Nghiên cứu ứng dụng thiết bị trọng lực tuyệt đối trong đo vẽ thành lập bản đồ dị thường trọng lực phục vụ điều tra cơ bản về tài nguyên và môi trường
Dị thường của trường hấp dẫn Trái đất đóng vai trò quan trọng trong cả đo đạc bản đồ và địa chất khoáng sản. Trong đo đạc bản đồ, dị thường trọng lực được sử dụng để xác định hình dạng của Trái đất - mô hình Geoid. Trong địa chất khoáng sản, dị thường trọng lực phục vụ nghiên cứu cấu trúc và trạng thái Trái đất. Trong Địa vật lý thăm dò, số liệu dị thường phục vụ thăm dò trọng lực, thành lập các bản đồ địa chất, tìm kiếm dầu khí, tìm kiếm và thăm dò khoáng sản, điều tra địa chất môi trường, địa chất thủy văn và địa chất kiến tạo... kết hợp với các thuật toán xử lý thích hợp có thể tiến hành minh giải các trường trọng lực thu được nhằm dự báo được những đặc điểm quan trọng trong cấu trúc địa chất, phân biệt sự phân bố của nhiều loại vật chất khác nhau trong lòng đất.
Chính sự thay đổi của dị thường trọng lực cho phép chúng ta xác định được hình dạng, kích thước, độ sâu của các khoáng sản dưới lòng đất… Nếu cùng một tỷ lệ đo vẽ, bản đồ dị thường có độ chính xác cao hơn sẽ phân biệt tốt hơn và chính xác hơn các dị thường so với bản đồ có tỷ lệ tương đương, mà ở đó sẽ làm “lu mờ” hoặc “mất” các dị thường nhỏ, đặc biệt tại các biên ở đó cho phép phân biệt chính xác các ranh giới khoáng sản ẩn sâu hay lộ rõ cấu trúc địa chất. Với trình độ công nghệ, thiết bị, phần mềm hiện nay hoàn toàn có thể nâng cao được độ chính xác của bản đồ dị thường.
Đối với lĩnh vực địa chất khoáng sản, Thông tư 05/2011/TT-BTNMT về thăm dò trọng lực đã quy định đầy đủ về chỉ tiêu lỹ thuật, quy trình thành lập bản đồ dị thường Faye và Bouguer, kết hợp với TCVN 9434:2012 tiêu chuẩn quốc gia về điều tra, đánh và thăm dò khoáng sản – công tác trắc địa phục vụ địa vật lý, cho phép ứng dụng tài liệu trọng lực trong thăm dò cũng như điều tra cơ bản về địa chất khoáng sản. Tuy nhiên cùng khái niệm dị thường trọng lực nhưng trong lĩnh vực đo đạc bản đồ lại sử dụng một công thức khác theo thông tư 08/2012/TT-BTNMT về đo đạc trọng lực chi tiết, hai lĩnh vực còn chưa thống nhất về cách tính giá trị dị thường, do vậy không thể sử dụng chung số liệu dị thường.
Bộ Tài nguyên và Môi trường đã có Thông tư 05/2011/TT-BTNMT về thăm dò trọng lực, Thông tư 08/2012/TT-BTNMT về đo đạc trọng lực chi tiết, so với một số quốc gia phát triển các tiêu chuẩn kỹ thuật về đo trọng lực, lập bản đồ dị thường trọng lực, thì tiêu chuẩn Việt Nam cơ bản tương đồng với các nước như Canada, Mỹ, Úc. Tuy nhiên vấn đề là chúng ta có thể đo vẽ và xử lý tài liệu trọng lực theo công nghệ và thiết bị truyền thống để đạt được yêu cầu kỹ thuật như vậy không, đặc biệt là tỷ lệ 1:5.000 và 1:10.000 thì chúng ta chưa có quy định về các tiêu chuẩn kỹ thuật trong xác định các số hiệu chỉnh này, đặc biệt chưa có thử nghiệm dùng FG5x trong đo mạng lưới tựa phục vụ đo điểm thường, kết hợp với nâng cao chất lượng của các số hiệu chỉnh. Chính vì vậy, nhằm hoàn thiện quy trình cũng như tiêu chuẩn kỹ thuật trong quá trình thành lập bản đồ dị thường Faye và Bouguer dựa trên các công nghệ, thiết bị hiện đại, đáp ứng các yêu cầu của điều tra cơ bản trong lĩnh vực địa chất khoáng sản và lĩnh vực đo đạc bản đồ, TS. Lê Anh Dũng và nhóm nghiên cứu tại Viện khoa học Đo đạc và bản đồ đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng thiết bị trọng lực tuyệt đối trong đo vẽ thành lập bản đồ dị thường trọng lực phục vụ điều tra cơ bản về tài nguyên và môi trường” để có thể đề xuất được quy trình công nghệ và chỉ tiêu kỹ thuật trong hiệu chỉnh trọng lực, nâng cao độ chính xác của bản đồ dị thường trọng lực tỷ lệ 1:5.000 và 1:10.000 bằng thiết bị đo trọng lực tuyệt đối phục vụ điều tra cơ bản về tài nguyên môi trường.
Sau một thời gian triển khai thực hiện, đề tài đưa ra các kết luận như sau:
Trọng lực là số liệu điều tra cơ bản về trọng trường trái đất, sử dụng trong các bài toàn về nhiên cứu hình dạng, cấu trúc và thành phần vật chất của trái đất, phục vụ nhiều ứng dụng của cả 2 lĩnh vực địa chất khoáng sản và đo đạc bản đồ. Đề tài đã hoàn thành đầy đủ các nội dung nghiên cứu, đảm bảo đáp ứng được mục tiêu đề ra “Đề xuất được quy trình công nghệ và chỉ tiêu kỹ thuật trong hiệu chỉnh trọng lực, nhằm nâng cao độ chính xác của bản đồ dị thường trọng lực tỷ lệ 1:5.000 và 1:10.000 bằng thiết bị đo trọng lực tuyệt đối phục vụ điều tra cơ bản về tài nguyên môi trường”.
Đề tài đã phân tích và trình bày đầy đủ về khái niệm và cơ sở khoa học của 2 dị thường dùng cho 2 lĩnh vực địa chất khoáng sản và đo đạc bản đồ, làm rõ sự khác biệt và chưa thống nhất về cách xác định dị thường Faye và dị thường Bouguer từ đó đề xuất sử dụng thống nhất cách tính cho dị thường Faye và Bouguer, đảm bảo cho lĩnh vực địa chất khoáng sản và đo đạc bản đồ có thể sử dụng dữ liệu của nhau trong nghiên cứu về trọng lực.
Đề tài đã đánh giá đầy đủ các bước trong quy trình thành lập bản đồ dị thường Faye và Bouguer từ đó đề xuất các giải pháp kỹ thuật nhằm nâng cao độ chính xác của các bước trong thành lập bản đồ dị thường, từ đó nâng cao độ chính xác của các bản đồ dị thường. Đề tài đã ứng dụng công nghệ GNSS-CORS trong công tác trắc địa - địa hình.
Về độ cao đo bằng GNSS-CORS so với đo bằng thủy chuẩn tại 800 điểm chi tiết có sai số trung phương đạt ± 0,3423 m, đảm bảo yêu cầu của độ cao hạng IV.
Về tọa độ đo bằng GNSS-CORS-PPK tại 800 điểm chi tiết có sai số trung phương đạt ± 0,1846 m, đảm bảo yêu cầu về vị trí điểm đo trọng lực chi tiết.
Đề tài đã đề xuất ứng dụng thuật toán mới nhất trong tính toán hiệu chỉnh địa hình phục vụ xây dựng bản đồ dị thường Bouguer hình cầu mới. Thuật toán đã chia địa hình thành 4 vùng: vùng trong cùng, vùng gần, vùng xa và vùng ngoài cùng, tương ứng với các bán kính 16r; giải pháp xác định bán kính r cho vùng địa hình. Thuật toán này đã được cụ thể hóa trong phần mềm OASIS montaj trong tính toán địa vật lý, lập các bản đồ dị thường.
Đề tài đã tiến hành thực nghiệm bằng 2 nhóm giải pháp công nghệ trong “Thực nghiệm 1 và Thực nghiệm 2”, theo đó thực nghiệm 1 đã tiến hành các bước thành lập bản đồ dị thường trọng lực Faye và Bouguer tỷ lệ 1:5000 và 1:10.000 theo quy định tại Thông tư 05/2011/TT-BTNMT, thực nghiệm 2 đã tiến hành các bước thành lập bản đồ dị thường trọng lực Faye và Bouguer tỷ lệ 1:5000 và 1:10.000 theo các giải pháp công nghệ do đề tài đề xuất. Kết quả cho thấy dị thường Faye và Bouguer so sánh giữa 2 thực nghiệm (theo đánh giá trị đo kép) có sai số trung phương cho trị trung bình của các cặp trị đo hoàn toàn đáp ứng yêu cầu đối với cả 2 tỷ lệ 1:5.000 và 1:10000 từ (theo yêu cầu sai số xác định dị thường Faye và Bouguer từ 0,08 đến 0,10 mGal).
Đề tài đã đề xuất được quy trình và chỉ tiêu chuẩn kỹ thuật trong hiệu chỉnh trọng lực nhằm nâng cao độ chính xác của bản đồ dị thường trọng lực tỷ lệ 1:5.000 và 1:10.000 bằng thiết bị đo trọng lực tuyệt đối.
Từ các kết quả nghiên cứu thu được, đề tài kiến nghị cần điều chỉnh lại Thông tư 05/2011/TT-BNTMT với 2 nội dung: Thống nhất thuật ngữ và phương pháp tính dị thường khoảng không tự do đối với vùng đồng bằng; tính dị thường Faye cho vùng núi theo công thức do đề tài đề xuất. Bổ sung các yêu cầu tính số hiệu chỉnh đối với tính toán mạng lưới tựa trọng lực theo các số hiệu chỉnh do đề tài đề xuất. Điều chỉnh lại Thông tư 08/2012/TT-BTNMT với nội dung về phương pháp tính dị thường Faye và dị thường Bouguer theo công thức do đề tài đề xuất. Thống nhất cả lĩnh vực khi sử dụng độ cao chính trong các công thức tính hiệu chỉnh liên quan đến độ cao. Thống nhất sử dụng phương pháp tính hiệu chỉnh địa hình trong lập bản đồ dị thường Bouguer. Sử dụng công nghệ GNSS-CORS trong công tác trắc địa trọng lực. Các đơn vị thực hiện nhiệm vụ về trọng lực cần được trang bị phần mềm OASIS montaj để thống nhất dữ liệu dị thường.
Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 19815/2021) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.
