MỘT số PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứu các cấu tạo NHỎ TRONG các cấu TRÚC địa CHẤT

Nhận biết các cấu tạo đồng sinh và từ cấu tạo nhỏ đồng sinh có thể suy đoán các thể cấu tạo có quy mô lớn hơn là việc làm cần thiết, có thể ứng dụng trong các giai đoạn từ công tác điều tra cơ bản địa chất đến thăm dò, khai thác khoáng sản. Mục đích của bài viết này là giới thiệu một số phương pháp nhận biết cấu tạo nhỏ đồng sinh, sinh kèm các thể cấu tạo lớn hơn, làm cơ sở phân biệt cấu trúc trước và sau tạo quặng đối của một khu mỏ.

MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CÁC CẤU TẠO NHỎ

TS Trần Văn Miến, Tổng Cục Địa chất và Khoáng sản

Nhận biết các cấu tạo đồng sinh và từ cấu tạo nhỏ đồng sinh có thể suy đoán cácthể cấu tạo có quy mô lớn hơn là việc làm cần thiết, có thể ứng dụng trong các giai đoạn

từ công tác điều tra cơ bản địa chất đến thăm dò, khai thác khoáng sản

Mục đích của bài viết này là giới thiệu một số phương pháp nhận biết cấu tạo nhỏđồng sinh, sinh kèm các thể cấu tạo lớn hơn, làm cơ sở phân biệt cấu trúc trước và sau tạoquặng đối của một khu mỏ

1 Hệ phương pháp nghiên cứu cấu tạo nhỏ.

1.1 Các cấu tạo nhỏ sinh kèm.

Theo Võ Năng Lạc, 1976, 1997, Lê Như Lai, 1977, 1980 quá trình biến dạng của

đá do tác động của trường ứng suất, sẽ làm xuất hiện các trường ứng suất cục bộ, cáctrường ứng suất này sẽ tạo ra một số cấu tạo sinh kèm tại những vị trí nhất định Dạng cấutạo này có thể chia thành 2 loại là cấu tạo nhỏ sinh kèm uốn nếp và cấu tạo nhỏ sinh kèmbên đứt gãy như sau:

1.1.1 Cấu tạo nhỏ sinh kèm quá trình uốn nếp

Theo cơ chế thành tạo có thể chia thành các loại nếp uốn như H.1.1 Ở từng loạinếp uốn thường có cấu tạo sinh kèm đặc trưng Cụ thể:

- Ở nếp uốn đồng tâm hay gặp các khe nứt tách ở phần vòm, nhất là đối với đá dòn.Quá trình uốn nếp mạnh mẽ có thể dẫn đến sự hình thành đứt gẫy thuận hoặc những dạngđịa hào nhỏ Cũng do tính nứt tách, vỡ nát nên đỉnh nếp uốn cũng là nơi xung yếu dễ bịphá huỷ bào mòn;

- Các nếp uốn nhỏ sinh kèm nằm ở gần đáy vòm, dưới mặt trung hoà Hình thái cũng nhưmặt trục của nếp uốn nhỏ này có thể dùng để suy đoán về nếp uốn lớn;

- Các khe nứt, thớ chẻ phân bố nhiều ở cánh hơn ở vòm Trường ứng suất cục bộ ởcánh tạo ra 2 nhóm khe nứt cắt kín Một nhóm gần song song với mặt lớp còn một nhómkhác tạo với mặt lớp một góc nhọn, biến đổi dần đến 90o khi tiến đến đỉnh vòm Nhómkhe nứt cắt thứ hai là cơ sở tạo ra các thớ chẻ phá (fracture cleavage), tạo đới khe nứt dàyđặc thường gặp bên cánh nếp uốn Nếu các khe nứt cắt loại này có dịch chuyển, làm cácvật chất tái kết tinh thì sẽ hình thành loại thớ chẻ chảy (flow cleavage) phản ánh trình độbiến dạng ở mức cao hơn;

- Ở nếp uốn tương tự hay phát triển các thớ chẻ song song mặt trục nếp uốn Sựthành tạo của chúng rất có thể liên quan với sự xuất hiện của loại khe nứt ép dẹt Thế nằmcủa thớ chẻ cũng là thế nằm của mặt trục nếp uốn chứa chúng Cũng giống thớ chẻ phá,góc giao nhau giữa mặt thớ chẻ và mặt lớp từ một góc nhọn tiến đến 90o khi di chuyểndần về phía vòm Tại đỉnh vòm góc sẽ đạt trị số cực đại là 90o

Trường ứng suất cục bộ ở cánh nếp uốn đoi khi là nguồn gốc tạo ra đứt gẫy Ở cácnếp uốn cắt và nếp uốn cắt trong các nếp uốn tương tự, trong trường hợp nén ép mạnh,cánh nếp uốn sẽ thu mỏng và tạo ra đứt vỡ, tạo thành các đứt gẫy

Ở nếp uốn đồng tâm, thường hay xuất hiện các đứt gãy sinh kèm, phương của đứtgẫy không nhất thiết có liên quan với tác động uốn nếp

- Nếp uốn kéo theo (drag folds): là các nếp uốn của lớp đá dẻo nằm giữa hai lớp

đá cứng Nguyên lý tạo ra nếp uốn kéo theo cũng giống như việc tạo ra khe nứt cắt, thớchẻ ở cánh nếp uốn Mặt trục của nếp uốn kéo theo thường cắt mặt trục của nếp uốn lớnmột góc  Tuỳ thuộc vào vị trí của nếp uốn kéo theo ở cánh hay đỉnh mà  có thể lớnnhỏ khác nhau Nếu sử dụng phương pháp thống kê tập hợp được một số đủ lớn thế nằmmặt trục của nếp uốn kéo theo ở 2 cánh ta có thể xác định được thế nằm mặt trục của nếpuốn lớn

Ngoài ra trong điều kiện cấu tạo bình thường theo lý thuyết góc dốc của mặt trục nếpuốn kéo theo bao giờ cũng lớn hơn góc dốc của mặt lớp (trừ ở vòm nếp uốn) Nếp uốn đảo, tạicánh đảo, góc dốc của mặt trục nếp uốn kéo theo lại nhỏ hơn góc dốc của lớp đá

Sự hình thành cấu tạo khúc dồi hay cấu tạo budina (boudinage): là loại cấu tạo

được nêu ra để chỉ sự phá hủy của lớp (hoặc đới) đá cứng nằm xen giữa hai lớp mềm.Chúng phát triển ở vùng uốn nếp bị ép nén tương đối lớn

Ứng suất tác động hình thành budina, trong nhiều trường hợp là ứng suất căng dãn

và thường nằm trên cánh nâng cạnh đứt gãy

1.1.2 Các cấu tạo nhỏ thứ sinh liên quan với qúa trình thành tạo dứt gãy: Các

đá bị phá vỡ và có xê dịch khi ứng suất vượt quá giới hạn bền của đá tạo ra đứt gãy

Trong thực tế thường hay gặp các loại đứt gẫy: thuận, nghịch, trượt bằng với cácthế nằm khác nhau (từ thoải đến dốc đứng) Căn cứ vào đặc điểm phân bố không gian củacác trục ứng suất 1, 2, 3 trong quá trình thành tạo đứt gẫy, có thể chia ra các kiểutrường ứng suất (T.Ư.S) tương ứng các kiểu nguồn gốc hình thaí đứt gẫy ở bảng 1.1: Bảng 1.1

Giống như đối với biến dạng dẻo, khi hình thành các đứt gẫy, các đới phá huỷ, cácbiến dạng phá huỷ cũng đồng thời tạo ra nhiều loại cấu tạo nhỏ đi kèm gần bên Chúng làkết quả biến dạng của trường ứng suất cục bộ phát sinh từ trường ứng suất lớn đã gây ra

biến dạng phá huỷ Thông thường trường ứng suất cục bộ có liên quan trực tiếp với sự xêdịch hai cánh đứt gẫy.

Cũng có khi cấu tạo nhỏ có nguồn gốc phát sinh trực tiếp từ trường ứng suấtchung, duy có điều là quy mô hình thái của chúng nhỏ hơn nhiều so với đứt gẫy

Như đã lược qua ở trên, cấu tạo nhỏ thứ sinh liên quan với biến dạng phá huỷ đứtgẫy có thể bao gồm: khe nứt (cắt và tách) thớ phiến, thớ chẻ, uốn nếp nhỏ sinh kèm, cấutạo khúc dồi, cấu tạo định hướng của cuội, dăm kết kiến tạo và các sản phẩm biến chấtđộng lực (cataclazit, milonit, filonit …), các biểu hiện trực tiếp vận động của đứt gẫy, vếtxước Ngoài ra cũng có thể kể cả thành phần đặc biệt của các loại bùn, dăm kiến tạo

Một số đặc điểm của các cấu tạo thứ sinh liên quan với đứt gẫy thường có mặttrong các mỏ than:

Vết xước và gờ trượt đứt gẫy: Thể hiện cụ thể của sự vận động tương đối ở hai bên

cánh đứt gãy Đồng thời căn cứ vào vết xước, sau khi đã xác định được hướng vận độngthì chúng ta dễ dàng xác định được các trục ứng suất đã tác động gây ra chúng

Dăm kết đứt gẫy: Căn cứ vào sự phân bố của các dăm kết đứt gẫy có trục dài chỉ

cho thấy hướng dịch chuyển của hai cánh Song cần lưu ý là thành phần của dăm và ximăng là thành phần của đá tại chỗ thuộc hai bên cánh đứt gẫy

Sét kiến tạo phylonit, milonit: biểu hiện của sự phá vỡ đất đá khi thành tạo đứt gẫy.

Sát các mặt trượt thì đá kiến tạo càng vụn nhỏ hơn

Các khe nứt, các thớ chẻ sinh kèm bên đứt gẫy là cấu tạo có liên quan nguồn gốc

với đứt gẫy do trường ứng suất cục bộ đã tạo ra bên cạnh đứt gẫy Dựa vào mối quan hệhình học của các khe nứt với đứt gẫy có thể xác định chính xác được tính chất đứt gẫy.Trong nhiều trường hợp có thể dựa vào khe nứt, thớ chẻ sinh kèm bên đứt gãy để xác địnhhướng dịch chuyển thế nằm của mặt trượt

Các uốn nếp nhỏ sinh kèm bên đứt gẫy:

Bên cạnh các mặt trượt, đới phá huỷ cũng thường có các nếp uốn nhỏ Sự tồn tại

của chúng rõ ràng có liên quan đến nguồn gốc thành tạo đứt gẫy vì đi xa đứt gẫy thìchúng không tồn tại Nhiều trường hợp cho thấy mặt trục của loại nếp uốn này gần nhưsong song với mặt trượt đứt gẫy, phần uốn cong của vòm chỉ hướng chuyển động củacánh đứt gẫy Do vậy cũng có thể sử dụng nếp uốn nhỏ để sơ bộ xác định thế nằm vàhướng dịch chuyển của đứt gẫy

Các thể thấu kính trong đới đứt vỡ: Hoạt động đứt gẫy tạo ra ứng suất ép nén mạnh

cắt đứt các khối đá, thể đá theo hai mặt cắt cộng ứng thành những thể có dạng thấu kính.Hiện tượng này dễ xảy ra ở các đá tương đối cứng, dòn Căn cứ vào các thấu kính đá cóthể xác định trường ứng suất ở đới gãy vỡ (1 thường song song với đường phân giác củagóc tù và thường  120o)

Cấu tạo khúc dồi bên đứt gẫy thường phát triển liên quan đến biến dạng dẻo, uốn

nếp ở những tầng đá cứng xen trong đá dẻo Về lý thuyết, nếu các đá bên cánh đứt gẫy đủ

điều kiện về thành phần thạch học cho sự hình thành, thì vẫn có thể hình thành cấu tạokhúc dồi bên cánh đứt gẫy

Các ứng suất phá huỷ các đá nếu không đủ mạnh gây nên dịch chuyển tương đốicủa 2 cánh hình thành đứt gẫy thì có thể gây ra những nứt nẻ, những đới phá huỷ Tuỳtheo đặc điểm cơ lý đá (dòn hay dẻo) mà khi biến dạng thể hiện ra các hình thái cấu tạokhác nhau trong đới phá huỷ Ramsay J.G, 1980, 1987 phân chia ra các đới:

- Đới phá huỷ có đặc tính dòn: Trong điều kiện áp suất xung quanh và nhiệt độ đều

thấp, các đá ở hai bên đới phá huỷ tuy chưa bị biến dạng mạnh nhưng đã xuất hiện các đứt

vỡ Thường là các khe nứt cắt ngắn nhỏ Góc của 2 mặt cắt cộng ứng chứa trục C thườngvào khoảng 60o

- Đới phá huỷ có đặc tính dòn-dẻo: Các đá ở hai bên cánh vừa có tính chất của đứt

gẫy bị đứt rời vừa có tính chất biến dạng dẻo hoặc xuất hiện các nứt tách dạng cánh gàlàm thành với đới phá huỷ một góc  30o Có khi khe nứt tách bị quay uốn một phần làmchúng có dạng chữ S

- Đới phá huỷ có đặc tính dẻo: Đới phá huỷ và các đá ở hai bên đới bị biến dạng

chảy dẻo sẽ tạo thành một đới biến dạng mãnh liệt có dạng tuyến nhưng không bị nứt rời.Xuất hiện hình thái như nếp oằn, gấp khúc, bề dày của lớp có sự thay đổi song vẫn duy trìđược sự liên tục Đới được tạo thành trong điều kiện nhiệt độ và áp lực xung quanh tươngđối cao, phân bố tương đối sâu trong vỏ trái đất Góc của hai mặt cắt cộng ứng chứa trụcbiến dạng chính (c) dao động trong khoảng (90 - 130o)

Khi hình thành các khe nứt dạng cánh gà có thể xuất hiện các cấu tạo khác Ởnhiều nơi đá bị biến dạng tạo ra một đới phá huỷ cộng ứng với các khe nứt tách đã đượcthạch anh lấp đầy và các thớ chẻ ép dẹt Vì vậy khi tìm hiểu hướng vận động trong biếndạng chính cần phải xem xét cả đới phá huỷ mang tính cắt cộng ứng chứ không phải chỉdựa riêng vào từng khe nứt

1.2 Các phương pháp kiến tạo vật lý

1.2.1 Phương pháp sử dụng cặp khe nứt cộng ứng (Gzovxki M.V, 1975)

Grovxki M.V (1954, 1975) đã đề xuất việc sử dụng các khe nứt kiến tạo để khôiphục trường ứng suất Bản chất của phương pháp đó là phân tích những khe nứt xuất hiệndưới tác động của lực kiến tạo Cơ sở của phương pháp là dựa vào định luật phá vỡ vậtthể rắn Khi một vật thể bị ngoại lực tác động thì các ứng suất tiếp cực đại ( max) tập trungtại các mặt, tạo với phương lực tác động một góc phụ thuộc vào tính chất cơ lý của vậtthể bị biến dạng Đối với vật thể đàn hồi bị phá huỷ thì góc này nhỏ hơn hoặc bằng 45o

(hình 1.2) Trong tự nhiên, các khe nứt, đứt gẫy phá huỷ xuất hiện trùng hoặc gần trùngvới các mặt này, tạo thành các cặp cộng ứng (sinh đôi) phát triển khá rộng rãi trong cácthể địa chất Giao tuyến giữa 2 cặp cộng ứng, trùng với phương tác động của vectơ ứngsuất trung gian (2) Trong điều kiện biến dạng vượt quá giới hạn bền của vật thể đàn hồi,phương của ứng suất nén ép cực đại (1) trùng với phương đường phân giác góc nhọn,phương của ứng suất căng dãn cực đại trùng với phương của đường phân giác góc tù (3)

Trong điều kiện biến dạng dẻo thì ngược lại, góc chứa lực tác động lớn hơn 90o, lúc đóvéctơ của ứng suất căng dãn cực đại (3) trùng với phương đường phân giác góc nhọn,phương của ứng suất nén ép cực đại (1) trùng với phương đường phân giác góc tù Cặpsinh đôi được ký hiệu là S1, S2 hoặc Kc1, Kc2 là các cấu tạo cắt, tương ứng với các mặt cóứng suất tiếp cực đại trong biến dạng.

Phương pháp sử dụng cặp cộng ứng là phương pháp đơn giản, dễ hiểu Tuy nhiên

nó đòi hỏi phải xác định hệ cộng ứng chính xác

Từ hình 1.2 có thể biểu diễn dạng 3 chiều (xem hình 1.2a)

P

-Kc1vµ Kc2 lµ c¸c khe nøt c¾t;

-Kt khe nøt t¸ch;

-Kd khe nøt Ðp dÑt

Cỏch thu thập số liệu thực địa để xỏc định cặp sinh đụi:

- Xỏc định trực tiếp cặp cộng ứng tại thực địa: hai mặt cấu tạo là sinh đụi thường

cú kớch thước tương đương, về quan hệ dịch chuyển của chỳng thỡ nếu thấy một mặt cúdịch phải, thỡ mặt cũn lại phải là dịch trỏi, hoặc chỳng cựng dịch thuận, hoặc cựng nghịch(hỡnh vẽ 1.3)

- Đo tất cả cỏc mặt nứt cắt để lập sơ đồ đẳng trị, căn cứ vào cỏc cực trị trờn sơ đồnày chọn ra cặp cộng ứng trờn cơ sở đối chiếu thực tế Trong thực tế, việc lựa chọn cỏccặp cấu tạo sinh đụi từ kết quả đo thống kờ khe nứt, dựa vào cỏc cực trị trờn sơ đồ chiếucầu và trờn biểu đồ ma trận (theo Nikolaev P.N, 1977), kết hợp với cỏc quan sỏt thực tế tạithực địa

1.2.2 Phương phỏp vật lý và động học cấu trỳc (Parphenov V.Đ, 1980)

Phương phỏp vật lý và động học cấu trỳc do Parphenov V.Đ, 1980 đề xuất, phương

phỏp cho phộp khụi phục trường ứng suất, dựa trờn cơ sở phõn tớch phương vị mặt trượt

và vết xước Mục tiờu của phương phỏp là từ cỏc giỏ trị đo thế nằm mặt trượt, hướng trượt

và gúc nghiờng của vết xước trờn mặt trượt, cú thể khụi phục lại trường ứng suất đó sinh

ra mặt trượt đú

Việc khụi phục trạng thỏi ứng suất dựa trờn cỏc cơ sở sau:

- Trục ứng suất trung gian (2) luụn nằm trong mặt trượt và vuụng gúc với vếtxước trờn mặt trượt

- Mặt trượt trựng với mặt ứng suất tiếp cực đại (max) và cỏc trục 1 và 3 tạo vớimặt trượt một gúc 45o

Số liệu cần thu thập ngoài thực địa và cỏch xỏc định giỏ trị cỏc trục ứng suất đượctiến hành như sau:

- Cỏc tài liệu cần cú để gia cụng gồm 3 dạng số liệu là thế nằm mặt trượt, gúc dốccủa vết xước so với phương nằm ngang (ký hiệu là gúc P) và chiều quay của gúc P, hướngdịch chuyển ở hai cỏnh của mặt trượt

Dịch phải

dịch trỏi

Hình 1.3: Biểu diễn cặp nứt sinh đôi

- Các bước xác định giá trị các trục ứng suất có thể tóm tắt (trên đồ thị chiếu cầu

và sử dụng mạng W Schmidt) theo thứ tự sau đây:

Từ thế nằm mặt trượt, biểu diễn mặt trượt lên chiếu cầu, gọi tâm đồ thị chiếu cầu

là O

Căn cứ vào giá trị và chiều quay của góc P, đưa hình chiếu của vết xước lên chiếucầu (hình chiếu của vết xước nằm trong mặt trượt), gọi điểm cắt của vết xước với cungbiểu diễn mặt trượt là A

Trục 2 chính là đường vuông góc với vết xước được xác định bằng cách từ điểm

A trên cung biểu diễn mặt trượt lấy một đoạn bằng 90o, điểm này chính là vị trí đi ra của

nằm trong mặt phẳng Q1, đồng thời cũng là phân giác giữa mặt trượt với cực của nó Dựavào hướng dịch chuyển, trong góc phần tư này, nếu dịch chuyển có hướng đi vào thì trụcvừa xác định là nén ép (1), ngược lại dịch chuyển có hướng đi ra thì trục vừa xác định làtrục 3 Trục còn lại dễ dàng xác định bằng cách lấy vuông góc với trục vừa xác địnhtrong mặt Q1 (hình 1.4)

Phương pháp này đã được ứng dụng rộng rãi ở Liên Xô cũ Ở Việt Nam, các nhàđịa chất thuộc Viện Địa chất và viện Địa vật lý– Trung tâm Khoa học Tự nhiên và Côngnghệ Quốc gia đã ứng dụng nghiên cứu một số vùng như Quảng Ninh, Cao Bằng…

Ưu điểm của phương pháp là đơn giản, dễ thu thập số liệu để ứng dụng Ví dụ, đốivới các đá của hệ tầng Hà Cối, thường gặp các vết lộ có diện lộ mặt trượt lớn, vết xước đểlại rõ và dễ xác định hướng dịch trượt; phương pháp cho phép tiếp cận trực tiếp với đứtgẫy để nhận biết bản chất, các pha kiến tạo đã tác động thông qua các hệ thống vết xước

để lại trên mặt trượt; sử dụng phương pháp vật lý và động học cấu trúc do đó có thể sơ bộ xácđịnh trạng thái ứng suất ngay tại thực địa

Phương pháp kiến tạo vật lý và động học cấu trúc bị hạn chế ở mức độ chính xác khiphân tích các giá trị 1 và 3 và phải khắc phục chủ yếu dựa vào sự nhận biết hướng dịchchuyển ở hai cánh của mặt trượt tại thực địa Giá trị các trị ứng suất 1 và 3 được xácđịnh dựa trên giả thiết là chúng tạo với mặt trượt một góc 45o Giá trị ứng suất được khôiphục tại một điểm, chỉ có thể coi là trạng thái ứng suất “cục bộ” tại điểm quan sát Để xácđịnh trạng thái ứng suất đã sinh ra một đứt gẫy, một hệ thống đứt gẫy thông qua mặt trượt

và vết xước để lại, cần có nhiều điểm xác định ứng suất “cục bộ”, sau đó đưa lên chiếucầu để xác định giá trị trung bình Đồng thời phải dựa vào các quan sát trực tiếp tại thựcđịa để chỉnh lý (xem hình 1.4)

1.2.3 Phương pháp thống kê (Nikolaev P.N, 1977)

Tại vết lộ nếu quan sát được nhiều hệ thống khe nứt cắt thì việc xác định chính xáccác cặp cộng ứng là rất khó khăn Hình 1.5 cho thấy sự có mặt của hai cặp cộng ứng, khikhôi phục trường ứng suất, có thể dẫn đến 4 phương án khác nhau Để tránh nhầm lẫn đãnêu trên Nicolaev P.N (1977) đưa ra phương pháp thống kê để phân chia cặp khe nứtcộng ứng dựa vào phân tích “hướng ưu thế’ các cực đại độ nứt nẻ

Cơ sở của phương pháp là dựa vào việc phân tích “hướng ưu thế” các cực trị độnứt nẻ, xuất hiện dưới tác động của trường ứng suất “Hướng ưu thế” là hướng có các khenứt đã tạo ra độ lệch so với tâm cực trị lớn nhất, hướng này được thể hiện rõ nếu như số

đo được đưa lên biểu đồ ma trận hình vuông, có trục ngang là góc phương vị hướng dốc, trụcđứng là góc dốc (hình 1.6)

Cặp khe nứt sinh đôi, được xác định bởi phương pháp đồ thị, bằng cách đưa lênbiểu đồ ma trận hình vuông (hình 1.6), sau đó tính mật độ các điểm Tiếp theo, khoanhnối đường đẳng mật độ độ nứt và xác định hướng phân tán ưu thế của các cực trị Cần chú

ý đến việc xác định các cực trị sẽ không phụ thuộc vào cường độ của chúng, bởi vì một

trong các hệ thống cộng ứng của khe nứt thường có cường độ nhỏ hơn và thể hiện không

rõ như hệ thống kia

Để xác định trạng thái ứng suất, tất cả các cực trị trên giản đồ độ nứt, được đánh

số La mã (hình 1.6) Sau đó, sử dụng lưới chiếu cầu, đưa mặt phẳng tương ứng với tâmcực trị lên lưới chiếu; đưa mặt phẳng thứ 2 có toạ độ là mút của vectơ đi ra từ tâm cực trịtheo hướng phân tán ưu thế Tương tự, thực hiện cho từng cực trị đã xác định, chồng cáckết quả đó lên nhau Sự định hướng của các “phân tán ưu thế”, có hướng đi từ phần tửnén đến phần tử kéo, nếu các mũi tên (mũi tên chỉ hướng đi từ mặt biểu diễn tâm cực trịđến mặt biểu diễn hướng phân tán) trên hình 1.7 hướng vào nhau, thì ta có trục tách dãn(3) ở cung phần tư này

Sử dụng phương pháp thống kê cho phép xác định cặp nứt sinh đôi một cách tincậy hơn, đồng thời có thể kiểm tra kết quả lựa chọn cặp nứt sinh đôi của các phương phápkhác

Để sử dụng cặp nứt sinh đôi cần phải có nhiều số liệu thế nằm khe nứt, trong quátrình đo phải nhận biết và đo hết tất cả các hệ thống nứt kể cả khe nứt kín

Giới hạn của phương pháp là ở chỗ đòi hỏi số khe nứt đo được phải đủ lớn, trongvết lộ có nhiều hệ sinh đôi ở các pha khác nhau rất khó nhận biết đầy đủ, vì vậy không thể

bỏ qua những quan sát chi tiết ở thực địa

1.2.4 Phương pháp dải khe nứt (Danhilovich V.N, 1961; Sherman S.I,1980)

Dựa vào mối quan hệ có quy luật giữa đứt gẫy kiến tạo và khe nứt hình thành do hoạtđộng dịch chuyển của nó, Danhilovich V.N (1961) đã đề xuất, Sherman S.I (1980) đã phát triểnphương pháp “phân tích dải khe nứt”, để xác định phương dịch chuyển, hướng cắm và góc cắmcủa mặt đứt gẫy kiến tạo Nội dung của phương pháp có thể tóm tắt như sau:

Cơ sở của phương pháp là tại mỗi cánh của đứt gẫy, các khe nứt thường tạo thànhdải Dải được hiểu là tập hợp các bề mặt nứt, có giao tuyến song song hoặc trùng nhau.Phương của các giao tuyến chính là trục của dải, đồng thời nó vuông góc với phương dịchchuyển và song song với mặt trượt đứt gẫy

Phương pháp “dải khe nứt” được biểu diễn trên biểu đồ cầu Hình chiếu cực trịcủa các mặt nứt nằm dọc theo một cung cầu lớn tạo thành dải Các khe nứt trong một dảiđược sinh ra trong cùng quá trình phá huỷ kiến tạo Trục của dải sẽ song song hoặc trùngvới trục ứng suất trung gian (2) Việc xác định mặt trượt căn cứ vào cực trị có mật độlớn nhất nằm trên dải, giao tuyến của mặt trượt với “cung cầu tạo thành dải ” cho ta giá trị

phương dịch trượt Sau khi đã xác định được mặt trượt, phương dịch trượt, thì việc khôiphục trạng thái ứng suất là đơn giản và thuận tiện.

1.2.5 Phương pháp xác định góc nghiêng của lực kiến tạo (Lê Như Lai, 1977, 1996): Cơ sở của phương pháp là nếu biết hệ cấu tạo mặt cắt sinh đôi (F1 và F2), trongnhiều trường hợp, có thể xác định được góc dốc của lực tác động P sinh ra các cấu tạo mặtnói trên theo công thức

1, 2 là góc dốc của các mặt sinh đôi (F1 và F2)

 là góc dốc của phương lực tác động P (xem hình 1.8).

Phương của lực kiến tạo có thể ứng dung trong các nghiên cứu vĩ mô, giải quyêtkiến tạo khu vực, nhưng trong các nghiên cứu vi mô cũng có thể ứng dụng rất tốt Cụ thể,trong nghiên cứu mặt cắt ứng suất, nếu xác định và phân biệt các pha kiến tạo khác nhau,

ta có thể khôi phục lực kiến tạo trong từng pha và từ đó có thể kiểm định, điều chỉnh cáchướng dịch chuyển phù hợp thực tế

Hình 1.8: phương pháp xác định góc nghiêng của lực kiến tạo

1.2.6 Phương pháp nghiên cứu cấu tạo uốn nếp: Lê Như Lai (1977, 1996) đã chỉ

ra các phương pháp biểu diễn nếp uốn lên chiếu cầu và cho thấy sự phức tạp của chúngtrong không gian Phát triển tiếp phương pháp này, để ứng dụng trong trường hợp vùng cócác nếp uốn dạng tuyến, xác định định lượng các đặc trưng của nếp uốn như thế nằm mặttrục, đường bản lề, trạng thái ứng suất đã tạo ra nếp uốn và biểu diễn chúng lên bản đồ,tác giả đã tổng hợp, đề xuất cách xác định trạng thái ứng suất của các cấu tạo uốn nếp vàbiểu diễn chúng lên bản đồ Phương pháp này cũng đã góp phần đáng kể trong việc giảiquyết các nhiệm vụ của thực tế

Theo lý thuyết biến dạng thì trục ứng suất trung gian (2) trùng với đường bản lềcủa nếp uốn, trục ứng suất nén ép (1) vuông góc với mặt trục của nếp uốn, trục ứng suấtcăng dãn (3) trùng với phương dãn dài của nếp uốn (xem H 1.9)

Số liệu cần thu thập để xử lý là thế nằm của các đá ở hai bên cánh của nếp uốn(thế nằm ở cánh đo được càng nhiều thì việc chọn mặt đại diện cho cánh nếp uốn càng sátthực tế)

Phương pháp xử lý để xác định trạng thái ứng suất được tiến hành trên chiếu cầu

vẽ các đường đẳng trị Kết quả vẽ đường đẳng trị cho phép xác định các tâm đẳng trị (nếu

là nếp uốn đồng tâm dạng tuyến, chỉ có hai tâm đẳng trị), mỗi tâm đẳng trị này có thể coi

là cực của “mặt đại diện” cho một bên của cánh nếp uốn Từ các mặt đại diện tiến hànhxác định các trục ứng suất theo cách giống như xác định cho cặp nứt sinh đôi (theoGzovxki M.V; Lê Như Lai, 1998)

Kết quả phân tích trường ứng suất sẽ cho giá trị thế nằm của đường bản lề và thếnằm của mặt trục

Phương pháp đơn giản, dễ sử dụng, thu thập số liệu và xử lý số liệu cũng rất đơngiản và nhanh chóng, nhất là với sự giúp đỡ của máy tính, giúp ta xác định, định lượngcác đại lượng đặc trưng của từng nếp uốn, tạo cơ sở cho việc lập trình xây dựng mô hìnhkhông gian ba chiều trên máy vi tính Phương pháp có thể áp dụng rất tốt trong công táclập bản đồ tìm kiếm khoáng sản tỷ lệ lớn và công tác thăm dò khoáng sản (đặc biệt là đốivới các loại khoáng sản trầm tích) vì nó cho phép suy đoán các cấu tạo ở dưới sâu;

Trong vùng uốn nếp dạng tuyến phát triển mạnh, có thể căn cứ vào kết quả củaphương pháp này để xác định và phân chia các pha biến dạng

Đối với vùng phát triển chủ yếu các nếp uốn dạng vòm, hoặc các nếp uốn đồng tà

sẽ gặp khó khăn trong việc xử lý số liệu Do đó phương pháp này cũng như tất cả cácphương pháp cấu tạo nhỏ khác, đòi hỏi việc xử lý số liệu phải gắn liền với quan sát thựcđịa

Trên đây là một số phương pháp kiến tạo vật lý được tác giả sử dụng để nghiêncứu biến dạng phá huỷ, nhằm giải quyết các nhiệm vụ của thực tế Tất cả các phươngpháp nói trên đều có ưu điểm và những hạn chế khác nhau Tác giả đã áp dụng đồng thời

nhiều phương pháp tại các vết lộ có điều kiện thuận lợi cho việc thu thập các số liệu Ví

dụ như ở các công trình hào, lò, ta luy đường … cắt qua hệ thống đứt gẫy, đặc biệt là hệthống đứt gẫy chứa quặng, đều được thu thập số liệu để xử lý theo nhiều phương pháp, do

đó các kết quả thu được có độ tin cậy cao Các bước sử lý số liệu và luận giải kết quảđược trình bầy chi tiết trong chương 3

Trong những năm qua phương pháp kiến tạo vật lý được phát triển mạnh theohướng mô phỏng, thực nghiệm, kiến tạo lượng, thạch học cấu tạo đặc biệt với các côngtrình của Ramsay J.G, 1980; Ramsay J.G, Huber M.I, 1989; Passchier C.W, Trous R.A.J,1996; Breddin H, 1968; Engels B, 1959; Fairbairn H.W, 1949; Angells J, 1979, 1984;Angells J, Goguel J, 1979…

1.3 Công tác thu thập số liệu kiến tạo vật lý tại thực địa

Công tác thu thập số liệu thực địa gồm:

- Thu thập, phân tích, đánh giá và tổng hợp toàn bộ các tài liệu hiện có về địa chấtkhu vực và các tài liệu hiện trạng về thăm dò, khai thác trong khu mỏ

- Cách thu thập số liệu thực địa của từng phương pháp được tiến hành như sau:

Đo thống kê khe nứt: Đo thống kê khe nứt được tiến hành tại các lò, moong khai

thác lộ thiên… Số lượng điểm khe nứt tại mỗi điểm đo trung bình là 50 đến 100 số liệuthế nằm mặt nứt Việc đo khe nứt được tiến hành tỉ mỉ, cẩn thận, xác định và đo được hếtcác hệ thống khe nứt có mặt tại vết lộ, kể cả các hệ thống khe nứt có góc dốc thoải, nằmngang cũng thường xuyên được quan tâm chú ý Công tác đo khe nứt mang tính thống kêđược sử dụng để xác định các cặp khe nứt cộng ứng trên cơ sở phân tích các cực trị mật

độ nứt (Gzovxki M.V, 1975); xác định cặp cộng ứng nhờ độ lệch tâm cực trị theo phươngpháp thống kê (Nikolaev P.N, 1977); xác định dải khe nứt theo phương pháp dải khe nứt(Danhilovich V.N, 1961) Trong thực tế quá trình ứng dụng thường đòi hỏi nhanh, đồngthời việc đo khe nứt trong lò là ít khả thi do đa phần lò được chống bằng vì sắt và côngtác đo vẽ (kể cả xử lý sau này) chiếm nhiều thời gian

Đo mặt trượt và vết xước: đo mặt trượt và vết xước nhằm xác định trực tiếp ứng

suất “cục bộ” tạo ra mặt trượt theo phương pháp vật lý và động học cấu trúc (ParphenovV.Đ, 1980), trong quá trình lộ trình thu thập số liệu ngoài thực địa, tại các vết lộ, cáccông trình hào, lò … có mặt trượt rõ, có thể quan sát được vết xước và hướng dịch chuyểncủa nó đều tiến hành đo mặt trượt, vết xước Công tác đo vẽ mặt trượt, vết xước tại thựcđịa gồm:

- Đo mặt trượt: đo giá trị thế nằm của mặt trượt và xác định hướng dịch chuyển ởhai bên cánh;

- Đo vết xước trên mặt trượt được tiến hành bằng 2 phương pháp :

Một là đo góc nghiêng (ký hiệu là P) của vết xước so với phương nằm ngang (gócnày thường đo bằng thước đo độ), và ghi phương quay của nó