Đặc điểm kiến tạo hiện đại bồn trũng kainozoi quảng nam (phần đất liền) và vai trò của nó đối với tai biến địa chất

Mục tiêu của luận án Làm sáng tỏ các đặc điểm của vận động kiến tạo hiện đại bồn trũng Kainozoi Quảng Nam phần đất liền và xác định vai vai trò hoạt động kiến tạo hiện đại đối với tai bi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

NGUYỄN QUỐC HƯNG

ĐẶC ĐIỂM KIẾN TẠO HIỆN ĐẠI BỒN TRŨNG KAINOZOI QUẢNG NAM (PHẦN ĐẤT LIỀN) VÀ VAI TRÒ CỦA NÓ ĐỐI VỚI TAI BIẾN ĐỊA CHẤT

LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT

HÀ NỘI – 2024

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

NGUYỄN QUỐC HƯNG

ĐẶC ĐIỂM KIẾN TẠO HIỆN ĐẠI BỒN TRŨNG KAINOZOI QUẢNG NAM (PHẦN ĐẤT LIỀN) VÀ

VAI TRÒ CỦA NÓ ĐỐI VỚI TAI BIẾN ĐỊA CHẤT

i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ công trình nào khác

Tác giả luận án

1 Tính cấp thiết của luận án 1

2 Mục tiêu của luận án 3

3 Nhiệm vụ của luận án 3

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án 3

5 Nội dung nghiên cứu 3

6 Phương pháp nghiên cứu 4

7 Luận điểm bảo vệ 5

8 Những điểm mới của luận án 6

9 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án 7

10 Cơ sở tài liệu của luận án 7

11 Cấu trúc luận án 8

12 Lời cảm ơn 8

Chương 1 10

TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU, PHƯƠNG PHÁP LUẬN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 10

1 Tổng quan khu vực nghiên cứu 10

iii

1.1 Vị trí và phạm vi vùng nghiên cứu 10

1.2 Lịch sử nghiên cứu địa chất – kiến tạo – tai biến 11

1.2.1 Trong nước và vùng nghiên cứu 11

1.2.2 Trên thế giới 14

1.3 Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu 16

1.3.1 Phương pháp luận nghiên cứu kiến tạo hiện đại 16

1.3.2 Phương pháp luận nghiên cứu tai biến địa chất 24

1.4 Các phương pháp nghiên cứu 27

1.4.1 Phương pháp thu thập và xử lý thông tin 27

1.4.2 Phương pháp viễn thám 27

1.4.3 Phân tích mô hình DEM 28

1.4.4 Phương pháp điều tra khảo sát 29

1.4.5 Phương pháp phân tích số liệu địa vật lý 29

1.4.6 Phương pháp giải đoán cấu trúc 30

1.4.7 Nhóm phương pháp phân tích mẫu 30

1.4.8 Phương pháp mô hình hóa 33

iv

2.1.3 Kiến tạo 50

2.2 Hiện trạng tai biến địa chất vùng bồn trũng Kainozoi Quảng Nam 50

2.2.1 Động đất 50

2.2.2 Hiện tượng nhiễm mặn 51

2.2.3 Hiện tượng xói lở bờ 52

2.2.4 Sự biến động dòng chảy của sông 53

2.2.5 Trượt lở 54

Chương 3 56

ĐẶC ĐIỂM VẬN ĐỘNG KIẾN TẠO HIỆN ĐẠI VÙNG BỒN TRŨNG KAINOZOI QUẢNG NAM (PHẦN ĐẤT LIỀN) 56

3.1 Vị trí khu vực nghiên cứu trong bối cảnh địa động lực Kainozoi Đông nam Á 563.1.1 Vị trí và các nguồn lực tác động chính 56

3.1.2 Lịch sử trường ứng suất khối Đông Dương trong Kainozoi 56

3.2 Đặc điểm kiến tạo hiện đại bồn trũng Kainozoi Quảng Nam (phần đất liền) 58

3.2.1 Đặc điểm đứt gãy hoạt động trong vùng đồng bằng ven biển tỉnh Quảng Nam 58

3.2.1.1 Hệ thống đứt gãy phương á vĩ tuyến (F1) 58

3.2.1.2 Hệ thống đứt gãy phương Đông Bắc - Tây Nam 61

3.2.1.3 Hệ thống đứt gãy phương Tây Bắc - Đông Nam 70

3.2.1.4 Các biểu hiện của hoạt động kiến tạo và kiến tạo hiện đại trong khu vực nghiên cứu 76

3.2.1.5 Trường ứng suất kiến tạo và quy luật vận động các hệ thống đứt gãy hiện đại khu vực 95

v

3.2.2 Vận động nâng hạ kiến tạo 101

3.2.2.1 Vận động nâng kiến tạo 101

3.2.2.2 Vận động hạ kiến tạo 105

3.2.3 Hoạt động núi lửa 111

Chương 4 113

VAI TRÒ CỦA HOẠT ĐỘNG KIẾN TẠO HIỆN ĐẠI VỚI TAI BIẾN ĐỊA CHẤT BỒN TRŨNG KAINOZOI QUẢNG NAM 113

4.1 Các tai biến địa chất nguồn gốc nội sinh 113

4.1.1 Vai trò của vận động kiến tạo hiện đại liên quan đến Động đất 113

4.1.2 Vai trò của vận động kiến tạo hiện đại liên quan đến sóng thần 116

4.2 Vai trò của hoạt động kiến tạo hiện đại với tai biến ngoại sinh 118

4.2.1 Vai trò của hoạt động kiến tạo hiện đại với hiện tượng nhiễm mặn 118

4.2.2 Vai trò của hoạt động hoạt động kiến tạo hiện đại tới xói lở 121

4.2.3 Vai trò của hoạt động hoạt động kiến tạo hiện đại tới sự biến động dòng chảy của sông 126

4.2.4 Tổ hợp tai biến liên quan nâng hạ kiến tạo 129

4.2.5 Vai trò của hoạt động hoạt động kiến tạo hiện đại tới tai biến khác 137

KẾT LUẬN 141

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH DO NCS CHỦ TRÌ HOẶC THAM GIA 143TÀI LIỆU THAM KHẢO 146

PHỤ LỤC 161

vi

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT Chữ viết tắt Nội dung

vii

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Vị trí vùng nghiên cứu 10

Hình 1.2 Sự hình thành của thũng sông dạng chữ V với bờ sông dốc (thường >600) tạo thành thung lũng dạng chữ V do nâng cao địa hình đáy sông (www.geocaching.co) 21

Hình 1.3 Mối quan hệ giữa đứt gãy với các hệ thống nước mặt và nước dưới đất, trong đó đứt gãy đóng vai trò tạo ra địa hình trên mặt, bồn thu nước và tạo đường dẫn, đới thẩm thấu và tái nạp hoặc tàng trữ nước dưới đất (Trần Thanh Hải 2020) 22

Hình 1.4 Một mô hình mô phỏng mối quan hệ giữa các hệ thống khe nứt, đút gãy trong đá và sự di chuyển, thành tạo các hệ thống hang hốc, đới chứa nước trong đá ở các độ sâu khác nhau, tùy theo mức độ dao động kiến tạ (https://www.bgs.ac.uk/mendips/) 23

Hình 1.5 Khu vực bờ biển Cửa Đại được quan sát trên ảnh viễn thám năm 2017 (hình trái), đường bờ biển và sông Thu Bồn qua các năm 1975,1989, 2014 (hình phải) 28

Hình1.6: Bản đồ địa hình tỷ lệ 1: 25000 29

Hình 1.7: Thềm sông trên mô hình DEM 29

Hình 1.8 Vị trí tuyến khảo sát (phải) và mặt cắt địa chấn tuyến T7(trái) 30

Hình 1.9 Đứt gãy (F) trên mặt cắt địa chấn tuyến T7 30

Hình 1.10 Ảnh chụp lấy mẫu định tuổi OSL thềm sông vùng nghiên cứu 31

Hình 1.11 Sơ đồ tiến trình xử lý mẫu trong phòng thí nghiệm (Hancock, Williams, 1986) 32

Hình 1.12 Tín hiệu ESR trong mẫu thạch anh phân tích trong điều kiện 77 K và giá trị đỉnh Al-centers xác định 33

viii

Hình 1.13 Toàn cảnh kết quả thí nghiệm và sự hình thành đới trượt cắt Riedel dọc theo đới trượt phải chính (PDZ), hai hệ thống trượt kèm ngược chiều R và R' (Cloos

(1928) và Riedel (1929) 34

Hình 1.14 Sơ đồ tổng hợp của các đới trượt cắt liên quan đến hệ thống trượt phải (PDZ): R, P và đới trượt chính (PDZ) có tính chất trượt tương đồng; R’, P’ là cặp trượt cắt có tính chất trượng ngược với đới trượt chính Cặp trượt cắt cộng ứng R và R’ tạo góc khoảng 60o; trục ứng suất nén ép cực đại tạo góc khoảng 45o so với hướng trượt chính và tạo nên các trường nén ép, căng giãn liên quan (Wilcox et al (1973, Nandan Roy và Arnab Roy, 2022) 35

Hình 2.1 Sơ đồ địa chất bồn trũng Kainozoi Quảng Nam 48

Hình 2.2 Bầu Phong Thử chảy ra sông Thu Bồn (ảnh Google Earth) 53

Hình 2.3 Sông Vĩnh Điện chảy ra sông Thu Bồn (ảnh Google Earth) 53

Hình 3.1 Khu vực nghiên cứu trong bối cảnh địa động lực Kainozoi Đông Nam Châu Á, (Tapponnier P) 56

Hình 3.2 Các trạng thái cổ giai đoạn Oligocen đến nay (Theo Nguyễn Văn Vượng và Lường Thị Thu Hoài, 2019) Các ký hiệu tương ứng (1) Hệ thống đứt gãy hoạt động dưới trường ứng suất kiến tạo tương ứng giai đoạn; (2) Hệ thống đứt gãy ngừng hoạt động dưới trường ứng suất kiến tạo tương ứng; (3) Đai bazan; (4) Khả năng mở rộng dưới trường ứng suất kiến tạo được; (5) Đứt gãy thuận tương ứng với trường ứng suất giai đoạn; (6) trục ứng suất chính cực đại (σ1); (7) Trục ứng suất cực tiểu (σ3) 57

Hình 3.3 Mặt trượt đứt gãy ghi nhận trong sét mềm dẻo với tính chất trượt nghịch tại bồn Nông Sơn (Quảng Nam) và các dấu hiệu trượt đi cùng (Ảnh Nguyễn Quốc Hưng, 2019) 60Hình 3.4 Đới phá hủy gây ra do hoạt động của đứt gãy hệ thống á vĩ tuyến và mặt trượt nghịch ghi nhận được tại khu vực Duy Xuyên và các dấu hiệu trượt đi cùng 60

ix

Hình 3.5 Thống kê hệ thống đứt gãy phương á vĩ tuyến khu vực Quảng Nam Đồ thị hoa hồng thể hiện hệ thống đứt gãy F1 60Hình 3.6 Mặt trượt đứt gãy phương 65o – 245o tại moong khai thác đá khu vực Đại Chánh (bồn Nông Sơn) và các dấu hiệu trượt đi cùng thể hiện hướng trượt trái Mũi tên màu đỏ chỉ hướng dịch trượt (Ảnh Nguyễn Quốc Hưng, 2017) 62Hình 3.7 Mặt trượt đứt gãy phương 60o – 240o xuất hiện cùng hệ thống mặt trượt đứt gãy phương á vĩ tuyến và phương 155 – 335 tại moong khai thác đá khu vực Đại Chánh (bồn Nông Sơn) và các dấu hiệu trượt đi cùng thể hiện hướng trượt phải Mũi tên màu đỏ chỉ hướng dịch trượt (Ảnh Nguyễn Quốc Hưng, 2017) 63Hình 3.8 Hệ thống mặt trượt đứt gãy phương 65o – 245o xuất hiện cùng hệ thống mặt trượt đứt gãy phương 42 o - 222 o tại khu vực Núi Eo (Duy Xuyên) Mũi tên màu đỏ chỉ hướng dịch trượt (Ảnh Nguyễn Quốc Hưng, 2017) 64Hình 3.9 Hệ thống mặt trượt đứt gãy phương 65o – 245o xuất hiện trong mỏ khai thác đá Vinaconex (Chu Lai) và các dấu hiệu trượt đi cùng thể hiện hướng trượt trái Vị trí ngón tay thể hiện các gờ trượt và đường trượt rõ ràng Mũi tên màu đỏ chỉ hướng dịch trượt (Ảnh Nguyễn Quốc Hưng, 2017) 64Hình 3.10 Dấu hiệu vết xước và gờ đứt gãy ghi nhận trượt trái Đứt gãy F2-6 Mũi tên màu đỏ chỉ hướng dịch trượt (Ảnh Nguyễn Quốc Hưng, 2017) 65Hình 3.11 Đứt gãy F2-6 tạo nên ranh giới sắc nét giữa đá granit (màu xám sáng, chứa mặt trượt đứt gãy) và đới phong hóa (màu vàng) 65Hình 3.12 Đồ thị hoa hồng thể hiện phương của hệ thống đứt gãy ĐB – TN: F2: (60-70o)-(240-250o) dựa trên số liệu Thống kê của 24 đứt gãy trong khu vực nghiên cứu.

65

Hình 3.13 Hệ thống mặt trượt đứt gãy phương 40o – 220o và dấu hiệu đứt gãy thể hiện hướng trượt trái xuất hiện trong mỏ khai thác đá trũng Nông Sơn Vị trí ngón

x

tay thể hiện các gờ trượt và đường trượt rõ rang Mũi tên màu đỏ chỉ hướng dịch trượt (Ảnh Nguyễn Quốc Hưng, 2017) 66Hình 3.14 Hệ thống mặt trượt đứt gãy phương 40o – 220o và dấu hiệu đứt gãy thể hiện hướng trượt trái xuất hiện trong mỏ khai thác đá khu vực Chu Lai Mũi tên màu đỏ chỉ hướng dịch trượt (Ảnh Nguyễn Quốc Hưng, 2017) 67Hình 3.15 Hệ thống mặt trượt đứt gãy phương 40o – 220o và dấu hiệu đứt gãy thể hiện hướng trượt trái tại vết lộ khu vực Duy Xuyên Mũi tên màu đỏ chỉ hướng dịch trượt (Ảnh Nguyễn Quốc Hưng, 2017) 68Hình 3.16 Hệ thống mặt trượt đứt gãy phương 40o – 220o và dấu hiệu đứt gãy thể hiện hướng trượt trái xuất hiện trong vết lộ khu vực Duy Xuyên Mũi tên màu đỏ chỉ hướng dịch trượt (Ảnh Nguyễn Quốc Hưng, 2017) 68Hình 3.17 Hệ thống mặt trượt đứt gãy phương 42o – 222o cắt qua tập cuội kết và dấu hiệu đứt gãy thể hiện hướng trượt trái xuất hiện trong vết lộ khu vực Duy Sơn (Duy Xuyên) Mũi tên màu đỏ chỉ hướng dịch trượt (Ảnh Nguyễn Quốc Hưng, 2017) 69Hình 3.18 Mặt trượt trái nghịch ghi nhận trong các đá granit khu vực Quế Sơn, Quảng Nam (Ảnh Nguyễn Quốc Hưng, 2017) 69Hình 3.19 Mặt trượt đứt gãy nghịch trái đã ghi nhận các mùn kiến tạo và vết xước, gờ trượt của đứt gãy (vị trí lấy mẫu QN1707) Định tuổi ESR 12141.04 sai số -7.43.

69

Hình 3.20 Mặt trượt đứt gãy nghịch trái F3 – 20 cắt qua lớp phong hóa (Đứt gãy Hòa An Mũi tên màu đỏ chỉ hướng dịch trượt (Ảnh Nguyễn Quốc Hưng, 2017) 70Hình 3.21 Đới dập vỡ rộng 10-15 mét, mùn dày 5-10 cm trong đứt gãy F3-4 Vị trí lấy mẫu ESR (QN1702) Tuổi ESR 11,997 năm Mũi tên màu đỏ chỉ hướng dịch trượt (Ảnh Nguyễn Quốc Hưng, 2017) 70Hình 3.22 Đồ thị hoa hồng thể hiện hệ thống đứt gãy F3 theo phương ĐB - TN dựa trên thống kê 18 mặt đứt gãy trượt bằng trái phương F3 (30-40o) - (210-220o) 70

xi

Hình 3.23 Hệ thống đứt gãy và mặt trượt phương TB-ĐN ((140-150) – (320-330)) phát hiện tại khu vực Cẩm Hòa, Cẩm Lệ thể hiện các đứt gãy trượt bằng phải hợp phần thuận Mũi tên màu đỏ chỉ hướng dịch trượt (Ảnh Nguyễn Quốc Hưng, 2017).

72

Hình 3.24 Hệ thống đứt gãy phương TB-ĐN ((140-150) – (320-330)) phát hiện tại khu vực bãi biển Kỳ Hà Mũi tên màu đỏ chỉ hướng dịch trượt (Ảnh Nguyễn Quốc Hưng, 2017) 72Hình 3.25 Hệ thống đứt gãy thuận với mặt trượt nghiêng về phía Đông Bắc ghi nhận trong vách đá moong khai thác đá mỏ Vinaconex (Chu Lai, Quảng Nam) 73Hình 3.26 Mặt trượt đứt gãy thuận phương TB-ĐN ghi nhận tại vách núi khu vực Tam Thanh (Núi Thành) 73Hình 3.27 Mặt trượt đứt gãy thuận phải phương TB ĐN ghi nhận tại vách núi khu vực Phú Ninh, Quảng Nam (Ảnh Nguyễn Quốc Hưng, 2017) 73Hình 3.28 Đứt gãy phương TB - ĐN cắt qua các trầm tích hệ tầng Nông Sơn và làm xê dịch lớp vỏ phong hóa tại mỏ Duy Phú (Ảnh Nguyễn Quốc Hưng, 2017) 73Hình 3.29 Đồ thị hoa hồng thể hiện hệ thống đứt gãy trượt bằng phải thuận nhóm F4 theo phương ĐB - TN dựa trên thống kê 43 mặt đứt gãy phương F4 74Hình 3.30 Hệ thống đứt gãy và mặt trượt phương TB-ĐN (160-165) – (340-345) và mặt trượt thể hiện hướng trượt phải đi cùng hệ thống đứt gãy phương ĐB-TN (F2) phát hiện tại khu vực bồn trũng Nông Sơn Ảnh Nguyễn Quốc Hưng, 2017 74Hình 3.31 Hệ thống đứt gãy và mặt trượt phương TB-ĐN (160-165) – (340-345) (đường màu đỏ) và mặt trượt thể hiện hướng trượt phải đi cùng hệ thống đứt gãy phương ĐB-TN (F2) phát hiện tại khu vực bồn trũng Nông Sơn và các mặt trượt xác định hướng đi cùng Vị trí ngòn tay thể hiện gờ trượt trên mặt trượt Ảnh Nguyễn Quốc Hưng, 2017 75

xii

Hình 3.32 Hệ thống đứt gãy và mặt trượt phương TB-ĐN (160-165) – (340-345) và mặt trượt thể hiện hướng trượt phải tại khu vực Duy Xuyên Mũi tên màu đỏ thể hiện hướng trượt Ảnh Nguyễn Quốc Hưng, 2017 75Hình 3.33 Đồ thị hoa hồng thể hiện hệ thống đứt gãy trượt bằng phải thuận nhóm F5 dựa trên thống kê 21 mặt đứt gãy phương F4 76Hình 3.34 Đới trượt cắt qua lớp vỏ phong hóa và trầm tích Neogen ghi nhận trong khu vực biển Quảng Nam Đới trượt nghịch phương á vĩ tuyến cắt qua trầm tích Neogen khu vực Nông Sơn (A) và cắt qua lớp phong hóa khu vực Duy Xuyên (B); Đới đứt gãy trượt bằng phải phương ĐB-TN (F2) cắt qua lớp phong hóa ghi nhận ở khu vực Nông Sơn (C, D), Đới đứt gãy trượt trái phương ĐB-TN (F3) cắt qua lớp phong hóa ghi nhận khu vực Núi Thành (E) và Chu Lai (F), Tam Kỳ (G); Hệ thống đứt gãy phương ĐB-TN (F4) cắt qua đới phong hóa ghi nhận tại khu vực Chu Lai (H) và khu vực Núi Thành (K) (Ảnh Nguyễn Quốc Hưng, 2017) 77Hình 3.35 Đới trượt phương TB-ĐN ven biển đồng bằng Quảng Nam cắt qua lớp vỏ phong hóa ghi nhận trong khu vực biển Quảng Nam (Tam Kỳ) (A) và hiện tượng dịch chuyển ngang kiểu C-S ghi nhận được trong các trầm tích cát bỏ rời khu vực Thăng Bình (Hình chụp trên mặt phẳng nằm ngang, B) 79Hình 3.36 Thống kê kết quả định tuổi ESR cho thạch anh trong mùn đứt gãy thuộc các hệ thống đứt gãy khác nhau khu vực Quảng Nam (trục nằm ngang biểu thị tuổi tuyệt đối, thang tuổi tương đối được đưa ra để đối sánh, trục thẳng đứng biểu thị tần suất mẫu trong các khoảng tuổi ghi nhận được) 82Hình 3.37 Dịch chuyển tuyệt đối tại 10 trạm GPS khu vực Bắc Trà My và lân cận (Theo Viện Vật lý Địa cầu) 83Hình 3.38 Địa hình thành tạo liên quan đến hệ thống đứt gãy á vĩ tuyến (trên ảnh DEM) 85

xiii

Hình 3.39 Một ví dụ về các dấu hiệu địa hình minh chứng cho sự tồn tại các đứt gãy hoạt động hoặc tân kiến tạo phương á vĩ tuyến (F1) tạo nên các mặt địa hình kiến tạo khu vực trũng Nông Sơn (Ảnh Nguyễn Quốc Hưng, 2017) 86Hình 3.40 Hệ thống địa hình khu vực phía bắc vùng nghiên cứu được khống chế bởi hệ thống đứt gãy phương (60-70o)-(240-250o) (mũi tên màu đỏ) Ảnh Nguyễn Quốc Hưng, 2017 87Hình 3.41 Hệ thống địa hình khu vực bồn trũng Nông Sơn được khống chế bởi hệ thống đứt gãy phương (60-70o)-(240-250o) (Hình địa hình và ảnh DEM (Hình nhỏ góc phải) (mũi tên màu đỏ) Ảnh Nguyễn Quốc Hưng, 2017 87Hình 3.42 Một ví dụ về các dấu hiệu địa hình minh chứng cho sự tồn tại các đứt gãy hoạt động hoặc tân kiến tạo phương ĐB-TN (F2) tạo nên các facet tam giác (Hình chụp ở khu vực Cẩm Lệ, Đà Nẵng Ảnh Nguyễn Quốc Hưng, 2017 88Hình 3.43 Hệ thống địa hình khu vực Duy Xuyên, Cầu Cửa Đại được khống chế bởi hệ thống đứt gãy trượt trái phương (30-40o)-(210-220o) Mũi tên màu đỏ chỉ hướng dịch chuyển Ảnh Google Earth 89Hình 3.44 Một số địa hình điển hình tuyến tính theo phương TB-ĐN khu vực ven biển Quảng Nam thể hiện trên mô hình số độ cao DEM Theo Nguyễn Quốc Hưng, 2017.

90

Hình 3.45 Một ví dụ về các dấu hiệu địa hình minh chứng cho sự tồn tại các đứt gãy hoạt động hoặc tân kiến tạo phương ĐB-TN (F3) tạo nên các facet kiến tạo (Hình chụp ở khu vực trũng Nông Sơn, Nguyễn Quốc Hưng, 2017) 91Hình 3.46 Mặt cắt địa chất-địa vật lý tuyến 1 phương TB-ĐN khu vực đồng bằng Hội An cho thấy sự tồn tại của nhiều hệ thống đứt gãy khống chế các thành tạo địa chất Kainozoi, trong đó có các thành tạo địa chất Đệ Tứ trong phạm vi bồn trũng Kainozoi Quảng Nam trên đó vùng trung và hạ lưu sông Vu Gia-Thu Bồn phát triển (Trần Thanh Hải, 2020) 92

xiv

Hình 3.48 Mặt cắt địa chất-địa vật lý tuyến DDT5, ĐT5 phương TB-ĐN khu vực Đại Lộc cho thấy sự tồn tại của nhiều hệ thống đứt gãy khống chế các thành tạo địa chất Kainozoi Kainozoi Quảng Nam (Trần Thanh Hải, 2020) 93Hình 3.49 Hiện tượng phun khí tại cửa Đại – Hội An (Dương Quốc Hưng, 2019)

94

Hình 3.50 Trạm khai thác nước khoáng nóng Phù Ninh 95Hình 3.51 Bể nước khoáng nóng Hố Ông - Tây Viên - Quế Lâm 95Hình 3.52 Tổng hợp các hệ thống đứt gãy và phương, hướng trượt tương ứng ghi nhận được trong khu vực Quảng Nam 96Hình 3.53 Phân bố trường ứng suất Pleitocen muộn – Holocen các điểm nghiên cứu khu vực bồn trũng Kainozoi Quảng Nam 98Hình 3.54 Trường ứng suất cực đại tạo với đới trượt chính một góc cực đại khoảng 45o (Stephen & Michael, 2021) 98Hình 3.55 (A) Ảnh DEM và sự phân bố một số đứt gãy chính phương TB-ĐN (F4: (140-150o)-(320-330o)) vùng đồng bằng Quảng Nam (Nguyễn Quốc Hưng, 2017) có phương gần như song song với các hệ thống đứt gãy trượt bằng phải khu vực Đông Nam Á (B) 99Hình 3.57 Lòng sông cổ bị nâng lên cùng thềm bậc 1 khu vực Duy Xuyên (Theo trần Thanh Hải, 2020) 102Hình 3.56 Sơ đồ các hệ thống đứt gãy ghi nhận trong khu vực Đồng bằng Quảng Nam (Nguyễn Quốc Hưng, 2023) 102Hình 3.58 Lớp sét biển tuổi Pleistocen màu xám (ở phần thấp) thuộc Hệ tầng Đà Nẵng lộ ra cục bộ dọc bờ trái sông Thu Bồn ở khu vực Điện Phước, thể hiện hoạt động nâng kiến tạo trong khu vực; Hình vẽ mô phỏng quan hệ của lớp sét biển với các trầm tích trẻ hơn ở B (Theo Trần Thanh Hải, 2017) 103

xv

Hình 3.59 DEM thềm sông Tam Kỳ - Trường Giang 103Hình 3.60 DEM thềm sông Cầu Đỏ 103Hình 3.61 Một số ví dụ về bằng chứng của hoạt động nâng kiến tạo tác động tới địa hình khu vực bồn trũng Kainozoi Quảng Nam Các thềm bậc 1, 2 và 3 liên tục ghi nhận dọc sông Vu Gia khu vực cầu Hà Nha (A); Ngã ba sông nơi giao nhau giữa sông Vu Gia và Thu Bồn và bậc thềm 1 (khu vực cầu Giao Thủy; C Thềm bậc 1 và 2 ghi nhận dọc sông Thu Bồn tại khu vực Vĩnh Điện, Các bậc thềm phát triển liên tiếp cho thấy sự nâng lên liên tục của địa hình bờ sông ở vùng Quế Sơn (Trần Thanh Hải 2020); E: Thềm sông Tam Kỳ - Trường Giang; G: Bãi biển được mở rộng do nâng kiến tạo quan sát được tại khu vực nam Cửa Đại 104Hình 3.62 a Vị trí lấy mẫu dọc thềm bậc 1 sông Ly Ly, b Vị trí lấy mẫu trong trầm tích cát hạt thô (1) và hạt mịn (2) thềm sông Ly Ly tại cầu Hương An 105Hình 3.63 Sơ đồ Sự phân bố dòng chảy của sông Thu Bồn, Tam Kỳ, Trường Giang và các nhánh của nó xung quanh các khối nâng trung tâm Đông Giang, Quế Sơn, Quế Hiệp Các khối nâng này định hướng các dòng chảy và nhánh của nó vây quanh.

106

Hình 3.64 Mô hình độ cao 3D toàn bộ khu vực đồng bằng và vùng núi phía tây Quảng Nam cho thấy khu vực đồng bằng Quảng nam nằm trong một vùng hạ dạng bậc từ TN sang ĐB và từ Bắc sang Nam do tác động sụt lún dọc theo các hệ thống đứt gãy phương khác nhau, trong đó hewej thoonga TB-ĐN đóng vai trò chủ đạo 107Hình 3.65 Các mặt cắt theo dải địa hình (Swath profile) phương Bắc – Nam (B, C, D, E) trên 4 vùng nghiên cứu A) bao quanh trũng Quảng Nam Các dải có chiều rộng 2 km và có kích thước bước cơ sở là 15 m, mỗi vùng chọn chạy 51 mặt cắt địa hình.

109

Hình 3.66 Sơ đồ DEM 3D thể hiện vùng hạ Điện Bàn – Hội An và mặt cắt mô hình thể hiện vai trò cửa các đứt gãy phương ĐB-TN với vùng nâng Quế Sơn, Đông Giang và vùng hạ Điện bàn – Hội An 109

xvi

Hình 3.67 Một số ví dụ về dấu hiệu địa mạo liên quan tới sụt hạ kiến tạo trong khu vực trung -hạ lưu sông Vu Gia – Thu Bồn: A sự tịnh tiến của lòng sông và bờ sông về phía bắc do sự nâng cao nền địa chất ở phía nam và sụt lún ở phía bắc ở khu vực Giao Thủy; B Vị trí dòng chảy mới đang được hình thành nối sông Vu Gia với Thu Bồn do phía sông Thu Bồn nền địa chất bị hạ thấp tương đối, dẫn tới sự đoạt dòng tại Đại Cường (Theo Trần Thanh Hải và nnk., 2020) 110Hình 3.68 A Dấu vết của kè biển và móng các công trình xây dựng bị chìm xuống dưới đáy biển còn bảo tồn khá nguyên vẹn ở khu vực bắc Cửa Đại Các mũi tên trắng chỉ vị trí các công trình quan sát được từ Hình Google Earth; B Phần còn sót lại của một công trình xây dựng hiện bị chìm xuống biển và cách xa bờ hàng trăm mét Sự bảo tồn hình dáng công trình (không bị làm nghiêng) chứng tỏ sự sụt lún theo phương thẳng đứng (Theo trần Thanh Hải, 2020) 111Hình 4.1.a Động đất liên quan đến hồ chứa Sông Tranh 2 ở miền trung Việt Nam trên ảnh DEM (a) và trên sơ đồ cấu trúc khu vực (b) Tất cả các số liệu địa chấn ghi lại được đánh dấu bằng các vòng tròn màu xám và bộ dữ liệu được phân tích từ tháng 5 năm 2014 đến tháng 5 năm 2015 được đánh dấu bằng màu cam Kích thước của các vòng tròn phản ánh độ lớn Các hình tam giác màu xanh biểu thị các trạm địa chấn (Theo Sikora và nnk., 2023) 115Hình 4.2 Vùng nhiễm mặn sông Hàn, Đà Nẵng (Nguyễn Quốc Hưng, 2020) 119Hình 4.3 Vùng nhiễm mặn nước mặt khu vực Cửa Đại (sông Thu Bồn) Nguyễn Quốc Hưng, 2020) 120Hình 4.4 Cấu trúc sụt lún vùng Hội An Mũi tên màu đỏ thể hiện dướng dịch chuyển (Nguyễn Quốc Hưng, 2020) 120Hình 4.5 Vùng nhiễm mặn sông Tam Kỳ 120Hình 4.6 Cấu trúc sụt lún vùng Kỳ Hà Mũi tên màu đỏ thể hiện dướng dịch chuyển (Nguyễn Quốc Hưng, 2020) 121

xvii

Hình 4.7 Sự biến đổi bờ sông và bờ biển tại khu vực Cửa Đại quan sát được trên cơ sở ảnh Landsat qua các năm 1975, 1989, 2000, 2014 cho thấy sự biến đổi mạnh mẽ

của đường bờ ở khu vực phía bắc theo thời gian (Nguyễn Quốc Hưng, 2023) 122

Hình 4.8 Ảnh quan sát trên thực địa sự khác nhau giữa 2 bờ biển tại khu vực Nam Cửa Đại (Hình trái), và khu vực bãi biển Bắc Cửa Đại (Hình phải) (mũi tên màu đỏ chỉ mực nước biển) 122

Hình 4.9 Mặt cắt địa chất I-I đường Lạc Long Quân – Âu Cơ (Nguyễn Quốc Hưng, 2019) 124

Hình 4.10 Mặt cắt địa chấn tuyến T7 (Đứt gãy F2-6 dịch chuyển các thành tạo Đệ Tứ) (Nguyễn Quốc Hưng, 2019) 124

Hình 4.11 Sự dịch chuyển dòng chảy ở trung lưu và hạ lưu LVS Vu Gia – Thu Bồn (Trần Thanh Hải, 2015) 125

Hình 4.12 Thềm bậc 2 bên bờ trái sông Vu Gia 126

Hình 4.13 Thềm sông Tam Kỳ - Trường Giang 127

Hình 4.14 Sông Trường Giang nằm trên cấu trúc nâng hiện đại 127

Hình 4.15 Đứt gãy F3-6 gây dịch chuyển sông Trường Giang và sông Ly Ly 129

Hình 4.16 Hoạt động nâng hạ liên quan đến đứt gãy làm cho hoạt động dịch chuyển của dòng sông và tạo nên vùng hạ mạnh khu vực Hội An 130

Hình 4.17 Đoạn sông Quảng Huế bị xâm thực ngang mạnh mẽ và liên tục Các đoạn kè được làm xong thường bị phá hủy, dẫn tới việc phải gia cố kè liên tục (theo Trần Thanh Hải, 2020) 131

Hình 4.18 Một số hình ảnh về xâm thực bờ biển khu vực bắc Cửa Đại theo thời gian: A-C: khu vực bãi biển Cửa Đại chụp các năm 3/2014, 7/2015 và 7/2016 Sự xâm thực liên tục dẫn đến sự phá hủy liên tục bờ biển, kể cả hệ thống kè biển xây dựng liên tục và khá tốn kém (Trần Thanh Hải, 2020) 132

xviii

Hình 4.19 300 m bờ biển Cửa Đại, đoạn qua khối phố Thịnh Mỹ, phường Cẩm An, TP Hội An bị nước biển ăn sâu 30 m, kéo sập bốn ngôi nhà (Theo VN Express, 9/3/2023 133Hình 4.20 Thôn Trung Phường, xã Duy Hải, huyện Duy Xuyên nằm cuối sông Thu Bồn giáp với biển Cửa Đại bị sạt lở Gió mùa đông bắc khiến biển động, sóng đánh mạnh vào bờ biển gây sạt lở 3-5 m (Theo VN Express, 9/3/2023 133Hình 4.21 Một ngôi nhà còn nằm trên mặt nước Khu vực này bị xâm thực hơn 50 m, hơn 10 ngôi nhà bị cuốn trôi trong 5 năm qua (Theo VN Express, 9/3/2023 133Hình 4.22 Bãi biển Hòa Trung, TP Tam Kỳ năm 2006 được xây dựng bờ kè, song đến tháng 3 năm 2023 sạt lở hơn 200 m, sâu 3 m (Theo VN Express, 9/3/2023) 133Hình 4.23 Sơ đồ thể hiện đứt gãy tác động vào khu vực Hội An, Vĩnh Điện, Đà Nẵng gây nên các vùng hạ và nâng tương đối Hiện tượng này gây ra biến đổi dòng chảy và phá hủy, xói lở bờ sông (theo hướng mũi tên màu vàng), tập trung dòng chảy (mũi tên màu nâu đỏ) vào các khu vực kinh tế xã hội quan trọng Vòng đứt nét màu đen chỉ khu vực hạ với sự phát triển phức tạp của các hệ thống thủy văn 135Hình 4.24 Mất bờ cát, sập bờ kè một cơ sở lưu trú ở biển Mỹ Khê, Đà Nẵng (vtc.vn, 2021) 136Hình 4.25 Xâm thực sâu vào bờ, cuốn trôi cát chung quanh khu nghỉ dưỡng ven biển (báo Nhà Đầu Tư, 2020) 136Hình 4.26 Sạt lở tại khu vực bãi biển Mỹ Khê, kéo sập bờ kè tạo ra vực sâu 1,5 - 2 m (Báo Pháp luật, 2021) 136Hình 4.27 Xói lở bờ biển gây hư hỏng một số công trình ven biển phía Đông Đà Nẵng (Báo Pháp luật, 2021) 136Hình 4.28 Theo Ban Quản lý Bán đảo Sơn Trà, sóng biển xâm thực sâu và đánh vào các vùng đất, gây sạt lở (Theo báo Nhà Đầu Tư, 2020) 136

xix

Hình 4.29 Trượt lở ta luy đường cao tốc Đà Nẵng – Quảng Nam, mũi tên màu đỏ chỉ hướng trượt 139Hình 4.30 Dăm kết kiến tạo b Mặt trượt trên các mảnh vụn sạt lở ở Hòa Sơn 139Hình 4.31 Cầu Hà Tân bị sụt lún (Nguyễn Quốc Hưng 2018) 140

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Kết quả phân tích tuổi tuyệt đối bằng phương pháp OSL 161Bảng 2.1 Danh mục động đất khu vực bắc Trà My và lân cận thời kỳ 2011-2015 diễn ra 2637 trận động đất Trong đó có 19 trận động dất có độ lớn trên 3 độ Mag (Viện Vật Lý Địa cầu) 161Bảng 3.1 Kết quả tuổi xác định bằng ESR trên mùn đứt gãy khu vực Quảng Nam và hệ thống đứt gãy liên quan (F1: Đ-T; F2: ĐĐB - TTN (60-70) – (240-250); F3: ĐB – TN (30-40)-(210-220); F4: TB-ĐN (140-150) – (320-330) 162Bảng 3.2 Các thành phần của vector dịch chuyển tuyệt đối tại 10 trạm GPS tại khu vực Bắc Trà My và lân cận (Theo đề tài mã số ĐTĐL.2013-G, Lê Huy Minh 2016) 164Bảng 3.3 Đo nồng độ hoạt độ 222Rn và tính toán liều hiệu quả hàng năm cho con người do tiêu thụ và hít phải Rn thải ra từ nước (Dương Văn Hào và nnk., 2024)165Bảng 3.4 Kết quả tuổi đồng vị K-Ar các đá basalt kainozoi khu vực Quảng Ngãi168

1

MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết của luận án

Vùng đồng bằng ven biển Quảng Nam – Đà Nẵng có ý nghĩa quan trọng đối với kinh tế xã hội của tỉnh Quảng Nam và thành phố Đà Nẵng Đây là khu vực có tiềm năng kinh tế lớn, đang phát triển nhanh chóng đồng thời cũng chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của các tai biến thiên nhiên Trong đó có các tai biến trực tiếp hoặc gián tiếp liên quan tới các vận động địa chất hiện đại như xói lở bờ sông, bờ biển, sụt lún, hoặc động đất Cấu tạo nên nền địa chất trong phạm vi đới đồng bằng ven biển Quảng Nam – Đà Nẵng là bồn trũng Kainozoi Quảng Nam khá phức tạp Phần lớn diện tích là một bồn trũng được lấp đầy bởi các trầm tích Neogen - Đệ tứ bị khống chế chặt chẽ bởi hàng loạt hệ thống đứt gãy có phương khác nhau, có lịch sử hoạt động phức tạp (Nguyễn Chí Trung, 2012; Hoàng Ngô Tự Do và nnk, 2016) Các hoạt động kiến tạo hiện đại đang diễn ra khá mạnh mẽ (Trần Thanh Hải, 2020; Nguyễn Quốc Hưng 2021) với nhiều dấu hiệu khác nhau có thể nhận dạng được Trong thời gian gần đây, các vận động kiến tạo hiện đại là nguyên nhân gây nên hiện tượng nâng hạ địa hình, thay đổi hướng chảy của các con sông, tạo nên các điểm xói lở, bồi tụ bờ sông, bờ biển, của nhiều khu vực trong vùng nghiên cứu (Trần Thanh Hải, 2015; Hoàng Ngô Tự Do và nnk, 2016, Nguyễn Quốc Hưng 2021) Hiện tượng xói lở bờ sông Thu Bồn, Cửa Đại và đới ven biển đang diễn ra mạnh và liên tục Đặc biệt vùng Cửa Đại là nơi có diễn tiến biến dạng đường bờ hết sức phức tạp, trong đó vùng bắc Cửa Đại xâm thực một cách có hệ thống trong thời gian dài gây nên những xáo trộn về dân cư cũng như quy hoạch kinh tế vùng Ngoài ra trong khu vực còn có các hiện tượng xâm thực tạo nên các địa hình khe rãnh phát triển mạnh trong những năm qua Hiện tượng nâng hạ kiến tạo hiện đại cũng được cho là nguyên nhân gây nên hiện tượng nghẽn dòng do bị bồi lấp, thoái hóa dần của sông Bầu Xấu, sông Trường Giang chảy trong khu vực Trong khu vực Quảng Nam năm 1991 đã ghi nhận được các rung chấn động đất đến cấp 4,1 độ richter Gần đây ở Bắc Trà My liên tiếp xảy ra động đất, nguyên nhân là do tích nước hồ chứa đập thủy điện sông Tranh Động đất kích thích này chắc chắn xảy ra dọc theo các đới xung yếu kiến tạo trẻ và cần được nghiên cứu như là biểu hiện

2

của hoạt động kiến tạo hiện đại bởi vì khi xảy ra động đất nó gây tác hại lớn đến các công trình khác chưa được tính toán tích hợp thông số kiến tạo

Như vậy, các nghiên cứu và thông tin địa chất hiện có cho thấy, vùng đồng bằng ven biển Quảng Nam – Đà Nẵng hội tụ khá nhiều dạng biến dạng kiến tạo hiện đại mạnh mẽ Trong đó có các tác động nội sinh như chuyển động nâng hạ kiến tạo, động đất và các tác động thứ sinh của chúng tạo nên các tai biến địa chất và tiềm ẩn nhiều thiên tai… Bên cạnh đó, các hoạt động địa chất ngoại sinh như xói lở, xâm thực bờ biển, biến đổi dòng chảy, bồi tụ… đang ảnh hưởng trực tiếp tới môi trường và có khả năng tạo ra các thiên tai nghiêm trọng trong khu vực Nếu các tai biến tiềm năng này được cộng hưởng với các tác động tiêu cực của các tác nhân khí hậu trong bối cảnh biến đổi khí hậu thì hậu quả sẽ lớn hơn Mặc dù (Hoàng Ngô Tự Do và nnk, 2016) chỉ ra các yếu tố kiến tạo hiện đại trong vùng nghiên cứu và (Trần Thanh Hải, 2015) phát hiện vấn đề liên quan giữa kiến tạo hiện đại và tai biến địa chất nhưng do diện tích nghiên cứu chưa bao trùm hoàn toàn vùng đồng bằng, cũng chưa áp dụng các thông số định lượng nghiên cứu về mức độ vận động kiến tạo hiện đại và tác động của chúng tới tai biến địa chất Gần đây, đề tài “Nghiên cứu tác động của hoạt động tân kiến tạo đối với sự biến đổi dòng chính các lưu vực sông khu vực Miền Trung phục vụ bảo vệ các dòng chảy, thử nghiệm cho lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn” do GS TS Trần Thanh Hải 2020 làm chủ nhiệm đã áp dụng tổ hợp phương pháp nghiên cứu, làm rõ quan hệ hoạt động tân kiến tạo với tai biến địa chất vùng hạ lưu Vu Gia – Thu Bồn Là một thành viên nghiên cứu của đề tài, NCS nghiên cứu một cách chi tiết, định lượng các hoạt động kiến tạo hiện đại khu vực bồn trũng Kainozoi Quảng Nam bằng những phương pháp nghiên cứu hiện đại, ưu việt và mới trên thế giới (tuổi đứt gãy hoạt động, tuổi chôn vùi vật liệu trầm tích) có độ tin cậy cao trong nghiên cứu đối tượng này Đồng thời nghiên cứu này sẽ đưa ra được vai trò của các yếu tố địa chất kiến tạo hiện đại, kiến tạo hoạt động với các tai biến

địa chất khu vực Đó là lý do NCS chọn đề tài: “Đặc điểm kiến tạo hiện đại bồn trũng

kainozoi Quảng Nam (phần đất liền) và vai trò của nó đối với tai biến địa chất.” làm

luận án Tiến sỹ của mình

3

2 Mục tiêu của luận án

Làm sáng tỏ các đặc điểm của vận động kiến tạo hiện đại bồn trũng Kainozoi Quảng Nam (phần đất liền) và xác định vai vai trò hoạt động kiến tạo hiện đại đối với tai biến địa chất để phục vụ việc phòng chống thiên tai trong vùng nghiên cứu

3 Nhiệm vụ của luận án

Để đạt được mục tiêu đề ra, luận án tập trung vào các nhiệm vụ chính sau: a) Nghiên cứu đặc điểm của hoạt động kiến tạo hiện đại vùng Quảng Nam bằng các số liệu phân tích định lượng hiện đại

b) Nghiên cứu vai trò hoạt động kiến tạo hiện đại đối với các tai biến địa chất vùng đồng bằng ven biển Quảng Nam

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án

a) Đối tượng nghiên cứu: Các thể địa chất, hiện tượng địa chất nội và ngoại sinh, cấu trúc địa chất, địa hình và địa mạo vùng đồng bằng Quảng Nam trên cấu trúc Kainozoi Quảng Nam

b) Phạm vi nghiên cứu: Bồn trũng kainozoi Quảng Nam (Bao gồm vùng đồng bằng ven biển Quảng Nam – Đà Nẵng và các sườn núi khống chế bồn trũng)

5 Nội dung nghiên cứu

Để giải quyết hiệu quả các nhiệm vụ đặt ra, nội dung nghiên cứu của luận án được đặt ra bao gồm:

a) Nghiên cứu đặc điểm của hoạt động kiến tạo hiện đại vùng Quảng Nam: nghiên cứu chuyển động kiến tạo hiện đại trong vùng nghiên cứu và chuyển động chung trong khu vực; các đặc điểm biến dạng, tính chất dịch chuyển, phương hướng dịch chuyển chính, kèm theo và sự phân bố của các đứt gãy; tuổi hoạt động của các đứt gãy

b) Nghiên cứu mối liên quan của chuyển động kiến tạo với các thành tạo địa chất và các yếu tố địa hình như di chuyển dòng chảy, hình thành thềm

c) Nghiên cứu tổng hợp tài liệu xác định hoạt động tân kiến tạo và kiến tạo hiện đại vùng nghiên cứu Lấy mẫu trên các mùn đứt gãy để xác định tuổi dịch chuyển của

4

chúng nhằm xác nhận các dịch chuyển của đứt gãy trong pha kiến tạo gần đây nhất của chúng

4 Đánh giá mức độ ảnh hưởng của các yếu tố kiến tạo hiện đại đến các tai biến địa chất nội sinh, ngoại sinh, tổng hợp nội sinh và ngoại sinh… trong vùng nghiên cứu, xác định vai trò chuyển động kiến tạo đối với xói lở bờ biến Cửa Đại, suy thoái dòng chảy sông Trường Giang, nhiễm mặn và di chuyển dòng chảy

6 Phương pháp nghiên cứu

Trong nghiên cứu này, NCS đã sử dụng tổ hợp các phương pháp nghiên cứu sau:

a) Phương pháp thu thập và xử lý thông tin: thu thập, tổng hợp và xử lý các thông tin từ các nguồn tài liệu đã công bố trong các tạp chí, kỷ yếu hội thảo chuyên đề, báo cáo của các công trình lưu trữ, luận văn, luận án, các tài liệu… lưu trữ có nội dung liên quan đến nội dung nghiên cứu của đề tài

b) Phương pháp viễn thám: Thu thập, xử lý và phân tích là ảnh Landsat 8 đa thời gian, bao gồm ảnh từ năm 1973 đến 2017 vùng nghiên cứu nhằm xác định biến dạng, biến đổi của địa hình theo theo gian do các hiện tượng xói lở, bồi tụ, thay đổi hình thái và di chuyển đường bờ, xác định các dấu hiệu đứt gãy, kiến trúc nâng hạ, biến hình thái lòng sông, các bậc thềm sông và giải đoán cấu trúc địa chất

c) Phân tích mô hình DEM: Phân tích các mô hình số độ cao (DEM) được sử dụng để phân tích sự thay đổi các yếu tố địa hình trong không gian 3 chiều nhằm hỗ trợ nhận dạng mối quan hệ gián tiếp liên quan tới các cấu trúc địa hình

d) Phương pháp điều tra khảo sát: Bao gồm khảo sát địa chất nhằm nghiên cứu đặc đặc điểm địa chất, sự phân bố các cấu tạo, yếu tố thế nằm và tính chất dịch chuyển đứt gãy hiện đại và hoạt động magma; nghiên cứu địa hình các bậc thềm sông biển, biên độ nâng của các thềm, các biểu hiện nâng hạ Thu thập mẫu phân tích OSL, ESR

e) Phương pháp phân tích số liệu địa vật lý: Thu thập các số liệu, mặt cắt địa vật lý từ các nguồn có độ tin cậy từ đó xác định các đứt gãy và đối chiếu với phát hiện trên mặt để đánh giá dấu hiệu đứt gãy hoạt động vùng nghiên cứu

5

f) Phương pháp giải đoán cấu trúc: Giải đoán tổng hợp các số liệu làm sáng tỏ cấu trúc địa chất (được thể hiện trên các sơ đồ)

g) Nhóm phương pháp phân tích mẫu: Bao gồm phân tích tuổi OSL (phân tích tại phòng thí nghiệm Viện năng lượng Nguyên tử Trung Quốc Trung Quốc Trung Quốc), phân tích tuổi bằng phương pháp ESR (phân tích tại phòng thí nghiệm Trường Đại học Okayama Nhật Bản)

h) Phương pháp mô hình hóa: Mô hình hóa các thông tin nhằm xây dựng các sơ đồ, mặt cắt địa chất, mô hình động học (trường ứng suất, quy luật hoạt động kiến tạo)

7 Luận điểm bảo vệ Luận điểm 01

Khu vực bồn trũng Kainozoi Quảng Nam có hoạt động kiến tạo hiện đại diễn ra khá mạnh mẽ, trong đó họat động dịch chuyển dọc các hệ thống đứt gãy có vai trò chủ đạo tạo nên hiện tượng nâng, hạ kiến tạo các khu vực khác nhau Khu vực nghiên cứu tồn tại 5 hệ thống đứt gãy hoạt động trong Pleistocen muộn - Holocen, gồm hai hệ thống phương TB-ĐN, hai hệ thống ĐB-TN và hệ thống á vĩ tuyến, chúng hoạt động do một trường ứng suất có trục ứng suất cực đại theo phương khoảng (005±10)o

– (185±10)0, góc nghiêng khoảng10-20o về phía Nam.Sự dịch chuyển của các cánh trong các hệ thống đứt gãy này tạo nên các khối nâng phía tây nam vùng nghiên cứu trong khi phần đông bắc bị hạ võng, đồng thời tạo nên các vùng nâng hạ cục bộ khác trong vùng đồng bằng Quảng Nam

Luận điểm 02

Hoạt động kiến tạo hiện đại trong khu vực có vai trò quan trọng trong hình thành và phát triển các tai biến địa chất trong bồn trũng Kainozoi Quảng Nam, trong đó vận động theo các hệ thống đứt gãy là yếu tố quan trọng gây nên các hoạt động động đất, sụt lún, nâng Tác dụng cộng hưởng của hoạt động kiến tạo hiện đại với các yếu tố ngoại sinh là tác nhân quan trọng gây nên hiện tượng ngập lụt cục bộ, xói lở bờ và bồi tụ cửa sông, bờ biển, dịch chuyển dòng chảy sông, dịch chuyển cửa sông, hiện tượng nhiễm mặn, khô hạn Ngoài ra vùng nghiên cứu có khả năng bị tác động bởi các tai biến địa chất mang tính khu vực như sóng thần, núi lửa

6

8 Những điểm mới của luận án

- Trong nghiên cứu này NCS đã nhận dạng một cách có hệ thống đặc điểm hoạt động kiến tạo hiện đại khu vực bồn trũng Kainozoi Quảng Nam, trong đó NCS đã sử dụng tổ hợp các phương pháp nghiên cứu khác nhau để xác định được đặc điểm phân bố trong không gian, đặc điểm động lực học của chúng, tổ hợp các số liệu địa chất, địa vật lý, địa mạo minh chứng hoạt động hiện đại của chúng Đặc biệt, trong nghiên cứu này lần đầu tiên tổ hợp mẫu xác định tuổi hoạt động của đứt gãy bằng phương pháp ESR sử dụng mùn kiến tạo được sử dụng trên các hệ thống đứt gãy khác nhau và đưa ra minh chứng định lượng về hoạt động hiện đại của các hệ thống đứt gãy trong khu vực

- Nghiên cứu này cũng đã đánh giá được các đứt gãy hoạt động có vai trò cốt yếu trong hoạt động nâng hạ kiến tạo, trên cơ sở đó đánh giá được các vùng có biểu hiện nâng, hạ trong vùng nghiên cứu, số liệu phân tích tuổi OSL trong trầm tích thềm sông đã khẳng định chúng hình thành trong Holocen liên quan đến hoạt động nâng hạ của các đứt gãy

- Nghiên cứu sinh cũng đã đánh giá được trường ứng suất kiến tạo Pleistocen – Holocen vùng nghiên cứu từ đó áp dụng mô hình Reidel shear NCS đã xác định được các hệ thống đứt gãy hiện đại trong vùng nghiên cứu được hình thành trong cùng trường ứng suất duy nhất, trong đó đánh giá hệ thống đứt gãy phương TB-ĐN là hệ thống đứt gãy trượt chính

- Tổng hợp các yếu tố kiến tạo, nghiên cứu này đã xác định được vai trò của các hoạt động kiến tạo hiện đại để đánh giá các tai biến tác động hoặc co thể tác động vào vùng nghiên cứu Trong đó, các tai biến địa chất nội sinh vùng nghiên cứu đáng chú ý như động đất, nâng hạ sụt lún kiến tạo tác động đến kinh tế xã hội khu vực Các hoạt động địa chất nội sinh là yếu tố chính cộng hưởng với các hoạt động địa chất ngoại sinh vùng nghiên cứu gây nên hiện tượng ngập lụt cục bộ, xói lở bờ và bồi tụ cửa sông, bờ biển, dịch chuyển dòng chảy sông, dịch chuyển cửa sông, hiện tượng nhiễm mặn, khô hạn Ngoài ra, đánh giá số liệu tuổi K-Ar các đá núi lửa khu vực đảo

7

Lý Sơn cùng với số liệu đánh giá sóng thần đã cho thấy vùng nghiên cứu có khả năng bị tác động bởi các tai biến địa chất mang tính khu vực như sóng thần, núi lửa

9 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án

- Ý nghĩa khoa học: Luận án đã làm sáng tỏ đặc điểm của hoạt động kiến tạo hiện đại bồn trũng kainozoi Quảng Nam (phần đất liền) ; góp phần đề ra phương pháp, cách tiếp cận nghiên cứu kiến tạo nói chung, kiến tạo hiện đại vùng Quảng Nam - Miền Trung Việt Nam

- Kết quả nghiên cứu của đề tài luận án là nguồn tài liệu tin cậy, có thể tham khảo, sử dụng trong công tác xây dựng kịch bản dự báo và phòng chống tai biến thiên nhiên phục vụ cho quy hoạch xã hội, kinh tế đảm bảo phát triển bền vững khu vực nghiên cứu

10 Cơ sở tài liệu của luận án

Đề tài được hoàn thành trên cơ sở các tài liệu, số liệu do chính NCS thu thập và nghiên cứu về bồn trũng Kainozoi Quảng Nam trong thời gian từ 2016 đến nay bao gồm:

Nghiên cứu, đánh giá kiến tạo hiện đại khu vực ven biển miền Trung Việt Nam và vai trò của nó đối với các tai biến thiên nhiên phục vụ dự báo và phòng tránh thiên tai trong điều kiện BĐKH, do GS TS Trần Thanh Hải chủ trì, hoàn thành năm 2015 Đặc điểm trầm tích Đệ Tứ và tài nghiên nước dưới đất khu vực đồng bằng ven biển Quảng Nam Tác giả Hoàng Ngô Tự Do, LATS Địa Chất 2017

Nghiên cứu tác động của hoạt động tân kiến tạo đối với sự biến đổi dòng chính các lưu vực sông khu vực Miền Trung phục vụ bảo vệ các dòng sông, thử nghiệm cho lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn do GS TS Trần Thanh Hải chủ trì, hoàn thành năm

2020

Nghiên cứu xác lập mô hình nguồn gốc và quy luật phân bố một số khoáng sản nội sinh có triển vọng khu vực địa khối Kon Tum, mã số: ĐTĐL.CN.112/21, do

Trường Đại học Mỏ - Địa chất chủ trì, PGS TS Lương Quang Khang làm chủ nhiệm

(từ năm 2021)

8

Đề tài đã tổng hợp, phân tích hơn 100 km mặt cắt địa chất và cột địa tầng lỗ khoan địa chất, đường cao tốc Đà Nẵng – Quảng Ngãi, phân tích hàng chục kilomet mặt cắt địa vật lý vùng biển ven bờ Quảng Nam – Đà Nẵng

Đề tài đã phân tích bổ sung được 47 mẫu tuổi tuyệt đối ESR tại Okayama Nhật Bản; 03 mẫu OSL hàm lượng các nguyên tố U, Th và K được phân tích bằng phương pháp kích hoạt neutron tại Viện năng lượng Nguyên tử Trung Quốc

Ngoài ra đề tài còn tham khảo các tài liệu đã công bố, lưu trữ ở trong và ngoài nước có liên quan đề tài đề tài

11 Cấu trúc luận án

Mở đầu

Chương 1 Tổng Quan khu vực nghiên cứu và các phương pháp nghiên cứu Chương 2 Đặc điểm địa chất và hiện trạng tai biến địa chất khu vực nghiên cứu

Chương 3 Đặc điểm kiến tạo hiện đại hiện đại bồn trũng kainoizoi Quảng Nam

(phần đất liền)

Chương 4 Vai trò của kiến tạo hiện đại hiện đại đối với tai biến địa chất bồn trũng kainoizoi Quảng Nam (phần đất liền)

Kết Luận

12 Lời cảm ơn

Luận án được hoàn thành tại Bộ môn Địa chất, Khoa Địa chất, Trường Đại học Mỏ - Địa chất với sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Ngô Xuân Thành và GS TSKH Đặng Văn Bát Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến các thầy đã tận tình hướng dẫn, động viên và tạo điều kiện tốt nhất cho NCS hoàn thành luận án của mình

Trong suốt quá trình làm luận án, tác giả luôn nhận được sự động viên, giúp đỡ và góp ý tận tình của các thầy cô trong Bộ môn Địa chất - Trường ĐH Mỏ - Địa chất Bên cạnh đó NCS còn được tạo điều kiện và sự hỗ trợ của các chuyên viên phòng Đào tạo Sau đại học, Phòng Khoa học – Công nghệ của Trường ĐH Mỏ - Địa chất Tác giả xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ quí báu đó

9

NCS xin trân trọng cảm ơn sự hỗ trợ của đề tài “Nghiên cứu xác lập mô hình nguồn gốc và quy luật phân bố một số khoáng sản nội sinh có triển vọng khu vực địa khối Kon Tum, mã số: ĐTĐL.CN.112/21” do Trường Đại học Mỏ - Địa chất chủ trì trong quá trình nghiên cứu thực địa bổ sung, phân tích số liệu định tuổi K-Ar để NCS hoàn thành các chuyên đề khoa học cũng như luận án của mình

Trong quá trình nghiên cứu, NCS cũng nhận được sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến từ nhiều nhà khoa học là GS TS Trần Thanh Hải, TSKH Nguyễn Biểu, PGS TS Hoàng Văn Long, TS Trần Quốc Cường, TS Văn Đức Tùng, TS Hoàng Ngô Tự Do, TS Dương Quốc Hưng, TS Nguyễn Xuân Nam ThS Vũ Anh Đạo và nhiều đồng nghiệp khác Tác giả xin chân thành cảm ơn những sự giúp đỡ quí báu của các nhà khoa học, các đồng nghiệp trên

Để hoàn thành luận án của mình, NCS đã nhận được sự chia sẻ mọi khó khăn trong suốt thời gian làm luận án của những người thân trong gia đình; sự chia sẻ khó khăn của vợ và các con để NCS có thể dành thời gian tập trung cho luận án Xin phép được dành những lời cảm ơn đặc biệt nhất cho vợ và các con của NCS

10

Chương 1

TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU, PHƯƠNG PHÁP LUẬN VÀ CÁC

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1 Tổng quan khu vực nghiên cứu 1.1 Vị trí và phạm vi vùng nghiên cứu

Vị trí: Vùng nghiên cứu gồm phần đồng bằng và núi thấp Quảng Nam – Đà Nẵng

với diện tích tự nhiên gần 1835km2 nằm trong khoảng toạ độ: 107059’49” đến 108044’52” kinh độ Đông

15021’38” đến 15010’01” vĩ độ Bắc

Phía Bắc giáp sông Cu Đê, phía Đông giáp Biển Đông với trên 125 km bờ biển, phía Tây giáp vùng đồi, núi các huyện Đông Giang, Hiệp Đức và Trà My, phía Nam giáp tỉnh Quảng Ngãi Bao gồm 9 huyện, thành đồng bằng: huyện Điện Bàn, Duy Xuyên, Đại Lộc, Thăng Bình, Quế Sơn, Núi Thành và Phú Ninh, thành phố Tam Kỳ, thành phố Hội An và thành phố Đà Nẵng (Hình 1.1)

Hình 1.1 Vị trí vùng nghiên cứu

11

Phạm vi nghiên cứu: Để xác định phạm vi nghiên cứu, NCS sử dụng định nghĩa

“Bồn trũng trầm tích” theo Allen and Allen, 2005 trong “Basin Analysis Principles and Applications’’ là “Bể trầm tích là những vùng trũng nơi xảy ra sụt lún lâu dài và hình thành nên không gian tích tụ các vật liệu trầm tích” Như vậy, bồn trầm tích được hình thành qua quá trình sụt lún lâu dài tạo ra một vùng trũng cung cấp không gian cho sự tích tụ trầm tích trong một giai đoạn nào đó Theo đó, phạm vi nghiên cứu bồn trũng Kainozoi Quảng Nam (phần đất liền) được NCS xác định bao gồm phần chứa trầm tích Kainozoi và phần sườn của bồn Vì vậy phạm vi nghiên cứu gồm đồng bằng Quảng Nam (phần chứa trầm tích Kainozoi) và phần sườn bồn (chủ yếu là phần núi cao tính đến phần đường chia nước) hoặc giữa các dải núi cao tạo nên bồn

1.2 Lịch sử nghiên cứu địa chất – kiến tạo – tai biến 1.2.1 Trong nước và vùng nghiên cứu

Ở nước ta trước 1954, các công trình nghiên cứu của người Pháp J H Hofet (1941), Fromaget (1952), La Croix A, và Trần Huỳnh Anh (1932 -1968) về kiến tạo hiện đại và tai biến địa chất không được quan tâm Duy nhất một công trình của Saurin (1952) có đề cập đến các hoạt động núi lửa ở miền Trung Việt Nam Saurin cho rằng núi lửa đang có xu hướng dịch chuyển từ đất liền ra biển Từ 1954 – 1980, Lê Thạc Xinh (1967), Trần Kim Thạch (1974), cùng các công trình điều tra địa chất và tìm kiếm khoáng sản khác đã có những nghiên cứu về kiến tạo, đặc biệt là các hoạt động kiến tạo cổ Nghiên cứu về tân kiến tạo và kiến tạo hiện đại trong giai đoạn này ít được chú trọng

Từ 1980 đến nay: Công trình đo vẽ bản đồ địa chất và khoáng sản tỷ lệ 1:500.000 của Trần Đức Lương và Nguyễn Xuân Bao đồng chủ biên (1988), Bản đồ địa chất khoáng sản tờ Bà Nà tỷ lệ 1: 200.000 được Nguyễn Đức Thắng và nnk hiệu đính (2006); nhóm tờ Tam Kỳ - Hiệp Đức của Koliada A A và nnk (1990), Hồ Vương Bính và nnk (1991) lập bản đồ địa chất đô thị Đà Nẵng - Hội An, nhóm tờ A Hội của Bùi Thế Vinh và nnk (2011), nhóm tờ Đăk Glêi - Khâm Đức của Đỗ Văn Chi và nnk (1997) và Cát Nguyên Hùng (1996) là nguồn tài liệu tin cậy về sự phân bố các thành tạo địa chất trong vùng nhưng chưa chú ý tới Tân kiến tạo và kiến tạo hiện đại

12

Những công trình nghiên cứu tổng hợp đã tiến hành cho thấy: Các công trình tiêu biểu nghiên cứu tân kiến tạo và kiến tạo hiện đại đã được đề cập nhiều trong các công trình nghiên cứu của Ngô Gia Thắng, Lê Duy Bách nghiên cứu đặc điểm tân kiến tạo khối Kontum (1989), tân kiến tạo khu vực Tây Bắc (1980), đặc điểm cấu trúc Kainozoi Việt Nam (1994) Ở một số công trình nghiên cứu đã có đề cập đến đặc điểm hoạt động kiến tạo hiện đại và mối quan hệ giữa chúng với tai biến địa chất (Trần Thanh Hải, 2020) Trong giai đoạn này cũng đã có nhiều công trình nghiên cứu được thực hiện bởi các Trung tâm, các Trường đại học và các tổ chức, cá nhân khác nhau nghiên cứu về vấn đề này như Viện Địa chất – Địa vật lý biển, Trung tâm Địa chất và Khoáng sản biển, Viện Tài nguyên và Môi trường biển Hải Phòng, Trường Đai học Mỏ Địa Chất, Trường Đai học KHTN, Viện Địa chất thuộc Viện hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam Các công trình nghiên cứu được triển khai dưới dạng các dự án điều tra cơ bản, các đề tài nghiên cứu thuộc các chương trình biển từ cấp cơ sở đến cấp nhà nước Trong đó có một số công trình như của Nguyễn Văn Hướng (2012); Phan Trọng Trịnh (2010, 2012) đã chỉ ra khu vực ven biển Miền Trung Việt nam có đặc điểm cấu trúc địa chất phức tạp với nhiều biểu hiện của chuyển động kiến tạo hiện đại Khu vực này có sự tương tác trực tiếp biển-lục địa và là khu vực có mức độ tổn thương cao từ các hoạt động nội sinh như động đất cả địa phương và mang tính khu vực (Lê Đại Diện, 2010) cũng như hàng loạt yếu tố ngoại sinh từ sự xâm thực và xói mòn bờ biển (Vũ Thanh Ca, 2010), nứt đất (Bùi Văn Thơm, 2010), lũ lụt, hạn hán và sa mạc hóa Trong những năm 1980 đến 2000, một số công trình nghiên cứu địa chất và điều tra tài nguyên (sa khoáng ven biển) ở cả phần trên bờ và phần dưới đáy biển (chủ yếu từ 0-30 mét nước đã được tiến hành một cách có hệ thống (Nguyễn Kim Hoàn, 1983; Nguyễn Biểu 1986, 1995; Mai Thanh Tân, 2000; Đào Mạnh Tiến, 2004; Trần Nghi và nnk, 2008) Các kết quả đo vẽ này chủ yếu xác định các yếu tố địa chất và tài nguyên ven biển miền Trung Trong báo cáo của Đào Mạnh Tiến (2004), lần đầu tiên tính dễ bị tổn thương của các hệ thống tự nhiên được xác định và tính toán Tuy nhiên, các yếu tố dễ bị tổn thương chủ yếu dựa trên các thông số môi trường địa chất hiện tại mà không tính bởi các vận động kiến tạo địa

13

chất hiện đại Một số nghiên cứu về đặc điểm địa chất, địa mạo, để dự báo lũ lụt, phục vụ quy hoạch phát triển một số khu vực ở Miền Trung đã được Đặng Văn Bào và công sự thực hiện (Đặng Văn Bào, 2000., Đặng Văn Bào và nnk, 2002, Đặng Văn Bào và Nguyễn Hiệu, 2004; Trần Văn Bình, Trịnh Thế Hiếu, 2010)) Nguyễn Biểu (1998), Vũ Thanh Ca (2010) Nguyễn Vi Dân và nnk (2003), Phạm Huy Tiến và nnk (2005), Phạm Văn Thanh và nnk (2002), Nguyễn Địch Dỹ và nnk (1995) xác định một số dạng biến động địa chất và tai biến địa chất liên quan thuộc đới ven biển và biển Việt Nam Trần Nghi và cộng sự (1996, 2007) đã bước đầu xác định được các chu kỳ nước biển dâng và hạ trong thời gian Đệ Tứ và tác động của chúng với sự hình thành trầm tích ven biển Năm 2010, Bùi Thắng đã chỉ ra tác động của các hiện tượng địa chất nhân sinh đối với môi trường ở khu vực Thừa Thiên Huế Năm 2011, Nguyễn Chí Trung đã xác định một loạt yếu tố địa chất và địa mạo trong Holoxen và các tai biến địa chất liên quan đến chúng cho vùng lưu vực sông Thu Bồn và đưa ra một số kết luận quan trọng về ý nghĩa của vận động tân kiến tạo và kiến tạo hiện đại đối với các tai biến trong khu vực nghiên cứu bao gồm sự phá hủy các công trình, thay đổi đường bờ, thay đổi dòng chảy, sụt lún Trần Thanh Hải, (2015), Hoàng Ngô Tự Do và nnk, (2016), đã chứng minh các vận động kiến tạo hiện đại là nguyên nhân gây nên hiện tượng nâng hạ địa hình, làm biến đổi hướng chảy của các con sông, tạo nên các điểm sụt lở, bồi tụ bờ sông, bờ biển, của nhiều khu vực dải ven biển Miền Trung Việt Nam Tuy nhiên, trừ công trình của Bùi Đình Khước và Nguyễn Hoàng Lân (1995) và Trần Thanh Hải (2015), hầu hết các nghiên cứu trước đây đều không tính đến tác động của kiến tạo hiện đại tới sự hình thành và biến đổi địa hình trong quá khứ và hiện tại, cũng như mối tương tác của chúng với các tai biến địa chất khu vực bờ biển khác nhau

Hoàng Ngô Tự Do (2018), đánh giá ảnh hưởng của tân kiến tạo và kiến tạo hiện đại đến hoạt động xói lở - bồi lấp bờ biển Cửa Đại, tuy nhiên vị trí đứt gãy chưa được xác định bằng mặt cắt địa chấn nông phân giải cao Nguyễn Quốc Huy (2019) Nghiên cứu tổng thể sông Trường Giang và vùng phụ cận đã khái quát sự suy thoái sông Trường Giang nhưng vai trò kiến tạo gây suy thoái không được nhắc tới

14

Gần đây nhất đề tài Trần Thanh Hải (2020), đã áp dụng tổ hợp phương pháp nghiên cứu, sử dụng các kết quả định lượng làm rõ quan hệ hoạt động tân kiến tạo với tai biến địa chất vùng hạ lưu Vu Gia – Thu Bồn thuộc phía bắc vùng nghiên cứu Vũ Anh Đạo, Nguyễn Quốc Hưng (2018), Nguyễn Quốc Hưng (2021) đã tiến hành lấy lấy mẫu định lượng minh chứng các hệ thồng đứt gãy hoạt động tồn tại trong vùng bồn trũng Kainozoi Quảng Nam và lân cận

Như vậy, có thể thấy rằng các nghiên cứu và thông tin địa chất hiện có, vùng bồn trũng Kainozoi ven Quảng Nam hội tụ khá nhiều dạng biến dạng kiến tạo hiện đại mạnh mẽ trong đó có các tai biến nội sinh như chuyển động nâng hạ kiến tạo, động đất, và các tác động thứ sinh của chúng tạo nên các tai biến địa chất và tiềm ẩn nhiều thiên tai và không loại trừ cả các ảnh hưởng của sóng thần Bên cạnh đó, các hoạt động địa chất ngoại sinh như xói lở, xâm thực bờ biển, suy thoái, biến đổi dòng chảy, bồi tụ… đang ảnh hưởng trực tiếp tới môi trường và có khả năng tạo ra các thiên tai nghiêm trọng trong khu vực Nếu các tai biến tiềm năng này được cộng hưởng với các tác động tiêu cực của các tác nhân khí hậu trong bối cảnh biến đổi khí hậu thì hậu quả sẽ lớn hơn Tuy nhiên, do thiếu hoặc chưa coi trọng các thông số định lượng về mức độ vận động kiến tạo hiện đại và tác động của chúng tới tai biến thiên nhiên, nên các kịch bản về tai biến địa chất thường coi các yếu tố địa chất-địa mạo khu vực luôn trong trạng thái cân bằng, ổn định mặc dù khu vực nghiên cứu có thể có chế độ kiến tạo hiện đại rất không bình ổn ở phạm vi khu vực và địa phương.

1.2.2 Trên thế giới

Nghiên cứu về kiến tạo hiện đại và mối quan hệ giữa kiến tạo hiện đại với tai biến địa chất từ lâu đã trở thành một trong số các lĩnh vực nghiên cứu cơ bản và chuyên sâu của khoa học Trái đất Trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu Trong Tự điển về khoa học đới ven bờ (2005); Hancock và Williams, 1986, cho rằng kiến tạo hiện đại là các vận động địa chất địa mạo đang diễn ra hiện nay hoặc gần đây và ảnh hưởng của chúng tác động trực tiếp và quyết định tới hình thái bề mặt Trái đất hiện tại (National Research Council, 1986) cho thấy những nghiên cứu địa chất ở nhiều vùng đang có những diễn tiến địa chất hiện đại mạnh mẽ trên thế giới, các

15

chuyển động kiến tạo hiện đại có tác động quan trọng tới các tai biến địa chất và tác động tiêu cực tới cuộc sống của con người Các tai biến địa chất hiện đại diễn ra mạnh mẽ trong các vùng hoạt động của vỏ Trái đất và trong hầu hết các trường hợp đều là dẫn xuất của các vận động nội sinh, xảy ra ở các vùng rìa hoặc ranh giới các địa mảng và hiện đang tập trung mạnh mẽ ở vòng cung lửa Thái Bình Dương (Aubouin và Bourgois, 1989; Addicott et al., 1992; Moore, 1992; Blinkhorn, 2004)

National Research Council, 1986; Burbank, và Anderson, (2011) chỉ ra các vận động kiến tạo hiện đại được biểu hiện ở các mức độ khác nhau bởi hàng loạt dấu hiệu địa chất, địa mạo, trầm tích và các hoạt động địa chất khác nhau, điển hình nhất bao gồm động đất, núi lửa phun trào, chuyển động đứt gãy, biến dạng bề mặt Trái đất do nâng hạ kiến tạo, thay đổi địa hình, thay đổi chế độ và hình thái của các dòng chảy trên mặt, biến dạng đường bờ biển; Hậu quả của các vận động tân kiến tạo và đặc biệt là kiến tạo hiện đại có tác động to lớn đối với sự thay đổi cấu hình bề mặt Trái đất, là nguyên nhân trực tiếp gây ra các tai biến địa chất ở nhiều khu vực của vỏ Trái đất trong đó có động đất, sóng thần, xói lở, trượt đất, sụt lún bề mặt, sa mạc hóa hoặc ngập lụt Các vận động kiến tạo này và tác động của chúng ảnh hưởng trực tiếp tới đời sống con người, đặc biệt là trong các vùng mà vận động kiến tạo hiện đại diễn ta mạnh mẽ Do đó, hiểu biết về bản chất của các vận động kiến tạo, đặc biệt là các vận động kiến tạo hiện đại đang ngày càng có vai trò quan trọng, không chỉ trong việc tái lập lịch sử vận động của vỏ Trái đất mà quan trọng hơn để dự đoán những tác động tương lai và ảnh hưởng của chúng đối với cuộc sống con người Các nghiên cứu này càng có ý nghĩa đối với các công đồng dân cư sinh sống dọc theo các vùng có vận động kiến tạo hiện đại mạnh mẽ như vùng Vòng cung lửa quanh Thái Bình Dương

Nghiên cứu quy luật vận động kiến tạo hiện đại bao gồm một tổ hợp các phương pháp phân tích cấu trúc, địa tầng, địa mạo kết hợp với các tài liệu địa vật lý, thạch học, địa hóa, viễn thám và tuổi sẽ cung cấp các thông tin chi tiết về bản chất các vận động và sự kiện kiến tạo xảy ra gần đây và ý nghĩa của chúng trong sự hình thành, vận động và biến đổi hình thái bề mặt Trái đất Những số liệu về sự vận động kiến tạo hiện đại sẽ là cơ sở quan trọng để dự báo các sự kiện tai biến địa chất như khả

16

năng động đất, sóng thần, sụt lở, ngập lụt…có hiệu quả và chính xác hơn, đặc biệt là dọc các vùng nhạy cảm về tai biến như các đới bờ hoặc dọc theo các đới động của vỏ Trái đất (National Research Council, 1986) Trong bối cảnh biến đổi khí hậu toàn

cầu mà ảnh hưởng của nó đang được dự đoán với ý nghĩa tiêu cực bao gồm nước biển

dâng hoặc sa mạc hóa, các nghiên cứu tân kiến tạo và kiến tạo hiện đại càng có ý nghĩa cảnh báo quan trọng đối với các khu vực có tính dễ bị tổn thương cao như các

đới bờ và vùng đồng bằng ven biển (Aubouin và Bourgois, 1989)

Như vậy, đã có nhiều nghiên cứu trên Thế giới đã chỉ ra một cách có cơ sở khoa học về mối quan hệ giữa các tai biến địa chất và các vận động kiến tạo xảy ra trong thời gian gần đây hoặc đang xảy ra, hay nói cách khác là các vận động kiến tạo hiện đại hay hoạt động tân kiến tạo Do đó, hiểu biết về bản chất của các vận động kiến tạo, đặc biệt là các vận động kiến tạo hiện đại đang ngày càng có vai trò quan trọng, không chỉ trong việc tái lập lịch sử vận động của vỏ Trái đất mà quan trọng hơn để dự đoán những tác động tương lai và ảnh hưởng của chúng đối với cuộc sống con người Các nghiên cứu này càng có ý nghĩa đối với các cộng đồng dân cư sinh sống dọc theo các vùng có vận động kiến tạo hiện đại mạnh mẽ như vùng Vòng cung lửa

quanh Thái Bình Dương

1.3 Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu 1.3.1 Phương pháp luận nghiên cứu kiến tạo hiện đại

a Về nghiên cứu kiến tạo hiện đại

Người đầu tiên dùng thuật ngữ tân kiến tạo (Neotectonics) là Obruchev (1948), khi nghiên cứu ở các vùng Đông Á thuộc Liên Xô trước đây, Obruchev đã đưa khái niệm Tân kiến tạo là giai đoạn kiến tạo xảy ra chủ yếu trong Neogen – Đệ tứ Tiếp theo, Shul.X.X (1949, 1950) khi nghiên cứu vùng Trung Á cũng đưa ra khái niệm Kiến tạo mới nhất Đó là những chuyển động kiến tạo thành tạo nên địa hình hiện tại, mặc dù những chuyển động này có thể xáy ra trước Neogen Từ hai quan điểm khác nhau đầu tiên đó, NCS cho rằng chuyển động tân kiến tạo là những chuyển động xảy ra chủ yếu trong Neogen – Đệ tứ và hình thành nên những nét địa hình đặc trưng của các địa hình hiện tại Tuy vậy, đến ngày nay vẫn còn có nhiều ý kiến khác nhau về

17

thời điểm bắt đầu của chuyển động Tân kiến tạo (Burbank (2011), Moores và Twiss (1995) và NRC (1986) Obruchev (1948) cho rằng đó là các hoạt động kiến tạo xảy ra trong giai đoạn Neogen muộn – Đệ tứ quyết định đến hình dáng bề mặt địa hình hiện tại Một số nhà địa chất khác cho rằng Tân kiến tạo tương đương với Kiến tạo hoạt động hay kiến tạo hiện đại (active tectonics) trong khi đó một số khác cho rằng các vận động kiến tạo từ Mioxen giữa trở lại đây Năm 1989, Pavlides đưa ra định nghĩa “Tân kiến tạo nghiên cứu các hoạt động kiến tạo trẻ đã xảy ra hoặc đang xảy ra sau chuyển động tạo núi hoặc sau khi pha kiến tạo cuối cùng (pha kiến tạo có ý nghĩa nhất) được thiết lập” Đây là định nghĩa nhiều nhà địa mạo, địa chất chấp nhận trong và ngoài nước

Ở Việt Nam, nếu lấy mốc là hoạt động dịch trượt Sông Hồng thì vào khoảng 5 triệu năm trước chế độ kiến tạo thay đổi từ trượt trái sang trượt phải (Searle, 2006; Metcalfe, 2013) Trong hầu hết các bồn trũng thuộc rìa tây Biển Đông, một bất chỉnh hợp lớn được hình thành trong giai đoạn Pliocen tạo nên sự gián đoạn địa tầng mang tính khu vực trong Pliocen (Trần Văn Trị và Vũ Khúc, 2009) trong khi đó trên lục địa, ở ven biền Trung Bộ và Nam Trung Bộ, các thành tạo Plioxen không liên tục và chỉ phân bố rải rác ở một số bồn trũng nhỏ (Nguyễn Địch Dỹ, 2009) Trong khu vực Miền Trung Việt Nam Như vậy có thể thấy rằng, giai đoạn Plioxen ở Việt Nam đánh dấu giai đoạn địa chất trong đó pha kiến tạo cuối cùng (pha kiến tạo có ý nghĩa nhất) được thiết lập trên lãnh thổ Việt Nam là vào cuối Mioxen và do giai đoạn Plioxen bắt đầu một giai đoạn kiến tạo mới và chuyển tiếp lên Đệ Tứ Như vậy, giai đoạn Tân kiến tạo trong nghiên cứu này NCS xem là bắt đầu từ Plioxen vào khoảng 5,3 triệu năm (thời điểm bắt đầu giai đoạn thay đổi chế độ kiến tạo cho đến nay) theo định nghĩa của Moores and Twiss, 1995)

Theo các quan niệm địa chất hiện đại, kiến tạo hiện đại hay kiến tạo hoạt động (active tectonics) là các vận động địa chất-địa mạo đang diễn ra hiện nay hoặc gần đây và ảnh hưởng của chúng tác động và quyết định trực tiếp tới hình thái bề mặt Trái đất hiện tại (Encyclopedia of Coastal Science, 2005; Hancock and Williams, 1986) Theo Nicolaev (1962) kiến tạo hiện đại là kiến tạo xảy ra trong giai đoạn Holocen

18

(cách ngày nay khoảng 11.000 năm) Theo Hội đồng Nghiên cứu Quốc gia Mỹ (NRC, 1986) định nghĩa kiến tạo hoạt động (active tectonics) hay kiến tạo hiện đại là các vận động kiến tạo có khả năng xảy ra trong một khoảng thời gian trong tương lai tác động tới xã hội Từ khái niệm về kiến tạo hoạt động, thuật ngữ ‘đứt gãy hoạt động’ cũng được mô tả nhưng có nhiều tranh cãi về giới hạn thời gian của đứt gãy hoạt động Một số nhà nghiên cứu cho rằng kiến tạo hoạt động là những hoạt động kiến tạo xảy ra trong lịch sử gần đây hoặc không hoạt động nhưng có khả năng hoạt động trong tương lai, nhưng thời gian rất mơ hồ (Slemmons và nnk., 1986) Trong USGS Earthquake Hazards Program (2009 – 2011) đưa ra định nghĩa kiến tạo hoạt động là kiến tạo có bằng chứng về sự dịch chuyển Holocen (khoảng 11 000 năm qua)

Về khái niệm đứt gãy hoạt động hiện nay cũng còn nhiều ý kiến khác nhau: Boschi et al (1996) đề xuất một đứt gãy hoạt động là những đứt gãy có các hoạt động được ghi nhận trong Pleistocene muộn (tức là trong 125 ngàn năm trước đây đến nay) và khả năng có thể chứng minh hoặc suy đoán được tạo ra những trận động

Theo hướng dẫn mới nhất của IAEA (2010) phân biệt giữa các cấu trúc đang hoạt động trong các môi trường kiến tạo khác nhau bằng cách đề xuất xem xét khung thời gian Pleistocen muộn-Holocene ở các vùng ranh giới mảng và khung thời gian Pliocen - Đệ tứ ở các khu vực nội mảng

Trong nghiên cứu này, NCS sử dụng theo hướng dẫn mới nhất của IAEA (2010) phân biệt giữa các cấu trúc đang hoạt động Trong đó Việt Nam trong giai đoạn từ

19

Paleocen thuộc chế độ nội mảng Vì vậy NCS lấy ranh giới Pliocen – Đệ Tứ (2,5 triệu năm) đến nay là ranh giới kiến kiến tạo hoạt động

b Về nghiên cứu các biểu hiện của kiến tạo hiện đại và tác động của nó đối với

địa hình địa mạo và tai biến địa chất

National Research Council, 1986; Burbank, and Anderson, (2011) chỉ ra các vận động kiến tạo hiện đại được biểu hiện ở các mức độ khác nhau bởi hàng loạt dấu hiệu địa chất, địa mạo, trầm tích và các hoạt động địa chất khác nhau, điển hình nhất bao gồm động đất, núi lửa phun trào, chuyển động đứt gãy, biến dạng bề mặt Trái đất do nâng hạ kiến tạo, thay đổi địa hình, thay đổi chế độ và hình thái của các dòng chảy

trên mặt, biến dạng đường bờ biển

Hậu quả của các vận động tân kiến tạo và đặc biệt là kiến tạo hiện đại có tác động to lớn đối với sự thay đổi cấu hình bề mặt Trái đất, là nguyên nhân trực tiếp gây ra các tai biến địa chất ở nhiều khu vực của vỏ Trái đất trong đó có động đất, sóng thần, xói lở, trượt đất, sụt lún bề mặt, sa mạc hóa hoặc ngập lụt… (National Research Council, 1986; Burbank, and Anderson, 2011) Các vận động kiến tạo này và tác động của chúng ảnh hưởng trực tiếp tới đời sống con người, đặc biệt là trong các vùng mà vận động kiến tạo hiện đại diễn ta mạnh mẽ Do đó, hiểu biết về bản chất của các vận động kiến tạo, đặc biệt là các vận động kiến tạo hiện đại đang ngày càng có vai trò quan trọng, không chỉ trong việc tái lập lịch sử vận động của vỏ Trái đất mà quan trọng hơn để dự đoán những tác động tương lai và ảnh hưởng của chúng đối với cuộc

sống con người Các nghiên cứu này càng có ý nghĩa đối với các cộng đồng dân cư

sinh sống dọc theo các vùng có vận động kiến tạo hiện đại mạnh mẽ như vùng Vòng cung lửa quanh Thái Bình Dương

Nghiên cứu các vận động tân kiến tạo và kiến tạo hiện đại bao gồm một tổ hợp các phương pháp phân tích cấu trúc, địa tầng, địa mạo kết hợp với các tài liệu địa vật lý, thạch học, địa hóa, viễn thám và tuổi sẽ cung cấp các thông tin chi tiết về bản chất các vận động và sự kiện kiến tạo xảy ra gần đây, ý nghĩa của chúng trong sự hình thành, vận động, biến đổi hình thái bề mặt Trái đất Những số liệu về sự vận động này sẽ là cơ sở quan trọng để dự báo các sự kiện tai biến địa chất như khả năng động