1.1.3. Địa mạo – kiến tạo và ý nghĩa của nó đối với tai biến địa chất liên quan Tai biến địa chất là các hiện tượng tự nhiên tham gia tích cực vào quá trình biến đổi địa hình trên bề mặt thạch quyển. Bước đầu phân tích những dấu hiệu địa mạo trên bề mặt địa hình như phân tích về độ cao, độ dốc, sự thay đổi dòng sông, các lòng sông cổ, các bậc thềm, sự dịch chuyển của các sống núi….. để luận giải các yếu tố kiến tạo ảnh hưởng đến cấu trúc địa chất của khu vực. Nghiên cứu các yếu tố cấu trúc kiến tạo khống chế địa hình khu vực nghiên cứu là nền tảng của việc xác định mối quan hệ giữa các yếu tố địa mạokiến tạo với tai biến địa chất ở khu vực Các nghiên cứu địa chất ở nhiều vùng trên thế giới cho thấy các 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 con người (National Research Council, 1986). Các tai biến địa chất hiện đại diễn ra mạnh mẽ trong các vùng động của vỏ Trái Đất và trong hầu hết các trường hợp đều là kết quả 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 vùng dọc bờ biển Thái Bình Dương (Addicott et al., 1992; Blinkhorn, 2004). Hậu quả của các vận động kiến tạo hiện đại có tác động to lớn đối với sự thay đổi hình thái bề mặt Trái Đất, là nguyên nhân trực tiếp gây ra các tai biến địa chất ở nhiều nơi trong đó có động đất, sóng thần, xói lở, trượt đất, sụt lún bề mặt, sa mạc hóa hoặc ngập lụt. Vận động tân kiến tạo đặc biệt quan trọng với hệ thông sông ngòi, làm cho một đoạn sông ‘chết đi’ hoặc thay đổi lưu lượng nước, cũng như hướng của dòng chảy do xuất hiện đứt đứt gãy dọc theo đó hình thành các hố sụt dạng lòng chảo do sự nâng hạ cục bộ do ảnh hưởng của đứt gãy theo quy luật chung của dòng chảy. Hoạt động nâng hạ kiến tạo cũng ảnh hưởng sâu sắc đến sự hình thành và phát triển của các con sông, đặc biệt là quá trình xói lở và bồi tụ dẫn đến nhiều hậu quả về tai biến địa chất cho khu vực ven biển. Hiện tượng sụn lún, sạn lở, xói lở bờ sông, bờ biển ngày càng gia tăng gây thiệt hại to lớn về nhà cửa, hoạt động dân sinh của người dân. Do đó, hiểu biết về bản chất của các vận động kiến tạo hiện đại đang ngày càng có vai trò quan trọng, để dự đoán những tác động và ảnh hưởng của nó 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. 2. Tính cấp thiết của đề tài Tai biến địa chất là một bộ phận của các tai biến thiên nhiên hay còn gọi là thiên tai là hiện tượng phổ biến trên thế giới. Các tai biến địa chất là những hiện tượng tự nhiên có quan hệ bắt nguồn trực tiếp hoặc gián tiếp từ các hiện tượng địa chất nội sinh và ngoại sinh xảy ra liên tục trong lịch sử địa chất và có tác động tiêu cực đến cuộc sống của con người. Khu vực sông Thu Bồn – Vu Gia, trong đó có vùng trung lưu hạ lưu và các khu vực xung quanh là nơi thường xuyên xảy ra các hiện tượng tai biến địa chất như sụt lún, sạn lở đất,xói lở hoặc bồi lấp vùng cửa sông… Những hiện tượng tai biến địa chất này xảy ra thường xuyên trong thời gian gần đây và gây thiệt lớn về kinh tế cũng như làm ảnh hưởng rất lớn tới cuộc sống của nhân dân trong vùng. Đặc biệt, trong bối cảnh biến đối khí hậu và nước biển dâng, khu vực sẽ càng bị tác động tiêu cực và các tai biến trên càng trở lên trầm trọng. Nhiều nghiên cứu địa chất hiện nay cho thấy vùng nghiên cứu có hoạt động kiến tạo tích cực và chính các hoạt động kiến tạo hiện đại này đã góp phần tạo nên các tai biến địa chất khu vực. Do vậy, xác định được sự tồn tại của các dịch chuyển kiến tạo hiện đại vùng trung lưu và hạ lưu sẽ có ý nghĩa quan trọng trong việc dự báo tai biến địa chất khu vực, nhằm đưa ra các giải pháp phòng chống và thích ứng với các diễn biến môi trường bất lợi trong điều kiện biến đổi khí hậu nước biển dâng. 3. Mục tiêu của đề tài Xác định đặc điểm các dấu hiệu địa mạo, từ đó luận giải các hoạt động kiến tạo chi phối cấu trúc địa chất khu vực trung lưu sông Thu Bồn – Vu Gia. Làm sáng tỏ hiện trạng sụn lún, sạn lở, xói lở và bồi tụ khu vực trung lưu sông Thu Bồn Vu Gia và các vùng lân cận. Là cơ sở dự báo, phòng tránh các tai biến địa chất liên quan. 4. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu Vùng nghiên cứu của đề tài là lưu vực của hai hệ thống sông nằm ở các huyện trực thuộc tỉnh Quảng Nam và TP Đà Nẵng, bao gồm: Sông Thu Bồn là dòng chính của hệ thống sông cùng tên. Phần thượng nguồn của sông còn được gọi với một cái tên khác là sông Tranh. Sông bắt nguồn từ núi Ngọc Linh cao 2,598m thuộc huyện Nam Trà My, tỉnh Quảng Nam. Phần thượng lưu, sông chảy theo hướng NamBắc qua các huyện Nam Trà My, Bắc Trà My, Tiên Phước, Hiệp Đước, Nông Sơn, Quế Sơn. Đến Giao Thủy sông chảy vào vùng đồng bằng các huyện Duy Xuyên, Điện Bàn và Thành phố Hội An. Chiều dài của dòng chính đến Cửa Đại dài 198 km với tổng diện tích đến Giao Thủy (nơi hợp lưu với sông Vũ Gia) rộng 3,825 km. Là một trong hai sông hợp thành hệ thống sông Thu Bồn nên cũng có người gọi hệ thống sông Thu BồnVu Gia. Lưu vực sông Vu Gia nằm về phía bắc lưu vực sông Thu Bồn thuộc địa phận các huyện Đông Giang, Tây Giang, Nam Giang, Đại Lộc và Điện Bàn tỉnh Quảng Nam, huyện Hòa Vang thành phố Đà Nẵng. Sông Vu Gia có các phụ lưu cấp II quan trọng gồm sông Bung, sông Kôn, sông Cái. Chiều dài dòng chính tính từ thượng nguồn sông Cái đến cửa Hàn (Đà Nẵng) dài 204 km. Tổng diện tích lưu vực đến thị trấn Ái Nghĩa (huyện lị huyện Đại Lộc) đạt 5,180 km2 .
1 MỞ ĐẦU Tổng quan tình hình nghiên cứu 1.1 Trên giới 1.1.1 Khái niệm địa mạo - kiến tạo lịch sử nghiên cứu địa mạo- kiến tạo giới Địa mạo kiến tạo nghiên cứu tác động lẫn trình kiến tạo bề mặt tạo hình cảnh quan vùng biến dạng hoạt động khoảng thời gian từ hàng ngày đến hàng triệu năm Trong thập kỷ qua, tiến gần việc định lượng tỷ lệ sở vật lý trình kiến tạo kiến tạo bề mặt củng cố bùng nổ nghiên cứu lĩnh vực địa mạo- kiến tạo Địa mạo -kiến tạo đại lĩnh vực hội nhập đặc biệt, sử dụng kỹ thuật liệu có nguồn gốc từ nghiên cứu địa mạo, địa chấn, địa chấn học, cấu trúc, địa chất, địa tầng, khí tượng học khoa học Đệ tứ theo Douglas W Burbank , Robert S Anderson, Tectonic geomorphology, tháng 11/2011 Địa mạo kiến tạo địa chất học nghiên cứu dạng địa chất có nguồn gốc từ kiến tạo tương tác trình kiến tạo kiến tạo địa mạo Các nghiên cứu địa mạo – kiến tạo hạn chế cho vấn đề nghịch đảo: với thuộc tính hình thái học lựa chọn địa hình kiến tạo, xác định lịch sử kiến tạo đại tương ứng hay tương tự lịch sử kiến tạo tương ứng Nghiên cứu kiến tạo- địa mạo phân biệt yếu tố thiên nghiên, thời gian phân bố đứt gãy, trận động đất xảy hàng chục hàng ngàn năn trước theo Larry Mayer, Tectonic Geomorphology Of Escarrpments And Mountain Front, Miami University 1.1.2 Các cơng trình nghiên cứu địa mạo – kiến tạo giới Trên giới có nhiều cơng trình nghiên cứu địa mạo kiến tạo, phân tích mối quan hệ kiến tạo đến địa mạo, hình thái địa hình vài năm trở lại đoa bao gồm công trình (Hilley Arrowsmith, 2008) nghiên cứu đứt gãy San Andreas vùng đồng Carizo, Califonia đưa tác động hoạt động đới đứt gãy đến q trình xói mịn địa hình khu vực nghiên cứu; (Hilley Coutand, 2011) cấu trúc kiến tạo khu vực miền trung dãy Andes khống chế bở hàng loạt hệ thống đứt gãy trình va chạm mảng đưa kết luận ảnh hưởng tới tai biến địa chất; (Strecker et al., 2007) hoạt động kiến tạo đại xảy phức tạp cao nguyên Puna phân tích mối quan hệ với tượng xói lở khu vực; 1.2 Trong nước 1.2.1 Quan điểm địa mạo kiến tạo Dựa quan điểm địa mạo học truyền thống đại xem địa vật có phát sinh, phát triển theo logic tiến hóa, chịu tác động tương hỗ trình nội sinh trình ngoại sinh Khi trình nội sinh đạt giới hạn cao hay hoạt động kiến tạo hoạt động mạnh mẽ địa hình bị phân dị Dựa vào dấu hiệu địa mạo độ cao địa hình, độ dốc, phân bố mạng lưới sơng ngịi, thay đổi dịng sơng ngịi… Ngắn gọn dấu hiệu địa mạo để nghiên cứu hoạt động kiến tạo- nguyên nhân trực tiếp khách quan tạo nên bề mặt địa hình đại Đặc biệt, nghiên cứu Địa mạo – kiến tạo bối cảnh hoạt động kiến tạo, tân kiến tạo diễn phức tạp nghiên cứu cần thiết Ở Việt nam, nhà địa mạo chấp nhận thời gian từ Oligocen đến Đệ tứ giai đoạn hoạt động hoạt động kiến tạo đại 1.2.2 Các cơng trình nghiên cứu kiến tạo- địa mạo khu vực trung lưu lưu vực sông Vu Gia- Thu Bồn Khu vực quan tâm nghiên cứu nhiều nhà địa chất nước với nhiều công trình nghiên cứu lớn xem xét nhiều góc độ địa chất khác đặc điểm kiến tạo, đặc điểm địa mạo đặc điểm trầm tích tích Đệ Tứ Các cơng trình nghiên cứu tiến hành thời gian khoảng 20 năm gần liên quan đến vận động kiến tạo đại Một số cơng trình(Trần Thanh Hải nnk, 2015) nghiên cứu, đánh giá kiến tạo đại khu vực ven biển miền Trung Việt Nam, tác động hoạt động kiến tạo đại với tai biến địa chất đới bờ Cơng trình nghiên cứu (Trần Văn Tân, 2002; Đào Mạnh Tiến, 2004; Phạm Văn Hùng, 2004; Phan Trọng Trịnh nnk, 2008) khu vực miền Trung có đặc điểm địa chất phức tạp, bao gồm tượng địa chất tân kiến tạo kiến tạo đại nhiều dạng tai biến địa chất Tổ hợp đề tài khu vực hạ lưu lưu vực sơng Vu Gia – Thu Bồn (Nguyễn Chí Trung, 2012) đưa nghiên cứu địa tầng trầm tích Holocen vùng hạ lưu sông Thu Bồn – Vu Gia mối quan hệ thành tạo địa chất, vận động kiến tạo với q trình phân bố trầm tích khu vực; cơng trình nghiên cứu (Nguyễn Chí Trung, Đỗ Cảnh Dương , 2010) nghiên cứu đặc điểm kiến tạo trình thành tạo địa chất khu vực Holocen; (Nguyễn Chí Trung, Đỗ Cảnh Dương, Đặng Văn Bát, 2010) nghiên cứu hoạt động kiến tạo khu vực khống chế phân bố trầm tích lưu vực sơng Vu Gia – Thu Bồn, phân tích mối quan hệ với tài nguyên khoáng sản khu vực, (Nguyễn Chí Trung, Đỗ Cảnh Dương, 2010) nghiên cứu hoạt động đứt gãy, vận động nâng hạ kiến tạo khả khống chế nước đất nhờ vận động tân kiến tạo Trừ cơng trình Trần Thanh Hải (2015) có đề cấp tới đánh giá kiến tạo đại tác động đến địa chất đới bờ hầu hết cơng trình nghiên cứu trước khơng tính tới tác động vận động kiến tạo đại đến địa mạo – hình thái cảnh quan, khống chế tượng tai biến địa chất lưu vực sông Vu Gia – Thu Bồn đặc biết khu vực trung lưu Các phương pháp đo vẽ đồ địa chất Bản đồ đại chất khoáng sản 1:200.000 Cục Địa Chất Việt bam Nguyễn Văn Trang chủ biên (1986), Bản đồ địa chất Đệ tứ Việt nam tỉ lệ 1: 500.000 Nguyễn Đức Tâm, Đỗ Tuyết chủ biên (1996) 1.1.3 Địa mạo – kiến tạo ý nghĩa tai biến địa chất liên quan Tai biến địa chất tượng tự nhiên tham gia tích cực vào q trình biến đổi địa hình bề mặt thạch Bước đầu phân tích dấu hiệu địa mạo bề mặt địa phân tích độ cao, độ dốc, thay đổi dịng sơng, lịng sơng cổ, bậc thềm, dịch chuyển sống núi… để luận giải yếu tố kiến tạo ảnh hưởng đến cấu trúc địa chất khu vực Nghiên cứu yếu tố cấu trúc kiến tạo khống chế địa hình khu vực nghiên cứu tảng việc xác định mối quan hệ yếu tố địa mạo-kiến tạo với tai biến địa chất khu vực Các nghiên cứu địa chất nhiều vùng giới cho thấy chuyển động kiến tạo đại có tác động quan trọng tới tai biến địa chất tác động tiêu cực tới sống người (National Research Council, 1986) Các tai biến địa chất đại diễn mạnh mẽ vùng động vỏ Trái Đất hầu hết trường hợp kết vận động nội sinh, xảy vùng rìa ranh giới địa mảng tập trung mạnh mẽ vùng dọc bờ biển Thái Bình Dương (Addicott et al., 1992; Blinkhorn, 2004) Hậu vận động kiến tạo đại có tác động to lớn thay đổi hình thái bề mặt Trái Đất, nguyên nhân trực tiếp gây tai biến địa chất nhiều nơi có động đất, sóng thần, xói lở, trượt đất, sụt lún bề mặt, sa mạc hóa ngập lụt Vận động tân kiến tạo đặc biệt quan trọng với hệ thơng sơng ngịi, làm cho đoạn sông ‘chết đi’ thay đổi lưu lượng nước, hướng dòng chảy xuất đứt đứt gãy dọc theo hình thành hố sụt dạng lòng chảo nâng hạ cục ảnh hưởng đứt gãy theo quy luật chung dòng chảy Hoạt động nâng hạ kiến tạo ảnh hưởng sâu sắc đến hình thành phát triển sơng, đặc biệt q trình xói lở bồi tụ dẫn đến nhiều hậu tai biến địa chất cho khu vực ven biển Hiện tượng sụn lún, sạn lở, xói lở bờ sơng, bờ biển ngày gia tăng gây thiệt hại to lớn nhà cửa, hoạt động dân sinh người dân Do đó, hiểu biết chất vận động kiến tạo đại ngày có vai trị quan trọng, để dự đốn tác động ảnh hưởng sống người Các nghiên cứu có ý nghĩa cộng đồng dân cư sinh sống dọc theo vùng có vận động kiến tạo đại mạnh mẽ Tính cấp thiết đề tài Tai biến địa chất phận tai biến thiên nhiên hay gọi thiên tai tượng phổ biến giới Các tai biến địa chất tượng tự nhiên có quan hệ bắt nguồn trực tiếp gián tiếp từ tượng địa chất nội sinh ngoại sinh xảy liên tục lịch sử địa chất có tác động tiêu cực đến sống người Khu vực sơng Thu Bồn – Vu Gia, có vùng trung lưu- hạ lưu khu vực xung quanh nơi thường xuyên xảy tượng tai biến địa chất sụt lún, sạn lở đất,xói lở bồi lấp vùng cửa sông… Những tượng tai biến địa chất xảy thường xuyên thời gian gần gây thiệt lớn kinh tế làm ảnh hưởng lớn tới sống nhân dân vùng Đặc biệt, bối cảnh biến đối khí hậu nước biển dâng, khu vực bị tác động tiêu cực tai biến trở lên trầm trọng Nhiều nghiên cứu địa chất cho thấy vùng nghiên cứu có hoạt động kiến tạo tích cực hoạt động kiến tạo đại góp phần tạo nên tai biến địa chất khu vực Do vậy, xác định tồn dịch chuyển kiến tạo đại vùng trung lưu hạ lưu có ý nghĩa quan trọng việc dự báo tai biến địa chất khu vực, nhằm đưa giải pháp phịng chống thích ứng với diễn biến môi trường bất lợi điều kiện biến đổi khí hậu nước biển dâng Mục tiêu đề tài Xác định đặc điểm dấu hiệu địa mạo, từ luận giải hoạt động kiến tạo chi phối cấu trúc địa chất khu vực trung lưu sông Thu Bồn – Vu Gia Làm sáng tỏ trạng sụn lún, sạn lở, xói lở bồi tụ khu vực trung lưu sông Thu Bồn- Vu Gia vùng lân cận Là sở dự báo, phòng tránh tai biến địa chất liên quan Phạm vi đối tượng nghiên cứu Vùng nghiên cứu đề tài lưu vực hai hệ thống sông nằm huyện trực thuộc tỉnh Quảng Nam TP Đà Nẵng, bao gồm: Sơng Thu Bồn dịng hệ thống sơng tên Phần thượng nguồn sơng cịn gọi với tên khác sông Tranh Sông bắt nguồn từ núi Ngọc Linh cao 2,598m thuộc huyện Nam Trà My, tỉnh Quảng Nam Phần thượng lưu, sông chảy theo hướng Nam-Bắc qua huyện Nam Trà My, Bắc Trà My, Tiên Phước, Hiệp Đước, Nông Sơn, Quế Sơn Đến Giao Thủy sông chảy vào vùng đồng huyện Duy Xuyên, Điện Bàn Thành phố Hội An Chiều dài dòng đến Cửa Đại dài 198 km với tổng diện tích đến Giao Thủy (nơi hợp lưu với sơng Vũ Gia) rộng 3,825 km Là hai sông hợp thành hệ thống sơng Thu Bồn nên có người gọi hệ thống sông Thu Bồn-Vu Gia Lưu vực sông Vu Gia nằm phía bắc lưu vực sơng Thu Bồn thuộc địa phận huyện Đông Giang, Tây Giang, Nam Giang, Đại Lộc Điện Bàn tỉnh Quảng Nam, huyện Hịa Vang thành phố Đà Nẵng Sơng Vu Gia có phụ lưu cấp II quan trọng gồm sơng Bung, sơng Kơn, sơng Cái Chiều dài dịng tính từ thượng nguồn sông Cái đến cửa Hàn (Đà Nẵng) dài 204 km Tổng diện tích lưu vực đến thị trấn Ái Nghĩa (huyện lị huyện Đại Lộc) đạt 5,180 km2 Hình 1.1 Vị trí nghiên cứu tỉnh Quảng Nam TP Đà Nẵng (nguồn Internet) Phần khung khu vực nghiên cúu đề tài Việc khảo sát thực địa tiến hành dọc theo đới bờ, bao gồm vùng trung lưu, hạ lưu đồng ven biển hệ thống sông Thu Bồn – Vu Gia khu vực Bao gồm khu vực xã Quế Hiệp, Quế Bình, Quế Phong, Quế Ninh, Quế Trung, Chiêm Sơn khu vực có biểu yếu tố địa mạo bất thường như, thay đổi dòng sốn, đỉnh núi bị dịch chuyển, có phân bố hồ móng ngựa, lịng sơng cổ, Hiện tượng xâm thực bờ mạnh khu vực phát triển bậc thềm sơng, đoạn sơng bị đổi dịng, xói lở bồi tụ Phương pháp nghiên cứu 5.1 Phương pháp khảo sát địa chất Để thực mục tiêu nhận dạng biểu kiến tạo đại vai trò chúng, phương pháp khảo sát địa chất – môi trường phương pháp chủ đạo.Tiến hành khảo sát chi tiết số mặt cắt dọc sông khu vực lân cận khu vực nghiên cứu nhằm thu thập bổ sung thông tin địa chất, kiến tạo, địa mạo kiến tạo đại, tai biến địa chất vùng nghiên cứu thu thập mẫu phân tích tuổi tuyệt đối Việc khảo sát thực địa tiến hành với trợ giúp dụng cụ GPS cầm tay để định vị điểm khảo sát Ảnh 1.1 Một số hình ảnh thực địa trình nghiên cứu: A- Khảo sát mặt trượt đứt gãy phương ĐB-TN điểm lộ QN17-02; B- Khảo sát đứt gãy thuận vết lộ thuộc địa phận xã; C- Kiểm tra thực địa mặt đứt gãy trượt chéo vết lộ QN17-04; D- Khảo sát địa chất tai biến địa chất điểm lộ QN18-02 đoạn đường cao tốc Quảng Nam- Đà Nẵng 5.2 Phương pháp viễn thám Trong phương pháp này, sử dụng hàng loạt kỹ thuật khác để nhận dạng yếu tố địa chất Phân tích ảnh viễn thám áp dụng ảnh chụp khoảng thời gian khác nhằm xác định biến dạng địa hình theo thời gian tượng xói lở, bồi tụ, thay đổi đường bờ, xác định dấu hiệu đứt gãy, kiến trúc nâng hạ, biến hình lịng sơng, bậc thềm giải đoán cấu trúc địa chất Việc phân tích ảnh viễn thám theo thời gian tính cho thời điểm 1975, 1994, 2014 5.3 Phương pháp tổng hợp phân tích ảnh viễn thám Phương pháp tổng hợp phân tích ảnh viễn thám mắt thưởng xử lý thông tin Việc tổng hợp tiến hành theo tập liệu đa thời gian nhằm xác định biến dạng địa hình theo thời gian tượng xói lở, bồi tụ, thay đổi đường bờ, xác định dấu hiệu đứt gãy, kiến trúc nâng hja, biến hình lịng sơng, bậc thềm giải đốn cấu trúc địa chất Trên sở tổng hợp số liệu, đè tài lựa chọn xác định tổ hoepj ảnh viễn thám đa thời gian thời điểm 1975, 1989, 2014 nhằm nhận dạng quy luật biến đổi địa hình – địa mạo quan hệ chúng với yếu tố cấu trúc khu vực nghiên cứu, từ làm sở cho kiểm chứng khảo sát thực địa bổ sung 5.4 Phương pháp địa mạo kiến tạo Nhóm phương pháp phân tích địa mạo bao gồm: phân tích trắc lượng hình thái ( phân cắt ngang, sâu…), phân tích dị thường địa mạo, đặc điểm phân bố dạng địa hình đặc trưng, mạng lưới sông suối, phản ánh mối quan hệ chúng tơi hoạt động kiến tọa đại - Phương pháp trắc lượng hình thái: nội dung phương pháp phân tích độ cao, độ dốc địa hình,hình thái chung địa hình Vùng nghiên cứu có độ cao khơng lớn, cao khoảng 500m, nhóm nghiên cứu phân chia độ cao từ 500- 300m: đồi núi; từ 300m trở xuống vùng đồi Mặt khác, độ dốc địa hình khu vực khơng lớn, thang độ dốc sử dụng là: >20˚: địa hình có độ dốc lớn từ 20˚- 8˚: địa hình có độ dốc trung bình;