Luận văn thạc sĩ Địa chất học, Kiến tạo, Hệ thống đứt gãy, Thủy điện Sông Tranh2

MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU VÀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Đặc điểm điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu 1.1.1 Đặc điểm địa hình, địa mạo 1.1.2 Đặc điểm khí hậu, thủy văn 1.1.3 Đặc điểm địa chất 1.2 Đặc điểm hồ chứa hoạt động đất khu vực hồ thủy điện Sông Tranh 13 2.2.1 Đặc điểm hồ chứa thủy điện Sông Tranh 13 1.2.2 Đặc điểm động đất khu vực hồ thủy điện Sông Tranh 14 CHƯƠNG CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21 2.1 Cách tiếp cận giải vấn đề nghiên cứu 21 2.2 Các phương pháp nghiên cứu 22 2.2.1 Phương pháp phân tích ảnh DEM Landsat ETM plus phần mềm Global Mapper ERMAPPER 22 2.2.2 Phương pháp khảo sát thực địa 24 2.2.3 Phương pháp phân tích biến dạng dòn 25 2.3.4 Phương pháp xác định trạng thái ứng suất kiến tạo Angelier 26 2.3.5 Phương pháp xác định tính chất lý đá 27 CHƯƠNG ĐẶC ĐIỂM HOẠT ĐỘNG KIẾN TẠO CÁC HỆ THỐNG ĐỨT GÃY KHU VỰC THỦY ĐIỆN SÔNG TRANH 2, TỈNH QUẢNG NAM 28 3.1 Đặc điểm hình học, động học hệ đứt gãy khu vực thủy điện Sông Tranh 28 3.1.1 Đặc điểm đứt gãy phương vĩ tuyến tây bắc-đông nam 30 3.1.2 Đặc điểm đứt gãy phương kinh tuyến đông bắc-tây nam 36 3.2 Đặc điểm ứng suất kiến tạo khu vực thủy điện Sông Tranh 38 3.3 Tiến hóa ứng suất kiến tạo mối quan hệ với lịch sử hoạt động đứt gãy khu vực thủy điện Sông Tranh 40 3.3.1 Tiến hóa ứng suất kiến tạo mối quan hệ với hoạt động đứt gãy khu vực thủy điện Sông Tranh 41 3.3.2 Đặc điểm hoạt động pha chuyển dịch hệ đứt gãy khu vực thủy điện Sông Tranh 48 3.4 Mối quan hệ hoạt động đứt gãy phát sinh động đất khu vực thủy điện Sông Tranh 54 KẾT LUẬN 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết mục tiêu đề tài Thủy điện sông Tranh tổ hợp cơng trình gồm hồ chứa nước nhà máy phát điện sông Tranh, tỉnh Quảng Nam Đây cơng trình thứ tổng số nhà máy thủy điện bậc thang thuộc hệ thống sông Thu Bồn-Vu Gia Đập ngăn nước cho hồ thủy điện xây dựng nhánh sông thượng lưu sông Thu Bồn, thuộc địa bàn huyện Bắc Trà My Theo thiết kế, nhà máy thủy điện Sông Tranh có cơng suất 190 MW gồm tổ máy, sản lượng điện trung bình hàng năm theo thiết kế 679,6 triệu KWh Thể tích hồ thủy điện 730 triệu m 3, với cao trình 175 m Cơng trình thủy điện Sông Tranh khởi công xây dựng từ đầu năm 2006 bắt đầu phát điện vào 19/12/2010 Theo tài liệu thống kê Viện Vật lý Địa cầu, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam, trước xây dựng cơng trình thủy điện Sông Tranh 2, khu vực Bắc Trà My lân cận ghi nhận khoảng trận động đất có độ mạnh từ 2.1 đến 4.8 độ Richter Trong báo cáo thiết kế tiền khả thi thực năm 2003, Ban dự án Thủy điện sông Tranh dự báo độ lớn cực đại động đất khu vực lên tới 5,5 độ Richter Do đó, thân đập thiết kế có khả chịu chấn động độ Richter [2] Sau hoàn thành xây dựng đập thủy điện cho tích nước đến cao trình thiết kế, từ ngày 03/11/2011 đến nay, có hàng trăm trận động đất Viện Vật lý Địa cầu ghi nhận xảy khu vực xung quanh khu vực hồ chứa thủy điện Sông Tranh Động đất xảy với tần xuất cao khoảng thời gian năm đầu hồ thủy điện bắt đầu tích nước (năm 2012) có xu hướng giảm dần tần suất xuất độ mạnh Trận động đất mạnh (4,7 độ Richter) ghi nhận khu vực Bắc Trà My xảy vào ngày 15/11/2012 kèm theo nhiều tiếng nổ lớn, gây ảnh hưởng bán kính 50km chí đến thành phố Đà Nẵng huyện Trà Bồng, Sơn Hà, Tây Trà, tỉnh Quảng Ngãi Động đất xảy liên tiếp khu vực hồ thủy điện Sông Tranh kể từ hồ thủy điện tích nước khơng gây thiệt hại nhiều tài sản, song lại gây tâm lý lo sợ cho người dân sinh sống huyện Bắc Trà My, tỉnh Quảng Nam vùng lân cận Từ năm 2013 đến nay, động đất tiếp tục xảy khu vực độ mạnh không độ Richter có xu hướng giảm dần Động đất xảy liên quan tới cơng trình thủy điện Sơng Tranh vấn đề an tồn đập thủy điện trở thành vấn đề mang tính thời thời gian dài nước Tuy vậy, đến nghiên cứu đặc điểm cấu trúc-kiến tạo đặc điểm địa chấn khu vực Bắc Trà My chưa có nhiều Xuất phát từ lý trên, hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Văn Vượng, học viên lựa chọn đề tài: “Đặc điểm hoạt động kiến tạo hệ thống đứt gãy khu vực thủy điện Sông Tranh 2, tỉnh Quảng Nam” Đề tài nhằm giải mục tiêu sau đây: - Làm rõ đặc điểm phân bố mạng đứt gãy khu vực thủy điện Sông Tranh - Làm rõ tính chất chuyển dịch giai đoạn hoạt động đứt gãy khu vực hồ thủy điện Sơng Tranh Từ làm sở xác định mối quan hệ hoạt động đứt gãy phát sinh động đất khu vực nghiên cứu Phạm vi nội dung nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu: vùng nghiên cứu luận văn giới hạn bán kính khoảng 20-30km tính từ thân đập thủy điện Sông Tranh Nội dung nghiên cứu: - Xác định đặc điểm hình học, động học đứt gãy - Nghiên cứu đặc điểm biến dạng quy mơ khác nhau, tính tốn khơi phục trạng thái cổ ứng suất, tách pha chuyển động kiến tạo, từ xác định giai đoạn hoạt động đứt gãy - Xác định mối quan hệ hoạt động đứt gãy phát sinh động đất khu vực nghiên cứu Cơ sở tài liệu luận văn - Các tài liệu khảo sát, thu thập thực địa kết phân tích, nghiên cứu học viên từ năm 2013 đến - Kết thực Hợp đồng nghiên cứu khoa học số 02/2013/HĐ-TV PGS.TS Nguyễn Văn Vượng chủ trì thực hiện, thuộc Chương trình “Tăng cường lực chuyển giao công nghệ phục vụ giảm thiểu địa tai biến Việt Nam bối cảnh biến đổi khí hậu”, SRV-10/0026 - Kết thực đề tài nhánh đề tài Độc lập cấp Nhà nước mã số ĐTĐL 2012-G/57 “Nghiên cứu tác động địa chấn kiến tạo đến ổn định cơng trình thủy điện Sơng Tranh 2, khu vực Bắc Trà My, tỉnh Quảng Nam” TS Lê Huy Minh, Viện Vật lý Địa cầu, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam làm chủ nhiệm - Các tài liệu cơng bố: cơng trình nghiên cứu ngồi nước có liên quan đến vùng nghiên cứu Cấu trúc luận văn Kết nghiên cứu trình bày luận văn tốt nghiệp sau: MỞ ĐẦU CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU VÀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Đặc điểm điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu 1.1.1 Đặc điểm địa hình, địa mạo 1.1.2 Đặc điểm khí hậu, thủy văn 1.1.3 Đặc điểm địa chất 1.2 Đặc điểm hồ chứa hoạt động đất khu vực hồ thủy điện Sông Tranh 2.2.1 Đặc điểm hồ chứa thủy điện Sông Tranh 1.2.2 Đặc điểm động đất khu vực hồ thủy điện Sông Tranh CHƯƠNG CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Cách tiếp cận giải vấn đề nghiên cứu 2.2 Các phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Phương pháp phân tích ảnh DEM Landsat ETM plus phần mềm Global Mapper ERMAPPER 2.2.2 Phương pháp khảo sát thực địa 2.2.3 Phương pháp phân tích biến dạng dịn 2.3.4 Phương pháp xác định trạng thái ứng suất kiến tạo Angelier 2.3.5 Phương pháp xác định tính chất lý đá CHƯƠNG ĐẶC ĐIỂM HOẠT ĐỘNG KIẾN TẠO CÁC HỆ THỐNG ĐỨT GÃY KHU VỰC THỦY ĐIỆN SÔNG TRANH 2, TỈNH QUẢNG NAM 3.1 Đặc điểm hình học, động học hệ đứt gãy khu vực thủy điện Sông Tranh 3.1.1 Đặc điểm đứt gãy phương vĩ tuyến tây bắc-đông nam 3.1.2 Đặc điểm đứt gãy phương kinh tuyến đông bắc-tây nam 3.2 Đặc điểm ứng suất kiến tạo khu vực thủy điện Sông Tranh 3.3 Tiến hóa ứng suất kiến tạo mối quan hệ với lịch sử hoạt động đứt gãy khu vực thủy điện Sơng Tranh 3.3.1 Tiến hóa ứng suất kiến tạo mối quan hệ với hoạt động đứt gãy khu vực thủy điện Sông Tranh 3.3.2 Đặc điểm hoạt động pha chuyển dịch hệ đứt gãy khu vực thủy điện Sông Tranh 3.4 Mối quan hệ hoạt động đứt gãy phát sinh động đất khu vực thủy điện Sông Tranh KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU VÀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Đặc điểm điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu Phạm vi vùng nghiên cứu luận văn giới hạn bán kính khoảng 20-30km tính từ thân đập thủy điện Sơng Tranh 2, chiếm phần lớn địa bàn huyện Bắc Trà My, phần phía nam huyện Tiên Phước phần nhỏ phía bắc huyện Nam Trà My, tỉnh Quảng Nam (hình 1) Hồ thủy điện Sơng Tranh nằm nhánh sơng Tranh có phương đơng-tây, cách thị trấn Trà My, huyện Bắc Trà My khoảng 9km phía tây Đập hồ thủy điện Sơng Tranh nằm tọa độ: 15019’49” vĩ độ bắc 108008’55” kinh độ đơng Hình 1: Sơ đồ vị trí khu vực nghiên cứu 1.1.1 Đặc điểm địa hình, địa mạo Tỉnh Quảng Nam có địa hình nghiêng dần từ Tây sang Đông với kiểu cảnh quan rõ rệt kiểu núi cao phía Tây, kiểu trung du dải đồng hẹp ven biển Địa hình có phân dị mạnh theo độ cao Vùng đồi núi phía tây chiếm 70% diện tích tự nhiên tỉnh với nhiều núi cao 2.000m núi Lum Heo cao 2.045m, núi Tion cao 2.032m, núi Gole - Lang cao 1.855m (thuộc huyện Phước Sơn) núi Ngọc Linh cao 2.598m đỉnh núi cao dãy Trường Sơn, nằm ranh giới tỉnh Quảng Nam tỉnh Kon Tum Thị trấn Trà My, huyện Bắc Trà My thung lũng hẹp núi, thuộc đới phá hủy đứt gãy Trà Bồng phương vĩ tuyến Khu vực thị trấn Trà My bao bọc dải núi cao thuộc dãy Trường Sơn phía tây tây nam, dải núi thấp phía bắc vùng đồng thuộc vùng hạ lưu sông Thu Bồn-Vu Gia sơng Trà Bồng phía đơng bắc 1.1.2 Đặc điểm khí hậu, thủy văn Đặc điểm khí hậu Quảng Nam có mùa mùa mưa mùa khơ Khí hậu chịu ảnh hưởng mùa đơng lạnh miền Bắc Nhiệt độ trung bình năm khu vực 25,6oC Mùa đông, nhiệt độ vùng đồng xuống 12 oC nhiệt độ vùng núi chí cịn thấp Độ ẩm trung bình khơng khí đạt 84% Lượng mưa trung bình năm vùng 2000-2500mm Mùa mưa thường kéo dài từ tháng 10 đến tháng 12, mùa khô kéo dài từ tháng đến tháng 8, tháng tháng tháng chuyển tiếp với đặc trưng thời tiết hay nhiễu loạn nhiều mưa Mưa phân bố không theo không gian, mưa miền núi nhiều đồng Vùng Tây Bắc thuộc lưu vực sông Bung (các huyện Đông Giang, Tây Giang Nam Giang) có lượng mưa thấp vùng đồi núi Tây Nam thuộc lưu vực sông Thu Bồn (các huyện Nam Trà My, Bắc Trà My, Tiên Phước Hiệp Đức) có lượng mưa lớn vùng Huyện Bắc Trà My trung tâm mưa lớn Việt Nam với lượng mưa trung bình năm 4,000mm Mưa lớn thường tập trung thời gian ngắn (khoảng tháng mùa mưa) địa hình hẹp, dốc tạo điều kiện thuận lợi cho lũ sông lên nhanh Kể từ năm 1976, địa bàn tỉnh Quảng Nam có hai trạm khí tượng quan trắc đầy đủ yếu tố khí tượng trạm Tam Kỳ trạm Trà My Các yếu tố khí tượng vùng núi phía Tây tỉnh Quảng Nam có vùng nghiên cứu tính tốn từ thơng số trạm khí tượng Trà My đặt thị trấn Trà My, huyện Bắc Trà My Giá trị trung bình yếu thời tiết vùng nghiên cứu theo tài liệu quan trắc trạm Trà My, đại diện cho vùng núi phía Tây tỉnh trình bày bảng Bảng 1: Giá trị trung bình yếu tố thời tiết vùng nghiên cứu Tháng 10 11 12 Năm Cao kỉ lục, °C 32.8 36.4 37.9 40.5 38.9 38.7 37.9 39.7 36.7 34.1 32.4 31.9 40,5 Trung bình cao, °C 24.9 26.9 30.2 32.9 33.6 33.5 33.7 33.5 31.4 28.6 25.9 23.6 29,9 Trung bình ngày, °C 20.7 21.9 24.1 26.0 26.7 27.1 26.9 26.9 25.7 24.3 22.5 20.5 24,4 Trung bình thấp, °C 18.3 19.1 20.5 22.2 23.1 23.5 23.2 23.2 22.8 22.0 20.6 18.8 21,4 Thấp kỉ lục, °C 11.8 13.0 12.9 18.2 19.9 20.2 20.8 20.2 19.0 15.1 14.1 10.4 10,4 Lượng mưa (mm) 133.0 67.4 190.0 109.0 301.0 244.0 166.0 174.0 386.0 982.0 1038.0 502.0 4.292,4 Độ ẩm, % 89 87.0 84.0 83 85 84.0 84.0 84 88.0 88.0 93.0 93.0 86,8 Số ngày mưa TB 16 12 12 20 17 16 16 20 23 24 23 208 Số nắng trung bình hàng tháng 78.0 136.0 190.0 194.0 210.0 244.0 207.0 199.0 158.0 121.0 75.0 59.0 1.871 Nguồn: http://lucci-vietnam.info/ Đặc điểm thủy văn Nằm vùng có lượng mưa lớn, tỉnh Quảng Nam có hệ thống sơng suối phát triển với tiềm thủy điện lớn, đáng kể lưu vực hệ thống sông Vu Gia - Thu Bồn Hệ thống sông Thu Bồn hệ thống sông nội địa lớn Việt Nam với tổng diện tích lưu vực khoảng 10.350 km2 Đứng thứ hai sông Tam Kỳ với diện tích lưu vực vào khoảng 800 km Ngồi cịn có sơng có diện tích lưu vực nhỏ lưu vực sông Cu Đê 400 km2, lưu vực sông Tuý Loan 300 km2, lưu vực sông LiLi 280 km2 Sông Thu Bồn dài 95 km gồm đoạn: đoạn dài 65 km, điểm đầu Nông Sơn, điểm cuối Cửa Đại, Trung ương quản lý; đoạn 2: dài 30 km, điểm đầu ngã ba sông Tranh, điểm cuối Nông Sơn, địa phương quản lý Phần lớn diện tích lưu vực sông chảy địa phận tỉnh Quảng Nam thành phố Đà Nẵng Sông bắt nguồn từ núi Ngọc Linh (Nam Quảng Nam-Bắc Kon Tum); phần thượng lưu gọi Đak Di Sơng chảy ngược lên phía Bắc qua huyện Nam Trà My, Bắc Trà My, Tiên Phước Hiệp Đức Khi chảy qua đây, sông nhận thêm nhiều chi lưu sông, suối nhỏ Đoạn chảy qua Tiên Phước Hiệp Đức gọi sông Tranh Bắt đầu qua địa phận Nông Sơn, Duy Xuyên, sông bắt đầu gọi Thu Bồn Ở Nông Sơn, sông đổi sang hướng Tây Nam-Đông Bắc Khi chảy qua ranh giới Duy Xuyên Đại Lộc, sông Thu Bồn nhận chi lưu lớn tả ngạn sông Vu Gia Sông Thu Bồn với sông Vu Gia, hợp lưu Đại Lộc tạo thành hệ thống sơng lớn có vai trò quan trọng đời sống tâm hồn người Quảng Nam Trước đổ biển Cửa Đại, sông tạo số phân lưu sơng Ba Chươm, sơng Cổ Cị, sơng Đình, sơng Đị, sơng Hội An Nhìn chung, sơng Quảng Nam có lưu lượng dịng chảy lớn, đầy nước quanh năm Lưu lượng dịng chảy trung bình sơng: sơng Vu Gia 400m 3/s, sông Thu Bồn 200m3/s có giá trị thủy điện, giao thơng thủy nơng lớn Do vậy, tỉnh Quảng Nam đánh giá tỉnh có tiềm thủy điện lớn với hệ thống sông Vu Gia - Thu Bồn đứng thứ tư nước đầu tư khai thác Hiện hệ thống sông Thu Bồn, nhiều nhà máy thủy điện công suất lớn Sông Tranh 2, Sông A Vương, Sông Buong xây dựng góp phần cung cấp điện cho nhu cầu ngày tăng nước Hiện tỉnh có nhà máy thủy điện xây dựng như: A Vương (210 MW - Tây Giang), Sông Bung (100 MW), Sông Bung (220 MW), Sông Giằng (60 MW), Đak Mi (255 MW), Đak Mi (210 MW), Sông Côn (60 MW), Sông Tranh (190 MW) Tuy nhiên, việc xây dựng cơng trình thủy điện thượng lưu sông Vu Gia - Thu Bồn có tác động tiêu cực đến chế độ thủy văn sông vùng Việc nhà máy thủy điện chuyển nước từ sông Vu Gia sang sông Thu Bồn làm suy giảm đáng kể dòng chảy hạ lưu sông Vu Gia, gây xâm nhập mặn vùng vùng Đại Lộc, Điện Bàn thành phố Đà Nẵng vào mùa kiệt (từ tháng đến tháng 8) 1.1.3 Đặc điểm địa chất Nhìn chung, cơng trình nghiên cứu đặc điểm địa chất khu vực nghiên cứu chủ yếu tập trung vào mảng lớn: là, nghiên cứu đặc điểm thạch học, hoạt động biến chất, biến dạng liên quan tới chuyển động kiến tạo xảy quy mơ nước tồn khu vực Đơng Dương; hai là, số nghiên cứu ban đầu đặc điểm động đất xảy liên quan tới hoạt động tích nước cho hồ thủy điện Sơng Tranh a Đặc điểm thạch học Nền đá gốc khu vực nghiên cứu chủ yếu đá biến chất tướng amphibolit, hình thành giai đoạn chuyển động tạo núi Indosini [1, 4-6] đá granit không bị ép phiến [10] Mặt phiến đá biến chất có hướng chủ đạo kéo dài theo phương vĩ tuyến, đơi chỗ bị uốn lượn cắm phía nam với góc dốc từ 450 đến dốc đứng Đập thủy điện Sông Tranh xây dựng đá biến chất phức hệ Trà Bồng hệ tầng Khâm Đức (hình 2) Bảng 10: Các thơng số trạng thái ứng suất pha Số T T Điểm khảo sát Số lượng mặt trượt Trục sigma Trục sigma Trục sigma (Phương Góc chúi) (Phương Góc chúi) (Phương Góc chúi) Hệ số elipsoid  Góc lệch trung bình (s,), (0) 2ST01/1 023 00 114 65 293 25 0.266 17 2ST37 024 57 153 22 253 22 0.523 10 2ST38 213 02 326 86 123 04 0.451 11 2ST40 229 12 126 49 329 38 0.333 12 2ST56 025 20 266 54 127 29 0.347 10 13 2ST65 196 06 011 84 106 00 0.503 14 2ST75 166 35 031 46 274 24 0.558 15 2ST83/1 022 19 198 71 292 01 0.740 16 2ST92-93 14 040 11 175 74 308 11 0.851 14 17 2ST94/1 226 39 094 39 340 27 0.730 12 18 2ST95 052 02 161 83 322 06 0.213 19 2ST98 042 30 226 60 133 02 0.848 14 20 2ST103 043 16 274 65 139 18 0.699 Hình 26: Pha 4: Trường ứng suất trượt bằng, với trục sigma phương bắc đông bắc, sigma phương tây bắc-đông nam 47 3.3.2 Đặc điểm ho ạt động pha chuy ển dịch hệ đứt gãy khu vực thủy điện Sông Tranh Đặc điểm hoạt động Công trình thủy điện Sơng Tranh xây dựng đá biến chất rắn phức hệ Trà Bồng hệ tầng Khâm Đức Yếu tố độ bền học đá (rock strength) có ý nghĩa quan trọng việc luận giải biến đổi ngưỡng ứng suất kháng trượt (frictional strength) khối đá khả dịch trượt mặt gián đoạn Kết phân tích xác định tính chất lý đá (bảng 11) cho phép phân chia đá gốc khu vực hồ thủy điện Sơng Tranh thành nhóm với đặc điểm lý sau: - Nhóm 1: đá gốc bị phong hóa, dập vỡ mạnh phân bố diện hẹp thuộc khu vực hạ lưu đập trung tâm thị trấn Bắc Trà My: nhóm có khối lượng riêng dao động khoảng từ 2.57-2.60 g/cm3, độ lỗ rỗng thay đổi từ 2.33-5.08%, cường độ kháng nén khơ gió nhỏ dao động khoảng 206-209 kg/cm3, cường độ kháng nén bão hòa dao động khoảng 277-181 kg/cm3, lực dính kết nhỏ (43-47 kg/cm2) Các tiêu lý cho thấy nhóm đá có kết cấu bở, liên kết, khả hút nước tốt, khả chịu lực dẫn tới dễ bị phá hủy có lực tác động - Nhóm 2: đá magma, đá biến chất, biến dạng dạng khối rắn phân bố diện rộng thân đập khu vực lân cận Đây nhóm đá gốc bị biến đổi, chủ yếu đá granitogneiss, gneiss amphibolite, mylonite Trong đó, nhóm granitogneiss, mylonite có khối lượng riêng dao động khoảng từ 2.7-2.9 g/cm3, đá gneiss amphibolite có khối lượng riêng dao động khoảng 2.93.04g/cm3, độ lỗ rỗng thay đổi từ 0.33-0.66%, cường độ kháng nén khơ gió lớn dao động khoảng 860-1232 kg/cm 3, cường độ kháng nén bão hòa dao động khoảng 814-1216 kg/cm3, lực dính kết lớn (135-185 kg/cm2) Các tiêu lý cho 48 thấy nhóm đá móng hồ thủy điện Sơng Tranh lân cận có kết cấu chặt xít, rắn chắc, khả hút nước kém, cường độ chịu lực tốt khó bị phá hủy Kết thí nghiệm mẫu lý đá khu vực đập thủy điện Sông Tranh lân cận cho phép kết luận đá khu vực đập hồ thủy điện Sơng Tranh có độ bền học cao 49 Bảng 11: Kết phân tích tính chất lý đá gốc khu vực hồ thủy điện Sông Tranh Số thứ Số hiệu tự mẫu 2ST 60 2ST 62 2ST 63 2ST 64 2ST78 Tên đá Granodiorite bị dập vỡ mạnh Vị trí lấy mẫu Thị trấn Trà My Bên trái hồ thủy điện Sông Tranh Gneiss đường Trà Mai Bên trái hồ thủy điện Sông Tranh Gabro đường Trà Mai Bên trái hồ thủy điện Sông Tranh Gneiss đường Trà Mai Cửa nhận nước hồ Amphibolit thủy điện Sông Tranh Độ Khối Độ ẩm ẩm lượng khơ gió bảo riêng hịa r Khối lượng thể tích Khơ gió Bão hịa g gbh W W % % 0.39 1.49 2.58 2.50 2.53 0.04 0.18 2.73 2.72 0.05 0.15 3.04 0.12 0.29 0.16 0.30 Cường độ Cường độ Module Độ Cường độ Góc Hệ số kháng kháng Lực Hệ số Module tổng Hệ số lỗ kháng nén ma sát biến Khơ nén kéo dính kết kiên cố đàn hồi biến Poisson mềm tuyệt rỗng khơ gió bão hịa khơ gió dạng đối gc n snkg % KG/cm2 2.49 3.49 208 181 2.72 2.72 0.37 869 3.02 3.02 3.02 0.66 2.92 2.90 2.91 2.90 2.85 2.82 2.83 2.82 g/cm3 g/cm3 g/cm3 g/cm3 skkg C Độ KG/cm2 30 34037' 44 3.3 0.87 0.83 0.64 0.23 823 67 38029' 137 8.3 0.95 2.36 1.89 0.36 1252 1216 72 40017' 185 10.6 0.97 4.28 3.48 0.32 0.68 916 882 69 39018' 152 8.6 0.96 3.02 2.43 0.25 1.05 1016 976 68 39037' 167 9.2 0.96 2.53 2.22 0.31 KG/cm2 KG/cm2 f k Ex105 E0x105 j 50 snbh m KG/cm2 Với đặc điểm đá gốc có tính đồng nhất, dạng khối độ bền học cao vậy, tác dụng trường ứng suất kiến tạo Cenozoi, đứt gãy khu vực nghiên cứu có xu hướng tái hoạt động kế thừa đới xung yếu có sẵn mặt phiến, mặt C chủ yếu Các chuyển động kiến tạo gây biến dạng dòn đứt gãy Trà Bui-Trà Nú để lại nhiều dấu ấn khác loại đá có chất thạch học khác Tính chất chuyển dịch đứt gãy xác định thông qua hàng loạt dấu hiệu động học: từ mặt trượt với hệ thống vết xước kiến tạo rõ nét, đến dịch chuyển lớp đánh dấu Các thị động học quan sát dọc theo đứt gãy cho thấy, đứt gãy trải qua hai pha chuyển dịch kiến tạo với kiểu chuyển động trượt Việc xác định trình tự tương đối hai pha chuyển động kiến tạo cho đứt gãy dựa mối quan hệ chồng chập cắt vết xước kiến tạo Pha chuyển dịch cổ – pha với đặc trưng trường ứng suất khu vực nén ép cực đại theo phương vĩ tuyến Trong pha này, đứt gãy Trà Bui-Trà Nú chuyển dịch theo chế trượt trái với vết xước nằm ngang đến chúi phía tây, góc pitch từ 0o đến 20o Trong pha (pha 2, 4), đứt gãy chuyển dịch theo chế trượt phải với vết xước chúi chủ yếu phía đơng, góc pitch thay đổi khoảng rộng từ 0o đến 30o Các đứt gãy phương tây bắc-đông nam Phước Hiệp-Trà Bui, đứt gãy Trà Tân, đứt gãy Phước Trà-Trà Sơn, đứt gãy Trà Đốc-Sông Trường đứt gãy Trà Giang đứt gãy phân nhánh kiểu Riedel; đứt gãy phương đông bắc-tây nam Trà Tân-Bắc Trà My đứt gãy phân nhánh kiểu Riedel’ đứt gãy phương vĩ tuyến Trà Bui-Trà Nú Các đứt gãy nhánh phương tây bắc-đơng nam có tính chất chuyển dịch chiều tương tự với đứt gãy Riêng đứt gãy nhánh phương đông bắc-tây nam Trà Tân-Bắc Trà My chuyển dịch theo chế trượt phải pha trượt trái pha muộn (pha 2, 3, 4) 51 Ở phần phía nam đứt gãy Trà Bui-Trà Nú, mặt đứt gãy phân nhánh phương tây bắc-đông nam Trà Leng; đứt gãy suối Tà Vi, đứt gãy phương vĩ tuyến suối Trà Leng-Trà Khê, đứt gãy nhánh phương đông bắc-tây nam Trà Giác-Trà Nú ghi nhận rõ nét vết xước kiến tạo có góc pitch nhỏ từ 0o đến 20o giữ nguyên tính chất chuyển dịch theo chế trượt pha hoạt động Như trình bày trên, đứt gãy phương kinh tuyến khu vực nghiên cứu hệ đứt gãy trẻ nhất, cắt qua phương cấu trúc khu vực Nghiên cứu mặt trượt vết xước kiến tạo đới khe nứt tách phương kinh tuyến đến bắc-nam cho thấy, chúng dịch trượt trái giai đoạn đầu (pha 3) dịch trượt phải giai đoạn cuối (pha 4) đồng thời với tính chất chuyển dịch phải đứt gãy phương tây bắc –đơng nam Trình tự chuyển dịch Ở vùng nghiên cứu, đứt gãy cắt qua đá biến chất granit không bị biến dạng dẻo có tuổi trước Trias muộn Vì vậy, việc xác định xác tuổi dịch trượt cho đứt gãy sở quan hệ xuyên cắt đá gốc khơng thực Do đó, tuổi chuyển động đứt gãy khu vực thủy điện Sông Tranh thực sở đối sánh với chế chuyển động đứt gãy khu vực lân cận Nghiên cứu mặt trượt kiến tạo đá trầm tích vụn thơ, tuổi Jura phủ bất chỉnh hợp đá chứa than bồn trũng Nông Sơn phía bắc khu vực nghiên cứu cho thấy: hai pha chuyển dịch trượt trái trượt phải đứt gãy phương vĩ tuyến tây bắc-đông nam ghi nhận đá trầm tích tuổi Trias muộn Jura Các nghiên cứu biến dạng dòn khối Kon Tum Nam Trung Bộ thực lần Rangin nnk [21] cho thấy, Cenozoi, khu vực nghiên cứu chịu tác động trường ứng suất: giai đoạn Cenozoi sớm giai đoạn Cenozoi muộn 52 Kết nghiên cứu luận văn xác định Cenozoi nay, khu vực nghiên cứu chịu tác động trạng thái ứng suất trượt Trường ứng suất có đặc trưng trục sigma dao động xung quanh phương thẳng đứng với góc dốc lớn, trục sigma có góc nghiêng thoải, gần nằm ngang có phương xoay theo chiều kim đồng hồ: pha chuyển dịch theo chế trượt trái (pha 1) trượt phải (pha 2, 3, 4) nêu diễn tương ứng với giai đoạn Cenozoi sớm Cenozoi muộn Như vậy, tính chất tuổi dịch trượt pha trượt trái pha trượt phải đứt gãy phương tây bắc-đông nam vĩ tuyến vùng nghiên cứu hoàn toàn tương tự với kết nghiên cứu Rangin nnk [21] Ngoài ra, nghiên cứu Rangin nnk [21] phát pha căng dãn Cenozoi muộn Nam Trung Bộ Tuy nhiên, phạm vi khu vực hồ chứa thủy điện Sông Tranh không ghi nhận dấu vết pha căng dãn cuối Ngược lại, chuyển dịch phải hệ thống đứt gãy phương tây bắc vĩ tuyến tiếp diễn đến Điều thể thông qua đới phá hủy tạo bột kiến tạo, sét kiến tạo bở rời quan sát thấy dọc đứt gãy Trà Bui-Trà Nú đứt gãy phân nhánh (hình 27) Hình 27: Đới bột, sét kiến tạo bở rời đứt gãy vĩ tuyến Trà Bui, Trà Nú phản ánh hoạt động đại đứt gãy 53 3.4 Mối quan hệ hoạt động đứt gãy phát sinh động đất khu vực thủy điện Sông Tranh Hơn trăm chấn tâm động đất ghi nhận vùng nghiên cứu thể đồ phân bố đứt gãy hình 28 cho thấy, chấn tâm động đất tập trung phía tây bắc hồ chứa thủy điện Sơng Tranh Hơn 90% số chấn tâm động đất phân bố dọc theo đứt gãy nhánh phương tây bắc-đông nam Trà Tân qua trung tâm hồ chứa thủy điện Sông Tranh đứt gãy Phước Trà-Trà Sơn qua vai trái đập Trong năm 2012, sau hồ thủy điện bắt đầu tích nước, năm 2013, động đất kích thích xuất với chấn tâm động đất phân bố tập trung dọc theo đứt gãy Trà Tân Các trận động đất xảy năm 2014, 2015 lại tập trung dọc đứt gãy Phước Trà-Trà Sơn Hình 28: Sơ đồ phân bố chấn tâm động đất kích thích khu vực hồ chứa thủy điện Sơng Tranh vùng có khả phát sinh đông đất 54 Động đất xảy liên tiếp sau hồ thủy điện tích nước với chấn tiêu nông (ở độ sâu khoảng 5-7 km) cho thấy việc tích nước hồ chứa thủy điện Sơng Tranh kích hoạt đứt gãy nhánh phương tây bắc-đông nam vốn trạng thái trượt phải Việc tích nước cho hồ thủy điện có khả làm thay đổi trạng thái ứng suất cục cách gia tăng ứng suất thẳng đứng giảm ứng suất hiệu dụng đá gốc tăng áp suất lỗ rỗng giảm lực kháng trượt Theo kết nghiên cứu thực Mark nnk [14] trạng thái ứng suất đại phía tây khu vực nghiên cứu, bồn trũng Khorat, đặc trưng định hướng trục nén ép cực đại theo phương kinh tuyến, trục nén ép cực tiểu theo phương vĩ tuyến, trục ứng suất trung gian gần thẳng đứng Trạng thái ứng suất gây nên dịch chuyển theo chế trượt phải hệ thống đứt gãy phương tây bắc-đông nam Như vậy, tác động trường ứng suất đại với việc tích nước hồ chứa, đứt gãy nhánh đứt gãy Trà Bui-Trà Nú có xu hướng gia tăng mức độ hoạt động Động đất khu vực nghiên cứu có khả tiếp tục phát sinh dọc đứt gãy nhánh phương tây bắc-đông nam, đặc biệt đứt gãy Trà Tân đứt gãy nhánh Phước Trà-Trà Sơn theo chế trượt phải 55 KẾT LUẬN Về đặc điểm hình học động học đứt gãy: Kết nghiên cứu đặc điểm biến dạng kiến tạo thực địa kết hợp với phân tích mơ hình số độ cao DEM ảnh vệ tinh Landsat ETM plus xác định đặc điểm hình học, động học 15 đứt gãy khu vực thủy điện Sơng Tranh Trong đó, có 11 đứt gãy phương vĩ tuyến tây bắc-đông nam hệ đứt gãy chủ đạo, phát triển kế thừa từ mặt phân phiến mặt C cấu trúc S/C đá biến chất, biến dạng dẻo; 02 đứt gãy phương đông bắc-tây nam 02 đứt gãy phương kinh tuyến Các đứt gãy phương đơng bắc-tây nam kinh tuyến có quy mô nhỏ bị chặn đứt gãy phương vĩ tuyến Các đứt gãy phương kinh tuyến hình thành muộn cắt qua phương cấu trúc khu vực vốn hình thành giai đoạn chuyển động kiến tạo Indosini Về đặc điểm trường ứng suất kiến tạo: Kết nghiên cứu luận văn xác định Cenozoi nay, khu vực nghiên cứu chịu tác động trạng thái ứng suất trượt Trường ứng suất có đặc trưng trục sigma daồđộng xung quanh phương thẳng đứng với góc dốc lớn, trục sigma có góc nghiêng thoải, gần nằm ngang có phương xoay theo chiều kim đồng hồ: pha chuyển dịch theo chế trượt trái (pha 1) trượt phải (pha 2, 3, 4) nêu diễn tương ứng với giai đoạn Cenozoi sớm Cenozoi muộn Kết nghiên cứu luận văn phù hợp với kết nghiên cứu ứng suất khu vực công bố Lịch sử hoạt động đứt gãy: Các đứt gãy xác định trải qua giai đoạn dịch trượt trái chiều Cenozoi Trong giai đoạn Cenozoi sớm (tương ứng với trường ứng suất kiến tạo pha 1), đứt gãy phương vĩ tuyến, phương tây bắc-đông nam dịch trượt trái, đứt gãy phương đông bắc-tây nam dịch trượt phải Trong giai đoạn Cenozoi muộn (tương ứng với trường ứng suất kiến tạo pha 2, 4), đứt gãy phương vĩ 56 tuyến, phương tây bắc-đông nam dịch trượt phải đồng thời với dịch trượt trái đứt gãy phương đông bắc-tây nam Riêng đứt gãy kinh tuyến chuyển động theo chế trượt trái pha sau chuyển sang chế dịch trượt phải pha cuối (pha 4) Mối quan hệ hoạt động đứt gãy với động đất khu vực hồ thủy điện Sơng Tranh 2: Việc tích nước hồ chứa thủy điện Sông Tranh làm thay đổi trường ứng suất cục khu vực nghiên cứu, làm tái hoạt động đứt gãy nhánh phương tây bắc-đông nam đứt gãy Trà Bui-Trà Nú Phần lớn trận động đất xảy năm 2012-2013 tập trung cánh treo đứt gãy nhánh Trà Tân chạy qua lịng hồ, đó, trận động đất xảy năm 2014, 2015 tập trung cánh treo đứt gãy nhánh Phước Trà-Trà Sơn đứt gãy chạy qua vai trái đập Số chấn tâm động đất kích thích cịn lại xuất dọc đứt gãy Suối Trà Leng-Trà Khê đứt gãy Trà Đốc-Sông Trường 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Nguyễn Văn Trang nnk (1997), Bản đồ Địa chất Khoáng sản Việt Nam, tỷ lệ 1:200.000 tờ Hội An tờ Quảng Ngãi, Tổng cục Địa chất Khoáng sản Việt Nam, Hà Nội Viện Vật lý Địa cầu (2003), Báo cáo đánh giá độ nguy hiểm động đất khu vực cơng trình thủy điện Sơng Tranh (phục vụ lập cáo cáo nghiên cứu khả thi), Hà Nội Vũ Văn Tích, Hồng Thị Thụy (2007), Tuổi đồng vị Ar-Ar đá granit pegmatit đới trượt cắt Trà Bồng -Hưng Nhượng ý nghĩa luận giải nhiệt kiến tạo khu vực, Tạp chí Địa chất, loạt A, số 300, 5-6/2007 Tiếng Anh An Yin (2010), Cenozoic tectonic evolution of Asia: A preliminary synthesis, Tectonophysics 488, PP 293-325 Claude Lepvrier, Henri Maluski, Nguyen Van Vuong, Delphine Roques, Valerica Axente, Claude Rangin (1997), Indosinian NW-trending shear zones within the Truong Son belt (Vietnam) 40Ar/39Ar Triassic ages and Cretaceous to Cenozoic overprints, Tectonophysics, V283, Issues 1-4, 30, PP 105-127 Claude Lepvrier, Nguyen Van Vuong, Henri Maluski, Phan Truong Thi, Tich Van Vu (2008), Indosinian tectonics in Vietnam, Comptes Rendus Geoscience, V340, Issues 23, PP 94-111 Franỗoise Roger, Henri Maluski, André Leyreloup, Claude Lepvrier, Phan Truong Thi (2007), U–Pb dating of high temperature metamorphic episodes in the Kon Tum Massif (Vietnam), Journal of Asian Earth Sciences, V30, Issues 3–4, 15, PP 565-572 58 G Zeilinger, J P Burga, N Chaudhryb, H Dawoodc, S Hussain (2000), Fault systems and Paleo-stress tensors in the Indus Suture Zone (NW Pakistan), Journal of Asian Earth Sciences 18 (2000), PP 547-559 Hai Thanh Tran, Khin Zaw, Jacqueline A, Halpin, Takayuki Manaka, Sebastien Meffre, Chun-Kit Lai, Youjin Lee, Hai Van Le, Sang Dinh (2014), The Tam Ky-Phuoc Son Shear Zone in central Vietnam: Tectonic and metallogenic implications, Gondwana Research, V26, PP 144-164 10 Harsh K Gupta (2012), A review of recent studies of triggered earthquakes by artificial water reservoirs with special emphasis on earthquakes in Koyna, India, Earth-Science Reviews 58 (2002), PP 279–310 11 Henri Maluski, Claude Lepvrier, André Leyreloup, Vu Van Tich, Phan Truong Thi (2005), 40Ar–39Ar geochronology of the charnockites and granulites of the Kan Nack complex, Kon Tum Massif, Vietnam, Journal of Asian Earth Sciences, V25, PP 653-677 12 J M Dupin, W Sassi, J Angelier (1993), Homogeneous stress hypothesis and actual fault slip: a distinct element analysis, Journal of Structural Geology, Vol, 15, No, 8, PP 1033-1043 13 Lepvrier C, H Maluski, Vu Van Tich, A Leyreloup, Phan Truong Thi, Nguyen Van Vuong (2004), The Early Triassic Indosinian orogeny in Vietnam (Truong Son Belt and Kontum Massif): implications for the geodynamic evolution of Indochina, Tectonophysics, 393, Issues 1-4, PP 87-118 14 Mark Tingay, Chris Morley, Rosalind King, Richard Hillis, David Coblentz, Robert Hall (2010), Present-day stress field of Southeast Asia, Tectonophysics, V482, PP 92-104 15 Nakano N, Yasuhito Osanai, Masaaki Owada, Tran Ngoc Nam, Punya Charusiri, Keo Khamphavong (2013), Tectonic evolution of high-grade 59 metamorphic terranes in central Vietnam: Constraints from large-scale monazite geochronology, Journal of Asian Earth Sciences, V73, PP 520-539 16 Nam Tran Ngoc, Yuji Sano, Kentaro Terada, Mitsuhiro Toriumi, Phan Van Quynh, Le Tien Dung (2001), First SHRIMP U–Pb zircon dating of granulites from the Kontum massif (Vietnam) and tectonothermal implications, Journal of Asian Earth Sciences, V19, Issues 1–2, PP 77-84 17 Nuretdin Kaymakci (2006), Kinematic development and paleostress analysis of the Denizli Basin (Western Turkey): implications of spatial variation of relative paleostress magnitudes and orientations, Journal of Asian Earth Sciences 27 (2006), PP 207–222 18 Olivier Lacombe (2012), Do fault slip data inversions actually yield “paleostresses” that can be compared with contemporary stresses? A critical discussion, Comptes Rendus Geoscience, 344 (2012), PP 159–173 19 OYO Corporation (2013), Research, Detailed Review of Geological Condition, Geodynamics and Geological Activities in Song Tranh Hydropower Area (Bac Tra My District, Quang Nam Province), No 01/2013/SACQI-OYO, Final Report 20 Pradeep Talwani (1997), On the Nature of Reservoir-induced Seismicity, Pure Apply Geophysics, 150 (1997), PP 473–492 21 Rangin C, P Huchon, X Le Pichon, H Bellon, C Lepvrier, D Roques, Nguyen Dinh Hoe, Phan Van Quynh (1995), Cenozoic deformation of central and south Vietnam, Tectonophysics, V251, Issues 1-4, 15, PP 179-196 22 Sandy Steacy (2005), Introduction to special section: Stress transfer, earthquake triggering, and time-dependent seismic hazard, Journal of Geophysical Research, Vol 110, b05s01 23 Vu Van Tich, Andrey Leyreloup, Henry Maluski, Claude Lepvrier, Chinh-hua Lo, Nguyen Van Vuong (2013), Metamorphic evolution of pelitic–semipelitic 60 granulites in the Kon Tum massif (south-central Vietnam), Journal of Geodynamics, V69, PP 148–164 24 Vũ Văn Tích, Henri Maluski, Nguyễn Văn Vượng (2007), Ar-Ar age of metamorphic and mylonitic rocks in northern part of Kon Tum massif: Evidence for the Indosinian movement along shear zone between Kon Tum masif and Truong Son belt, VNU Journal of science, Earth Sciences 23, PP 253-264 25 Wang Qingchen, Zhang Zhongpei & Lin Wei (2004), Late Tertiary faults and their paleostress along the boundary between the Kuqa Basin and the Tianshan Mountains, Chinese Science Bulletin 2004, Vol, 49 No 4, PP 374381 61 ... điểm thủy văn Nằm vùng có lượng mưa lớn, tỉnh Quảng Nam có hệ thống sơng suối phát triển với tiềm thủy điện lớn, đáng kể lưu vực hệ thống sông Vu Gia - Thu Bồn Hệ thống sông Thu Bồn hệ thống sông. .. ứng suất kiến tạo mối quan hệ với hoạt động đứt gãy khu vực thủy điện Sông Tranh 3.3.2 Đặc điểm hoạt động pha chuyển dịch hệ đứt gãy khu vực thủy điện Sông Tranh 3.4 Mối quan hệ hoạt động đứt gãy... HOẠT ĐỘNG KIẾN TẠO CÁC HỆ THỐNG ĐỨT GÃY KHU VỰC THỦY ĐIỆN SÔNG TRANH 2, TỈNH QUẢNG NAM 3.1 Đặc điểm hình học, động học hệ đứt gãy khu vực thủy điện Sông Tranh 3.1.1 Đặc điểm đứt gãy phương vĩ tuyến