CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VÙNG NGHIÊN CỨU
3.3 Đặc điểm kiến tạo
Vùng nghiên cứu nằm ở phía tây nam đới đứt gãy sơng Hồng, thuộc rìa đơng nam đới Phan Si Pan, các thành tạo địa chất bị biến chất và biến vị phức tạp.
Các tổ hợp thạch kiến tạo
Vùng nghiên cứu đã trải qua lịch sử phát triển kiến tạo đa kỳ và phức tạp, đặc trưng bởi các tổ hợp thạch kiến tạo sau:
- Tổ hợp thạch kiến tạo biến chất Proterozoi (PR1 nv, PR3-ε1 tk): phân bố ở
đơng bắc và tây bắc, có quan hệ kiến tạo với các thành tạo trẻ hơn và bị các trầm tích Đệ tứ phủ lên. Thành phần của tổ hợp gồm: đá phiến thạch anh, mica, amphibolit, biotit, quarzit. Được thành tạo trong bối cảnh cung đảo.
- Tổ hợp thạch kiến tạo lục nguyên màu xám (D1 bn): phân bố ở các đới Phan Si Pan, sông Đà, sông Hồng. Thành phần của tổ hợp gồm: đá phiến sét, bột kết, đá vôi màu đen. Được hình thành trong bối cảnh rìa lục địa thụ động.
- Tổ hợp thạch kiến tạo phun trào núi lửa (T1 vn): phân bố ở các đới sông Đà, Phan Si Pan, An Châu và Gô Lâm. Thành phần củ tổ hợp gồm: đá phiến sét than, cát kết, đá vôi, bazan pofirit và tuf riolit. Được thành tạo trong bối cảnh sinh núi.
- Tổ hợp thạch kiến tạo lục nguyên carbonat (T2 sb): phân bố ở các đới sông Đà, Phan Si Pan. Thành phần của tổ hợp gồm: cát kết, bột kết, sét than, đá vôi.
- Tổ hợp molat lục địa (N13 pl): phân bố rộng ở đới sông Đà. Thành phần của
tổ hợp gồm: tảng kết, cuội kết, sạn kết, cát kết hạt nhỏ và vừa màu xám đen, bột kết màu xám đen, thấu kính than nâu.
- Tổ hợp lục địa đa nguồn gốc (Q12-3 hn, Q13b vp, Q23 tb): phân bố khá nhiều
nơi, các đới Phan Si Pan, sông Đà, sông Hồng. An Châu… Thành phần của tổ hợp gồm: cát, sét, cuội, trầm tích, sườn tích. Chúng được hình thành trong bối cảnh hoạt động tách giãn sụt võng do quá trình tân kiến tạo.
Các đứt gãy kiến tạo (hình 3.2)
Vùng nghiên cứu chịu ảnh hưởng hoạt động kiến tạo mạnh mẽ của đới đứt gãy sông Hồng. Trong Kainozoi, đới đứt gãy sơng Hồng đóng vai trò là ranh giới giữa hai địa khối: Địa khối Nam Trung Hoa và địa khối Sundaland. Hoạt động kiến tạo của đới đứt gãy thể hiện 2 pha rõ rệt: pha sớm trong Oligocen – Miocen với cơ chế trượt bằng trái, nén ép chủ đạo với σ1 phương á vĩ tuyến (hình 3.3 và 3.4) và pha muộn trong Pliocen – Đệ tứ với cơ chế trượt bằng phải với σ1 phương á kinh tuyến.
Hoạt động pha muộn của đới đứt gãy sông Hồng là nguyên nhân phát sinh các hệ thống cộng sinh: đứt gãy phương TB – ĐN theo cơ chế trượt bằng phải và đứt gãy phương ĐB – TN theo cơ chế trượt bằng trái, đồng thời cũng là nguyên nhân hình thành các đứt gãy hướng kinh tuyến (địa hào Hịa Bình – Trung Hà, địa hào Miếu Môn,..) [8,10,12].
Nguồn [11] Hình 3.3: Đứt gãy nghịch có phương á kinh tuyến tại xã La Phù,
Thanh Thủy, Phú Thọ.
Nguồn [11] Hình 3.4: Đứt gãy nghịch có phương á kinh tuyến tại xã Tứ Mỹ,
Các hệ thống đứt gãy
Đứt gãy phương TB – ĐN
- Đới đứt gãy sông Hồng:
Đứt gãy sơng Hồng nằm phía đơng bắc khu vực nghiên cứu là đứt gãy bậc I, cỡ hành tinh với chiều rông của đới đạt hơn 10 km và chiều sâu hơn 60 km. Đứt gãy chạy theo hướng TB - ĐN, bắt đầu từ Tây Tạng, chạy theo sông Hồng ra biển Đông, kết thúc tại chạc ba phía nam Hải Nam. Đứt gãy sơng Hồng ở đây đóng vai trị quan trọng trong việc hình thành và phát triển địa hào Hà Nội [8].
Trong khu vực nghiên cứu, đứt gãy sông Hồng được thể hiện sắc nét trong cấu trúc địa chất cũng như trên địa hình. Tại khu vực Tam Nông, Thanh Sơn đứt gãy tạo nên một loạt các bậc địa hình, với các khe hẹp kéo dài phương TB – ĐN.
Trong khu vực Trung Hà hệ các mặt trượt phương TB – ĐN được thể hiện mạnh mẽ, kèm theo các dịch trượt được ghi nhận. Tại các điểm khảo sát đầu cầu Trung Hà các mặt trượt phương TB – ĐN có xu hướng cắm ngược lại, tức về phía tây nam, tạo với đứt gãy chính một địa hào hẹp trong giai đoạn Tân kiến tạo. Trong Tân kiến tạo đới đứt gãy sông Hồng trải qua các pha kiến tạo, với sự trượt ngang mạnh mẽ. Pha đầu có kiểu trượt trái, đặc trưng cho quá trình nén ép phương á vĩ tuyến. Pha sau theo cơ chế trượt phải tách giãn.
Tuy nhiên tại khu vực nghiên cứu, đặc biệt nổi rõ các hoạt động tách giãn phương AKT (phù hợp với pha 1, nén á vĩ tuyến) và pha tách giãn phương TB –ĐN.
+ Pha tách AKT thường tạo nên các dịch trượt dạng địa hào nhỏ phương AVT hoặc các trượt thuận phải cả các đứt gãy phương bắc đông bắc – nam tây nam. Các địa hào phương AVT tạo nên bởi các tách giãn cục bộ phương AKT có thể tìm thấy ở nhiều nơi dọc đứt gãy sông Hồng. Trong mặt cắt của trũng này có mặt các thành tạo cuội sỏi tướng lịng sơng và tập sét, sét than tướng đầm hồ. Tuy nhiên do bị đứt gãy sông Hồng khống chế nên chúng bám theo đứt gãy này và tạo cảm giác như chúng có phương TB – ĐN.
+ Pha tách phương TB – ĐN được phản ánh bằng một tổ hợp các dịch trượt của các mặt đứt gãy phương TB – ĐN, ĐB – TN, AKT. Các khe nứt phương ĐB –
TN gây trượt thuận, các khe nứt phương TB – ĐN có kiểu nghịch chờm, các khe nứt phương AVT trượt trái, các nứt phương AKT trượt phải. Đây là pha kiến tạo trẻ nhất trong khu vực nghiên cứu và hiện tại tiếp tục hoạt động, với các biểu hiện trượt thuận của các mặt trượt phương ĐB – TN trên núi Viên Nam, Ba Vì.
Có thể nói đới ĐG sơng Hồng đóng vai trị kiến tạo to lớn đối với sự hình thành và phát triển một loạt các cấu trúc Kainozoi ở mọi tỷ lệ ở vùng Tây Bắc Việt Nam.
- Đới đứt gãy Nghĩa Lộ - Hịa Bình
Đứt gãy Nghĩa Lộ - Hịa Bình chạy theo hướng TB – ĐN, phân bố ở phía tây nam khu vực nghiên cứu và được xếp vào đứt gãy bậc III. Đới đứt gãy Nghĩa Lộ - Hịa Bình có phương TB – ĐN, bắt đầu từ Mường Than (Than Uyên, Lai Châu) và kết thúc ở khu vực xã Yên Sơn (Thanh Sơn, Phú Thọ). Chiều sâu của đới đứt gãy Nghĩa Lộ - Hịa Bình có thể tới 30 - 40km theo tài kiệu trọng lực (Cao Đình Triều, 2002).
Đới đứt gãy Nghĩa Lộ - Hịa Bình cắt qua các thành tạo đá biến chất cổ Proterozoi, hệ tầng Sinh Quyền (PR1 sq), các đá trầm tích tuổi Paleozoi như
Bản Nguồn (D2 bn),…, các thành tạo Mesozoi như hệ tầng Suối Bàng (T3 sb),..
Trong đới đứt gãy Nghĩa Lộ - Hịa Bình có nhiều trũng được lấp đầy bởi các trầm tích tuổi Neogen - Đệ tứ.
Là đứt gãy cổ tái hoạt động trong Tân kiến tạo nên hai cánh của đứt gãy Nghĩa Lộ - Hịa Bình cịn có các đứt gãy bậc cao chạy song song. Ngồi ra, ở hai cánh đứt gãy còn phát triển hệ thống đứt gãy bậc cao phương AKT, đặc biệt ở khu vực Văn Miếu (vết lộ C75), Tân Minh (vết lộ C77),.. (hình 3.2).
Dịch trượt bằng phải của ĐG Nghĩa Lộ - Hòa Bình từ Pliocen đến nay còn được phản ánh rất rõ qua những kiến trúc tạo bởi giữa nó và cấu trúc tách dãn Đệ tứ, phương AKT, mút đông nam thuộc địa phận xã Yên Sơn (Thanh Thủy, Phú Thọ) và nhiều khe nứt cộng ứng, nhiều mặt trượt có vết xước được sinh ra trong trường ứng suất kiến tạo trượt bằng phương nén AKT [8].
Cho dù dọc đới đứt gãy có thấy khá phổ biến hiện trạng nứt – trượt đất, đặc biệt là trượt các taluy dương quốc lộ 32, đoạn qua đèo Ách, đèo Khế; rồi một số chỗ thấy có sự đổi hướng dịng chảy của sơng suối từ ĐB – TN sang TB – ĐN khi trùng
với các đứt gãy phương TB – ĐN trong đới đứt gãy Nghĩa Lộ - Hịa Bình, rồi sự xuất lộ của nhiều nguồn nước nóng ở cánh tây nam đứt gãy, đoạn từ Tú Lệ đến Ba Khe nhưng với đặc điểm địa mạo già cỗi của các thung lũng mà đứt gãy chạy qua cũng như sự yên lặng của hoạt động động đất, có thể nói hoạt động hiện đại của đứt gãy là yếu.
- Đứt gãy Thanh Sơn
Đứt gãy Thanh Sơn rẽ ra từ đứt gãy sông Hồng ở khu cực Âu Lâu (Trấn Yên – Yên Bái) rồi theo hướng đông nam dọc theo một dải liên tiếp các trũng kéo qua Vân Hội (Trấn Yên) tới Ngọc Lập (Yên Lập, Phú Thọ) thì vào khu vực nghiên cứu. Trong khu vực nghiên cứu, từ Ngọc Lập, ĐG Thanh Sơn tiếp tục chạy theo hướng đông nam rồi sang bờ phải sông Đà đến Kỳ Sơn (Hịa Bình) thì dừng lại. Chiều dài đứt gãy Thanh Sơn khoảng 99 km, trong đó 39 km nằm trong khu vực nghiên cứu [8].
Trong đới phát triển các đá Mesozoi, đặc biệt là các đá bazơ thuộc phức hệ Ba Vì, cho thấy chiều sâu của ĐG lớn có thể xuyên vỏ. Ngoài ra, trong đới ĐG Thanh Sơn cịn phát triển các trầm tích Đệ tứ nguồn gốc aluvi, deluvi, eluvi. Điều này chứng tỏ ĐG Thanh Sơn hoạt động trong Đệ tứ và hiện đại theo cơ chế trượt bằng phải và thuận, trong đó thành phần thuận có xu hướng tăng ở mút đơng nam.
Dập vỡ, uốn nếp, phân phiến và dịch trượt theo các quy mô khác nhau trong đới là rất mạnh. Phân tích khe nứt kiến tạo tại các vết lộ trong đới ĐG Thanh Sơn cho thấy trong đới phát triển hệ thống khe nứt phương TB – ĐN, song song hoặc gần song song với ĐG Thanh Sơn và đa số chúng nghiêng dốc khoảng 60 – 80o về phía đơng bắc. Biểu hiện hoạt động hiện đại của đứt gãy Thanh Sơn ở mức trung bình yếu.
Gần song song và cách đứt gãy Thanh Sơn khoảng 7 km về phía đơng bắc là đứt gãy Thạch Khoán. Đứt gãy này chạy dọc thung lũng kéo từ La Phù qua Thạch Khoán lên đến Giáp Lai, với chiều dài khoảng 17 km chạy trùng sơng Đà, đoạn có hướng chảy từ đơng nam lên tây bắc đi qua Đoan Hạ lên La Phù. Đặc điểm dập vỡ các đá dọc đứt gãy này cũng cho thấy nó có mặt trượt cắm thẳng đứng hơi
có xu thế nghiêng về đông bắc. Đứt gãy Thạch Khoán đã bị cắt bởi đới đứt gãy AKT Hồ Bình – Trung Hà và đứt gãy phương ĐB – TN đi qua Thạch Động, La Phù. Đi kèm đứt gãy phát triển các trũng Đệ tứ phương á kinh tuyến ở mút tây bắc đứt gãy (khu vực Giáp Lai) và mút tây nam đứt gãy (đứt gãy Trung Hà – Hịa Bình). Hoạt động của các pha biến dạng tạo nên các bồn trầm tích trẻ với độ gắn kết kém, độ rỗng hiệu dụng lớn có khả năng chứa nước tốt và có khả năng thốt nhiệt tốt từ manti đi lên. Hai yếu tố này là điều kiện thành tạo nguồn nước nóng ở khu vực này. Hoạt động hiện đại của đứt gãy thể hiện rõ thông qua điểm nước khống nóng xuất lộ ở vị trí nút giao của đứt gãy Thạch Khốn và đứt gãy ĐB – TN La Phù – Thạch Động.
Đứt gãy phương ĐB – TN
Trong khu vực nghiên cứu tồn tại các đứt gãy ĐB – TN nhưng là những đới đứt gãy nhỏ. Trong hoạt động hiện đại, các đứt gãy phương ĐB – TN có kiểu dịch trượt bằng trái. Như đứt gãy ĐB – TN đi qua Thạch Động – La Phù đã đề cập ở phần trên tại nút giao của nó với đứt gãy Thạch Khốn đã xuất lộ nước nóng [8].
Trong khu vực Thuần Mỹ, đứt gãy F1 chạy ở phía đơng vùng và phát triển theo hướng TB – ĐN (hình 3.5). Đứt gãy là ranh giới giữa trầm tích Triat hệ tầng sơng Bôi và Protezozoi. Những dấu hiệu về địa tầng biểu hiện sự tồn tại của đứt gãy trên mặt đất khơng có. Nhưng sự phân bố của các điểm nước khống trong khu thăm dị chứng tỏ ở đây tồn tại đứt gãy. Kết hợp đo vẽ địa chất thuỷ văn với đo địa vật lý (cả trên mặt, lẫn trong lỗ khoan) đã phát hiện ra đứt gãy nhánh F1’ của đứt gãy F1.
Đứt gãy F1’ chạy theo hướng ĐB – TN dài 750m (trong khu thăm dò). Chiều rộng đới phá huỷ kiến tạo là 20m. Chiều dày biểu kiến của đới phá huỷ kiến tạo gặp ở LK1 – 42,7m cịn ở LK2 - 46m. Trong đới này đá vơi bị dập nát, liên kết thành dăm kết vôi màu xám, trắng loang lổ. Đây chính là đới chứa nước khống. Tại LK1 nhiệt độ cao nhất đo được ở chiều sâu (50-82)m là (42 – 42,38)oC, còn lại LK2 ở
chiều sâu (49 – 93)m nhiệt độ (42 – 42,72) oC.
Tại các lỗ khoan nhỏ khai thác nước khoáng gần đứt gãy F1’ có nhiệt độ cao, ra xa đứt gãy nhiệt độ giảm dần.
Đứt gãy hướng kinh tuyến
- Đứt gãy AKT Trung Hà - Hịa Bình
Đứt gãy Trung Hà – Hịa Bình có phương AKT với chiều dài trên 50 km, tính từ ngã ba sơng Hồng – sơng Đà ở phía bắc, đến nơi kết thúc làng Chăm (thị xã Hịa Bình) phía nam tạo nên một thung lũng sơng. Trũng có dạng địa hào. Hai bên rìa tây và đông của trũng phát triển hai đới ĐG song song. Cả hai đới này đều xuất phát từ đới sông Hồng và là những đứt gãy hoạt động trong thời gian hiện đại (hình 3.7) [10].
Theo nhiều tài liệu địa chất, dựa theo phân tích bình đồ cấu trúc của vùng đứt gãy Trung Hà – Hòa Bình bị đứt gãy sơng Hồng chặn ở phía bắc. Nó như là một trũng tách giãn dạng cánh gà của đới đứt gãy sông Hồng sinh ra và chịu sự chi phối của đới đứt gãy này [8,10,12].
Đứt gãy Trung Hà – Hịa Bình được xác định như ranh giới giữa các thành tạo cổ Proterozoi – Paleozoi phía tây có mức độ biến chất và biến vị mạnh mẽ và phía đơng là khối magma phun trào Viên Nam có tuổi Pecmi muộn. Như vậy đây là một ranh giới giữa hai khối địa chất có thành phần, nguồn gốc và tuổi khác nhau.
Đoạn phía bắc, đứt gãy Trung Hà – Hịa Bình kéo dài 23 km. Đoạn này bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi hoạt động của các đứt gãy phương TB – ĐN, nó bị hệ thống đứt gãy Thanh Sơn - Tu Vũ cắt ngang và chia làm hai đoạn rõ rệt với biên độ biểu kiến tới 10 km theo kiểu trượt trái. Các tách giãn này đều mang dấu ấn của các hoạt động trượt trái của hệ thống đứt gãy phương TB – ĐN (thuộc pha sớm). Phía
bắc nó bị đứt gãy sơng Hồng chặn lại. Sự chuyển dịch theo cơ chế trượt bằng phải đã tạo nên ở nơi tiếp giáp của chúng với đứt gãy Trung Hà – Hịa Bình các vùng sụt lún như hình tam giác tại La Phù – Thuần Mỹ. Khu vực tam giác Thanh Thủy có xuất lộ nước khống nóng tại các lỗ khoan.
Đoạn phía nam, đứt gãy Trung Hà – Hịa Bình có dạng địa hào với chiều rộng của đới sụt kiểu địa hào dao động từ 1 - 2 km và chiều dài 27 km. Địa hào được khống chế bởi đứt gãy chính phía dọc sườn phía đơng địa hào có xu hướng thẳng đứng hoặc nghiêng về phía tây chút ít và đứt gãy đối ứng phía bờ tây cắm ngược lại (cắm phía đơng).
Theo nghiên cứu, các trũng dọc theo đứt gãy Trung Hà – Hịa Bình được lấp đầy bởi các thành tạo Đệ tứ và hiện đại nhưng biểu hiện sụt lún mạnh mẽ theo kiểu địa hào hoạt động của đới đứt gãy Trung Hà – Hịa Bình trong giai đoạn hiện tại không rõ nét. Điều này cho thấy, hiện tại đứt gãy Trung Hà – Hịa Bình khơng có biểu hiện hoạt động mạnh theo kiểu địa hào trên toàn tuyến.
Trong khi đó một số đứt gãy nhánh phương ĐB – TN hay á vĩ tuyến lại có biểu hiện hoạt động. Đặc biệt như hệ thống trượt theo các đứt gãy hình cung trên sườn bắc khối núi Ba Vì, tạo nên các bậc sụt và vách trượt, tập trung tại hai khu vực chính là núi Ba Vì – Da Dê ở phía bắc và núi Viên Nam ở phía nam. Biên độ trượt