Địa chất cấu tạo

Earth Structure - An Introduction to Structural G eology and Tectonics (2nd ed.).[r]

ĐỊA CHẤT CẤU TẠO 249

ĐỊA CHÁT CẤU TẠO

C á c m ụ c từ : 1 Đ ịa ch ấ t cấu tạo; 2 c ấ u tạo địa chất; 3 T h ế nằm c ủ a đá; 4 N ếp uốn; 5 K he n ứ t tro n g đá;

6 Đ ứ t g ãy địa chất; 7 Đ ớ i phá hủy; 8 B iểu đồ cấu tạo; 9 B ản đồ cấu tạo

Địa chất cấu tạo

Trần Thanh Hài Khoa Địa chất,

Trường Đại học M ỏ - Đ ịa chất.

G iớ i th iệ u

Địa ch ấ t câu tạo là m ột bộ m ôn của khoa h ọc địa

chất n ghiên cứu v ể d ạn g nằm và sự phân bô> không

gian ba chiều của các đá M ục tiêu cơ bản của Địa

chât cấu tạo là sừ d ụ n g th ôn g s ố hình thái của các

th ế địa chất quan sát đ ư ợ c đ ể xác đ ịnh thôn g tin vê'

lịch sử hình thành và biến d ạn g của chúng, từ đ ó xác

đ ịnh trường ứ n g suât dần tới sự biến d ạng của đá và

hình thái của thê địa chât m à ta quan sát được Từ

n h ữ n g hiểu b iêí v ể đặc tính của trường ứ n g suất, có

th ể su y luận đư ợc các sự k iện địa chất quan trọng

trong quá khứ Trong đ ó m ục tiêu quan trọng là đ ể

hiểu rõ sự tiến hóa cấu trúc của m ột khu vự c nào đó

trải qua các quá trình địa chât m ang tính khu vực,

nhu tạo núi hoặc tách giãn v ỏ Trái Đât d o hoạt đ ộn g

tư ơ n g tác của các m ảng.

N ộ i d u n g k h o a h ọ c c ủ a Đ ịa c h ấ t c ấ u tạ o

Địa châ't câu tạo n gh iên cứu các d ạng th ế nằm

trong k hôn g gian của các th ế địa chất và các cấu tạo

có m ặt trong ch ú n g hoặc tạo nên chúng; n ghiên cứu

các quá trình địa đ ộ n g lực tác đ ộ n g lên các th ể địa

chất đ ế tạo n ên các câu tạo phứ c tạp hơn Địa chât

cấu tạo n gh iên cứu q u y luật phân b ố m ối quan hệ

giừ a các câu tạo địa chất có q uy m ô khác nhau trong

v ò Trái Đ ất và từ đ ó xác đ ịn h m ối liên quan giữ a cấu

tạo địa chất với các c h ế đ ộ vận đ ộ n g của vỏ Trái Đất

H ơ n th ế nữa, Địa chất câu tạo còn n gh iên cứu m ối

q uan h ệ và q u y luật cũ n g n h ư vai trò của các câu tạo

đ ịa chất vớ i sự h ình thành, tập trung và tiềm năng

của các n g u ồ n tài n g u y ên địa châ't n h ư dầu khí,

k h oán g sản rắn, cảnh quan địa chất cũ n g n h ư các tai

b iến thiên nhiên.

N h ữ n g câu tạo địa chất cơ bản trong v ỏ Trái Đất

là đ ố i tư ợng của Đ ịa chất cấu tạo gồm nhiều loại

khác nhau n h ư các cấu tạo m ặt (m ặt lớp đá, m ặt

p hân phiến, m ặt trục của n ếp u ốn, m ặt đ ứ t gãy, khe

n ứt) và các cấu tạo d ạng tu yến (các cấu tạo đ ư ờ n g

căn g kéo h ình thành d o sự kéo dài của k hoán g vật

h oặc vật liệu trong thân đá, trục của các n ếp uốn, các

đ ư ờ n g gia o cắt giừa các m ặt địa chất, giao tuyến của

m ột câu tạo m ặt trên m ột cấu tạo m ặt khác, v.v )

T ùy thuộc m ục đ ích n gh iên cửu, cấu tạo địa chât

đ ư ợ c phân chia thành nhiểu loại khác nhau.

C ác nhà địa chất cấu tạo sử d ụ n g n h iều p h ư ơ n g

p h á p khác n h au đ ê n g h iê n cứu Đ ịa chât câu tạo, bắt

đ ẩu b ằ n g v iệ c xác đ ịn h h ìn h thái của các th ế đ ịa châ't

v à cấu tạo b ên trong củ a ch ú n g, trên cơ sở đ ó xác

đ ịn h d ạ n g n ằm trong k h ô n g gian, q u y lu ật thành tạo

và tính toán các trư ờn g lự c và ứ n g su ấ t tác đ ộ n g v à o

c h ú n g đ ể tạo ra sự b iến d ạ n g và từ đ ó lập lại lịch sử

h ìn h thàn h và b iến d ạ n g của ch ú n g S ổ liệu cơ sở của

Đ ịa chất câu tạo là các th ô n g s ố v ề h ình thái và d ạn g

n ằm củ a cấu tạo đ ịa chât đ ư ợ c thu thập th ôn g qua các k h ảo sát, q u an sát và luận giải địa chất trên các thê đ ịa chất ờ n h ữ n g q u y m ô khác n hau

V a i tr ò c ủ a Đ ịa c h ấ t c ấ u tạ o Vai trò trong Khoa học Đ ịa chất

Đ ịa chât câu tạo k h ô n g thê tách riêng, m à có m ối

q u an h ệ n h â n quả h o ặ c tư ơ n g h ô vớ i n h iều m ôn

k hoa h ọ c k h ác củ a Đ ịa chât học, trong đ ó các m ôn

k hoa h ọc khác cu n g cấp th ôn g tin cẩn thiết ch o việc

lu ận giải địa chất cấu tạo N g ư ợ c lại, kết quả n g h iê n

cứ u địa châ't câu tạo lại g iú p ích ch o v iệ c luận giải

đ ú n g đ ắn các y ếu t ố địa châ't khác.

Đ ịa tần g h ọ c g iú p ch o v iệ c giải đ o á n câu tạo địa chât b ằn g cu n g cấp th ô n g tin v ề m ô i trường trầm tích và trình tự địa tầng cũ n g n h ư tuối tư ơ n g đ ố i của

ch ú n g N g h iê n cứ u Đ ịa chất cấu tạo lại g iú p liên h ệ địa tầng, k hôi p h ụ c v ị trí đ ịa tầng n g u y ê n th ủ y h oặc

lu ận giải lịch sử p hát triển địa tầng.

Tiến b ộ n gày càn g p hát triển của khoa h ọc kỹ thuật, của địa vật lý (đặc biệt là kỹ thuật khảo sát địa chấn, trọng lực, từ) cu n g cấp n h ữ n g th ôn g tin quan trọng v ề đ ặc đ iếm câu tạo ẩn trong v ỏ Trái Đ ất m à các

p h ư ơ n g p háp khác k h ôn g th ể xác đ ịn h được N g ư ợ c lại, các câu tạo địa chất là n h ữ n g th ô n g s ố quan trọng

đ ê giải thích các b iểu h iện địa vật lý q uan sát được.

B iến chât h ọ c cu n g cấp n h ừ n g th ô n g tin quan trọn g v ề đ iểu k iện n h iệt đ ộ n g tron g quá trình b iến

d ạ n g V iệc xác đ ịn h đ ú n g đắn các đ iều kiện biến

d ạ n g lại g ó p p h ần giải thích cơ c h ế của h oạt đ ộ n g

b iến chât.

N g h iên cứu đặc đ iếm địa hóa sẽ làm rõ thành phẩn

n g u y ê n thu ỷ của các đối tượng tham gia biến d ạng

250 BÁCH KHOA THƯ ĐỊA CHÁT

cũng như nguồn gốc của chúng và từ đó khẳng định

m ôì quan hệ kiến tạo của chúng Địa hoá đ ổng vị và

phóng xạ giúp xác định tuổi của các đ ối tượng tham gia

biến dạng cũng như tuổi của các sự kiện biến dạng.

Từ lâu, Địa chất câu tạo đã có m ối quan hệ khăng

khít với ngành Đ ịa chất D ầu khí và Khai khoáng Sự

thâu hiếu các cấu tạo trên m ặt và su y đ oán dưới sâu

sẽ đ em lại lợi ích to lớn trong việc tìm kiếm khoáng

sản Sự h iếu biết các h ư ớ n g phát triến cấu tạo ở quy

m ô khu vự c sẽ giú p ích cho việc đ ịnh h ư ớ n g tập

trung n ghiên cứu và tìm kiếm các m ỏ khoáng.

Kiến tạo m ảng là h ọc thu yết h iện nay đư ợc sử

d ụ n g rộng rãi đ ể giải thích sự di ch u yển của các lục

địa d o sự phân tách hoặc hội tụ của các m ảng thạch

quyển M ảng kiến tạo là m ột hình thái của cấu tạo

địa chất ở quy m ô hành tinh và h ọc th u yết kiến tạo

m ảng đ ư ợ c sử d ụ n g xu yên su ốt trong địa châ't câu

tạo như là m ột k h u n g tham khảo đ ê p hân tích và

luận giải các đặc đ iểm của cấu tạo địa chất ở quy m ô

toàn cầu, khu vực hoặc địa phương.

N goài ra, n ghiên cứu địa chât câu tạo cũ n g sử

d ụ n g các thành quả cùa các khoa h ọc tự n hiên khác

n h ư toán học, vật lý, cơ học và hóa h ọc trong việc

thiết lập các m ô hình và luận giải bản châ't cũng như

quy luật của các quá trình hình thành câu tạo địa

chất N g ư ợ c lại, các kết quả n gh iên cứu địa châ't câu

tạo sẽ g ó p phẩn kiếm ch ứ n g các m ô hình toán học,

vật lý, hóa học và cơ học.

Vai trò của địa chất cắu tạo trong khai thác tài

nguyên khoáng sản

N g h iên cú n các câu tạo địa châ't có ý nghĩa rất

quan trọng trong n gành địa châ't kinh tế, cả đối với

Địa chât Dầu khí và Địa chât m ỏ Các lớp đá bị đứt

gãy hoặc uốn nếp thường tạo các bẫy đ ể tập trung

các d u n g dịch trong đá n h ư dầu hoặc khí thiên

nhiên Các khu vự c có cấu trúc phứ c tạp là n hữ n g

nơi có đặc tính thấm cao đ ể các d u n g dịch nhiệt dịch

di ch u yển và dẫn tới sự hình thành các khu vự c tập

trung các m ỏ khoáng sản Các đá chứa q uặn g kim

loại n h ư vàng, bạc, đ ổn g, chì kẽm và n hiều khoáng

sản khác thường nằm trong các đứt gãy và khe nứt ở

trong các khu vự c có cấu trúc p hứ c tạp.

Vai trò của Địa chất cấu tạo trong xây dựng

Địa chât câu tạo đ ón g vai trò rất quan trọng trong

Đia chât công trình, bời chúng liên quan tới việc xác

định hình thái, dạng nằm, các đặc tính vật lý và cơ lý

của thê địa chất tạo thành nền m óng của các công

trình Các câu tạo bên trong của đá cũng như các cấu

tạo biến dạng như đứt gãy, n ếp uốn, câu tạo phiến và

các khe nứt làm cho tính bển v ừ n g bên trong thân đá

bị giảm sút N hừ n g vận đ ộng hiện đại của các khối

đá, các địa khối hoặc các m ảng có thê gây ra những

chấn đ ộn g và biến vị của vỏ Trái Đâ't và tác đ ộn g tới

các côn g trình nhân tạo Tải trọng và sự phân b ố cua các công trình có th ể làm biến dạng các đá và gây nên các h iện tượng địa chất nhân sinh Các rủi ro địa kỹ thuật bao gồ m cả rủi ro đ ộ n g đâ't thường liên quan tới

sự vận đ ộn g của các đá d ọc theo các câu tạo cơ bản của v ỏ Trái Đất n h ư các đứt gãy lớn hoặc ranh giới của các địa khối cũng n h ư các địa m ảng.

D o đó, các câu tạo địa chât có vai trò quan trọng, tác đ ộn g tới sự Ổn định và bền vữ n g của công trình như đập, hổ chứa nước, đ ư ờng hẩm, các bờ vách, thành m oong khai thác lộ thiên, khai thác hẩm lò, v.v Vai trò của Địa chất cấu tạo trong quy hoạch bền vửng lãnh thổ

Sự phân b ố tài n g u y ên khoán g sản, dầu khí, sụ di

ch u yến của n ư ớ c trong lòn g đất th ư ờ n g liên quan hoặc bị k hốn g c h ế chặt ch ẽ bởi các câu tạo địa chât

D o vậy, các nhà địa chât tìm kiếm , thăm d ò tài

n g u y ên k h oán g sản, địa chất m ôi trường và địa chất

th ủ y văn rât cần n h ừ n g hiểu biết v ề Địa châ't câu tạo

đ ể có thê d ự báo và đạt kết quả trong tìm kiếm tài

n gu yên , k hoán g sản.

N h ữ n g cấu tạo địa chât phân b ố gần mặt đâ't có

th ể là n h ử n g kênh dẫn ch o sự thâm thâu của các chát

đ ộc hại từ các khu vự c chứa thải trên m ặt đất hoặc

sự thâm nhập của nư ớc m ặn vào các h ệ thống chứa

n ư ớc ngầm N h ữ n g rủi ro và tai biến địa chất như

đ ộ n g đâ't, só n g thần, trượt đất th ư ờ n g phân b ố dọc theo các cấu trúc đặc biệt và trong n h ữ n g khu vực xác đ ịnh của vỏ Trái Đất D o vậy, n h ử n g hiểu biết sâu sắc v ề địa châ't câu tạo có th ể áp d ụ n g cho nhiểu

n gành khoa h ọc và kỹ thuật đ ể giải q u yết n h ũ n g vằn

đ ề v ề q uy hoạch, thiết k ế và thi cô n g côn g trình như cầu, đập, khu dân cư, đ ư ờ n g sá, sân bay và các công trình dân d ụ n g n h ư nhà m áy đ iện (điện hạt nhân, thuý đ iện, n hiệt đ iện, v.v ), nơi mà việc b ốc đât trên

d iện rộng là cần thiết V iệc lập k ế hoạch sử d ụn g đâ't,

q uy h oạch tổng th ể phải tính đ ến các yếu tố tai biên địa châ't n h ư đ ộ n g đâ't, n ú i lửa, quản lý châ't thải và phân b ố n ư ó c ngầm , v.v

Tài liệu tham khảo

D avis G.H and S.J Reynolds, 1996 The structural geology of rocks and regions (2nded.).vw/ey 776 pgs.

Fossen, H., 2010 Structural Geology Cambridge Universitỵ Press. 480 pgs.

Frisch W.,M M eschede, R c Blakey, 2010 Plate Tectonics: Continental Driít and Moutdin builđing Springer. 212 pgs Hatcher R.D., 1995 Structural Geology: Principles, Concepts, and Problems Prentice Halỉ. 525 pgs.

Kearey p., K.A Kỉepeis, F.J Vine, 2009 Global Tectonics, 3^ edition W iỉey - Blackioelỉ. 496 pgs.

Van der Pluijm B.A and S.Marshak, 204 Earth Structure - An Introduction to Structural G eology and Tectonics (2nd ed.) vv.vv Norton. 656 pgs N ew York.