7.2.1. Định nghĩa và các yếu tố của đứt gãy thuận.
Hình 9.1: Đứt gãy thuận (A); đứt gãy nghịch (B) và ngang (C) trên sơ đồ khối
Đứt gãy thuận là những đứt gãy cĩ mặt trượt dốc về phía đá trụt xuống (hình 9.2).
Các yếu tố của đứt gãy thuận:
Đứt gãy thuận gồm các yếu tố sau:
Cánh nằm (cánh trồi) A: cánh khơng bị dịch chuyển. Cánh treo (cánh treo) B:cánh bị dịch chuyển.
Mặt trượt C Gĩc dốc mặt trượt β. Cự li theo mặt trượt: a1b1 Cự li đứng: b1b2 Cự li ngang: a1b2 Cự li địa tầng: a2b1
Gián cách đứng (khoảng cách gián đoạn): a3b1
Gián cách ngang: a4b1 7.2.2. Phân loại.
Cĩ nhiều dấu hiệu để phân loại đứt gãy thuận như: dựa vào gĩc dốc mặt trược, vị trí tương đối của phương phá huỷ và phương đá, mối tương quang giữa hướng dốc của mặt trượt và của đá bị phá huỷ, hướng duy chuyển của các cánh và dạng tập hợp của đứt gãy trên bản đồ.
Dựa vào gĩc dốc của mặt trượt:
Đứt gãy thuận thoải: khi gĩc dốc mặt trược β < 300.
a1 a2 a3 a4 b1 A α b2 β B (C)
Đứt gãy thuận dốc: khi 300 < β < 800. Đứt gãy thuận thẳng đứng: 800 < β < 900.
Dựa vào vị trí phương của đứt gãy và phương của đá bị phá huỷ chia ra:
Đứt gãy thuận dọc: Phương của đứt gãy trùng với phương của đá bị phá huỷ.
Đứt gãy thuận chéo: Phương của mặt trượt hợp với phương của đá bị phá huỷ một gĩc.
Đứt gãy thuận ngang (cắt): Phương của mặt trượt vuơng gĩc với phương của đá bị phá huỷ.
Dựa vào mối tương quan giữa hướng dốc của mặt trượt và của đá bị
phá huỷ chia ra:
Đứt gãy thuận chỉnh hợp: Khi hướng dốc của mặt đứt gãy và của lớp đá cùng về một phía.
Đứt gãy thuận khơng chỉnh hợp: Khi hướng dốc của mặt lớp và mặt đứt gãy cắm về hai phía ngược nhau.
Dựa vào hướng di chuyển của các cánh chia ra:
Đứt gãy thuận xuơi: Cánh treo dịch chuyển xuống dưới. Đứt gãy thuận ngược: Cánh treo dịch chuyển lên trên.
Đứt gãy bản lề: các cánh xoay theo mọi phía hoặc một phía xung quanh trục xoay nằm ở một bên của mặt trượt.
Đứt gãy thuận hình trụ: Cánh dịch chuyển theo đường cong hay mặt cong xung quanh trục xoay nằm trên một cánh của đứt gãy.
Hình 9.3: Đứt gãy thuận chỉnh hợp (a) và đứt gãy thuận khơng chỉnh hợp (b)
Dựa vào vị trí tương quan và tập hợp của các đứt gãy thuận trên bình đồ chia ra:
Đứt gãy thuận bậc thang: khi mặt trượt của các đứt gãy đĩ trên bình đồ và mặt cắt đều song song, dịch chuyển theo dạng bậc thang.
Đứt gãy thuận toả tia (phĩng xạ): khi chúng xuất phát từ một điểm hay một miền hoặc theo các bán kính.
Đứt gãy thuận hình lơng chim: trên bình đồ chúng cĩ dạng hình lơng chim.
7.2.3. Cấu tạo của mặt trượt.
Hình 9.4: Phân loại đứt gãy thuận theo phương dịch chuyển của cánh. a) đứt gãy thuận xuơi; b) đứt gãy thuận ngược;
c, d) đứt gãy bản lề; e) đứt gãy thuận hình trụ
Hình 9.5: đứt gãy thuận bậc thang (a); đứt gãy thuận toả tia (b,c) và đứt gãy thuận hình lơng chim (d)
Như trên đã nĩi, mặt trược của đứt gãy khơng phải bao giờ cũng bằng phẳng mà cĩ thể cong, đặc biệt khi đường phá huỷ cắt qua các đá cĩ tính chất khác nhau.
Khi hai cánh dịch chuyển, giữa chúng thường phát sinh khoảng trống và được lấp đầy bỡi các khống vật mạch, khống vật quặng hoặc nước.
Mặt khác khi hai cánh dịch chuyển, chúng chuyển động chà sát nhau làm cho bề mặt của mặt trược nhẵn hoặc cĩ vết xước. Trường hợp mặt trượt nhẵn bĩng được gọi là gương trượt. Nếu trên gương trượt cĩ rãnh trượt thì rãnh trượt hướng theo chiều dịch chuyển của các cánh.
Trường hợp cánh dịch chuyển nhỏ sẽ tạo gương trượt. Khi các cánh dịch chuyển với biên độ lớn, ngồi gương trượt các khối gồ ghề bị vỡ vụn ra tạo dăm kết cà nát dày từ vài mét đến hàng chục mét. Trong dăm kết cà nát cĩ nhiều thấu kính với nhiều gương trượt, cĩ thể cĩ đá vụn từ dưới sâu, cĩ chứa dung dịch quặng tạo mạch quặng hoặc chứa nhiều nước.
7.2.4. Xác định hướng dịch chuyển của các cánh.
Hình 9.6: Cấu tạo của gương trượt cĩ các mặt nứt căng ngang (a) và các rãnh trượt (b)
Trong đứt gãy thuận cĩ hai dạng dịch chuyển của các cánh đĩ là dịch chuyển tương đối và dịch chuyển tuyệt đối.
Trường hợp dịch chuyển tương đối cĩ ba cách:
1- Cánh treo dịch chuyển xuống dưới, cánh nằm đứng yên. 2- Cả hai cánh đều dịch chuyển nhưng ngược nhau.
3- Cả hai cánh đều dịch chuyển cùng lên hoặc cùng xuống với tốc độ khác nhau.
Xác định sự dịch chuyển tuyệt đối của các cánh rất phức tạp, khơng phải bao giờ cũng làm được. Đối với đứt gãy thuận trẻ cĩ thể dùng yếu tố địa mạo và cấu tạo địa hình để xác định sự dịch chuyển tuyệt đối, trong đĩ cánh dịch chuyển bị phá huỷ mạnh hơn và vỡ vụn nhiều hơn.
Xác định sự dịch chuyển tương đối tức là xác định cự li dịch chuyển của cánh này so với cánh kia. Cĩ nhiều cách xác định:
1- Dựa vào gương trượt và các rãnh trượt: Các vết xước và các rãnh lõm trên gương trượt cĩ bề rộng khơng đều nhau. Mới đầu là các vết xước khĩ nhận thấy, bề rộng của các vết xước lớn dần và thành một cái rãnh và cuối cùng kết thúc bằng một chỗ sâu khá to. Chúng phát sinh do những cục đá rắn trên vách đá rơi vào giữa các cánh đứt gãy thuận đang chà xát nhau. Khi các cánh càng gần nhau, các cục siết vào nhau càng mạnh hơn tạo ra những rãnh sâu hơn và cuối cùng khi cục đá cịn là hạt nhỏ thì nĩ vụn ra và để lại trên gương trượt một cái rãnh. Như vậy hướng mở rộng các rãnh trượt giúp ta xác định được hướng dịch chuyển tương đối của các cánh. Thường thì các rãnh trượt phân bố thành từng nhĩm nằm trên mặt trượt.
Nếu lấy tay vuốt nhẹ lên mặt gương trượt dọc theo các rãnh trượt, nếu tay trược đi một cách dễ dàng thì đĩ chính là hướng di chuyển của cánh đứt gãy.
2- Dựa vào sự uốn cong của các lớp ở gần mặt trượt: Các lớp thường bị uốn theo hướng các cánh dịch chuyển hoặc theo các đứt gãy thuận cĩ cự li dịch chuyển nhỏ.
3- D3- Dựa vào sự tương quan về tuổi đá ở các cánh của đứt gãy thuận: ở cánh trồi đá cổ hơn, ở cánh trụt lộ đá trẻ hơn.
7.2.5. Xác định cự li dịch chuyển.
Việc xác định cự li dịch chuyển cĩ thể tiến hành theo nhiều cách như: Dùng phương pháp vẽ mặt cắt địa chất, Dùng đường phương chiếu, cự li chiếu để xác định gián cách đứng.
7.2.5.1. Phương pháp vẽ mặt cắt địa chất.
Thơng thường chon hướng mặt cắt vuơng gĩc với phương của mặt đứt gãy. Chọn tỷ lệ thích hợp, thường chọn tỷ lệ mặt cắt bằng tỷ lệ bản đồ.
Xác định cánh trồi, cánh trụt; lưu ý cần bố trí mặt cắt sao cho cùng một địa tầng cĩ mặt ở hai cánh của đứt gãy.
Đo các yếu tố của đứt gãy.
Dựa vào tỷ lệ của mặt cắt để tính các yếu tố của đứt gãy ra thực tế.
Hình 9.7: Cách xác định hướng dịch chuyển tương đối của các cánh đứt gãy thuận theo chỗ uốn cong của lớp gần mặt trượt (a) và theo các đứt gãy thuận nhỏ ở các lớp (b)
Hình 9.8: Cách xác định hướng dịch chuyển tương đối của các cánh đứt gãy thuận theo tuổi đá
Hình 9.9: Ví dụ minh họa cách xác định các cự ly của đứt gãy thuận trên mặt cắt vẽ vuơng gĩc với phương của mặt trượt
7.2.5.2. Xác định gián cách đứng bằng đường phương chiếu.
Nếu đứt gãy được biểu diễn trên bản đồ cĩ đường đồng mức thì cĩ thể xác định gián cách đứng dựa vào đường phương chiếu. Phương pháp này được tiến hành như sau:
Xác định đường phương chiếu của một lớp trên một cánh của đứt gãy và xác định độ cao của nĩ (dựa vào đường đồng mức).
Kéo dài đường phương chiếu này sang cánh thức hai cho đến khi gặp đường lộ của chính lớp đĩ, từ đĩ xác định độ cao của đường phương chiếu đĩ ở cánh thứ hai.
Gián cách đứng sẽ bằng hiệu số độ cao của hai đường phương chiếu ở hai cánh.
Ví dụ: trên hình 9.8 ở cánh trái của đứt gãy thuận, giả sử xác định được một
đường phương chiếu cĩ cao độ bằng 900m, kéo dài sang cánh phải gặp đường lộ của lớp và cao độ của đường phương chiếu này là 800m, do đĩ gián cách đứng của đứt gãy này là: 900 – 800 = 100m.
Chú ý: Nếu kéo dài đường phương chiếu sang cánh thứ hai mà nĩ khơng đi
qua giao điểm của vết lộ vỉa và đường đồng mức thì phải dùng phương pháp nội suy để xác định độ cao của đường phương chiếu đĩ.
7.5.2.3. Xác định gián cách đứng bằng đường phương chiếu và cự li chiếu.
Hình 9.10: Cách xác định gián cách đứng của đứt gãy thuận theo đường phương chiếu
Trường hợp kéo dài đường phương chiếu của một cánh sang cánh thứ hai mà khơng gặp được đường lộ của chính lớp đĩ thì cĩ thể xác định gián cách đứng dựa vào đường phương chiếu và cự li chiếu, phương pháp này được thực hiện như sau:
Tìm một đường phương chiếu trên một cánh.
Xác định độ lớn cự li chiếu a. Vẽ đường dốc trên đĩ xác định
hệ thống đường phương chiếu ở cánh này với cự li chiếu a và độ cao tương ứng cho đến khi gặp vết lộ của vỉa ở cánh bên kia. Tìm điểm cĩ sự giao nhau của
đường phương chiếu, đường đồng mức và vỉa.
Gián cách đứng sẽ là hiệu số độ cao của một đường phương chiếu với độ cao đường đồng mức cắt vỉa và cắt đường phương chiếu đĩ.
Ví dụ: Trên hình 9.9 ở cánh trái của đứt gãy thuận giả sử xác định được hai
đường phương chiếu liền kề cĩ cao độ là 150m và 140m, từ đĩ xác định được cự li chiếu a. Kéo dài các đường phương chiếu sang cánh phải. Trên đường dốc nhờ cự li chiếu a đã xác định vẽ hệ thống đường phương chiếu và độ cao tương ứng cho đến khi gặp vết lộ. Tìm được điểm giao nhau của vỉa, đường đồng mức và đường phương chiếu cao độ 150m. Nếu cánh này chưa bị trược thì đường phương chiếu cĩ cao độ là 200m (xác định theo cánh bên trái). Vậy gián cách đứng của đứt gãy thuận là 200 – 150 = 50m.
7.2.6. Xác định tuổi của đứt gãy thuận.
Việc xác định tuổi của đứt gãy là một nhiệm vụ phức tạp, thơng thường chỉ giải quyết được gần đúng. Dấu hiệu chính giúp ta xác định được thời gian hình
Hình 9.11: Cách xác định gián cách đứng của đứt gãy thuận nhờ cự ly chiếu
thành đứt gãy là tuổi của đá bị biến dạng. Thường địa tầng cĩ tuổi trẻ hơn đứt gãy sẽ khơng bị đứt gãy cắt qua.
Trường hợp sự dịch chuyển theo mặt trượt xảy ra nhiều lần theo mặt đứt gãy, điều này giúp cho nhà địa chất giải thích được sự phân bố các địa tầng tuổi xa nhau mà lại nằm ở hai cánh của đứt gãy.
Các đứt gãy tuổi Đệ Tứ thường biểu hiện rõ trên địa hình, tạo nên các bậc rõ rệt.
Các đứt gãy cùng tuổi khơng cắt nhau mà chỉ phân nhánh hoặc chập nhau, cịn các đứt gãy khác tuổi thì cắt nhau.