định theo nghề Vật
lý địa cầu tức là chúng tôi sẽ tham gia vào cộng đồng quốc tế về
lĩnh vực này, vì chỉ có sự hợp tác toàn cầu mới tạo điều kiện để
chúng tôi hiểu đầy đủ về Trái đất. Thầy hy vọng chúng tôi sẽ được
đi nhiều, thấy nhiều và sẽ đam mê Vật lý địa cầu cho tới khi có một
bàn tay nhăn nheo, tức là trở thành một chuyên gia giàu kinh
nghiệm, để nâng Trái đất lên mà nghiên cứu.
Trong những giờ học của thầy, chúng tôi dường như được theo
chân những nhà thám hiểm tới vùng Bắc cực băng giá để nghiên
cứu cực quang, hay tới những miệng núi lửa đang hoạt động ở Etna
(Italy) đo nhiệt độ các dòng dung nham để tìm hiểu về nhiệt độ
trong lòng đất. Những bài học sống động của thầy về các phương
pháp nghiên cứu Vật lý địa cầu, cũng như các phân tích của thầy về
những khó khăn to lớn mà ngành khoa học này đang gặp phải trong
việc dự báo động đất - một tai hoạ khủng khiếp của loài người đã
thực sự hấp dẫn chúng tôi. Cuối mỗi buổi học bao giờ thầy cũng
chiếu phim cho chúng tôi xem. Cảnh đẹp của những nơi thầy đặt
chân tới khảo cứu đã gợi lên trong tâm hồn chúng tôi lòng ham hiểu
biế
t, thích chu du đây đó, được nhìn thấy mọi thứ và hiểu được
chúng.
Bốn mươi năm qua, nghề Vật lý địa cầu đã cho phép tôi đặt chân
tới nhiều nơi thầy đã tới, và dù ở Pháp, ở Mỹ, ở Đức, ở Nhật hay
bất cứ đâu, tôi đều được nghe các đồng nghiệp nhắc tới tinh thần
Nguyễn Thị Kim thoa


Viện Vật lý địa cầu Munich trong các năm 1994- 2000.
GS.TS.B.B. Ellwood, Đại học Tổng hợp quốc gia Texas tại
Arlington trong các năm 1991-1998 và Đại học Tổng hợp quốc gia
Lousianna trong các năm 1998-2006.
GS.TS. B.B. Arora, GS.TS. G.K. Rangarajan, Viện Địa từ
Bombay trong các năm 1988-1998.
TS. J. A. Joselyn, Tổng thư k‎ý Tổng Hội Trắc địa & Vật lý địa
cầu quốc tế trong các năm 1997-2006.
GS.TS. Nguyễn Đình Xuyên, PGS. TS. Hà Duyên Châu, PGS.
TS. Nguyễn Văn Giảng, PGS. TS. Trương Quang Hảo, TS. Lê Huy
Minh, TS. Lưu Thị Phương Lan, TS. Võ Thanh Sơn, CN. Võ Hồng
Nam, KTV. Trương Thế Hùng, KTV. Nguyễn Hoài Anh, KTV.
Đồng Thị Nhàn và các đồng nghiệp tại Viện Vật lý địa cầu Hà Nội.
TS. Phạm Kim Ngân, TS. Đặng Trần Huyên và TS. Đoàn Nhật
Trưởng thuộc Viện nghiên cứu Địa chất & Khoáng sản.
TS. Tạ Hòa Phương, Khoa Địa chất, Trường Đại học khoa học tự
Nguyễn Thị Kim thoa

viii
nhiên Hà Nội.
Tác giả xin được tri ân và trích dẫn tên và công trình của các
đồng nghiệp cùng cộng tác nghiên cứu trong tất cả các chương của
tập sách này.
Cuối cùng, tác giả xin cám ơn Chương trình xuất bản sách
chuyên khảo của Viện Khoa học & Công nghệ Việt Nam, Chương
trình nghiên cứu cơ bản trong lĩnh vực khoa học tự nhiên thuộc Bộ
Khoa học & Công nghệ đã tài trợ cho việc hoàn thiện bản thảo của
tập sách.
Hà Nội, ngày 20 tháng 5 năm 2006


Chương I giới thiệu về các yếu tố cơ bản của trường địa từ cùng
với các phương pháp quan trắc và các thiết bị đo đạc các thành phần
của trường địa từ. Trong chương này tác giả đặc biệt nhấn mạnh về
tầm quan trọng của các chương trình hợp tác quốc tế trong nỗ lực
nghiên cứu về trường địa từ trên toàn cầu.
Chương II miêu tả mối quan hệ của trường địa từ với cấu trúc
bên trong của Trái đất. Đó là những vấn đề về cấu trúc phân lớp của
Trái đất, biểu diễn giải tích trường địa từ, cùng với các đặc tính cơ
Nguyễn Thị Kim thoa

x
bản của trường địa từ như biến thiên thế kỷ, sự đảo cực từ, mối liên
quan giữa trường địa từ và cấu trúc vỏ Trái đất cũng như các giả
thuyết về nguồn gốc của trường địa từ.
Chương III xem xét các đặc điểm của trường địa từ xung quanh
Trái đất và các đặc điểm biến thiên từ có nguồn gốc bên ngoài Trái
đất, liên quan với các hoạt động Mặt trời và tầng điện ly.
Chương IV tập trung vào các kết quả nghiên cứu biến thiên từ ở
Việt Nam, từ việc giới thiệu về các đài, trạm quan trắc địa từ ở Việt
nam đến việc xác định vị trí của xích đạo từ trên lãnh thổ Việt Nam,
quan trắc dòng điện xích đạo, đặc biệt làm sáng tỏ các đặc điểm
biến thiên từ liên quan với dòng điện xích đạo.
Chương V giới thiệu các khảo sát chi tiết trong việc tổ chức
mạng lưới quan trắc biến thiên thế kỷ của trường địa từ và xây dựng
các bản đồ từ trường bình thường lãnh thổ Việt Nam, bao gồm việc
đo các giá trị tuyệt đối tức thời của trường địa từ tại các điểm mốc
đo biến thiên thế kỷ, những nguyên lý về hiệu chỉnh biến thiên ngày
đêm, phương pháp quy nạp số liệu và giới thiệu một số kết quả về
biến thiên thế kỷ ở Việt nam theo các tài liệu quan trắc năm 1991 và
1997.

các nghiên cứu của bản thân để góp phần phát triển ngành địa từ ở
Việt Nam và trên thế giới.

32
Chương I
TRƯỜNG ĐỊA TỪ

Trường địa từ được biết đến từ rất sớm. Hiện nay tại bảo tàng các
sáng chế cổ của Học viện Smith về Lịch sử khoa học tại London
vẫn còn giữ lại được chiếc la bàn hình thìa đầu tiên trên thế giới, do
người Trung Hoa chế ra vào khoảng năm 220 trước Công nguyên.
Chiếc la bàn hình thìa được làm bằng quặng macnetit luôn chỉ
hướng nam quay trên một đĩa bằng đồng gọi là đĩa vũ trụ và được
đặt trên chiếc bàn gỗ vuông tượng trưng cho Trái đất (H.1).
Hình 1.1. Chiếc la bàn hình thìa do người Trung Hoa chế tạo đang được
lưu giữ tại Viện Bảo tàng Smith tại London ( nguồn tư liệu: [36]).

Từ cuối thế kỷ 15, la bàn đã được sử dụng để định hướng trong tất
cả các cuộc hành trình vòng quanh thế giới. Tuy nhiên vào lúc đó
người ta vẫn tin rằng la bàn luôn luôn chỉ đúng hướng bắc địa
Nguyễn Thị Kim Thoa
2

Hình 1.2. Chiến thuyền "Santa- Maria", một trong 3 chiến thuyền

châm này tạo với trục quay của Trái đất một góc ~11.5 độ. Trường
do nam châm tạo nên gọi là trường lưỡng cực. Cực từ của bán cầu
bắc nằm cách cực địa lý 1900 km. Góc chênh lệch giữa kinh tuyến
địa lý và kinh tuyến từ do kim la bàn chỉ gọi là góc từ thiên. Hình 1.3. W. Gilbert (1544 –1603),
tác giả cuốn sách “De Magnet”
(nguồn tư liệu:[42]).
Nguyễn Thị Kim Thoa
4
1. Về trường địa từ

Theo W. Gilbert trong cuốn sách “Trường địa từ” thì khi lấy gần
đúng trường từ của Trái đất sẽ tương tự trường của lưỡng cực
(dipole). Tất cả các vật thể có từ tính đều tạo ra các đường sức
không nhìn thấy giữa hai cực của vật thể. Cách dễ dàng nhất để
nhận biết các đường sức này là rắc mạt sắt lên một tấm bìa giấy rồi
sau đó đưa thanh nam châm cực mảnh dưới tấm bìa. Các hạt mạt sắt
sẽ tự sắp xếp dọc theo các đường sức xung quanh thanh nam châm.
Trái đất cũng tác động y hệt một nam châm cực lớn. Và chúng ta có
thể hình dung ra các đường sức không nhìn thấy của trường địa từ
như trên H.1.4, nếu tưởng tượng rằng Trái đất có chứa một thanh
nam châm trong lòng nó và hướng từ bắc xuống nam.

phẳng kinh tuyến từ (địa phương). Các thành phần này được đo
bằng đơn vị nanoTesla (1nT x 100.000 = 1Oe). Cường độ trường
địa từ thay đổi trong khoảng 25.000-65.000 nT.
Tại một điểm O bất kỳ trên mặt đất, vectơ trường địa từ F được
đặc trưng bởi hướng và cường độ mà chúng ta có thể đo được (xem
H.1.5). Người ta thường sử dụng 2 cách đo để xác định vectơ
trường địa từ.
 Trong cách đo thứ nhất sẽ đo: T- giá trị tuyệt đối của vectơ F,
góc D và I. Góc D dương, nếu H lệch về phía đông, góc I dương
khi F hướng xuống dưới so với mặt phẳng ngang (xem H.1.5).
 Trong cách đo thứ hai: sử dụng việc phân tách vectơ F ra các
thành phần X, Y và Z - là thành phần bắc (X) và đông (Y) của
thành phần nằm ngang H và thành phần thẳng đứng (Z). Z được
coi là dương, nếu F hướng xuống dưới.
Tất cả 7 giá trị T, H, X, Y, Z, D, I được gọi là các thành phần
của trường địa từ. Chúng có mối liên hệ với nhau theo các biểu thức
Nguyn Th Kim Thoa
6
sau:
H = F cos I; Z = F sin I = H tg I;
X= H cos D; Y= H sin D; (1.1)
X
2
+ Y
2
= H
2
; X
2
+Y

X

Hỡnh 1.5. Cỏc thnh phn ca trng a t (ngun t liu: Butler [8])

1.2. Cc t v cc a t
Thng o t khuynh ngi ta dựng kớnh kinh v t: kim la
bn quay trong mt phng kinh tuyn trờn mt trc nm ngang. Ti
bỏn cu bc, cc bc ca kim la bn luụn hng xung di (I
dng). Ti bỏn cu nam, cc nam ca kim la bn hng xung
di (I õm). Ti v trớ m thnh phn nm ngang bng 0, kim la bn
hng thng ng. Cỏc v trớ ny c gi l cc t: cú hai v trớ
F - Cng ton phn
D- t thiờn
I - t khuynh
H- thnh phn nm ngang
Z- thnh phn thng ng
hng Bc (a lý)
hng
ụn
g

hng vo
tõm Trỏi t
Chương I. Trường ₫ịa từ
7
như vậy, một vị trí nằm ở Bắc Băng Dương, còn vị trí thứ hai nằm ở
Nam Băng Dương (H.1.6). N (cùc b¾c ®Þa l

5, cho nên cực
bắc và cực nam địa lý không trùng với cực từ bắc và cực từ nam
(H.1.6). Tại cực từ, kim nam châm hướng vuông góc với mặt đất
(góc I= 90
o
), thành phần nằm ngang bằng 0 và la bàn không chỉ ra
được hướng của vectơ trường địa từ (độ từ thiên D không xác định).
Có hai cách xác định cực từ:
 Cách thứ nhất sử dụng kim la bàn, đó là khi kim la bàn có vị trí
thẳng đứng.
 Cách thứ hai sử dụng mô hình trường địa từ: cực từ được xác
định là nơi mà độ từ khuynh được tính là bằng 90
o
.
Trên thực tế, cực từ quan trắc được không phải là một điểm đơn
độc, mà nó là một khu vực, nơi có “nhiều cực từ” tồn tại. Việc xác
định cực từ thường rất khó vì mấy lý do: độ từ khuynh gần bằng 90
o

trên một vùng rộng, khu vực cực không phải là những điểm cố định,
mà nó chuyển động trong khoảng từ 10 đến hàng trăm km do ảnh
hưởng của biến thiên ngày đêm và bão từ, và cuối cùng, vùng cực là
(I=90
o
C
(I= -90
o
C
(I=0
o

Nguồn: Cục Địa chất Canađa [9]

Trong nghiên cứu địa từ người ta còn sử dụng khái niệm cực địa
từ (hay còn gọi là cực dipole từ đồng tâm). Vị trí của cực địa từ
được tính dựa theo phân tích trường địa từ theo mô hình IGRF đến
hài bằng 3 (xem mục 2, chương II). Sử dụng mô hình IGRF và tính
các vị trí đối xứng, nơi dipole cắt với mặt đất, cực địa từ bắc và cực
địa từ nam được tính cho năm 2001 là: 81,0
o
N và 110,0
o
W

& 64,6
o
S
và 138,3
o
E. Những vị trí này thường được dùng để tính toạ độ địa từ
(xem H. 1.9).
Thường người ta xác định phương hướng bằng la bàn. Khi biết
được độ từ thiên (là góc giữa phương bắc địa lý với hình chiếu của
trường địa từ trên mặt phẳng nằm
ngang tại nơi khảo sát) sẽ cho
phép ta hiệu chỉnh la bàn để xác định hướng của trường địa từ tại
đó. Tại Trung tâm số liệu Địa vật lý quốc gia Mỹ (NGDC) có
chương trình tính độ từ thiên trực tiếp trên mạng INTERNET [28].
Có thể nhận thông tin từ trang Web sau:
Chương I. Trường ₫ịa từ
9