Bài viết Đặc điểm cấu trúc - kiến tạo và hệ thống hang động khu vực công viên địa chất toàn cầu UNESCO Cao nguyên đá Đồng Văn trình bày về đặc điểm cấu trúc - địa chất và mối quan hệ với hệ thống hang động khu vực Công viên địa chất toàn cầu Cao nguyên đá Đồng Văn.
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC - KIẾN TẠO VÀ HỆ THỐNG HANG ĐỘNG KHU VỰC CƠNG VIÊN ĐỊA CHẤT TỒN CẦU UNESCO CAO NGUYÊN ĐÁ ĐỒNG VĂN Đỗ Thị Yến Ngọc, Trần Tân Văn (1) Đoàn Thế Anh, Hoàng Xuân Đức Phạm Minh Hải TĨM TẮT Cơng viên địa chất toàn cầu (CVĐCTC) UNESCO Cao nguyên đá Đồng Văn (tỉnh Hà Giang), gồm huyện Quản Bạ, Yên Minh, Đồng Văn Mèo Vạc có diện tích 2.356 km2, thành lập ngày 9/9/2009 trở thành CVĐC UNESCO Việt Nam thứ hai Đông Nam Á ngày 3/10/2010 Trong năm gần đây, nhiều nghiên cứu rằng, hình thành địa hình karst hệ thống hang động chủ yếu kiểm soát kết hợp phức tạp hoạt động kiến tạo, phát triển địa mạo, q trình khí hậu thủy văn Bài báo trình bày đặc điểm cấu trúc - địa chất mối quan hệ với hệ thống hang động khu vực CVĐCTC Cao nguyên đá Đồng Văn Từ khóa: Cấu trúc - địa chất, kiến tạo, hang động, karst Nhận bài: 12/8/2022; Sửa chữa: 3/9/2022; Duyệt đăng: 5/9/2022 Mở đầu CVĐCTC UNESCO Cao nguyên đá Đồng Văn thuộc tỉnh Hà Giang (Hình 1) Bên cạnh đặc điểm, giá trị địa chất, địa mạo, địa tầng cổ sinh học, khu vực đặc trưng phát triển hang động cảnh quan karst kỳ thú Karst hệ thống hang động khơng có giá trị cảnh quan, du lịch đa dạng sinh học mặt đất mà hang động cịn nơi ghi lại thơng tin điều kiện cổ sinh trình phát triển kiến tạo [1] ▲Hình Vị trí ranh giới CVĐCTC Cao nguyên đá Đồng Văn Viện Khoa học Địa chất Khoáng sản Ở khu vực này, độ cao trung bình khoảng 1.500 m, có nơi lên đến 1.800 m, mức xâm thực địa phương thấp, khoảng 200 - 300 m phía Nam sơng Nhiệm 400 - 500 m dọc sơng Nho Quế phía Bắc phía Đơng (Hình 2) Lớp đất mặt bảo tồn dòng chảy bề mặt hầu hết ngắn, sớm bị cạn sau mùa mưa, phần lớn chìm lịng đất cửa hang hố sụt [10] Một số nghiên cứu [9] rằng, phân bố hệ thống hang động, bề mặt đứt gãy thềm/thung lũng sông suối độ cao khác khu vực phụ thuộc vào chuyển động kiến tạo kết hợp với trình phát triển địa mạo diễn theo chu kỳ thời kỳ Kainozoi Trong năm gần đây, nhiều nghiên cứu ra, hình thành địa hình karst hệ thống hang động chủ yếu kiểm soát kết hợp phức tạp hoạt động kiến tạo, phát triển địa mạo, q trình khí hậu thủy văn Trên quan điểm kiến tạo rằng, 42% hệ thống hang động bị khống chế đứt gãy trường ứng suất tân kiến tạo [7] Một số nghiên cứu trước [1, 7, 11 ] cho thấy, hệ thống thủy văn karst ngầm có mối quan hệ chặt chẽ với phát triển yếu tố địa hình địa chất địa phương, kiểm sốt số yếu tố, chẳng hạn thạch học, kiến tạo ranh giới địa tầng Trong báo trình bày đặc điểm cấu trúc - địa chất mối quan hệ với hệ thống hang động khu vực CVĐCTC UNESCO Cao nguyên đá Đồng Văn Chuyên đề III, tháng năm 2022 19 động đất xảy phạm vi tỉnh Hà Giang số năm gần [8, 9] ▲Hình Sơ đồ phân bố hang động mơ hình số độ cao (DEM) khu vực CVĐCTC Cao nguyên đá Đồng Văn Đặc điểm cấu trúc - kiến tạo vùng nghiên cứu 2.1 Vị trí tiến hóa kiến tạo CVĐCTC Cao nguyên đá Đồng Văn thuộc Đông Bắc Việt Nam, phần mảng Hoa Nam (Metcalfe I., 2005) (Hình 3, 4) [2, 9] với nó, phần lục địa cổ Gondwana từ hàng trăm triệu năm trước, hình thành hệ tầng Chang Pung (€3 cp) Lutxia (O1 lx) (giai đoạn 1) Trong kỷ Silur (khoảng 125 triệu năm sau), mảng Hoa Nam tách khỏi lục địa Gondwana, trôi dạt thu hẹp đại dương cổ ProtoTethys, đồng thời mở đại dương Paleo-Tethys, tương đương với gián đoạn trầm tích lớn Cao nguyên đá (giai đoạn 2) Devon sớm, trước hình thành hệ tầng Si Ka (D1 sk) (bắt đầu giai đoạn 3) Bất chỉnh hợp góc hai hệ tầng Lutxia Si Ka tìm thấy Cao ngun đá chứng quan trọng quãng thời gian lịch sử tiến hóa Trái đất Thời kỳ Carbon-Permi, điều kiện cổ khí hậu nhiệt đới, mảng Hoa Nam tồn tách biệt với lục địa Gondwana siêu lục địa Pangaea hình thành (giai đoạn 4) Tiểu lục địa Cimmeria, gồm Tibet, Iran, Thổ Nhĩ Kỳ phần Đông Nam Á, tách khỏi Gondwana để nhập vào siêu lục địa Laurasia, thu hẹp đại dương Paleo-Tethys đồng thời mở đại dương Tethys Quá trình đồng điệu với hình thành Cao nguyên đá võng chồng nguồn rift nội mảng Sông Hiến với hệ tầng Đồng Đăng (P3 đđ), Hồng Ngài (T1 hn), Sông Hiến (T1 sh) Yên Bình (T2a yb) (giai đoạn 5) (Trần Văn Trị nnk., 1977) Trong Trias (cách ngày 245 - 228 triệu năm), phận phía Đơng tiểu lục địa Cimmeria va chạm với mảng Hoa Nam chúng trơi dạt lên phía Bắc phía siêu lục địa Laurasia, tương ứng với giai đoạn tạo núi Indosini (giai đoạn 6) Trong Jura sớm (200 - 175 triệu năm trước), mảng Hoa Nam Hoa Bắc va chạm để làm nên Trung Hoa đại lục ngày Trong Kainozoi, phần lớn mảng Hoa Nam kể Cao nguyên đá Đồng Văn bị nâng lên thành núi va chạm với tiểu lục địa Ấn Độ Hình thái kiến trúc ngày hình thành giai đoạn biến dạng Tân kiến tạo (Neogene-Đệ Tứ, 23 triệu năm trước đến - giai đoạn 7), với biểu rõ trận 20 Chuyên đề III, tháng năm 2022 ▲Hình a Bản đồ vị trí miền Bắc Việt Nam minh họa hoạt động kiến tạo va chạm mảng Ấn Độ Á-Âu; b Vị trí CVĐC Cao nguyên đá Đồng Văn vành đai karst miền Bắc Việt Nam Nam Trung Quốc (dựa Bản đồ tầng chứa nước karst giới, Goldscheider nnk 2020) ▲Hình Vị trí vùng nghiên cứu bình đồ cấu trúc kiến tạo Đông Bắc - Việt Nam [8] 2.2 Các đới cấu trúc - kiến tạo Vùng nghiên cứu có lịch sử phát triển kiến tạo lâu đời từ Paleozoi đến Kainozoi; nhiên, có hai pha kiến tạo xảy Mesozoi Kainozoi ghi nhận vùng nghiên cứu Trong Mesozoi, pha tạo núi Indosin Trias muộn xảy bao gồm uốn nếp quy mô lớn đứt gãy đứt gãy chờm nghịch (Hai nnk 2013) Trong thời kỳ Tân kiến tạo, hai kiểu kiến tạo phát triển theo mơ hình biến dạng hai pha va chạm mảng Ấn Độ Á-Âu xảy Paleogen (Molnar nnk 1993; Tri nnk 2009; Hai nnk 2013) Trong giai đoạn đầu (Eocen-Miocen), chế độ địa động lực đặc trưng trường ứng suất kiến tạo với lực nén phương vĩ tuyến mở rộng phương KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ kinh tuyến (Tapponnier nnk 1990) Trong giai đoạn sau (Pliocen-Đệ tứ), trường ứng suất kiến tạo chuyển thành nén phương kinh tuyến mở rộng vĩ tuyến (Wang nnk 1998) Tóm lại, q trình kiến tạo Indosinia đóng vai trị quan trọng việc định hình cấu trúc địa chất hoạt động mạnh mẽ hệ thống đứt gãy Tân kiến tạo coi yếu tố chi phối hình thành phát triển cảnh quan địa hình, đặc biệt hệ thống karst hang động Cao nguyên đá Đồng Văn [8, 9] Theo hướng Tây Bắc - Đông Nam, Cao nguyên đá Đồng Văn thuộc đới cấu trúc kiến tạo sau: 1) Đới Lô Gâm; 2) Đới Sông Hiến; 3) Đới Lũng Cú, phân cách với đứt gãy sâu Chúng tạo nên cấu trúc lớn dạng phức nếp lõm kéo dài theo phương Tây Bắc - Đông Nam, với cánh đới Lô Gâm Lũng Cú phần trung tâm đới Sơng Hiến [8] (Hình 5) ▲Hình Thung lũng Tam Sơn hình thành hoạt động đứt gãy Quản Bạ - Hương Chà ▲Hình Phân đới cấu trúc đới Lô Gâm Sông Hiến đứt gãy Thái Nguyên - Chợ Mới - Kim Hỷ ▲Hình Sơ đồ cấu trúc - kiến tạo khu vực CVĐCTC UNESCO Cao nguyên đá Đồng Văn 2.3 Các đứt gãy Khu vực nghiên cứu bị chia cắt nhiều hệ thống đứt gãy (Hình 5), chủ yếu hệ thống đứt gãy phương Tây Bắc - Đông Nam, bao gồm đứt gãy Sông Miện (F0), Quản Bạ - Hương Chà (F1) (Hình 6); đứt gãy Thái Nguyên - Chợ Mới - Kim Hỷ (F2) (Hình 7); đứt gãy Sơng Nhiệm (F3), đứt gãy Phó Bảng - Khâu Vai (F5), đứt gãy sông Nho Quế (F7), đứt gãy Lũng Táo - Tu Sản (F8) (Hình 8), đứt gãy Mã Lầu - Đồng Văn - Lũng Thàng (F9) đứt gãy suối Mã Lé (F10) số số chúng nằm đới đứt gãy cấu trúc (F2, F5 F9) Ngồi ra, cịn có xuất hệ thống đứt gãy phương Tây Bắc - Đông Nam đứt gãy Na Đé - Mèo Vạc (F4), đặc biệt hệ thống đứt gãy phương vĩ tuyến kinh tuyến hình thành kỷ Tân kiến tạo đứt gãy Mèo Vạc (F6) [6, 9] Ngoài hệ thống đứt gãy nhỏ phương kinh tuyến (Hình 9) cịn có hệ thống đứt gãy nhỏ phương Đơng Bắc, vĩ tuyến chủ yếu đứt gãy cộng sinh với hệ thống đứt gãy phương Tây Bắc - Đông Nam pha chuyển động chúng đứt gãy phương Đơng Bắc ▲Hình Đứt gãy Lũng Táo - Tu Sản ranh giới kiến tạo đá vôi hệ tầng Bắc Sơn (C-P bs) trầm tích lục ngun hệ tầng Sơng Hiến (T1sh) ▲Hình Thung lũng kiến tạo Lũng Cẩm, xã Sủng Là, huyện Đồng Văn hình thành hoạt động đứt gãy phương kinh tuyến Chuyên đề III, tháng năm 2022 21 biểu trượt trái phía Nam Lũng Cú Ở khu vực Phó Bảng đứt gãy nhỏ phương Đông Bắc tạo thung lũng nhỏ dạng tam giác, khép lại Đông Bắc, mở rộng Tây Nam nơi giao với đứt gãy phương Tây Bắc - Đông Nam 2.4 Đặc điểm địa mạo Với vị trí bối cảnh kiến tạo, cấu trúc địa chất đặc điểm sơn văn điều kiện khí hậu độc đáo Cao nguyên đá Đồng Văn kết tinh cảnh quan địa mạo độc đáo, đặc biệt cảnh quan karst Đó cao nguyên với bề mặt san khác nhau, kiểu dạng địa hình thành tạo đứt gãy, bóc mịn, xâm thực - bóc mịn, trọng lực, dạng cuesta (địa hình mái nhà lệch), cảnh quan đỉnh lũng, hẻm vực karst, karst sót, karst trẻ hóa, rừng đá, sườn đáy lũng tự phủ, cánh đồng karst, thung lũng karst - xâm thực, hố sụt, phễu karst, tầng hang động, thềm travectin với tích tụ trình dịng chảy, trọng lực Theo đó, bề mặt san khu vực CVĐC Cao nguyên đá Đồng Văn kết hoạt động theo chu kỳ chuyển động Neotectonic Vào đầu chu kỳ, địa hình nâng lên chia cắt Sự kết thúc chu kỳ tương ứng với thời kỳ kiến tạo ổn định, tạo điều kiện thuận lợi cho q trình xói mịn, vận chuyển tích tụ, dẫn đến hình thành bề mặt phẳng cấp xói mịn cục Các bề mặt san biểu dạng bề mặt có độ cao tương đương vùng phân thủy, bề mặt phẳng đường sống núi, vai núi bậc vai sườn thung lũng Chúng tồn vùng karst, vùng phi karst khoảng độ cao sau (Hình 10) [6, 9]: - Bề mặt san 1.800 - 2.000 m, tuổi Paleogen (khoảng 60 tr.n.tr.); - Bề mặt san 1.500 - 1.700 m, tuổi giả định Miocen sớm - (khoảng 24 - 11 tr.n.tr.) Phân bố phổ biến nhất, thành khu vực bắc Lũng Thầu - Sủng Là - Vần Chải Miêu Vạc, tạo nên phần trung tâm Cao nguyên đá Đồng Văn; - Bề mặt san 1.500 - 1.300 m, tuổi Miocen muộn (N ) (khoảng 11 - tr.n.tr.), phân bố rộng rãi phần trung tâm Cao nguyên đá; - Bề mặt 1.300 - 1.000 m, tuổi Miocen muộn (khoảng 11 tr.n.tr.) Phân bố rộng, chủ yếu phía Nam Cao nguyên đá trước chuyển sang vùng đồi - núi Yên Minh xuống thung lũng sông Nho Quế; - Bề mặt san 750 - 950 m, tuổi Pliocen sớm - (N1-2) (khoảng tr.n.tr.) Phân bố diện tích hẹp, chủ yếu có dạng bậc vai sườn vùng đá vôi phần phân thủy vùng đá lục nguyên, đặc biệt Yên Minh; - Bề mặt 400 - 650 m, tuổi Pliocen muộn (N23) (khoảng 3,6 - 2,6 tr.n.tr.), tồn chủ yếu diện tích đá lục nguyên Yên Minh; - Bề mặt pediment thung lũng bậc thềm cao (xâm thực sông), tuổi Pleistocen sớm (Q11) (khoảng 2,6 - 1,8 tr.n.tr.) Hệ thống hang động vùng nghiên cứu Theo số liệu thống kê, có 150 hang động, có 74 hang đo vẽ khảo sát, 25 hang khoanh vùng bảo vệ với tổng số lên đến 39 km lối thông hang động đo vẽ Cao nguyên đá Đồng Văn (Masschelein nnk 2007; Bontridder nnk 2010) [6] Hệ thống hang phát triển mạnh số hệ tầng đá carbonat Bắc Sơn (C-P bs), Đồng Đăng (P3đđ), Hồng Ngài (T1hn), Sơng Hiến (T1 sh) Khao Lộc (D1-2 kl) (Hình 11) Do tính chất thạch học khác nhau, hang động phát triển hệ tầng có đặc điểm khác Hệ tầng Bắc Sơn (C-P bs) cấu tạo đá vôi dạng khối đồng nhất, phần bị dolomit hóa, tổng chiều dày ▲Hình 10 Mặt cắt mức địa hình vị trí cửa hang khu vực nghiên cứu 22 Chuyên đề III, tháng năm 2022 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ ▲Hình 11 Sơ đồ cấu trúc - địa chất phân bố hang động khu vực CVĐC Cao nguyên đá Đồng Văn từ 700 - 1000 m nên hang đồ phân vị thường sâu dài Hệ tầng Đồng Đăng (P2đđ) gồm lớp đá vôi, đá vôi giàu sét, đá vôi silic, phân lớp trung bình đến mỏng phần mơi trường thuận lợi cho hình thành hang động Tuy nhiên, phần đáy gồm bột kết, sét kết, bauxit, đá phiến sét, khơng hịa tan, nên hầu hết hang động dừng lại phát triển theo chiều ngang Vì vậy, hệ tầng Đồng Đăng, hang động ngắn, nằm ngang, dạng hố sụt với đáy chứa đầy khối đá lăn trầm tích Hệ tầng Hồng Ngài gồm lớp đá vôi bột kết, đá vôi silic đá vôi phân lớp trung bình đến dày Do đó, hệ tầng Hồng Ngài, hang động không phát triển theo đứt gãy/khe nứt mà theo mặt phân lớp 3.1 Cơ sở liệu hệ phương pháp sử dụng Cơ sở liệu Trên sở đánh giá trạng hệ thống hang động (Hình 11) lựa chọn 55 hang động vùng nghiên cứu để phân tích luận giải Đây hang động có số đo chiều dài chiều sâu đủ lớn để đáp ứng yêu cầu phân tích Phương pháp nghiên cứu Thực nghiên cứu bao gồm bước sau: - Phân tích thơng số hình học để xác định phân loại mẫu hang động; - Áp dụng phương pháp "Thống kê lối thông hang động" để xác định phân bố theo độ cao lối thông hang động theo chiều ngang cấp hang phân chia lớp hang theo độ cao bề mặt san bằng; - Phân chia nhóm hang động theo khối cấu trúc cục (theo chiều ngang) lớp hang động (theo chiều dọc); - Thực phân tích thơng số hình học phân tích định hướng lối thơng hang động cho nhóm hang động Kết thu được sử dụng để giải thích xác định mối quan hệ hệ thống hang động với giai đoạn phát triển kiến tạo địa mạo khu vực nghiên cứu Phân tích hình thái đường dẫn nước hang động sử dụng để mơ tả tình trạng có hang Việc cung cấp thơng tin có giá trị hình dạng đường dẫn karst đủ rộng để người tiếp cận Trong nghiên cứu này, đặc điểm hình học tính tốn theo cách tiếp cận Jouves nnk (2017): (1) hình dạng mặt cắt ngang đường dẫn nước (tỷ lệ chiều rộng - chiều cao), (2) độ uốn cong (độ cong độ uốn khúc) (3) hệ số thẳng đứng Các thơng số tính tốn cục (mỗi nút nhánh) tính trung bình qua mạng lưới hang động để thu giá trị cho mẫu hang động Kết thu từ phân tích sở để phân loại hang động giải thích mối quan hệ yếu tố ảnh hưởng đến phát triển lối thông hang động thạch học, kiến tạo đứt gãy cấu trúc địa chất Trong nghiên cứu này, liệu khảo sát hang động mặt cắt dọc hang động sử dụng để xác định lối thơng hang động nằm ngang và/hoặc có độ dốc thấp, lối thơng hang động thống kê lớp độ cao khác Đứt gãy coi đặc điểm địa chất có ảnh hưởng mạnh mẽ đến phát triển đường dẫn karstic (Palmer 1991) Do đó, phân bố tần suất hướng qua hang động tham số quan trọng sử dụng để so sánh với thời kỳ phát triển địa chất, để hiểu rõ trình tạo hang chiếm ưu cục (Collonet nnk 2017, Piccini 2011) Như đề cập Littva nnk (2015), để thực phân tích định hướng lối thơng hang động, đồ sơ đồ hang động sử dụng để xây dựng lưới hiển thị phương vị lối thông chung hang động Các lối thông hang động khơng có định hướng chung rõ ràng (ví dụ, buồng hang và/hoặc sảnh hang) bị loại trừ chiều dài lối thông hang động không xem xét phân tích Trong bước tiếp theo, biểu đồ hoa hồng lập để thể định hướng tổng thể lối thông hang động cách sử dụng phần mềm Tectonics FP Franz Reiter Peter Acs viết vào năm 1996, cập nhật vào năm 2020 (Reiter Acs 1996) (Hình 13) 3.2 Kết nghiên cứu 3.2.1 Phân loại hang động dựa đặc điểm hình thái hang động đường dẫn hang động Kết tính tốn thơng số hình học 55 hang động phát triển thành tạo carbonat khác khu vực nghiên cứu cho thấy có 31 hang động liên thông, 14 hang động ngầm Kết cho thấy, có loại hang có hệ số thẳng đứng thấp (V < 0,2) với đoạn đường dẫn có hình dạng từ tròn đến thẳng đứng (WH < 1,5) gồm 10 hang Theo định nghĩa, hang Chuyên đề III, tháng năm 2022 23 động không phát triển theo chiều ngang mà cịn có lối thơng dốc đứng Tuy nhiên, lối thông phát triển theo chiều ngang chiếm ưu toàn hang động Các quan sát thực địa cho thấy, lối thông ngang hang động hình thành dòng chảy bên mực nước ngầm phát triển chi phối mặt phân lớp tiếp xúc địa tầng bị ảnh hưởng gián đoạn kiến tạo Kết nghiên cứu phát rằng, nhiều hang động hình thành dọc theo giao điểm hệ thống đứt gãy với bề mặt gián đoạn lối thông hang động sử dụng để phân tích kiến tạo Thực tế quan sát cho thấy, hệ số thẳng đứng giảm xuất lối thông hang ngang hệ thống hang liên thông Các lối thông hang động phát triển hệ tầng carbonat tuổi CarbonPermi, hệ tầng Bắc Sơn (C-Pbs) thời kỳ kiến tạo ổn định, đồng thời hình thành kiểm soát mặt phân lớp hệ tầng Đồng Đăng (P2đđ) tuổi Permi trung Hồng Ngài (T1hn), tuổi Trias sớm 3.2.2 Cấp hang, đặc điểm hình thái định hướng lối thơng hang nhóm hang khác Dựa liệu địa chất, khu vực nghiên cứu chia thành ba “khối cấu trúc” khác (Hình 5) với ranh giới phân định đới đứt gãy bao gồm: Khối cấu trúc Lô Gâm giới hạn đứt gãy F2 với đới Sông Hiến; đới cấu trúc Sông Hiến giới hạn đứt gãy F2 F9 với đới cấu trúc Lô Gâm đới cấu trúc Lũng Cú Phân tích thống kê độ cao lối thông ngang thực để xác định cấp hang khối cấu trúc khác toàn khu vực nghiên cứu Trong khối cấu trúc, nhóm hang động chia theo lớp hang để tiến hành phân tích thơng số hình học hướng lối thơng hang động 3.2.3 Phân tích thống kê lối thông ngang hang động phân chia lớp hang Biểu đồ phân bố độ cao lối thơng ngang phân chia cấp hang (Hình 12) thu từ nhóm hang động có độ cao 50 m cho thấy phân bố theo chiều dọc lối thơng ngang tồn khu vực nghiên cứu khối cấu trúc Trong toàn khu vực nghiên cứu, lối thơng ngang hình thành phân bố độ cao khác từ 200 - 1.700 m Cụ thể, Hình 12 cho thấy năm đỉnh chiều dài lối thông hang động nằm nhóm sau: 200 - 250 masl, 850 - 900 masl, 1.050 - 1.150 masl, 1.200 - 1.250 masl 1.350 - 1.450 masl Về chiều dài lối thông, đỉnh nằm khoảng từ 890 - 2.130 m Xem xét khối cấu trúc khác nhau, kết cho thấy có thay đổi phân bố cấp hang Trong Khối cấu trúc (SB1), lối thơng ngang có phát triển hạn chế Chúng phân bố độ cao rải rác từ 200 - 1.400 m, với đỉnh 200 - 250 m đạt 894 m chiều dài lối thông Khối cấu trúc (SB2) có phát triển hang động mạnh 24 Chuyên đề III, tháng năm 2022 mẽ với tổng chiều dài 9.184 m tương đương 59,9% chiều dài lối thơng ngang tồn khu vực nghiên cứu Chúng phân bố gần liên tục độ cao từ 850 - 1.700 masl, với ba đỉnh 850 - 900 masl (950 m chiều dài lối thông), 1.200 - 1.250 masl (809 m chiều dài lối thông) 1.350 - 1.450 masl (dao động từ 1.096 - 1.487 m chiều dài lối thông) Các lối thông ngang Khối cấu trúc (SB3) phát triển tập trung độ cao từ 1.000 - 1.250 masl với hai đỉnh Đỉnh 1.000 - 1.050 masl đạt 1.802 m chiều dài lối thông đỉnh khác 1.200 - 1.250 masl đạt 842 m chiều dài lối thông Trên sở kết thu mức độ phát triển lối thông ngang độ cao bề mặt san vùng nghiên cứu, đề xuất phân chia lớp hang theo độ cao bề mặt san tương ứng gồm có lớp hang động khu vực nghiên cứu (Hình 12) chia sau: (1) Lớp hang động 1.500 - 1.700 masl; (2) Lớp hang động 1.250 - 1.450 masl; (3) Hang động cấp 1.000 - 1.250 masl; (4) Hang động cấp 700 - 950 masl (5) Loại hang động < 650 masl [2] 3.2.4 Định hướng lối thông hang động lớp đới cấu trúc hang động khác Kết phân tích định hướng lối thơng hang động tổng thể hang động nhóm hang động lớp hang động khác khối cấu trúc cục trình bày Hình 13 Theo đó, biểu đồ hoa hồng hiển thị hướng tổng thể tất lối thông hang động đo (Hình 13b) cho thấy hai hướng lối thơng phát triển theo phương xấp xỉ Tây Bắc - Đông Nam phương vĩ tuyến có hai hướng phụ phát triển theo phương kinh tuyến Đông Bắc - Tây Nam Hình 13a trình bày biểu đồ hoa hồng nhóm hang động SB1-CL2, SB1-CL3, SB2-CL1, SB2-CL2 hiển thị hướng lối thơng theo phương Tây Bắc - Đơng Nam nhóm hang động SB2-CL1 hiển thị hướng thứ hai theo phương BĐB-NTN Trong nhóm hang SB1-CL5, SB2-CL3 SB3-CL3, hướng lối thơng hang theo ▲Hình 12 Sự phân bố độ cao lối thông ngang phân chia cấp hang KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ phương Tây - Đơng, đó, nhóm SB1-CL5 có hướng thứ hai theo phương BTB-NĐN Ngồi ra, biểu đồ hoa hồng nhóm hang động SB1-CL3, SB1-CL4 hiển thị định hướng lối thơng theo phương Bắc Nam Và có hai nhóm hang động SB1-CL4 SB2-CL3 có định hướng hang thứ hai theo phương Đơng Bắc - Tây Nam Tóm lại, biểu đồ hoa hồng hiển thị định hướng lối thông tất nhóm hang động cho thấy có điểm tương đồng bật hướng nhóm vị trí chúng Hai cực đại khác biệt có phương Tây Bắc - Đơng Nam Tây - Đơng với hai cực đại khác biệt phương Đông Bắc - Tây Nam Bắc - Nam đến BTB-NĐN Mối quan hệ cấu trúc kiến tạo, đặc điểm địa mạo với hệ thống hang động vùng CVĐCTC Cao nguyên đá Đồng Văn 4.1 Định hướng lối thông hang động mối quan hệ với cấu trúc địa chất thời kỳ kiến tạo vùng nghiên cứu Các hang động thường đối tượng địa chất trẻ, liên kết chúng với hoạt động Tân kiến tạo xảy khu vực nghiên cứu Định hướng lối thơng nhóm hang động SB1-CL2, SB1CL3, SB2-L1, SB2-CL2 theo phương Tây Bắc - Đơng Nam (Hình 13a), tương tự phương hệ thống đứt gãy vùng nghiên cứu Kết giải thích hoạt động kiến tạo xảy Kainozoi kích hoạt lại hệ thống đứt gãy phương Tây Bắc - Đơng Nam, từ tạo khoảng trống kênh thuận lợi cho nước chảy ăn mòn làm hòa tan đá vây quanh tạo thành hang động theo phương SB = Khối cấu trúc (structural block); CL = Lớp hang (Cave Class) ▲Hình 13 Biểu đồ hoa hồng hiển thị: a định hướng lối thông hang động nhóm hang động khác b định hướng lối thông hang động tổng thể khu vực nghiên cứu Ngồi ra, nhóm hang động SB1-CL4 SB2CL3 xếp dọc theo hướng thứ hai theo phương Đơng Bắc - Tây Nam Bên cạnh khống chế đứt gãy, kết số lối thơng hang động phát triển chi phối mặt phân lớp đá vơi silic Trias (T1hn) có lớp phủ trung bình nghiêng theo hướng Đơng Bắc Sử dụng phương pháp “Cavitonics” (Littva nnk (2015) để giải thích mối quan hệ Tân kiến tạo định hướng lối thông hang động, cho thấy hướng lối thơng hang động vng góc với thành phần mở rộng (σ3) trường ứng suất kiến tạo, có nghĩa hướng với trục ứng suất nén lớn (σ1) Áp dụng cách tiếp cận hệ thống hang động Cao nguyên đá Đồng Văn, thấy, coi đứt gãy Tân kiến tạo yếu tố chi phối hình thành phát triển hệ thống hang động, lối thơng hang động có phương với trường ứng suất nén cực đại Trong thời kỳ Tân kiến tạo, chế độ địa động lực Cao nguyên đá Đồng Văn phát triển theo mơ hình biến dạng hai pha, nén vĩ tuyến pha sớm (EocenMiocen) nén kinh tuyến pha muộn (Pliocen-Đệ tứ), đó, lối thông hang động định hướng chủ yếu theo hai hướng Rõ ràng nhóm hang động cịn lại, hướng lối thơng nhóm hang động SB1-CL5, SB2-CL3 SB3-CL3 theo phương xấp xỉ Tây - Đông, tương tự hướng trục ứng suất nén lớn pha sớm (Eocen-Miocen) Ngồi ra, nhóm SB1-CL5 thể hướng thứ hai theo phương BTB-NĐN, nhóm SB2-CL1 thể hướng thứ hai theo phương BTB-NĐN định hướng lối thông nhóm hang động SB1CL3 SB1-CL4 theo phương xấp xỉ Bắc - Nam, tương tự hướng trục ứng suất nén cực đại pha muộn (Pliocen-Đệ tứ) [2] 4.2 Mối quan hệ cấp hang bề mặt san vùng nghiên cứu Việc sử dụng cấp hang theo phương ngang số để giải thích q trình phát triển karst gặp khó khăn hạn chế phân tích liệu thực địa, đồng thời không chắn tạo thành cấp hang thực sự, chẳng hạn lối thông hang động phát triển chi phối ranh giới địa tầng mặt phân lớp cấu trúc thạch học trường hợp tầng bắt đầu Do đó, cấp hang giải thích cách xác thực phân tích cấu trúc hình thái xác để loại trừ lối thơng hang động Để kết hợp quan sát thực tế với số liệu địa chất, thông số hình học đường dẫn hang động khu vực nghiên cứu, cần lưu ý có nhiều hang động phát triển dọc theo mặt phân lớp hệ tầng Đồng Đăng tuổi Permi (P2đđ) Trias (T1hn) Hang Rồng Sảng Tủng, Phố Cáo Ngoài ra, hệ tầng carbonat tuổi Carbon-Permi, hệ tầng Bắc Sơn (C-Pbs) cịn có Chun đề III, tháng năm 2022 25 ▲Hình 14 Các mặt cắt cho thấy phát triển cấu trúc hệ thống hang động đặc điểm karst hóa vùng nghiên cứu hang Tia Sáng, Xà Phìn B, Hang Hố, Sàng Ma Sáo, Bó Đơi, Má Lé 1, phát triển chủ yếu dọc theo ranh giới địa tầng Trên thực tế, kết bị hạn chế khả tiếp cận hang động mức độ khám phá hang động, cịn nhiều lối thơng hang động khác chưa khám phá Ngoài ra, cách giải thích khác bắt nguồn kinh nghiệm đánh giá khác nhà hang động học Theo số liệu hang động nghiên cứu, chiều dài lối thơng tích lũy giảm nhiều độ cao 850 - 900 m, 1.000 - 1.150 m, 1.400 - 1.500 ml 1.550 - 1.700 m Đáng kể giảm chiều dài lối thông hang động xuống 1.315 m 1.050 - 1.100 m Tiếp theo, lớp độ cao 850 - 900 m, chiều dài lối thông hang động giảm mạnh, với mức giảm 950 m Ở lớp độ cao lại, chiều dài lối thông giảm nhẹ từ 88 xuống 410 m Hình 11 cho thấy lối thơng ngang phân bố lớp độ cao khác từ 200 - 1.550 m với ba đỉnh Chiều dài lối thông đạt 894 m 200 - 250 masl Ở 1.200 - 1.250 masl, chiều dài lối thông đạt tối đa 1.651 m 1.350 - 1.450 masl, chiều dài lối thông đạt 898 - 1.077 m Mức độ liên quan lối thông ngang hang động bề mặt san hình thành thời kỳ ổn định mặt kiến tạo sử dụng số quán giai đoạn kiến tạo trình phát triển karst, đề cập nghiên cứu Palmer (1987), Filipponi (2009), Piccini (2011) Theo thống kê phân bố độ cao lối thông ngang sau loại trừ hang khơng phù hợp, thấy vùng nghiên cứu có hai cấp hang liên quan đến bề mặt san bằng, bao gồm cấp hang với đỉnh 1.200 - 1.250 masl, tương đương với bề mặt san 1.000 - 1.250 masl cấp hang với đỉnh 1.350 - 1.450 masl so với bề mặt san 1.250 - 1.450 masl Ngồi ra, có đỉnh độ cao thấp 200 - 250 masl; nhiên, khảo sát hang động cho thấy có hang Nà Lng phát triển độ cao Hang nối trực tiếp với suối Nà Đé, nguồn xuất lộ nước karst lớn Cao nguyên đá Đồng Văn tạo thành đầu nguồn sông Nhiệm Những đặc điểm cho thấy mức sở cục gây xói mịn karst khu vực (Hình 14) Kết luận Kết nghiên cứu nêu bật mối quan hệ hệ thống hang động với trình phát triển kiến tạo địa mạo Cao nguyên đá Đồng Văn sở 26 Chuyên đề III, tháng năm 2022 phân tích, thống kê thơng số hình học định hướng lối thơng hang động, kết luận sau: - Mức độ tương quan cấp hang động bề mặt bào mòn cho thấy phát triển lối thơng hang động theo phương ngang có liên quan đến hai cấp bề mặt san bằng, bao gồm 1.250 - 1.450 m (tương đương với cấp hang 1.350 - 1.450 m) 1.000 - 1.250 m (tương ứng với cấp hang 1.200 - 1.250 m) - Kết phân tích thơng số hình học đường dẫn hang nhóm hang khác cho thấy phát triển karst khối cấu trúc trưởng thành Trong nhóm này, sau ăn mòn đến mực sở cục bộ, hệ thống hang động tiếp tục phát triển theo phương ngang, mở rộng thành tạo đá khác mặt thạch học Trong đó, q trình phát triển karst khối cấu trúc hầu hết giai đoạn trẻ, với hệ thống hang động hình thành q trình hịa tan, rửa trơi xói mịn chưa ăn sâu vào mực sở cục Trong nhóm này, số hang động phát triển theo phương ngang tác động mặt lớp hệ tầng nằm ngang tương đối - Định hướng lối thông cho thấy, hệ thống hang động Cao nguyên đá Đồng Văn hình thành phát triển tác động hoạt động kiến tạo Kainozoi Xét định hướng lối thông hang động, có ba xu hướng khác biệt Hướng ưu gần theo phương Tây - Đông, trùng với hướng trục ứng suất nén cực đại pha sớm (Eocen-Miocen) Tiếp theo xu hướng xấp xỉ Bắc - Nam hướng với trục ứng suất nén cực đại pha muộn (Pliocen-Đệ tứ) Hướng cuối theo phương Tây Bắc - Đơng Nam kích hoạt lại hệ thống đứt gãy cổ có phương Ngồi ra, có xu hướng nhỏ theo phương Đông Bắc - Tây Nam theo hướng nghiêng mặt phân lớp Mặc dù có hạn chế khả tiếp cận mức độ khám phá hang động, nghiên cứu cho thấy mối quan hệ đặc điểm cấu trúc - kiến tạo phát triển cấu trúc trình karst hóa vùng CVĐCTC Cao nguyên đá Đồng Văn, góp phần làm tăng giá trị hệ thống di sản địa chất, làm sở để phân loại, hoạch định khai thác nguồn tài nguyên di sản địa chất, đặc biệt hệ thống hang động (di sản kiểu B) với giá trị di sản khác Lời cảm ơn: Bài viết thực khuôn khổ nhiệm vụ NVTX.2022.03.12 “Nghiên cứu, đánh giá trạng hệ thống hang động đề xuất giải pháp phát triển bền vững, bảo vệ nguồn tài nguyên di sản (hang động) khu vực CVĐC Toàn cầu UNESCO CNĐ Đồng Văn.” đề tài khoa học công nghệ mã số: ĐTĐL.2021.05 “Nghiên cứu xác lập tiêu chí lựa chọn quy trình điều tra khu vực có khả áp dụng công nghệ bơm PAT cho vùng núi cao khan nước” Bộ Tài nguyên Môi trường cấp kinh phí, Trung tâm Karst Di sản địa chất, Viện Khoa học Địa chất Khoáng sản chủ trì thực Tập thể tác giả xin trân trọng cảm ơn!■ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TÀI LIỆU THAM KHẢO Audra P, Palmer AN (2017) Mơ hình hang động: kiểm sốt q trình tạo hang biểu sinh Geomorphol Revues 17(4):140 Anh Tran Diep, Nadine Goeppert, Arthur N Palmer, Nico Goldscheider, Development and structure of karstification of the Dong Van Karst Plateau UNESCO Global Geopark, North Vietnam based on cave survey data; International Journal of Earth Sciences, April 2022 Goldscheider N (2019) Một cách tiếp cận toàn diện bảo vệ nước ngầm dịch vụ hệ sinh thái địa hình karst Carbon Evap 34(4):1241-1249 https://doi.org/10.1007/ s13146-019-00492-5 Goldscheider N, Chen Z, Auler AS, Bakalowicz M, Broda S, Drew D, Hartmann J, Jiang G, Moosdorf N, Stevanovic Z, Veni G (2020) Sự phân bố toàn cầu đá cacbonat tài nguyên nước karst Hydrogeol J 28(5):1661-1677 https://doi.org/10.1007/ s10040-020-02139-5 Littva J, Hók J, Bella P (2015) Cavitonics: sử dụng hang động nghiên cứu kiến tạo hoạt động (Western Carpathians, nghiên cứu điển hình) J Struct Geol 80:47-56 https://doi.org/10.1016/j.jsg.2015.08.011 Đỗ Thị Yến Ngọc nnk 2015 Dự án “Điều tra, khảo sát, khoanh vùng ranh giới, xác định vị trí cắm mốc cho số cụm điểm di sản khu vực CVĐCTC Cao nguyên đá Đồng Văn” Ban Quản lý CVĐC Cao nguyên đá Đồng Văn chủ đầu tư, Viện Khoa học Địa chất Khoáng sản quan tư vấn Lưu trữ Ban Quản lý CVĐC Cao nguyên đá Đồng Văn (tỉnh Hà Giang) Palmer AN (1991) Nguồn gốc hình thái hang động đá vơi Geol Soc Am Bull 103(1):1-21 https://doi org/10.1130/0016 Trần Văn Trị nnk., 1986 Kiến tạo Việt Nam Lưu trữ Viện Khoa học Địa chất Khoáng sản, Hà Nội Trần Tân Văn nnk 2008 - 2010 Điều tra, nghiên cứu di sản địa chất đề xuất xây dựng Công viên địa chất miền Bắc Việt Nam Lưu trữ Cục Thông tin Công nghệ Quốc gia, Bộ Khoa học Công Nghệ, Hà Nội 10 Van Tran Tan, Lagrou D, Masschelein J, Dusar M, Ke TD, Viet A, Quyet DX, Thang DV, Chung HT, Anh DT (2004) Quản lý nước karst Đồng Văn Mèo Vạc, tỉnh Hà Giang, Việt Nam Đóng góp điều tra địa chất hang động học Trans KARST 2004:265-271 11 Wagner T, Fritz H, Stüwe K, Nestroy O, Rodnight H, Hellstrom J, Benischke R (2011) Mối tương quan cấp hang, thềm suối bề mặt san dọc theo sông MurThời gian phát triển cảnh quan dọc theo rìa phía Đơng dãy Alps Geomorphology 134(1-2):62-78 https://doi org/10.1016/j.geomorph.2011.04.024 STRUCTURAL-TECTONIC FEATURES AND CAVE SYSTEM IN THE UNESCO GLOBAL GEOPARK DONG VAN KARST PLATEAU Do Thi Yen Ngoc, Tran Tan Van, Doan The Anh, Hoang Xuan Duc, Phạm Minh Hải Viet Nam Institute of Geosciences and Mineral Resources (VIGMR) ABSTRACT Dong Van karst Plateau UNESCO Global Geopark (Ha Giang province), covering four districts of Quan Ba, Yen Minh, Dong Van, and Meo Vac on an area of 2,356 km2, was established on September 9, 2009 and became a new UNESCO Global Geopark on October 3, 2010 Besides geological, geomorphological, stratigraphic, and paleontological features and values, the area is also characterized by interesting cave development and karst landscape The karst and cave system are not only valuable in terms of landscape, tourism, and underground biodiversity, but the caves are also places to record information about paleontological conditions and tectonic development In recent years, many studies have shown that the formation of karst topography and cave systems is mainly controlled by a complex combination of tectonic activities, geomorphological development, and climatic and hydrological processes From the tectonic perspective, it is shown that 42% of the cave system is controlled by faults and neotectonic stress fields Some previous studies have shown that the underground karst hydrology has a close relationship with the development of local topography and geology, which are controlled by a number of factors such as petrology, tectonics and stratigraphic boundaries In this article, the structural-geological features and the relationship with the cave system in the Dong Van karst Plateau Global Geopark will be presented Key words: Structure-geology, tectonics, caves, karst Chuyên đề III, tháng năm 2022 27 ... Bạ - Hương Chà ▲Hình Phân đới cấu trúc đới Lô Gâm Sông Hiến đứt gãy Thái Nguyên - Chợ Mới - Kim Hỷ ▲Hình Sơ đồ cấu trúc - kiến tạo khu vực CVĐCTC UNESCO Cao nguyên đá Đồng Văn 2.3 Các đứt gãy Khu. .. vị trí bối cảnh kiến tạo, cấu trúc địa chất đặc điểm sơn văn điều kiện khí hậu độc đáo Cao nguyên đá Đồng Văn kết tinh cảnh quan địa mạo độc đáo, đặc biệt cảnh quan karst Đó cao nguyên với bề mặt... - Đông Nam Tây - Đông với hai cực đại khác biệt phương Đơng Bắc - Tây Nam Bắc - Nam đến BTB-NĐN Mối quan hệ cấu trúc kiến tạo, đặc điểm địa mạo với hệ thống hang động vùng CVĐCTC Cao nguyên đá