Tổng quan luận án

Công trình khoa học được thực hiện nhằm giải quyết các bất cập trong nghiên cứu địa chất cấu trúc tại khu vực đới đứt gãy Sông Cả và các vùng kế cận thuộc địa phận các tỉnh Nghệ An, Hà Tĩnh và phần phía bắc tỉnh Quảng Bình. Về mặt địa chất, khu vực này tập trung các thành tạo trầm tích chiếm phần lớn diện tích có tuổi từ Paleozoi sớm - giữa đến Đệ tứ. Đặc điểm đặc thù của các thành tạo địa chất tại đây là có mức độ biến chất thấp nhưng lại trải qua mức độ biến dạng kiến tạo rất mạnh mẽ, dẫn đến bình đồ cấu trúc địa chất phức tạp. Mặc dù khu vực đã tiếp nhận nhiều công trình nghiên cứu từ trước năm 1975 đến nay, các vấn đề cơ bản về đặc điểm hình học của các cấu trúc uốn nếp, đứt gãy, tuổi của các pha biến dạng, lịch sử kiến tạo và vai trò thực tế của đứt gãy Sông Cả trong bình đồ kiến tạo khu vực vẫn chưa được làm sáng tỏ đồng bộ.

Mục tiêu nghiên cứu của luận án là làm sáng tỏ đặc điểm cấu trúc địa chất và tiến hóa kiến tạo của đới đứt gãy Sông Cả trong các giai đoạn chuyển động kiến tạo khác nhau.

Nhiệm vụ nghiên cứu được văn bản xác định cụ thể gồm ba nội dung:

  1. Nghiên cứu làm rõ đặc điểm cấu trúc địa chất khu vực đới đứt gãy Sông Cả và các vùng kế cận;
  2. Nghiên cứu đặc điểm hình học các cấu trúc uốn nếp, đứt gãy nhằm phân chia các pha biến dạng kiến tạo trong khu vực nghiên cứu;
  3. Khôi phục lịch sử tiến hóa kiến tạo và hoạt động của đới đứt gãy Sông Cả trong giai đoạn chuyển động Indosini cũng như trong Kainozoi liên quan đến quá trình hoạt động của đới đứt gãy Sông Hồng.

Đối tượng nghiên cứu là cấu trúc địa chất khu vực đới đứt gãy Sông Cả và vùng phụ cận, bao gồm các thành tạo địa chất và các cấu trúc biến dạng hình thành trong các giai đoạn kiến tạo khác nhau, trọng tâm là các cấu trúc uốn nếp và đứt gãy chi phối bình đồ cấu trúc khu vực.

Phạm vi nghiên cứu:

  • Không gian: Đới đứt gãy Sông Cả và vùng phụ cận, được giới hạn ở phía bắc bởi đứt gãy đường 48 và khối Bù Khạng, ở phía nam bởi đứt gãy Rào Nậy và khối Đồng Hới. Trọng tâm thực địa tập trung dọc theo đới đứt gãy Sông Cả, đặc biệt là các đoạn qua Mường Xén, Kỳ Sơn, Tương Dương (Nghệ An) sang Hương Khê (Hà Tĩnh) và Minh Hóa (Quảng Bình).
  • Thời gian địa chất: Toàn bộ lịch sử phát triển từ giai đoạn tích tụ trầm tích Paleozoi sớm - giữa qua các giai đoạn chuyển động kiến tạo Indosini (Permi - Trias), Yanshan (Jura - Creta) đến chuyển động Himalaya trong Kainozoi và giai đoạn Đệ tứ - hiện đại.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Lịch sử nghiên cứu địa chất khu vực Bắc Trung Bộ và đới đứt gãy Sông Cả được tác giả tổng hợp thành các nhóm công trình chính:

  • Các công trình lập bản đồ địa chất: Giai đoạn trước năm 1954 gắn liền với Bản đồ địa chất Đông Dương tỷ lệ 1:2.000.000 (Fromaget J., 1937) và 1:500.000 (Fromaget J. và cộng sự), nhìn nhận khu vực là cấu trúc Indosini với móng uốn nếp phức tạp kèm cấu tạo vảy hoặc phủ chờm. Sau năm 1954, có 26 công trình bản đồ địa chất được thực hiện: Bản đồ địa chất tỷ lệ 1:500.000 miền Bắc (Mareisev A., Trần Đức Lương, 1965) xếp khu vực vào đới Trường Sơn; công trình Địa chất miền Bắc tỷ lệ 1:1.000.000 (1977) xếp vào phức nếp lõm Sông Cả; Bản đồ địa chất 1:200.000 loạt tờ Bắc Trung Bộ (Nguyễn Văn Hoành, 1978); cùng các bản đồ tỷ lệ 1:50.000 như nhóm tờ Quỳ Hợp - Nghĩa Đàn (Nguyễn Văn Hoành, 1995), Bắc Vinh (Trần Đức Lương, 1980), Nam Vinh (Bùi Phú Mỹ, 1980), Hoành Sơn (Vũ Khúc, 1985), Hương Khê (Nguyễn Đức Thắng, 1999), Tương Dương (Nguyễn Văn Hoành, 1999), Minh Hóa (Phạm Huy Thông, 2001), Mường Xén (Nguyễn Bá Minh, 2005).
  • Các công trình chuyên đề địa tầng và magma: Các nghiên cứu của Fromaget J., Dovjikov A.E., Nguyễn Văn Hoành, Tạ Hòa Phương đã chuẩn hóa 14 phân vị địa tầng. Các công trình của Trần Đức Lương (1977), Nguyễn Xuân Tùng (1987), Phan Trường Thị (1970) đã phân chia các phức hệ xâm nhập gồm Chà Vằn, Hải Vân, Sông Mã, Bản Muồng và Bản Chiềng.
  • Các công trình chuyên đề kiến tạo: Lê Duy Bách (1985) giải thích đới Sông Cả theo mô hình kiến tạo địa máng kết thúc trước Carbon; Bùi Công Quế (1993) nhận định đới Sông Cả - Rào Nậy thuộc kiểu kiến tạo Himalaya với biến dạng dẻo sang dòn, trượt trái rồi trượt phải; Lepvrier và cộng sự (1997) xác định biến dạng dẻo trượt phải Indosini có tuổi đồng vị Ar/Ar khoảng 245 triệu năm; Nguyễn Trọng Yêm (1991, 1996) xác lập 4 pha kiến tạo từ Mesozoi đến Kainozoi; Nguyễn Đình Xuyên và cộng sự (2000, 2004) làm rõ trạng thái ứng suất Tân kiến tạo với pha trượt trái - thuận (Miocen muộn - Pliocen sớm) và trượt phải - thuận (Pliocen muộn - Đệ tứ); Findlay (1997) phân tích chuyển động Indosini ở đới Trường Sơn.

Khoảng trống nghiên cứu được luận án giải quyết: Phần lớn bản đồ đo vẽ trước đây tập trung vào thạch học và địa tầng, bình đồ cấu trúc thiếu vắng các hệ thống nếp uốn đa pha chồng chập và đới chờm nghịch, trong khi các đứt gãy chỉ được mô tả theo tính chất trượt bằng trong Kainozoi. Các nghiên cứu kiến tạo chuyên đề chỉ mang tính đơn lẻ, chưa liên kết dạng diện giữa cấu trúc, thành phần vật chất và lịch sử phát triển tổng thể. Dấu hiệu chuyển động tạo núi Indosini tại đới Sông Cả chưa được làm rõ so với đới Sông Mã và khối Kon Tum. Ngoài ra, vai trò động học của đới Sông Cả trong Kainozoi tương ứng với giai đoạn trượt bằng trái của đới Sông Hồng vẫn chưa có lời giải cụ thể bằng số liệu cấu trúc và tuổi tuyệt đối.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án dựa trên cơ sở lý luận của thuyết kiến tạo mảng, coi các chuyển động ngang là chủ đạo, tạo ra ba trạng thái ứng suất cơ bản gồm nén ép, tách dãn và trượt bằng. Để nhận dạng cấu trúc, tác giả vận dụng các khái niệm chuẩn tắc:

  • Chuyển động kiến tạo: Biến cố quy mô hành tinh kéo dài hàng chục đến hàng trăm triệu năm, gồm chuyển động Indosini (Permi - Trias), Yanshan (Jura - Creta) và Himalaya (Kainozoi).
  • Cấu trúc hoa dương (positive flower structure): Khái niệm của Harding T.P. (1985) mô tả các đới đứt gãy phát triển dạng chùm từ dưới sâu tỏa lên trên trong đới nén ép - trượt bằng, làm đất đá bị đẩy trồi lên phía trên.
  • Pha biến dạng và tiến hóa kiến tạo: Tập hợp các biểu hiện biến dạng hình thành dưới tác động của cùng một trường ứng suất trong một khoảng thời gian nhất định.
  • Nguyên tắc phân tích cấu trúc: Áp dụng mối quan hệ xuyên cắt và phủ bất chỉnh hợp; nguyên tắc quan hệ trên dưới, trước sau (cấu trúc pha sau làm biến dạng cấu trúc pha trước); nguyên tắc tương tự về mặt hình học giữa các cấu trúc cùng thế hệ.

Phương pháp nghiên cứu thực tế gồm:

  • Phương pháp địa tầng: Trực tiếp khảo sát, đo vẽ 12 mặt cắt ngang qua đới cấu trúc với tổng chiều dài 112 km gồm: Bản Đình Sơn, Kéo Lực - Huổi Đun, Mường Xén - Pha Khảo, Đèo Noọng Dẻ, Huổi Pốc, Đồn biên phòng Nậm Kắn, Mường Lống, Huổi Vát, Huổi Thù, Mỹ Lý, Huổi Nhị, Sông Cả. Qua đó xác lập trật tự địa tầng, tướng đá và thu thập mẫu cổ sinh.
  • Phương pháp phân tích thành phần vật chất: Sử dụng các kỹ thuật phân tích lát mỏng thạch học, giã đãi khoáng vật, phân tích hóa silicat và phân tích định lượng (ICP, huỳnh quang Rơnghen, hấp thụ nguyên tử) để xác định đặc điểm thạch địa hóa các đá magma và trầm tích biến chất.
  • Phương pháp viễn thám: Giải đoán ảnh số vệ tinh nhằm xác định các yếu tố cấu trúc dạng tuyến, dạng diện, cấu trúc vòng, đới xiết ép và mối liên hệ giữa các đường nét cấu trúc với hình thái địa mạo.
  • Phương pháp phân tích cấu trúc địa chất: Đo đạc thực địa các yếu tố thế nằm của mặt lớp (S0), mặt phiến hóa (S1), mặt trượt, vết xước, đường trục và mặt trục nếp uốn trên 10 mặt cắt lớn; xử lý cấu tạo vi mô (milonit, thớ chẻ dạng chữ S, cấu tạo C/S) và khôi phục trường ứng suất kiến tạo bằng phần mềm chuyên dụng.
  • Phương pháp xác định tuổi: Phân tích định tuổi cổ sinh với 106 mẫu hóa thạch lớn, 76 mẫu vi cổ sinh, 50 mẫu răng nón (Conodonta); phân tích tuổi biến dạng tuyệt đối bằng phương pháp Ar/Ar trên khoáng vật biotit trong đá granit khối Mường Xén (phân tích tại Cộng hòa Pháp) và phương pháp K/Ar trên khoáng vật illit trong đá phiến phyllit (mẫu MX.166, phân tích tại Đại học Tổng hợp Goettingen, Cộng hòa Liên bang Đức).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Lịch sử nghiên cứu và các phương pháp nghiên cứu

Chương 1 tổng kết có hệ thống các tài liệu địa chất, địa vật lý từ giai đoạn trước năm 1954 đến thời điểm nghiên cứu. Tác giả chỉ rõ các thành tựu của 26 công trình bản đồ địa chất và hơn 50 công trình chuyên đề kiến tạo. Luận án phân tích các hạn chế tồn tại của các nghiên cứu trước: sự thiếu vắng các nghiên cứu hình học nếp uốn đa pha, việc diễn giải cấu trúc chủ yếu dựa vào các đứt gãy dòn Kainozoi, và sự thiếu hụt số liệu định lượng về tuổi của các pha biến dạng. Trên cơ sở đó, chương này thiết lập khung phương pháp luận kiến tạo mảng, chuẩn hóa hệ thống khái niệm (chuyển động tạo núi, pha biến dạng, cấu trúc hoa dương) và trình bày chi tiết quy trình khảo sát thực địa 12 mặt cắt ngang qua đới cấu trúc với tổng chiều dài 112 km, kết hợp phân tích mẫu thạch học cấu tạo, viễn thám và phân tích đồng vị Ar/Ar, K/Ar.

Chương 2. Đặc điểm các thành tạo địa chất khu vực đới đứt gãy Sông Cả và các vùng kế cận

Chương 2 mô tả chi tiết các phân vị địa tầng và các phức hệ magma xâm nhập làm cơ sở nền chịu tác động của các pha biến dạng. Khu vực nghiên cứu gồm phức hệ biến chất Bù Khạng (PR3-Є1bk) dày khoảng 4500 m (gồm 5 tập từ plagiogneis biotit, đá phiến hai mica đến quarzit và amphibolit) cùng 14 hệ tầng trầm tích và 5 phức hệ magma.

Tên phân vị địa tầng Ký hiệu Tuổi địa chất Bề dày (m) Thành phần thạch học chủ yếu
Hệ tầng Sông Cả O3-S sc Ordovic muộn - Silur 1000 - 4600 Cát kết, bột kết, đá phiến sét nhịp tầng; phần cao có thấu kính đá vôi, vôi sét silic đen (10-25 m)
Hệ tầng Tây Trang S3-D1 tt Silur muộn - Devon sớm 840 - 850 Cát kết ít khoáng, cát bột kết, bột kết, đá phiến sét
Hệ tầng Huổi Lôi D1-2 hl Devon sớm - giữa 630 Cát kết thạch anh, cát kết vôi, bột kết vôi, đá phiến sét xen đá vôi xám đen
Hệ tầng Nậm Kắn D2g-D3fr nk Givet muộn - Frasni sớm Không xác định Đá vôi phân lớp dày dạng khối, chuyển lên đá vôi sét xen vôi trung bình
Hệ tầng Khánh Thành D3-C1 kt Frasni muộn - Turne Không xác định Đá vôi mỏng phân dải loang lổ chứa Conodonta; đá vôi sét xen phiến sét silic mỏng
Hệ tầng La Khê C1 lk Carbon sớm Không xác định Cát sạn kết, cuội kết ở đáy, chuyển lên đá phiến silic
Hệ tầng Pha Sắc C1v ps Carbon sớm (Vise) Không xác định Đá phiến sét - silic, silic xen đá phiến sét mỏng
Hệ tầng Bắc Sơn C1-P bs Carbon sớm - Permi Không xác định Đá vôi khối, đá vôi phân lớp dày
Hệ tầng Mường Lống C1-P ml Carbon - Permi Không xác định Đá vôi silic, silic xen đá vôi
Hệ tầng Đồng Trầu T2a đt Trias giữa (Anisi) Không xác định Đá phun trào riolit, dacit xen đá lục nguyên, tuf
Hệ tầng Hoàng Mai T2a hm Trias giữa (Anisi) Không xác định Đá vôi, đá vôi dolomit phân lớp dày
Hệ tầng Quy Lăng T2l ql Trias giữa (Ladini) Không xác định Cát kết, bột kết xen đá phiến sét chứa ammonit
Hệ tầng Đồng Đỏ T3n-r đđ Trias muộn (Nori - Ret) Không xác định Cuội kết, sạn kết, cát kết màu đỏ phân lớp dày
Hệ tầng Khe Bố E3-N1 kb Paleogen muộn - Neogen sớm Không xác định Cuội kết, cát kết, sét kết xen kẹp các vỉa than nâu

Hệ tầng Khánh Thành (D3-C1 kt) được tác giả và cộng sự xác lập năm 2004 trên cơ sở gộp các diện lộ phân tán trước đây gọi là hệ tầng Noọng Dẻ và hệ tầng Huổi Pốc, lấy mặt cắt chuẩn tại bản Khánh Thành, xã Nậm Kắn. Về cổ sinh, hệ tầng Sông Cả ghi nhận Graptolit (Monoclimacis vomerina, Pristiograptus kweichihensis, Monograptus planus); hệ tầng Tây Trang chứa Graptolit và Tentaculites (Bohemograptus bohemicus, Monograptus uniformis, Nowakia elegans); hệ tầng Huổi Lôi chứa San hô (Calceola sandalina, Favosites muongxenensis); hệ tầng Pha Sắc chứa răng nón Conodonta (Polygnathus fornicatus, Gnathodus semiglaber). Các phức hệ magma xâm nhập gồm có: Chà Vằn (gabroid tuổi P2-T1), Hải Vân (granitoid tuổi P2-T1), Sông Mã (granit tuổi T2), Bản Muồng (granit nhỏ tuổi J-K) và Bản Chiềng (granit á kiềm tuổi E).

Chương 3. Đặc điểm cấu trúc địa chất khu vực đới đứt gãy Sông Cả và các vùng kế cận

Chương 3 trình bày kết quả đo vẽ và phân tích hình học các yếu tố cấu trúc, chứng minh đới đứt gãy Sông Cả phát triển cấu trúc hoa dương điển hình với các nhánh đứt gãy tỏa ra từ một đới trượt sâu và nén ép mạnh mẽ:

  • Pha biến dạng thứ nhất (Indosini sớm): Cơ chế nén ép kết hợp trượt bằng phải theo phương tây bắc - đông nam (TB-ĐN). Tạo nên các nếp uốn nằm ngang, nếp uốn nghiêng có mặt trục cắm nghiêng về hai phía của đới trục (ghi nhận tại mặt cắt Huổi Thù, đèo Noọng Dẻ, thủy điện Bản Vẽ, Bản Lăn). Quá trình này hình thành mặt phiến S1, các mặt trượt chờm nghịch dốc đứng hoặc thoải, tinh thể pyrit bị xoay ép dẹt trong lát mỏng (mẫu MX.376), cát bột kết bị milonit hóa mạnh, và các nếp uốn có trục thẳng đứng chỉ thị dịch trượt bằng phải.
  • Pha biến dạng thứ hai (Indosini muộn): Cơ chế nén ép phương đông bắc - tây nam (ĐB-TN). Pha này uốn cong các cấu trúc phương TB-ĐN của pha 1, tạo nên các nếp uốn chúi đầu, nếp uốn dạng lượn sóng phương bắc - nam (B-N), nếp uốn thẳng đứng đỉnh nhọn (gặp tại mặt cắt Pha Khảo, Mường Lống) và tạo ra cấu trúc uốn nếp dạng chữ Z quy mô lớn tại khu vực Mường Lống.
  • Pha biến dạng thứ ba (Yanshan, Jura - Creta): Cơ chế nén ép tạo các nếp uốn cân xứng và nếp uốn đẳng nghiêng phương TB-ĐN làm biến dạng các trầm tích hệ tầng Đồng Trầu và hệ tầng Đồng Đỏ (mặt cắt Huổi Heo, Huổi Bén). Gây ra đới chờm nghịch dọc ranh giới Đồng Trầu - La Khê và làm các lớp cuội sạn kết hệ tầng Đồng Đỏ tại bản Piêng Hòm bị uốn cong, dựng đứng.
  • Pha biến dạng thứ tư (Kainozoi sớm, Oligocen muộn - Miocen sớm): Chuyển động thuận và trượt bằng phải đi kèm biến dạng dẻo - dòn dọc theo đứt gãy Sông Cả và đứt gãy Mường Xén - Bình Chuẩn. Đặc trưng bởi cấu tạo C/S chỉ thị dịch trượt phải trong đá phiến phyllit (mẫu MX.1866 tại bản Côi, Na Loi), phương trượt mở rộng ĐB-TN, tuổi K/Ar xác định trên illit là 26-27 triệu năm.
  • Các pha biến dạng dòn trong Kainozoi: Pha thứ 5 (Miocen sớm) có tính chất trượt bằng trái thể hiện qua các mặt trượt dốc đứng phương á vĩ tuyến tại bản Cánh; Pha thứ 6 (Pliocen - Đệ tứ) có tính chất trượt bằng phải - thuận (nhánh Mường Xén - Bình Chuẩn tại Phà Đánh); Pha thứ 7 (Đệ tứ - hiện đại) đặc trưng bởi tách dãn, tạo các đứt gãy thuận phương 120° (nhánh Phu Sảng - Huổi Thù).

Chương 4. Tiến hóa kiến tạo đới đứt gãy Sông Cả và các vùng kế cận

Chương 4 liên kết các pha biến dạng vào lịch sử tiến hóa kiến tạo khu vực Đông Nam Á và bối cảnh toàn cầu:

Giai đoạn chuyển động kiến tạo Pha biến dạng Thời gian địa chất Cơ chế biến dạng và đặc điểm hoạt động động học
Indosini (Permi - Trias) Pha 1 Trias sớm (T1) Nén ép và trượt bằng phải phương TB-ĐN, tạo cấu trúc hoa dương, nếp uốn nằm ngang, milonit hóa
Pha 2 Trias muộn (T3 sớm) Nén ép phương ĐB-TN, uốn nếp các cấu trúc pha 1 tạo cấu trúc uốn cong dạng chữ Z lớn
Yanshan (Jura - Creta) Pha 3 Jura - Creta (J-K) Nén ép phương ĐB-TN, tạo nếp uốn nghịch đảo phương TB-ĐN, phân tích Ar/Ar biotit cho tuổi 114 triệu năm
Himalaya (Kainozoi) Pha 4 Oligocen muộn - Miocen sớm Căng dãn và trượt bằng phải, biến dạng dẻo - dòn, cấu tạo C/S, tuổi K/Ar illit đạt 26-27 triệu năm
Pha 5 Miocen sớm Trượt bằng trái, biến dạng dòn hoàn toàn, mặt trượt dốc đứng phương á vĩ tuyến
Pha 6 Pliocen - Đệ tứ Trượt bằng phải kết hợp thuận, biến dạng dòn
Pha 7 Đệ tứ - hiện đại Căng dãn tách dãn, biến dạng dòn, các đứt gãy thuận phương á vĩ tuyến và TB-ĐN

Mô hình tiến hóa được tác giả luận giải qua bốn chu kỳ lớn:

  1. Giai đoạn Paleozoi: Tích tụ trầm tích lục nguyên biển sâu sườn lục địa (Ordovic muộn - Silur sớm) chuyển dần sang trầm tích carbonat biển nông thềm lục địa (Devon - Permi).
  2. Giai đoạn Indosini: Quá trình va chạm mảng giữa khối Sibumasu, Đông Dương và Nam Trung Hoa tạo đới khâu Sông Mã ở phía bắc. Đới đứt gãy Sông Cả đóng vai trò đới trượt bằng nén ép, tạo nên cấu trúc hoa dương ở pha 1 và nếp oằn chữ Z ở pha 2.
  3. Giai đoạn Yanshan: Tác động của quá trình đóng đại dương Mongol-Okhotsk gây nén ép nghịch đảo các bồn trũng Mesozoi sớm, hình thành các hệ thống đứt gãy chờm nghịch và nếp uốn pha 3.
  4. Giai đoạn Himalaya: Sự va chạm giữa mảng Ấn Độ và mảng Âu Á thúc trồi khối Đông Dương dịch chuyển về phía đông nam. Luận án chỉ ra sự khác biệt động học quan trọng: Trong khi đới Sông Hồng trượt bằng trái mạnh mẽ (khoảng 35 - 17 triệu năm) kèm biến chất nhiệt độ và áp suất cao, đới Sông Cả phản ứng bằng chuyển động thuận - trượt bằng phải kèm biến dạng dẻo - dòn ở pha 4 (26-27 triệu năm). Sau đó, đới Sông Cả chuyển sang trượt bằng trái (pha 5) nhưng ở trạng thái hoàn toàn dòn, tiếp nối bằng các chuyển động trượt phải (pha 6) và căng dãn hiện đại (pha 7). Dấu ấn kiến tạo Kainozoi của đới Sông Cả kéo dài ra thềm lục địa được chứng minh qua hai tuyến địa chấn 93-217 và 03-013 ngoài khơi Cửa Ròn và Cửa Gianh (Quảng Bình).

Kết quả và những đóng góp mới

Các kết quả và đóng góp mới của luận án được tác giả tổng hợp gồm:

  • Về lý luận kiến tạo: Lần đầu tiên chứng minh cấu trúc địa chất khu vực đới đứt gãy Sông Cả là một cấu trúc hoa dương hình thành trong chuyển động kiến tạo Indosini, sau đó bị biến cải bởi các giai đoạn kiến tạo muộn hơn.
  • Phân chia chi tiết chuỗi tiến hóa kiến tạo gồm 3 giai đoạn lớn (Indosini, Yanshan, Himalaya) với 7 pha biến dạng độc lập, làm rõ đặc trưng hình học, cơ chế động học và trường ứng suất của từng pha.
  • Xác định đới đứt gãy Sông Cả là đới biến dạng thứ hai ở miền Bắc Việt Nam (sau đới đứt gãy Sông Hồng) ghi nhận các hoạt động biến dạng dẻo - dòn tuổi Oligocen - Miocen (26-27 triệu năm), hoàn thiện mô hình động học thúc trồi mảng Đông Dương trong chuyển động kiến tạo Himalaya.
  • Đóng góp thực tiễn: Cung cấp tài liệu thực địa và phân tích cấu trúc phục vụ công tác hiệu đính, biên tập loạt bản đồ địa chất tỷ lệ 1:50.000 và 1:200.000 khu vực Bắc Trung Bộ; xác lập chính thức hệ tầng Khánh Thành (D3-C1 kt) giúp phân định rõ các thành tạo chuyển tiếp Devon - Carbon; định hướng công tác tìm kiếm khoáng sản nội sinh dưới sâu liên quan đến các cấu trúc nén ép, chờm nghịch và cấu trúc hoa; cung cấp cơ sở dữ liệu về các đứt gãy hoạt động trong Kainozoi phục vụ dự báo tai biến địa chất (động đất, trượt lở) cho các công trình hạ tầng và thủy điện trong vùng.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu:

  • Do địa hình hiểm trở và tính chất biến dạng đa pha phức tạp làm đất đá bị vò nhàu mạnh mẽ, chiều dày địa tầng thực tế của một số phân vị như hệ tầng Sông Cả và hệ tầng Tây Trang chưa thể đo đạc chính xác tuyệt đối.
  • Số lượng mẫu phân tích tuổi đồng vị tuyệt đối Ar/Ar và K/Ar còn ít (3 mẫu đại diện gồm biotit granit Mường Xén và illit trong phyllit), chưa bao phủ toàn bộ các pha biến dạng dòn.
  • Dữ liệu địa chấn phản xạ phân tích đới đứt gãy Sông Cả kéo dài ra biển mới chỉ dừng lại ở hai tuyến cắt ngang ngoài khơi Quảng Bình (tuyến 93-217 và 03-013).

Hướng nghiên cứu tiếp:

  • Bổ sung công tác lấy mẫu và phân tích tuổi đồng vị tuyệt đối (U-Pb zircon, Ar/Ar, K/Ar) cho các đới dập vỡ milonit và các thể magma liên quan dọc toàn bộ chiều dài đới đứt gãy.
  • Nghiên cứu liên kết chi tiết cấu trúc địa chất đới Sông Cả với cấu trúc các bể trầm tích Đệ tam chứa dầu khí ngoài khơi vịnh Bắc Bộ và thềm lục địa miền Trung.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo chuyên khảo dành cho:

  • Nghiên cứu sinh, học viên cao học, giảng viên ngành Địa chất học, Kiến tạo học và Địa tầng - Cổ sinh: Cung cấp phương pháp luận thực tế về phân tích thạch học cấu tạo, phân tích vi cấu tạo biến dạng dẻo - dòn, và phương pháp khôi phục trường ứng suất kiến tạo đa pha.
  • Cán bộ kỹ thuật và chuyên gia tại các cơ quan đo vẽ bản đồ địa chất (Liên đoàn Bản đồ Địa chất miền Bắc, Tổng cục Địa chất và Khoáng sản): Cung cấp các mặt cắt thực tế chuẩn xác, tiêu chuẩn hóa hệ tầng Khánh Thành, và làm rõ ranh giới các khối địa chất phức tạp tại Nghệ An, Hà Tĩnh.
  • Các nhà quy hoạch, kỹ sư địa kỹ thuật và quản lý rủi ro thiên tai: Cung cấp tham số dịch chuyển dòn, phương trượt và trạng thái ứng suất hiện đại của các nhánh đứt gãy Sông Cả, phục vụ đánh giá an toàn hồ đập thủy điện và quy hoạch giao thông vùng Bắc Trung Bộ.

Câu hỏi thường gặp

Đới đứt gãy Sông Cả được luận án xác định thuộc kiểu cấu trúc nào và hình thành khi nào?
Luận án chứng minh cấu trúc địa chất khu vực đới đứt gãy Sông Cả là một cấu trúc hoa dương (positive flower structure). Cấu trúc này được hình thành trong pha biến dạng thứ nhất thuộc giai đoạn chuyển động kiến tạo Indosini sớm (Trias sớm), dưới tác động của trường ứng suất nén ép kết hợp trượt bằng phải theo phương tây bắc - đông nam.

Hoạt động kiến tạo Kainozoi tại đới Sông Cả có gì khác biệt so với đới Sông Hồng?
Trong giai đoạn Kainozoi sớm (khoảng 35 - 17 triệu năm), khi đới đứt gãy Sông Hồng xảy ra chuyển động trượt bằng trái quy mô lớn kèm biến chất nhiệt độ và áp suất cao, đới đứt gãy Sông Cả lại hoạt động với cơ chế thuận và trượt bằng phải, đi kèm biến dạng dẻo - dòn và mức độ biến chất thấp (tuổi K/Ar đạt 26-27 triệu năm ở pha 4). Sau giai đoạn này, đới Sông Cả mới chuyển sang trượt bằng trái ở pha 5 (Miocen sớm) nhưng hoàn toàn ở trạng thái biến dạng dòn.

Hệ tầng Khánh Thành (D3-C1 kt) được xác lập nhằm giải quyết vấn đề gì?
Hệ tầng Khánh Thành được tác giả và cộng sự xác lập năm 2004 tại bản Khánh Thành, xã Nậm Kắn để thay thế cho hai phân vị hệ tầng Noọng Dẻ (D3nd) và hệ tầng Huổi Pốc (C1hp). Trước đây, hai phân vị này rất mỏng, lộ rời rạc và bị vò nhàu phức tạp, không thể nhận dạng và khoanh vẽ độc lập trên bản đồ địa chất tỷ lệ 1:50.000. Việc gộp thành hệ tầng Khánh Thành với các tập đá vôi mỏng loang lổ chứa Conodonta và đá vôi sét silic chứa Trùng lỗ giúp việc lập bản đồ khả thi và chính xác.

Các pha biến dạng xảy ra trong giai đoạn Kainozoi gồm những pha nào?
Trong Kainozoi ghi nhận 4 pha biến dạng từ pha 4 đến pha 7: Pha 4 (Oligocen muộn - Miocen sớm) trượt bằng phải kết hợp thuận dẻo - dòn; Pha 5 (Miocen sớm) trượt bằng trái dòn dọc mặt trượt dốc đứng; Pha 6 (Pliocen - Đệ tứ) trượt bằng phải kết hợp thuận dòn; Pha 7 (Đệ tứ - hiện đại) căng dãn dòn tạo các đứt gãy thuận phương 120°.

Luận án đã sử dụng những số liệu tuổi đồng vị tuyệt đối nào?
Tác giả đã sử dụng phương pháp Ar/Ar phân tích khoáng vật biotit trong đá granit khối Mường Xén (mẫu MX.359, thực hiện tại Pháp) xác định sự kiện biến dạng tuổi Jura - Creta đạt 114 triệu năm; và phương pháp K/Ar phân tích khoáng vật illit đồng sinh trong đá phiến phyllit hệ tầng Sông Cả (mẫu MX.166, thực hiện tại Đại học Tổng hợp Goettingen, Đức) xác định hoạt động căng dãn trượt phải dẻo - dòn tuổi Kainozoi sớm đạt 26-27 triệu năm.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Nguyễn Bá Minh đã làm sáng tỏ cấu trúc hình học và lịch sử tiến hóa kiến tạo của đới đứt gãy Sông Cả và các vùng kế cận từ Paleozoi đến Đệ tứ. Bằng việc kết hợp đo vẽ 12 mặt cắt thực địa chi tiết, phân tích thạch học cấu tạo, viễn thám và tuổi đồng vị, công trình đã chứng minh đới Sông Cả mang đặc trưng của cấu trúc hoa dương hình thành trong chuyển động tạo núi Indosini và chịu sự chi phối của 7 pha biến dạng kiến tạo. Luận án đã xác lập vai trò động học đặc thù của đới Sông Cả trong Kainozoi trong mối tương quan với đới Sông Hồng, tạo lập cơ sở khoa học cho công tác đo vẽ bản đồ địa chất, tìm kiếm khoáng sản sâu và đánh giá tai biến địa chất tại khu vực Bắc Trung Bộ.