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 v ViÖn 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 Xuân Phúc, gs.ts Bùi Công Quế, gs.tskh Trần Văn Sung, pgs.ts Phạm Huy Tiến, gs.ts Trần Mạnh Tuấn, gs.tskh Nguyễn ái Việt Lời giới thiệu Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam là cơ quan nghiên cứu khoa học tự nhiên và công nghệ đa ngành lớn nhất cả nớc, có thế mạnh trong nghiên cứu cơ bản, nghiên cú và phát triển công nghệ, điều tra tài nguyên thiên nhiên và môi trờng Việt Nam. Viện tập trung một đội ngũ cán bộ nghiên cứu có trình độ cao, cơ sở vật chất kỹ thuật hiện đại đáp ứng các yêu cầu về nghiên cứu và thực nghiệm của nhiều ngành khoa học tự nhiên và công nghệ. Trong suốt 30 năm xây dựng và phát triển, nhiều công trình và kết quả nghiên cứu có giá trị của Viện đã ra đời phục vụ đắc lực cho sự nghiệp xây dựng và bảo vệ Tổ quốc. Để tổng hợp và giới thiệu có hệ thống ở trình độ cao, các công trình và kết quả nghiên cứu tới bạn đọc trong nớc và quốc tế, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam quyết định xuất bản bộ sách chuyên khảo. Bộ sách tập trung vào ba lĩnh vực sau: Nghiên cứu cơ bản; Phát triển và ứng dụng công nghệ cao; Tài nguyên thiên nhiên và môi trờng Việt Nam. Tác giả của các chuyên khảo là những nhà khoa học đầu ngành của Viện hoặc các cộng tác viên đã từng hợp tác nghiên cứu. Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam xin trân trọng giới thiệu tới các quý đọc giả bộ sách này và hy vọng bộ sách chuyên khảo sẽ là tài liệu tham khảo bổ ích, có giá trị phục vụ cho công tác nghiên cứu khoa học, ứng dụng công nghệ, đào tạo đại học và sau đại học. Hội đồng Biên tập Hμ NéI - 2007 Tr−êng ®Þa tõ kÕt qu¶ kh¶o s¸t t¹i viÖt nam vμ MỤC 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 2. Biểu diễn giải tích trường địa từ ………………… 47 3. Biến thiên thế kỷ của trường địa từ ……………… 52 4. Sự đảo cực của trường địa từ và cấu trúc bên trong của Trái đất ……………………………………… 61 5. Trường địa từ và cấu trúc vỏ Trái đất …………… 65 6. Về nguồn gốc của trường địa từ ………………… 74 Chương III. Trường địa từ và môi trường xung quanh Trái đất ……………………… 81 1. Trường địa từ có nguồn gốc bên ngoài Trái đất … 81 2. Chỉ số tính hoạt động trường địa từ ………………. 88 3. Từ quyển và môi trường xung quanh Trái đất ……. 94 4. Quan hệ Mặt trời – Trái đất ………………………. 95 5. Dự báo thời tiết vũ trụ …………………………… 102 6. Sinh địa từ ………………………………………… 106 7. Trường địa từ - một công cụ trong cuộc sống ……. 109 ii Chương IV. Nghiên cứu biến thiên của trường địa từ trên lãnh thổ Việt Nam ………………… 111 1. Các đài, trạm quan trắc địa từ tại Việt Nam ………. 111 2. Xác định vị trí của xích đạo từ trên lãnh thổ Việt Nam ………………………………………………. 114 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 1991.5,1997.5 và 2002.5 …………………………. 166 5. Xây dựng bản đồ từ trường bình thường trên lãnh thổ Việt Nam …………………………………… 173 6. Biến thiên thế kỷ ở Việt nam theo các tài liệu quan trắc năm 1991 và 1997 …………………………… 176 Chương VI. Nghiên cứu cổ từ tại Việt Nam …………. 183 1. Từ dư tự nhiên của đất đá ………………………… 183 2. Các phương pháp nghiên cứu cổ từ ………………. 190 iii 3. Nghiên cứu cổ từ bazan Kainozoi tại Việt Nam …. 200 4. Sự hình thành độ từ dư hoá học trên khoáng macnetit và cơ chế tái nhiễm từ trong đất đá …… 209 5. Nghiên cứu cổ từ các đá trầm tích Jura-Creta hai phía đới đứt gãy Sông Hồng tại miền Bắc Việt Nam. ……………………………………………… 228 Chương VII. Nghiên cứu ứng dụng trường địa từ tại Việt Nam ……………………………… 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 ………………… 324 4. Chương trình nghiên cứu cấu trúc sâu của Trái đất (SEDI) …………………………………………… 326 5. Chương trình tương quan địa chất quốc tế (IGCP) 327 6. Hội thảo Pháp - Việt 1997: Sự tiến hoá và địa động lực ở Việt Nam …………………………………… 329 7. Địa chỉ một số Trung tâm số liệu Vật lý địa cầu quốc tế …………………………………………… 331 iv THAY LỜI TỰA Tôi trở thành sinh viên năm thứ nhất khoa Vật lý thuộc chuyên ngành Vật lý địa cầu tại trường Đại học tổng hợp Matxcơva vào năm 1963. Hồi đó nhà trường có một thông lệ là bố trí các giáo sư giỏi nhất dạy cho sinh viên năm dưới, cho nên chúng tôi đã được học về Vật lý địa cầu đại cương với Giáo sư E. F. Xavarenxki, viện sĩ thông tấn Viện Hàn lâm khoa học Liên xô. Mở đầu bài giảng của mình, viện sĩ Xavarenxki chiếu cho chúng 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 [...]... 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 7 Chng I Trng a t nh vy, mt v trớ nm Bc Bng Dng, cũn v trớ th hai nm Nam Bng Dng (H.1.6) cực địa từ bắc N (cực bắc địa lý) cực từ bắc o (I = oC (I=9090 ) O 11.5 xích đạo từ o (I = C (I=0o0 ) Xích đạo địa từ xích đạo địa lý dipole từ cực từ nam O (I=... (I = C (I=0o0 ) Xích đạo địa từ xích đạo địa lý dipole từ cực từ nam O (I= -90 (I= -90o)C cực địa từ nam Hỡnh 1.6 Mụ hỡnh dipole t cú trc xuyờn tõm nghiờng (ngun t liu:NASA [27]) Do trc dipole nghiờng vi trc a lý mt gúc 11o5, cho nờn cc bc v cc nam a lý khụng trựng vi cc t bc v cc t nam (H.1.6) Ti cc t, kim nam chõm hng vuụng gúc vi mt t (gúc I= 90o), thnh phn nm ngang bng 0 v la bn khụng ch ra c hng... k t xỏc nh trờn cỏc ỏ bazalt ca Vit Nam, cng nh cỏc kt qu nghiờn cu c t i t góy Sụng Hng ó gúp phn phc hi lch s phỏt trin kin to a cht Vit Nam Chng VII gii thiu cỏc kt qu ng dng trng i t ti Vit Nam, bao gm ỏp dng phng phỏp t tellua trong kho sỏt nc ngm ng bng Nam b, trong nghiờn cu cu trỳc sõu ca i t góy Sụng Hng, nh hng ca bóo t lờn h thng truyn ti in ti Vit Nam, v t cm v phng phỏp MSEC trong xỏc... ng sc ny l rc mt st lờn mt tm bỡa giy ri sau ú a thanh nam chõm cc mnh di tm bỡa Cỏc ht mt st s t sp xp dc theo cỏc ng sc xung quanh thanh nam chõm Trỏi t cng tỏc ng y ht mt nam chõm cc ln V chỳng ta cú th hỡnh dung ra cỏc ng sc khụng nhỡn thy ca trng a t nh trờn H.1.4, nu tng tng rng Trỏi t cú cha mt thanh nam chõm trong lũng nú v hng t bc xung nam Hỡnh 1.4 Trng lng cc ca Trỏi t (ngun t liu: NASA [27])... Trong mi u cm bin cú mt nam chõm nh Nam chõm D c treo trờn mt si dõy thch anh khụng xon, v trớ nm ngang trong mt phng kinh tuyn t v quay theo s bin thiờn ca mt phng ny Nam chõm H c treo trờn mt si dõy vi xon khỏ cú th quay i c mt gúc vuụng m vn nm trong hng ụng - Tõy Khi trng H tng, nam chõm chuyn ng v phớa kinh tuyn lm tng xon cho n khi thit lp c mt trng thỏi cõn bng Nam chõm Z cú mt trc nm ngang,... nm ngang, c t lch tõm sao cho nam chõm nm ngang theo hng ụng Tõy, cú ngu lc t cõn bng vi ngu lc trng trng Trng tõm ca nam chõm nm di trc mt chỳt, sao cho khi cú mt s tng ca Z s gõy ra mt nghiờng ca nam chõm, v nh vy s lm tng ngu lc trng trng, cho ti khi trng thỏi cõn bng c thit lp S dao ng ca cỏc nam chõm c cm nhn nh mt chựm ỏnh sỏng phn x t mt chic gng nh gn vo mi nam chõm Cỏc chựm ỏnh sỏng phn... qu nghiờn cu bin thiờn t Vit Nam, t vic gii thiu v cỏc i, trm quan trc a t Vit nam n vic xỏc nh v trớ ca xớch o t trờn lónh th Vit Nam, quan trc dũng in xớch o, c bit lm sỏng t cỏc c im bin thiờn t liờn quan vi dũng in xớch o Chng V gii thiu cỏc kho sỏt chi tit trong vic t chc mng li quan trc bin thiờn th k ca trng a t v xõy dng cỏc bn t trng bỡnh thng lónh th Vit Nam, bao gm vic o cỏc giỏ tr tuyt... sau: H = F cos I; Z = F sin I = H tg I; X= H cos D; Y= H sin D; X2 + Y2 = H2; X2+Y2+Z2=H2+Z2=T2; (1.1) hng Bắc (địa lý) hớng Bc (a lý) X D I Z hớng vào hng vo tâmTrỏi t tõm trái đất Y hớng hng ụng đông H F F FCng ton phnphần - - Cờng độ toàn D - t từ thiên D- độthiờn I t khuynh I - - độ từ khuynh H - thành phần nằm H- thnh phn nm ngangngang Z - thành phần thẳng Z- thnh phn thng ng đứng Hỡnh 1.5 Cỏc... W.Gilbert ch ra rng v thc cht, Trỏi t l mt chic nam chõm khng l ễng ó a ra gi thuyt cho rng Trỏi t l mt qu cu nhim t ng nht, ngun gc v c im nhim t ca Trỏi t nm chớnh trong bn thõn nú Nu ta gi thit rng momen t c tp trung trong mt chic nam chõm nm cỏch tõm Trỏi t khong 400 km thỡ hng ca trc nhim t ca chic nam chõm ny to vi trc quay ca Trỏi t mt gúc ~11.5 Trng do nam chõm to nờn gi l trng lng cc Cc t ca bỏn... Do ú cn lu ý v s khỏc nhau trong thit k gia la bn s dng bc bỏn cu v nam bỏn cu ú chớnh l v trớ ca trng vt cõn bng (balance), tc l trng lng t vo u kim la bn gi cho nú ti v trớ nm ngang v cú th quay t do Ti bc bỏn cu, trng a t hng vo bờn trong Trỏi t, nờn kim la bn cú trng vt gn lờn u nam ca kim gi cho nú mt phng ngang Ti nam bỏn cu, trng vt phi t vo u bc ca kim la bn Nu khụng thay 10 Nguyn Th . 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 v . tích trường địa từ ………………… 47 3. Biến thiên thế kỷ của trường địa từ ……………… 52 4. Sự đảo cực của trường địa từ và cấu trúc bên trong của Trái đất ……………………………………… 61 5. Trường địa từ và cấu. ứng dụng trường địa từ tại Việt Nam ……………………………… 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