ChuyÓn ®éng kiÕn t¹o hiÖn ®¹i ë t©y b¾c viÖt nam

Trong lịch sử nghiên cứu kiến tạo lãnh thổ Việt Nam nói chung và miền Tây Bắc Bộ nói riêng, chuyển động kiến tạo hiện đại chưa bao giờ được tách biệt mà luôn được đề cập chung với hoạt động tân kiến tạo (TKT) và thường được chia ra làm 2 pha cơ bản: Paleogen - Miocen và Pliocen - Đệ tứ. Trong thập kỷ cuối của thế kỷ trước, các công trình nghiên cứu về TKT và kiến tạo hiện đại chủ yếu tập trung trong công trình nghiên cứu cấp nhà nước của Nguyễn Trọng Yêm và tập thể. Một công trình nghiên cứu có tính tổng thể “Phân vùng trường ứng suất kiến tạo hiện đại Việt Nam”, trong đó Tây Bắc Bộ được xem như một đơn vị vùng với ký hiệu I₂ với đặc điểm kiểu trường ứng suất trượt (43%), kiểu trượt-giãn (27%), kiểu trượt-nén (25%), các kiểu còn lại là không đáng kể [6]. Cần lưu ý rằng, thang phân vùng trường ứng suất kiến tạo (TƯSKT) hiện đại của Nguyễn Trọng Yêm gồm 7 chế độ TƯSKT: 1. Giãn; 2. Nén; 3. Trượt; 4. Giãn-Trượt; 5. Trượt-Giãn; 6. Nén-Trượt; 7. Trượt-Nén.

Trong nghiên cứu TKT và chuyển động kiến tạo hiện đại, đáng chú ý là các công trình của Phan Trọng Trịnh công bố từ 1993 đến nay và gần đây là các công trình của Nguyễn Văn Vượng, Tạ Trọng Thắng (từ 2002 đến nay).

Trong tất cả các công trình nói trên đều khó có thể thấy được đâu là cấu trúc kiến tạo hiện đại, đặc điểm động lực học và động học hiện đại, gây khó khăn cho việc tính toán động đất ở lãnh thổ Việt Nam. Xem xét lại các công trình tính toán động đất ở Việt Nam (Nguyễn Đình Xuyên, Nguyễn Ngọc Thuỷ, Cao Đình Triều 1980-2000), các đứt gãy được đưa vào tính toán là các đứt gãy có lịch sử hoạt động lâu dài, là sự tổ hợp của nhiều hệ thống đứt gãy khác nhau, trải qua giai đoạn kiến tạo Inđosini, Yenshan, Himalaya tạo nên những đứt gãy “Bản đồ địa chất”: đứt gãy Sông Hồng, đứt gãy Sông Chảy, đứt gãy Phan Si Pan, đứt gãy Sông Đà, đứt gãy Sơn La, đứt gãy Sông Mã, đứt gãy Điện Biên - Lai Châu, đứt gãy Điện Biên - Tĩnh Gia. Cần chú ý rằng các đứt gãy này xuất xứ từ các đứt gãy phân đới tướng cấu trúc trên bản đồ phân vùng kiến tạo tỷ lệ 1: 2.000.000 và bản đồ địa chất tỷ lệ 1: 500 000 do các nhà địa chất Xô Viết và Việt Nam thành lập năm 1965 dưới sự chủ biên của A.E. Đovjikov. Trong nhận thức kiến tạo hiện đại, đây chỉ là các đới thạch học cấu trúc hình thành chủ yếu do pha kiến tạo Inđosini và bị biến cải do các pha kiến tạo Yenshan và Himalaya. Sự xê dịch kết quả, sai số trong tính toán động đất là hệ quả của nhận thức không chính xác về đứt gãy hiện đại, và do việc các nhà địa chất cung cấp tài liệu phá huỷ kiến tạo cho các nhà địa vật lý không chính xác.

Trong hai thập kỷ qua, các công trình nghiên cứu kiến tạo Kainozoi được tiến hành theo hai hướng rời rạc:

1. Nghiên cứu biến dạng các thành tạo trước Kainozoi (biến dạng dẻo, biến dạng giòn, tiến hoá nhiệt động).

2. Nghiên cứu biến dạng các thành tạo Kainozoi (tập trung ở Tổng công ty Dầu khí).

Do sự nghiên cứu rời rạc nói trên nên kết quả nghiên cứu thu được thiếu tính toàn diện. Trong bài báo này các tác giả trình bày kết quả nghiên cứu tổng hợp do quá trình thực hiện mảng kiến tạo địa động lực của hai đề tài thuộc hai chương trình nhà nước khác nhau: 1. Kiến tạo và địa động lực các bồn nước sâu (đề tài KC. 09 06 do Nguyễn Huy Quý chủ trì); 2. Phân vùng chi tiết động đất Tây Bắc Việt Nam (do Nguyễn Ngọc Thuỷ chủ trì), đề tài cơ bản mã số 711 301 cũng như sử dụng số liệu của chương trình hợp tác nghiên cứu “Kiến tạo biển Đông và các vùng kế cận” giữa Trường Đại học Tổng hợp Hà Nội và Trường Đại học Pari VI (do Phan Văn Quýnh chủ nhiệm điều hành của phía Việt Nam).

Từ số liệu phân tích các mặt cắt địa chấn, bản đồ đẳng sâu, đẳng dày của các bồn trầm tích Kainozoi Sông Hồng, Phú Khánh, Cửu Long, Nam Côn Sơn, Malay, tuổi các dị thường từ trong quá trình tách giãn biển Đông, tuổi của các biến dạng Kainozoi và các thành tạo trước Kainozoi, có thể xác định các pha kiến tạo Kainozoi sau:

Bài toán để xác định các phá huỷ kiến tạo hiện đại Tây Bắc Bộ (10.000 năm) là phải loại trừ hệ thống phá huỷ kiến tạo Eocen giữa (50 tr.n), pha kiến tạo Oligocen sớm (35 tr.n), pha kiến tạo Miocen giữa (15 tr.n) và pha kiến tạo Pliocen (5 tr.n).

Song, để có một bức tranh về phá hủy kiến tạo Kainozoi Tây Bắc Bộ, trước hết phải tiến hành loại trừ các phá huỷ kiến tạo trước Kainozoi. Đặc điểm của địa chất - kiến tạo Kainozoi Tây Bắc Bộ là quá trình phát triển TKT. Địa hình do các quá trình kiến tạo trước Kainozoi tạo nên ở miền Tây Bắc Bộ đã được kết thúc bằng mặt san bằng Paleogen [2, 3].

Do đặc điểm đứt gãy TKT có liên quan với địa hình, nên để xác định các đứt gãy đó thì phương pháp phân tích ảnh vệ tinh là tối ưu. Sử dụng ảnh số vệ tinh Landsat ETM, tổ hợp màu RGB 432, lần đầu tiên mạng lưới đứt gãy TKT và hiện đại ở Tây Bắc Bộ do chúng tôi xác lập cho thấy một bức tranh “đứt gãy rời rạc”, khác hẳn với các tài liệu trước đây (Hình 1a), hoàn toàn không có cái gọi là đứt gãy Kainozoi Phan Si Pan, Sông Đà, Sơn La, Sông Mã. Hai đứt gãy để lại tính thông suốt trên địa hình ở Tây Bắc Bộ là đứt gãy Sông Hồng và đứt gãy Điện Biên - Lai Châu và hai đứt gãy Kainozoi mà dọc theo chúng xảy ra hoạt động phun trào ở Tây Bắc Bộ là đứt gãy Pu Sam Cáp (Paleogen) và đứt gãy Điện Biên - Lai Châu (Pliocen).

Trong quá trình thực hiện đề tài phân vùng chi tiết động đất do Nguyễn Ngọc Thuỷ chủ trì, bản đồ đứt gãy TKT và kiến tạo hiện đại Tây Bắc Bộ đã được thành lập trên nền ảnh vệ tinh (Hình 1a).

Các đứt gãy có trên bản đồ địa chất có phân cắt các phân vị địa tầng, vv... nhưng không thể hiện trên địa hình, được xếp vào đứt gãy trước TKT và không thể hiện trên bản đồ. Mạng đứt gãy của các giai đoạn trong TKT được phân chia theo quy luật hình thái của bối cảnh địa động lực trên cơ sở phân tích tổ hợp biến dạng các bồn trầm tích và biến dạng các đới phá huỷ và đặc trưng trường

ứng suất (TƯS) của từng giai đoạn. Mối quan hệ của các đứt gãy và một số kết quả tuổi đồng vị đã có cho phép phân chia các thế hệ đứt gãy. Dấu hiệu địa mạo là một tiêu chí quan trọng trong phân chia thế hệ đứt gãy.

I. ĐỨT GÃY KIẾN TẠO TRƯỢT BẰNG CỦA CHUYỂN ĐỘNG KIẾN TẠO HIỆN ĐẠI

TƯSKT khu vực và TƯSKT địa phương tác động đến khối động lực Tây Bắc Bộ và các khối cấu trúc bên trong vào Paleogen, Neogen, Đệ tứ hoàn toàn khác nhau, cũng như đặc tính chuyển động kiến tạo ở Tây Bắc Bộ là khác nhau; chúng luôn thay đổi theo thời gian. Chuyển động kiến tạo hiện đại bị ảnh hưởng của TƯSKT Pliocen - Đệ tứ với sự khống chế của hệ thống đứt gãy bắc-nam, trong đó có hai đứt gãy có tính chất phân khối khu vực là đứt gãy Điện Biên - Lai Châu và đứt gãy Liễu Châu - Hải Nam (ngoài khu vực Tây Bắc Bộ).

Bởi vậy việc phân chia đứt gãy hiện đại trong công trình này được xác định theo các tiêu chí sau:

- Thể hiện trên địa hình, có nghĩa là trước hết phải là đứt gãy Kainozoi.

- Phù hợp với TƯSKT Pliocen - Đệ tứ.

- Đứt gãy đã làm xê dịch trầm tích Đệ tứ.

- Dấu hiệu địa mạo: phân cắt sườn địa hình núi, sự xê dịch của các nhánh suối.

- Dấu hiệu địa chất thuỷ văn, các biểu hiện của các điểm nước nóng.

- Dấu hiệu địa hoá, dị thường rađon, dấu hiệu địa vật lý.

- Kết quả đo trắc địa lặp lại.

- Đối sánh với các kết quả quan trắc địa chấn.

Các đứt gãy TB-ĐN Sông Hồng, Vĩnh Ninh, Sông Chảy... không hoạt động trong Pliocen-Đệ tứ. Chứng minh cho sự kiện này là các mặt cắt địa chấn phục vụ cho thăm dò dầu khí đều cho thấy các đứt gãy trên không cắt qua trầm tích Pliocen - Đệ tứ (Hình 2a). Các đứt gãy hoạt động xuyên cắt trầm tích Pliocen - Đệ tứ là đứt gãy bắc-nam (Hình 2b) [7].

Ở các công trình nghiên cứu động đất trong hai thập kỷ vừa qua thì đứt gãy Sông Mã và đứt gãy Sơn La đều được coi là những đứt gãy sinh chấn trọng yếu. Trong thực tế, đứt gãy Sông Mã thể hiện yếu trên địa hình và hoàn toàn không tiếp xúc với đứt gãy Điện Biên - Lai Châu. Đứt gãy Sơn La không liên kết với đứt gãy Tuần Giáo và không phát triển liên tục như đã thể hiện trên bản đồ địa chất, trái lại chúng bị đứt đoạn bởi khối nâng Pha Đin. Trong hai mùa khảo sát thực địa (2001, 2002), cuộc tìm kiếm đã được nhóm tác giả tiến hành chi tiết, song tất cả dấu hiệu đều phủ nhận sự tồn tại một đứt gãy Sơn La liên tục. Và kết quả cho thấy đứt gãy Tuần Giáo là một đứt gãy B-N độc lập.

Không tồn tại một đứt gãy Điện Biên - Tĩnh Gia hiện đại. Đứt gãy này bị chặn bởi cấu tạo Sốp Cộp và đứt gãy Sốp Cộp, ban đầu có phương á vĩ tuyến, sau đó mới chuyển dần sang TB-ĐN.

Không tồn tại một đứt gãy Sông Đà hiện đại kéo dài liên tục từ biên giới Việt-Trung cho đến bờ biển như trong các tính toán trước đây. Thực tế đới thạch học cấu trúc Sông Đà của Đovjikov trong Kainozoi là một đới căng giãn phát triển các cấu trúc cà nát và giải toả năng lượng, dọc đới phát triển các cấu trúc kéo tách (pull-apart), song do không có trầm tích lắng đọng nên đã bị nhiều nhà nghiên cứu bỏ qua.

Các đứt gãy hiện đại phát triển theo phương B-N. Đây là mạng lưới đứt gãy trẻ chủ đạo ở Tây Bắc Bộ.

+ Đứt gãy B-N Đông Hoà Bình là một hệ thống đứt gãy hiện đại nổi tiếng đã được các nhà địa chất trong nước và nước ngoài nghiên cứu. Hệ thống đứt gãy thuộc kiểu trượt bằng phải có hợp phần thuận làm xê dịch các thành tạo biến chất cũng như các trầm tích Neogen và tạo ra cấu trúc địa hào (Hình 3). Ở phần địa hình cao của hai cánh xảy ra trượt trọng lực. Quá trình hoạt động của chuyển động kiến tạo hiện đại đã làm cho phần hạ lưu sông Đà đổi dòng. Các dòng sông ở Tây Bắc Bộ có xu thế chung là chảy từ phía tây bắc về đông nam. Sông Đà cũng mang tính quy luật như vậy. Ban đầu nó đổ vào sông Mã qua Nậm Xim, sau đó chuyển dòng vào sông Chu, lại tiếp tục chuyển dòng đổ vào sông Bôi chảy về Ninh Bình. Do sự chuyển động về phía nam của cấu tạo đuôi Phan Si Pan làm xuất hiện hệ thống đứt gãy B-N tạo ra dòng sông chảy ngược từ nam lên phía bắc, đổ vào sông Hồng.

Hình 3. Đứt gãy B-N Đông Hoà Bình

Một hệ thống đứt gãy B-N có nhiều tính chất tương đồng đó là đứt gãy Ngòi Thia.

+ Đứt gãy B-N Tuần Giáo là đứt gãy đang hoạt động điển hình. Đứt gãy có cấu trúc phân đoạn bị phân cắt bởi các cấu trúc nâng á vĩ tuyến (Hình 4).

Do sự thay đổi TƯSKT, mạng lưới đứt gãy phương TB-ĐN được thay thế bởi mạng lưới đứt gãy B-N. Kết quả tổ hợp của các mạng đứt gãy kể trên, cấu trúc địa chất của Tây Bắc Bộ có tính khối khảm rất đặc trưng, tạo ra một hệ thống khối địa động lực (khối Sín Chải, khối Phong Thổ, khối Tủa Chùa, khối Điện Biên Đông, khối Phiêng Ban, khối Mù Cang Chải, khối Than Uyên, khối Sông Mã, khối Văn Chấn, khối Hoà Bình, khối

Kim Bôi, khối Cẩm Thủy) (Hình 1b). Các khối địa động lực ở đây được hiểu là một khối cấu trúc di chuyển tương đối với nhau dọc theo hệ thống đứt gãy hiện đại theo xu thế của TƯS hiện đại. Tính phức tạp của chuyển động hiện đại là các khối trên không phải đứt đoạn với nhau hoàn toàn. Một số khối đóng vai trò ngăn cản chuyển động (backstop) và ở các vị trí nâng tạo nên các cấu trúc tích luỹ ứng suất (do ép nén). Các kết quả tính toán cho thấy ở Tây Bắc Bộ tồn tại các vị trí tích luỹ ứng suất: 1. Sốp Cộp; 2. Điện Biên Đông; 3. Nậm Pìa; 4. Kim Bôi.

Cần phải nói rằng trong các công trình của Trần Văn Thắng (1990), vai trò của đứt gãy trẻ phương B-N đã được đề cập đến, nhưng rất lấy làm tiếc tác giả đã không đặt các phá huỷ kiến tạo này vào đúng vị trí của nó. Một số đoạn có thể có các phương khác nhau do tác động di chuyển của khối động lực.

II. CHUYỂN ĐỘNG THẲNG ĐỨNG Ở TÂY BẮC BỘ

Ở Tây Bắc Bộ hiện nay địa hình có sự phân dị lớn từ 3000 m (dãy Phan Si Pan, Pu Si Lung) đến vài trăm mét (mực địa hình thung lũng). Chỉ số s₁ theo chiều đứng là một tiêu chí cần được tính đến.

Đứt gãy Điện Biên - Lai Châu là một đứt gãy trượt bằng có lịch sử hoạt động phức tạp:

Giai đoạn 1: đứt gãy hoạt động tuyến Lai Châu - Điện Biên - Sốp Cộp, tạo bồn kéo tách Điện Biên, hình quả thận, hướng cong phát triển về phía tây.

Giai đoạn 2: đứt gãy hoạt động theo tuyến Lai Châu - Điện Biên - Noong Kỉn (thượng nguồn sông Cả) theo phương B-N. Ở Điện Biên là hệ thống địa hào, có hoạt động phun trào Pliocen đi kèm.

Giai đoạn 3: đứt gãy hoạt động theo tuyến Lai Châu - Điện Biên - Nậm Ty - Nậm Khoa, nghĩa là đứt gãy vòng về phía tây và đang hoạt động.

Tuy vậy dọc theo hệ thống đứt gãy này thể hiện rất rõ hệ thống phá huỷ kiến tạo do sụt trọng lực, các dòng sông phát triển theo hệ thống này uốn khúc rất mạnh, chính là do quá trình này. Các đới sụt trọng lực phát triển theo kiểu trọng lực (Hình 5).

Chuyển động trượt trọng lực kiểu Mường Lay phát triển rất rộng rãi ở Tây Bắc Bộ, nhưng trong rất nhiều công trình thập kỷ 80-90 đều lấy dấu hiệu của một bộ phận các chuyển động này xếp vào chuyển động trượt bằng.

Từ những điều trình bày trên có thể rút ra các kết luận sau:

Hình 5. Mặt cắt thể hiện trượt trọng lực ở Mường Lay

Hình 6. Bình đồ thể hiện sự trôi trượt các khối ở Mường Lay

1. Chuyển động kiến tạo hiện đại ở Tây Bắc Bộ xảy ra dọc theo các đứt gãy B-N, phân đoạn, không liên tục là chính, các khối động lực có xu thế chuyển động theo phương B-N. Dưới tác động di chuyển của các khối động lực này nảy sinh các đứt gãy hiệu ứng bậc cao không trùng phương.

2. Các khối địa động lực có thể không hoàn toàn phân cắt và trong trường hợp đó tạo ra các vùng tích luỹ ứng suất tạo tai biến nội sinh.

3. Vai trò chuyển động sụt trọng lực (chuyển động theo chiều đứng) là rất lớn ở Tây Bắc Bộ, tạo tai biến ngoại sinh.

4. Chuyển động kiến tạo hiện đại có tính khác biệt lớn với chuyển động TKT.

Nhân đây các tác giả xin tỏ lòng hết sức biết ơn Viện trưởng Viện Vật lý địa cầu Nguyễn Ngọc Thuỷ đã tạo rất nhiều thuận lợi cho các tác giả nghiên cứu.

VĂN LIỆU

1. Cao Đình Triều, 2002. Some characteristic features of seismotectonic condition and seismic regime of the Tuangiao earthquake area. J. Geology, B/19-20 : 54-68. Hà Nội.

2. Đặng Văn Bát, 1987. Kiến tạo hiện đại miền Bắc Việt Nam. Vestn. Leningrad. 24: 90-95. LGU, Leningrad.

3. Lê Đức An, 1982. Về các giai đoạn phát triển địa chất địa mạo trong Mesozoi, Kainozoi ở Việt Nam. Bản đồ địa chất, 55: 5-10. Liên đoàn BĐĐC, Hà Nội.

4. Nguyễn Đình Xuyên, 1991. Seismic zoning of the territory of Vietnam. Proc. 2^nd Conf. Geol. Indochina, 2 : 39-44. Hà Nội.

5. Nguyễn Ngọc Thủy, 1991. Geologo-geophysical criteria of seismogenic zones in the territory of North Vietnam. Proc. 2^nd Conf. Geol. Indochina, 2 : 53-58. Hà Nội.

6. Nguyễn Trọng Yêm, 1996. Phân vùng trường ứng suất kiến tạo hiện đại Việt Nam. Địa chất - Tài nguyên, 1 : 8-13. Viện ĐC, Hà Nội.

7. Phạm Năng Vũ, Doãn Thế Hưng, 2004. Cấu trúc sâu của đới đứt gãy Sông Hồng. Nxb KH&KT, 107-173. Hà Nội.

8. Phan Trọng Trịnh và nnk, 2004. Biến dạng, tiến hoá nhiệt động, cơ chế dịch trượt của đới đứt gãy Sông Hồng và thành tạo rubi trong Kainozoi. Nxb KH&KT, 5-71. Hà Nội.

9. Phan Văn Quýnh, Võ Năng Lạc, Trần Ngọc Nam, 1995. Một số đặc điểm kiến tạo biến dạng Paleozoi muộn - Kainozoi ở lãnh thổ Việt Nam và vùng phụ cận. Địa chất, dầu khí, khoáng sản VN, 1 : 171-178. Cục ĐC & KS VN, Hà Nội.

10. Phan Văn Quýnh, 1997. Hệ thống biến dạng Ailaoshan - Calimantan. TC Địa chất, A/239 : 25-30. Hà Nội.

11. Tạ Trọng Thắng, Nguyễn Văn Vượng và nnk, 2004. Quá trình biến dạng và tiến hoá địa động lực đới đứt gãy Sông Hồng và ý nghĩa của chúng trong mối tương tác giữa mảng Nam Trung Hoa và mảng Đông Dương. Nxb KH&KT, 75-106. Hà Nội.