CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP ĐO SÂU TỪ TELUA
2.1. Hệ thống đứt gãy khu vực nghiên cứu
Đứt gãy là một yếu tố kiến tạo rất quan trọng của vỏ Trái Đất và thạch quyển. Hệ thống đứt gãy được hình thành và phát triển trong suốt lịch sử tiến hóa địa chất lâu dài của Trái Đất từ cách nay hơn 4 tỷ năm. Trên bình đồ kiến trúc hiện đại của địa cầu còn lưu giữ mạng lưới đứt gãy hết sức phức tạp, gồm nhiều chủng loại khác nhau về kích cỡ, đường phương phát triển, về cơ chế tạo thành, về vai trò của chúng trong cấu trúc địa chất vỏ Trái Đất.
Tại Việt Nam, hệ thống Đứt gãy hết sức phức tạp và đa dạng về độ lớn cũng như tuổi thành tạo. Hình 2.1 thể hiện các đứt gãy chính trên lãnh thổ Việt Nam [9].
Đới đứt gãy sông Hồng (ĐĐGSH) là hệ thống đứt gãy lớn nhất, hoạt động mạnh mẽ nhất và phá huỷ, phiêu di các khối kiến trúc mạnh nhất ở lãnh thổ Việt Nam. Trên đất liền đới có chiều dài hơn 1560 km, bắt nguồn từ Veixi, Trung Quốc chạy dọc theo thung lũng sông Hồng phương Đông Nam xuống Lào Cai, tiếp tục phát triển tới bờ biển Việt Nam rồi đổi hướng và kéo xuống tận Nam Biển Đơng (hình 2.2). Phần ĐĐGSH trên lãnh thổ Trung Quốc đã được nghiên cứu khá đầy đủ, trong khi đó phần cịn lại trên lãnh thổ Việt Nam lại chưa được nghiên cứu chi tiết. Vì vậy cơng tác nghiên cứu đặc trưng cấu trúc, địa động lực và hoạt động động đất ĐĐGSH trên phạm vi lãnh thổ Việt Nam là cần thiết và có ý nghĩa khoa học.
Hình 2.2. Sơ đồ Đới Đứt gãy sơng Hồng đoạn Lào Cai – Ninh Bình
Trên lãnh thổ Việt Nam, ĐĐGSH kéo dài trên diện rộng nên có tầm ảnh hưởng và vai trị quan trọng trong nền kinh tế quốc dân vì nó ảnh hưởng trực tiếp tới các cơng trình xây dựng, các nhà máy thủy điện (Thác Bà, Hịa Bình, sơng Đà…) hay các khu công nghiệp lớn ở miền Bắc Việt Nam cũng như hệ thống đê điều của đồng bằng Bắc Bộ, các mỏ khoảng sản, dầu khí….ĐĐGSH hoạt động tích cực trong giai đoạn hiện đại, gây ra nhiều tai biến địa chất môi trường như động đất, trượt lở đất đá, xói mịn bờ sơng. Hậu quả để lại nghiêm trọng đối với nền kinh tế quốc dân và đời sống an sinh xã hội nên việc tìm hiểu nắm rõ các cơ chế hoạt động kiến tạo, cơ chế dịch chuyển nhằm cung cấp cơ sở khoa học cho việc xây dựng, quy hoạch các cơng trình, phát triển bền vững vấn đề an sinh xã hội trong khu vực nghiên cứu.
Hoạt động của ĐĐGSH là nhân tố quan trọng trong việc hình thành hai loại kiến trúc đặc biệt. Loại thứ nhất là dải biến chất cao của móng uốn nếp cổ kéo dài từ Veixi đến Việt Trì. Loại kiến trúc thứ hai là bồn Kainozoi sông Hồng kéo dài từ nam Việt Trì, dọc theo đồng bằng sơng Hồng ra vịnh Bắc Bộ và tiếp tục kéo dài đến vùng thềm lục địa Quy Nhơn (cù lao Xanh) với tổng chiều dài trên 1.500 km và chiều rộng tối đa đến 150 km. Trong lịch sử phát triển Kainozoi, ĐĐGSH đóng vai trị một kiến trúc phá hủy kiến tạo cơ bản trên bình đồ kiến trúc hiện đại của lãnh thổ và vùng biên Việt Nam nói riêng và Đơng Nam Châu Á nói chung [3].
Các cơng trình nghiên cứu gần đây mà tiêu biểu nhất là cơng trình nghiên cứu của P.Tapponier [31] trong các năm 80, 90 của thế kỷ 20 đã khẳng định ĐĐGSH là hệ thống trượt bằng (Stripke slip) quy mô hành tinh được tạo ra trong Kainozoi do q trình xơ húc của mảng Ấn Độ vào mảng Âu – Á làm khối Sundaland thúc trượt và quay dọc đới đứt gãy này.
Vào Kainozoi sớm đứt gãy trượt bằng trái với cự ly bằng hoặc lớn hơn 500 km, làm dịch chuyển khối Nam Trung Hoa về phía Tây Bắc, cịn khối kiến trúc Indosinia dịch về phía Đơng Nam. Rìa các khối kiến trúc này bị phá huỷ mạnh mẽ, sinh kèm hàng loạt đứt gãy cấp 3 cùng phương, cùng tính chất dịch ngang trái mạnh như đứt gãy sơng Lô, sông Chảy, Yên Bái - Nghĩa Lộ, Mù Cang Chải - Phong Thổ.
Kèm theo đứt gãy cấp 3 này là các đới đứt gãy sông Công - Đại Từ. Ngoài đới đứt gãy cấp 2 trên cịn có các đới đứt gãy lông chim sinh kèm có phương Á vĩ tuyến Bắc Ninh - Mông Dương. Vào Kainozoi muộn tất cả các đứt gãy cấp 3,4 sinh kèm với phương Tây Bắc - Đơng Nam đều có tính chất dịch trượt phải mạnh mẽ và đẩy khối kiến trúc Indosinia về phía Tây Bắc, tạo lực ép mạnh dọc đứt gãy Lai Châu - Điện Biên. Trong khi đó khối kiến trúc Nam Trung Hoa đẩy về Đơng Nam và gây lực ép mạnh dọc đới đứt gãy phương Đông Bắc - Tây Nam là Bắc Ninh - Mông Dương. Hàng loạt đoạn, khúc ngăn, dọc theo các đứt gãy thuộc hệ đứt gãy sông Hồng bắt gặp di chỉ của các pha hoạt động đứt gãy vào thời kỳ Mesozoi muộn. Cấu trúc địa chất về hai cánh của đứt gãy sơng Hồng hồn tồn xa lạ nhau, không thể nào gép nối được với nhau, và tới thời kỳ Kanoizoi chúng mới kề ghép lại với nhau. Nếu kéo ghép phần Tây Bắc Việt Nam về phía Tây bắc 500 - 600 km ta có thể thấy rằng vào Paleozoi, thậm chí cả Mesozoi đứt gãy sông Hồng không đóng vai trị phân chia kiến trúc lớn có chế độ địa động lực khác nhau. Vùng Hà Giang và vùng Thanh Hoá vào Paleozoi sớm là một bồn trầm tích thống nhất kiểu rìa lục địa thụ động [1].
Nếu lưu ý rằng, dãy núi Con Voi nằm kẹp giữa đứt gãy sơng Hồng về phía Tây Nam và đứt gãy sơng Chảy về phía Đơng Bắc thì hoạt động dịch trượt của ĐĐGSH xảy ra trong Kainozoi do khối Ấn Độ xô húc vào khối Âu Á trong Kainozoi đã làm khối Indochina dịch trượt, tạo ra đới biến dạng sâu nhiệt độ cao dọc dãy núi Con Voi. Quá trình dịch trượt đã làm tăng áp suất, nhiệt độ, dẫn tới làm tái nóng chảy cục bộ đá có thành phần axit và phát triển mạnh q trình migmatit và granit đồng sinh [8].
Trên lãnh thổ Việt Nam hoạt động của ĐĐGSH không chỉ tạo ra đới biến chất dãy núi Con Voi ở phía Tây Bắc, mà cịn tạo ra trên đồng bằng và vịnh Bắc Bộ bồn trầm tích sơng Hồng. Bồn trầm tích này được lấp đầy bởi các thành tạo Kainozoi dày 14 - 15 km và được khống chế về phía Tây Nam bởi các đứt gãy sơng Hồng, sơng Chảy, cịn về phía Tây Bắc là các đứt gãy sông Lô, đứt gãy Kiến Thụy.
Sự tồn tại bồn trũng sơng Hồng là minh chứng có sức thuyết phục cao về hoạt động mà ĐĐGSH tạo ra trong Kainozoi.
Trong đề án nghiên cứu trọng điểm thuộc chương trình nghiên cứu cơ bản
“Đới ĐGSH, đặc điểm địa động lực, sinh khống và ảnh hưởng đối với mơi trường hiện đại” tác giả Phạm Năng Vũ và nnk có nghiên cứu cấu trúc sâu đới đứt gãy
sông Hồng từ các số liệu đo địa vật lý như địa chấn, trọng lực [8]…. Các kết quả xử lý tổng hợp các số liệu địa chấn, trọng lực và số liệu đo mật độ đất đá dọc thành giếng khoan tại một số tuyến cắt qua đới đứt gãy đã khẳng định đới ĐGSH là đới đứt gãy sâu, hoạt động của nó đã làm Manti trồi nhơ cao đáng kể, so với các khu vực nằm ngồi đới đứt gãy thì mặt Moho trồi cao hơn từ 4 km đến 6 km. Đồng thời càng về phía trung tâm đới lún chìm sâu của bồn trũng sông Hồng Manti thượng trồi lên càng cao. Hoạt động nâng trồi của Manti đã làm phun trào bazan ở trung tâm bồn trũng sơng Hồng và có thể làm nóng chảy các lớp đá nằm sát mặt Moho.
Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng hoạt động của ĐĐGSH bao gồm các pha như sau: Pha tách giãn Eocen và Oligocen (3630 tr.n), pha nén ép sớm vào cuối Oligocen (3025.5 tr.n), pha tách giãn muộn xảy ra ở khu vực giữa đứt gãy sông Lô và sông Chảy vào Miocen sớm (25.515.5 tr.n), pha bình ổn cuối Miocen
(15.510.5 tr.n), pha nén ép muộn cuối Miocen muộn đầu Pliocen (xấp xỉ 5.5 tr.n), pha đơn nghiêng bình ổn và hoạt động tách giãn ở phần Tây Nam vịnh Bắc Bộ.
Hoạt động của đới đứt gãy chủ yếu tập trung dọc một địa hào hẹp nằm giữa đứt gãy Kiến Thụy và đứt gãy sông Lô ở phía Đơng Bắc và đứt gãy sông Hồng, sơng Chảy về phía Tây Nam. Đồng thời hoạt động của đới đứt gãy có xu hướng dịch chuyển dần từ phía Đơng Bắc về phía Tây Nam. Ở khu vực đồng bằng và vịnh Bắc Bộ hoạt động của đới đứt gãy tạo ra một hệ thống đứt gãy sụt bậc mở rộng dạng đuôi ngựa làm bồn trũng sơng Hồng tụt bậc sâu dần về phía Tây Nam.
Các đứt gãy của ĐĐGSH có xu hướng xoay đường phương theo chiều kim đồng hồ làm các đứt gãy nằm ở phía Nam vùng biển Thanh Hóa bị xoay đi một góc 20°, từ hướng Tây Bắc – Đông Nam song song hướng kinh tuyến. Sự thay đổi
đường phương của các đứt gãy là dấu hiệu chỉ ra rằng, trong quá trình thúc trượt vào mảng Âu – Á, khối Indochina bị trượt xoay theo chiều kim đồng hồ.
Theo tác giả Trần Nghi bồn trũng sông Hồng là khu vực có hoạt động địa chất và kiến tạo hết sức phức tạp, thành phần thạch học bồn trũng sơng Hồng được lấp đầy bởi trầm tích cát bột sét có nguồn gốc phong hóa chủ yếu từ miền xâm thực của phức hệ sông Hồng. Cát kết đa khống chọn lọc và mài mịn kém: acko-litic, thạch anh-litic, grauvac và grauvac-litic, từ dưới lên trên thành hệ lục nguyên được cung cấp và phân dị từ một nguồn chính là do sơng Hồng cổ mang tới, được sắp xếp thành 7 chu kỳ trong mối quan hệ nhân quả với hoạt động địa động lực. Vì vậy các chu kỳ trầm tích của bồn sơng Hồng được cấu thành bởi các phức hệ tướng châu thổ, đầm lầy ven biển và biển nông [10].
Bên cạnh các nghiên cứu về đặc điểm biến dạng và biến chất, thành phần dọc ĐĐGSH, rất nhiều cơng trình nghiên cứu đã được triển khai nhằm xác định tuổi của quá trình biến chất. Theo Leloup P.H thì zizcon, monazite và titanit amphibol của khối Diancang Shan và Ailao Shan nằm dọc ĐĐGSH có tuổi 2628 tr.n. Tương tự các đá Gnei của dãy núi Con Voi có tuổi từ 26.830.6 tr.n [22].
* Đứt gãy chính sơng Hồng
Đứt gãy chính Sơng Hồng (ĐGSH) thuộc hệ thống ĐĐGSH, dài trên 900 km theo phương Tây bắc - Đông nam với bề rộng 1020 km, trùng với thung lũng sông Hồng (đoạn từ Lào Cai đến Việt Trì), đứt gãy là ranh giới Tây nam của bồn trũng Kainzoi sông Hồng tại khu vực Hà Nội.
Đứt gãy có phương phát triển Tây Bắc - Đơng Nam, cắm về phía Đơng Bắc và tạo nên bậc địa hình mặt ranh giới cơ bản vỏ Trái đất. Độ chênh lênh lệch độ sâu về hai cánh của đứt gãy đối với mặt Moho có thể đạt tới 45 km (3236 và 2834
km), tương ứng như vậy đối với mặt Conrad và mặt kết tinh là 46 km (1218 km)
và 24 km (04 km). Có nơi có thể đạt giá trị 8 km biến động mặt Conrad như ở khu vực trung tâm trũng sông Hồng. Độ sâu ảnh hưởng của đứt gãy là lớn hơn 60 km.
chia miền cấu trúc. Phía Đơng bắc là cấu trúc dương tương đối, biểu hiện là các đường đồng mức (Từ Lào Cai đến Yên Bái) và cục bộ nhỏ nối nhau thành chuỗi (đoạn cuối đứt gãy), có giá trị thay đổi trong khoảng -455 mGal. Phía Tây Nam là cấu trúc âm tương đối, thể hiện là các đường đồng mức dạng dải theo phương đứt gãy có giá trị dị thường -7010 mGal. Bản thân đứt gãy trùng với dải gradient
ngang dị thường trọng lực có cường độ trung bình 1 3mGal/km. Đứt gãy cũng thể
hiện ranh giới phân chia miền cấu trúc dị thường từ hàng khơng, thành phần Ta. Phía Đơng Bắc là cấu trúc dương tương đối, thể hiện là các đường đồng mức dạng dải và dị thường cục bộ nhỏ có giá trị thay đổi trong khoảng -16040 nT. Phía Tây nam là cấu trúc âm tương đối, thể hiện là các đường đồng mức rất lớn và dị thường cục bộ với giá trị âm và dương xen kẽ nhau ở đoạn từ Yên Bái đến Nam Định có giá trị dị thường -400200 nT. Gradient ngang trung bình dị thường từ cục bộ nhỏ tạo thành chuỗi cùng phương đứt gãy cường độ trung bình 35nT/km, đoạn giữa đứt gãy
gần Hà Nội có giá trị cường độ 1020nT/km.
Theo tác giả Nguyễn Đăng Túc, ĐGSH gồm đứt gãy chính, một đứt gãy phụ lớn và một số đứt gãy phụ nhỏ. Đứt gãy chính giới hạn phía Tây Nam dải biến chất dãy núi Con Voi và cũng là giới hạn phía Tây Nam các trũng Kanozoi, nằm ở phía nam sơng Hồng, biểu hiện rõ trên bề mặt địa hình. Về phía Đơng Bắc đứt gãy chính có đứt gãy phụ Lào Cai - Việt Trì dài chừng 250 km, phương TB - ĐN, giới hạn Đông Bắc các trũng Kainozoi, nằm ở phía bắc sơng Hồng. Đứt gãy Lào Cai - Việt Trì tách từ đứt gãy chính ở gần điểm địa đầu biên giới Việt - Trung, cách đứt gãy chính chừng 1 km ở thị xã Lào Cai, chừng 9 km ở Việt Trì [7].
Đứt gãy Lào Cai - Việt Trì tách ra ít nhất 4 đứt gãy phụ dài 4 - 5 km về phía Đơng Bắc, kết hợp với hướng trượt phải của đới đứt gãy tạo nên cấu trúc kiểu đi ngựa, có tính chất đứt gãy nghịch. Ở giữa đứt gãy chính và đứt gãy Lào Cai - Việt Trì, theo dấu hiệu địa mạo cịn có các đứt gãy phụ ngắn phương á kinh tuyến, dài 1- 5 km. Về phía Tây Nam đứt gãy chính từ Lào Cai đến Việt Trì chia làm ba phân đoạn: Bát Xát - Bảo Thắng, Bảo Thắng - Văn Yên, Văn Yên - Thanh Thuỷ. Ngăn cách giữa các phân đoạn là trũng tách giãn lớn lấp đầy trầm tích Đệ tứ (hình 2.3)
Hình 2.3. Kiến trúc đới đứt gãy sông Hồng – sông Chảy đoạn Lào Cai – Việt Trì
ĐGSH: Đứt gãy sông Hồng, ĐGSC: Đứt gãy sông Chảy, ĐGĐH – TH: Đứt gãy Đoan Hùng – Tiền Hải, ĐGLC – VT: Đứt gãy Lào Cai – Việt Trì
Trên đây là những giới thiệu sơ lược về hệ thống đứt gãy khu vực nghiên cứu, việc tìm hiểu những vấn đề này giúp ích cho tác giả có những khái qt hơn về đối tượng nghiên cứu, từ đó việc áp dụng phương pháp đo sâu từ telua vào tìm hiểu đối tượng sẽ đưa đến những kết luận chính xác hơn và đem lại hiệu quả cao trong quá trình nghiên cứu.