ĐỘNG ĐẤT-SÓNG THẦN
III.1. ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC HỆ ĐỨT GÃY HOẠT ĐỘNG TRÊN THỀM LỤC ĐỊA VIỆT NAM VÀ BIỂN ĐÔNG
III.1.2. Các đứt gãy ở ven biển và thềm lục địa Việt Nam
Bản đồ phân bố các đứt gãy trên thềm lục địa Việt Nam cho thấy bức tranh phân bố các hệ đứt gãy phức tạp với nhiều hướng phát triển đan chéo nhau. Có thể thấy đặc điểm phân bố các đứt gãy ở mỗi vùng rất khác biệt nhau (xem Hình III-2).
Trong vịnh Bắc Bộ nổi bật và thống soái trên bình đồ kiến tạo là các đứt gãy hướng Tây Bắc – Đông Nam, đó là hệ thống đứt gãy Sông Hồng – Sông Chảy kéo dài từ đất liền chạy dọc theo trục bể trầm tích Kainozoi Sông Hồng có cùng hướng phát triển. Hệ thống này gồm 5 đứt gãy riêng biệt chạy gần song song nhau từ vùng ven biển Đồng bằng Sông Hồng và chụm lại ở vùng biển phía ngoài Đà Nẵng. Ngoài hệ thống đứt gãy
Bùi Công Quế (Chủ biên)
94
hướng Tây Bắc – Đông Nam nêu trên, ở phần bắc và đông bắc vịnh Bắc Bộ còn có nhóm đứt gãy hướng Đông Bắc – Tây Nam xuất phát từ phía bán đảo Lôi Châu và ven biển Trung Quốc, trong đó có những đứt gãy chạy song song đường bờ và cắt qua hệ đứt gãy Sông Hồng – Sông Chảy ở vùng ven bờ châu thổ Sông Hồng.
Trên thềm lục địa miền Trung và Nam Trung Bộ nổi bật và khống chế toàn bộ bình đồ kiến tạo là hệ đứt gãy hướng kinh tuyến kéo dài từ vùng cửa vịnh Bắc Bộ đến vùng biển Vũng Tàu – Tư Chính với chiều dài trên 1000km. Hệ đứt gãy này gồm 3 đứt gãy chính và nhiều đứt gãy phụ chạy gần song song và gần với các kinh tuyến 109oE và 110oE. Hệ thống đứt gãy này có tên gọi hệ đứt gãy Tây Biển Đông hoặc đứt gãy thềm lục địa Trung Bộ. Hệ đứt gãy này cùng với hệ đứt gãy Sông Hồng ở trong vịnh Bắc Bộ là các hệ đứt gãy bậc I và chúng nhập vào với nhau ở vùng biển phía ngoài vịnh Bắc Bộ.
Hình III-2. Sơ đồ đứt gãy trên thềm lục địa Việt Nam
Trên vùng thềm lục địa Đông Nam là hệ thống các đứt gãy bậc 2 chạy theo hướng Đông Bắc – Tây Nam, khống chế và chia tách, tạo thành các bể trầm tích Kainozoi Cửu Long, Nam Côn Sơn, Tư Chính – Vũng Mây và dải nâng Côn Sơn đều có hướng Đông Bắc – Tây Nam. Ngoài nhóm đứt gãy nổi bật hướng Đông Bắc – Tây Nam, trên vùng thềm lục địa Đông Nam còn có các đứt gãy Tây Bắc – Đông Nam nhưng kém rõ ràng, đó là các đứt gãy Sông Hậu và Vũng Tàu - Lộc Ninh kéo dài từ đất liền ra phía biển.
Trên biển vịnh Thái Lan các đứt gãy lại có hướng chủ đạo Tây Bắc – Đông Nam chạy kéo dài theo trục và 2 rìa của bể trầm tích Kainozoi Mã Lai - Thổ Chu có cùng hướng. Ngoài ra, trên phần rìa Bắc và Tây Bắc vịnh Thái Lan còn phát triển nhóm đứt gãy nhỏ hơn và có hướng chủ đạo là kinh tuyến với dải tương đối hạn chế.
III.1.2.2. Đặc điểm cấu trúc của các đứt gãy
Hệ đứt gãy Sông Hồng – Sông Chảy trong vịnh Bắc Bộ có chiều dài hàng trăm cây số chạy gần song song theo trục của bể trầm tích Sông Hồng, gồm các đứt gãy Sông Hồng – Sông Chảy, Vĩnh Ninh, Sông Lô. Các đứt gãy này có độ sâu đạt 30-35km và lớn hơn, cắt xuyên qua vỏ Trái đất. Đứt gãy Sông Hồng – Sông Chảy cắm xiên về hướng Đông Bắc còn đứt gãy Việt Nam và Sông Lô cắm nghiêng theo chiều ngược lại, các đứt gãy khống chế và hình thành bể trầm tích Kainozoi Sông Hồng vừa hẹp, vừa sâu với bề dày trầm tích đại hơn 15km.
Hệ đứt gãy Tây Biển Đông trên thềm lục địa miền Trung có hướng kinh tuyến với chiều dài tổng thể đạt trên 1000km chạy từ vùng biển cửa vịnh Bắc Bộ song song ven biển miền Trung và các kinh tuyến 109oE, 110oE cho tới vùng biển Tư Chính – Vũng Mây. Hệ đứt gãy có độ sâu đạt trên 60km, xuyên cắt vỏ Trái đất và cắm sâu vào tầng thạch quyển. Vỏ Trái đất ở thềm lục địa miền Trung có bề dày biến đổi trong khoảng trên dưới 20km. Hướng cắm chung của hệ đứt gãy này là gần thẳng đứng và hơi nghiêng về hướng Tây, tuy nhiên ở phần trên của vỏ Trái đất, các đứt gãy có hướng cắm nghiêng và xiên theo dạng toả tia và chụm lại hoặc gặp nhau ở mức sâu khác nhau bên trong vỏ Trái đất. Cấu trúc của các đứt gãy ở phần trên mặt cắt rất phức tạp. Trên các băng địa chấn thăm dò hoặc địa chấn nông phân giải cao còn thấy được nhiều đứt gãy phụ và trẻ trong các trầm tích Đệ tứ và trên đáy biển. Các đứt gãy có hướng cắm gần thẳng đứng hoặc cắm xiên dạng sụt bậc tạo nên những khối đất đá trong tầng trầm tích ở vị trí bề mặt đáy biển địa hình dốc đứng trở nên tiềm tàng những nguy cơ trượt lở rất lớn (Hình III-2).
Nhóm đứt gãy hướng Đông Bắc – Tây Nam trên thềm lục địa Đông Nam có chiều dài và độ sâu hạn chế hơn, nhưng lại có độ cắm xiên khác nhau và theo phương chủ yếu Tây Bắc hoặc Đông Nam, tạo nên những sụt bậc đối nghịch ở 2 phía rìa của các bể trầm tích cũng như khối nâng Côn Sơn.
Hệ đứt gãy Tây Bắc – Đông Nam trên vùng biển vịnh Thái Lan chạy dọc theo trục và 2 rìa của bể Malay - Thổ Chu trên độ dài hàng trăm kilômét, có độ sâu đạt trên 30 km, cắm xuyên qua bề dày của vỏ, tạo nên bể trầm tích Kainozoi dạng sụt lún, dài và hẹp với bề dày trầm tích cực đại đạt gần 10km. Ở phần trên của lát cắt cách đứt gãy trẻ khá nhiều và có độ sâu hạn chế, chia cắt phần trên của vỏ ra nhiều khối nhỏ, nhưng ở phần dưới lát cắt chỉ có 2,3 đứt gãy cắm sâu và có phương gần thẳng đứng.
III.1.2.3. Hoạt động động đất, núi lửa và kiến tạo trẻ
Biểu hiện của động đất, núi lửa và kiến tạo trẻ liên quan với các đứt gãy là minh chứng rõ ràng và cụ thể về mức độ hoạt động của đứt gãy, đặc điểm là trong hiện tại, đó là một tiêu chí quan trọng để xác định một đứt gãy có phải là đứt gãy hoạt động và là đứt gãy sinh chấn hay không.
Bùi Công Quế (Chủ biên)
96
Kết quả điều tra khảo sát liên tục qua nhiều năm và đặc biệt là trong những năm từ 2005 đến nay được tiến hành trên dải ven biển và thềm lục địa Việt Nam [3] đã cho phép đánh giá tương đối rõ về những biểu hiện địa động lực như trên.
Về biểu hiện động đất có thể đánh giá qua đặc điểm phân bố tâm động đất trên lãnh thổ và vùng biển Việt Nam [47], [55], [30].
Trong vùng biển vịnh Bắc Bộ đã ghi nhận 2 nhóm chấn tâm chính. Nhóm thứ nhất của động đất có cường độ M = 3-5 phân bố dọc theo các đứt gãy ven biển hướng Đông Bắc – Tây Nam và cắt qua bán đảo Lôi Châu (Trung Quốc), nhóm thứ 2 gồm các động đất có cường độ tương tự phân bố theo các đứt gãy hướng Tây Bắc – Đông Nam và trên rìa phía Tây Nam của bể Sông Hồng.
Hình III-3. Sơ đồ các hệ đứt gãy hoạt động trên Biển Đông và kế cận
Trên vùng thềm lục địa miền Trung và ven biển Trung Bộ từ Quảng Ngãi đến Phan Thiết, dọc theo hệ đứt gãy tây Biển Đông hướng kinh tuyến đã ghi nhận nhiều chấn tâm động đất với cường độ M = 3-6, trong đó chấn tâm động đất M = 5,5-6 nằm ở phần đứt gãy trên vùng biển ngoài khơi Phan Thiết.
Trên vùng thềm lục địa Đông Nam và vịnh Thái Lan cũng ghi nhận một số chấn tâm động đất có M≤ 4 nằm trên các đường đứt gãy hướng Đông Bắc – Tây Nam và hướng Tây Bắc – Đông Nam.
Đặc biệt trong giai đoạn từ 2005 đến nay ở vùng biển ngoài khơi Vũng Tàu – Phan Thiết đã ghi nhận một số động đất có cường độ M = 5-5,5 thể hiện mức độ hoạt động địa chấn khá tích cực của khu vực nghiên cứu này.
Hình III-4. Sơ đồ phân bố dòng nhiệt trên Biển Đông Việt Nam (liên quan đến các hệ đứt gãy) theo Qiang Ji Peng, 1990 (mw/m2)
Biểu hiện của núi lửa trẻ phát hiện được trong trầm tích Đệ tứ qua các khảo sát địa chấn nông độ phần giải cao cho thấy có hoạt động núi lửa trẻ ở vùng biển ngoài khơi Quảng Bình trên hệ đứt gãy hướng Tây Bắc – Đông Nam ở bể Sông Hồng. Đặc biệt là trên vùng biển và ven biển miền Trung và Nam Trung Bộ, dọc theo hệ đứt gãy kinh tuyến và phát hiện nhiều núi lửa trẻ ở các khu vực phía ngoài Đà Nẵng, Quảng Ngãi, Bình định, Phan Thiết… Ở vùng biển gần đảo Phú Quý đã phát hiện và khảo sát kỹ một nhóm núi lửa trẻ, trong đó có núi lửa Hòn Tro đã hoạt động nhiều lần trong thế kỷ 20 [55].
Bùi Công Quế (Chủ biên)
98
Hình III-5. Biểu hiện trượt lở trên các mặt cắt địa chấn
Hình III-6. Các đứt gãy trẻ trên các mặt cắt địa chấn
Trong những khảo sát địa chấn nông độ phân giải cao được thực hiện trên dải ven biển và thềm lục địa Việt Nam những năm gần đây (Nguyễn Biểu, Phạm Năng Vũ, Mai Thanh Tân) và trong khuôn khổ của đề tài này (tháng 6/2009) đã phát hiện khá rõ và cụ thể biểu hiện của đứt gãy trẻ trong các trầm tích Holoxen, Plioxen - Đệ tứ với chiều dày từ 0,5 đến 1-2km. Các đứt gãy trẻ này liên quan trực tiếp với các đứt gãy ở phần dưới của vỏ và chúng minh chứng cho hoạt động của các hệ đứt gãy trong Đệ tứ, đặc biệt rõ là các hệ đứt gãy Sông Hồng – Sông Chảy (hướng Tây Bắc – Đông Nam) và hệ đứt gãy kinh tuyến Tây Biển Đông trên thềm lục địa miền Trung và Nam Trung Bộ.
Trong tổng số 15 tuyến khảo sát địa chấn nông độ phân giải cao với tổng chiều dài gần 1600km được thực hiện vào tháng 6/2009 với mục đích nghiên cứu xác định cấu trúc phần trên của hệ đứt gãy hướng kinh tuyến Tây Biển Đông trên vùng ven biển miền Trung và Nam Trung Bộ, hầu hết các tuyến khảo sát đều cho thấy trên các băng sóng địa chấn phản ánh rất rõ nét các phá huỷ kiến tạo ở tầng trên cùng của lát cắt và trên đáy biển, trên các tuyến T2, T3, T6, T7 ở vùng ngoài khơi Vũng Tàu – Phan Thiết còn cho
thấy hình ảnh của các họng núi lửa trẻ… tất cả đều minh chứng về mức độ hoạt động tích cực của hệ đứt gãy này trong Holoxen và hiện tại (Hình III-7).
Hình III-7. Sơ đồ địa chất núi lửa đảo Hòn Tro: 1- Ám tiêu san hô, 2-Núi lửa bazan hiện đại, 3- Trầm tích phún trào mịn và thô, 4-Núi lửa cổ, 5- Túp núi lửa hiện đại, 6-Đứt
gẫy kiến tạo,7-NơI gặp nhiều bao thể siêu bazic, 8- Ranh giới trầm tích – phun trào, I- mặt cắt địa chất theo hướng A-B, II- Mặt cắt địa chất theo hướng C-D [55], [56]
Hoạt động của hệ đứt gãy này trên vùng ven biển miền Trung và Nam Trung Bộ còn được thể hiện khá rõ qua kết quả điều tra khảo sát về địa nhiệt. Trên bản đồ phân bố dòng nhiệt của Biển Đông (Qiang Ji peng, 1990) có thể thấy rõ dải dị thường dòng nhiệt khá lớn phân bố dọc theo hướng kinh tuyến từ ngoài khơi Phan Thiết đến qua khu vực Tư Chính trên thềm lục địa Đông Nam, và một số dị thường dòng nhiệt xấp xỉ 2 đơn vị dọc theo các đứt gãy hướng Đông Bắc – Tây Nam ở khu vực này.
Bùi Công Quế (Chủ biên)
100
107.0E 107.5E 108.0E 108.5E 109.0E 109.5E 110.0E 110.5E
9.5N 10.0N 10.5N 11.0N 11.5N 12.0N 12.5N 13.0N 13.5N
1
2 3
5 4
6
7 8 9
10 11
12 13
14 15
16
T1
T2 T3
T4 T5
T6
T7 T8
T9
T10 T11 T12
T13 T14
T15
G H I C H ó
Tu yÕn th iÕt kÕ Tu yến k h ảo sát th ự c tế Tên Tu yến
§ iÓm ® Çu tu yÕn
T4 4
18/5
07h-19/5
20h-20/ 5
19h-21/5 4 gi? 22/5 11h-25/5
05h-27/5
03h-28/5
15h-28/5 01h-30/5
7h-30/5
14h-31/5 12h30-01/06 13h-02/6
12h-03/6 12h-04/6 13h30-05/6
12h-06/6
H.5
H.3
H.4 H.2 H.4
05h-27/5
Vị trí m ặt cắt m in h h ọ a Th ê i g ian ® Çu tu yÕn
H.6
Hình III-8. Sơ đồ tuyến đo địa chấn nông phân giải cao
Hình III-9. Mặt cắt địa chấn nông phân giải cao, tuyến T1.1. (107.36oE, 10.24oN → 107.44oE, 10.2oN) cắt qua sườn núi lửa ngoài khơi Vũng Tàu
Hình III-10. Mặt cắt địa chấn nông phân giải cao, tuyến T 6.1-2009 trên thềm lục địa Đông Nam Việt Nam
Núi lửa hiệnđại khu vực bắcđông bắcđảo Hòn Tro trên tuyến T4.6-2009 (toạ độ109.190E, 10.25N và 109.05oE, 10.25oN)
Núi lửa hiệnđại khu vực tây namđảo Hòn Tro trên tuyến T2.7-2009 (toạ độ108.910E, 9.902oN và 108.98oE, 9.901oN)
Hình III-11. Các mặt cắt địa chấn nông phân giải cao biểu lộ các núi lửa hiện đại [49]
- Mặt cắt thềm lục địa miền Trung (theo vĩ tuyến 14oN): đặc điểm nổi bật trên mặt cắt là sụt lún mạnh ở phần trên lát cắt từ phía biển và trên sườn lục địa, nơi có độ dốc địa hình rất lớn và tương ứng với nó là sự nâng lên nhanh của mặt Môhô theo hướng đi ra biển. Cũng theo hướng này bề dày vỏ Trái đất giảm nhanh từ 30- 35km trong đất liền xuống còn 15km ở cách bờ không xa. Lớp granit cũng giảm bề dày rất nhanh và biến mất hẳn bên ngoài sườn lục địa, trước khi đi vào vùng vỏ đại dương ở trung tâm Biển Đông - lớp bazan có bề dày ổn định 15-17km biến đổi nhẹ.
Hệ đứt gãy bậc 1 hướng kinh tuyến có độ cắm sâu tới 70km với nhau đứt gãy phụ dạng cắm toả tia từ mặt đứt gãy chính ở phần trên của lát cắt. Hướng cắm chủ đạo của mặt đứt gãy chính là hơi xiên về phía dưới lục địa Đông Dương. Đi về phía đông, các đứt gãy trên mặt cắt có độ cắm sâu nhỏ hơn và nghiêng nhẹ theo hướng ngược lại tạo nên các cấu trúc sụt bậc ở phần trên của lát cắt. Đặc điểm cấu trúc của mặt cắt phản ánh cơ chế địa động lực phức tạp với tác động của các pha nén ép từ phía Biển Đông tạo nên cơ chế nghịch chờm ở phần dưới và trượt thuận ở phần trên cùng của mặt cắt.
III.1.2.4. Đặc điểm trường ứng suất và các chuyển động hiện đại
Trường ứng suất và chuyển động hiện đại ở ven biển và thềm lục địa Việt Nam được phân tích trên cơ sở mô hình trạng thái ứng suất xác định theo số liệu về CCCT, vật lý kiến tạo và địa chấn nông phân giải cao cùng những số liệu thăm dò địa vật lý khác được bổ sung.
Bùi Công Quế (Chủ biên)
102
- Ở vịnh Bắc Bộ , trên phần bắc và đông bắc
Các CCCT xác định được đều tương tự, thể hiện trạng thái ứng suất trượt bằng – tách thuận với các ứng suất nén và chắn gần nằm ngang theo phương tây bắc – đông nam và đông bắc – tây nam, các bề mặt ứng suất trượt cực đại định hướng á vĩ tuyến và á kinh tuyến. Trong trường ứng suất hiện đại các đứt gãy á vĩ tuyến và á kinh tuyến đều có khả năng hoạt động mạnh, trong đó các đoạn đứt gãy á vĩ tuyến cắt qua Cẩm Phả, Bắc Hải Nam và bên trong bể Bắc Bộ có cơ chế trượt bằng phải, còn các đoạn á kinh tuyến hoạt động theo cơ chế trượt bằng trái. Các động đất đã xảy ra ở đây với M = 6,8 (1936), M = 4,9 (1988), M = 5,4 (1994) và M = 5,5 (1995) là hệ quả của các chuyển động này.
- Ở thềm lục địa miền Trung và Nam Trung Bộ và vịnh Thái Lan
Theo CCCT của các động đất xảy ra dọc các đứt gãy vùng lục địa Trung và Nam Trung Bộ thì trạng thái ứng suất phổ biến là trượt bằng tách thuận và trượt bằng nén ép với thành phần trượt bằng chiếm ưu thế. Trận động đất năm 1972 (M
= 5,3) xảy ra cách thành phố Quy Nhơn 15km về phía đông nam là mặt phá huỷ địa chấn phương á kinh tuyến liên quan với đứt gãy Ba Tơ–Củng Sơn, có CCCT kiểu trượt bằng – nén ép với các trục nén tây bắc – đông nam, giãn đông bắc – tây nam, các ứng suất trượt cực đại hướng á kinh tuyến và á vĩ tuyến.
Các động đất nêu trên đều có chấn tiêu ở độ sâu ≥ 10km, vì thế CCCT của các động đất có thể chỉ đặc trưng cho trường ứng suất của phần vỏ nằm dưới móng Kainozoi. Kết quả phân tích số liệu địa vật lý giếng khoan và địa chấn nông độ phân giải cao đều cho thấy rằng, trong tầng trầm tích Kainozoi ở thềm lục địa Trung và Nam Trung Bộ, trường ứng suất kiến tạo hiện đại chủ yếu thuộc kiểu tách dãn: các ứng suất nén cực đại gần dốc đứng, ứng suất trung gian gần nằm ngang dọc theo hướng đứt gãy, trong khi các ứng suất giãn cực đại gần vuông góc với chúng.