Chương 3 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤN - KIẾN TẠO KHU VỰC NGHIÊN CỨU
3.2. Đặc điểm các khối kiến trúc tân kiến tạo và các đứt gãy sinh chấn trong khu vực nghiên cứu
3.2.1. Các khối kiến trúc tân kiến tạo trong khu vực nghiên cứu
Quá trình hình thành và phát triển của các kiến trúc Tân kiến tạo trong khu vực gắn liền với hoạt động trở lại của các đứt gãy sâu cổ, kèm theo những thành tạo
A B
73
địa chất Kainozoi như các trầm tích Paleogen-Neogen, Đệ tứ, các thành tạo magma xâm nhập granosyenit, các hoạt động bazan Neogen - Đệ tứ cũng như nhiều dạng tai biến địa chất như động đất, nứt đất, trượt lở đất...Vì vậy nghiên cứu các kiến trúc Tân kiến tạo, cơ chế hình thành và phát triển của chúng cũng như mối liên quan giữa chúng với các tai biến địa chất, đặc biệt là động đất là việc làm vừa có ý nghĩa khoa học lại vừa có ý nghĩa thực tiễn. Trên cơ sở phân tích địa hình, địa mạo, địa chất và tài liệu khảo sát thực tế, khu vực nghiên cứu có thể chia thành 3 khối kiến trúc tân kiến tạo là khối Đông bắc, khối Trung tâm và khối Tây nam với những đặc trưng khác nhau; chúng phân cách nhau lần lượt qua các ranh giới là đứt gãy Sơn La và đứt gãy Sông Mã (hình 3.8). Khối kiến trúc Đông bắc được đặc trưng bởi cơ chế chế chuyển động nâng khối tảng và có xu thế nghiêng dần về đông nam. Khối kiến trúc Trung tâm đặc trưng bởi cơ chế chuyển động nâng vòm khối tảng. Khối kiến trúc Tây nam đặc trưng bởi cơ chế chuyển động nâng phân dị khối tảng phức tạp với các phụ khối khác nhau về cường độ chuyển động, hình thái (kéo dài và đẳng thước) và kích thước. Dưới đây là những nét chính về các khối trong vùng nghiên cứu.
3.2.1.1. Khối kiến trúc Đông bắc
Thuộc khối kiến trúc Đông bắc có 2 phụ khối kiến trúc với đặc điểm kiến trúc, hình thái và biên độ nâng khác nhau: phía tây bắc là khối “Hang Kia” với biên độ nâng trung bình (1000-1500m); phía đông nam là khối “Phú Lệ” có biên độ nâng yếu (400 - 600 m). Phụ khối Hang Kia ở phía bắc và đông bắc vượt ra phạm vi nghiên cứu, phía đông nam ranh giới là đứt gãy Mai Châu, phía tây nam là đứt gãy Sơn La. Thành phần tạo nên khối là: đá vôi, cát kết vôi, sét vôi thuộc hệ tầng Sông Mã (Є1sm); đá phun trào Bazan thuộc hệ tầng Viên Nam (P2-T1 vn);
Địa hình trong khối là các dãy núi kéo dài theo phương TB-ĐN, với các đỉnh có độ cao chủ yếu trong khoảng 1000-1200 m.
74
Trong giai đoạn tân kiến tạo, phụ khối này nâng trung bình với biên độ khoảng 1000-1200m hiện nay trên địa hình hiện tại còn sót lại các bề mặt trên đỉnh đá vôi ở các mức >1100 và 900-1000m
Phụ khối Phú Lệ tiếp giáp với phụ khối Hang Kia ở phía tây bắc qua ranh giới đứt gãy Mai Châu; phía đông bắc và phía nam là ranh giới vùng nghiên cứu;
phía tây nam giáp khối Trung tâm qua đứt gãy Sơn La. Thành phần tạo nên khối là các đá phiến sét, đá vôi, cát kết vôi, sét vôi thuộc hệ tầng Sông Mã (Є1 sm); đá phun trào Bazan thuộc hệ tầng Viên Nam (P2-T1 vn); Địa hình trong khối gồm các dãy núi kéo dài theo phương TB-ĐN, với độ cao trong khoảng 500 - 800 m. ở phần đông nam khối địa hình thấp dần. Chia cắt phụ khối chủ yếu là hệ thống đứt gãy phương TB-ĐN.
Trong giai đoạn tân kiến tạo phụ khối này nâng yếu dạng khối với biên độ khoảng 500-800m hiện nay trên địa hình hiện tại còn sót lại các bề mặt đỉnh đá vôi ở các mức 600-800 và 400-500m.
3.2.1.2. Khối kiến trúc Trung tâm
Khối kiến trúc Trung tâm nằm kẹp giữa hai khối đông bắc và tây nam qua hai đới đứt gãy Sơn La và Sông Mã
Tạo nên khối chủ yếu là đá xâm nhập granit thuộc phức hệ xâm nhập Mường Lát (pγC1ml), phần phía bắc được cấu tạo bởi đá phiến thuộc hệ tầng Sông Mã (Є1 sm).
Địa hình trong khối gồm các dãy núi kéo dài theo phương á vĩ tuyến, với độ cao trong khoảng 1000 - 1200 m. Khối này bị chia cắt bởi nhiều đứt gãy bậc cao phương gần á vĩ tuyến và á kinh tuyến.
Trong giai đoạn tân kiến tạo, khối này nâng trung bình dạng vòm khối với biên độ khoảng 800-1000m, hiện nay trên địa hình hiện tại còn sót lại bề mặt đỉnh ở mức 1000-1200m.
75
Hình 3.8. Sơ đồ kiến trúc tân kiến tạo - địa động lực khu vực nghiên cứu 3.2.1.3. Khối kiến trúc Tây nam
Khối kiến trúc Tây nam, giới hạn phía đông bắc là đới đứt gãy Sông Mã, phía đông nam là ranh giới vùng nghiên cứu.
76
Thuộc khối kiến trúc Tây Nam có hai phụ khối với đặc điểm địa hình, biên độ nâng khác nhau: Phụ khối Quan Sơn và phụ khối Quan Hoá. Hai phụ khối này ngăn cách nhau bởi đứt gãy bậc cao phương ĐB-TN.
Cấu tạo nên phụ khối Quan Sơn là các đá xâm nhập granit thuộc phức hệ xâm nhập Mường Lát (pγC1ml) và đá cát, bột kết thuộc hệ tầng Đồng Trầu (T1 đt)
Địa hình trong khối gồm các dãy núi kéo dài theo phương á vĩ tuyến với độ cao trong khoảng 1000-1100 m. Chia cát khối bởi nhiều đứt gãy bậc cao phương gần á vĩ tuyến.
Trong giai đoạn Tân kiến tạo khối này nâng trung bình tuyến với biên độ khoảng 800 - 1000m hiện nay trên địa hình hiện tại còn sót lại bề mặt đỉnh ở mức 1000 - 1200m.
Cấu tạo nên phụ khối Quan Hoá là các đá phiến thuộc hệ tầng Nậm Cô (PR3nc) và đá phiến sericit, phiến sét vôi và đá vôi thuộc hệ tầng Sông Mã (Є1 sm)
Địa hình trong khối gồm các dãy núi kéo dài theo phương TB-ĐN với độ cao khoảng 400 - 800 m. Chia cắt khối bởi nhiều đứt gãy bậc cao TB-ĐN .
Trong giai đoạn Tân kiến tạo khối này nâng trung bình dạng khối tảng với biên độ khoảng 400 - 800m hiện nay trên địa hình hiện tại còn sót lại các bề mặt đỉnh ở mức 400 - 600m và 700 - 800m.
3.2.2. Các đứt gãy sinh chấn trong khu vực có khả năng ảnh hưởng tới công trình
Như phần trên đã trình bày, các minh chứng cho thấy, các đứt gãy tân kiến tạo trong khu vực vẫn đang hoạt động trong giai đoạn hiện đại. Trong khu vực Trung Sơn, với diện tích 20km x 20km, qua quá trình nghiên cứu chúng tôi xác định được 5 chấn đoạn đứt gãy chính có khả năng sinh chấn và có thể gây ảnh hưởng tới tuyến đập. Các chấn đoạn này chủ yếu thuộc đới đứt gãy Sơn La (hình 3.9).
3.2.2.1. Đứt gãy Trung Sơn 1 (TS1)
77
Đứt gãy này dài 15,81km dài từ tây bắc xã Cum Pheo đến xã Bao La (Mai Châu), khoảng cách gần nhất tới đập là 11,84km, có phương chung là TB-ĐN (khoảng 300° - 310°) (hình 3.9), trên ảnh chúng thể hiện là chấn đoạn liên tục với sáng màu thể hiện đới dập vỡ, đới hạ thấp có độ ẩm cao, trên địa hình hiện đại và trên bản đồ DEM nhiều đoạn nằm trùng với phần thượng nguồn của suối Hịch, dọc theo đứt gãy này quan sát thấy một số vách đá vôi dốc đứng, dưới chân của các vách gặp đới dăm kết rộng 15 -20m. Trong giai đoạn tân kiến tạo hoạt động của đứt gãy có tính chất tách thuận. Trong pha kiến tạo hiện đại, nó có biểu hiện là một đứt gãy trượt bằng phải với biên độ chưa xác định rõ, trong khi đó dấu hiệu dịch chuyển đứng trong giai đoạn trước thể hiện rõ hơn. Cánh tây nam nâng tương đối so với cánh đông bắc, chúng kết hợp với một đứt gãy khác cùng phương ở phía đông bắc tạo nên địa hào hẹp được lấp đầy bởi trầm tích Đệ tứ với chiều dày 8 -10m. Ở hai bên cánh của đứt gãy còn quan sát thấy hang động Karst cao 20 - 30m. Dấu hiệu đã phát hiện được cho biểu hiện hoạt động chấn đoạn đứt gãy này trong giai đoạn hiện đại tại phần cuối của đứt gãy khu vực Săm Khoè. Tại đây quan sát thấy đới trượt ép rất trẻ trong đá vôi Trias rộng 0.5 đến 1.5cm, có thế nằm 40-50o < 75-80o. Trong đới này chứa vật liệu mềm, mịn, màu xám trắng, có vi cấu trúc, vết xước cho hoạt động trượt bằng phải đứt gãy.
3.2.2.2. Đứt gãy Trung Sơn 2 (TS2)
Đứt gãy này dài 13,11km, khoảng cách gần nhất tới đập (dự kiến) là 13,56km, có phương chung là TB-ĐN (khoảng 320°), (hình.3.9) kéo dài từ Thôn Pu (Thanh Sơn, Quan Hoá) đến xã Phú Lệ (Mai Châu), trên ảnh chúng thể hiện là cấu trúc đồng phương dạng tuyến liên tục có màu sắc thể hiện đới dập vỡ, đới hạ thấp có độ ẩm cao, trên địa hình hiện đại và trên bản đồ DEM là cấu trúc dạng tuyến liên tục, ở phần tây bắc chúng nằm trùng phần thượng nguồn suối Pu, phần cuối nằm bờ trái Sông Mã. Phần tây bắc chúng cắt xẻ sâu địa hình tạo nên vách khá dốc 35° - 40°.
78
Dọc theo đứt gãy, không gặp đới dăm kết kiến tạo, tuy nhiên, đá gốc lại bị dập vỡ mạnh, hệ thống khe nứt kiến tạo phát triển theo nhiều phương khác nhau, trong đó phương TB-ĐN chiếm ưu thế. Dọc theo đứt gãy, chiều dầy vỏ phong hoá cũng tăng đột biến và dầy hơn rất nhiều so với hai bên cánh của đứt gãy. Trong cánh phía tây bắc còn quan sát thấy rất nhiều các vi đứt gãy phương á vĩ tuyến (185 -190o<70-75), có biểu hiện trượt thuận phù hợp với hình thái động học và cơ chế trượt bằng phải của chấn đoạn (TS2).
Ảnh 3.1. A- Đới trượt cắt rộng 10- 15 cm chứa vật liệu tơi xốp màu xám sáng bị ép phiến phản ảnh đứt gãy trượt bằng phải 315O ;
B- Mặt trượt của đới trượt 45o<75o, có quan sát được vết xước dịch bằng phải (tại Suối Quyên, Bản Uôn, Thanh Sơn, Quan Hoá ).
Kết quả phân tích khe nứt trong đá phiến thạch anh sericit, đá, cát, bột kết và phiến sét, cùng với các dấu hiệu địa mạo cho thấy đứt gãy này có mặt trượt khá dốc 60° -70°, nghiêng về phía đông bắc, ở ngay khu vực trong Thôn Pu quan sát thấy vách dốc đứng tại vị trí thác nước và ở cánh tây nam là các bậc địa hình rõ nét cao từ 20 đến 30m. Phần tây nam chúng cắt qua địa hình đá vôi, đá phiến sericit, cát, bột kết, phiến sét tại dọc theo chúng là phát triển nhiều đới trượt cắt trẻ rộng từ 1- 15cm (Ảnh 3.1). Trong các đới trượt cắt chứa vật liệu mềm, mịn, xốp bị ép phiến nhẹ, có vết xước phản ánh sự hoạt động trong giai đoạn hiện tại của đứt gãy.
79
Tại khu vực Suối Quyên (Bản Uôn, Quan Hoá), trong tầng đá phiến sericit của hệ tầng Cambri trung Sông Mã, quan sát thấy đới trượt cắt rộng 10-15cm kéo theo phương TB-ĐN (315o), chứa vật liệu tơi xốp màu xám sáng bị ép phiến phản ảnh đứt gãy trượt bằng phải. Mặt trượt của đới trượt 45o<80o, vết xước 310<20o dịch bằng phải (Ảnh 3.1).
Ngoài ra, dọc Quốc lộ 15 khu vực gần Co Lương cũng quan sát thấy một số đới trượt cắt khác có phương (315-320o) nhưng với kích thước nhỏ hơn, phản ánh cho đới đứt gãy hoạt động trượt bằng phải. Đặc biệt tại Co Lương (toạ độ x=501600; y= 2274 545) quan sát thấy đới trượt cắt đi cùng với vi đứt gãy thuận.
Đới trượt cắt phương (305-310o) rộng từ 2-10cm, cắm về phía đông bắc góc dốc khoảng (70o), có chứa vật liệu màu xám sáng, xám vàng, mền, xốp bị ép phiến nhẹ, có quan sát được vết xước. Hệ thông vi đứt gãy thuận, thế nằm (185o<70o), làm dịch trượt hệ thống khe nứt (20-25o<35- 40o) với biên độ 50 -60cm và làm dịch chuyển cả phần thổ nhưỡng ở phía trên (Ảnh 3.2).
Ảnh 3.2. A -Đới trượt (305-310o), hệ thống vi đứt gãy thuận (185o<70o), làm dịch trượt hệ thống khe nứt (20-25o<35-40o) với biên độ 50 -60cm
B- Đới trượt cắt (305-310o) rộng 2-10cm, cắm về phía đông bắc (70o), có chứa vật liệu màu xám sáng, xám vàng, mền, xốp bị ép phiến nhẹ có quan sát thấy vết xước.
80
Như vậy trong giai đoạn Tân kiến tạo, hoạt động của đứt gãy (TS2) có tính chất trượt bằng - thuận. Trong giai đoạn kiến tạo hiện đại đứt gãy này vẫn có biểu hiện hoạt động trượt bằng phải với minh chứng là các đới trượt cắt, các vi đứt gãy thuận cộng ứng có chiều chuyển dịch phù hợp với hình thái động học của nó trong hiện đại.
3.2.2.3. Đứt gãy Trung Sơn 3 (TS3)
Đứt gãy này dài 10,96km, khoảng cách gần nhất tới đập là 7,22km, có phương chung là á vĩ tuyến (khoảng 270° - 275°), kéo dài từ bản Phát đến Bản Ngà (Quan Hoá), trên ảnh vệ tinh, chúng thể hiện là đường thẳng kéo dài và sắc nét, trên địa hình hiện đại và trên bản đồ DEM, (hình.3.9) nhiều đoạn chúng nằm trùng đoạn thẳng của suối Lang và thượng nguồn suối Quanh.
Thung lũng suối ở đoạn này có dạng chữ “V” với hai bên sườn có độ dốc lớn (40° - 45°) và hầu như có ít tích tụ trầm tích đệ tứ. Phân tích mặt cắt địa hình ngang qua đứt gãy, và các dấu hiệu địa mạo cho thấy đứt gãy có hướng cắm nghiêng về phía bắc, bên cánh phía nam độ cao địa hình chuyển tiếp đột ngột từ 500m ở đáy thung lũng lên 800m ở phân đỉnh, và có dạng sườn thẳng. Trong khi đó bên cánh phía bắc, địa hình có dạng bậc và chuyển tiếp lên địa hình cao hơn (500m; 600m, 700m và 800m), sườn có dạng lồi. Cũng bên cánh phía bắc, đất đá bị dập vỡ rất mạnh so với cánh phía nam, hệ thống khe nứt tách phát triển chủ yếu với góc dốc lớn (gần dốc đứng).
Trong khi đó cánh phía nam của đứt gãy hệ thống các khe nứt cắt phát triển mạnh hơn và có độ dốc thoải hơn rất nhiều so với cánh phía bắc. Chiều dày vỏ phong hoá bên cánh phía bắc cũng lớn hơn so với bên cánh phía nam của đứt gãy.
Như vậy, có thể nhận định là, tính chất hoạt động của đứt gãy trong tân kiến tạo và kiến tạo hiện đại đứt gãy có tính chất trượt nén theo phương á kinh tuyến, nhưng với biên độ rất nhỏ.
81
Hình 3.9. Mô hình số độ cao thể hiện rõ các đứt gãy trẻ trên vùng nghiên cứu 3.2.2.4. Đứt gãy Trung Sơn 4 (TS4)
Độ dài của đứt gãy này là 9,49km, khoảng cách gần nhất tới đập là 8,59km, đứt gãy có dạng vòng cung, ở nửa đầu (phần tây bắc) có phương á vĩ tuyến (270°),
82
nửa cuối (phần đông nam) chuyển dần sang phương TB-ĐN (khoảng 290° - 300°), chúng kéo dài từ Phủ Lễ đến sườn phía tây bắc của núi Phù Hóc, trên ảnh vệ tinh, chúng thể hiện là đường thẳng kéo dài dạng cung và sắc nét, trên địa hình hiện đại và trên bản đồ DEM, chúng nằm trùng suối Lúp. Thung lũng suối ở đoạn này có dạng chữ “V” với hai bên sườn có độ dốc lớn (40° - 45°) và hầu như không có tích tụ trầm tích Đệ tứ. Trong giai đoạn tân kiến tạo và kiến tạo hiện đại, hoạt động của đứt gãy này tương tự như đứt gãy (TS3). Tuy nhiên tính chất trượt bằng phải thể hiện rõ nét hơn mà bằng chứng là sự biến dạng theo kiểu dịch trượt phải của các trầm tích Đệ tứ tại khu vực Suối Quanh, Do bị che phủ, nhưng kết quả xử lý tài liệu vật lý kiến tạo xác định được mặt trượt có thế nằm (30-40o< 75-85o).
3.2.2.5. Đứt gãy Trung Sơn 5 (TS5),
Kéo dài 11,98km, khoảng cách gần nhất tới đập là 10,88km, có phương chung gần á vĩ tuyến (khoảng 275° - 280°), bắt đầu từ bản Khó Hồng đến bản Na Hiềng. Trên ảnh vệ tinh, chúng thể hiện là đường thẳng kéo dài và khá sắc nét, trên địa hình hiện đại và trên bản đồ DEM, (hình.3.9) chúng nằm trùng với suối Soi Luông (một nhánh của suối Quanh). Thung lũng suối ở đoạn này có dạng “ngăn kéo” (thung lũng Karst) với hai bên sườn là các vách đá vôi gần dốc đứng (70° - 75°) và đáy thung lũng được tích tụ lớp trầm tích Đệ tứ mỏng. Phân tích mặt cắt địa hình ngang qua đứt gãy cho thấy cánh phía nam nâng cao tương đối (800-1000m) so với cánh phía bắc (500-600m). Mật độ khe nứt kiến tạo trong đá vôi lớn và chủ yếu là khe nứt tách, một số nơi quan sát thấy lớp nhét mỏng của trầm tích rửa trôi từ trên cao xuống. Dấu hiệu biểu hiện trượt bằng ngang phải cũng được quan sát thấy ở khu vực nơi hội tụ của suối Soi Luông và suối Nha. Như vậy, trong giai đoạn tân kiến tạo và kiến tạo hiện đại, hoạt động của đứt gãy này mang tính chất trượt bằng phải thuận. Trong đó, tính chất trượt thuận thể hiện rõ nét hơn.
Ngoài ra, khu vực này còn có hệ thống đứt gãy phương á kinh tuyến, tập trung chủ yếu ở phía tây vùng nghiên cứu với chiều dài ngắn 1-2km, Trên bản đồ địa chất, hầu hết các đứt gãy cắt trong khối xâm nhập granit, dọc theo các đứt gãy
83
này cũng không quan sát thấy các đới dăm kiến tạo, mà chỉ quan sát thấy đới dập vỡ khe nứt nhưng mật độ khe nứt không lớn hơn nhiều so với hai bên cánh của đứt gãy.
Trên bản đồ địa hình tỉ lệ lớn và trên sơ đồ DEM, chúng nằm trùng với các khe suối và hoặc dòng chảy tạm thời với chiều dày tích tụ trầm tích mỏng. Biểu hiện hoạt động của các đứt gãy này trong giai đoạn hiện đại không thể hiện rõ.