LA39.002_Nghiên cứu tương quan tỷ số các đồng vị phóng xạ môi trường và ứng dụng trong bài toán đánh giá nguồn gốc trầm tích
Nguồn gốc trầm tích là một thông số quan trọng trong lĩnh vực nghiên cứu địa chất và môi trường. Thông tin này giúp chúng ta hiểu biết về diễn biến các quá trình trong quá khứ, trên cơ sở đó có thể dự báo xu thế trong tương lai. Do đó, bài toán nhận biết nguồn gốc trầm tích luôn được quan tâm từ nhiều góc độ khác nhau. Đối với nước ta, nhu cầu nhận biết nguồn gốc trầm tích tại các hồ chứa nước, vùng cửa sông và vùng ven biển đang ngày càng bức thiết. Đối với các hồ chứa mà đặc biệt là hồ thuỷ điện, ngoài thông số tốc độ bồi lắng trầm tích cần phải được xác định sau từng khoảng thời gian để đánh giá tuổi thọ hồ và an toàn đập, nguồn gốc trầm tích gây bồi lấp hồ là một thông tin quan trọng cần có trong kế hoạch xây dựng giải pháp công trình và phi công trình nhằm giảm thiểu bồi lắng, duy trì tuổi thọ thiết kế của nhà máy.
Đối với các vùng cửa sông – nơi đang tồn tại các kênh dẫn tàu, cơ chế và nguồn gốc trầm tích gây bồi lấp luồng tàu là một đề tài đang được quan tâm của nhiều nhà chuyên môn cũng như các nhà quản lý. Luồng tàu vào cảng Hải Phòng trên cửa Nam Triệu và luồng tàu cảng Cần Thơ trên cửa Định An là những ví dụ điển hình về mức độ bồi lấp nghiêm trọng của trầm tích. Tại các vùng này, độ sâu của luồng tàu thường không duy trì được lâu sau nạo vét, trung bình chỉ sau khoảng hai đến ba tháng là bị trả về độ sâu tự nhiên. Nguồn gốc trầm tích là một cơ sở khoa học quan trọng để có thể lý giải về tính hợp lý của luồng tàu hiện tại, cũng như về các biện pháp công trình bảo vệ luồng. Đối với vùng ven biển nước ta, sự biến đổi khí hậu toàn cầu đang làm thay đổi quy luật bồi/ xói đã được hình thành trong quá khứ. Nhiều vùng ngập mặn đang bị xói lở nghiêm trọng trong thời gian gần đây (Cửa Sông Dinh – Bình Thuận, Gành Hào – Bạc Liêu, v.v…). Để dự báo được xu thế biến đổi của đường bờ biển trong tương lai, rất cần nhiều thông tin phải được thu thập, trong đó nguồn gốc trầm tích là một thông tin không thể thiếu được.
Trên thế giới, các đặc trưng của trầm tích như khoáng vật học, màu sắc, từ tính, thành phần nguyên tố hoá học đã được nghiên cứu khá sớm và áp dụng thành công tại nhiều vùng để nhận biết nguồn gốc trầm tích [24,25,28,34,36,89 92]. Tuy thế, người ta nhận thấy không có bất kỳ một đặc trưng nào có thể chỉ thị nguồn gốc trầm tích cho mọi vùng địa chất. Vì vậy, công việc tìm kiếm các chất chỉ thị mới để nghiên cứu nguồn gốc trầm tích vẫn luôn luôn thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học. Nghiên cứu sử dụng các đồng vị phóng xạ môi trường làm chất chỉ thị cho nguồn gốc trầm tích là một hướng mới trong thời gian gần đây. Các công trình công bố phần lớn được thực hiện tại các nước có nền khoa học tiên tiến như Mỹ, Anh, Úc. Các đồng vị phóng xạ rơi lắng như Be, 137 Cs, 210 Pb được nghiên cứu sử dụng để nhận biết tầng đất xuất xứ của trầm tích và cơ chế xói mòn lưu vực [31,33,43,47,75,81,85,86]. Các đồng vị phóng xạ dãy urani và thori được nghiên cứu để ứng dụng trong khảo sát đánh giá nguồn gốc không gian của trầm tích [60,64,65,71,72,79,88,93,94].
Tại Việt Nam, đồng vị phóng xạ môi trường chủ yếu được sử dụng để nghiên cứu xói mòn đất và tốc độ tích luỹ trầm tích [5,6,7,12,14,16 18,39]. Các công trình nghiên cứu liên quan đến nguồn gốc trầm tích khá ít, việc sử dụng đồng vị phóng xạ để nghiên cứu nguồn gốc trầm tích còn rất hạn chế. Trong những năm qua, đồng vị phóng xạ nhân tạo đã được sử dụng để nghiên cứu cơ chế và nguồn gốc gây bồi lấp các luồng tàu trong vùng cửa sông [13,27,37]. Các chỉ thị phóng xạ nhân tạo loại này chỉ cho chúng ta hình ảnh di chuyển bùn cát đáy trong một vùng hẹp vài km và trong khoảng thời gian vài tháng. Việc sử dụng các đồng vị phóng xạ môi trường để nghiên cứu nguồn gốc trầm tích đối với một vùng không gian rộng và trong khoảng thời gian dài chưa được tiến hành ở nước ta.
Trong bối cảnh như thế, đề tài luận án được đặt ra nhằm mục tiêu:
• Cải tiến, phát triển thêm công cụ phân tích các đồng vị phóng xạ môi trường có độ chính xác và ổn định cao, đáp ứng yêu cầu của bài toán nghiên cứu nguồn gốc trầm tích sử dụng đồng vị phóng xạ tự nhiên;
• Khảo sát, nghiên cứu quy luật phân bố hàm lượng, tỷ số đồng vị của các đồng vị phóng xạ môi trường trong đất bề mặt và trong trầm tích, trong mối quan hệ xói mòn – trầm tích, đối với các loại đất phổ biến trong vùng đất dốc ở Tây Nguyên và Đông Nam Bộ; từ đó, xây dựng phương pháp ứng dụng đồng vị phóng xạ môi trường để nghiên cứu nguồn gốc trầm tích tại Việt Nam.
Để đạt được mục tiêu trên, luận án cần giải quyết các nội dung sau:
1. Cải tiến phương pháp phân tích các đồng vị phóng xạ môi trường trên phổ kế gamma nhằm nâng cao độ chính xác và độ ổn định theo thời gian.
2. Phát triển phương pháp phân tích các đồng vị thori trên hệ phổ kế anpha.
3. Khảo sát sự phân bố hàm lượng đồng vị 3 137 Cs: (i) Trong đất bề mặt đối với các loại hình sử dụng đất phổ biến trong vùng Tây Nguyên và Đông Nam Bộ; (ii) Trong trầm tích và trong đất gốc đối với các dạng sử dụng đất khác nhau.
4. Khảo sát sự phân bố hàm lượng và tỷ số các đồng vị phóng xạ dãy urani và thori: (i) Trong đất bề mặt theo độ sâu và theo vị trí không gian; (ii) Trong trầm tích theo độ sâu và theo không gian; (iii) Trong trầm tích và trong đất gốc.
5. Khảo sát sự phân bố hàm lượng và tỷ số đồng vị phóng xạ trong các cấp hạt khác nhau của đất và trầm tích nhằm đánh giá ảnh hưởng của quá trình phân tách cấp hạt trong tự nhiên.
6. Xây dựng phương pháp sử dụng các đặc trưng phóng xạ (đồng vị và tỷ số đồng vị) để nghiên cứu nguồn gốc trầm tích; tiến hành thử nghiệm trên một số lưu vực có quy mô diện tích khác nhau nhằm minh chứng cho khả năng của phương pháp và ý nghĩa thực tiễn của luận án
