CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU VÀ LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU 1.1 TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 KHÁI QUÁT BỐI CẢNH KIẾN TẠO KAINOZOI Biển Đông có diện tích khoảng 3,5 × 106 km2, kéo dài từ đường Chí tuyến bắc tới Xích đạo, phủ trên khoảng 20o vỹ tuyến tây Thái Bình Dương. Về mặt địa lý, Biển Đông nằm giữa Châu Á và Thái Bình Dương - một lục địa lớn nhất và một đại dương lớn nhất trên trái đất. Về phía tây nó được bao quanh bởi đất liền Việt Nam, về phía bắc bởi Nam Trung Quốc; về phía đông và phía nam bởi một loạt các đảo, từ Luzon ở phía bắc tới Borneo ở phía nam. Địa hình đáy biển của Biển Đông bao gồm ba phần: trũng nước sâu, sườn lục địa và thềm lục địa, lần lượt bao phủ khoảng 15%, 38% và 47% tổng diện tích, với độ sâu trung bình 1,140m.
Đặc điểm chính về địa hình Biển Đông là trũng nước sâu dạng hình thoi, nằm trên phần vỏ đại dương và kéo dài theo phương ĐB-TN. Lịch sử kiến tạo của Biển Đông có nguồn gốc liên quan tới biến dạng của lục địa Châu Á. Sau sự kiện xô húc Ấn Độ - Âu Á trong Eocen, Châu Á đã được mở rộng đáng kể về diện tích. Địa hình nghiêng về phía tây của khu vực Đông Á ngược với xu thế nâng lên của cao nguyên Tây Tạng và quá trình mở ra của các biển rìa, trong đó có Biển Đông.
Ngăn cách bởi các khối lục địa, các biển rìa này được hình thành là kết quả của sự căng giãn diễn ra trong thời gian dài, dọc theo rìa nam của đại lục Châu Á [82]. Tuy nhiên cho tới nay, chưa có sự thống nhất về cơ chế thành tạo Biển Đông. Các giả thuyết hiện nay được thừa nhận rộng rãi bao gồm (1) Sự xô húc Ấn Độ - Âu Á và quá trình thúc trượt kiến tạo do xô húc, chủ yếu dọc theo đới đứt gãy Sông Hồng, hay đới trượt cắt Ailao Shan-Sông Hồng [81] (2) Lực căng giãn từ quá trình hút chìm của mảng Thái Bình Dương dọc theo rìa tây Thái Bình Dương [45], và (3) Lực căng giãn từ chùm manti đi lên hay vận động của quyển mềm phía trên. Tuy nhiên cũng không thể loại trừ rằng có một quá trình kết hợp của các lực vận động nêu trên đã vận hành các hoạt động kiến tạo, đặc biệt là khi chế độ kiến tạo khu vực 6 thay đổi đột ngột sau sự kiện xô húc giữa các mảng Ấn Độ - Australia và Âu Á – Thái Bình Dương trở nên dữ dội từ Eocen.
Sơ đồ cấu trúc-kiến tạo khu vực Biển Đông Việt Nam và các vùng lân cận. Biên chỉnh theo [17, 18, 19, 68, 69]. Các khối cấu trúc chính viết tắt: SH: ShanThai; NT: Nam Trung Hoa; DD: Đông Dương; HS: Hoàng Sa; TT: trũng trung tâm Biển Đông; TS: Trường Sa; BN: Borneo; ML: Malaysia; LZ: Luzon; PH: mảng đại dương Phillippin. Các bể trầm tích chính viết tắt:BSH: Bể Sông Hồng; BPK: Bể Phú Khánh; BCL: Bể Cửu Long; NCS: Bể Nam Côn Sơn; BCG: Bể cửa Châu Giang; BVBB: Bể Bắc vịnh Bắc Bộ; BNHN: Bể Nam Hải Nam; BNTN: Bể Natuna; BML- TC: Bể Malay-Thổ Chu; CM BPTN: Bể Patani; BBBN: Bể Bắc Borneo.
7 Trọng tâm khu vực nghiên cứu của luận án là khu vực trên Biển Đông thuộc hải phận Việt Nam, tuy nhiên khi xem xét về nguồn gốc gây biến dạng và ứng suất kiến tạo hiện đại trong khu vực này, cần đặt nó trong mối quan hệ với các mảng/khối thạch quyển liền kề (Hình 1. Cụ thể ở đây cần xem xét nó trong mối tương tác với các mảng Ấn-Úc, phần còn lại của mảng Âu – Á (Nam Trung Hoa), mảng Philippin và cả mảng Thái Bình Dương. Khu vực Biển Đông phần lớn nằm trong khối Sundaland (khối Sundaland theo định nghĩa của [78]). Khối này chiếm phần lớn diện tích Đông Nam Á ngày nay, bao gồm Đông Dương (Camphuchia, Lào và Việt Nam), Thái Lan, bán đảo Mã Lai, Sumatra, Borneo, Java, và các vùng biển nông nằm xen kẽ bên trong - lớn nhất trong số các thềm của khu vực là thềm Sunda.
Hầu hết được bao quanh bởi các đới hút chìm hoạt động mạnh, trong đó (theo chiều kim đồng hồ từ phía đông sang tây) bao gồm đới hút chìm Philippin, Australia và Ấn Độ. Ở phía bắc, Sundaland được bao quanh bởi phần phía nam ĐN của đới xô húc Ấn Độ - Âu Á và khối Nam Trung Hoa (Dương Tử). Trong khi phần lớn hoạt động địa chấn trong khu vực Đông Nam Á xảy ra ở các đới hút chìm và xô húc vây quanh, thì nội lục Sundaland chỉ bị ảnh hưởng bởi hoạt động địa chấn nông cường độ rất thấp. Với nguồn tài liệu phong phú do được nghiên cứu điều tra chi tiết, bức tranh đứt gãy của thềm lục địa bao quanh Biển Đông rất đa dạng.
Ở thềm lục địa Bắc Biển Đông phát triển hệ thống đứt gãy chủ yếu có phương ĐB – TN và á vĩ tuyến. Một số đứt gãy lớn dự đoán kéo dài từ trong lục địa ra có phương TB – ĐN và á kinh tuyến. Ranh giới giữa thềm lục địa Bắc Biển Đông và thềm lục địa Tây Biển Đông là đới đứt gãy qui mô hành tinh Ailaoshan – Sông Hồng phương TB-ĐN (Hình 1. Bình đồ kiến trúc thềm lục địa tây Biển Đông quy định bởi hệ thống đứt gãy phương kinh tuyến quy mô thạch quyển.
Đới đứt gãy kinh tuyến 1100 bắt đầu từ vùng biển phía nam Hải Nam qua sườn lục địa miền Trung, rồi tiếp tục phát triển xuống phía nam trong cấu trúc thềm lục địa Sunda (Hình 1. Các tài liệu địa chất- địa vật lý cho thấy đây là đới đứt gãy sâu qui mô thạch quyển (đứt gãy cấp 1), được hình thành từ cuối Mesozoi và hoạt động mạnh trong Kainozoi. 8 Trên phạm vi thềm lục địa Nam Biển Đông phân định được hệ thống đứt gãy cấp khác nhau phương chủ yếu là TB – ĐN, ĐB – TN và á kinh tuyến. Các đứt gãy qui mô lớn có phương TB – ĐN như Ba Chùa, Sông Hậu đóng vai trò quan trọng trong sự hình thành các bể Kainozoi vịnh Thái Lan.
Cấu trúc nội tại của các bể Pattani, Malay – Thổ Chu, Cửu Long, Nam Côn Sơn, Tư Chính - Vũng Mây, Đông Natuna, Tây Natuna đều được giới hạn bởi hệ thống đứt gãy khu vực và nội bể (đứt gãy cấp 2 và cấp 3) (Hình 1. KIẾN TẠO TRẺ BIỂN ĐÔNG VIỆT NAM VÀ CÁC VÙNG LÂN CẬN Trong khu vực Đông Nam Á nói chung và đất liền Việt Nam nói riêng, vai trò của đới đứt gãy Sông Hồng là rất quan trọng. Đới đứt gãy này được xem là hoạt động trong giai đoạn Pliocen – Đệ tứ. Ngoài đới Sông Hồng, các đới đứt gãy chính khác như Sông Lô, Cao Bằng – Tiên Yên, Lai Châu – Điện Biên, Sông Cả, Rào Nậy, Sông Ba, Thuận Hải – Minh Hải và Sông Hậu,… trên đất liền Việt Nam cũng đóng vài trò quan trọng và ít nhiều biểu hiện hoạt động trong giai đoạn Pliocen đến ngày nay.
Để phục vụ cho các nghiên cứu hoạt động kiến tạo trẻ ở vùng biển Việt Nam, Đề tài KC09-11/06-10 [18, 19] đã thu thập khối lượng lớn các số liệu địa chấn dầu khí do các công ty tìm kiếm, thăm dò dầu khí trong và ngoài nước tiến hành ở vùng biển Việt Nam. Cơ sở dữ liệu còn bao gồm các mặt cắt địa chấn nông phân giải cao do nhiều cơ quan khác nhau thực hiện trong nhiều năm qua, hiện lưu giữ tại Trung tâm lưu trữ Địa chất và Viện Địa chất-Địa vật lý Biển. Kết hợp nhiều nguồn tài liệu khác nhau, Đề tài KC09-11/06-10 thành lập sơ đồ phân bố các đứt gãy trẻ (đứt gãy có tuổi Pliocen-Đệ tứ) khu vực Biển Đông Việt Nam và các vùng lân cận. Các đứt gãy trẻ được phát hiện nhiều nhất trên tài liệu địa chấn là các đứt gãy cấp 3.
Theo dạng phân bố các hệ thống đứt gãy Biển Đông Việt Nam và các vùng lân cận, có thể chia làm các vùng sau đây: (I) vùng vịnh Bắc Bộ và ngoài khơi Bắc Trung Bộ, (II) vùng ngoài khơi Trung Trung Bộ, (III) vùng ngoài khơi Nam Trung Bộ và Nam Bộ, (IV) vùng Bắc Biển Đông, (V) vùng trung tâm Biển Đông, (VI) vùng Nam Biển Đông và (VII) vùng Đông Biển Đông. Khu vực Vịnh Bắc Bộ và ngoài khơi Bắc Trung Bộ Các đứt gãy trẻ trong khu vực TB Biển Đông-thuộc vịnh Bắc Bộ và ngoài khơi Bắc Trung Bộ có mối liên hệ chủ yếu tới hoạt động của các đứt gãy được cho là phần kéo dài của đứt gãy Sông Hồng ngoài khơi. Vận động trượt bằng phải trong Pliocen–Đệ tứ của đứt gãy Sông Hồng trên đất liền đã được chứng minh qua tài liệu địa mạo như dấu vết sắc nét của đứt gãy, dịch chuyển ngang quy mô lớn của các sông suối và vách kiến tạo dốc đứng bảo tồn tốt. Vận động trượt phải trên đứt gãy Sông Hồng có thể bắt đầu vào khoảng 8– 5 triệu năm, và tổng biên độ dịch trượt ước tính khoảng 9 m–54 km.
Kết quả minh giải mặt cắt địa chấn cho thấy trong khu vực vịnh Bắc Bộ, các tập hậu rift Neogen–Đệ tứ bao gồm hai phần: hậu rift sớm và hậu rift muộn. Trong giai đoạn hậu rift sớm Miocen, sự lún chìm phân dị cục bộ trên các đứt gãy đã giảm đáng kể và lún chìm khu vực chủ yếu do quá trình nguội lạnh của thạch quyển.n, bể Sông Hồng trải qua quá trình sụt lún. Trong giai đoạn hậu rift muộn trong Pliocen–Đệ tứ, hoạt động đứt gãy tái hoạt động nhưng tốc độ trầm tích nhanh chóng vượt qua cả tốc tộ lún chìm. Các thành tạo Pliocen–Holocen gần như không bị biến dạng trong bể Sông Hồng (Hình 1.
Các phản xạ địa chấn song song và địa hình nghiêng khu vực với độ liên tục cao phản ánh môi trường biển nông và sự phát triển của châu thổ. Đã phát hiện hai đới đứt gãy trẻ ở rìa bể, một đứt đới gãy ở trung tâm, và một đới ở phía nam bể Sông Hồng có thể là các phần kéo dài chính ngoài khơi của đới đứt gãy Sông Hồng. Hai đới đứt gãy rìa bể định hướng theo các rìa ĐB và TN của bể Sông Hồng thể hiện là các ranh giới bể (Hình 1. Rìa ĐB bể Sông Hồng – TN đảo Hải Nam Các đứt gãy trẻ ở rìa ĐB bể Sông Hồng định hướng theo phương TB- ĐN tới BTB – NĐN.
Đây là tập hợp của nhiều chấn đoạn đứt gãy khác nhau. Trên các mặt cắt địa chấn, đứt gãy này là tập hợp của nhiều phá huỷ nhỏ, đôi khi cắt lên tận phần trên cùng của mặt cắt. 10 11 Về phía ĐN, nó phát triển ép sát vào sườn phía TN của đảo Hải Nam.