Khảo sát cấu trúc địa chất bằng phương pháp chụp cắt lớp ảnh điện 2d-3d (có kiểm chứng bằng khoan thăm dò) tại khu vực thuộc quận ngũ hành sơn, thành phố đà nẵng

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM

KHOA VẬT LÝ

TRẦN THỊ NGỌC DUYÊN

KHẢO SÁT CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT

BẰNG PHƢƠNG PHÁP CHỤP CẮT LỚP

ẢNH ĐIỆN 2D-3D (CÓ KIỂM CHỨNG BẰNG

KHOAN THĂM DÒ) TẠI KHU VỰC THUỘC

QUẬN NGŨ HÀNH SƠN, THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Đà Nẵng, 2018

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM

KHOA VẬT LÝ

TRẦN THỊ NGỌC DUYÊN

KHẢO SÁT CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT

BẰNG PHƢƠNG PHÁP CHỤP CẮT LỚP

ẢNH ĐIỆN 2D-3D (CÓ KIỂM CHỨNG BẰNG

KHOAN THĂM DÒ) TẠI KHU VỰC THUỘC

QUẬN NGŨ HÀNH SƠN, THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Chuyên ngành: Vật lý học

Khóa học: 2014 - 2018

Ngƣời hƣớng dẫn: ThS. Lƣơng Văn Thọ

Đà Nẵng, 2018

Trang I

LỜI CẢM ƠN

Trƣớc tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Quý thầy cô trƣờng

Đại học Sƣ Phạm. ĐH Đà Nẵng đã tận tình giảng dạy và truyền đạt kiến thức cho

chúng em trong suốt thời gian học tập tại giảng đƣờng đại học. Đặc biệt là thầy

Th.S. Lƣơng Văn Thọ, ngƣời đã tận tình hƣớng dẫn giúp đỡ và tạo mọi điều kiện để

em có thể hoàn thành bài khóa luận này một cách tốt nhất.

Ngoài ra, tôi xin cảm ơn những ngƣời bạn thân thiết đã giúp đỡ, đóng góp

những ý kiến hữu ích cho đề tài nghiên cứu này.

Cuối cùng con xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến bố mẹ và anh chị, những

ngƣời đã luôn theo sát, giúp đỡ con cả về vật chất, tinh thần và luôn tạo mọi điều

kiện tốt nhất để con có thể hoàn thành tốt nhiệm vụ học tập của mình.

Trong quá trình thực hiện bài khóa luận này vì kiến thức còn hạn chế nên

không tránh khỏi những thiếu sót cần bổ sung kính mong nhận đƣợc sự thông cảm

và góp ý chân thành từ thầy và các bạn để bài khóa luận đƣợc hoàn chỉnh hơn.

Xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng, ngày 24 tháng 04 năm 2018

Sinh viên thực hiện

Trần Thị Ngọc Duyên

Trang II

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN.........................................................................................................................I

MỤC LỤC ............................................................................................................................ II

DANH MỤC BẢNG BIỂU .................................................................................................VI

DANH MỤC HÌNH........................................................................................................... VII

A. MỞ ĐẦU......................................................................................................................1

1. Lý do chọn đề tài..........................................................................................................1

2. Mục tiêu nghiên cứu.....................................................................................................2

3. Nhiệm vụ nghiên cứu ...................................................................................................2

4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ...............................................................................3

4.1. Đối tƣợng nghiên cứu ................................................................................................ 3

4.2. Phạm vi nghiên cứu.................................................................................................... 3

5. Phƣơng pháp nghiên cứu..............................................................................................3

5.1. Phƣơng pháp lý thuyết ............................................................................................... 3

5.2. Phƣơng pháp thực nghiệm ......................................................................................... 3

B. NỘI DUNG ..................................................................................................................4

CHƢƠNG I............................................................................................................................4

CƠ SỞ VẬT LÍ - ĐỊA CHẤT CỦA PHƢƠNG PHÁP THĂM DÒ ĐIỆN...........................4

1.1. Tính chất dẫn điện của vật chất dƣới mặt đất...............................................................4

1.2. Các yếu tố ảnh hƣởng đến tính dẫn điện của vật chất dƣới mặt đất.............................6

1.2.1. Thành phần khoáng vật.............................................................................................. 6

1.2.2. Kiến trúc bên trong đất đá.......................................................................................... 6

1.2.3. Độ ẩm......................................................................................................................... 7

1.2.4. Độ rỗng và độ nứt vỏ ................................................................................................. 7

1.2.5. Độ khoáng hóa của nƣớc ngầm.................................................................................. 8

1.2.6. Nhiệt độ và áp suất..................................................................................................... 9

1.2.6.1. Nhiệt độ ................................................................................................................... 9

1.2.6.2. Áp suất................................................................................................................... 10

CHƢƠNG II ........................................................................................................................13

2.1. Tổng quan lý thuyết của phƣơng pháp thăm dò điện .................................................13

2.1.1. Cơ sở lý thuyết của phƣơng pháp thăm dò điện....................................................... 13

2.1.2. Bài toán cơ sở của môi trƣờng nửa không gian ....................................................... 13

2.1.3. Xác định hàm thế ..................................................................................................... 15

2.1.4. Điện trở suất biểu kiến trong phƣơng pháp thăm dò điện........................................ 23

2.2. Tổng quan lý thuyết của phƣơng pháp ảnh điện hai chiều (2D) ................................27

Trang III

2.2.1. Cơ sở lý thuyết của phƣơng pháp ảnh điện hai chiều (2D)...................................... 28

2.2.2. Bài toán thuận trong phƣơng pháp thăm dò ảnh điện hai chiều (2D)...................... 29

2.2.3. Bài toán ngƣợc trong phƣơng pháp thăm dò ảnh điện hai chiều (2D)..................... 30

2.2.3.1. Phƣơng pháp bình phƣơng tối thiểu ...................................................................... 31

2.2.3.2. Tính toán các đạo hàm riêng phần......................................................................... 34

2.2.3.2.1. Mô hình cho môi trƣờng nửa không gian đồng nhất 34

2.2.3.2.2. Tính các đạo hàm riêng phần 36

CHƢƠNG 3 .........................................................................................................................40

3.1. Độ nhạy của cấu hình thiết bị Wenner-Alpha ............................................................40

3.1.1. Hàm độ nhạy 1D ...................................................................................................... 40

3.1.2. Hàm độ nhạy 2D ...................................................................................................... 42

3.1.3. Độ nhạy của thiết bị Wenner-Alpha ....................................................................... 44

3.2. Cấu hình thiết bị Wenner-Alpha trong khảo sát ảnh điện 2D ....................................46

3.2.1. Điện cực ................................................................................................................... 46

3.2.2. Máy đo ..................................................................................................................... 46

CHƢƠNG 4 .........................................................................................................................49

4.1. Vị trí khu vực khảo sát ...............................................................................................49

4.2. Quy trình đo thực địa..................................................................................................51

4.3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận ................................................................................52

4.3.1. Kết quả nghiên cứu .................................................................................................. 52

4.3.2. Thảo luận và giải đoán kết quả ................................................................................ 53

4.4. Kết quả khoan thăm dò...............................................................................................55

C. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ....................................................................................56

D. TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................................57

E. PHỤ LỤC...........................................................................................................................I

F. Ý KIẾN CỦA NGƢỜI HƢỚNG DẪN..............................................................................I

Trang IV

DANH MỤC KÍ HIỆU

+ ρ(Ω.m) Điện trở suất của vật chất.

+ ρapp (Ω.m) Điện trở suất biểu kiến đƣợc đo từ thực nghiệm.

+ ε (F/m) Độ điện thẩm.

+ μ (H/m) Độ từ thẩm.

+ η Độ phân cực.

+ ζ Độ dẫn điện

+ λ Hệ số bất đẳng hƣớng (hệ số thấm).

+ ρn (Ω.m) Điện trở suất theo phƣơng thẳng góc với lớp.

+ ρt (Ω.m) Điện trở suất theo phƣơng phân lớp ngang.

+ t (

oC) Nhiệt độ.

+ ρ18 (Ω.m) Điện trở suất ở 18oC.

+ α Hệ số nhiệt.

+



Tỷ lệ đá chứa trong chất lỏng.

+ a,m Tham số thực nghiệm.

+ J (A/m2

) Mật độ dòng điện.

+ δ Hàm Delta Dirac

+ ρx Điện trở suất theo phƣơng x

+ ρy Điện trở suất theo phƣơng y

+ ρz Điện trở suất theo phƣơng z

+ ρw (Ω.m) Điện trở suất của chất lỏng

+ E (V/m) Cƣờng độ điện trƣờng.

Trang V

+ I (A) Dòng phát.

+ U (V) Điện thế.

+ Grad U = ∆U Đạo hàm của điện thế theo các trục tọa độ.

+ ∂U/∂r Đạo hàm của điện thế theo tọa độ.

+ rC1P1= C1P1 (m) Khoảng cách giữa điện cực dòng thứ nhất và điện cực

thế thứ nhất.

+ rC1C2= C1C2 (m) Khoảng cách giữa điện cực dòng thứ nhất và điện cực

dòng thứ hai.

+ rC2P1= C2P1 (m) Khoảng cách giữa điện cực dòng thứ hai và điện cực

thế thứ nhất.

+ rC2P2= C2P2 (m) Khoảng cách giữa điện cực dòng thứ hai và điện cực

thế thứ hai.

+ k Tham số hình học.

+ R (Ω) Điện trở.

+ F3D, F2D, F1D Đạo hàm Frechet hay hàm độ nhạy 3D, 2D, 1D.

+ “a (m)” Khoảng cách giữa hai điện cực liên tiếp.

+ “L (m)” Chiều dài tối đa của thiết bị.

+ “n” Thừa số độ sâu của thiết bị.