8. Cấu trúc luận án
1.3.2. Quy trình nghiên cứu
Trong nghiên cứu TLĐ, LBĐ, việc mô hình hóa quy trình đánh giá là hết sức cần thiết. Một mặt mô hình thể hiện được mối quan hệ logic giữa các nhân tố ảnh hưởng và vai trò của chúng đối với quá trình phát sinh tai biến. Mặt khác lại thể hiện được bản chất của các quá trình gây tai biến. Quy trình nghiên cứu được thực hiện qua 6 bước theo sơ đồ hình 1.2.
Bước 1: Nghiên cứu hiện trạng và đánh giá mức độ ổn định của các dạng địa hình. Trong bước này, bản đồ hiện trạng tai biến TLĐ, LBĐ tỉnh Lào Cai được thành lập song song với việc phân tích đặc điểm địa mạo của một số khối trượt điển hình, phân tích tính bền vững của các dạng địa hình đối với quá trình TLĐ và LBĐ.
Bước 2: Xác định các nhân tố ảnh hưởng đến TLĐ, LBĐ và các dấu hiệu địa mạo liên quan. Các nhân tố ảnh hưởng bao gồm các nhân tố tự nhiên và các nhân tố kinh tế - xã hội được nghiên cứu và phân tích vai trò của chúng đối với TLĐ, LBĐ. Các dấu hiệu địa mạo để xác định các khu vực TLĐ, LBĐ được rút ra từ phân tích hiện trạng tai biến kết hợp với phân tích trắc lượng hình thái.
Bước 3: Phân cấp và phân hạng các nhân tố ảnh hưởng đến TLĐ. Bản chất của việc phân cấp, phân hạng chính là đánh giá sự phân dị trong không gian của
một yếu tố đơn lẻ tới quá trình và đánh giá mức độ ảnh hưởng khác nhau của các nhân tố đến quá trình TLĐ, LBĐ.
Phân cấp (đánh giá theo chiều ngang): Các nhân tố tác động đến quá trình luôn phân dị trong không gian, chỗ này mạnh chỗ kia yếu. Việc đánh giá phân cấp được thực hiện dễ dàng hơn khi có sự trợ giúp của GIS. Mỗi nhân tố ảnh hưởng có thể được coi như là một lớp thông tin cơ bản và chúng có thể định lượng như một giá trị có thứ nguyên như độ đốc, độ cao hay bán định lượng như thảm thực vật, thạch học. Tuy có sự khác biệt rất lớn gữa các nhân tố ảnh hưởng nhưng sự phân cấp tác động đến quá trình thì phải luôn luôn bình đẳng nhau. Tức là không có trường hợp nhân tố này được chia thành 4 cấp mà nhân tố kia được chia thành 5 cấp. Dựa vào những nghiên cứu tổng quan và phân tích hiện trạng kết hợp với nghiên cứu chi tiết một số khối trượt điển hình, NCS đã có được cơ sở để phân cấp được mức độ ảnh hưởng của các nhân tố ảnh hưởng tới quá trình TLĐ và LBĐ. Trong công trình này, NCS đã chọn thang chia 5 cấp để đánh giá vì đây là thang chia phù hợp với dữ liệu đã có và thu thập được, đảm bảo được mục đích và tỷ lệ nghiên cứu.
Phân hạng (đánh giá theo chiều thẳng đứng): Sự tác động giữa các nhân tố đối với trượt lở là khác nhau, chính vì thế mà phải có sự phân hạng mức độ tác động của các nhân tố này tới quá trình. Công việc này đòi hỏi người đánh giá phải có những hiểu biết cụ thể về địa mạo động lực (quá trình sườn). Về bản chất, trượt lở cũng là một hoạt động mang nhiều tính tự nhiên trong tiến hóa sườn. Đối với mỗi trường hợp cụ thể, mỗi nhân tố lại thể hiện sự tác động của mình ở mức độ khác nhau và đôi khi là điều kiện đủ để có trượt lở xảy ra. Kết quả định lượng của việc phân hạng chính là tìm ra trọng số của mối yếu tố có tác động đến quá trình trượt lở.
Bước 4: Đánh giá nguy cơ tai biến TLĐ, LBĐ. Bước này được thực hiện trên cở sở ứng dụng GIS để đánh giá tổng hợp các nhân tố ảnh hưởng tới quá trình trượt lở. Kết hợp với các phân tích địa mạo được thực hiện trong bước 2 để đánh giá tiềm năng LBĐ trên toàn bộ tỉnh Lào Cai. Kết quả đánh giá được kiểm chứng bằng số liệu thực tế, nếu phù hợp thì mô hình tính toán có độ tin cậy cao, còn ngược lại thị phải hiệu chỉnh lại mô hình.
Bước 5: Trên cơ sở phân tích hiện trạng cơ sở hạ tầng rồi tiến hành đánh giá mức độ dễ bị tổn thương của các đối tượng bị thiệt hại, thành lập bản đồ đánh giá mức độ dễ bị tổn thương của các đối tượng bị thiệt hại. Kết hợp bản đồ nguy
cơ tai biến TLĐ, LBĐ và bản đồ mức độ dễ bị tổn thương để thành lập bản đồ nguy cơ thiệt hại (rủi ro) do tai biến TLĐ, LBĐ.
Bước 6: Phân vùng dự báo tai biến TLĐ, LBĐ. Kết quả của bước này chính là bản đồ phân vùng tai biến được thành lập trên cơ sở bản đồ mức độ rủi ro do TLĐ, LBĐ và bản đồ địa mạo. Cuối cùng, dựa trên các kết quả nghiên cứu, tiến hành đề xuất các giải pháp phòng tránh và giảm thiểu tai biến TLĐ, LBĐ.
Kết luận chƣơng 1
Tai biến TLĐ và LBĐ hiện đang có xu hướng gia tăng do tác động của các hoạt động phát triển, được xác định là một vấn đề thời sự và cấp thiết cả trong nghiên cứu khoa học và thực tiễn. Tuy nhiên, trong một không gian cụ thể, việc đánh giá thời gian xảy ra tai biến là một vấn đề khó khăn bởi mối quan hệ phức tạp của nhiều nhân tố tác động. Với cấu trúc địa chất phức tạp, địa hình có độ phân cắt mạnh dẫn tới năng lượng địa hình cao, hàng năm Lào Cai là tỉnh chịu nhiều tai biến thiên nhiên, đặc biệt là các tai biến do nguồn gốc ngoại sinh như TLĐ và LBĐ. Trong nghiên cứu tai biến thiên nhiên nói chung và tai biến TLĐ LBĐ nói chung, các phương pháp chính thường được sử dụng là sự kết hợp giữa hệ phương pháp nghiên cứu truyền thống (địa mạo, địa chất, địa lý và địa vật lý) và các công nghệ hiện đại. Cuối cùng, một quy trình nghiên cứu gồm 6 bước được đề xuất phục vụ nhiên cứu tai biến TLĐ, LBĐ trong đề tài.
Chƣơng 2
CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƢỞNG TỚI ĐỊA HÌNH VÀ PHÁT SINH TRƢỢT LỞ ĐẤT, LŨ BÙN ĐÁ
2.1. Vị trí địa lý
Lào Cai là tỉnh vùng cao biên giới phía Bắc Việt Nam, cách Hà Nội 296km theo đường sắt và 345km theo đường bộ. Phía Đông Lào Cai giáp tỉnh Hà Giang, phía Nam giáp tỉnh Yên Bái, phía Tây giáp tỉnh Lai Châu, phía Bắc giáp tỉnh Vân Nam, Trung Quốc với 203km đường biên giới. Về mặt hành chính, tỉnh Lào Cai được tái lập tháng 10/1991 trên cơ sở tách ra từ tỉnh Hoàng Liên Sơn. Từ ngày 01/01/2004, sau khi tách huyện Than Uyên sang tỉnh Lai Châu, diện tích tự nhiên của tỉnh là 6.384km2
[20].
Tỉnh Lào Cai nằm ở vị trí có nền địa chất phức tạp, địa hình có mức độ chia cắt mạnh. Lào Cai có khí hậu nhiệt đới gió mùa, song do nằm sâu trong lục địa bị chia phối bởi yếu tố địa hình phức tạp nên diễn biến thời tiết có phần thay đổi, khác biệt theo thời gian và không gian. Khí hậu Lào Cai chia làm hai mùa: mùa mưa bắt đầu từ tháng 4 đến tháng 10, mùa khô bắt đầu từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau. Nhiệt độ trung bình nằm ở vùng cao từ 15ºC - 20ºC, lượng mưa trung bình từ 1.800mm đến trên 2.000mm. Nhiệt độ trung bình nằm ở vùng thấp từ 23ºC - 29ºC, lượng mưa trung bình từ 1.400mm - 1.700mm [76]. Vị trí địa lý của Lào Cai tạo điều kiện thúc đẩy các quá trình địa động lực ngoại sinh diễn ra mạnh mẽ, trong đó phổ biến các hiện tượng TLĐ, LBĐ làm thiệt hại về kinh tế và gây tâm lý hoang mang cho nhân dân.
2.2. Các nhân tố tự nhiên
2.2.1. Địa chất
a) Thành phần thạch học
- Đá biến chất cao: gồm đá phiến thạch anh - biotit, đá phiến thạch anh -
biotit - silimanit, gneis biotit, gneis biotit - silimanit, quarzit biotit, đá hoa và amphibolit phân lớp thuộc các hệ tầng Núi Con Voi, Ngòi Chi, Sinh Quyền, Sa Pa tuổi Arkei và Proterozoi, phân bố ở phần trung tâm và phía tây nam của tỉnh (huyện Bảo Thắng, Bảo Yên, Văn Bàn).
- Đá trầm tích bị biến chất trung bình: gồm argilit, đá phiến sét đen, phiến
argilit, đá phiến thạch anh sericit xen các lớp quarzit, đá vôi, đá vôi bị hoa hóa, thuộc các hệ tầng Cam Đường, Hà Giang, Chang Pung, Bản Páp,... tuổi Cambri đến Devon, phân bố chủ yếu ở khu vực phía đông bắc của tỉnh (huyện Si Ma Cai, Mường Khương).
- Đá trầm tích xen phun trào: bao gồm cuội kết, cát kết, đá phiến sét xen
đá phun trào ryolit, felzit, dacit và tuf thuộc hệ tầng Tú Lệ, hệ tầng Nậm Qua tuổi Jura-Kreta, phân bố chủ yếu ở khu vực tây nam của tỉnh (Văn Bàn).
- Đá trầm tích lục nguyên: gồm cuội kết, cát kết đa khoáng, bột kết, sét kết hệ tầng Suối Bàng tuổi Triat, phân bố ở phía tây nam của tỉnh; cuội kết, cát kết, bột kết, sét kết tuổi Neogen phân bố dọc sông Hồng.
- Đá magma: các đá xâm nhập gồm gabrodiorit, diorit thạch anh, granit thuộc phức hệ Điện Biên; các xâm nhập á núi lửa liên quan với phun trào trung tính và axit gồm sienit thạch anh, granosienit, granit thuộc phức hệ Phu Sa Phìn; granosienit, granit thuộc phức hệ Yê Yên Sun và sienit kiềm thuộc phức hệ Nậm Se - Tam Đường. Trong đó, các đá thuộc các phức hệ Phu Sa Phìn và Yê Yên Sun thường tạo thành các khối lớn, một số khối có thể đạt yêu cầu làm đá ốp lát.
- Trầm tích Đệ tứ: phân bố dọc các hệ thống sông, suối, thành phần gồm cuội, sỏi, sạn, cát, bột sét có thành phần và nguồn gốc khác nhau.
b) Hoạt động kiến tạo
Lãnh thổ Lào Cai phát triển những hệ thống đứt gãy có phương tây bắc - đông nam, đông bắc - tây nam và phương á vĩ tuyến [58], bao gồm:
- Đứt gãy Sông Chảy: kéo dài theo phương tây bắc - đông nam, là đứt gãy phân cách hai miền kiến tạo Đông và Tây Bắc Bộ. Mặt nghiêng của đứt gãy cắm về đông bắc, dọc theo đứt gãy có một số thể siêu mafic như ở vùng Bảo Yên và nhiều mạch thạch anh chứa pyrit.
- Đứt gãy Sông Hồng: gồm nhiều đứt gãy gần như song song với phương cấu trúc, phần lớn là đứt gãy thuận nghiêng về đông bắc. Theo các đứt gãy này xuất hiện một ít phun trào và xâm nhập bazơ, xâm nhập trung tính tuổi Pecmi, xâm nhập kiềm tuổi Paleogen và hố sụt kiểu gabren của trầm tích Neogen. Các đứt gãy tạo nên địa hình bậc thang thấp về phía sông Hồng, dọc theo là các thung lũng hẹp (Đá Đinh, Cốc San, Quang Kim) và các nguồn nước nóng, nước khoáng (Trịnh Trường, Pắc Tà).
- Hệ thống đứt gãy Fansipan: xuất hiện từ Than Uyên tới Phong Thổ và xa hơn theo phương tây bắc, phần lớn là những đứt gãy thuận cắm về phía tây nam. Từ Đông Pao đến bản Nậm Cum xuất hiện vài đứt gãy nghịch có dạng cung lồi về phía đông bắc. Các thành tạo phun trào cùng với xâm nhập nông bazơ, axit, kiềm tuổi Pecmi muộn - Triat sớm, Jura Creta và Paleogen xuất hiện rất phong phú theo các đứt gãy. Vùng Nậm Than có hố sụt nhỏ trầm tích chứa than Triat muộn. Hệ thống đứt gãy Fansipan thể hiện trên địa hình khá rõ tạo thành dãy Pu Ta Lèng cao trên 2000m.
- Hệ thống đứt gãy đông bắc - tây nam: phát triển tập trung ở phía đông bắc của lãnh thổ, cùng với hệ thống đứt gãy phương tây bắc - đông nam, tạo thành những đứt gãy dạng lông chim ở phía đông nam khối granit Sông Chảy.
- Hệ thống đứt gãy phương vĩ tuyến: hệ thống này là ranh giới giữa khối granit Sông Chảy với các trầm tích Cambri và Đevon.
2.2.2. Vỏ phong hóa
Vỏ phong hóa có liên quan mật thiết với các quá trình thành tạo địa hình. Ở các dạng địa hình được phân ra theo nguồn gốc thành tạo khác nhau thì cũng tương ứng với các tính chất của vỏ phong hóa khác nhau, đặc biệt là bề dày vỏ phong hóa. Tại khu vực nghiên cứu, dễ dàng nhận thấy tại các dạng địa hình có nguồn gốc san bằng (bề mặt san bằng) ta đều gặp lớp vỏ phong hóa tương đối dày. Vỏ phong hóa cũng có vai trò rất quan trọng đối với trượt lở và LBĐ vì chúng quy định tính chất của vật liệu cũng như điều kiện của các quá trình này. Dựa trên những tài liệu nghiên cứu về vỏ phong hóa Việt Nam và khu vực [77, 86], lãnh thổ Lào Cai có 4 kiểu vỏ phong hóa chính:
+ Thành tạo saprolit (Sa): Sa là dạng thành tạo do quá trình phong hoá vật lý làm cho đá gốc nứt vỡ, mềm bở. Thành tạo Sa phân bố ở độ cao từ 600800m lên đến 3000m, thuộc dãy Hoàng Liên Sơn. Mặt cắt của thành tạo Sa
có 1 đới đá gốc nứt vỡ vụn thô vẫn giữ nguyên kiến trúc, cấu tạo của đá. Thành phần hoá học, khoáng vật chưa thay đổi đáng kể. Tai biến liên quan chủ yếu là xói mòn bề mặt.
+ Vỏ phong hoá sialit (SiAl): được hình thành trên các đá gốc axit (granit, ryolit, pegmatit...), phân bố rộng trên dãy Hoàng Liên Sơn, Sông Chảy, Núi Con Voi. Ngoài tầng thổ nhưỡng và đá gốc, mặt cắt VPH SiAl còn có đới chính là sét sáng màu và saprolit, được đặc trưng bởi hàm lượng cao của 2 hợp phần SiO2 và Al2O3. Trong hầu hết các vỏ sialit trong vùng hàm lượng SiO2 dao động 40
70%; Al2O3: 12 22% và Fe2O3:1 3%. Tổ hợp khoáng vật đặc trưng cho kiểu vỏ này là: kaolinit- hydromica. Thạch anh là khoáng vật rất phổ biến trong kiểu vỏ này với tư cách là khoáng vật tàn dư của đá gốc.
+ Vỏ phong hoá sialferit (SiAlFe): phát triển khá phổ biến trên các loại đá granit, ryolit, đá phiến, lục nguyên xen phun trào axit, đá phiến kết tinh thạch anh felspat gặp ở Văn Bàn, Sa Pa, Bảo Thắng, Bảo Yên... Mặt cắt đầy đủ của VPH sialferit bao gồm 5 đới từ trên xuống dưới như sau là thổ nhưỡng (0,5-1,1m), đới sét loang lổ (1,1-2,0m), đới sét sáng màu (0,7-1,5m), đới saprolit (0,5-2,5m) và đá gốc tạo vỏ.
Chiều dày các đới thay đổi tuỳ thuộc vào điều kiện thành tạo, thời gian tạo vỏ, điều kiện địa hình, thành phần đá gốc. Thông thường ở phần thấp đới sét dày 13m có chỗ 3040m, nhiều nơi có thể phát triển sâu quá mực nước ngầm.
VPH sialferit là kiểu vỏ trung gian giữa vỏ sialit và ferosialit. Do sự tăng hàm lượng Fe2O3, lượng SiO2 giảm xuống so với vỏ sialit. Tổ hợp khoáng vật đặc trưng cho kiểu vỏ này là kaolinit (haloyzit) - hydromica - goethit. Trên diện phân bố kiểu vỏ này phát triển khá mạnh mẽ hiện tượng TLĐ.
+ Vỏ phong hoá ferosialit (FeSiAl): rất phổ biến tại khu vực Lào Cai, phát triển trên hầu hết các loại đá và các dạng địa hình khác nhau, phổ biến nhất là ở địa hình trung bình. Đặc trưng chung nhất của VPH này là sự có mặt với hàm lượng của 3 oxyt SiO2, Al2O3, Fe2O3. Trong đó SiO2 và Al2O3 có mặt chủ yếu dưới dạng liên kết, còn Fe2O3 có mặt dưới dạng hydroxyt. Các VPH FeSiAl trên đá axit và mafic khác nhau chủ yếu ở các hàm lượng các hợp phần SiO2, Al2O3, TiO2 và oxyt kiềm thổ. Trên đá axit đặc trưng bởi hàm lượng cao của SiO2 còn trên đá mafic, hàm lượng SiO2 thấp hơn, còn các hợp phần còn lại Fe2O3, TiO2 và
oxyt kiềm thổ có hàm lượng cao hơn. Vỏ phong hóa này liên quan đến các dạng tai biến như trượt đất, LBĐ và địa hoá sinh thái.
2.2.3. Hệ thống sơn văn
a) Đặc điểm chung của hệ thống sơn văn
Lào Cai có địa hình núi cao và có tính định hướng rõ rệt do bị chi phối bởi 2 dãy núi chính là Hoàng Liên Sơn và Con Voi. Độ cao của các dãy núi giảm dần từ tây bắc xuống đông nam, từ bắc xuống nam và từ tây sang đông. Địa hình bị chia cắt mạnh bởi các hệ thống sông suối dày đặc và dốc, độ dốc >250