Sử dụng các phương pháp nghiên cứu kinh điển như cổ từ, phân tích cấu trúc địa chất trầm tích, địa mạo-kiến tạo, địa chấn-động đất,... kết hợp với những phương pháp phân tích hiện đại như viễn thám, tuổi tuyệt đối C14, OSL-SAR, phản xạ vitrinit,... các tác giả đã tái tạo quá trình hoạt động kiến tạo của đới đứt gãy Sông Hồng theo từng thời đoạn trong Kainozoi, đồng thời đánh giá được nguy cơ gây nên động đất của nó trong tương lai.
Kỷ yếu Hội nghị: Nghiên cứu “Khoa học Trái đất Môi trường” DOI: 10.15625/vap.2019.00098 KIẾN TẠO ĐỚI ĐỨT GÃY SÔNG HỒNG (PHẦN LÃNH THỔ VIỆT NAM) TRONG KAINOZOI QUA CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỔ TỪ, CẤU TRÚC TRẦM TÍCH, ĐỊA MẠO-KIẾN TẠO VÀ ĐỘNG ĐẤT Nguyễn Quốc Cường1*, Cung Thượng Chí1 , Phan Đơng Pha2, Hoàng Văn Thà1 Viện Địa chất, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam, E-mail: cuongnqdc@gmail.com Viện Địa chất Địa vật lí biển, Viện Hàn lâm Khoa học Cơng nghệ Việt Nam TĨM TẮT Sử dụng phương pháp nghiên cứu kinh điển cổ từ, phân tích cấu trúc địa chất trầm tích, địa mạo-kiến tạo, địa chấn-động đất, kết hợp với phương pháp phân tích đại viễn thám, tuổi tuyệt đối C14 , OSL-SAR, phản xạ vitrinit, tác giả tái tạo trình hoạt động kiến tạo đới đứt gãy Sông Hồng theo thời đoạn Kainozoi, đồng thời đánh giá nguy gây nên động đất tương lai Từ khóa: Kiến tạo Đới đứt gãy Sơng Hồng, cổ từ, trầm tích, địa mạo, động đất GIỚI THIỆU Đới đứt gãy Sông Hồng (ĐĐGSH) xuất phát từ Cao nguyên Tây Tạng kéo dài 900 km theo hướng đông nam tới vịnh Bắc Bộ đới phá hủy kiến tạo khu vực lớn hành tinh, phân cách hai địa khối Hoa Nam phía đơng bắc Trung Ấn phía tây nam Dọc đới đứt gãy phát triển khối đá biến chất cao: Xuelong Shan, Diancang Shan, Ailao Shan Dãy Núi Con Voi Trên lãnh thổ Việt Nam, Dãy Núi Con Voi (DNCV), phần lõi ĐĐGSH giới hạn đứt gãy Sơng Chảy (ĐGSC) phía đơng bắc đứt gãy Sơng Hồng (ĐGSH) phía đơng nam, phân cách vịm nâng Sơng Chảy với khối xâm nhập Fansipan phía tương ứng Dọc đứt gãy phát triển trũng trầm tích lục nguyên Đệ Tam nhỏ, hẹp, kéo dài theo phương đứt gãy: Bảo Yên, Sông Lô (ĐGSC); Lào Cai, Phố Lu-Trái Hút, Yên Bái, Phà Ghềnh, Trung Hà (ĐGSH) Theo mơ hình xoay trượt ngang Tapponnier ĐĐGSH hình thành phát triển hậu đụng độ đại lục Ấn Độ Á-Âu từ Oligoxen đới xoay trượt ngang trái, với biên độ dịch trượt khoảng 700±200 km tốc độ dịch trượt từ 3-5 cm/năm khoảng thời gian từ 34-17 triệu năm trước Và sau chuyển sang xoay trượt ngang phải vào khoảng từ triệu năm trước đến nay, (Tapponnier & nnk., 1986, 1990) Nghiên cứu cổ từ (Chí & nnk, 1999, 2000, 2013) xoay theo chiều kim đồng hồ địa khối Trung Ấn Kainozoi không đáng kể Nghiên cứu trình trồi nguội khối biến chất cao, đặc biệt DNCV Việt Nam, liên quan đến hoạt động kiến tạo ĐĐGSH, để xác định thời gian chế độ địa động nó, nhiều nhà địa chất quan tâm nghiên cứu nhiều khác biệt, thời điểm khởi đầu nâng lên đông nguội đá biến chất, (Leloup et al., 1995, 2001; Harrison et al., 1996; Nam & nnk., 1998; Wang et al., 1998, 2000; Zhang and Scharer, 1999; Maluski et al., 2001; Garnier & nnk., 2002; Gilley et al., 2003; Anczkiewicz et al., 2007 and Viola & Anczkiewicz, 2008; Zelazniewicz et al., 2009, 2013; ) Nghiên cứu cấu trúc biến dạng kiến tạo đá trầm tích, đặc biết động lực phá hủy viên cuội thành phần cuội kết bồn trũng trầm tích dọc ĐĐGSH phần kiểm chứng kết nghiên cứu trình trồi nguồi DNCV đồng thời tái tạo lại mơ hình địa động ĐĐGSH theo thời đoạn tích tụ, tạo đá, hình thành phát triển trũng trầm tích dọc theo nó, (Cường & nnk., 2000, 2004, 2009, 2013) Nghiên cứu địa mạo - kiến tạo xác 109 Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2019 định chế hoạt động biên độ, tốc độ dịch trượt ĐĐGSH Kỷ Đệ Tứ, (Zuchiewicz, Cường et al., 2001, 2004, 2009, 2013) Nghiên cứu tính chất địa chấn trận động đất xảy lịch sử đánh giá nguy động đất tương lai khả mức độ tái hoạt động Đ ĐGSH (Cường& nnk., 2000, 2004, 2009, 2013; Pha & nnk., 2018, 2019) CỔ TỪ So sánh số liệu cổ từ thu thập từ lớp đá trầm tích tuổi Creta Paleogen hai Khối Hoa Nam Trung Ấn cho thấy Khối Hoa Nam ổn định tồn mảng Á-Âu từ Kỷ Creta Có khả ĐĐGSH khơng phải ranh giới hai khối mơ hình xoay trượt ngang Tapponnier Một số số liệu cổ từ thu khu vực phía Tây Nam đới đứt gãy Khối Hoa Nam xoay không đáng kể suốt Kainozoi, dẫn đến khả có biến dạng lớp phủ bên thay liên quan đến tồn thạch Cũng có ảnh hưởng q trình xoay trượt ngang Khối Trung Ấn, xa phía tây nam ĐĐGSH Tuy nhiên, khơng quan sát thấy xoay vòng theo chiều kim đồng hồ từ khu vực (Chí and Geissman, 2013) CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT ĐÁ TRẦM TÍCH Các phức hệ đá trầm tích Đệ Tam lấp đầy bồn trũng dọc ĐGSH ĐGSC chủ yếu lớp cuội tảng dăm kết dày phía lớp cát kết dày bên xen kẹp lớp cát kết, bột kết sét kết mỏng, với thấu kính than nâu Tuổi chúng xác định theo tác giả khác từ Eoxen, Oligoxen, Mioxen Plioxen Việc liên hệ địa tầng bồn trũng với bồn trũng khác khu vực tranh cãi Chúng tạm gọi chung tuổi Đệ Tam không phân chia cho trầm tích Từ việc phân tích pha hoạt động kiến tạo ứng với thời kì tạo đá tương đối theo trật tự thời gian sớm muộn Hầu hết lớp đá trầm tích bị phá hủy mạnh mẽ, đặc biệt thấy rõ viên cuội thành phần cuội kết Phân tích phá hủy kiến tạo thành tạo trầm tích này, khe nứt đa dạng viên cuội thành phần cuội kết vết nứt, đai - cơ, đứt gãy tách, trượt, xác định lịch sử biến dạng kiến tạo liên quan đến pha hoạt động khác ĐĐGSH đối sánh với trình trồi nguội DNCV Hoạt động kiến tạo ĐĐGSH trình hình thành phát triển bồn trũng trầm tích mà khống chế chia thành pha theo trình tự sau: (1)- Pha chủ yếu hình thành khe nứt đồng trầm tích liên quan đến xoay trượt ngang trái – thuận Đây có lẽ thời điểm đánh dấu khởi đầu nâng lên đông nguội Khối biến chất DNCV (2)- Tiếp theo phát triển đứt gãy thuận xoay trượt ngang trái túy (pure sheare) liên quan với tách giãn (3)- Sau xuất cặp đứt gãy trượt ngang phải trái cộng ứng chế độ xoay trượt ngang trái đơn giản (simple shear) kết hợp chủ yếu với tách giãn liên quan đến trồi lên mạnh mẽ đông nguội nhanh DNCV (4)- Và cuối đảo nghịch kiến tạo với tái hoạt động đứt gãy thuận đứt gãy trượt thành đứt gãy chờm nghịch chế độ xoay trượt ngang phải, liên quan đến thời kì trồi nguội thứ hai DNCV (Cường & nnk., 2000, 2009, 2013; Pha & nnk., 2018, 2019) Kết phân tích phản xạ vitrinit Hệ tầng Cổ Phúc Trũng Lào Cai cho thấy nhiệt độ thành tạo than nâu nằm khoảng 53-97 oC Như hệ tầng nâng lên đến 1.8 km có lẽ bắt đầu vào khoảng triệu năm trước chế độ kiến tạo bị nghịch đảo ĐỊA MẠO-KIẾN TẠO Phân tích địa mạo bao gồm nghiên cứu biến dạng cấu trúc địa mạo thực địa sử dụng đồ địa hình, ảnh hàng khơng, ảnh vệ tinh ảnh vệ tinh DEM (SRTM) để phát yếu tố địa mạo-kiến tạo dị thường xác định biên độ tốc độ chuyển động kiến tạo gây chúng 110 Kỷ yếu Hội nghị: Nghiên cứu “Khoa học Trái đất Môi trường” Từ yếu tố địa mạo định cho dịch trượt ngang trượt thuận, kết hợp với kết định tuổi OSL-SAR (optically stimulated luminescence, single aliquot regenerative dose technique) C14, so sánh với kết đo lặp GPS (Tô & nnk., 2001, 2013) biên độ tốc độ dịch trượt ĐĐGSH xác định sau: Các dấu hiệu hoạt động đứt gãy trượt trẻ dọc ĐĐGSH bao gồm: xê lệch (biến vị) dịch chuyển thung lũng sơng (10-50 m đến gần 13 km), thay đổi hình thái hệ thống thủy văn, thung lũng suối bị chặn đầu (cướp dòng chảy), gờ trượt-chắn, mặt trượt đứt gãy xếp dạng cánh gà (en echelon), thềm nón phóng vật bồi tích bị dịch trượt, đoạn thung lũng sông (khe suối) mặt trượt lớn cao đến 30-50 m có dạng tuyến tính Đoạn ĐN ĐĐGSH có thành phần trượt thuận lớn xác nhận phát triển mạnh mẽ sườn trượt tam giác, thềm bào mòn bị dòng chảy bề mặt nâng cao thung lũng treo ĐĐGSH có phương TB-ĐN, thường kèm với trũng kiểu pull-apart graben nhỏ hẹp, lấp đầy trầm tích lục nguyên hạt thô tuổi Oligoxen Neogen lớp bồi tích mỏng Đệ Tứ Ở đây, cuội cuội kết Đệ Tam thường bị nứt, không cuội không bị nứt lớp bồi tích Đệ Tứ DọcĐĐGSH xuất với tần suất cao tượng trượt đất với lớp bùn đá mương xói xâm thực Trượt, lở lớn ĐĐGSH xảy khứ trận động đất mạnh Nghiên cứu địa mạo - kiến tạo phân đoạn nằm lãnh thổ Việt Nam ĐĐGSH cho thấy trình phá hủy đứt gãy trượt thời kì Đệ Tứ có tốc độ khoảng 0.43 1.1 mm/năm đoạn đứt gãy riêng biệt có độ dài khoảng 8-10 km 20-25 km, 5.5-7.8 mm/năm cho toàn dịch chuyển, tốc độ nâng đại 0.1 mm/năm ĐỊA CHẤN Nghiên cứu cuội nứt để xác định mức độ hoạt động địa chấn theo thời gian triển khai Trũng Lào Cai Trong viên cuội thành phần cuội kết Đệ Tam bị nứt vỡ dịch trượt mạnh mẽ cuội cuội kết Holoxen nằm thềm có độ cao đến m, định tuổi C14 370 - 570 năm lại không bị nứt Tuy nhiên quan sát thấy nhiều viên cuội nứt cuội kết nằm thềm cao 20 - 24 m có tuổi C14 2300 năm với mật độ cỡ – viên cuội nứt/ 1m2 Loại trừ nguyên nhân khác, cho cuội nứt trường hợp xảy đồng thời với động đất (co-seismic) Từ việc định tuổi C14 cho bậc thềm có độ cao khác trên, ta tính tốc độ chuyển động thẳng đứng ĐĐGSH, cho phân đoạn dọc Trũng Lào Cai Những trận động đất lưu sử sách địa chấn kế ghi khoảng 100 năm lại cho thấy dọc ĐĐGSH khơng có trận động đất mà M > Các trận động đất có M < khơng đủ mạnh để làm nứt cuội hàng loạt Từ suy khoảng thời gian để trận động đất mạnh M5+ hoạt động trở lại nhanh 370 năm không lâu 2300 năm (H.6) KẾT LUẬN Từ kết phân tích định lượng vừa thực kết hợp với việc tổng hợp kết nghiên cứu trước đây, lịch sử hoạt động kiến tạo chung ĐĐGSH có đặc điểm đây: (1) Các bồn trũng trầm tích dạng graben, bán graben dọc ĐĐGSH hình thành chế độ xoay trượt trái thuận đới đứt gãy (2) Các hệ tầng trầm tích Đệ Tam nâng lên với biên độ đến 2,4 km chuyển động xoay trượt phải ĐĐGSH (nghịch đảo kiến tạo) (3) Tốc độ nâng bề mặt Holoxen muộn cỡ khoảng mm/năm (4) ĐĐGSH phát sinh trận động đất lớn M5+ Thời gian động đất trở lại với M mạnh tương tự 370 năm, không lâu 2300 năm 111 Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2019 Lời cảm ơn Cơng trình nghiên cứu tài trợ Quỹ Phát triển Khoa học Công nghệ Quốc gia (NAFOSTED) cho đề tài mã số: 105.01-2014.38 Nguyễn Quốc Cường làm chủ nhiệm TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Anczkiewicz R., Viola, G., Müntener, O., Thirlwall, O., Villa, I.M., & Cuong N.Q (2007) Structure and shearing conditions in the Day Nui Con Voi massif: Implications for the evolution of the Red River shear zone in northern Vietnam Tectonics, 26, doi: 10.1029/2006TC001972 [2] Chi C.T., Geissman W (2013) A review of the paleomagnetic data from Cretaceous to lower Tertiary rocks from Vietnam, Indochina and South China, and their implications for Cenozoic tectonism in Vietnam and adjacent areas Journal of Geodynamics, 69 [3] Cuong N.Q., Tokarski A.K., Świerczewska A., Zuchiewicz W.A & Yem N.T (2013) Late Tertiary tectonics of the Red River Fault Zone: Structural evolution of sedimentary rocks Journal of Geodynamics, 69 [4] Pha P.D., Tokarski A.K., Świerczewska A., Waliczek M., Strzelecki P., Krąpiec M., Cuong N.Q (2019) Neotectonic (Miocene to recent) vertical movements in the Lao Cai Basin (Red River Fault Zone, Vietnam): An approach to seismic hazard assessment Journal of Asian Earth Sciences https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2019.103885 [5] Viola G & Anczkiewicz R (2008) Exhumation history of the Red River shear zone in northern Vietnam: New insights from zircon and apatite fission-track analysis J Asian Eart Sci., 33 [6] Zuchiewicz W., Nguyen Quoc Cuong, Jerzy Zasadni, Nguyen TrongYem (2013) Late Cenozoic tectonics of the Red River Fault Zone, Vietnam, in the light of geomorphic studies Journal of Geodynamics, 69 112 ... vào khoảng triệu năm trước chế độ kiến tạo bị nghịch đảo ĐỊA MẠO-KIẾN TẠO Phân tích địa mạo bao gồm nghiên cứu biến dạng cấu trúc địa mạo thực địa sử dụng đồ địa hình, ảnh hàng khơng, ảnh vệ tinh... trượt đất với lớp bùn đá mương xói xâm thực Trượt, lở lớn ĐĐGSH xảy khứ trận động đất mạnh Nghiên cứu địa mạo - kiến tạo phân đoạn nằm lãnh thổ Việt Nam ĐĐGSH cho thấy trình phá hủy đứt gãy trượt... (SRTM) để phát yếu tố địa mạo -kiến tạo dị thường xác định biên độ tốc độ chuyển động kiến tạo gây chúng 110 Kỷ yếu Hội nghị: Nghiên cứu “Khoa học Trái đất Môi trường” Từ yếu tố địa mạo định cho dịch