Đặc điểm hoạt động kiến tạo các hệ thống đứt gãy khu vực thủy điện sông tranh 2 tỉnh quảng nam

ĐẶC ĐIỂM HOẠT ĐỘNG KIẾN TẠO CÁC HỆ THỐNG ĐỨT GÃY KHU VỰC THỦY ĐIỆN SÔNG TRANH 2, TỈNH QUẢNG NAM .... 38 3.3 Tiến hóa ứng suất kiến tạo và mối quan hệ với lịch sử hoạt động đứt gãy khu vự

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU VÀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Đặc điểm điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu 5

1.1.1 Đặc điểm địa hình, địa mạo 6

1.1.2 Đặc điểm khí hậu, thủy văn 6

1.1.3 Đặc điểm địa chất 9

1.2 Đặc điểm hồ chứa và hoạt động đất ở khu vực hồ thủy điện Sông Tranh 2 13

2.2.1 Đặc điểm hồ chứa thủy điện Sông Tranh 2 13

1.2.2 Đặc điểm động đất ở khu vực hồ thủy điện Sông Tranh 2 14

CHƯƠNG 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21

2.1 Cách tiếp cận giải quyết vấn đề nghiên cứu 21

2.2 Các phương pháp nghiên cứu 22

2.2.1 Phương pháp phân tích ảnh DEM và Landsat ETM plus bằng phần mềm Global Mapper và ERMAPPER 22

2.2.2 Phương pháp khảo sát thực địa 24

2.2.3 Phương pháp phân tích biến dạng dòn 25

2.3.4 Phương pháp xác định trạng thái ứng suất kiến tạo của Angelier 26

2.3.5 Phương pháp xác định tính chất cơ lý đá 27

CHƯƠNG 3 ĐẶC ĐIỂM HOẠT ĐỘNG KIẾN TẠO CÁC HỆ THỐNG ĐỨT GÃY KHU VỰC THỦY ĐIỆN SÔNG TRANH 2, TỈNH QUẢNG NAM 28

3.1 Đặc điểm hình học, động học hệ đứt gãy khu vực thủy điện Sông Tranh 2 28

3.1.1 Đặc điểm các đứt gãy phương á vĩ tuyến và tây bắc-đông nam 30

3.1.2 Đặc điểm các đứt gãy phương á kinh tuyến và đông bắc-tây nam 36

3.2 Đặc điểm ứng suất kiến tạo khu vực thủy điện Sông Tranh 2 38

3.3 Tiến hóa ứng suất kiến tạo và mối quan hệ với lịch sử hoạt động đứt gãy khu vực thủy điện Sông Tranh 2 40

3.3.1 Tiến hóa ứng suất kiến tạo và mối quan hệ với hoạt động đứt gãy khu vực thủy điện Sông Tranh 2 41

3.3.2 Đặc điểm hoạt động và các pha chuyển dịch của hệ đứt gãy khu vực thủy điện Sông Tranh 2 48

3.4 Mối quan hệ giữa hoạt động đứt gãy và sự phát sinh động đất ở khu vực thủy điện Sông Tranh 2 54

KẾT LUẬN 56

TÀI LIỆU THAM KHẢO 58

MỞ ĐẦU

Tính cấp thiết và mục tiêu của đề tài

Thủy điện sông Tranh 2 là một tổ hợp các công trình gồm hồ chứa nước và nhà máy phát điện trên sông Tranh, tỉnh Quảng Nam Đây là công trình thứ 3 trong tổng số 8 nhà máy thủy điện bậc thang thuộc hệ thống sông Thu Bồn-Vu Gia Đập chính ngăn nước cho hồ thủy điện được xây dựng trên một nhánh sông ở thượng lưu sông Thu Bồn, thuộc địa bàn huyện Bắc Trà My Theo thiết kế, nhà máy thủy điện Sông Tranh 2 có công suất 190 MW gồm 2 tổ máy, sản lượng điện trung bình hàng năm theo thiết kế là 679,6 triệu KWh Thể tích hồ thủy điện là 730 triệu m3, với cao trình 175 m Công trình thủy điện Sông Tranh 2 được khởi công xây dựng từ đầu năm 2006 và bắt đầu phát điện vào 19/12/2010

Theo tài liệu thống kê của Viện Vật lý Địa cầu, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, trước khi xây dựng công trình thủy điện Sông Tranh 2, ở khu vực Bắc Trà My và lân cận chỉ ghi nhận khoảng 8 trận động đất có độ mạnh từ 2.1 đến 4.8 độ Richter Trong báo cáo thiết kế tiền khả thi thực hiện năm 2003, Ban dự

án Thủy điện sông Tranh 2 đã dự báo độ lớn cực đại của động đất ở khu vực này có thể lên tới 5,5 độ Richter Do đó, thân đập chính được thiết kế có khả năng chịu được chấn động 7 độ Richter [2]

Sau khi hoàn thành xây dựng đập thủy điện và cho tích nước đến cao trình thiết kế, từ ngày 03/11/2011 đến nay, đã có hàng trăm trận động đất được Viện Vật

lý Địa cầu ghi nhận xảy ra ở khu vực xung quanh khu vực hồ chứa thủy điện Sông Tranh 2 Động đất xảy ra với tần xuất cao trong khoảng thời gian 2 năm đầu khi hồ thủy điện bắt đầu tích nước (năm 2012) và có xu hướng giảm dần về cả tần suất xuất hiện cũng như độ mạnh Trận động đất mạnh nhất (4,7 độ Richter) ghi nhận được ở khu vực Bắc Trà My xảy ra vào ngày 15/11/2012 kèm theo nhiều tiếng nổ lớn, đã gây ảnh hưởng trong bán kính 50km thậm chí đến thành phố Đà Nẵng và các huyện Trà Bồng, Sơn Hà, Tây Trà, tỉnh Quảng Ngãi Động đất xảy ra liên tiếp ở

không gây thiệt hại nhiều về tài sản, song lại gây tâm lý lo sợ cho người dân sinh sống ở huyện Bắc Trà My, tỉnh Quảng Nam và các vùng lân cận Từ năm 2013 đến nay, động đất vẫn tiếp tục xảy ra ở khu vực này nhưng độ mạnh không quá 4 độ Richter và có xu hướng giảm dần

Động đất xảy ra liên quan tới công trình thủy điện Sông Tranh 2 và vấn đề an toàn của đập thủy điện này đã trở thành vấn đề mang tính thời sự trong thời gian dài của cả nước Tuy vậy, đến nay các nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc-kiến tạo cũng như đặc điểm địa chấn ở khu vực Bắc Trà My chưa có nhiều

Xuất phát từ những lý do trên, dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Văn

Vượng, học viên lựa chọn đề tài: “Đặc điểm hoạt động kiến tạo các hệ thống đứt gãy khu vực thủy điện Sông Tranh 2, tỉnh Quảng Nam”

Đề tài nhằm giải quyết 2 mục tiêu sau đây:

- Làm rõ đặc điểm phân bố mạng đứt gãy ở khu vực thủy điện Sông Tranh 2

- Làm rõ tính chất chuyển dịch và các giai đoạn hoạt động của các đứt gãy ở khu vực hồ thủy điện Sông Tranh 2 Từ đó làm cơ sở xác định mối quan hệ giữa hoạt động đứt gãy và sự phát sinh động đất ở khu vực nghiên cứu

Phạm vi và nội dung nghiên cứu

Phạm vi nghiên cứu: vùng nghiên cứu của luận văn được giới hạn trong bán kính khoảng 20-30km tính từ thân đập chính thủy điện Sông Tranh 2

Nội dung nghiên cứu:

- Xác định đặc điểm hình học, động học đứt gãy

- Nghiên cứu đặc điểm biến dạng ở các quy mô khác nhau, tính toán khôi phục các trạng thái cổ ứng suất, tách pha chuyển động kiến tạo, từ đó xác định các giai đoạn hoạt động của các đứt gãy

- Xác định mối quan hệ giữa hoạt động đứt gãy và sự phát sinh động đất ở khu vực nghiên cứu

Cơ sở tài liệu của luận văn

- Các tài liệu khảo sát, thu thập tại thực địa và các kết quả phân tích, nghiên cứu của học viên từ năm 2013 đến nay

- Kết quả thực hiện Hợp đồng nghiên cứu khoa học số 02/2013/HĐ-TV do PGS.TS Nguyễn Văn Vượng chủ trì thực hiện, thuộc Chương trình “Tăng cường năng lực và chuyển giao công nghệ phục vụ giảm thiểu địa tai biến ở Việt Nam trong bối cảnh biến đổi khí hậu”, SRV-10/0026

- Kết quả thực hiện đề tài nhánh đề tài Độc lập cấp Nhà nước mã số ĐTĐL 2012-G/57 “Nghiên cứu tác động địa chấn kiến tạo đến sự ổn định công trình thủy điện Sông Tranh 2, khu vực Bắc Trà My, tỉnh Quảng Nam” do TS Lê Huy Minh, Viện Vật lý Địa cầu, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam làm chủ nhiệm

- Các tài liệu đã công bố: các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước có liên quan đến vùng nghiên cứu

Cấu trúc của luận văn

Kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận văn tốt nghiệp như sau:

MỞ ĐẦU

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU VÀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Đặc điểm điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu

1.1.1 Đặc điểm địa hình, địa mạo

1.1.2 Đặc điểm khí hậu, thủy văn

1.1.3 Đặc điểm địa chất

1.2 Đặc điểm hồ chứa và hoạt động đất ở khu vực hồ thủy điện Sông Tranh 2

2.2.1 Đặc điểm hồ chứa thủy điện Sông Tranh 2

1.2.2 Đặc điểm động đất ở khu vực hồ thủy điện Sông Tranh 2

CHƯƠNG 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Cách tiếp cận giải quyết vấn đề nghiên cứu

2.2 Các phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Phương pháp phân tích ảnh DEM và Landsat ETM plus bằng phần mềm Global Mapper và ERMAPPER

2.2.2 Phương pháp khảo sát thực địa

2.2.3 Phương pháp phân tích biến dạng dòn

2.3.4 Phương pháp xác định trạng thái ứng suất kiến tạo của Angelier

2.3.5 Phương pháp xác định tính chất cơ lý đá

CHƯƠNG 3 ĐẶC ĐIỂM HOẠT ĐỘNG KIẾN TẠO CÁC HỆ THỐNG ĐỨT GÃY KHU VỰC THỦY ĐIỆN SÔNG TRANH 2, TỈNH QUẢNG NAM

3.1 Đặc điểm hình học, động học hệ đứt gãy khu vực thủy điện Sông Tranh 2

3.1.1 Đặc điểm các đứt gãy phương á vĩ tuyến và tây bắc-đông nam

3.1.2 Đặc điểm các đứt gãy phương á kinh tuyến và đông bắc-tây nam

3.2 Đặc điểm ứng suất kiến tạo khu vực thủy điện Sông Tranh 2

3.3 Tiến hóa ứng suất kiến tạo và mối quan hệ với lịch sử hoạt động đứt gãy khu vực thủy điện Sông Tranh 2

3.3.1 Tiến hóa ứng suất kiến tạo và mối quan hệ với hoạt động đứt gãy khu vực thủy điện Sông Tranh 2

3.3.2 Đặc điểm hoạt động và các pha chuyển dịch của hệ đứt gãy khu vực thủy điện Sông Tranh 2

3.4 Mối quan hệ giữa hoạt động đứt gãy và sự phát sinh động đất ở khu vực thủy điện Sông Tranh 2

KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU

VÀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Đặc điểm điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu

Phạm vi vùng nghiên cứu của luận văn được giới hạn trong bán kính khoảng 20-30km tính từ thân đập chính thủy điện Sông Tranh 2, chiếm phần lớn địa bàn huyện Bắc Trà My, một phần phía nam huyện Tiên Phước và một phần nhỏ phía bắc huyện Nam Trà My, tỉnh Quảng Nam (hình 1)

Hồ thủy điện Sông Tranh 2 nằm trên một nhánh sông Tranh có phương đông-tây, cách thị trấn Trà My, huyện Bắc Trà My khoảng 9km về phía tây Đập chính của hồ thủy điện Sông Tranh nằm ở tọa độ: 15019’49” vĩ độ bắc và

108008’55” kinh độ đông

Hình 1: Sơ đồ vị trí khu vực nghiên cứu

1.1.1 Đặc điểm địa hình, địa mạo

Tỉnh Quảng Nam có địa hình nghiêng dần từ Tây sang Đông với 3 kiểu cảnh quan rõ rệt là kiểu núi cao phía Tây, kiểu trung du ở giữa và dải đồng bằng hẹp ven biển Địa hình ở đây có sự phân dị mạnh theo độ cao Vùng đồi núi phía tây chiếm hơn 70% diện tích tự nhiên của tỉnh với nhiều ngọn núi cao trên 2.000m như núi Lum Heo cao 2.045m, núi Tion cao 2.032m, núi Gole - Lang cao 1.855m (thuộc huyện Phước Sơn) và núi Ngọc Linh cao 2.598m là đỉnh núi cao nhất của dãy Trường Sơn, nằm ở ranh giới giữa tỉnh Quảng Nam và tỉnh Kon Tum

Thị trấn Trà My, huyện Bắc Trà My là một thung lũng hẹp giữa núi, thuộc đới phá hủy của đứt gãy Trà Bồng phương á vĩ tuyến Khu vực thị trấn Trà My được bao bọc bởi các dải núi cao thuộc dãy Trường Sơn ở phía tây và tây nam, các dải núi thấp ở phía bắc và vùng đồng bằng thuộc vùng hạ lưu các sông Thu Bồn-Vu Gia và sông Trà Bồng ở phía đông bắc

1.1.2 Đặc điểm khí hậu, thủy văn

Đặc điểm khí hậu

Quảng Nam chỉ có 2 mùa là mùa mưa và mùa khô Khí hậu ở đây chịu ảnh hưởng của mùa đông lạnh miền Bắc Nhiệt độ trung bình năm ở khu vực này là 25,6oC Mùa đông, nhiệt độ vùng đồng bằng có thể xuống dưới 12oC và nhiệt độ vùng núi thậm chí còn thấp hơn Độ ẩm trung bình trong không khí đạt 84% Lượng mưa trung bình năm của vùng là 2000-2500mm

Mùa mưa thường kéo dài từ tháng 10 đến tháng 12, mùa khô kéo dài từ tháng

2 đến tháng 8, tháng 1 và tháng 9 là các tháng chuyển tiếp với đặc trưng là thời tiết hay nhiễu loạn và khá nhiều mưa Mưa phân bố không đều theo không gian, mưa ở miền núi nhiều hơn đồng bằng Vùng Tây Bắc thuộc lưu vực sông Bung (các huyện Đông Giang, Tây Giang và Nam Giang) có lượng mưa thấp nhất trong khi vùng đồi núi Tây Nam thuộc lưu vực sông Thu Bồn (các huyện Nam Trà My, Bắc Trà My, Tiên Phước và Hiệp Đức) có lượng mưa lớn nhất vùng Huyện Bắc Trà My là một trong những trung tâm mưa lớn nhất của Việt Nam với lượng mưa trung bình năm

hơn 4,000mm Mưa lớn thường tập trung trong thời gian ngắn (khoảng 3 tháng mùa mưa) trên một địa hình hẹp, dốc đã tạo điều kiện thuận lợi cho lũ các sông lên nhanh

Kể từ năm 1976, trên địa bàn tỉnh Quảng Nam đã có hai trạm khí tượng quan trắc đầy đủ các yếu tố khí tượng là trạm Tam Kỳ và trạm Trà My Các yếu tố khí tượng của vùng núi phía Tây tỉnh Quảng Nam trong đó có vùng nghiên cứu được tính toán từ các thông số của trạm khí tượng Trà My đặt tại thị trấn Trà My, huyện Bắc Trà My Giá trị trung bình của các yếu thời tiết cơ bản tại vùng nghiên cứu theo tài liệu quan trắc của trạm Trà My, đại diện cho vùng núi phía Tây của tỉnh được trình bày trong bảng dưới đây

Bảng 1: Giá trị trung bình các yếu tố thời tiết cơ bản vùng nghiên cứu

Cao

kỉ lục,

°C

Trung

bình

cao,

°C

Trung

bình

ngày,

°C

Trung

bình

thấp, °C

Thấp kỉ

Lượng

mưa

(mm)

133.0 67.4 190.0 109.0 301.0 244.0 166.0 174.0 386.0 982.0 1038.0 502.0 4.292,4

Độ ẩm,

Số ngày

Số giờ

nắng

trung

bình

hàng

tháng

Nguồn: http://lucci-vietnam.info/

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

1 Nguyễn Văn Trang và nnk (1997), Bản đồ Địa chất và Khoáng sản Việt Nam,

tỷ lệ 1:200.000 tờ Hội An và tờ Quảng Ngãi, Tổng cục Địa chất và Khoáng

sản Việt Nam, Hà Nội

2 Viện Vật lý Địa cầu (2003), Báo cáo đánh giá độ nguy hiểm động đất ở khu vực công trình thủy điện Sông Tranh 2 (phục vụ lập cáo cáo nghiên cứu khả thi), Hà Nội

3 Vũ Văn Tích, Hoàng Thị Thụy (2007), Tuổi đồng vị Ar-Ar của đá granit và pegmatit trong đới trượt cắt Trà Bồng -Hưng Nhượng và ý nghĩa của nó trong luận giải nhiệt kiến tạo khu vực, Tạp chí Địa chất, loạt A, số 300, 5-6/2007

Tiếng Anh

4 An Yin (2010), Cenozoic tectonic evolution of Asia: A preliminary synthesis,

Tectonophysics 488, PP 293-325

5 Claude Lepvrier, Henri Maluski, Nguyen Van Vuong, Delphine Roques,

Valerica Axente, Claude Rangin (1997), Indosinian NW-trending shear zones within the Truong Son belt (Vietnam) 40Ar/39Ar Triassic ages and Cretaceous

to Cenozoic overprints, Tectonophysics, V283, Issues 1-4, 30, PP 105-127

6 Claude Lepvrier, Nguyen Van Vuong, Henri Maluski, Phan Truong Thi, Tich

Van Vu (2008), Indosinian tectonics in Vietnam, Comptes Rendus

Geoscience, V340, Issues 2–3, PP 94-111

7 Françoise Roger, Henri Maluski, André Leyreloup, Claude Lepvrier, Phan

Truong Thi (2007), U–Pb dating of high temperature metamorphic episodes in the Kon Tum Massif (Vietnam), Journal of Asian Earth Sciences, V30, Issues

3–4, 15, PP 565-572

8 G Zeilinger, J P Burga, N Chaudhryb, H Dawoodc, S Hussain (2000),

Fault systems and Paleo-stress tensors in the Indus Suture Zone (NW Pakistan), Journal of Asian Earth Sciences 18 (2000), PP 547-559

9 Hai Thanh Tran, Khin Zaw, Jacqueline A, Halpin, Takayuki Manaka, Sebastien Meffre, Chun-Kit Lai, Youjin Lee, Hai Van Le, Sang Dinh (2014),

The Tam Ky-Phuoc Son Shear Zone in central Vietnam: Tectonic and metallogenic implications, Gondwana Research, V26, PP 144-164

10 Harsh K Gupta (2012), A review of recent studies of triggered earthquakes by artificial water reservoirs with special emphasis on earthquakes in Koyna, India, Earth-Science Reviews 58 (2002), PP 279–310

11 Henri Maluski, Claude Lepvrier, André Leyreloup, Vu Van Tich, Phan

Truong Thi (2005), 40Ar–39Ar geochronology of the charnockites and granulites of the Kan Nack complex, Kon Tum Massif, Vietnam, Journal of

Asian Earth Sciences, V25, PP 653-677

12 J M Dupin, W Sassi, J Angelier (1993), Homogeneous stress hypothesis and actual fault slip: a distinct element analysis, Journal of Structural

Geology, Vol, 15, No, 8, PP 1033-1043

13 Lepvrier C, H Maluski, Vu Van Tich, A Leyreloup, Phan Truong Thi,

Nguyen Van Vuong (2004), The Early Triassic Indosinian orogeny in Vietnam (Truong Son Belt and Kontum Massif): implications for the geodynamic evolution of Indochina, Tectonophysics, 393, Issues 1-4, PP 87-118

14 Mark Tingay, Chris Morley, Rosalind King, Richard Hillis, David Coblentz,

Robert Hall (2010), Present-day stress field of Southeast Asia,

Tectonophysics, V482, PP 92-104

15 Nakano N, Yasuhito Osanai, Masaaki Owada, Tran Ngoc Nam, Punya

Charusiri, Keo Khamphavong (2013), Tectonic evolution of high-grade