Phương pháp phân tích các yếu tố kiến trúc từ vĩ mơ đến nhỏ để xác định trường ứng suất của mỗi giai đoạn biến dạng (phương của trục ứng suất, vị trí các trục ứng suất trong khơng gian).
Đối tượng của phương pháp này là các dạng nằm của các đá, các kiến trúc uốn nếp, thớ chẻ, khe nứt, đứt gãy và các cấu tạo bên trong của chúng. Khi tiến hành nghiên cứu các dạng kiến trúc tác giả đã phân cấp và xác định mối quan hệ của chúng với nhau. Tác giả đã phân tích 2 dạng kiến trúc cơ bản: các kiến trúc vĩ mơ (tầng kiến trúc, bề mặt Moho, bề mặt nĩc mĩng) và kiến trúc nhỏ (uốn nếp, thớ chẻ, khe nứt, đứt gãy). Các dạng kiến trúc này là kết quả của các chuyển động kiến tạo đã xảy ra. Do đĩ tác giả đã làm sáng tỏ hình thái các dạng kiến trúc, sự phân bố, biến đổi và mối quan hệ của chúng trong khơng gian nhằm làm xác định cơ chế, động lực, quá trình phát sinh và phát triển của chúng cũng như khơi phục trường ứng suất kiến tạo thành tạo chúng dựa trên các mơ hình thực nghiệm đã được kiểm chứng.
Việc nhận diện, phân tích và xác định đặc điểm, tính chất, phân loại các kiến trúc cũng như định tuổi của chúng được tác giả xác định trên các nguồn tài liệu sau:
- Nghiên cứu ngồi thực địa: khảo sát-đo đạc các tính chất của các kiến trúc
uốn nếp, thớ chẻ, khe nứt, đứt gãy, các cấu tạo đường và xác định mối quan hệ giữa chúng
- Phân tích kiến trúc trên các mặt cắt địa chấn 2D, 3D, các lát cắt địa chấn
đẳng thời gian (timeslice) hoặc lát cắt địa chấn đẳng sâu (depthslice) tại các độ sâu khác nhau, trên các bản đồ bề dày và bản đồ hình thái kiến trúc nĩc các tầng.
- Dựa theo các tài liệu khoan: mẫu lõi, mẫu sườn giếng khoan, các số liệu và
32
Trong luận án này, tác giả đi sâu vào việc phân tích hình thái và cơ chế thành tạo của các kiến trúc uốn nếp, thớ chẻ, vết xước mặt trượt, khe nứt, đứt gãy, hình thái kiến trúc nĩc các tầng nhằm khơi phục các trường ứng suất thành tạo chúng.
Phân tích kiến trúc uốn nếp
Đối với nếp uốn tác giả đã xác định được các thơng số sau:
- Thế nằm của đá ở các cánh của nếp uốn (phương, hướng dốc, gĩc dốc), là
loại thế nằm thuận hay đảo, xiên chéo hay song song…
- Thế nằm của mặt trục nếp uốn (phương, hướng dốc, gĩc dốc)
- Phương vị của đường bản lề (hướng và gĩc chìm)
- Loại nếp uốn (lồi hay lõm, thuận hay đảo, hay nằm ngang, dạng tuyến hay
dạng đoản), phân tích bề dày ở vịm và cánh để xác định nếp uốn đồng trầm tích hay sau trầm tích, nếp uốn do lực khu vực hay do lực sinh kèm bên cạnh đứt gãy.
- Xác định và đo đạc các kiến trúc sinh kèm nếp uốn như khe nứt, thớ chẻ,
uốn nếp kéo theo giữa các lớp cĩ thành phần và tính chất cơ lý khác nhau.
Các yếu tố của nếp uốn đã được tác giả đo đạc, phân tích và thu thập từ các vết lộ ở thực địa ở Trị An, Đà Lạt, Phan Thiết. Cịn ở bồn trũng Cửu Long, nơi cĩ lớp phủ trầm tích dày, khơng quan sát được, các yếu tố của nếp uốn được xác định trên các mặt cắt địa chấn đã minh giải. Qua nhiều mặt cắt địa chấn, phương, hướng dốc, và gĩc dốc của mặt trục của nếp uốn đã được xác định, nếu vùng cĩ địa chấn 3D các thơng số này cịn được đo đạc trên các mắt cắt đẳng thời gian (timeslice) hoặc mặt cắt đẳng độ sâu (depthslice). Dựa trên bản đồ nĩc của tầng uốn nếp (cĩ thể là nĩc của tập địa chấn hoặc một lớp phản xạ rõ ràng nội trong tập địa chấn) để xác định hướng chìm của đường bản lề, kiểu nếp uốn đoản hay dạng tuyến, quy mơ phân bố của nếp uốn, kiểu nếp uốn đồng trầm tích hay sau trầm tích. Nếp uốn đồng trầm tích thì thường bề dày ở vịm mỏng hơn ở 2 bên cánh. Từ các thơng số của nếp uốn, kiểu nếp uốn, tác giả đã khơi phục trường ứng suất thành tạo nếp uốn (hình 2.4, 2.5).
33
a- b-
Hình 2.4. Mơ hình phân bố các trục ứng suất thành tạo nếp uốn. a- nếp uốn dọc, b- nếp uốn ngang [vẽ lại theo [25].
Hình 2.5. Mơ hình phân bố các trục ứng suất thành tạo các kiến trúc sinh kèm nếp uốn (theo Wilson, 1981; Steams & Friedman, 1972)
Phương pháp phân tích kiến trúc đứt gãy và khe nứt
Để xác định tính chất đứt gãy/ khe nứt và khơi phục trường ứng suất kiến tạo thành tạo chúng tác giả đã xác định các tính chất sau của đứt gãy:
1-Phương, hướng dốc, gĩc dốc (hình 2.6, 2.7)
2-Chiều dài, độ sâu bắt đầu, độ sâu kết thúc (hình 2.6, 2.7)
3-Cự ly dịch chuyển của nĩc mĩng, nĩc F, nĩc E, nĩc Intra E, nĩc D, nĩc C,
nĩc BI.1, nĩc BI.2 gồm: cự ly đứng (hình 2.7), cự ly ngang, cự ly theo mặt trượt
4-Đo đạc và so sánh bề dày của trầm tích ở 2 cánh đứt gãy
5-Tính chất dịch chuyển của đứt gãy: đồng trầm tích, sau trầm tích.
6-Cơ chế dịch chuyển: thuận, nghịch, trượt bằng trái, trượt bằng phải, thuận
bằng trái, nghịch bằng trái, thuận bằng phải, nghịch bằng phải (hình 2.6, 2.7)
7-Tuổi hoạt động: gồm tuổi tương đối giữa các hệ khe nứt/đứt gãy và tuổi theo
34
8-Xác định trường ứng suất hình thành các đứt gãy, khe nứt: các trục biến
dạng ép nén, căng dãn ứng với mỗi pha hoạt động
Từ tính chất hoạt động của đứt gãy, khe nứt, tuổi và các pha hoạt động tách được theo đo đạc thực tế tại điểm lộ địa chất và trên mặt cắt địa chấn.
Đối với xác định tính chất đứt gãy ở bồn trũng Cửu Long, khĩ khăn nhất là xác định tính chất dịch chuyển của đứt gãy và tách các pha hoạt động. Để xác định tính chất đứt gãy, tác giả đã dựa vào các yếu tố sau:
- Sự cắt và dịch chuyển các tầng trầm tích. Đo đạc và tính tốn cự ly dịch
chuyển giữa các tầng và bề dày các tầng ở 2 bên cánh đứt gãy trên mặt cắt địa chấn (hình 2.7)
- Các khe nứt, thớ chẻ, nếp uốn nhỏ sinh kèm bên đứt gãy (hình 2.7)
- Cuội dăm kết đứt gãy, cấu tạo đường khâu bên đứt gãy, các thể thấu kính
trong đứt gãy, cấu tạo khúc dồi bên đứt gãy (hình 2.8)
- Dấu vết gờ trượt, rãnh trượt, mấu trượt, vết xước, định hướng của khống
vật tái kết tinh dọc theo mặt trượt. Xác định vết xước, đo hướng vết xước, gĩc vết xước của từng thế hệ trượt (ở vết lộ trên lục địa, trên mẫu lõi cĩ định hướng)
Ở các điểm lộ trên lục địa, tác giả đã thống kê, đo đạc các hệ thống khe nứt, xác định cặp khe nứt cộng ứng (sinh đơi), các khe nứt đồng sinh, chiều dài, chiều rộng, độ sâu, mật độ khe nứt (số khe nứt trên một đơn vị diện tích), các vật chất lấp đầy khe nứt, mối quan hệ giữa các hệ khe nứt…
Xác định tuổi hoạt động của đứt gãy
Tuổi của đứt gãy ở bồn trũng Cửu Long được xác định một cách tương đối khi so sánh với tuổi của các tập trầm tích theo các mặt cắt địa chấn. Đứt gãy sẽ cĩ tuổi trẻ hơn các tập trầm tích mà nĩ cắt qua và cổ hơn các tập trầm tích phủ trên nĩ. Trong trường hợp đứt gãy chỉ ở trong mĩng mà khơng cắt qua trầm tích, thì tính đến khả năng nĩ làm dịch chuyển các đứt gãy khác hay bị các đứt gãy khác làm dịch chuyển. Nếu đứt gãy làm dịch chuyển các đứt gãy khác thì nĩ cĩ tuổi hoạt động trẻ hơn đứt gãy bị dịch chuyển đĩ và ngược lại đứt gãy cĩ tuổi hoạt động cổ hơn các đứt gãy làm dịch chuyển nĩ.
35
Tác giả cũng chú ý đến những trường hợp các đứt gãy tuy cĩ tuổi trẻ nhưng chỉ hoạt động ở các tầng sâu, hình thành muộn nhưng do lực tác động yếu, là đứt gãy sinh kèm của các đứt gãy lớn cĩ tuổi hoạt động muộn. Như vậy việc xác định tuổi hoạt động của các đứt gãy đã được tác giả kết hợp nhiều yếu tố: sự xuyên cắt các tầng trầm tích, sự dịch chuyển giữa các đứt gãy, các nếp oằn võng các tập trầm tích liên quan với đứt gãy.v.v…
Hình 2.6. Xác định phương, hướng dốc và gĩc dốc của đứt gãy trên các mặt cắt đẳng sâu hoặc đẳng thời gian.
Hình 2.7. Xác định cự ly dịch chuyển thẳng đứng của các tầng ở 2 bên cánh đứt gãy.
Khi xác định tuổi của đứt gãy, tác giả nhận thấy quan trọng nhất là xác định thời điểm hình thành và thời điểm của pha hoạt động sau cùng của đứt gãy.
Dựa vào các mơ hình thực nghiệm và đã kiểm chứng thực tế, các trục ứng suất thành tạo đứt gãy cĩ quy luật phân bố như sau: các khe nứt cộng ứng phát triển và tạo 1 gĩc 30° với trục σ1; trục σ1 nằm trên đường phân giác của cặp khe nứt cộng ứng tạo với nhau một gĩc 60°; trục σ3 nằm tên đường phân giác gĩc tù của cặp khe
36
nứt cộng ứng. Các kiểu đứt gãy và mối quan hệ với các trục ứng suất thành tạo được tác giả tổng hợp ở bảng 2.2.
Bảng 2.2. Bảng các loại đứt gãy và trường ứng suất thành tạo chúng
Loại đứt gãy
Đứt gãy và các trục ứng suất trên mặt cắt, bình đồ và trong khơng gian 3 chiều
Đồ thị phân bố ứng các trục ứng suất Giá trị của các trục ứng suất Đứt gãy thuận Trục σ3 và σ2 nằm ngang Trục σ1 thẳng đứng Đứt gãy nghịch σ1> σ2> σ3 Trục σ1 và σ2 nằm ngang Trục σ3 thẳng đứng Đứt gãy trượt bằng
Đứt gãy trượt bằng trái và trượt bằng phải
Trục σ1 và σ3 nằm ngang Trục σ2 thẳng đứng Đứt gãy thuận bằng trái Cả 3 trục cĩ giá trị khác 0 Đứt gãy thuận bằng phải Cả 3 trục cĩ giá trị khác 0 Đứt gãy nghịch bằng trái Cả 3 trục cĩ giá trị khác 0 Đứt gãy nghịch bằng phải Cả 3 trục cĩ giá trị khác 0
Nhờ nghiên cứu và đo đạc tính chất dịch chuyển khe nứt, đứt gãy, uốn nếp theo kết quả minh giải địa chấn, tài liệu Logs/FMI cũng như ở các vết lộ địa chất trên lục địa, tác giả đã khơi phục trường ứng suất cho các pha biến dạng bằng các phương pháp dưới đây:
Xác định trường ứng suất dựa vào các số đo mặt trượt và vết xước (theo V.Đ.
Parfenov, 1981). Các số đo về mặt trượt, vết xước bao gồm: phương vị hướng dốc và
0
Equal area projection, upper hemisphere 0
Equal area projection, upper hemisphere 0
Equal area projection, upper hemisphere 0
37
gĩc dốc của mặt trượt, gĩc vết xước (số đo gĩc vết xước ngược chiều kim đồng hồ), hướng dịch chuyển của đất đá (thuận phải, thuận trái, nghịch phải…). Nguyên tắc của phương pháp này là trục σ2 luơn vuơng gĩc với phương của vết xước và nằm trong bề mặt trượt của đứt gãy, trục σ1 (trục nén) vuơng gĩc trục σ2 và tạo với vết xước một gĩc 45° theo chiều vectơ chỉ hướng dịch chuyển. Như vậy, mặt phẳng chứa trục σ1 và vết xước luơn vuơng gĩc với trục σ2, mặt phẳng này cũng chứa trục σ3 và tạo với trục σ1 một gĩc 90°. Phương pháp này chủ yếu được tác giả áp dụng cho các kết quả đo đạc được từ các vết lộ địa chất ở đới Đà Lạt và khu vực Cơn Đảo.
Xác định trường ứng suất kiến tạo dựa vào cặp khe nứt cộng ứng (cặp khe
nứt sinh đơi) (M.V. Gzopxki). Đối với cặp khe nứt cộng ứng (đứt gãy cộng ứng) thì đường giao của 2 bề mặt khe nứt là trục σ2, cịn trục σ1 và σ3 nằm trên bề mặt vuơng gĩc với mặt đứt gãy chứa trục σ2 đồng thời vuơng gĩc với trục σ2.
Xác định phương dịch chuyển, hướng cắm của đứt gãy kiến tạo theo phương
pháp phân tích dải khe nứt (phương pháp Danilovich) nghĩa là dựa vào các hệ
thống khe nứt sinh kèm phát triển trên các cánh của đứt gãy xác định tính chất dịch chuyển, hướng cắm, gĩc cắm của đứt gãy, đặc biệt là các đứt gãy chờm nghịch, nghịch hoặc đứt gãy trượt bằng.
Ở mỗi cánh của đứt gãy khi dịch chuyển thường xuất hiện các hệ thống khe nứt sinh kèm cĩ phương và gĩc dốc khác nhau trong khơng gian. Trên biểu đồ cầu, hình chiếu cực của các hệ khe nứt này phân bố thành một dải. Dải khe nứt được hiểu là tập hợp các mặt khe nứt cĩ giao tuyến song song hoặc trùng nhau được sinh ra trong cùng quá trình phá hủy. Phương của các giao tuyến chính là trục của dải vuơng gĩc với phương dịch chuyển và song song với mặt trượt đứt gãy (song song với trục σ2). Như vậy hình chiếu cực của bề mặt dải khe nứt chính là cự chiếu của trục σ2 trên biểu đồ cầu. Tuy nhiên trong đới đứt gãy chỉ cĩ một hệ khe nứt phát triển với mật độ cao nhất và song song với mặt trượt của đứt gãy. Cách xác định phương dịch chuyển cánh đứt gãy cũng như khơi phục trường ứng suất kiến tạo theo phương pháp phân tích dải khe nứt:
- Lập biểu đồ đẳng trị với nhiều cực đại. Đặt biểu đồ đẳng trị lên mạng Schmidt, xoay sao cho một số cực đại (ví dụ cĩ 3 cực đại) nằm trên cùng một KT và
38
vẽ cung theo KT đĩ ta tìm được dải khe nứt phải tìm. Đặt điểm cĩ giá trị cực đại lớn nhất lên đường xích đạo, tìm điểm cách nĩ 90, vẽ cung qua điểm đĩ. Đĩ chính là mặt trượt của đứt gãy cần tìm, mặt trượt này cắt dải khe nứt tại điểm M. M là điểm biểu diễn giao tuyến của dải và mặt trượt của dải. Đoạn thẳng nối tâm với điểm M là đường dịch trượt của cánh treo. Từ đây xác định được phương và gĩc dịch trượt của cánh treo.
Xây dựng biểu đồ nứt nẻ, biểu đồ khơi phục trường ứng suất cho mỗi đứt gãy, cho các vị trí khác nhau, cho từng khối địa chất khác nhau và cho cả vùng bằng các phương pháp Gropxki, Danhilovic, Angelier… bằng các phần mềm: Tectonicsf, Stereo, Spheristar, Dip, Rockwork…
Phương pháp phân tích và xác định trường ứng suất kiến tạo cục bộ dọc theo đứt gãy, khe nứt và uốn nếp
Xác định tính chất của các đới khe nứt sinh kèm dọc đứt gãy để xác định tính chất đứt gãy. Đối với đứt gãy thuận và nghịch, khe nứt tách tạo với mặt đứt gãy chính một gĩc 45° và cĩ phương song song với đứt gãy chính nhưng cĩ hướng đổ thay đổi, cĩ thể cùng chiều hoặc khác chiều với đứt gãy chính. Với đứt gãy trượt bằng phương của khe nứt tách tạo với phương của đứt gãy chính một gĩc bằng 30- 45°. Gĩc dốc và hướng dốc thay đổi phụ thuộc vào gĩc dốc của đứt gãy chính
Từ hình thái và tính chất của nếp uốn bên cạnh đứt gãy sẽ xác định được tính chất dịch chuyển của đứt gãy (hình 2.9, 2.10). Từ tính chất đứt gãy khơi phục được trường ứng suất thành tạo đứt gãy bằng các phương pháp phân tích và xác định trường ứng suất kiến tạo ở trên. Dựa vào hình thái của các nếp uốn kéo theo bên cạnh đứt gãy để khơi phục trường ứng suất cục bộ bên cạnh đứt gãy sinh ra nếp uốn đĩ, và xác định tính chất của đứt gãy.
39
Hình 2.8. Mơ hình các kiến trúc sinh kèm đứt gãy trượt bằng áp dụng cho các điểm lộ ở lục địa.
Hình 2.9. Các vị trí cĩ trường ứng suất căng dãn và nén ép dọc đứt gãy trượt bằng [27].
Hình 2.10. Các vị trí cĩ trường ứng suất căng dãn và nén ép dọc đứt gãy trượt bằng và mối liên quan với các trục ứng suất khu vực (ứng suất tạo đứt gãy chính) [27].
a b
c d
e f
40
CHƢƠNG 3. PHÂN TÍCH CÁC DI CHỈ BIẾN DẠNG MESOZOI MUỘN- KAINOZOI BỒN TRŨNG CỬU LONG VÀ LỤC ĐỊA KẾ CẬN.
Lịch sử biến dạng Mesozoi muộn-Kainozoi đã làm thay đổi thể tích cũng như hình dạng của vùng nghiên cứu từ vi mơ đến vĩ mơ. Di chỉ để lại là các thành tạo địa chất cĩ tuổi, thành phần thạch học, thạch hĩa, bề dày và quy luật phân bố khác nhau. Các di chỉ bề mặt bĩc mịn, nếp uốn, khe nứt, đứt gãy khác nhau về quy mơ phân bố, phương cấu trúc, hình thái cấu trúc cũng như nguồn gốc hình thành. Quan hệ giữa các thành tạo địa chất đĩ thường là quan hệ BCH địa tầng (gián đoạn trầm tích), bất