Sự quay các trục X và Y

  

Ex Excos Eysin (1.25a)     Ey Exsin Eycos (1.25b)    Hx Hxcos Hysin (1.25c)     Hy Hxsin Hycos (1.25d)

Bằng cách tổ hợp các phương trình (1.22) và (1.25) chúng ta thu được:       

       Ey Z Hyx x Z Hyy y (1.26b) với                 Zxx 1 Zxx Zyy Zxy Zyx Zxx Zyy

2 sin2 cos2 (1.27a)

                Zxy 1 Zxy Zyx Zxy Zyx Zxx Zyy 2 cos2 sin2 (1.27b)                 Zyx 1 Zxy Zyx Zxy Zyx Zxx Zyy 2 cos2 sin2 (1.27c)                 Zyy 1 Zxx Zyy Zxy Zyx Zxx Zyy 2 sin2 cos2 (1.27d)

Việc tìm kiếm các hướng chính là quay các trục đo cho tới khi trùng với các trục phân cực Xo,Yo trong trường hợp mà các trở kháng tenxơ đường chéo Zxx và

Zyy bằng khơng. Việc tìm kiếm này có thể được thực hiện bởi phương pháp giải

tích bằng cách tính góc o để cho Zxx2 Zyy2 là cực tiểu, hoặc Zxy2 Zyx 2 là cực đại. Trong hai trường hợp chúng ta thu được:

       2 2 * * 4 yx xy yy xx yx xy yy xx yx xy yy xx o Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z tg           (1.28)

Biết ongười ta có thể tính Zxy(o) và Zyx(o) theo hai hướng chính và từ đó suy ra hai điện trở suất biểu kiến tenxơ chính axyvà ayx theo công thức của Cagniard:

 

axy 0 2, T Zxy o 2 (1.29a)

 

ayx 0 2, T Zyx o 2 (1.29b) Theo các công thức (1.27a) và (1.27d), người ta nhận thấy rằng:

    

Zxx Zyy Zxx Zyy (1.30a)

    

Zxy Zyx Zxy Zyx (1.30b)   

Zxx ZyyvàZxy  Zyx vì vậy là bất biến. Kết quả là người ta có thể định nghĩa một thông số mới “SK” được gọi là độ lệch (skew):

SK Z Z Z Z xx yy xy yx    (1.31)

Trong trường hợp cấu trúc 2D, Zxx  Zyy bằng 0 theo (1.23a) và (1.23d). Kết quả là SK cũng bằng 0. Thực tế, thơng số SK khơng chính xác bằng 0, và giá trị của nó chỉ ra mức độ xấp xỉ một cấu trúc 2D.

1.2.4. Độ sâu thâm nhập

Trong trường hợp môi trường dưới đất là đồng nhất và đẳng hướng và với giả thiết sóng phẳng, chúng ta thấy rằng trường MT có dạng đơn giản (1.9):

Fm F emo ikz F e mo i z p      ( 1) (1.32) với FE hoặc H, m=x hoặc y. Fmo là trường ở mặt đất, và

p10 T

2 10

3

  (1.33)

Biểu diễn (1.32) chỉ ra rằng trường MT giảm theo hàm mũ và độ sâu, nói một cách khác là trường tập trung ở lân cận bề mặt đất theo một hiện tượng đã biết gọi là hiệu ứng da. Sự tập trung được đặc trưng bởi thơng số p có thứ ngun độ dài và được gọi là “độ sâu thâm nhập”. Theo (1.33), p càng lớn khi chu kỳ T càng lớn và điện trở suất môi trường đất đá càng lớn. Với những đơn vị thực tế p tính bằng

km,  tính bằng .m, T tính bằng s, thì p 1 T

2 10 . Độ sâu thâm nhập p là định

nghĩa thuần t tốn học, nó khơng biểu thị độ sâu nghiên cứu, đại lượng phụ thuộc vào cấu trúc dưới đất. Dù sao đi nữa các giá trị bằng số của p cho chỉ thị về độ sâu nghiên cứu này trong những trường hợp đơn giản. Đối với phần lớn các đá thường gặp, điện trở suất thực thay đổi giữa 1 .m đến 1000 .m, khi đó độ sâu thâm nhập có thể thay đổi giữa vài chục met tới hàng chục km đối với các chu kỳ thay đổi giữa 103 đến 103 giây. Với dải chu kỳ này trong những điều kiện thuận lợi có thể sử dụng phương pháp MT để nghiên cứu đầy đủ vỏ Trái Đất từ bề mặt tới độ sâu 20 – 30 km. Hình 1.5 minh họa độ sâu thâm nhập của sóng điện từ phụ thuộc vào điện

Hình 1.5. Độ sâu thâm nhập của sóng điện từ phụ thuộc vào chu kỳ và điện trở suất

1.2.5. Cơ sở địa điện của phương pháp đo sâu từ telua

Như đã nêu ở trên thông số vật lý đo đạc được bằng phương pháp đo sâu từ telua là độ dẫn điện, đo bằng S/m. Nhưng thông số thường hay được đề cập tới là nghịch đảo của độ dẫn chính là điện trở suất. Định luật Archie, ban đầu được đưa ra để miêu tả độ dẫn của trầm tích bão hịa nước, thường được coi là xấp xỉ bậc nhất đối với độ dẫn tổng cộng của môi trường:

m f m  

Hình 1.6. Điện trở suất của đất đá và khống vật (Qomarudin, 1994) [28] Trong đó m và f là độ dẫn của môi trường đá khối và của chất lỏng một Trong đó m và f là độ dẫn của môi trường đá khối và của chất lỏng một cách tương ứng, số mũ m có giá trị nằm giữa 1 và 2; giá trị 2 được chỉ ra bằng thực nghiệm là thích hợp đối với một dải rộng các đá tới độ sâu vùng giữa vỏ Trái Đất. Điện trở suất của đất đá trong vỏ Trái Đất có thể thay đổi nhiều bậc độ lớn (hình 1.6, hình 1.7) và phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nhiệt độ, độ rỗng, phân bố của phần rỗng, chất lỏng chứa trong đó (hịa tan ít nhiều muối), hàm lượng các ngun tố dễ bay hơi, sự có mặt của một số khoáng vật dẫn, như các sulfure kim loại và than chì [20]. Điều phải chú ý là tồn tại sự tương phản nhất định giữa các đá trầm tích trẻ (độ gắn kết yếu, điện trở suất nhỏ) và các đá trầm tích cổ (có độ gắn kết lớn hơn, điện trở suất lớn hơn), sự tương phản mạnh của điện trở suất giữa các đá trầm tích dù trẻ hay cổ (có điện trở suất 10-1000 .m) và các đá hoả thành và đá biến chất của phần vỏ bên trên (điện trở suất 1000 - 10000 .m). Đối với môi trường phân lớp, bất đẳng hướng, thì điện trở suất theo hướng dọc theo lớp sẽ nhỏ hơn điện

100.000 10.000 1.000 100 10 1 0,1 0,01

Băng nước biển

Permafrost N­íc ngät Nước mặn Nước, nước ngầm Đơlơmit, đá vơi Ci kÕt

Than non, than Cát kết Đá phiÕn Tills Sỏi và cát Sét Các đá trầm tích (Đá biến chất) Vỏ cứng Felsic) Vïng mỊm Mafic (C¸c đá hỏa thành: Saprolite Các trầm tích băng h Lớp nước Than chì Sulfit dạng khối ỏ ha thnh v ỏ bin chất Khiên Các đá khơng chøa n­íc §é dÉn (mS/m) 0,01 0,1 1 10 100 1.000 10.000 100.000 §iƯn trë st (Ohm.m)

trở suất theo hướng vng góc với mặt phân lớp. Trong thực tế điều này thường gặp khi đo đạc ở khu vực các đứt gãy, hoặc các vùng đá biến chất bị phân phiến, điện trở suất dọc theo hướng đường phương của đứt gãy (hoặc theo hướng phân phiến) sẽ nhỏ hơn điện trở suất theo hướng vng góc với đường phương của đứt gãy (vng góc với hướng phân phiến). Các đặc trưng về điện trở suất nêu trên là những dấu hiệu quan trọng để có thể nghiên cứu cấu trúc địa chất nói chung và nghiên cứu cấu trúc của các đứt gãy nói riêng qua việc tìm hiểu cấu trúc điện trở suất của môi trường thu được từ việc đo đạc thăm dị sâu từ telua.

Hình 1.7. Dải điện trở suất của các vật liệu (Jones, 1992) [20]

1.000.000 100.000 10.000 1.000 100 10 1 0,1 0,01 Điện trở (Ohm.m) Các ỏ kt tinh Trm tớch tr Trầm tích c Lớp vỏ bên trên Lớp vỏ bên di

Manti trờn i dng

Manti trờn lc a

Dung dịch mi 1% (50 S/m) Dung dÞch mi 5% (50 S/m) Líp máng graphit 1% (5x10 S/m)4

CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM HỆ THỐNG ĐỨT GÃY KHU VỰC NGHIÊN CỨU VÀ CÔNG TÁC THU THẬP SỐ LIỆU 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, sông 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 sông Lô, sông Chảy, Yên Bái - Nghĩa Lộ, Mù Cang Chải - Phong Thổ.

Kèm theo đứt gãy cấp 3 này là các đới đứt gãy sơng Cơng - Đại Từ. Ngồi 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 sơng Hồng khơng đóng vai trị phân chia kiến trúc lớn có chế độ địa động lực khác nhau. Vùng Hà Giang và vùng Thanh Hố 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 sông 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 khoáng và ảnh hưởng đối với môi 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 (3630 tr.n), pha nén ép sớm vào cuối Oligocen (3025.5 tr.n), pha tách giãn muộn xảy ra ở khu vực giữa đứt gãy sông Lô và sông Chảy vào Miocen sớm (25.515.5 tr.n), pha bình ổn cuối Miocen

(15.510.5 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