Giáo trình Các phương pháp địa vật lý trong địa chất thủy văn - PGS. TS. Nguyễn Trọng Nga

Chia sẻ: 444 555 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:67

0
7
lượt xem
2
download

Giáo trình Các phương pháp địa vật lý trong địa chất thủy văn - PGS. TS. Nguyễn Trọng Nga

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình sử dụng cho học viên cao học ngành địa chất thủy văn, tức là những người đã học giáo trình địa vật lý đại cương, do vậy đây là phương pháp địa vật lý đã được nâng cao, chủ yếu là các phương pháp thăm dò điện 2D và một số phương pháp hiện đại như: đo sâu trường chuyển, cộng hưởng từ hạt nhân và đo sâu từ - tellua âm tần đã và đang được sử dụng có hiệu quả trên thế giới và đã được áp dụng ở Việt Nam trong những năm gần đây. Mời các em cùng tham khảo!

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Các phương pháp địa vật lý trong địa chất thủy văn - PGS. TS. Nguyễn Trọng Nga

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT HÀ NỘI<br /> BỘ MÔN ĐỊA VẬT LÝ<br /> ---o0o---<br /> <br /> CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊA VẬT LÝ TRONG<br /> ĐỊA CHẤT THỦY VĂN<br /> (Dùng cho học viên cao học Địa chất thủy văn)<br /> <br /> PGS. TS. Nguyễn Trọng Nga<br /> <br /> Hà nội, năm 2011<br /> <br /> nhieu.dcct@gmail.com<br /> <br /> MỤC LỤC<br /> MỞ ĐẦU ...................................................................................................................... 3<br /> Chương I: MÔI TRƯỜNG ĐỊA ĐIỆN TRONG ĐỊA CHẤT THỦY VĂN .............. 4<br /> 1.1. CÁC TÍNH CHẤT ĐIỆN CỦA MÔI TRƯỜNG ĐỊA CHẤT THỦY VĂN ............................. 4<br /> 1.2. CÁC MÔ HÌNH ĐỊA ĐIỆN ĐẶC TRƯNG TRONG ĐỊA CHẤT THỦY VĂN ....................... 7<br /> 1.2.1. Tầng chứa nước ở vùng đồng bằng châu thổ................................................. 7<br /> 1.2.2. Thấu kính chứa nước đáy đệ tứ hoặc lòng sông cổ........................................ 7<br /> 1.2.3. Nước trong hang đới phát triển karst ............................................................ 8<br /> 1.2.4. Nước trong đới phá hủy, đứt gãy địa chất ..................................................... 8<br /> 1.2.5. Nước thượng tầng trong khe nứt của đá gốc ................................................. 9<br /> Chương II: PHƯƠNG PHÁP ĐO SÂU ĐIỆN 1D .................................................... 10<br /> 2.1. ĐIỆN TRỞ SUẤT BIỂU KIẾN ................................................................................. 10<br /> 2.1.1. Điện trở suất biểu kiến ............................................................................... 10<br /> 2.1.2. Ý nghĩa của điện trở suất biểu kiến............................................................. 10<br /> 2.2. PHƯƠNG PHÁP ĐO SÂU ĐIỆN TRỞ 1D ................................................................... 12<br /> 2.2.1. Định nghĩa ................................................................................................. 12<br /> 2.2.2. Miền ảnh hưởng ......................................................................................... 12<br /> 2.3. PHƯƠNG PHÁP KỸ THUẬT ĐO SÂU 1D ................................................................. 13<br /> 2.4. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP ĐO SÂU ĐIỆN 1D ..................................... 14<br /> 2.4.1. Bài toán tổng quát ...................................................................................... 14<br /> 2.4.2. Giải bài toán............................................................................................... 16<br /> 2.5. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ TÀI LIỆU ĐO SÂU 1D ......................................................... 17<br /> 2.5.1. Lát cắt điện trở suất biểu kiến k hay lát cắt đẳng ôm ................................. 17<br /> 2.5.2. Xử lý tài liệu đo sâu điện 1D theo phương pháp biến đổi p ......................... 18<br /> 2.6. ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐO SÂU ĐIỆN TRỞ 1D. ................................................... 20<br /> Chương III: PHƯƠNG PHÁP ĐO SÂU ĐIỆN 2D .................................................. 21<br /> 3.1. THỰC CHẤT CỦA PHƯƠNG PHÁP ĐO SÂU ĐIỆN 2D ............................................... 21<br /> 3.1.1. Định nghĩa ................................................................................................. 21<br /> 3.1.2. Đặc điểm của phương pháp ........................................................................ 21<br /> 3.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP ĐO SÂU ĐIỆN 2D ..................................... 22<br /> 3.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO SÂU ĐIỆN 2D................................................................... 23<br /> 3.3.1. Phương pháp đo sâu hệ cực thế (Pole-Pole) ................................................ 23<br /> 3.3.2. Đo sâu đa cực hệ 3 cực (Pole-Dipole)......................................................... 24<br /> 3.3.3. Đo sâu đa cực hệ 4 cực đối xứng Wenner-Schlumberger ............................ 25<br /> 3.3.4. Đo sâu đa cực hệ lưỡng cực (Dipole-Dipole) .............................................. 25<br /> 3.4. XỬ LÝ TÀI LIỆU ĐO SÂU 2D ................................................................................. 26<br /> 3.4.1. Cơ sở lý thuyết bài toán ngược ................................................................... 26<br /> 3.4.2. Chương trình xử lý đo sâu điện 2D............................................................. 27<br /> 3.5. ÁP DỤNG ĐO SÂU ĐIỆN 2D .................................................................................. 28<br /> Chương IV: PHƯƠNG PHÁP ĐO SÂU PHÂN CỰC 2D........................................ 30<br /> 4.1. PHƯƠNG PHÁP PHÂN CỰC KÍCH THÍCH ............................................................... 30<br /> 4.1.1. Hiện tượng phân cực kích thích .................................................................. 30<br /> 4.1.2. Đặc điểm.................................................................................................... 31<br /> 4.1.3. Các đặc trưng phân cực cơ bản ................................................................... 32<br /> 4.1.4. Các tham số phân cực ................................................................................ 33<br /> 4.2. PHƯƠNG PHÁP ĐO SÂU ĐA CỰC PHÂN CỰC 2D .................................................... 34<br /> 4.2.1. Định nghĩa ................................................................................................. 34<br /> 4.2.2. Phương pháp kỹ thuật đo ............................................................................ 34<br /> 4.2.3. Phương pháp xử lý tài liệu đo sâu đa cực phân cực 2D ............................... 35<br /> 4.3.4. Áp dụng phương pháp đo sâu đa cực phân cực 2D……………………........…...35<br /> <br /> nhieu.dcct@gmail.com<br /> <br /> 1<br /> <br /> Chương V: PHƯƠNG PHÁP ĐO SÂU TRƯỜNG CHUYỂN (TEM) .................... 37<br /> 5.1. PHƯƠNG PHÁP ĐO SÂU TRƯỜNG CHUYỂN........................................................... 37<br /> 5.1.1. Định nghĩa phương pháp đo sâu trường chuyển .......................................... 37<br /> 5.1.2. Đặc điểm của phương pháp trường chuyển ................................................. 37<br /> 5.1.3. Bản chất của phương pháp trường chuyển .................................................. 38<br /> 5.1.4. Cơ chế đo sâu trường chuyển theo nguyên lý thời gian ............................... 38<br /> 5.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP TRƯỜNG CHUYỂN ................................... 38<br /> 5.3. PHƯƠNG PHÁP KỸ THUẬT ĐO SÂU TRƯỜNG CHUYỂN ......................................... 39<br /> 5.3.1. Đặc điểm của tín hiệu trường chuyển ......................................................... 39<br /> 5.3.2. Nguyên tắc phát và thu trường chuyển ....................................................... 39<br /> 5.3.3. Máy đo trường chuyển ............................................................................... 40<br /> 5.3.4. Phương pháp kỹ thuật đo sâu trường chuyển .............................................. 41<br /> 5.4. XỬ LÝ TÀI LIỆU ĐO SÂU TRƯỜNG CHUYỂN ......................................................... 43<br /> 5.4.1. Công thức đường cong theo thời gian ......................................................... 43<br /> 5.4.2. Công thức đường cong đo sâu trường chuyển theo chiều sâu ...................... 44<br /> 5.4.3. Phương pháp phân tích định lượng đường cong đo sâu trường chuyển ....... 45<br /> 5.4.4. Biểu diễn kết quả đo sâu trường chuyển ..................................................... 46<br /> 5.5. ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐO SÂU TRƯỜNG CHUYỂN.......................................................47<br /> Chương VI: PHƯƠNG PHÁP ĐO SÂU CỘNG HƯỞNG TỪ HẠT NHÂN .......... 49<br /> 6.1. PHƯƠNG PHÁP ĐO SÂU CỘNG HƯỞNG TỪ HẠT NHÂN .......................................... 49<br /> 6.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP ĐO SÂU CỘNG HƯỞNG TỪ HẠT NHÂN...... 49<br /> 6.3. PHƯƠNG PHÁP KỸ THUẬT ĐO SÂU CỘNG HƯỞNG TỪ HẠT NHÂN ......................... 50<br /> 6.4. CƠ SỞ VẬT LÝ ĐỊA CHẤT CỦA PHƯƠNG PHÁP ĐO SÂU CỘNG HƯỞNG TỪ HẠT NHÂN<br /> <br /> ................................................................................................................................ 51<br /> 6.5. ĐIỀU KIỆN VÀ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐO SÂU CỘNG HƯỞNG TỪ HẠT<br /> NHÂN ĐỂ TÌM KIẾM NƯỚC NGẦM ............................................................................. 53<br /> <br /> 6.5.1. Điều kiện áp dụng phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân ........................... 53<br /> 6.5.2. Áp dụng đo sâu cộng hưởng từ hạt nhân để tìm kiếm nước ngầm ............... 53<br /> Chương VII: PHƯƠNG PHÁP ĐO SÂU TỪ TELLUA ÂM TẦN.......................... 55<br /> 7.1. TRƯỜNG TỪ - TELLUA CỦA TRÁI ĐẤT ................................................................. 55<br /> 7.1.1. Nguồn gốc trường từ - tellua ...................................................................... 55<br /> 7.1.2. Mô hình Trikhônốp-Karhina ...................................................................... 56<br /> 7.1.3. Trường từ -telua trên môi trường vỏ trái đất với mô hình 1D ...................... 57<br /> 7.1.4. Trở kháng của môi trường phân lớp nằm ngang ......................................... 57<br /> 6.1.5. Các giá trị tiệm cận của trở kháng .............................................................. 58<br /> 7.1.6. Hai khoảng tần số tương ứng với cấu trúc vỏ Quả đất................................. 59<br /> 7.2. PHƯƠNG PHÁP ĐO SÂU TỪ - TELUA (MTZ) TRONG MÔI TRƯƠNG 1D ..................... 60<br /> 7.2.1. Định nghĩa ................................................................................................. 60<br /> 7.2.2. Công thức tính điện trở suất: ...................................................................... 61<br /> 7.2.3. Đường cong đo sâu MTZ lý thuyết ............................................................. 61<br /> 7.2.4. Phương pháp kỹ thuật đo sâu MTZ ............................................................ 62<br /> 7.2.5. Phương pháp xử lý tài liệu đo sâu MTZ trong môi trường 1D..................... 63<br /> 7.2.6. Khả năng áp dụng phương pháp đo sâu từ - tellua để tìm kiếm nước ngầm . 65<br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 66<br /> <br /> nhieu.dcct@gmail.com<br /> <br /> 2<br /> <br /> MỞ ĐẦU<br /> Đối tượng của địa chất thủy văn là các tầng chứa nước ngầm. Thông<br /> thường các đối tượng này đều nằm dưới lớp phủ, do đó để phát hiện chúng<br /> không thể không áp dụng các phương pháp địa vật lý.<br /> Để áp dụng có hiệu quả các phương pháp địa vật lý trong việc phát<br /> hiện các đối tượng chứa nước, giáo trình này sẽ giới thiệu ngắn gọn cơ sở<br /> toán lý, phương pháp kỹ thuật thi công và xử lý tài liệu của các phương<br /> pháp địa vật lý và các thí dụ được áp dụng trong địa chất thủy văn.<br /> Giáo trình sử dụng cho học viên cao học ngành địa chất thủy văn, tức<br /> là những người đã học giáo trình địa vật lý đại cương, do vậy đây là<br /> phương pháp địa vật lý đã được nâng cao, chủ yếu là các phương pháp<br /> thăm dò điện 2D và một số phương pháp hiện đại như: đo sâu trường<br /> chuyển, cộng hưởng từ hạt nhân và đo sâu từ - tellua âm tần đã và đang<br /> được sử dụng có hiệu quả trên thế giới và đã được áp dụng ở Việt Nam<br /> trong những năm gần đây.<br /> <br /> nhieu.dcct@gmail.com<br /> <br /> 3<br /> <br /> Chương I:<br /> MÔI TRƯỜNG ĐỊA ĐIỆN TRONG ĐỊA CHẤT THỦY VĂN<br /> 1.1. CÁC TÍNH CHẤT ĐIỆN CỦA MÔI TRƯỜNG ĐỊA CHẤT THỦY VĂN<br /> <br /> Dòng điện truyền dẫn trong môi trường đất đá ở tầng nông theo hai<br /> phương thức chính: dẫn điện điện tử và dẫn điện ion. Trong dẫn điện điện<br /> tử, dòng điện được truyền dẫn thông qua các điện tử tự do giống như trong<br /> các kim loại. Trong dẫn điện ion dòng điện được truyền qua thông qua sự<br /> dịch chuyển của các ion trong môi trường nước dưới đất. Trong các khảo<br /> sát địa chất thủy văn và môi trường, dẫn điện ion là cơ chế thông dụng<br /> nhất. Dẫn điện điện tử chỉ có vai trò quan trọng khi có sự hiện diện của các<br /> khoáng vật dẫn điện như các sulfur, graphit kim loại…<br /> <br /> Hình 1.1 Giá trị điện trở suất đặc trưng của các đối tượng<br /> Điện trở suất của các đá thông dụng, các vật liệu đất và hóa chất<br /> được trình bày trong hình 1.1. Theo đó, các đá xâm nhập và biến chất<br /> thường có giá trị điện trở suất rất cao, giá trị điện trở suất của các đá này<br /> phụ thuộc rất lớn vào độ nứt nẻ và mức độ chứa nước. Vì vậy, giá trị điện<br /> nhieu.dcct@gmail.com<br /> <br /> 4<br /> <br />

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản