Chỉ số SL đƣợc xác định bởi công th c (Hack., 1973) [28]:
L L H SL
Trong đ : SL là chỉ số gradient chi u dài dòng chảy; ∆H/∆L là độ dốc dòng chảy trên đoạn ∆L hay là gradient (∆H là sự thay đổi độ cao của đoạn dòng chảy ∆L), L là chi u dài của dịng chảy và đƣợc tính từ điểm cao nhất của dịng chảy tới điểm tính giá trị SL (Hình 1.4).
Chỉ số SL tăng rõ rệt khi chạy qua các loại đá c độ b n cao. Tuy nhiên, khi dòng chảy trên các đá c độ b n thấp mà giá trị SL cao thì đ là iểu hiện của hoạt động ki n tạo hiện đại vì khi đ sự đi u chỉnh tr c diện dọc của dòng chảy đối với độ kháng c t của đá đƣợc coi là khá nhanh ch ng. Do đ , chỉ số SL đƣợc dùng để xác định hoạt động ki n tạo hiện đại.
Tƣơng ng trên cùng một n n thạch học, cùng một ch độ ki n tạo, cùng một quá trình ngoại sinh trong giai đoạn bình ổn sẽ định hình ra nh ng đặc trƣng hình thái địa hình riêng biệt phù hợp với đi u kiện môi trƣờng đ . Do đ , n u có nh ng thay đổi bất thƣờng của chỉ số SL sẽ là bằng ch ng cho sự mất bình ổn. Đ chính là các hoạt động ki n tạo trẻ.
1.3.2.3. Chỉ số độ uốn khúc chân sườn núi (Smf)
Chỉ số Smf phản ánh sự c n ằng gi a quá trình ào m n, x m thực của d ng chảy tạo lên dạng địa hình uốn lƣợn trƣớc núi và quá trình hoạt động ki n tạo thẳng đ ng hình thành lên dạng mặt trƣớc núi thẳng nổi ật.
Chỉ số độ uốn lƣợn mặt trƣớc núi đƣợc tính theo cơng th c: Smf = Lmf / Ls
Trong đ :
Smf là chỉ số độ uốn lượn mặt trước núi
Lmf là chiều dài mặt trước núi dọc theo chân núi (chiều dài đường bình độ thấp nhất) (m).
Ls là chiều dài khoảng cách mặt trước núi (m). (Hình 1.5)
Nhƣ vậy mặt trƣớc núi liên quan đ n các chuyển động nâng lên thì sẽ có dạng tƣơng đối thẳng khi đ Lmf nhỏ dẫn đ n Smf nhỏ. Nhƣng n u tốc độ nâng lên này giảm bớt hoặc ngừng thì q trình xói mịn sẽ b t đ u hình thành dạng uốn lƣợn trƣớc núi khi đ Lmf lớn dẫn đ n Smf lớn và chỉ số uốn lƣợn mặt trƣớc núi này ngày càng tăng theo thời gian.
Hình 1.5: Sơ đồ tính chỉ số độ uốn lượn mặt trước núi Các bước tiến hành tính tốn chỉ số uốn lượn mặt trước núi:
Thành lập lên bản đồ số độ cao (DEM) của khu vực nghiên c u.
S dụng ph n m m arcgis 10.2 chuyển từ d liệu bản đồ số độ cao (DEM) sang dạng polyline, hoặc s dụng ngay d liệu từ bản đồ địa hình để tính.
Chia khu vực nghiên c u ra từng đoạn (mỗi đoạn phải c đặc điểm v hình thái, cấu trúc của dịng chảy và của thung l ng và thành ph n thạch học tƣơng tự nhau).
Tính giá trị các đại lƣợng Lmf,Lsvà Smf
K t hợp với bản đồ địa chất của khu vực. Từ đ rút ra nhận xét v tính chất chuyển động ki n tạo của khu vực nghiên c u.
Chỉ số uốn lƣợn mặt trƣớc núi c ng nhƣ chỉ số Gradient độ dài dòng chảy là nh ng thông số định lƣợng giúp ta xác định tính chất chuyển động ki n tạo thẳng đ ng. Chỉ số Smf đặc biệt hấp dẫn bởi vì nó có thể tính tốn đƣợc rất nhanh và dễ dàng từ ảnh hàng khơng, ảnh vệ tinh, mơ hình số độ cao độ (DEM) hay trực ti p từ bản đồ địa hình.
1.3.2.4. Chỉ số về tính khơng đối xứng của bồn thu nước (AF)
Chỉ số bất đối x ng của bồn thu nƣớc (Drainage basin asymmetry) là chỉ số thể hiện sự bất đối x ng gi a hai n a bồn thu nƣớc thơng qua việc tính diện tích của bồn thu nƣớc. Từ đ , ngƣời ta có thể luận giải đƣợc tính chất của chuyển động ki n tạo theo mặt c t ngang của khu vực nghiên c u. Nguyên nhân của sự bất đối x ng đ là:
Do sự khác nhau về đặc điểm giữa hai nửa của bồn thu nước: sự khác
nhau v đặc điểm cấu tạo đá gi a hai n a bồn thu nƣớc càng lớn thì tính bất đối x ng càng cao. Bên nào c đặc điểm cấu tạo từ đá g n k t y u hoặc bở rời thì sẽ có diện tích lớn hơn. Và ngƣợc lại, ên nào c đặc điểm thạch học là nh ng đá c ng, r n ch c thì sẽ có diện tích nhỏ hơn.
Do chuyển động kiến tạo: sự chuyển động nghiêng (hay không c n đối)
gi a hai n a bồn thu nƣớc c ng dẫn đ n sự bất đối x ng. N a ng với chuyển động ki n tạo nâng thì sẽ có diện tích nhỏ hơn. Ngƣợc lại, n a ng với chuyển động ki n tạo hạ xuống hoặc hình thành bởi các đới dập vỡ làm phá vỡ cấu trúc địa chất thì sẽ có diện tích lớn hơn.
Chỉ số bất đối x ng đƣợc tính theo cơng th c:
r l S S AF Trong đ :
Sl là diện tích n a bên trái (m2).
r
S là diện tích n a bên phải (m2). Ngoài ra chỉ số bất đối x ng c ng c thể tính theo cơng th c:
100 T l S S AF hoặc 100 T r S S AF
Trong đ : ST là tổng diện tích của bồn thu nƣớc.
N u AF 1 thì bồn thu nƣớc có tính bất đối x ng. Ngƣợc lại AF 1 thì bồn thu nƣớc đối x ng.
Các bước tiến hành tính chỉ số bất đối xứng:
Thu thập tài liệu v bản đồ địa chất và bản đồ địa hình của khu vực nghiên c u từ đ thành lập lên bản đồ số độ cao (DEM).
Khoanh bồn thu nƣớc: các bồn thu nƣớc đƣợc giới hạn bởi các đỉnh phân thủy, nối các đỉnh phân thủy đ lại ta đƣợc bồn thu nƣớc.
ác định trục của bồn thu nƣớc: lấy trục của bồn thu nƣớc trùng với dịng chảy của sơng hoặc của đới đ t gãy.
Tính diện tích Sl và Sr hay S1 và S2 của bồn thu nƣớc.
Đối sánh với bản đồ địa chất của khu vực nghiên c u từ đ rút ra các luận điểm v tính chất chuyển động ki n tạo của khu vực.
1.3.2.5. Tỉ số giữa độ rộng đáy và chiều cao thung lũng (Vf)
Vf là một chỉ số phản ánh v hình dạng của mặt c t ngang thung l ng và mô tả m c độ trƣởng thành của thung l ng. Chỉ số Vf là một tiêu chuẩn đánh giá tốt m c độ
xâm thực của dịng sơng.
Tỷ số gi a độ rộng đáy với độ cao của thung l ng (Vf ) đƣợc tính theo cơng th c:
) ( ) ( 2 Esc Erd Esc Eld Vfw Vf Trong đ :
Vf : Tỷ số giữa độ rộng đáy và độ cao của thung lũng
Vfw : Độ rộng của đáy thung lũng (m)
Eldvà Erd: Độ cao của đỉnh bên trái và bên phải của thung lũng (m) Esc : Độ cao của đáy thung lũng (m)
Hình 1.7: Mặt cắt qua thung lũng sơng.
Hình dạng mặt c t ngang của thung l ng c mối liên hệ với sự chuyển động nâng của vùng. Chuyển động nâng càng cao thì sự phân c t theo mặt c t ngang của thung l ng càng tăng. Từ đ , giá trị Vf nhỏ phản ánh thung l ng s u, hẹp và có dạng hình ch “V” thơng thƣờng đ là nh ng vùng có tốc độ n ng tƣơng đối nhanh. Ngƣợc lại, giá trị Vf cao đƣợc tạo lên bởi nh ng thung l ng rộng, mở và có dạng ch “U” trong vùng có tốc độ nâng rất nhỏ.
Các bước tiến hành tính tốn tỷ số giữa độ rộng đáy với độ cao của thung lũng:
- Thành lập lên bản đồ số độ cao (DEM) của khu vực nghiên c u. - Khoanh bồn thu nƣớc.
- Chia khu vực nghiên c u ra từng đoạn (mỗi đoạn phải c đặc điểm v hình thái, cấu trúc của dịng chảy và của thung l ng và thành ph n thạch học tƣơng tự nhau).
- Chọn các mặt c t ngang thung l ng vuông g c với dòng chảy nối gi a hai đỉnh g n dòng chảy nhất sao cho các mặt c t này phải điển hình cho cả đoạn.
- Tính các giá trị Vfw,Eld, Erd, Esc và Vf .
- Dựa vào bản đồ địa chất và k t quả tính tốn, dựng biểu đồ thể hiện tỷ số gi a độ rộng đáy với độ cao của thung l ng (Vf ) dọc theo dòng chảy. Từ đ rút ra nhận xét v tính chất chuyển động ki n tạo của khu vực nghiên c u.
1.3.2.6. Chỉ số hình dạng bồn thu nước (Bs)
Hình dạng bồn thốt nƣớc đƣợc đo ằng tỷ số độ dài trên hình dạng diện tích đƣợc miêu tả của bồn (Bs= chi u dài/ chi u rộng).
Bs = Bl/Bw
Ở đ y, Bl là chi u dài của bồn đƣợc đo từ miệng bồn đ n điểm xa cao nhất trong sự phân chia bồn thoát nƣớc, và Bw là chi u rộng của thung l ng ở nơi vị trí rộng nhất của thung l ng.
Hình 1.8: Sơ đồ tính chỉ số hình dạng bồn thốt nước
Nhƣ vậy, giá trị Bs càng lớn đồng nghĩa với hoạt động ki n tạo tƣơng đối hiện đại, lƣu vực có dạng dẹt và dài theo hƣớng sƣờn; giá trị Bs càng nhỏ thể hiện các hoạt động ki n tạo cổ trong khu vực đƣợc phản ánh trên các lƣu vực tròn và mở rộng.
Ý nghĩa của chỉ số Bs: chỉ số Bs phản ánh quá trình phát triển địa hình của một lƣu vực sơng có nguồn gốc từ phá hủy đ t gãy ki n tạo. Ban đ u, sau khi đ t gãy hoạt động làm dịch chuyển địa hình (đặc biệt là đ t gãy trƣợt bằng), phía hai ên địa hình
sẽ hình thành ra nh ng khe n t có phƣơng vng g c với đới đ t gãy. Sau thời gian đ u tồn tại ở dạng các khe n t, quá trình ngoại sinh phát triển và cải bi n d n các khe n t đ thành các lƣu vực, an đ u lƣu vực sẽ mở thêm nhánh tuy nhiên chúng vẫn ít và có dạng thn, dài, song song với khe n t an đ u; quá trình bình ổn càng lâu dài thì các hoạt động ngoại sinh càng làm gia tăng khả năng x m thực và mở rộng lƣu vực theo các phƣơng rộng hơn. Nhƣ vậy, các lƣu vực sông càng hẹp và thuôn dài theo phƣơng khe n t thì ch ng tỏ vận động ki n tạo chỉ mới diễn ra, c n các lƣu vực tròn và mở rộng ch ng tỏ vận động ki n tạo cổ và thời gian bình ổn l u dài hơn.
1.3.2.7. Chỉ số kiến tạo hoạt động tương đối (index of relative active tectonics - IRAT)
Phƣơng pháp của Mahmood và Gloaguen, (2012) [37] và Kothyari và nnk (2016) [27] thực hiện và đƣợc gọi là chỉ số kiến tạo hoạt động tương đối (index of relative active tectonics - IRAT). Theo cách tính này thì mối chỉ số địa mạo đƣợc ph n cấp thành 3 đ n 6 m c độ khác nhau tùy thuộc từng chỉ số và m c độ của hoạt động ki n tạo hiện đại từng khu vực. Trong luận văn này, các chỉ số địa mạo đƣợc ph n chia thành 5 cấp với m c độ hoạt động ki n tạo khác nhau (theo cấp độ giảm d n-nghĩa là m c 1 c khả năng hoạt động mạnh nhất và m c 5 là y u nhất). Sau đ ti n hành lập ma trận để đánh giá tƣơng quan gi a các chỉ số địa mạo. Giá trị IRAT chính là giá trị trung ình của cấp độ các chỉ số đ . Từ đ ti n hành đánh giá và ph n cấp giá trị IRAT theo cách tính đƣợc thể hiện nhƣ ở ảng 2.1.
Bảng 1.1: Ví dụ về ma trận trung bình trong đánh giá và phân cấp hoạt động kiến tạo hiện đại theo các chỉ số địa mạo.
Cấp độ Mạnh mạnh Khá Trung bình Khá y u Y u IRAT (1) (2) (3) (4) (5) Mạnh (1) 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 <=2.0 Khá mạnh (2) 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 >2.0 đ n <= 2.5 Trung bình (3) 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 >2.5 đ n <= 3.0 Khá y u (4) 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 >3.0 đ n <= 4.0 Y u (5) 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 > 4.0 Phƣơng pháp này c ƣu điểm là tích hợp đánh giá đƣợc tổng hợp các chỉ số địa mạo riêng lẻ khác nhau, nên c tính khách quan hơn và đảm ảo độ chính xác cao hơn của các k t quả nghiên c u.
1.3.3. Phương pháp viễn thám và GIS
Phƣơng pháp này đƣợc s dụng nhằm làm nổi rõ đƣợc y u tố mặt địa hình. S dụng phƣơng pháp này giúp chúng ta c đƣợc cái nhìn tổng quan nhất địa hình trong khu vực nghiên c u, nh ng nơi không thể đ n đƣợc do đi u kiện địa hình hiểm trở, đi lại kh khăn thông qua việc quan sát và x lý các kênh ảnh vệ tinh độ ph n giải cao.
Trong luận văn, học viên s dụng GIS là phƣơng pháp tính tốn các thơng số hình thái địa hình dựa trên các ph n m m nhƣ arcgis, mapinfor. GIS giúp tích hợp các lớp thơng tin địa hình. Các giá trị định lƣợng hình thái địa hình (độ dốc, chia c t s u, chia c t ngang,…) của khu vực nghiên c u đƣợc đƣa ra tính tốn ngay trên văn ph ng phục vụ cho cơng tác luận giải, phán đốn và đánh giá các chỉ số địa mạo.
1.3.4. Phương pháp khảo sát thực địa
Phƣơng pháp thực địa là phƣơng pháp truy n thống và l u đời của khoa học Trái đất. Bản chất của khoa học Trái đất chính là mơn khoa học thực nghiệm cho nên nh ng gì mà thiên nhiên ộc lộ phản ánh thì đ u là nh ng ki n th c ch n thực nhất mà ngƣời nghiên c u ti p thu đƣợc. Đối tƣợng nghiên c u của chúng ta là thiên nhiên cho nên k t quả nghiên c u của ta đúng hay sai thì thiên nhiên chính là quan t a ra phán quy t chính xác nhất. Do đ , dù các phƣơng pháp mới c ti n ộ đ n đ u, trang ị các thi t ị tối t n đ n đ u thì vẫn phải k t hợp với phƣơng pháp thực địa. Đ y là phƣơng pháp thực t , trực quan, sinh động nhất và kh c thể ỏ qua trong các nghiên c u v khoa học Trái đất.
Trong luận văn này, vì đi u kiện cịn nhi u hạn ch nên học viên chỉ ti n hành ƣớc thực địa khi đã hoàn thành các ƣớc văn ph ng nhƣ giải đốn, ph n tích và thu thập các bản đồ địa hình, địa chất dọc theo đới đ t gãy; thành lập mơ hình DEM và tính tốn các chỉ số địa mạo. Việc khảo sát thực địa đƣợc ti n hành theo tuy n mặt c t vng góc nhằm khảo sát địa chất (thạch học, th nằm, hệ thống khe n t), địa mạo (hình thái địa hình của lƣu vực) và dọc theo đới đ t gãy từ đ c ổ sung, chỉnh s a nh ng nhận định c n chƣa chính xác khi x lý ở trong phòng. Sản phẩm của ƣớc thực địa bao gồm: sơ đồ tài liệu thực t , nhật ký thực địa, các tấm ảnh chụp ngoài thực địa, mẫu thạch học (n u c ),…
CHƯ NG 2: ĐẶC ĐIỂ ĐỊA ẠO
2.1. Các nhân tố ảnh hưởng tới địa hình và các chỉ số địa mạo khu vực
2.1.1. Vị trí địa lý
Theo Nguyễn Văn Hùng, 2002 [4] đới đ t gãy PT-TU c phƣơng TB-ĐN, kéo dài từ Phong Thổ đ n Than Uyên qua các huyện của tỉnh Lai Châu bao gồm: huyện Phong Thổ, huyện Tam Đƣờng, huyện Tân Uyên và huyện Than Uyên (hình 2.1). Đ t gãy chính của Đới PT -TU có 2 nhánh g n song song chạy dọc theo rìa ĐB và rìa TN của đới. Ngồi ra c n các đ t gãy phụ ng n và song song.
Hình 2.1: Sơ đồ phân bố các đới đứt gãy chính khu vực Tây Bắc Bộ và vị trí nghiên cứu 2.1.2. Đặc điểm địa chất
Từ TB đ n ĐN đới đ t gãy PT - TU trùm lên một loạt đ t gãy cổ kéo dài phƣơng TB - ĐN nằm gi a đới ki n trúc Fansipan ở ĐB và phía Đơng đới sơng Đà ở phía TN. Các đ t gãy trong đới c t qua các đá c tuổi Pecmi, Jura - Kreta ở rìa ĐB, các đá tuổi Triat (T2, T3) ở rìa TN và các đá c tuổi từ Pecmi muộn đ n Paleogen ở ph n trung tâm. Khu vực nghiên c u bao gồm: 6 hệ t ng và 5 ph c hệ. Đ là các hệ t ng: Mƣờng Trai, Nậm Mu, Yên Ch u, Đồng Giao, Si Phay, Viên Nam, các ph c hệ