BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT BÙI NHỊ THANH ĐẶC ĐIỂM HOẠT ĐỘNG KIẾN TẠO TRẺ VÙNG THỀM LỤC ĐỊA ĐÔNG NAM VIỆT NAM VÀ MỐI QUAN HỆ VỚI CÁC TAI BIẾN ĐỊA CHẤT TRÊN CƠ SỞ TÀI LIỆU ĐỊA CHẤN Chuyên ngành: Địa vật lý Mã số: 62.44.61.01 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT HÀ NỘI - 2012 Công trình được hoàn thành tại: Bộ môn Địa vật lý Khoa Dầu khí, Trường Đại học Mỏ - Địa chất Người hướng dẫn khoa học: 1. GS. TSKH. Mai Thanh Tân, Trường Đại học Mỏ - Địa chất 2. TS. NCVCC Nguyễn Văn Lương, Viện Địa chất & Địa vật lý biển Phản biện 1: GS.TS Bùi Công Quế, Viện Vật lý địa cầu – Viện Khoa học và Công nghệ Việ t Nam Phản biện 2: TS. Đỗ Tử Chung, Trung tâm Địa chất – Khoáng sản biển Phản biện 3: TS. Nguyễn Hồng Minh, Viện Dầu khí Việt Nam Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp Trường họp tại Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Đông Ngạc, Từ Liêm, Hà Nội. Vào lúc giờ ngày tháng năm 2012. Có thể tìm hiểu luận án tại Thư viện Quốc gia, Hà Nội hoặc Thư viện Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nộ i 49 Long, Nam Côn Sơn và trũng sâu Trung tâm Biển Đông, với một bên là các kiến trúc liền kề, có tốc độ sụt lún phân dị yếu, thuộc đới Đà Lạt và gờ nâng Cô n Sơn, các đới đứt gãy này là nơi tập trung ứng suất giãn cực đại phương á vĩ tuyến và TB-ĐN. Sự giãn căng vỏ Trái Đất theo các hướng này, kết hợp với sự nâng trồi manti nhiệt dưới vỏ Trái Đất, tạo động lự c thuận lợi cho hoạt động phun trào núi lửa, đặc biệt tại nơi giao cắt của các hệ đứt gãy sâu. DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 1. Nguyễn Văn Lương, Dương Quốc Hưng, Bùi Thị Xuân, Bùi Nhị Thanh, Đặng Đình Thiết (1999), “Đặc điểm biến dạng vỏ trái đất trong các hệ đứt gẫy sâu hoạt động ven biển Việt Nam.”, Các công trình nghiên cứu Địa chất và Địa vật lý biển, T. V. Nxb KH & KT, Hà Nội. 2. Nguyễn Văn Lương, Dương Quốc Hưng, Bùi Nhị Thanh (2000), “Đặc điểm phân bố và mức độ nguy hiểm của động đất núi lửa trong dải ven biển Việt Nam.”, Các công trình nghiên cứu Địa chất và Địa vật lý biển, T. VI. Nxb KH & KT, Hà Nội. 3. Nguyễn Văn Lương, Dương Quốc Hưng, Nguyễn Thị Kim Thanh, Bùi Nhị Thanh, Tống Duy Cương (2003) “Kết quả thành lập danh mục cơ cấu chấn tiêu động đất khu vực Biển Đông.”, Các công trình nghiên cứu Địa chất và Địa vật lý biển, T. VII. Nxb KH & KT, Hà Nội. 4. Nguyễn Văn Lương, Nguyễn Thị Kim Thanh, Bùi Nhị Thanh, Nguyễn Văn Dương (2005) “Các đặc trưng địa chấn kiến tạo vùng rìa đông khu vực Bắc Biển Đông.”, Các công trình nghiên cứu Địa chất và Địa vật lý biển, T. VIII. Nxb KH & KT, Hà Nội. Số đặc biệt kỷ niệm 30 năm thành lập Viện KH&CN Việt Nam. nghiên cứu có dạng: Log N*(M) = 3.48 - 0.95 M, hệ số b= 0.95 được gán chung cho tất cả các đứt gãy sinh chấn trong khu vực nghiên cứu. KẾT LUẬN 1) Bình đồ đứt gãy kiến tạo trẻ khu vực thềm lục địa Đông Nam Việt Nam đã được xây dựng và hoàn thiện, được làm chính xác hóa theo số liệu địa chấn và động đất. Bình đồ này bao gồm 7 đứt gãy trên đất liền, phát triển theo ba hướng ĐB-TN, TB-ĐN và á kinh tuyến; 10 đứt gãy trên thềm lục địa, phát triển theo hai hướng á kinh tuyến và ĐB-TN. Các đặc trưng cấu trúc, hình thái - động học và hoạt tính kiến tạ o của các đứt gãy bước đầu được xác định. 2) Trường ứng suất kiến tạo Pliocen-Đệ Tứ thềm lục địa Đông Nam Việt Nam thay đổi phức tạp theo diện và theo độ sâu: - Trên các độ sâu < 5 km, trường ứng suất thuộc kiểu thuận với ứng suất nén cực đại dốc đứng; ứng suất giãn thay đổi từ á vĩ tuyến ở phía Tây sang TB-ĐN ở phía Đông; ứ ng suất trung gian từ á kinh tuyến ở phía Tây sang ĐB-TN ở phía Đông. Trường ứng suất này phản ánh tác động của trường ứng suất khu vực, cũng như các đặc điểm địa động lực dưới sâu. - Trên các độ sâu lớn, trường ứng suất thay đổi từ trượt bằng- thuận ở phía Tây, sang thuận hoặc thuận-trượt bằng ở phía Đông. Kiểu ứng suất đầu có trụ c nén và giãn gần nằm ngang phương BTB-NĐN và ĐĐB-TTN, còn kiểu thứ hai có ứng suất nén dốc đứng, ứng suất giãn và trung gian tương ứng với các ĐB-TN và TB-ĐN. 3) Dựa vào các quy luật biểu hiện động đất và đặc điểm cấu trúc kiến tạo khu vực, 12 đứt gãy sinh chấn đã được xác định. Trong đó các đứt gãy KT.109 0 , Mãng Cầu-Phú Quý, Thuận Hải-Minh Hải, Đông Côn Sơn có thể tiềm ẩn động đất 5.5 ≤ M max ≤6.1; các đứt gãy Mũi Né-Tây Mãng Cầu, Mũi Kê Gà, Hồng-Tây Mãng Cầu và Long Hải-Tuy Phong có thể tiềm ẩn động đất 5.0 ≤ M max < 5.5. 4) Hoạt động núi lửa chủ yếu xảy ra trong các đới đứt gãy Thuận Hải-Minh Hải, Mãng Cầu-Phú Quý và KT.109 o . Đóng vai trò ranh giới phân cách giữa một bên là các trung tâm sụt lún mạnh thuộc bể Cửu 25 5. Nguyễn Văn Lương, Bùi Nhị Thanh, Bùi Thị Xuân “Kết quả thành lập bản đồ phân vùng động đất khu vực Biển Đông Việt Nam.”, Tạp Chí KH & CN biển, Phụ trương 2,2006. 6. Dương Quốc Hưng, Nguyễn Văn Lương, Bùi Nhị Thanh, Nguyễn Thị Kim Thanh, Bùi Thị Xuân (2006) “ Một số đặc điểm của các trầm tích Holocen khu vực vịnh Bắc Bộ trên cơ sở phân tích tài liệu địa chấn nông phân giải cao”, Tạp Chí KH & CN biển, Phụ trương 2,2006. 7. Bùi Nhị Thanh, Nguyễn Văn Lương, Bùi Thị Xuân, Nguyễn Thị Kim Thanh (2007),“Đặc điểm một số loại hình tai biến khu vực quần đảo Trường Sa và lân cận.”, Các công trình nghiên cứu Địa chất và Địa vật lý biển, T. IX. Nxb KH & KT, Hà nội. 8. Bùi Nhị Thanh (2008),“Một số kết quả nghiên cứu tai biến động đất và sóng thần khu v ực quần đảo Trường Sa.”, Tuyển tập báo cáo khoa học “Hội nghị khoa học địa chất biển toàn quốc lần thứ nhất”,Nhà xuất bản Khoa học tự nhiên và Công nghệ. 9. Bùi Nhị Thanh (2009),“Các quy luật biểu hiện động đất khu vực ven biển và thềm lục địa Đông Nam Việt Nam.”, Các công trình nghiên cứu Địa chất và Địa vật lý biển, T. X. Nxb KH & KT, Hà nội. 10. Bùi Nhị Thanh (2010),“Nghiên cứu các quy lu ật hoạt động động đất, núi lửa trên thềm lục địa Đông Nam Việt Nam và mối quan hệ giữa chúng với các đặc điểm cấu trúc kiến tạo khu vực.”, Tuyển tập Báo cáo Hội nghị khoa học lần thứ 19, Trường Đại học Mỏ- Địa chất, Hà Nội. MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của Đề Tài Thềm lục địa Đông Nam Việt Nam là khu vực có vị trí chiến lược, nơi đang diễn ra các hoạt động kinh tế như thăm dò và khai thác dầu khí, đánh bắt nuôi trồng thủy sản, dịch vụ du lịch và xây dựng các công trình biển (các giàn khoan dầu khí, các đường ống dẫn, đường cáp quang trên biển, các công trình quốc phòng, các công trình cầu cảng…). Trong những thập niên gần đây, cùng với sự phát tri ển của các hoạt động kinh tế biển, các tai biến địa chất như động đất, núi lửa, xói lở bờ biển, nứt đất, trượt lở đất… cũng không ngừng gia tăng. Hoạt động kiến tạo trẻ liên quan chặt chẽ đến nguồn gốc và điều kiện hình thành tai biến địa chất. Mối quan hệ này đã được xác định và kiểm chứng qua nhiều công trình nghiên c ứu phân vùng dự báo tai biến địa chất, đặc biệt là trong các nghiên cứu dự báo độ nguy hiểm động đất trên lãnh thổ Việt Nam. Tuy nhiên, ở khu vực thềm lục địa Đông Nam Việt Nam, các nghiên cứu này còn hạn chế và còn nhiều vấn đề đặt ra cần giải quyết. Để phát triển bền vững nền kinh tế biển, các nghiên cứu hoạt động kiến tạo trẻ và mối quan hệ với tai biến đị a chất ở khu vực này là hết sức cần thiết. Xuất phát từ những vấn đề đã nêu, tác giả lựa chọn đề tài “Đặc điểm hoạt động kiến tạo trẻ vùng thềm lục địa Đông Nam Việt Nam và mối quan hệ với các tai biến địa chất trên cơ sở tài liệu địa chấn”. 2. Mục tiêu của luận án Làm sáng tỏ các đặc đi ểm hoạt động kiến tạo trẻ và mối quan hệ với các hoạt động động đất, núi lửa khu vực thềm lục địa Đông Nam Việt Nam. 3. Nhiệm vụ của luận án - Nghiên cứu xác định hệ thống đứt gẫy kiến tạo trong giai đoạn Pliocen - Đệ Tứ. Xác định các đặc điểm hình thái - động lực và hoạt 47 - Đặc điểm phân bố động đất theo độ sâu, động đất chủ yếu tập trung trong dải độ sâu, 4-5 km đến 18-20 km, với sự tập trung cao hơn ở 10-15 km. Các trận động đất mạnh có độ sâu khoảng 12-13 km trong đới đứt gãy Mũi Né-Tây Mãng Cầu và 17- 18 km ở các đứt gãy Mãng Cầu-Phú Quý và KT.109 0 . - Đặc điểm phân bố động đất theo diện: động đất mạnh tập trung chủ yếu trong các đới đứt gãy sâu hoạt động: Mũi Né-Tây Mãng Cầu (15 trận); Mãng Cầu-Phú Quý (14 trận); KT.109 0 và Đông Côn Sơn (9 trận); Thuận Hải-Minh Hải (5 trận) và trong các đới đứt gãy khác (2-4 trận). Đó là các đứt gãy sâu đã tồn tại lâu dài, ranh giới giữa các khối, miền, đới hoặc phụ đới cấu trúc địa động lực, có biểu hiện tái hoạt động trong Pliocen-Đệ Tứ và hiện đại. - Động đất thềm lục địa Đông Nam Việt Nam thường xảy ra dưới dạng chuỗi. Trong khu vự c nghiên cứu đã xảy ra 4 chuỗi động đất vào các năm 1877-1882, 1923, 1963-1964 và 2005-2007. Chu kỳ lặp lại của các chuỗi khoảng 40-41 năm/1 lần, thời gian kéo dài của mỗi chuỗi 5-7 năm. • Các đứt gãy sinh chấn và các tham số nguy hiểm động đất. - Theo nguyên tắc địa chấn-kiến tạo có thể xác định được 12 đứt gãy sinh chấn ở khu vực thềm lục địa Đông Nam. Đó là các đứt gãy KT.109 0 , Mãng Cầu-Phú Quý, Thuận Hải-Minh Hải, Sông Sài Gòn, Bình Long-Bình Châu, Đông Côn Sơn, Mũi Né-Tây Mãng Cầu, Mũi Kê Gà, Hồng-Tây Mãng Cầu, Long Hải-Tuy Phong, Lộc Ninh-Sài Gòn và Đak Mil-Bình Châu. - Động đất cực đại Mmax dự báo trong các đới đứt gãy sinh chấn được đánh giá theo tổ hợp 3 phương pháp: sử dụng hàm cực trị Gumbel III, theo quy mô đứt gãy và ngoại suy địa chất. Kết quả đánh giá cho thấy động đất cực đại 5.5 ≤ M max ≤6.1 có thể tiềm ẩn trong các đứt gãy cấp 1, 2, trong khi động đất cực đại 5.0 ≤ M max ≤5.5 có thể tiềm ẩn trong các đới đứt gãy cấp 3. - Từ tương quan tần suất-magnitude xác lập đối với khu vực bởi các yếu tố động lực: Hoạt động sụt lún kiến tạo kết hợp với sụt lún do nguội nhiệt vỏ Trái Đất thời kỳ hậu rift xảy ra tại bể Cửu Long, Nam Côn Sơn và khối vỏ đại dương Tây Nam Biển Đông, với vai trò điều tiết là các đứt gãy sâu Thuận Hải-Minh Hải, Mãng Cầu-Phú Quý và KT. 109 o ; Sự dâng trồi của manti nhiệt dưới vỏ Trái Đất khu vực Đông Nam thềm lục địa Việt Nam; Sự hội tụ giữa mảng Thái Bình Dương và mảng Ấn Độ Dương với mảng Âu Á 4.2. Quan hệ giữa động đất, núi lửa và bình đồ kiến tạo trẻ 4.2.1. Mối quan hệ giữa núi lửa với bình đồ đứt gãy kiến tạo trẻ Hoạt động núi lửa hiện đại liên quan đến các trận động đất mạnh ở ven biển Bình Thuận vào cuối thế kỷ 19 và các trận động đất M 5.1-6.1 (1923) ở vùng đảo Hòn Nước (1923) và nhiều động đất khác xảy ra trong các năm (1928-2005) ở lân cận hòn đảo này. Dấu ấn về núi lửa hiện đại có thể phát hiện được ở Mũi Né, Mũi Kê Gà và Hòn Lan (ven biển Bình Thuận) và lân cận đảo Phú Quý dọc đứt gãy Mãng Cầu-Phú Quý. Núi lửa Pliocen-Đệ T ứ (chỉ núi lửa hình thành trong giai đoạn Pleistocen giữa-muộn-Holocen) chủ yếu xảy ra trên các đứt gãy Mãng Cầu-Phú Quý, KT.109 o , Thuận Hải-Minh Hải và Bình Long-Bình Châu, trong khi núi lửa hiện đại chỉ phát hiện được ở đứt gãy Mãng Cầu-Phú Quý và Thuận Hải- Minh Hải, chủ yếu tại nơi giao cắt với các đứt gãy sâu khác cắt ngang qua. Các chuyển động sụt lún cường độ mạnh trong Pleistocen giữa- muộn-Holocen tại các trung tâm tác giãn ở các bể Cửu Long và Nam Côn Sơn làm tăng đáng kể bề dày và tải trọng trầm tích tại trung tâm các bể này, gia tăng ứng su ất tách giãn tại các đới rìa, nơi chuyển động nâng hạ phân dị mạnh nhất, tạo điều kiện thuận lợi cho các hoạt động núi lửa, đặc biệt tại nơi giao cắt của các đứt gãy sâu. 4.2.2. Mối quan hệ giữa động đất với bình đồ kiến tạo trẻ  Các quy luật biểu hiện động đất: Trên cơ sở phân tích danh mục 179 trận động đấ t, giai đoạn 1877-2008, một số quy luật biểu hiện động đất khu vực thềm lục địa Đông Nam Việt nam đã được xác định. 27 tính kiến tạo của các đứt gãy. - Nghiên cứu trường ứng suất kiến tạo hiện đại, xác định các điều kiện phát sinh động đất và núi lửa khu vưc thềm lục địa Đông Nam Việt Nam. - Nghiên cứu mối liên quan giữa các quy luật biểu hiện động đất, núi lửa với đặc điểm cấu trúc kiến tạo và địa động lực khu vực, xác định các đứt gãy sinh chấn và các tham s ố nguy hiểm động đất liên quan với chúng. 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án Ý nghĩa khoa học: Góp phần làm sáng tỏ các đặc điểm cấu trúc - kiến tạo và địa động lực thềm lục địa Đông Nam Việt Nam giai đoạn Pliocen - Đệ Tứ; xác định rõ các yếu tố động lực chi phối trường ứng suất kiến tạo khu vực và mối quan hệ gi ữa các tai biến địa chất với đặc điểm hoạt động kiến tạo trẻ . Ý nghĩa thực tiễn: Cung cấp cơ sở khoa học cho công tác phân vùng, dự báo độ nguy hiểm tai biến địa chất; phục vụ cho công tác quy hoạch, xây dựng công trình và phát triển kinh tế biển; đề xuất các giải pháp phòng tránh, giảm nhẹ thiên tai, phục vụ phát triển bền vững khu vực Đông Nam thềm lục đị a Việt Nam. 5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Thềm lục địa Đông Nam Việt Nam, vùng biển nằm trong tọa độ địa lý: 7 0 -11 0 30’ vĩ độ Bắc và 106 0 30’-109 0 30’ kinh độ Đông. 6. Cơ sở tài liệu của luận án Các tài liệu đã công bố: - Báo cáo tổng kết đề tài KHCN cấp nhà nước, mã số KC09-09, do GS.TSKH. Mai Thanh Tân làm chủ nhiệm. - Báo cáo kết quả đề tài độc lập cấp nhà nước mã số ĐTĐL 2007G/45, do GS.TS. Bùi Công Quế làm chủ nhiệm. - Báo cáo kết quả đề tài trọng điểm cấp nhà nước, mã số KC.09.11/06-10, do PGS.TS. Phan Trọng Trịnh làm chủ nhiệm. - Các báo cáo đề tài cấp Viện Khoa học và Công Nghệ Việt nam Các tài liệu thực tế, các kết quả nghiên cứu mà NCS trực tiếp thực hiện từ năm 2000 đến nay: - Kết quả thu thập và xử lý trên 3000 km tuyến địa chấn nông phân giải cao khu vực thềm lục địa Đông Nam trong khuôn khổ các chuyên đề và đề tài cấp cơ sở do NCS chủ trì. - Kết quả thu thậ p và phân tích số liệu động đất núi lửa khu vực khu vực Biển Đông và thềm lục địa Việt Nam, trong khuôn khổ các đề tài KC-09 (KC09-02, KC 09-24), Các đề tài thuộc các chương trình trọng điểm, Biển Đông - Hải đảo do NCS chủ trì hoặc trực tiếp tham gia thực hiện. 7. Các điểm mới của luận án 1. Đã xây dựng, hoàn thiện, làm chính xác bình đồ đứt gãy hoạt động Pliocen-Đệ Tứ khu vực thềm l ục địa Đông Nam Việt Nam, bao gồn 5 đứt gãy phương á kinh tuyến (KT.109 o , Mãng Cầu-Phú Quý, Mũi Né-Tây Mãng Cầu, Sông Đồng Nai và Sông Hậu), 5 đứt gãy ĐB- TN (Thuận Hải-Minh Hải, Đông Côn Sơn, Hồng-Tây Mãng Cầu, Mũi Kê Gà và Long Hải-Tuy Phong), trong đó các đứt gãy Mũi Né-Tây Mãng Cầu và Mũi Kê Gà lần đầu tiên được phát hiện ở khu vực này. Các đặc trưng hình thái, động học và hoạt tính kiến tạo của các đứt gãy đã được xác định và được minh chứng bằng các bằng chứng trực tiếp, có sức thuy ết phục. 2. Trường ứng suất kiến tạo khu vực thềm lục địa Đông Nam Việt Nam lần đầu tiên được nghiên cứu theo số liệu động đất, núi lửa và địa vật lý giếng khoan. Đặc tính phân dị của trường ứng suất, theo diện và theo độ sâu, đã được được làm sáng tỏ. Nguồn gốc trường ứng suất và các chuyển động hiện đại trong vỏ Trái Đất trong các đới đứt gãy đã được đề cập khá chi tiết. 45 4.1.3. Nguồn gốc trường ứng suất và các chuyển động hiện đại trong vỏ Trái đất. - Trường ứng suất và các chuyển động trượt bằng khu vực thềm lục địa Đông Nam có nguồn gốc từ chuyển động thúc trồi hướng Đông Nam của khối Đông Dương, do sự va chạm giữa lục địa Ấn Độ và mảng Âu-Á tiếp tục diễn ra trong hiện đại. Chuyển động này cũng gây ra hiệu ứng giãn căng-kéo tấm tại rìa Đông Nam khối Đông Dương, tạo bể sụt địa hào Cửu Long trong Eocen muộn-Oligocen, đồng thời cũng là động lực tạo thành phần thuận trong chuyển động hiện đại của đứt gãy Thuận Hải-Minh Hải và các đứt gãy cùng phương khác ở đới rìa này. - Các chuyển động thẳng đứng trong khu vực bị chi phối mạnh hướng ĐB-TN, phù hợp với xu thế phát triển của các yếu tố cấu trúc- kiến tạo chính trong khu vực này. 4.1.2. Trường ứng suất và các chuyển động hiện đại trong vỏ Trái Đất. - Trong dải độ sâu nhỏ hơn 5km, trường ứng suất thuộc kiểu thuận, với trục nén gần dốc đứng, trục giãn thay đổi từ á vĩ tuyến ở đứt gãy Mũi Né-Tây Mãng Cầu đến TB-ĐN ở Đông Bắc bể Nam Côn Sơn; ứng trung gian (S H ) , thay đổi từ BTB-NĐN trong đới đứt gãy Mũi Né- Tây Mãng Cầu đến ĐB-TN ở Đông Bắc bể Nam Côn Sơn. Các trạng thái ứng suất này thể hiện ảnh hưởng của trường ứng suất kiến tạo khu vực và các hoạt động đứt gãy dưới sâu. - Trên các độ sâu lớn: Ở phía Tây, trường ứng suất thuộc kiểu trượt bằng-thuận: các ứng suất nén và giãn cực đại g ần nằm ngang phương BTB-NĐN và ĐĐB-TTN, ứng suất trung gian gần dốc đứng. Trường ứng suất này, làm tái hoạt động các đứt gãy á kinh tuyến và á vĩ tuyến theo cơ chế trượt bằng-thuận, được thể hiện bởi cơ cấu chấn tiêu của các trận động đất mạnh, M=5.2-5.3 (2005, 2007) xảy ra trên đứt gãy Mũi Né-Tây Mãng Cầu. Ở phía Đông, trường ứng suất chủ yếu thuộc ki ểu thuận hoặc thuận-trượt bằng, bị chi phối chủ yếu bởi các hoạt động sụt lún cường độ mạnh tại bể Cửu Long, Nam Côn Sơn và Trũng sâu Trung tâm Biển Đông. 29 3. Đã nghiên cứu, xác lập mối quan hệ mật thiết giữa động đất, núi lửa với đặc điểm hoạt động kiến tạo trẻ. Trong khu vực nghiên cứu đã xác định được 12 đứt gãy sinh chấn có khả năng gây ra động đất cực đại M max ≥ 5.0 và 03 đứt gãy có khả năng hoạt động núi lửa. 8. Các luận điểm bảo vệ 1. Hoạt động kiến tạo Pliocen - Đệ Tứ khu vực thềm lục địa Đông Nam Việt Nam biểu hiện rõ nét trong các đới đứt gãy phương á kinh tuyến và ĐB-TN. Các đứt gãy KT.109 o , Mãng Cầu-Phú Quý và Thuận Hải-Minh Hải có quy mô lớn, đóng vai trò quan trọng trong quá trình tạo dựng bình đồ cấu trúc-kiến tạo Pliocen-Đệ Tứ ở khu vực nghiên cứu. Các chuyển động bằng trái-thuận chỉ xảy ra trong các đới đứt gãy á kinh tuyến, ở phía Tây (Mũi Né-Tây Mãng Cầu) trong khi các chuyển động thuận và thuận-bằng phải chiếm ưu thế trong các đới đứt gãy phía Đông khu vực (Mãng Cầu Phú Quý, KT. 109 0 …). 2. Trường ứng suất kiến tạo khu vực thềm lục địa Đông Nam Việt Nam được hình thành dưới tác động tổng hợp của 3 yếu tố động lực:1) Chuyển động thúc trồi hướng Đông Nam của khối Đông Dương do va chạm giữa mảng Ấn Độ và mảng Âu-Á; 2) Sụt lún kiến tạo kết hợp với lún chìm do nguội nhiệt thời kỳ hậ u rift xảy ra mạnh mẽ ở bể Cửu Long, Nam Côn Sơn và khối vỏ đại dương Tây Nam Biển Đông và 3) Sự dâng trồi của manti dưới vỏ Trái Đất. Trường ứng suất này thay đổi phức tạp theo không gian, đặc trưng bởi kiểu bằng-thuận ở phía Tây làm tái hoạt động các đứt gãy á kinh tuyến, ĐB-TN và TB- ĐN, kiểu thuận và thuận-bằng phải ở phía Đông, làm tái hoạt động các đứt gãy á kinh tuy ến và ĐB-TN. 3. Động đất liên quan chặt chẽ với bình đồ đứt gãy kiến tạo trẻ: các chấn tâm động đất mạnh chủ yếu tập trung trong các đới đứt gãy sâu hoạt động; các phá hủy địa chấn tại chấn tiêu động đất phù hợp với hướng dịch chuyển và kiểu phân bố ứng suất dọc theo đứt gãy. Đới đứt gãy Mãng Cầu-Phú Quý và Thuận Hải-Minh Hải là nơi tập trung các ứng suất giãn ngang cực đại phương TTB-ĐĐN và TB-ĐN. Sự giãn căng vỏ Trái Đất theo các hướng này kết hợp với sự dâng trồi của manti dưới vỏ Trái Đất, tạo điều kiện thuận lợi cho hoạt động phun trào núi lửa, đặc biệt tại nơi giao cắt với các đứt gãy sâu khác. Nội dung luận án được trình bày trong 146 trang (không kể phụ lục), 43 hình, 4 bảng trình bày trong các chương sau: 9. Cấu trúc luận án Mở đầu Chương I. Tổng quan các nghiên cứu địa chất, kiến tạo và tai biến địa chất khu vực thềm lục địa Đông Nam Việt Nam Chương II. Kiến tạo trẻ và các phương pháp nghiên cứu Chương III. Đặc điểm cấu trúc-kiến tạo khu vực thềm lục địa Đông Nam Việt Nam Chương IV. Đặc điểm hoạt động kiến tạo trẻ và mối quan hệ với các tai biến địa chất Kết luận Lời cảm ơn Luận án này được hoàn thành tại bộ môn Địa vật lý, khoa Dầu khí, trường Đại học Mỏ-Địa chất dưới sự hướng dẫn khoa học của GS.TSKH Mai Thanh Tân và TS. NCVCC Nguyễn Văn Lương, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất. Trong quá trình nghiên cứ u và hoàn thành luận án, tác giả luôn nhận được sự động viên khích lệ, sự giúp đỡ tận tình của gia đình, các thầy cô giáo, các cán bộ đồng nghiệp ở bộ môn Địa vật lý, Phòng sau đại học, Viện Địa chất và Địa vật lý biển, Viện Địa chất, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Viện Dầu khí. Tác giả xin cảm ơn về sự giúp đỡ động viên quý báu đó. Chương I. TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU ĐỊA CHẤT, KIẾN TẠO VÀ TAI BIẾN ĐỊA CHẤT KHU VỰC THỀM LỤC ĐỊA 43 chấn tiêu thuận-trượt bằng, với thành phần thuận khoảng 4.5 lần lớn hơn thành phần trượt bằng. Chúng có trục nén P gần dốc đứng (80-81 0 ), các trục giãn, T, á vĩ tuyến và trục trung gian, B, gần nằm ngang phương á kinh tuyến. Kết quả xác định các trạng thái ứng suất theo số liệu núi lửa Trường ứng suất xác định theo số liệu vúi lửa có các đặc điểm sau: - Trong các đới đứt gãy Mãng Cầu-Phú Quý, KT. 109 0 , Thuận Hải-Minh Hải và Bình Long-Bình Châu, trường ứng suất chủ yếu thuộc kiểu thuận hoặc thuận-trượt bằng với trục nén dốc đứng, trục giãn nằm ngang phương á vĩ tuyến (ĐĐB-TTN đến TTB-ĐĐN), phản ánh cơ chế giãn căng vỏ Trái Đất theo các hướng này. - Ở Đông Bắc bể Nam Côn Sơn, trường ứng suất này thuộc kiểu thuận thuần túy, có trục nén d ốc đứng, trục giãn và trục trung gian gần nằm ngang theo các phương TB-ĐN và ĐB-TN, tương tự như các trường ứng suất trên các độ sâu < 5km, theo tài liệu địa vật lý giếng khoan. Kết quả xác định các trạng thái ứng suất theo số liệu địa vật lý giếng khoan Các thành phần ứng suất ứng suất ngang cực đại (S H ), ứng suất ngang cực tiểu (S h ) và ứng suất thẳng đứng (S V ) xác định theo tài liệu địa vật lý giếng khoan, đặc trưng cho trường ứng suất hiện đại ở dải độ sâu <5km. Trường ứng này thuộc kiểu thuận (S V < S H < S h ) và có những đặc điểm sau: - Các trạng thái ứng suất ở khu vực đứt gãy Mũi Né-Tây Mãng Cầu có đặc điểm tương tự nhau: S H và Sh định hướng ngang gần với các phương á kinh tuyến và á vĩ tuyến, S V dốc đứng. - Các trạng thái ứng suất phía Đông Bắc bể Nam Côn Sơn tương tự nhau, đặc trưng bởi S H và Sh nằm ngang gần với các phương ĐB-TN và TB-ĐN, S V gần dốc đứng. Các hệ khe nứt (trùng với S H ) phát triển Trong giai đoạn này, môi trường trầm tích kiểu biển ven bờ và biển nông chiếm ưu thế, hình thành các tầng trầm tích khá đồng nhất theo diện, không những chỉ trong phạm vi các bể Oligocen-Miocen mà còn mở rộng đến các kiến trúc nâng đã từng phân cách chúng. Tuy nhiên, kiến tạo thềm lục địa Đông Nam Việt nam trong thời kỳ này không đơn thuần diễn ra theo xu thế sụt lún cân bằng nhiệt-trọng lực. Hoạt tính kiến tạo c ủa khu vực vẫn tiếp tục, biểu hiện ở chỗ: các tập trầm tích có bề dày khác biệt từ kiến trúc này sang kiến trúc khác; sự thành tạo mạnh mẽ các nêm lấn ở đới thềm ngoài; sự xuất hiện động đất, núi lửa dọc theo các đứt gãy sâu hoạt động phương á kinh tuyến và ĐB-TN. Chương IV: ĐẶC ĐIỂM HOẠT ĐỘNG KIẾN TẠO TRẺ VÀ MỐI QUAN HỆ VỚI CÁC TAI BIẾN ĐỊA CHẤT 4.1. Trường ứng suất kiến tạo và các chuyển động hiện đại trong vỏ Trái Đất. Trường ứng suất kiến tạo khu vực thềm lục địa Đông Nam Việt Nam (Hình 4.5) được xác lập theo số liệu cơ cấu chấn tiêu động đất, số liệu núi lửa và địa vật lý giếng khoan: 4.1.1. Các kết quả xác định các trạng thái ứng suất theo số liệu động đất, núi l ửa và địa vật lý giếng khoan Kết quả xác định các trạng thái ứng suất theo số liệu cơ cấu chấn tiêu động đất Các trận động đất mạnh xảy ra trong đới đứt gãy Mũi Né-Tây Mãng Cầu có cơ cấu chấn tiêu tương tự nhau, thuộc kiểu bằng-thuận, được đặc trưng bởi các ứng suất nén và giãn, P và T, gần nằm ngang phương BTB-NĐN và ĐĐB-TTN; ứng suấ t trung gian, B gần dốc đứng; các bề mặt ứng suất tiếp tuyến cực đại, nP 1 và nP 2 phương BĐB-NTN và TTB-ĐĐN. Bề mặt nP 1 , gần trùng với sự định hướng của đứt gãy Mũi Né-Tây Mãng Cầu, được xác định là bề mặt phá hủy thực tại chấn tiêu. Về phía Tây của khu vực nghiên cứu, trường ứng suất kiến tạo thể hiện sự khác biệt rõ rệt. Các trận động đất ở Vịnh Thái Lan có cơ cấu 31 ĐÔNG NAM VIỆT NAM 1.1. Lịch sử nghiên cứu địa chất-địa vật lý thềm lục địa Đông Nam Trước năm 1975, các kết quả khảo sát địa chất, địa vật lý mới chỉ đưa ra những nét khái quát về cấu trúc địa chất khu vực. Từ sau 1975, các khảo sát tìm kiếm dầu khí được đẩy mạnh. Đó là các khảo sát của tàu POISK, ISKATEL, GAMBURSEV, MALƯGIN (1979-1987), đo hàng chục nghìn km tuyến địa chấn ở các bể Cửu Long và Nam Côn Sơn; các khảo sát của Công ty ONGC Videsh, Enterprise Oil, Petro Canada (1988-1989), thực hiện trên 30 000 km tuyến địa vật lý ở thềm lục địa phía Nam; của các tàu Vulcanolog, Nexmeianov, Vinogrodop, Gagarinski (1980-1990) tại vùng biển Phú Khánh-Thuận Hải; của tàu Atlanta (1993), đo trọng lực, từ và địa chấn kết hợp lấy mẫu tầng mặt tại các vùng biển miền Trung và Đông Nam Việt Nam; của tàu Sonne (1996-1999), đo địa hình, địa chấn và lấy mẫu trầm tích tại các vùng biển thuộc thề m lục địa Việt Nam, cung cấp nguồn tài liệu tin cậy để nghiên cứu địa chất Pliocen - Đệ Tứ tại các vùng biển này. Từ năm 1998 đến nay, đề án "Điều tra địa chất và tìm kiếm khoáng sản rắn biển nông ven bờ (0 - 30m nước) Việt Nam" đã tiến hành đo địa chấn, địa từ và đo sâu hồi âm dọc đới ven biển Hàm Tân - Thuận Hải (1998), Cà Mau-Bạc Liêu (1998), Bạc Liêu-Vũng Tàu (1999); các đề tài KHCN-06-11, KC 09-09 (2001-2004), ĐTĐL 2007G/45 (2007-2009) đã thực hiện hàng nghìn km tuyến địa chấn, địa từ và đo sâu hồi âm kết hợp với lấy mẫu trầm tích tại thềm lục địa Đông Nam Việt Nam. 1.2. Một số kết quả đã đạt được trong nghiên cứu địa chất, kiến tạo và tai biến địa chất khu vực thềm lục địa Đông Nam Việt Nam 1.2.1. Đặc đ iểm địa tầng: Địa tầng thềm lục địa Đông Nam Việt Nam có thể phân thành hai phần: trước Pliocen-Đệ Tứ và Pliocen-Đệ Tứ, ranh giới là đáy Mio-Pliocen, hình thành khoảng 5.5 triệu năm về trước. - Các thành tạo trước Pliocen-Đệ Tứ: Đá móng trước Kainozoi tương đương với phức hệ Hòn Khoai, Định Quán và Cà Ná. Các thành tạo Kainozoi từ dưới lên, gồm các thành tạo Eocen, hệ tầng Cà Cối hoặc Cù Lao Dung; các thành tạo Oligocen dưới, hệ tầng Trà Cú; các thành tạo Oligocen trên, hệ tầng Trà Tân, hệ tầng Cau; các thành tạo Miocen dưới, hệ tầng Bạch Hổ, hệ tầng Dừa; các thành tạo Miocen giữa, hệ tầng Côn Sơn, hệ tầng Thông-Mãng Cầ u; các thành tạo Miocen trên, hệ tầng Đồng Nai, hệ tầng Nam Côn Sơn . - Các thành tạo Pliocen-Đệ Tứ gồm 10 phân vị địa tầng, 3 phân vị trong Pliocen và 7 phân vị trong trầm tích Đệ Tứ: Địa tầng Pliocen gồm các hệ tầng Cam, Sư Tử Trắng, Sư Tử Đen ở bể Cửu Long và Hướng Dương, Thần Mã, Phi Mã ở bể Nam Côn Sơn; Địa tầng Đệ Tứ gồm các phân vị: Đại Hùng, R ồng, Tam Đảo thuộc thống Pleistocen và Hậu Giang, Gò Công thuộc thống Holocen. - Các bất chỉnh hợp địa tầng: Địa tầng Kainozoi thềm lục địa Đông Nam Việt Nam có mặt các bất chỉnh hợp cuối Creta muộn-đầu Paleocen, cuối Eocen muộn-đầu Oligocen sớm, cuối Oligocen muộn- đầu Miocen sớm, cuối Miocen sớm-đầu Miocen giữa, cuối Miocen giữa- đầu Miocen muộn, cuối Miocen muộn-đầu Pliocen (5.5 trn.), cuối Pliocen- đầu Đệ T ứ, cuối Pleistocen sớm-đầu Pleistocen giữa và cuối Pleistocen muộn-đầu Holocen, trong đó, các bất chỉnh hợp Pliocen-Đệ Tứ chủ yếu liên quan đến các chu kỳ biển thoái do nguyên nhân khí hậu. Yếu tố kiến tạo không có vai trò rõ ràng trong việc hình thành chúng. 1.2.2. Đặc điểm cấu trúc kiến tạo và địa động lực: Một số kết quả nghiên cứu kiến tạo-địa động lực Pliocen-Đệ Tứ được tổ ng hợp trong các công trình của Võ Năng Lạc & nnk. (1997); Lê Duy Bách & nnk. (2007); Phạm Năng Vũ & nnk. (2008); Phan Trọng Trịnh (2010). Võ Năng Lạc &nnk.(1997) xác định rằng, trong Pliocene-Đệ Tứ, hoạt động tách giãn Đông-Tây thể hiện rõ rệt, tạo các đứt gẫy, khe nứt phương kinh tuyến, mang tính thuận ngang. Các đứt gẫy TB-ĐN và ĐB-TN tái hoạt 41 các khối cấu trúc ở Đông Nam Á bị biến dạng dịch chuyển, với cường độ và cơ chế khác nhau (xoay, trượt bằng, nâng hạ khối tảng…), tạo các kiến trúc mới (các bồn trũng dọc các đới khâu, kiến trúc vỏ đại dương, các hệ cung đảo, đới hút chìm…), đồng thời cũng làm tiêu biến các kiến trúc cổ (Proto-Biển Đông, các đới hút chìm…). Cho đến nay, nhiều mô hình tiến hóa kiến tạo vùng Đông Nam Á đã được đưa ra để giải thích nguồn gốc kiến tạo Biển Đông và các bể Kainozoi khác. Theo đó, các bể Kainozoi ở Đông Nam Á được hình thành: do căng giãn sau cung, kết quả của sự hội tụ xiên theo cơ chế hút chìm dọc rãnh sụt Sumatra-Java (Kinhston &nnk,1983; Ian Longly &nnk., 1997); do sự kéo toác dọc các đới đứt gãy trượt bằng trái lớn (Tapponnier &nnk., 1982, 1986; Huchon, 1994); do tách rift liên quan đến sự dâng trồi manti nhiệt dưới vỏ lục địa (Hutchinson, 1989; Tamaki, 1996); do sự xoay trường ứng lực (Huchon &nnk, 1994). Tuy nhiên, quan điểm về sự kết hợp một số mô hình kể trên có thể là phương án hợp lý để giải thích nguồn gốc kiến tạo các bể Kainozoi ở Đông Nam Á. Theo phương án này, tiến hóa kiến tạo Đông Nam Á trong Kainozoi có thể phân thành ba giai đoạn chính: giai đoạn tiền rift (trước Eocen giữa), giai đoạn tạo rift (Eocen giữa-Miocen sớm) và giai đoạn sau rift (Miocen giữa-hiện đại). 3.4.2. Kiến tạo thềm lụ c địa Đông Nam Việt Nam trong Pliocen-Đệ Tứ Khu vực thềm lục địa Đông Nam Việt Nam chịu tác động của các nguồn lực từ: sự va chạm giữa lục địa Ấn Độ và mảng Âu Á dọc đới hộ tụ Himalaya, gây chuyển động thúc trồi hướng Đông Nam của khối Đông Dương; sự tương tác giữa mảng Âu-Á với mảng Ấn-Úc từ phía Nam; sự tương tác gi ữa mảng Âu-Á với mảng Thái Bình Dương từ phía Đông; sự hình thành rãnh sâu Manila cuốn hút khối vỏ đại dương Biển Đông dưới khối đảo Luzon; sự tồn tại dị thường manti nhiệt dưới vỏ Trái Đất tại phần Đông Nam thềm lục địa Việt Nam. [...]... đứt gãy sinh chấn; theo phương pháp ngoại suy địa chất Chương III: ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC KIẾN TẠO KHU VỰC THỀM LỤC ĐỊA ĐÔNG NAM VIỆT NAM 3.1 Các đơn vị cấu trúc- địa động lực Việc phân chia các đơn vị cấu trúc -địa động lực được tiến hành trên cơ sở lý thuyết kiến tạo mảng, trong đó nội dung chủ yếu là nhận dạng các phức hệ thạch động lực theo các kiến trúc địa động lực điển hình của vỏ Trái đất và xác định... - Hoạt động động đất khu vực thềm lục địa Đông Nam Việt Nam đã được đề cập trong một số nghiên cứu Bên cạnh việc thành lập các danh mục động đất, hầu hết các nghiên cứu đều hướng tới việc xác định các quy luật biểu hiện động đất, xác định các đới đứt gãy sinh chấn và bước đầu phân vùng dự báo độ nguy hiểm động đất Chương II: KIẾN TẠO TRẺ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đặc điểm kiến tạo trẻ và địa. .. Nhim-Tánh Linh và Tuy Hoà-Trị An Hai đứt gãy cuối nằm trong đất liền 3.3.3 Hệ thống đứt gãy Tây Bắc -Đông Nam, từ Tây Nam đến Đông Bắc, có mặt các đứt gãy Sông Vàm Cỏ Đông, Sông Sài Gòn và Bình Long-Bình Châu Cả 3 đứt gãy đều nằm trong đất liền 3.4 Đặc điểm tiến hóa kiến tạo thềm lục địa Đông Nam Việt Nam trong Pliocen-Đệ Tứ Lịch sử phát triển thềm lục địa Đông Nam Việt Nam liên quan chặt chẽ với lịch sử... trẻ và địa động lực vỏ Trái Đất 2.1.1 Đặc điểm kiến tạo trẻ - Kiến tạo trẻ nghiên cứu các biến dạng, các chuyển động kiến tạo, lịch sử phát sinh và phát triển các yếu tố cấu trúc kiến tạo do các chuyển động đó gây ra trong Pliocen - Đệ Tứ, trong khi kiến tạo hiện đại 39 chỉ đề cập đến các chuyển động xảy ra trong khoảng từ 10- 11 nghìn năm tới ngày nay - Địa động lực nghiên cứu các quá trình biến dạng-dịch... đáy Pliocen, đáy Đệ Tứ, động đất, núi lửa), cho rằng, trong Pliocene-Đệ Tứ, sụt lún kiến tạo không kém mạnh mẽ tại các bồn trầm tích, không chỉ do nguội nhiệt và cân bằng đẳng tĩnh, hoạt tính kiến tạo có xu thế tăng lên dọc theo các hệ đứt gẫy sâu lớn, các đứt gẫy phân miền, phân đới và phân chia các cấu trúc có hoạt động phân dị 1.2.3 Đặc điểm hoạt động tai biến địa chất - Hoạt động núi lửa ở khu vực... hình thành và tiến hóa Đông Nam Á nói chung và Biển Đông nói riêng Vì vậy, nhiều vấn đề về tiến hóa kiến tạo khu vực này có thể được làm sáng tỏ khi đặt nó trong mối quan hệ chung với tiến hóa kiến tạo của Đông Nam Á 3.4.1 Tiến hóa kiến tạo vùng Đông Nam Á trong Kainozoi Trong Kainozoi, lãnh thổ Đông Nam Á chịu tác động của những nguồn lực chính dưới đây: Mảng Ấn Độ dịch chuyển lên phía Bắc và đâm thụt... bài toán phân vùng động đất, bao gồm các bước: 1) Nghiên cứu các quy luật biểu hiện động đất; 2) Xác định các đứt gẫy sinh chấn và 3) Đánh giá các tham số nguy hiểm động đất trong các vùng nguồn 2.1.4 Mối liên quan giữa ứng nén ép và hệ thống đứt gẫy có trước Dưới tác động của trường ứng suất kiến tạo, các đứt gãy đã có từ trước có thể ứng xử theo các phương thức: tái hoạt động theo cơ chế giãn tách,... như các lực gây ra biến dạng dịch chuyển đó - Đứt gẫy đang hoạt động được xem xét trong khung thời gian Pleistocen-Holocen và được nhận diện theo tổ hợp các dấu hiệu: biến đổi địa hình -địa mạo, mức độ biểu hiện trên ảnh viễn thám, biến đổi độ sâu đáy Pliocen & Đệ Tứ, hoạt động động đất, kiểm soát các yếu tố cấu trúc, hoạt động núi lửa, xuất hiện các điểm nước nóng- nước khoáng và phun khí, chuyển động. .. nhiều tuyến dọc theo các phương ổn định Đặc điểm trường sóng liên quan đến núi lửa: tồn tại thể địa chấn dạng nấm có trường sóng "trắng ", hỗn độn liên quan với phông nhiễu ngẫu nhiên; tồn tại sóng phản xạ lặp từ nóc núi lửa; phá huỷ các ranh giới phản xạ liên quan đến các tập trầm tích cổ và các ranh giới kề áp liên quan với các lớp trầm tích trẻ phủ đè kề áp vào sườn núi lửa… Đặc điểm biến dạng của trầm... giữa các phụ đới cấu trúc địa động lực… 2.1.2 Mối quan giữa lực và chuyển động kiến tạo trong vỏ Trái Đất Một ngẫu lực kép có moment (double-couple), Mxy+ Myx, phù hợp với mô hình nguồn của động đất kiến tạo Mô hình này về hiệu ứng địa chấn, tương đương nguồn hai ngẫu lực không moment, khác dấu nhau, Mx’x’ và – My’y’, tác dụng theo hướng x’ và y’, tạo với x và y góc 450 so hướng tác dụng của Mxy và Myx . động kiến tạo trẻ vùng thềm lục địa Đông Nam Việt Nam và mối quan hệ với các tai biến địa chất trên cơ sở tài liệu địa chấn . 2. Mục tiêu của luận án Làm sáng tỏ các đặc đi ểm hoạt động kiến. VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT BÙI NHỊ THANH ĐẶC ĐIỂM HOẠT ĐỘNG KIẾN TẠO TRẺ VÙNG THỀM LỤC ĐỊA ĐÔNG NAM VIỆT NAM VÀ MỐI QUAN HỆ VỚI CÁC TAI BIẾN ĐỊA CHẤT TRÊN CƠ. quan các nghiên cứu địa chất, kiến tạo và tai biến địa chất khu vực thềm lục địa Đông Nam Việt Nam Chương II. Kiến tạo trẻ và các phương pháp nghiên cứu Chương III. Đặc điểm cấu trúc -kiến tạo