Đặc điểm địa chất đệ tứ, địa mạo kiến tạo hiện đại vùng thung lũng sông đà đoạn từ hòa bình đến việt trì và mối liên quan với tai biến địa chất

Việc nghiên cứu tai biến địa chất có thể được tiếp cậntheonhiều hướng khác nhau, song nhận thấy rõ rằng các taibiến địachất liên quan chặt chẽ với điều kiện địa mạo, chế độhoạt độngkiến

Ngành:Địachất họcMãsố:62.44.02.01

TÓMTẮT LUẬNÁNTIẾNSĨĐỊACHẤT

HÀ NỘI–2015

MỞĐẦU

1 Tínhcấpthiết củađề tàiluậnán

Vùng nghiên cứu là vùng chuyển tiếp giữa vùng núi tâybắcvới đồng bằng Hà Nội, có ý nghĩa hết sức quan trọng đốivới sựphát triển kinh tế - xã hội.Đây cũng là nơi có nhiều côngtrìnhkinhtế,vănhóatrọngđiểmquốcgia,cóthểbịtácđộngmạnhdocác taibiếnđịachất

Việc nghiên cứu tai biến địa chất có thể được tiếp cậntheonhiều hướng khác nhau, song nhận thấy rõ rằng các taibiến địachất liên quan chặt chẽ với điều kiện địa mạo, chế độhoạt độngkiến tạo hiện đại và chúng chính là một đối tượngcủa địa chấtĐệ tứ, do vậy việc nghiên cứu địa chất Đệ tứ, địamạo - kiến tạohiện đại là hướng tiếp cận đúng đắn, hiệu quả nhằm xác địnhnguyênnhân, dự báo xu hướng giảm thiểu thiệt hại do cáctaibiếnđịachấtgâyra

2 Mụcđíchnghiêncứucủaluậnán

Mục đích nghiên cứu củaluận án làl à m s á n g t ỏ đ ặ c

đ i ể m địa chất Đệ tứ, đặc điểm địa mạo-kiến tạo hiện đại vùngthunglũng sông Đà đoạn từ Hòa Bình đến Việt Trì Phân tíchmối liênquan của địa chất Đệ tứ, địa mạo, kiến tạo hiện đại với tai biếnđịachất,đềxuấtcácbiệnphápgiảmthiểu

3 Đốitượngvàphạmvinghiêncứucủaluậnán

Đối tượng nghiên cứu của luận án là các thành tạo địachấtĐệ tứ,địa hình-địa mạo, hoạt động kiến tạo hiện đại và taibiếnđịachất.Phạm vi nghiên cứulàthung lũng sông Đàđ o ạ n

t ừ HòaBìnhđếnViệtTrì

4 Nộidungnghiêncứucủaluậnán

6 Cơsởtàiliệucủaluậnán

Luận án được xây dựng trên cơ sở tài liệu do chính NCSthuthập, khảo sát thực địa nghiên cứu địa chất, địa mạo, kiếntạo vàtai biến địa chất từ năm 2010 đến nay Bên cạnh đó trong quátrình làm luận án,NCS tham gia đề tài “ Nghiên cứu tai biến địachất ở vùng BaV ì ,

H ò a B ì n h ” d o P G S T S H ạ V ă n H ả i

l à m chủ biên, đề tài “Nghiên cứu, đánh giá kiến tạo hiện đạivàvaitròcủanóđốivớicáctaibiếnthiênnhiên…”doPGS.TS.Trần

Thanh Hải làm chủ biên Các đề tài này liên quan trực tiếpđếnhướngnghiêncứucủaNCS.

Ngoài ra NCS thu thập và phân tích một khối lượng lớntàiliệu địa chất, địa mạo các tỷ lệ, tham khảo nhiều bài báođượccôngbốtrêncác tạpchítrongvàngoàinước

-Hoạt động kiến tạo hiện đại là nguyên nhân chính liên

quanđến hiện tượng sụt đất ở phường Đồng Tiến (Hòa Bình),xãPhongVân(BaVì),vàxãTânĐức(ViệtTrì)

9 Bố cụccủaluậnán

Luận án dài 134trang có 64hình minh họa và được bốcụcthành5chươngchưakểphầnmở đầuvàkếtluận

Chương1.Tổngquanvềvùngnghiêncứu

Chương 2 Phương pháp luận và phương pháp nghiên

cứuChương3.Đ ặ c đi ể m địac h ấ t Đ ệ tứv ù n g thungl ũ n g s ô

n g

ĐàđoạntừHòaBìnhđến ViệtTrì

Chương4.Đặcđiểmđịamạo-kiếntạohiệnđạivùngthunglũngsôngđàđoạntừHòaBìnhđếnViệtTrì

Chương5.T a i biếnđịac h ấ t v à m ố i liênqu a n với địac h ấ t Đệtứ,địamạo-kiếntạohiệnđại

1.2 Lịchsửnghiêncứu

NCS tìm hiểu lịch sử nghiên cứu theo 04 trọng tâm làđịachất chung, địa chất Đệ tứ, hoạt động kiến tạo và các nhậnđịnhvềlịchsửhìnhthànhthunglũnghạlưusôngĐà

Theo đó lịch sử nghiên cứu địa chất từ trước năm 1975 đãđềcập tương đối chi tiết một loạt các vấn đề địa chất như địa tầng,magma, kiến tạo, đãlàm sáng tỏ lịch sử phát triển địa chất khuvực.Saunăm1975mộtloạtcáctờbảnđồđịachấttỷl ệ 1:50.000 được thành lập,vùng nghiên cứu liên quan đến 6tờbảnđồđịachấtđượcthànhlậptừgiaiđoạn1984đến1994

Trầm tích Đệ tứ khu vực hạ lưu sông Đà mới đượcnghiêncứu từ năm 1973 trở lại đây, các nghiên cứu chủ yếuphục vụcho công tác lập bản đồ địa chất và thăm dò khoángsản Việcnghiên cứu trầm tích Đệ tứ trong bối cảnh thung lũng

hạ lưusông Đà nhằm tìm hiểu về lịch sử hình thành và hoạtđộng kiếntạoliênquanchưađược thực hiện

Các nghiên cứuvềhoạt động tân kiến tạo vàk i ế n t ạ o

h i ệ n đại cho thấy một số hệ thống đứt gãy tái hoạt động là hệthốngđứt gãy phương TB-ĐN, ĐB-TN và á kinh tuyến Biểuhiệnnâng, hạ địa hình được phản ánh qua các nghiên cứu địamạo ởmức độ định tính Việc nghiên cứu định lượng chưađược thựchiện Vấn đề còn bỏ ngỏ này là cơ hội để NCS tìmcách giảiquyết

Tổng hợp các nhận định trước đây về sự hình thànhcủathung lũng hạ lưu sông Đà, NCS thấy có hai luồng quanđiểm:thứ nhất cho rằng thung lũng hạ lưu sông Đà hình thànhtronggiaiđoạnPliocen-

Đệtứ(5t r i ệ u n ă m ) , t h ứ ha i chorằngthung

lũng hạ lưu sông Đà hình thành trong giai đoạn Pleistocen Vậysông Đà đoạn từ Hòa Bình đến Việt Trì hình thành từ thờigiannàolàcâuhỏicầnlýgiải.

độ cao hàng ngàn métchứng tỏ hoạt động nâng đã rất mạnh mẽlàm bóc mòn hết cácđá trẻ Phần bờ phải sông Đà chủ yếu làcác đá trẻ từ giai đoạnTrias đến Đệ tứ, hai đỉnh cao nhất ở phầnnày là núi Ba Vì vànúi Viên Nam đều cấu tạo bởi các đá phuntrào tuổi Trias chứngtỏ hoạt động phun trào rất mạnh mẽ Theo quan niệm của cácnhàđịa chất trước đây thì sông Đà trong vùng nghiên cứu chínhlàranh giới giữa đới Fanxipan và đới Ninh Bình, cả hai đới nàyđều là đới nâng Đới sụt hạtồn tại ở phía bắc vùng nghiên cứuvới trầm tích trẻ phủ trựctiếp trên các đág ố c c ó t u ổ i c ổ ( A r ) Sự phân bố cácđịa tầng địa chất cho thấy hoạt động kiến tạo đãxảy ra rất mạnh

mẽ trong quá khứ tạo nên địa hình như chúng tathấyngàynay

Chương2.PHƯƠNGPHÁPLUẬNVÀPHƯƠNGPHÁP

NGHIÊNCỨU 2.1 Phươngphápluận

Cơs ởl ý l u ậ n củal u ậ n ánl à đ ứ n g t r ê n q u a n đ i ể m c ủ a đ ị amạoh ọ c t r u y ề n t h ố n g c ũ n g n h ư h i ệ n đ ạ i x e m đ ị a h ì n

h n h ư

những sự vật có phát sinh, phát triển theo logic tiến hóavàl à kếtq u ả c ủ a t á c đ ộ n g t ư ơ n g h ỗ c ủ a q u á

t r ì n h n ộ i s i n h v ớ i c á c quá trình ngoại sinh, khi cácquá trình nội sinh thắng thế tức làhoạt động kiến tạo mạnh dẫntới địa hình bị phân dị Các yếu tốđộ cao địa hình, độ dốc vàhình dạng địa hình do đó là yếu tốquan trọng để xác định hoạtđộng kiến tạo Dựa trên cơ sở nàyNCS làm bài toán ngược,nghĩa là thông qua các dấu hiệu địamạo để suy ra đặc điểm củahoạt động kiến tạo, cụ thể hơn NCSdùng phương pháp trắc lượng hình thái đểđánh giá các chỉ tiêuhoạtđộngkiếntạohiệnđại

Giai đoạn hoạt động tân kiến tạo ở Việt Nam được đa sốcácnhà địa mạo, địa chất chấp nhận là thời gian từ Oligocenđến Đệtứ Như vậy kiến tạo hiện đại (10.000 năm) là một phần của tânkiến tạo Đối vớinghiên cứu thung lũng sông,v i ệ c x á c đ ị n h hoạtđộng

Hình 2.1.Mộtsố hình ảnhkhảo sátthựcđịatrong vùngnghiên

cứu: A-phát hiện thềm bậc II bên bờ trái sông Đà; B-lấymẫucuội và mẫu bào tử phấn hoa; C-xác định đo đạc phươngđứtgãy; D,E- Khảo sát mặt trượt đứt gãy á kinh tuyến tạiHòaBình;F-KhảosátđiểmsụtđấttạiPhongVân-BaVì

Hình 2.2.Minh họa một số yếu tố phụ trợ dùng trong

tríchxuất bề mặt địa hình; A-Ảnh vệ tinh; B-Mô hình DEM; Phânkhoảng độ dốc; D-Phân khoảng độ cao; E-Khoảng độ dốc

C->35o;F-Thành tạo địa chất; G-Vùng đệm sông suối; H-Vùngđệm đứtgãy;I-Bề mặtcongđịahình

Chương 3 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT ĐỆ TỨ VÙNG

Hình

3.1.Cộtđịatầng

địachấtĐệtứvùn

gnghiêncứu

3.1.1 Trầmtíchsông–tuổiPleistocensớm(aQ 1 )

Trầm tích (aQ1) hệ tầng Đức Phong Thành phần chủyếugồm cuội, sỏi đa khoáng, hạt mịn dần lên phía trên cột địatầng(hình3.1).Bềdày<35m

3.1.2 Trầmtíchsông-lũtuổiPleistocengiữa-muộnphần sớm(apQ 1 2-3a )

Trầm tích (apQ12-3a)hệ tầng Hà Nội (hình 3.1) Thànhphầngồm cuội, cuội tảng, sỏi, sạn, cát, sét Ở khu vực Hòa Bìnhqua07 lỗ khoan cho thấy trầm tích (apQ12-3a)có bềd à y t r u n g

b ì n h 25 m Tại khu vực Thanh Thủy, Thuần Mỹ qua 12 lỗkhoan chothấy trầm tích sông-lũ tuổi Pleistocen giữam u ộ n c ó b ề

d à y trungbình20m

3.1.3 TrầmtíchsôngtuổiPleistocenmuộnphầnmuộn

Trầm tích sông (aQ13b) hệ tầng Vĩnh Phúc (hình 3.1).Thànhphần gồm cuội đak h o á n g c ó đ ộ m à i t r ò n

ditích tảo nước ngọt:Eunotia, Hantzschia, Navicula , các dạngbàotửphấnhoa:Polypodiaseae,Gleichenia,Lygodium,Lytho carpus, Pinus, Quercus, Liliaceae môi trường đầm

hồnướcngọt.Bềdày<30m

-Trầmtíchđầmlầy

Trầmtích(bQ21-2)c ủ a hệ tầngHảiHưnglàc á c đoạnsông

chết bị đầm lầy hóa nhanh lấp đầy bột, sét và xác thực vậtthângỗ, thân cỏ, đôi khi có thấu kính than bùn Trong tập này

cóchứadi tích tảonướcngọt:Eunotia,H a n t z s c h i a ,

N a v i c u l a ,cácdạngbàotửphấnhoa:Polypodiaseae,Gleiche nia,Lygodium, Lythocarpus, Pinus, Quercus,Liliaceae.Bề dày

<10m

3.1.5 Trầmtích tuổiHolocen muộn(Q 2 )

-Trầm tích nguồn gốc sông (aQ2) hệ tầng Thái Bình(hình3.1),bao gồm: bãi bồi cao ở trong đê và bãi bồi thấp ngoàiđê.Tích tụ bãi bồi cao chủ yếu là bột sét lẫn cát Thành phần độhạtbột: 16,92-87,4%, sét: 17,32- 44,66%; cát: 9,8-20,57% Các hệsốđộhạt:Md:0,009-0,16;So:1,84-4,24;Sk:0,28-5,94;độcầu

Sf: 0,675; Ro: 0, 297 Trong trầm tích có chứa bào tử phấn

hoa:Polypodiaceae, Microlepia, Ligodium, Pteris Tích tụ bãi

bồithấp liên quan mật thiếtvới chế độ củadòng chảy.C á t

l ò n g sông Đà có độ lựa chọn, phân hạng khá, cấp hạt cỡ 0,5đến

1mmchiếm97,35%.ĐườngkínhtrungbìnhMd=0,25m/m,So

= 1,84 - 3,52; Sk = 0,97 Các bãi bồi thấp được thành tạohàngnăm,hình dạngkích thước của chúng biến độngsaumỗim ù a lũ.Bề dàytíchtụbãibồithấp<9m

-Trầm tích nguồn gốc hồ (lQ2) hệ tầng Thái Bình Tạikhuvực Phương Lâm, Hòa Bình, NCS phát hiện được các trầmtíchhồ, đây có thể là hồ móng ngựa với vật liệu trầm tích gồmcát30%, sét bột 70% Trầm tích chứa nhiều vỏ ốc, hến nướcngọt.Kết quả phân tích C14xác định tuổi tuyệt đối là 2.118 ± 50năm.Điều này cho phép nhận định trong Holocen tại đây đã tồn tạimộthồnước

Hình 3.2.Sơ đồ phân bố trầm tích Đệ tứ dọc sông Đà;

1-hệtầng Thái Bình (bãi bồi thấp); 2-hệ tầng Thái Bình (bãi bồicao);3-hệ tầng Hải Hưng;4-hệ tầng Vĩnh Phúc; 5- hệ tầng Hà Nội; 6-hệ tầng ĐứcPhong; 7-đường mặt cắt và ký hiệu; 8-đườngchiađoạnsôngĐà;9-lưuvực sôngĐà

Hình3.3.Mộtsốmặtcắtngangthể hiệnsựphânbốtrầmtíchở đoạn1,đoạn2vàđoạn3

Hình3.4.Mặt cắt địa mạo theo đường 22’ và đường 33’ (1/bề mặt do đứt gãy; 2/bề mặt bóc mòn

kiếntrúc;3/bề mặt trọng lực; 4/bề mặt bóc mòn chung; 5/bề mặt san bằng 40-60m; 6/bề mặt san bằng 200m;7/bềmặtsan bằng300-500m;8/bềmặtsan bằng 600-800m;9/bềmặtsan bằng 900-1200m;10/núisótkarst;11/thunglũngkarst;12/bãibồi;13/thềmI;14/thềmII;15/trũngxâmthực.

3.2 HoạtđộngkiếntạoĐệtứtrongvùngnghiêncứu

Các biểu hiện nâng hạ kiến tạo thể hiện qua hình dạngcủathung lũng được xác định bằng mặt cắt ngang, tính toán tỷsốgiữa độ rộng của bề mặt thung lũng với độ cao, gọi chung làchỉsố (Vf) Giá trị chỉ số Vf cao chỉ ra bề mặt thung lũng rộng, liênquan đến tốc độ nâng yếu, chỉ sốVfthấp phản ánh hình dạngthung lũng hẹp, liên quan đến tốc độnâng mạnh vàđ ộ s â u thung lũng lớn Chỉ số Vf được tínhtoán cho thấy đoạn sôngthẳng phương á kinh tuyến (đoạn 2-hình 3.2) có tốc độ nângmạnh), chính đoạn sông này NCS đãphát hiện thềm bậc II caohơnmựcnước sông16m

Một cách nghiên cứu cụ thể hơn làkết hợp hình thái,s ự phân

bố trầm tích Đệ tứ trên mặtv à d ư ớ i s â u T h e o đ ó

N C S chia đoạn sông Đà từ Hòa Bình đến Việt Trì thành 3đoạn, (hình3.2)thành lập 14 mặt cắt ngang và 01 mặt cắt dọcsông Đà, đểphân tích từng đoạn sông Kết quả cho thấy cácđoạn sông liênquan đến chế độ hoạt động kiến tạo hiện đạikhác nhau: đoạn 1bị sụt hạ kiến tạo với tích tụ trầm tích Đệ tứ

có chiều dày > 62mtại trũng Hòa Bình Trũng này liên quan với hệ thống đứt gãy ákinhtuyến rìa đông và tây Hòa Bình Đoạn 2 thể hiện hoạt độngnângcao địa hình với chiều dày trầm tích Đệ tứm ỏ n g , l ò n g sông cắt xẻ trực tiếpvào đá gốc Đoạn 3 liên quan đến vận độngsụt hạ biểu hiện với chiều dàytrầm tích Đệ tứ đến 98m (LK.9),đoạn này chịu ảnh hưởng của hệ thống đứtgãy tây bắc-đôngnam,đôngbắc-tâynamvàákinhtuyến

Chương4.ĐẶCĐIỂMĐỊAMẠO-KIẾNTẠOHIỆN ĐẠI 4.1 Đặcđiểmđịa mạo vùngnghiêncứu

Bản đồ địa mạo vùng thung lũng sông Đà đoạn từ Hòa

Bìnhđến Việt Trì được thành lập dựa trên nguyên tắc “nguồn gốc”.Theo nguyên tắc này địa hình được chia thành các bề mặt,

nằmngang, hơi nghiêng, hoặc lượn sóng, tuy nhiên cócùngnguồngốc thành tạo.Kỹ thuậtGIS-Viễn thám được ápdụng

để trợgiúp thành lập bản đồ địa mạo, trong đó một số bề mặtđượcchồng ghép trích xuất, kết hợp với tài liệu tổng hợp từ cáckếtquả nghiên cứu trước và tài liệu thực địa, NCS thành lập 17bềmặt địa hình thuộc 5 nhóm nguồn gốc: 1-Địa hình do hoạtđộngcủa đứt gãy; 2- Địa hình do hoạt động bóc mòn; 3- Địahìnhkarst; 4- Địa hình do hoạt động của dòng chảy; 5-Địa hìnhdohoạt động nhân sinh Các bề mặt trong các nhóm nguồn gốckểtrênđềugiántiếpphảnánhhoạtđộngkiếntạohiệnđại

4.2 Đặcđiểmhoạtđộngkiếntạohiệnđại

4.2.1 Cácbiểuhiện hoạtđộngkiếntạohiệnđại

Hoạt động kiến tạo hiện đại của vùng nghiên cứu rấtphongphú biểu hiện qua : 1-động đất; 2-xuất lộ nước khoángnóng; 3-đứtgãyhoạtđộng;4-hoạtđộngnâng,hạđịahình;5 -

d ị c h chuyểntheotàiliệuGPS

4.2.2 Hoạtđộng kiếntạohiệnđạiquacácchỉsốđịamạo

NCS tiếp cận một phương pháp nghiên cứu mới là tínhtoáncác chỉ số địa mạo tương quan với hoạt động kiến tạo, cụthể ápdụng 5 chỉ số địa mạo là chỉ số AF, SL, Bs, Smf,và Vf đểtínhtoán hoạt động kiến tạo tương quan NCS chia lưu vựcsông

Đàđoạnt ừ H ò a B ì n h đế nV i ệ t T r ì t h à n h 4 7l ư u v ự c p h ụ đ ể tính

toán chỉ số kiến tạo cho từng lưu vực phụ Kết quả tính toánchỉsố kiến tạo dao động từ 1,4 đến 2,6v à đ ư ợ c c h i a

l à m 3 l o ạ i : hoạt động kiến tạo mạnh có giá trị từ 1.4 –1.6; hoạt động kiếntạo trung bình có giá trị từ 1.6-2; hoạt độngkiến tạo yếu có giátrị2.0-2.6

Hình4 1 S ơ đ ồ p h â n v ù n g h o ạ t đ ộ n g k i ế n t ạ o h i ệ n đ

ạ ithungl ũ n g h ạ l ư u s ô n g Đ à đ o ạ n t ừ H ò a B ì n h đ ế n V i ệ t

T r ì

.

4.3 Lịchsửhìnhthànhthung lũnghạlưusông Đà

Phía bắc diện tích nghiên cứu tồn tại một dải trầm tíchsôngcó tuổi Pliocen (N2) kéo theo phương TB-ĐN, sông Đà cắtquadải trầm tích này tại Trung Hà, như vậy chắc hẳn sông ĐàphảicósaugiaiđoạnPliocen

Nghiên cứu trầm tích nguồn gốc sông trong phạm vithunglũng hạ lưu sông Đà từ Hòa Bình đến Việt Trì Trên bềmặt

vàdướiđáylỗkhoantồntạitrầmtíchsôngcổnhấtcótuổiPleistocensớm Từ đây NCS rút ra nhận định lòng sông Đà đãqua đâyvàokhoảng thời gian Pleistoxen sớm,h a y t h u n g l ũ n g hạlưu sông Đà hoàn chỉnh (có bề mặt đỉnh, bề mặts ư ờ n ,

b ề mặtđáy)mớihìnhthànhvàogiaiđoạnPleistocensớmđến nayVậy trước giai đoạn Đệ tứ sông Đà chảy đi đâu? Quansáttrên ảnh vệ tinh có thể thấy di vết một đới trũng thấp kéodàitheo hướng TB-ĐN Ngô Thường San (1965), Hà ToànDũng,(1970) gọi là “đới địa vực cổ sông Đà”, chắc hẳn sông

Đà đãchảy trong phạm vi đới này vì còn tồn tại trầm tíchNeogen ởThuận Châu (Sơn La), Mai Châu (HòaBình) và NhoQuan(NinhBình)

Tại sao sông Đà lại đổi dòng chảy về phía bắc ở Hòa Bình?Theo nghiên cứu của NCS là do bởi các đới kiến tạo cổ táihoạtđộng trong tân kiến tạo Đới Panxipan nâng mạnh ởp h í a

t â y , đới sông Hồng sụt hạ ở phía bắc, đới kiến tạo Ninh Bìnhnâng ởphía đông và đông nam Chắc hẳn hoạt động nâng của đới NinhBình đã chặndòng sông Đà làm sông Đà từ từ đổi hướng vàchảy vào khuvực Hòa Bình Tại đây có hệ thống đứt gãy ákinhtuyếntạothànhđớitrũngvàsôngĐàtheođóchảylênphíabắc