CHƯƠNG 6: LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA PHẦN BẮC BỂ SÔNG HỒNG 6.1 Mặt cắt địa chấn
Ba tuyến địa chấn cần nghiên cứu có tên AA, BB và CC. Trong đó tuyến AA và BB song song với nhau, tuyến CC vuông góc với hai tuyến còn lại.
Hình 6.1:Sơ đồ các tuyến địa chấn
Tuyến AA bắt đầu từ lô 102 chạy chéo qua lô 103 và kết thúc tại lô 107. Tuyến BB có điểm xuất phát từ lô 102 chạy xuống lô 106 và kết thúc tại lô 107. Tuyến CC xuất phát từ lô 103 chạy vuông góc với hai tuyến còn lại tại lô 107 và chạy đến lô 106.
Hình 6.2: Mặt cắt địa chấn tuyến AA
Ta thấy rằng tuyến AA không gặp tầng Oligocen và móng ở phía dưới, thay vào đó lớp sâu nhất đo được trên mặt cắt địa chấn là Miocen dưới ứng với đường xanh lá đậm đi xuống (U260).
6.2 Mặt cắt phục hồi các tuyến địa chấn
Sau khi phục hồi ba tuyến địa chấn bằng phương pháp thủ công sau đó xử lý bằng máy tính ta được các mặt cắt phục hồi sau:
Hình 6.7: Mặt cắt phục hồi tuyến CC
Ngoài ra ba mặt cắt phục hồi trên, một số tài liệu mặt cắt phục hồi được sử dụng nhằm mục đích minh giải quá trình thành tạo phần bắc của bể Sông Hồng. Trong đó có các tuyến sau:
6.3. Các yếu tố cấu trúc của phần bắc Bể Sông Hồng
Trên tài liệu phục hồi và bản đồ cấu tạo ta xác định định được các yếu tố cấu trúc tại các lô thuộc phần bắc bể Sông Hồng.
6.3.1 Thềm Hạ Long
Nằm ở phía bắc lô 106, tuyến địa chấn BB đi qua yếu tố cấu trúc này.
Móng trước Kainozoi 1000 0 2000 3000 Mặt hiện tại N1 1 N1 2 N1 3 Đệ tứ
Hình 6.10: Thềm Hạ Long thể hiện trên tuyến BB
Thềm Hạ Long (có tác giả gọi là Đới Đông Bắc đứt gãy Sông Lô)ở phía Đông Bắc đứt gãy Sông Lô phát triển từ đất liền ra biển đến các lô 101 và Bắc lô 106. Tại đây có lớp phủ trầm tích Kainozoi mỏng và móng Paleozoi nâng cao dần rồi lộ trên mặt ở đất liền tại rìaĐông Bắc MVHN.
Một số giếng khoan nông trong đới này đã phát hiện được các đá móng carbonat và đá phiến sét- sericit, cát kết dạng quarzit Paleozoi muộn. Móng của phần rìa nổi dần lên cao và lộ ra nhiều nơi như Đồ Sơn, Kiến An, Vịnh Hạ Long với các thành tạo carbonat và lục nguyên Paleozoi muộn (Devon -Carbon-Permi). Giới hạn rìaĐông Bắc của móng Paleozoi là đứt gãyđường 18 (Phả Lại - Đông Triều), đó cũng là ranh giới của cấu trúc nền sau-Caledoni và trũng Mesozoi. Lớp phủ trầm tích Kainozoi không quá 2000m trong một số địa hào rất hẹp và mỏng dần về phía Bắc, Tây Bắc. Trên bản đồ địa chất Việt Nam, có thể thấy đây là miền móng đơn nghiêng mà phổ biến hơn cả là đá vôi Carbon - Permi (hệ tầng Bắc Sơn), đá vôi và phiến silic Devon giữa - trên (hệ tầng Lỗ Sơn) hoặc cát kết đá phiến màu đỏ và cuội kết Devon dưới (hệ tầng Đồ Sơn). Dọc theo hệ thống đứt gãy Sông Lô, cạnh rìa thềm Hạ Long là một địa hào nhỏ hẹp, trong đó có các khối móng nhô cao như Yên Tử - Chí Linh (là đối tượng TKTD), tồn tại các khối đá vôi
tuổi Carbon-Permi được chôn vùi dưới trầm tích Oligocen - Miocen, có nứt nẻ, có khả năng chứa dầu khí.
6.3.2 Đới Sông Hồng
Nằm ở phía tây lô 106 và đông lô 102, phát triển theo hướng Tây Bắc – Đông Nam. Mặt cắt địa chất chất tuyến DD có chứa yếu tố đới Sông Hồng.
Hình 6.11:Đới Sống Hồng thể hiện trên mặt cắttuyến DD
6.3.3Đới nghịch đảo Miocen Tây Bắc bể Sông Hồng
Thực chất đới này trước đó nằm trong một địa hào sâu, chiều sâu móng sâu trên 8 km trong phạm vi từ đất liền ra đến lô 102, 103, 107 nhưng sau đó bị nghịch đảo trong thời kỳ từ Miocen giữa đến cuối Miocen muộn, ở vài nơi nghịch đảo kiến tạo còn hoạt động trong cả đầu thời kỳ Pliocen.
Mặt hiện tại 1000 2000 0 3000 4000 N13 N12 N11
Hình 6.12: Nghịch đảo kiến tạo trên mặt hiện tại của tuyến AA
Đới nghịch đảo này nằm kẹp giữa đứt gãy Sông Chảy ở Tây Nam và đứt gãy Vĩnh Ninh ở Đông Bắc, kéo dài từ đất liền ra biển. Các cấu tạo đặc trưng cho nghịch đảo kiến tạo Miocen là cấu tạo Tiền Hải (đất liền), Hoa Đào, Cây Quất,
Đới Sông Hồng
Hoàng Long, Bạch Long... ở các lô 102, 103, 106, 107. Hoạt động nghịch đảo này giảm dần, tạo thành mũi nhô Đông Sơn kéo dài đến lô 108, 109. Nguồn gốc của nghịch đảo kiến tạo là do dịch chuyển trượt bằng phải của hệ thống đứt gãy Sông Hồng vào thời kỳ cuối Miocen. Vì vậy, mặt cắt trầm tích Miocen bị nén ép, nâng lên, bị bào mòn cắt xén mạnh, mất trầm tích từ vài trăm và có thể đến hàng nghìn mét, thời gian thiếu vắng trầm tích từ một đến vài triệu năm. Càng về phía Tây - Nam của MVHN, hiện tượng bào mòn cắt cụt càng mạnh hơn, do ở đây vừa có dịch chuyển ngang vừa có hiện tượng quay theo chiều kim đồng hồ.
6.3.4 Phụ bể Bạch Long Vĩ :
Đây là một địa hào nhỏ hẹp từ giữa lô 107 theo hướng đông bắc - tây nam đến góc Đông - Nam của lô 106 và ven theo rìa phía Tây-Bắc của đảo Bạch Long Vĩ, chịu ảnh hưởng của hoạt động kiến tạo nghịch đảo vào thời kỳ Oligocen muộn - Miocen sớm (Hình 7.13, 7.14). Chế độ kiến tạo này chỉ xảy ra ở vùng giao nhau của hai hệ thống đứt gãy khác hướng tây bắc - đông nam với tây nam - đông bắc. Các cấu tạo chỉ được phát triển trong trầm tích Oligocen-Miocen dưới nằm trong các địa hào hẹp với nguồn sinh nhỏ. Địa hào này là phần đuôi của bể Tây Lôi Châu nối với bể Sông Hồng.
1000
0
2000
3000
Mặt hiện tại
Hình 6.13: Phụ bể Bạch Long Vĩ trên mặt hiện tạituyến BB
Các yếu tố kiến trúc trên được thể hiện trong bản đồ cấu tạo móng
6.4. Hệ thống đứt gãy
Dựa vào tài liệu mặt cắt phục hồi và các tài liệu bản đồ liên quan ta xác định được vị trí các đứt gãy t rọng yếu trên mặt cắt phục hồi. Trên cơ sở đó minh giải quá trình hình thành và phát triển của các đứt gãy.
Hình 6.15: Bản đồ vị trí tuyến địa chấn và đứt gãy
Trong vùng nghiên cứu tồn tại hai hệ thống đứt gãy; hệ thống đứt gãy sông Hồng có phương Tây Bắc- Đông Nam và hệ thống đứt gãy Beibuwan có phương Đông Bắc- Tây Nam.
6.4.1 Hệ thống đứt gãy Tây Bắc – Đông Nam
Gồm các đứt gãy của đới đứt gãy Sông Hồng: Sông Lô, Vĩnh Ninh, Sông Chảy, Hải Dương, Tiên Lãng và cácđứt gãyđi kèm, phân bố chủ yếu ở phía tây.
N1 1 N1 3 Mặt hiện tại Móng trước Kanozoi N12 Pliocen/Đệ tứ
Hình 6.16: Các đứt gãy trên mặt cắttuyến CC
- Đứt gãy Sông Hồng: Đứt gãy Sông Hồng là hệ đứt gãy sâu hình thành rất sớm (có thể Proterozoi- Paleozoi) và tái hoạt động nhiều lần, đặc biệt trong Kainozoi, đứt gãy nàyổn định vào sau thời kỳ Miocen muộn. Chiều sâu của đứt gãy Sông Hồng có thể đạt tới mặt mô hô, có biên độ dịch chuyển thay đổi từ 1.000m đến vài ba nghìn mét.Đo trên mặt cắt địa chất tuyến CC và sử dụng bản đồ cấu tạo ta xác định được đường phương/góc dốc của đứt gãy Sông Hồng vào khoảng 3400/850.
- Đứt gãy Sông Chảy: Đứt gãy dài khoảng 800km có thể sâu tới mặt mô hô. Đứt gãy này là giới hạn phía tây của phần trũng phía bắc bể Sông Hồng. Sử dụng mặt cắt địa chất tuyến CC ta xác định được hướng cắm của đứt gãy vào khoảng 3340/790. Biên độ dịch chuyển trong thời kỳ Kainozoi đạt từ 1.000m đến 2.000m.
- Đứt gãy Sông Lô: Đứt gãy Sông Lô dài khoảng 600km phát triển từ biên giới Việt - Trung ra đến phía Tây Bắc của lô 107 và nhập vào đứt gãy Vĩnh Ninh. Đây là đứt gãyđồng trầm tích, có đường phương/góc dốc là 1350/120.
- Đứt gãy Vĩnh Ninh: Đứt gãy Vĩnh Ninh nhập với hệ đứt gãy Sông Lô tạo nên địa hào trung tâm của phần phía Tây Bắc bể Sông Hồng. Tuy ến địa chấn CC đi qua phần đứt gãy chung kéo dài của đứt gãy Vĩnh Ninh và đứt gãy Sông Lô.
Ngoài các hệ thống đứt gãy trên còn có hệ thống đứt gãy á kinh tuyến là các đứt gãy nhỏ, sinh ra do hoạt đông của các đứt gãy lớn.
6.4.2 Hệ thống đứt gãy Beibuwan
Phát triển chủ yếu ở nửa phía đông lô 106, là phần kéo dài của của các đứt gãy thuộc bể Beibuwan, khống chế hình thái cấu trúc của lô 106.
Hệ thống đứt gãy này chủ yếu là các đứt gãy thuận hình thành vào thời kỳ Kainozoi. Chúng phân bố chủ yếu ở ngoài khu khơi vịnh Bắc Bộ, gần khu vực đảo
Đứt gãy Sông Chảy Đứt gãy Sông Lô
Đứt gãy Sông Hồng
Bạch Long Vĩ. Nổi bật trong những đứt gãy có phương Đông Bắc - Tây Nam là đứt gãy Bạch Long Vĩ. 1000 0 2000 3000 Mặt hiện tại N1 1 N1 2 N1 3 Đệ tứ
Hình 6.17: Vị trí đứt gãy Bạch Long Vĩ trên tuyến BB
Đứt gãy Bạch Long Vĩ hình thành trong thời kỳ Kainozoi và tiếp tục hoạt động trong suốt giai đoạn Oligocen đến Miocen muộn. Đứt gãy này hình thành nên một loạt các đứt gãy khác tạo thành hình bậc thang có hướng đông bắc-tây nam.
1000 0
1000 0
2000
Phục hồi tại nóc Miocen sớm
Phục hồi tại nóc Miocen giữa
N1 1 N1 2 N1 1 Móng trước Kainozoi Móng trước Kainozoi
Hình 6.18: Sự hình thành đ ứt gãy Bạch Long Vĩ trên mặt cắt tuyến BB
Trên mặt cắt địa chất và bản đồ cấu tạo ta thấy rằng hướng cắm của các đứt gãy gần như vuông góc và biên độ dịch chuyển của chúng rất nhỏ.
Đứt gãy Bạch Long Vĩ
Hình thànhđứt gãy
6.4.3 Cơ chế hình thành
Các hệ thống đứt gãy trong vùng nghiên cứu được sinh ra theo hai cơ chế: - Các đứt gãyĐông Bắc - Tây Nam hình thành do quá trình tách giãn của bể Beibuwan
- Các đứt gãy TB -ĐN hình thành do hoạt động trượt bằng trái của đới đứt gãy Sông Hồng.
- Các đứt gãy á kinh tuyến, á vĩ tuyến là những đứt gãy sinh kèm do hoạt động của hai hệ thống đứt gãy trên.
6.5 Phân tầng cấu trúc
Dựa vào các mặt cắt địa chất cũng như các tài liệu đặc điểm cấu trúc kiến tạo của các thành tạo trầm tích, các bề mặt ranh giới bất chỉnh hợp có thể chia ra các tầng cấu trúc như sau:
Tầng cấu trúc dưới (I) –gồm các thành tạo trước Kainozoi
Tầng cấu trúc giữa (II) – gồm các thành tạo Eocen/Oligocen –Miocen Tầng cấu trúc trên (III) –gồm các thành tạo Pliocen – Đệ tứ
1000
0
2000
3000
Mặt hiện tại
Hình 6.19: Phân tầng cấu trúc trên mặt cắt hiện tại tuyến BB
III (Pliocen-Đệ Tứ)
II (Eocen/Oligocen/Miocen)
Ta có bảng phân tầng cấu trúc:
Hình 6.20: Bảng phân tầng cấu trúc theo VPI
6.6 Biểu đồ biến dạng theo thời gian
Ta có các thông số về chiều dài của các lớp tại thời điểm ban đầu và thời điểm sau:
Thông số chiều dài các lớp trầm tích Bảng 6.1 Tên l p AA BB CC DD EE L Lo K L Lo K L Lo K L Lo K L Lo K Oligocen 92.98 84.46 10.09 86.36 80.17 7.72 miocen d i 112.17 107.22 4.62 9.35 8.79 6.43 112.68 107.05 5.26 70.07 63.85 9.74 71.14 68.05 4.55 Miocen gi a 111.66 107.30 4.06 9.47 8.94 5.94 140.05 136.02 2.96 93.18 85.14 9.44 92.79 91.74 1.15 Miocen trên 107.39 107.37 0.02 11.27 11.15 1.08 161.78 161.24 0.33 77.36 74.32 4.09 91.93 91.62 0.34
Từ đó ta tính được độ biến dạng của từng lớp trầm tích :
Bảng tổng hợp số liệu
Bảng 6.2
Tên lớp trầm tích Tuổi Độ cong TB
Oli 28.4 8.90
Mi dưới 20.43 6.12
Mi giữa 13.82 4.71
Mi trên 7.246 1.17
Trong đó L: Chiều dài hiện tại (km) K: Độ biến dạng L0: Chiều dài lúc mới hình thành (km)
Sau khi phục hồi mặt cắt địa chất, ta xây dựng được biểu đồ biến dạng theo thời giancủa trầm tích tại phần bắc bể Sông Hồng như sau:
Hình 6.21: Biểu đồ quan hệ thời gian và độ biến dạng
Trên cơ sở số liệu thực tế ta xây dựng được các hàm như sau:
y = -2,46x+11,375 R2=0,9756
R2= 0,9803 y = -0.5837x3+ 4.1886x2 - 11.263x+ 16.56 R² = 1
y= 11,246x-1,251 R2=0,7214
y = 20,5e-0,6249x R2=0,8569
Các hàm ta xây dựng được đều đảm bảo độ tin cậy cao (R2>0,64). Trong đó phương trình bậc ba với hệ số tương quan R2=1 được lựa chọn đặc trưng cho quan hệ giữa thời gian và độ biến dạng.
Việc xây dựng biểu đồ này với mục đích xác định được độ cong của lớp trầm tích tại thời gian nào đó trong quá khứ.
Oligocen Miocen dưới Miocen giữa Miocen trên
Thời gian (tr năm) Độ biến dạng
6.7 Lịch sử tiến hóa kiến tạo
6.7.1 Giai đoạn trước Kainozoi
Trong khu vực Đông Nam Á có ba yếu tố kiến tạo chính liên quan đến cơ chế tạo bể trầm tích Sông Hồng là:
Đới hút chìm phát tr iển từ Miến Điện qua vòng cungđảo Indonesia. Sự va chạm của mảng Ấn Độ vào mảng châu Âu-Á.
Sự hình thành và giãnđáy Biển Đông
Dọc theo vòng cung đảo Indonesia, sự hình thành các bể trầm tích chủ yếu theo cơ chế sau cung (back-arc), đó là do tốc độ hút chìm thay đổi lúc mạnh, lúc yếu theo thời gian (roll-back velocity), so với các bể khác ở Đông Nam Á, các bể sau cung này hình thành tương đối sớm, chủ yếu trong Eocen, trước khi sự húc chồi do va chạm giữa mảng Ấn Độ và mảng châu Âu-Á có tác dụng mạnh, gây xô dịch các vi mảng. Sự va chạm của mảng Ấn Độ vào mảng châu Âu-Á xảy ra đồng thời với sự xoay và dịch chuyển lên phía Bắc của vòng cung Philipin tạo không gian cho các chuyển động thúc trồi của các địa khối dọc theo các đứt gãy lớn trong khu vực dosự chèn ép của mảng Ấn Độ. Do đó các địa khối có xu thế trượt từ phía Ấn Độ về phía Nam và Đông Nam. Nằm trong khung cảnh đó, địa khối Đông Dương cũng được cho là đã bị thúc trồi mạnh từ phía Tây Bắc xuống Đông Nam, dọc theo hệ thống đứt gãy Sông Hồng và Three Pagodas và Maeping.
Hình 6.22: Các yếu tố kiến tạo ảnh hưởng đến mảng Indochina
Do mảng Ấn Độ húc vào mảng châu Âu-Á từ Eocen đến ngày nay và ngày càng chuyển động về hướng Bắc, nên các chuyển động thúc trồi của các địa khối này cũng có sự thay đổi hướng theo thời gian. Các địa khối nằm ở phía Nam đứt gãy Three Pagodas bị thúc trồi sớm hơn (Eocen, đầu Oligocen) và bị đẩy ngược về phía Nam, tạo ra các bể trầm tích có phương đứt gãy B -N (ví dụ như Pattani ở Thái Lan). Tiếp theo là các địa khối nằm giữa hệ thống đứt gãy Three Pagodas và Sông Hồng bị thúc trồi trong Oligocen đến Âu-Á xảy ra đồng thời với sự xoay và dịch chuyển lên phía Bắc của vòng cung Philipin tạo không gian cho các chuyển động thúc trồi của các địa khối dọc theo các đứt gãy lớn trong khu vực do sự chèn ép của mảng Ấn Độ. Do đó các địa khối có xu thế trượt từ phía Ấn Độ về phía Nam và Đông Nam. Nằm trong khung cảnh đó, địa khối Đông Dương cũng được cho là đã bị thúc trồi mạnh từ phía Tây Bắc xuống Đông Nam, dọc theo hệ thống đứt gãy