Tiếp cận địa mạo trong nghiên cứu các hoạt động tân kiến tạo khu vực dãy núi con voi, đoạn lào cai yên bái

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN  Nguyễn Phúc Đạt TIẾP CẬN ĐỊA MẠO TRONG NGHIÊN CỨU CÁC HOẠT ĐỘNG TÂN KIẾN TẠO KHU VỰC DÃY NÚI CON VOI ĐOẠN LÀO CAI - YÊN BÁI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2017 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN  Nguyễn Phúc Đạt TIẾP CẬN ĐỊA MẠO TRONG NGHIÊN CỨU CÁC HOẠT ĐỘNG TÂN KIẾN TẠO KHU VỰC DÃY NÚI CON VOI ĐOẠN LÀO CAI - YÊN BÁI Chuyên ngành: Địa mạo cổ địa lý Mã số: 60440218 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS Vũ Văn Phái TS Ngô Văn Liêm XÁC NHẬN HỌC VIÊN ĐÃ CHỈNH SỬA THEO GÓP Ý CỦA HỘI ĐỒNG Giáo viên hướng dẫn Chủ tịch hội đồng chấm luận văn thạc sĩ khoa học PGS.TS Vũ Văn Phái PGS.TS Đặng Văn Bào Hà Nội - 2017 LỜI CẢM ƠN Trước hết, học viên xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành cảm ơn tới PGS.TS Vũ Văn Phái, TS Ngô Văn Liêm, người trực tiếp hướng dẫn luận văn tận tình bảo học viên tìm hướng nghiên cứu, phương pháp tiếp cận, giải vấn đề… Nhờ mà học viên hồn thành tốt luận văn cao học Trong trình học tập, nghiên cứu thực đề tài mình, học viên nhận nhiều quan tâm, góp ý, hỗ trợ, quý báu quý Thầy, Cô đồng nghiệp, bạn bè, người thân Học viên xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới: Quý Thầy, Cô giáo khoa Địa lý, Phòng sau Đại học trường Đại học Khoa học Tự nhiên, tạo điều kiện trình học tập, thủ tục cần thiết trình bảo vệ luận văn Trưởng Phòng Đỗ Thị Yến Ngọc Tồn đồng nghiệp Phòng Kiến tạo Địa mạo giúp đỡ, tạo điều kiện trình làm việc cơng tác để học viên thực luận văn sn sẻ Học viên xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến đề tài “Tính phân đoạn đới đứt gãy Sơng Hồng, Sơng Lơ Đệ Tứ vai trò đánh giá địa chấn kiến tạo tai biến địa chất” TS Ngô Văn Liêm nnk tạo điều kiện cung cấp sở liệu, đồng thời cho học viên tham gia để giúp thực tốt cơng việc nghiên cứu Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ths Lê Văn Hồn (Khoa Khí tượng Thủy văn Hải dương học - ĐHKHTN), Ths Đỗ Trung Hiếu (Khoa Địa lý ĐHKHTN), Ths Hồ Tiến Chung (Phòng Kiến tạo Địa mạo - Viện Khoa học Địa chất Khoáng sản), Ths Vũ Ngọc Minh (Liên đoàn đồ địa chất miền Bắc), trao đổi, góp ý thẳng thắn giúp học viên nâng cao nhận thức, trình độ, đảm bảo chất lượng luận văn Hà Nội, ngày tháng năm 2017 HỌC VIÊN Nguyễn Phúc Đạt i MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn Cơ sở liệu Cấu trúc luận văn CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu 1.1.1 Các vấn đề nghiên cứu chung 1.1.1.1 Tân kiến tạo 1.1.1.2 Địa mạo học 1.1.1.3 Sự phát triển địa mạo kiến tạo 1.1.1.4 Mối tương quan địa hình với chuyển động Tân kiến tạo 11 1.1.2 Tình hình nghiên cứu ứng dụng địa mạo đánh giá hoạt động Tân kiến tạo 14 1.1.2.1 Tình hình nghiên cứu ứng dụng địa mạo đánh giá hoạt động Tân kiến tạo giới 14 1.1.2.2 Tình hình nghiên cứu ứng dụng địa mạo đánh giá hoạt động Tân kiến tạo Việt Nam 17 1.1.2.3 Tình hình nghiên cứu địa mạo Tân kiến tạo khu vực Dãy Núi Con Voi 19 1.1.2.4 Nhận xét thành tựu có trước định hướng nghiên cứu luận văn 20 1.1.3 Cơ sở lý luận khoa học 21 1.2 Các phƣơng pháp nghiên cứu quy trình nghiên cứu 23 1.2.1 Phương pháp tổng hợp, phân tích tài liệu 24 1.2.2 Nhóm phương pháp nghiên cứu địa mạo 25 1.2.2.1 Nhóm phương pháp nghiên cứu địa mạo truyền thống 25 1.2.2.2 Nhóm phương pháp nghiên cứu số địa mạo-kiến tạo 26 1.2.3 Nhóm phương pháp viễn thám GIS 34 1.2.3.1 Phương pháp viễn thám 34 1.2.3.2 Phương pháp GIS 35 1.2.4 Phương pháp thực địa 35 1.2.5 Phương pháp chuyên gia 36 1.2.6 Quy trình nghiên cứu 37 ii CHƢƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA MẠO KHU VỰC DÃY NÚI CON VOI 40 2.1 Vị trí địa lý khu vực nghiên cứu 40 2.2 Đặc điểm nhân tố ảnh hƣởng tới địa hình khu vực Dãy Núi Con Voi vùng lân cận 41 2.2.1 Đặc điểm địa chất 41 2.2.2 Đặc điểm kiến tạo 42 2.2.3 Đặc điểm khí hậu, thủy văn 44 2.2.4 Đặc điểm thực vật 44 2.3 Đặc điểm Địa mạo khu vực nghiên cứu 45 2.3.1 Nguyên tắc thành lập đồ địa mạo khu vực nghiên cứu 45 2.3.2 Đặc điểm kiểu nguồn gốc địa hình khu vực nghiên cứu 46 2.3.2.1 Địa hình nguồn gốc kiến tạo 50 2.3.2.2 Địa hình bóc mòn 52 2.3.2.3 Địa hình Karst 56 2.3.2.4 Địa hình dòng chảy tích tụ hỗn hợp khác 57 CHƢƠNG 3: PHÂN TÍCH MỐI TƢƠNG QUAN GIỮA CÁC ĐẶC ĐIỂM ĐỊA MẠO VỚI HOẠT ĐỘNG TÂN KIẾN TẠO KHU VỰC NGHIÊN CỨU 63 3.1 Phân tích lựa chọn số địa mạo đánh giá hoạt động Tân kiến tạo khu vực nghiên cứu 63 3.1.1 Mối tương quan đối tượng địa mạo biểu mức độ hoạt động kiến tạo đại khu vực nghiên cứu 63 3.1.2 Các số địa mạo chọn lọc 65 3.2 Kết phân tích số Địa mạo khu vực nghiên cứu 66 3.2.1 Kết tính tốn số HI đường cong HC 68 3.2.2 Kết tính tốn số SL 72 3.2.3 Kết tính tốn số Smf 76 3.2.4 Kết tính tốn số Bs 79 3.2.5 Đánh giá tổng hợp số địa mạo 82 3.3 Đánh giá mức độ hoạt động kiến tạo khu vực nghiên cứu 85 KẾT LUẬN 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO 87 iii DANH MỤC HÌNH Hình Sơ đồ khu vực nghiên cứu Hình 1.1 Cấu trúc uốn nếp biểu chúng địa hình 12 Hình 1.2 Địa hình phản ánh hoạt động đứt gãy 13 Hình 1.3 Đường cong HC số HI 27 Hình 1.4 Mơ hình số bất đối xứng bồn thu nước (AF) .28 Hình 1.5 mơ hình số độ uốn cong trước núi (Smf) 29 Hình 1.6 Mơ hình số độ rộng đáy thung lũng độ cao (Vf ) .30 Hình 1.7 Mơ hình số gradient dòng chảy (SL) 32 Hình 1.8 Mơ hình số Bs .33 Hình 1.9 Quy trình nghiên cứu 37 Hình 2.1 Ranh giới khu vực nghiên cứu 40 Hình 2.2 Sơ đồ kiến tạo-địa động lực khu vực đới đứt gãy Sông Hồng, Sông Lô vùng kế cận 43 Hình 2.3 Bản đồ Địa mạo dãy núi Con Voi đoạn (Lào Cai - Yên Bái) 48 Hình 2.4 Chú giải đồ Địa mạo dãy núi Con Voi đoạn (Lào Cai - Yên Bái) 49 Hình 3.1 Các lưu vực xác định khu vực nghiên cứu .67 Hình 3.2 Các lưu vực có mức độ hoạt động kiến tạo mạnh khu vực có dạng đường tương đối thẳng gập khúc 69 Hình 3.3 Các lưu vực có mức độ hoạt động kiến tạo tương đối khu vực có dạng đường lõm dạng uốn chữ “S” 70 Hình 3.4 Các lưu vực có mức độ hoạt động kiến tạo yếu khu vực có dạng đường cong tương đối lõm 70 Hình 3.5 Mức độ hoạt động kiến tạo lưu vực theo số HI 71 Hình 3.6 Các đứt gãy giải đoán ảnh viễn thám .70 Hình 3.7 Chồng ghép điểm SL lên đứt gãy song song 71 Hình 3.8 Mức độ hoạt động kiến tạo lưu vực theo số SL 75 Hình 3.9 Mức độ hoạt động kiến tạo lưu vực theo số Smf 78 Hình 3.10 Mức độ hoạt động kiến tạo lưu vực theo số Bs 81 Hình 3.11 Sơ đồ phân cấp mức độ hoạt động kiến tạo khu vực nghiên cứu 84 v DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1 Chỉ số HI lưu vực khu vực nghiên cứu .68 Bảng 3.2 Chỉ số SL lưu vực khu vực nghiên cứu .71 Bảng 3.3 Chỉ số Smf lưu vực khu vực nghiên cứu 76 Bảng 3.4 Chỉ số Bs lưu vực khu vực nghiên cứu .79 Bảng 3.5 Chỉ số Địa mạo tổng hợp lưu vực khu vực nghiên cứu 78 vi DANH MỤC ẢNH Ảnh 2.1 Bề mặt vách đứt gãy kéo dài phương TB - ĐN Bảo Hà (Ảnh: Ngô Văn Liêm) 50 Ảnh 2.2 Bề mặt sườn thối hóa khu vực Ngòi Thâu (Ảnh: Ngơ Văn Liêm) .51 Ảnh 2.3 Bề mặt sườn thối hóa Làng Dông Mông (Ảnh: Trần Văn Phong) 51 Ảnh 2.4 Các đỉnh, cụm đỉnh sụt bậc quan sát khu vực Làng Khay (Ảnh:Trần Văn Phong) 52 Ảnh 2.5 Bề mặt sườn bóc mòn vật liệu dốc 200 - 300 quan sát Trại Hút (Ảnh: Ngô Văn Liêm) 54 Ảnh 2.6 Các đồi trung bình - cao bóc mòn khu vực Quy Mơng quan sát từ đền Ơng Hùng Cà Chua (Ảnh: Ngơ Văn Liêm) 55 Ảnh 2.7 Bề mặt sườn xâm thực cánh ĐB dãy núi Con Voi quan sát khu vực Làng Cha (Ảnh: Trần Văn Phong) 55 Ảnh 2.8 Bề mặt bóc mòn từ thành tạo thềmxâm thực Neogen bậc III xóm Đinh, xã Lan Đình, cao gần 50m (Ảnh: Ngơ Văn Liêm) 58 Ảnh 2.9 Bề mặt bóc mòn từ thành tạo thềmxâm thực Neogen bậc III khu vực Ngòi Vải, độ cao 50m (Ảnh: Trần Văn Phong) 58 Ảnh 2.10 Thềm tích tụ bậc I khu vực Đơng Trang (Ảnh: Ngô Văn Liêm) 59 Ảnh 2.11 Các bậc thềm tích tụ bãi bồi quan sát bờ trái sơng Hồng, đoạn Đơng Trang - Ngòi Nhoi (Ảnh: Trần Văn Phong) 59 Ảnh 2.12 Thềm tích tụ bậc khu vực Làng Na (Ảnh: Ngô Văn Liêm) .60 Ảnh 2.13 Thềm tích tụ bậc khu vực đền Đơng Cuông (Ảnh: Ngô Văn Liêm) 60 Ảnh 2.14 Bãi bồi khu vực Khê Chê (Ảnh: Trần Văn Phong) 61 Ảnh 2.15 Bề mặt dải tích tụ a-d miền núi dọc men theo suối Ngòi Chơ, khu vực Khê Chê, Làng Chò (Ảnh: Trần Văn Phong) 61 Ảnh 2.16 Bề mặt dải tích tụ a-d miền núi dọc men theo suối khu vực Làng Khoa (Ảnh: Ngô Văn Liêm) .62 Ảnh 2.17 Bề mặt tích tụ tàn sườn tích khu vực Làng Dông Mông với vật chất chủ yếu gồm bột, sạn, dăm (Ảnh: Ngô Văn Liêm) 62 vii CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT DNCV Dãy núi Con Voi ĐGSH Đứt gãy Sông Hồng ĐGSC Đứt gãy Sơng Chảy DEM Mơ hình số độ cao GIS Hệ thông tin Địa lý (Geographic Information System) HI Chỉ số tích phân độ cao AF Chỉ số bất đối xứng lưu vực Smf Chỉ số độ uốn khúc trước núi Vf Chỉ số tương quan độ rộng đáy thung lũng độ cao SL Chỉ số gradient chiều dài dòng chảy Bs Chỉ số hình dạng lưu vực sơng suối TB Tây Bắc ĐN Đông Nam ĐB Đông Bắc TN Tây Nam TB - ĐN Tây Bắc - Đông Nam ĐB - TN Đông Bắc - Tây Nam B - TB Bắc, Tây Bắc B - ĐB Bắc, Đông Bắc N - TN Nam, Tây Nam N - ĐN Nam, Đông Nam viii MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Vận động tân kiến tạo giai đoạn cuối lịch sử hình thành phát triển tự nhiên cho diễn Neogen - Đệ tứ, có cường độ mạnh mẽ kéo dài đến ngày nay, giai đoạn tiếp tục hoàn thiện điều kiện tự nhiên làm cho Trái đất có diện mạo đặc điểm tự nhiên Chúng thể số hoạt động dịch chuyển mảng kiến tạo, hoạt động đứt gãy, tách giãn, nâng hạ,… Nghiên cứu vận động tân kiến tạo có ý nghĩa to lớn không vạch định, khoanh vi khai thác khống sản (dầu khí, than nâu, boxit, nước khống nóng,…), mà hỗ trợ hữu ích cho cơng tác dự báo, phòng chống tai biến thiên nhiên (động đứt, nứt đất, xói lở bờ biển,…) Do đó, nghiên cứu hoạt động tân kiến tạo có ý nghĩa quan trọng cơng tác tìm kiếm thăm dò mỏ khoáng sản đánh giá dự báo thiên tai, góp phần tư vấn cho cơng tác quy hoạch quản lý khu, cơng trình dân sinh, giảm thiểu thiệt hại khôn lường tai biến gây ra, góp phần phát triển kinh tế - xã hội Địa mạo học với luận điểm khoa học đặc trưng thể liên quan chặt chẽ, có tính móc nối với ngành thuộc khoa học Trái đất khác, có tân kiến tạo Sự liên quan thể việc địa mạo Tân kiến tạo có chung đối tượng nghiên cứu - địa hình mặt đất Do mối tương quan mật thiết mà địa mạo coi hướng tiếp cận nghiên cứu tân kiến tạo Những nghiên cứu giai đoạn ban đầutừng đưa hệ thống sở lý thuyết, khái quát hóa mối quan hệ địa mạo tân kiến tạo trình bày phổ biếnqua giáo trình, cơng trình, báo,… Theo thời gian, hướng tiếp cận nghiên cứu lượng hóa đặc điểm địa hình mối tương quan với hoạt động kiến tạo ngày phát triển rộng nhờ vào tiến khoa học (các phần mềm GIS).Theo đó, kết nghiên cứu đánh giá qua số, cho độ tin cậy cao phần tương đối trùng khớp với nghiên cứu phân tích định tuổi khác Vì vậy, học viên nhận định cách tiếp cận khoa học, hiệu mang tính tối ưu không mặt chất lượng khoa học mà tiết kiệm chi phí kinh tế, đặc biệt hữu dụng giai đoạn nghiên cứu tiền đề, trước định hướng cho hướng tiếp cận khác sau này,… Khu vực dãy núi Con Voi trước nhà địa chất nước nghiên cứu khả hoạt động kiến tạo theo hướng khác nhau: nghiên cứu Thống kê cho thấy số Bs khu vực nghiên cứu đạt mức giá trị từ 0,94 đến 3,72 phân bố tổng quan sau: mức độ hoạt động kiến tạo khu vực mức mạnh tương đối trung bình chủ yếu nằm phía B-TB trung tâm khu vực nghiên cứu (có giá trị số Bs từ 1,4 đến 2,2) Mức độ hoạt động kiến tạo tương đối yếu phân bố tập trung phía ĐN, phần trung tâm phía TB khu vực nghiên cứu với mức giá trị Bs = 2,2 chiếm phần trăm nhỏ (9 lưu vực, 27,27%), phản ánh mức độ hoạt động kiến tạo mạnh tương đối khu vực nghiên cứu phân bố trung tâm lẫn phía B-TB vùng nghiên cứu, tập trung khu vực Pho Rang, Làng Khoa, Làng Lỳ, Đơng Khai, Sóm Khê,… Các lưu vực có giá trị Bs từ 1,4 đến 2,2 chiếm phần lớn khu vực nghiên cứu với 16 lưu vực (48,48%), tập trung chủ yếu trung tâm khu vực nghiên cứu, phần phía TB phần nhỏ phía ĐN khu vực Các giá trị Bs lưu vực phản ánh mức độ hoạt động kiến tạo trung bình phân bố địa phận Tô Mậu, Làng Dung, Làng Mường, Làng Chuông, Làng Thấm, Khe Chiếu, Khôn Chung, Phú Linh, Trại Hút,… Các lưu vực có giá trị Bs 0,32 gán giá trị 3; HI từ 0,22 đến 0,32 gán giá trị 2; HI 200 gán giá trị 3; giá trị khoảng 50 - 200 gán giá trị nhỏ 50 gán giá trị 1, Chỉ số Smf >4 gán giá trị 1; Smf khoảng - gán giá trị 2, Smf < gán giá trị 3, Chỉ số Bs >2,2 gán giá trị 3; Bs từ 1,4 - 2,2 gán giá trị 2; Bs =2,5 thể mức độ hoạt động kiến tạo mạnh tương đối khu vực nghiên cứu, khu vực có quy mơ nhỏ (6 lưu vực, 18,18%) phân bố chủ yếu phía Bắc TB khu vùng nghiên cứu, trải qua địa phận Bảo Hà, Bản Dam, Làng Bùn, Làng Thíp, Làng Lỳ, Pho Rang, Làng Khoa,… Chỉ số tổng hợp khoảng 1,5 đến 2,5 thể mức độ hoạt động kiến tạo tương đối (ở mức trung bình) phản ánh qua 18 lưu vực (54,54%), lưu vực tập trung hầu hết trung tâm vùng nghiên cứu, phần nhỏ phía Bắc phía Nam, qua địa phận Làng Khay, Làng Chò, Khê Sẻ, Làng Chúc, Đơng Khai, Làng Na, Sóm Khê, Làng Dung, Làng Mường, Khê Chiếu, Khôn Chung, Làng Khiên, Làng Bươn, Khê Giả, Ngòi Thng, Ngòi Chung,… Chỉ số tổng hợp 300 bề mặt sườn bóc mòn vật liệu dốc 200 - 300; bề mặt sườn bóc mòn thoải 200 chiếm quy mơ Tại lưu vực có diện thường xuyên bề mặt vách đứt gãy hình thành phá hủy kiến tạo; dốc >400, Sự phân bố bề mặt sườn theo không gian từ đỉnh xuống thung lũng thường có dạng là: dạng đồng bề mặt sườn dốc, thay đổi uốn lượn tương đối thẳng đều, dạng có độ dốc sườn phía đỉnh thoải dốc phía bề mặt sườn thấp, tạo thành dạng uốn lồi Hệ thống sông suối thường rẽ nhánh, đơn đường, độ dốc lòng thường lớn, trình xâm thực sâu chủ đạo, bề mặt sườn xâm thực có quy mơ lớn, kéo dài Ngoài diện phân bố bề mặt tích tụ nhỏ hẹp tương đối sát với bề mặt sườn Các lưu vực có mức độ hoạt động kiến tạo trung bình đặc trưng bề mặt sườn bóc mòn vật liệu dốc 200 - 300 chiếm quy mô tương đối lớn, phần các bề mặt sườn bóc mòn trọng lực đổ lở, dốc >300 bề mặt sườn bóc mòn 85 tích tụ, rửa trơi bề mặt, dốc