Chương 2: PHÂN TÍCH ĐA DẠNG CẤU TRÚC TỔNG HỢP THỂ TỰ NHIÊN TỈNH THÁI NGUYÊN
2.1. ĐẶC ĐIỂM CÁC NHÂN TỐ THÀNH TẠO TỔNG HỢP THỂ TỰ NHIÊN TỈNH THÁI NGUYÊN
2.1.1. Đặc điểm điều kiện tự nhiên, tài nguyên thiên nhiên tỉnh Thái Nguyên
Thái Nguyên là một tỉnh thuộc Trung du và miền núi phía Bắc với diện tích là 3.534,72 km2 (2012), nằm trong hệ tọa độ địa lý từ 21019'B đến 22003'B và 105029'Đ đến 106015'Đ, từ Bắc đến Nam dài 43' vĩ độ (80km), từ Tây sang Đông rộng 46' kinh độ (85km).
Điểm cực bắc Ở vĩ độ 22003'B thuộc xã Lình Thông, huyện Định Hóa.
Điểm cực nam Ở vĩ độ 21019'B thuộc xã Thuận Thành, huyện Phổ Yên.
Điểm cực tây Ở kinh độ 105028'Đ thuộc xã Yên Lãng, huyện Đại Từ.
Điểm cực đông Ở kinh độ 106014'Đ thuộc xã Phƣợng Giao, huyện Võ Nhai.
Phía bắc của tỉnh Thái Nguyên giáp tỉnh Bắc Kạn; phía nam giáp thủ đô Hà Nội; phía tây giáp với tỉnh Vĩnh Phúc, Tuyên Quang; phía đông giáp với tỉnh Lạng Sơn, Bắc Giang.
Về mặt tự nhiên, Thái Nguyên nằm trong miền uốn nếp Bắc Bộ, địa hình Thái Nguyên là miền chuyển tiếp từ địa hình núi Việt Bắc với đồng bằng châu thổ sông Hồng, nhƣng địa hình núi đồi vẫn chiếm ƣu thế. Khí hậu Thái Nguyên mang tính chất nhiệt đới ẩm gió mùa, có một mùa đông lạnh. Với vị trí địa lý nhƣ trên đã quyết định đến đặc điểm và sự phân hóa phức tạp của các điều kiện tự nhiên, tài nguyên thiên nhiên - một trong những yếu tố quan trọng thành tạo tổng hợp thể tự nhiên tỉnh Thái Nguyên.
2.1.1.2. Địa chất - kiến tạo a. Các thành tạo đá nền
Trên bình đồ cấu trúc chung của toàn lãnh thổ, Thái Nguyên nằm trong miền uốn nếp Bắc Bộ, là phần tiếp giáp Caledonit Hoa Nam bị biến cải trong Mezozoi Header Page 54 of 148. 42
Nguồn: Sở Khoa học và Công nghệ Thái Nguyên Người biên tập: Lê Thị Nguyệt
Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Lập Dân PGS.TS. Nguyễn Cẩm Vân
Hình 2.1 . Bản đồ hành chính tỉnh Thái Nguyên Thu từ tỉ lệ 1/100.000
thuộc hệ uốn nếp Việt Bắc. Cụ thể hơn Thái Nguyên nằm trong hai đới kiến tạo chính là phức nếp lồi Bắc Thái và võng chồng An Châu .[1],[89]
- Đới phức nếp lồi Bắc Thái
Trong địa phận Thái Nguyên, đới chiếm phần lớn diện tích từ thành phố Thái Nguyên lên phía bắc. Nhìn chung đới là một vùng nâng tương đối bao gồm các đá Paleozoi hạ - trung và một ít Paleozoi thƣợng ở phía đông bắc. Trong đới phức nếp lồi Bắc Thái hoạt động macma xảy ra khá mạnh vào giai đoạn Pecmi - Triat nhƣ phức hệ gabro ở Núi Chúa, Khau Quế, phức hệ granit ở Chợ Chu... Trong đới này bắt gặp các loại đá trầm tích, biến chất, đá vôi, đá vôi xen trầm tích, đá magma axít và magma bazơ.
- Võng chồng An Châu
Ở địa phận Thái Nguyên là đầu mút phía tây của võng chồng này, bao gồm lãnh thổ phía nam từ thành phố Thái Nguyên trở xuống. Võng chồng đƣợc hình thành vào thời kì Triat đến Kreta. Hoạt động macma trong võng chồng này xảy ra tương đối mạnh, đặc biệt là sự phát triển các thành tạo phun trào trong vùng Thái Nguyên, điển hình là các thành tạo phun trào riolit Tam Đảo. Các thành tạo xâm nhập axít đi kèm với các phun trào này là các khối granit ở vùng Đại Từ. Trong đới này về mặt đá nền bao gồm các kiểu đá trầm tích, phun trào và xâm nhập axít.
Ngoài ra, phát triển trên tất cả các đới cấu trúc trên là các thành tạo Đệ Tứ có nguồn gốc sông với chiều dày không lớn và phát triển cục bộ dọc theo thung lũng sông Công, sông Cầu, sông Đáy.
b. Kiến tạo
Thái Nguyên là nơi gặp nhau của nhiều đới kiến tạo, do đó lịch sử phát triển địa chất nói chung và kiến tạo nói riêng rất phức tạp.
- Hệ thống đứt gãy trong phạm vi tỉnh Thái Nguyên
Lịch sử phát triển địa chất ở đây đã trải qua nhiều thời kì kiến tạo khác nhau dẫn tới phát sinh nhiều hệ thống đứt gãy có phương và lịch sử phát triển khác nhau.
Tuy nhiên có thể sắp xếp chúng vào các hệ thống đứt gãy sau: hệ thống đứt gãy phương tây bắc - đông nam, hệ thống đứt gãy á vĩ tuyến, hệ thống đứt gãy đông bắc tây nam.
Header Page 56 of 148. 43
Hình 2.2. Bản đồ địa chất tỉnh Thái Nguyên Thu từ tỉ lệ 1/100.000
Nguồn: Sở Khoa học và Công nghệ Thái Nguyên Người biên tập: Lê Thị Nguyệt
Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Lập Dân PGS.TS. Nguyễn Cẩm Vân
+ Hệ thống đứt gãy phương tây bắc - đông nam bao gồm các đứt gãy chạy song song với nhau như đứt gãy sườn đông Tam Đảo và đứt gãy sông Công.
* Đứt gãy sườn đông Tam Đảo kéo dài từ Quân Chu qua Ký Phú đến Hoàng Nông. Đây cũng là ranh giới phía đông của các thành tạo phun trào Tam Đảo và thành tạo xâm nhập Núi Điệng với các trầm tích tuổi Mezozoi. Trên bình đồ kiến tạo đứt gãy này khá thẳng, dọc theo nó phát triển một số khối xâm nhập nhỏ ở La Bằng, Trúc Khê. Do hoạt động của đứt gãy này đã tạo nên các đứt gãy phụ phân nhánh dạng lông chim.
* Đứt gãy Sông Công phát triển dọc theo thung lũng Sông Công. Ở một vài nơi do hoạt động của đứt gãy này làm xuất hiện các khối xâm nhập nhỏ của các đá gabro thuộc phức hệ Núi Chúa.
- Hệ thống đứt gãy phương á vĩ tuyến. Trong hệ thống đứt gãy này quan trọng nhất là đứt gãy chạy dọc theo đường quốc lộ 13A, nên gọi là đứt gãy 13A.
Đây là một đứt gãy sâu phân đới, là ranh giới phân chia 2 đới cấu tạo: đới sông Hiến và đới An Châu. Đứt gãy này bắt đầu hoạt động từ Paleozoi, lặp đi lặp lại nhiều lần, nhƣng có lẽ hoạt động mạnh nhất vào Mezozoi. Dọc theo đứt gãy này phát triển các khối magma xâm nhập axit nhƣ khối Núi Pháo, khối Đá Liền. Do lịch sử phát triển lâu dài và phức tạp, đứt gãy 13A tạo nên các đứt gãy phụ dạng lông chim.
- Hệ thống đứt gãy phương tây bắc - đông nam kém phát triển hơn như đứt gãy Cù Vân- Thác Vàng, đứt gãy Phấn Mễ - Lục Ba.[89]
Các hệ thống đứt gãy trên làm phức tạp hóa thêm cấu trúc địa chất, làm xê dịch, biến vị địa tầng chứa than trong vùng.
Những nhân tố nội sinh trên đã xác định những nét lớn của địa hình Thái Nguyên ( hệ thống núi và thung lũng).
2.1.1.3. Địa hình
Nét đặc thù lớn nhất của địa hình Thái Nguyên là miền chuyển tiếp từ địa hình núi sang địa hình đồi và đồng bằng, nhƣng địa hình núi đồi vẫn chiếm ƣu thế hơn. Địa hình Thái Nguyên đa số là đồi, núi thấp chạy theo hướng bắc - nam, thấp dần từ bắc xuống nam. Phía bắc đƣợc bao bọc bởi cánh cung Ngân Sơn (bắt đầu từ Bắc Kạn chạy theo hướng đông bắc - tây nam đến Võ Nhai), cánh cung Bắc Sơn cũng chạy theo hướng tây bắc - đông nam; phía tây nam được bao bọc bởi cánh Header Page 58 of 148. 44
cung Tam Đảo với đỉnh cao nhất đạt 1591m, các vách núi dựng đứng và kéo dài theo hướng tây bắc - đông nam. Với hướng núi của ba cánh cung trên đã có tác động rất lớn đến đặc điểm khí hậu của tỉnh Thái Nguyên, giúp Thái Nguyên bớt chịu ảnh hưởng sâu sắc của gió mùa đông bắc. Địa hình đa số là đồi, núi thấp, khá thuận lợi cho sự phát triển nông - lâm nghiệp.[68],[109]
a. Các khu vực địa hình
Thái Nguyên đƣợc phân hoá thành ba vùng địa hình rõ rệt:
- Vùng núi phía tây và tây bắc: gồm các huyện Đại Từ, Định Hoá và các xã phía tây huyện Phú Lương, là khu vực được hình thành sớm, hướng địa hình theo hướng tây bắc - đông nam phù hợp với dòng chảy. Vùng này có nhiều macma xâm nhập hoặc đá phun trào nhƣ gabrô ở Khau Quế và Núi Chúa, riolit ở Tam Đảo.
- Vùng núi phía đông: có địa hình phức tạp hiểm trở, nhiều núi đá vôi. Độ cao của vùng này không lớn lắm, chỉ từ 500 - 600m. Vùng núi này đƣợc phân bố ở Đồng Hỷ, Võ Nhai. Thung lũng sông suối hẹp, sâu. Mật độ sông ngòi thƣa thớt. Địa hình có hướng đông bắc - tây nam hơi ngả theo hướng vĩ tuyến.
- Vùng đồi và đồng bằng có độ cao dưới l00m: Gồm nam Phú Lương, tây Đồng Hỷ, thành phố Thái Nguyên, Phú Bình, Phổ Yên, thị xã Sông Công. Vùng đồi trung du xen với đồng bằng phù sa sông Cầu, sông Công.
b. Thang tầng độ cao của địa hình
Qua phân tích bản đồ địa hình tỉnh Thái Nguyên tỉ lệ 1:100 000 cho thấy, địa hình của tỉnh Thái Nguyên có tính phân bậc rõ nét. Địa hình của tỉnh đƣợc phân tầng độ cao nhƣ sau:
- Bậc 1 (< 15m): Là bậc địa hình thấp nhất trong vùng, thường kéo dài thành dải hẹp, rộng 1 - 2km, từ Hạ Vụ, Vạn Phái qua Trung Giã sang Hà Châu.
- Bậc 2 (15 - 30m): Phân bố rộng rãi ở khu vực Phổ Yên, Phú Bình dọc theo thung lũng sông Công và sông Cầu.
- Bậc 3 (30 - 100m): Phân bố hầu nhƣ trọn vẹn khoảng giữa sông Cầu và sông Công và Đông Bắc Phú Bình trên khoảng giữa sông Cầu.
Bậc 4 (100 - 200m): Chiếm phần lớn diện tích khu vực Đông Bắc TP Thái Nguyên, khu vực Khe Mo, lưu vực khoảng giữa sông Đu và sông Cầu.
- Bậc 5 (200 - 700m): Chiếm phần lớn diện tích tỉnh Thái Nguyên, có thể coi đây là mực địa hình chủ yếu của tỉnh.
- Bậc 6 (700 - 1000m): Tập trung ở Đông Bắc và phía Bắc của tỉnh ở thƣợng lưu sông Cầu.
- Bậc 7 (>1000m): phân bố thành các cụm nhỏ thuộc dãy Tam Đảo, một phần khu vực phía Bắc Võ Nhai.
c. Độ dốc của địa hình
Địa hình của Thái Nguyên bao gồm các cấp độ dốc sau:
Bảng 2.1. Độ dốc tỉnh Thái Nguyên
STT Độ dốc (0) Tỉ lệ (%)
1 0 - 3 37.5
2 3 - 8 11.1
3 8 - 15 15.6
4 15 - 25 17.7
5 25 - 35 12.1
6 > 35 6.0
Nguồn: Địa chí Thái Nguyên [89]
- Địa hình hầu nhƣ nằm ngang (0 - 30): chiếm diện tích rất nhỏ ở các vùng ven sông lớn và ở phía nam và đông nam tỉnh.
- Vùng có độ dốc nghiêng thoải (3 - 80): chiếm phần lớn diện tích quanh thành phố Thái Nguyên, khoảng phân thuỷ giữa sông Công và sông Cầu, giữa sông Cầu và sông Sỏi ở Phú Bình, dọc thung lũng sông Cầu khu vực Đu, Đuổm và quanh Đại Từ và Phúc Thuận ( nông trường Bắc Sơn).
- Vùng có độ dốc trung bình (15 - 250): phân bố trên toàn bộ trung lưu của sông Cầu, sông Công và sông Đu, là độ dốc phổ biến ở Thái Nguyên.
- Vùng có độ dốc lớn (25 - 350): phân bố ở hầu hết sườn của dãy Tam Đảo.
- Vùng có độ dốc rất lớn (trên 350): tập trung hầu hết ở vùng núi đá vôi, ở đây có nhiều nơi độ dốc 45 - 600 hoặc độ dốc đứng gần 900.
Nhƣ vậy, với đặc điểm địa hình đa số là đồi và núi thấp nên độ dốc địa hình tỉnh Thái Nguyên đa số dưới 250 (chiếm 81,9 % diện tích lãnh thổ của tỉnh) rất thuận lợi cho việc phát triển nông, lâm nghiệp, địa hình dốc trên 250 chỉ chiếm 18.1% diện tích lãnh thổ của tỉnh.
Sự phân hóa các yếu tố địa hình có ảnh hưởng rất lớn đến sự phân hóa của các thành phần tự nhiên khác trong thành tạo CQ tỉnh Thái Nguyên.
Header Page 60 of 148. 46
Nguồn: Sở Khoa học và Công nghệ Thái Nguyên Người biên tập: Lê Thị Nguyệt
Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Lập Dân PGS.TS. Nguyễn Cẩm Vân
Hình 2.3. Bản đồ địa hình tỉnh Thái Nguyên Thu từ tỉ lệ 1/100.000
2.1.1.4. Khí hậu
Đặc điểm quan trọng của chế độ khí hậu Thái Nguyên là tính chuyển tiếp giữa đồng bằng và miền núi, sự chuyển tiếp này thể hiện trước hết ở chế độ nhiệt.
Biên độ dao động ngày và đêm của nhiệt độ lớn hơn đồng bằng Bắc Bộ, trung bình chênh lệch khoảng 0,5 - 1oC. Vì vậy, trong khi nhiệt độ trung bình trong những tháng mùa lạnh xấp xỉ như ở đồng bằng thì nhiệt độ tối thấp thường thấp hơn một chút. Ở Thái Nguyên mùa đông khá lạnh, sương muối có khả năng xảy ra, nhất là phía bắc, nơi có địa thế và độ cao địa hình thuận lợi cho hình thành sương muối.
Khí hậu Thái Nguyên đƣợc hình thành từ một nền nhiệt cao của đới chí tuyến và sự thay thế của các hoàn lưu lớn theo mùa kết hợp với hoàn cảnh địa lý cụ thể đã hình thành nên khí hậu nóng ẩm, mưa mùa, có mùa đông lạnh và rất thất thường trong năm.[89], [93]
a. Các yếu tố khí hậu - Chế độ bức xạ, mây, nắng
Thái Nguyên có chế độ bức xạ tương đối dồi dào và phân bố khác nhau theo mùa thuận lợi cho quá trình quang hợp của cây trồng. Tổng lƣợng bức xạ trung bình đạt khoảng 125kcal/cm²/năm. Mùa hè (từ tháng 5 đến tháng 10) tổng lƣợng bức xạ cao, đạt trên 10 kcal/cm²/tháng. Tháng 6 và 7 có trị số lớn nhất, khoảng 14 - 15 kcal/cm²/tháng. Tháng 2 và tháng 3 tổng lƣợng bức xạ có trị số nhỏ nhất, khoảng 6 - 7 kcal/cm²/tháng.
+ Mây: Cũng nhƣ các tỉnh thuộc trung du bắc bộ, Thái Nguyên có lƣợng mây tổng quan khá lớn. Trung bình năm khoảng 8/10 bầu trời. Chế độ mây ở đây ít biến đổi trong năm.
+ Nắng: Tổng số giờ nắng ở Thái Nguyên đạt trung bình năm trên dưới 1600 giờ. Các tháng 2, 3 có số giờ nắng trung bình thấp nhất, chỉ khoảng từ 48 đến 50 giờ/tháng. Các tháng mùa hè số giờ nắng đều cao, các tháng 7 và 9 có trị số tổng giờ nắng lớn nhất trong năm, trung bình đạt khoảng từ 180 đến gần 200 giờ/ tháng.
- Chế độ nhiệt
Chế độ nhiệt ở Thái Nguyên chia ra làm hai mùa rõ rệt: mùa nóng và mùa lạnh. Nhiệt độ trung bình năm khoảng 22 - 230C. Tuy nhiên, có sự phân hóa nhiệt độ theo độ cao. Ở các vùng đồi núi cao 600m trị số này giảm xuống dưới 200C và từ 900 - 1000m trở lên nhiệt độ trung bình năm chỉ còn từ 180C trở xuống.
Header Page 62 of 148. 47
0 5 10 15 20 25 30
Tháng
Độ C
Thái Nguyên 16 17.2 19.9 23.7 27.1 28.5 28.5 28.1 27.1 24.5 21 17.6 Định Hóa 15.4 16.6 19.6 23.5 26.7 28 28.2 27.7 26.5 23.7 19.9 16.6 Tam Đảo 11.2 12.3 15.3 18.8 21.7 23 23.2 22.8 21.6 19.1 15.9 12.7
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Hình 2.4: Diễn biến nhiệt độ trung bình năm theo các tháng của một số địa điểm tại Thái Nguyên giai đoạn 1961 - 2005 [Nguồn: Phòng Địa lý khí hậu - Viện Địa lý]
+ Mùa lạnh từ tháng 11 đến tháng 3, 3 tháng (từ tháng 12 đến tháng 2) có nhiệt độ trung bình dưới 180C. Tháng 1 là tháng lạnh nhất, nhiệt độ trung bình khoảng 15 - 160C ở vùng thấp, ở vùng núi trị số này có thể xuống dưới 90C.
+ Mùa nóng từ tháng 4 đến tháng 10. Vào mùa này, ở vùng thấp từ tháng 5 đến tháng 9 có nhiệt độ trung bình vượt quá 250C. Ở các vùng có độ cao trên dưới 500m chỉ còn 3 tháng nhiệt độ trên 250C. Đặc biệt ở vùng núi Tam Đảo (897m) không có tháng nào nhiệt độ vƣợt quá 250C. Ở vùng thấp, tháng nóng nhất là tháng 7, nhiệt độ trung bình khoảng 28 - 290C, nhiệt độ tối cao trung bình đạt trên 320C.
+ Biên độ dao động nhiệt trung bình ngày - đêm ở Thái Nguyên khoảng trên dưới 70C, lớn hơn ở khu đồng bằng là 10C. Thời kỳ nhiệt độ dao động mạnh nhất là vào các tháng khô hanh đầu mùa đông (tháng 9,10,11,12), biên độ này có thể đạt 7,6 - 8,10C. Thời kỳ nhiệt độ ngày đêm dao động ít nhất là những tháng ẩm ƣớt của thời kỳ mƣa phùn cuối mùa đông (tháng 2,3), biên độ này chỉ khoảng 5,1 - 5,50C.
- Chế độ mưa
Lƣợng mƣa trung bình năm của Thái Nguyên có thể đạt 1.600 - 1.900mm.
Tuy nhiên, ở phía Đông Nam của tỉnh lƣợng mƣa có thể xuống 1450mm, ngƣợc lại ở vùng núi Tây Nam (chân núi Tam Đảo), do địa hình cao chắn gió nên lƣợng mƣa có thể đạt trên 2000mm.
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
Tháng mm
Thái Nguyên 25.4 33.3 63.2 112.3 240.3 337.2 421.3 346.6 241.4 129.5 50.2 23.9
Định Hóa 22.5 28.9 56.1 106.2 207 275.9 315.8 317.5 169 106.9 42 17.3
Tam Đảo 37.7 46.6 81.8 144.1 235.9 375.5 430.5 467.5 328.8 219.3 94.9 35.9
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Hình 2.5. Lượng mưa trung bình tháng ở Thái Nguyên giai đoạn 1961 - 2005 [Nguồn: Phòng Địa lý khí hậu - Viện Địa lý]
Ở Thái nguyên, chế độ mƣa phân biệt ra hai mùa: mùa mƣa và mùa khô.
Mùa mưa trùng với mùa nóng, lượng mưa trung bình các tháng thường trên 100mm kéo dài 7 tháng (từ tháng 4 đến tháng 10), chiếm 85 - 90% lƣợng mƣa cả năm.
Lượng mưa lớn nhất vào tháng 7 hoặc tháng 8 với các giá trị thường vượt quá 300mm/tháng. Đặc biệt, tại những vùng núi đón gió, trị số này có thể đạt trên 400mm. Mùa khô trùng với mùa lạnh (từ tháng 11 đến tháng 3), lƣợng mƣa ít, chỉ chiếm 10 - 15% lƣợng mƣa cả năm. Trên đại bộ phận lãnh thổ của tỉnh, số tháng khô xấp xỉ 3 - 4 tháng, riêng khu vực phía đông nam (Phú Bình), số tháng khô lên đến 5 tháng. Mùa khô có thể phân ra hai thời kì: thời kỳ đầu mùa đông, do khối không khí lạnh, khô nên ít mƣa; cuối mùa đông, không khí lạnh và ẩm do có mƣa phùn. Lƣợng mƣa vào mùa khô ít và biến động rất lớn. Do vậy, muốn tăng vụ thu đông, hoặc vụ đông xuân cần chú ý đến công tác thủy lợi.
Sự phân hóa mưa trên lãnh thổ khá rõ: lượng mưa ở sườn đông Tam Đảo lớn hơn lượng mưa ở sườn phía tây: Vĩnh Yên lượng mưa đạt 1526mm/năm, Thái Nguyên >2000mm/năm. Nguyên nhân là do sườn đông của Tam Đảo dốc hơn sườn tây. Ngoài ra, sườn đông còn ngăn cản gió mùa đông bắc mang theo khối NPc biển ẩm và frông lạnh vào cuối mùa đông nên gây mƣa. Phía đông của tỉnh ít mƣa hơn phía tây: nửa phía tây lượng mưa trên 1600mm/năm, nửa phía đông lượng mưa dưới 1600mm/năm. Ở phía bắc của tỉnh, lƣợng mƣa giảm dần khi đi từ tây sang đông. Ở phía nam của tỉnh lƣợng mƣa giảm dần từ tây bắc xuống đông nam nhanh hơn:
đông nam huyện Phổ Yên và Phú Bình chỉ cách TP. Thái Nguyên vài chục km Header Page 64 of 148. 49