Nghiên Cứu Mô Hình Cấu Trúc Vỏ Trái Đất Miền Bắc Việt Nam Qua Tài Liệu Địa Chấn và Trọng Lực

Luận án phân tích mô hình cấu trúc vỏ trái đất miền Bắc Việt Nam dựa trên tài liệu địa chấn và trọng lực, cung cấp cái nhìn sâu sắc về địa chất khu vực.

• Người hướng dẫn: PGS. TS Đinh Văn Toàn
• Trường học: Viện Địa chất
• Chuyên ngành: Địa chất
• Đề tài: Mô Hình Cấu Trúc Vỏ Trái Đất Miền Bắc Việt Nam Dựa Trên Tài Liệu Địa Chấn và Trọng Lực
• Loại tài liệu: luận án

Mục lục chi tiết

• DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC SÂU VỎ TRÁI ĐẤT MIỀN BẮC VIỆT NAM
• 1.1. SƠ LƯỢC VỀ CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT KHU VỰC NGHIÊN CỨU
• 1.2. LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC SÂU VỎ TRÁI ĐẤT KHU VỰC MIỀN BẮC VIỆT NAM
• 1.2.1. Phương pháp từ Tellua
• 1.2.2. Phương pháp thăm dò từ và trọng lực thăm dò
• 1.2.3. Phương pháp địa chấn
• 1.3. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ TÀI LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC SÂU VỎ TRÁI ĐẤT MIỀN BẮC VIỆT NAM
• 2.1. CƠ SỞ TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC SÂU VỎ TRÁI ĐẤT MIỀN BẮC VIỆT NAM
• 2.1.1. Tài liệu địa chấn sâu
• 2.1.2. Cơ sở tài liệu trọng lực miền Bắc Việt Nam
• 2.2. PHƯƠNG PHÁP ĐỊA CHẤN NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC SÂU VỎ TRÁI ĐẤT MIỀN BẮC VIỆT NAM
• 2.2.1. Phương pháp địa chấn khúc xạ
• 2.2.2. Mô hình hóa tài liệu địa chấn dò sâu nghiên cứu cấu trúc vỏ Trái đất
• 2.3. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TRỌNG LỰC NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC SÂU VỎ TRÁI ĐẤT MIỀN BẮC VIỆT NAM
• 2.3.1. Phương pháp nâng trường
• 2.3.2. Phương pháp tính gradient ngang cực đại
• 2.3.3. Phương pháp phân tích định lượng tài liệu trọng lực
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC SÂU VỎ TRÁI ĐẤT MIỀN BẮC VIỆT NAM BẰNG TÀI LIỆU ĐỊA CHẤN VÀ TRỌNG LỰC
• 3.1. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH TÀI LIỆU ĐỊA CHẤN
• 3.1.1. Kết quả phân tích tài liệu địa chấn phản xạ
• 3.1.2. Kết quả phân tích tài liệu địa chấn khúc xạ
• 3.1.3. Xây dựng mặt cắt cấu trúc theo tài liệu địa chấn
• 3.2. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC SÂU VỎ TRÁI ĐẤT MIỀN BẮC VIỆT NAM BẰNG TÀI LIỆU TRỌNG LỰC
• 3.2.1. Kết quả nghiên cứu đứt gãy kiến tạo
• 3.3. PHÂN TÍCH KẾT HỢP TÀI LIỆU TRỌNG LỰC VÀ ĐỊA CHẤN
• 3.3.1. Mối quan hệ vận tốc truyền sóng và mật độ đất đá dọc theo 2 tuyến địa chấn dò sâu
• 3.3.2. Giải bài toán ngược trọng lực cho các tuyến xa tuyến địa chấn sâu
• 3.4. Kết luận chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC SÂU VỎ TRÁI ĐẤT MIỀN BẮC VIỆT NAM
• 4.1. BỀ MẶT MÓNG KẾT TINH MIỀN BẮC VIỆT NAM
• 4.2. BỀ MẶT CONRAD MIỀN BẮC VIỆT NAM
• 4.2.1. Mặt Conrad trong vùng Đông Bắc
• 4.2.2. Mặt Conrad trong đới Sông Hồng
• 4.2.3. Mặt Conrad ở vùng Tây Bắc và phần còn lại
• 4.3. BỀ MẶT MOHO MIỀN BẮC VIỆT NAM
• 4.3.1. Bề mặt Moho tại vùng Đông Bắc
• 4.3.2. Bề mặt Moho trong đới Sông Hồng
• 4.3.3. Bề mặt Moho tại vùng Tây Bắc và các phần diện tích còn lại
• 4.4. Kết luận chương 4
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHẦN PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Lịch sử nghiên cứu cấu trúc sâu vỏ Trái đất miền Bắc Việt Nam

Nghiên cứu cấu trúc sâu vỏ Trái đất miền Bắc Việt Nam đã trải qua nhiều giai đoạn phát triển. Các tài liệu địa chất, kiến tạo và địa vật lý đã cung cấp cái nhìn tổng quan về cấu trúc địa chất khu vực này. Khu vực miền Bắc được chia thành bốn miền cấu trúc chính: Đông Bắc Bộ, Tây Bắc Việt Nam, Bắc Trung Bộ và Thượng Lào. Ranh giới giữa các miền này thường là các đứt gãy lớn như Sông Hồng và Sông Mã. Đặc điểm cấu trúc sâu của vùng lãnh thổ này có vai trò quan trọng trong việc nghiên cứu bức tranh địa động lực. Độ tin cậy của sơ đồ cấu trúc sâu càng cao, càng giúp lý giải các hoạt động địa động lực và các tai biến địa chất như động đất hay trượt đất. Việc sử dụng các phương pháp địa vật lý, đặc biệt là phương pháp địa chấn dò sâu, đã cho thấy độ tin cậy cao trong việc nghiên cứu cấu trúc sâu vỏ Trái đất.

1.1. Sơ lược về cấu trúc địa chất khu vực nghiên cứu

Khu vực miền Bắc Việt Nam có cấu trúc địa chất phức tạp với nhiều loại hình địa chất khác nhau. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng miền Đông Bắc Bộ có cấu trúc đẳng thước, trong khi miền Tây Bắc lại có cấu trúc tuyến tính. Các đứt gãy lớn như Sông Hồng và Lai Châu - Điện Biên đóng vai trò quan trọng trong việc phân chia các miền cấu trúc. Đặc điểm cấu trúc sâu của vùng này không chỉ ảnh hưởng đến hoạt động địa động lực mà còn liên quan đến quy luật phân bố tài nguyên khoáng sản. Việc nghiên cứu cấu trúc sâu vỏ Trái đất miền Bắc Việt Nam là cần thiết để hiểu rõ hơn về các tai biến địa chất và các vấn đề liên quan đến tài nguyên khoáng sản.

1.2. Lịch sử nghiên cứu cấu trúc sâu vỏ Trái đất khu vực miền Bắc Việt Nam

Lịch sử nghiên cứu cấu trúc sâu vỏ Trái đất miền Bắc Việt Nam bắt đầu từ những năm 70 của thế kỷ trước. Các phương pháp nghiên cứu chủ yếu bao gồm phương pháp từ Tellua, phương pháp thăm dò từ và trọng lực, và phương pháp địa chấn. Những nghiên cứu đầu tiên chủ yếu dựa vào tài liệu địa chất và kiến tạo. Đến năm 1971, phương pháp địa vật lý đã được áp dụng để xác định cấu trúc sâu vỏ Trái đất. Các kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng miền Bắc Việt Nam có những yếu tố kiến trúc chính như khối nền Nam Trung Hoa và hệ uốn nếp Việt Lào. Những nghiên cứu này đã đóng góp quan trọng vào việc xây dựng sơ đồ cấu trúc sâu vỏ Trái đất, giúp hiểu rõ hơn về các hoạt động địa động lực và nguy cơ tai biến địa chất.

II. Cơ sở tài liệu và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở tài liệu cho nghiên cứu cấu trúc sâu vỏ Trái đất miền Bắc Việt Nam chủ yếu dựa vào các tài liệu địa chấn và trọng lực. Tài liệu địa chấn cung cấp thông tin về vận tốc truyền sóng và cấu trúc địa chất, trong khi tài liệu trọng lực giúp xác định mật độ và phân bố các lớp trong vỏ Trái đất. Phương pháp nghiên cứu bao gồm phân tích tài liệu địa chấn dò sâu và mô hình hóa tài liệu trọng lực. Việc kết hợp hai loại tài liệu này giúp xây dựng mô hình cấu trúc sâu vỏ Trái đất với độ tin cậy cao. Các phương pháp này không chỉ giúp xác định cấu trúc mà còn cung cấp thông tin về các tai biến địa chất có thể xảy ra trong khu vực.

2.1. Cơ sở tài liệu nghiên cứu cấu trúc sâu vỏ Trái đất miền Bắc Việt Nam

Tài liệu địa chấn và trọng lực là hai nguồn thông tin chính trong nghiên cứu cấu trúc sâu vỏ Trái đất miền Bắc Việt Nam. Tài liệu địa chấn cung cấp dữ liệu về vận tốc truyền sóng và cấu trúc địa chất, cho phép xác định các lớp trong vỏ Trái đất. Tài liệu trọng lực giúp đánh giá mật độ và phân bố các lớp địa chất, từ đó xây dựng mô hình cấu trúc sâu. Việc sử dụng các tài liệu này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về cấu trúc địa chất mà còn hỗ trợ trong việc dự đoán các tai biến địa chất có thể xảy ra trong khu vực.

2.2. Phương pháp địa chấn nghiên cứu cấu trúc sâu vỏ Trái đất miền Bắc Việt Nam

Phương pháp địa chấn là một trong những phương pháp chính được sử dụng để nghiên cứu cấu trúc sâu vỏ Trái đất. Phương pháp này bao gồm việc phân tích các sóng địa chấn do động đất gây ra, từ đó xác định cấu trúc và đặc điểm của các lớp trong vỏ Trái đất. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng phương pháp địa chấn có độ tin cậy cao trong việc xác định cấu trúc sâu, giúp cung cấp thông tin quan trọng cho các nghiên cứu về địa động lực và nguy cơ tai biến địa chất. Kết quả từ phương pháp này đã đóng góp vào việc xây dựng sơ đồ cấu trúc sâu vỏ Trái đất miền Bắc Việt Nam.

III. Kết quả nghiên cứu cấu trúc sâu vỏ Trái đất miền Bắc Việt Nam

Kết quả nghiên cứu cấu trúc sâu vỏ Trái đất miền Bắc Việt Nam cho thấy có sự phân tầng rõ rệt giữa các lớp địa chất. Các lớp trầm tích, granit và bazan được xác định với các vận tốc truyền sóng khác nhau. Đặc biệt, lớp trầm tích có vận tốc truyền sóng nhỏ hơn 5,5 km/s, trong khi lớp granit có vận tốc từ 6,0 đến 6,2 km/s. Lớp bazan có vận tốc từ 6,8 đến 7,0 km/s. Những kết quả này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về cấu trúc địa chất mà còn cung cấp thông tin quan trọng cho các nghiên cứu về địa động lực và nguy cơ tai biến địa chất trong khu vực.

3.1. Kết quả phân tích tài liệu địa chấn

Phân tích tài liệu địa chấn đã cho thấy rõ ràng cấu trúc sâu vỏ Trái đất miền Bắc Việt Nam. Kết quả cho thấy lớp trầm tích có vận tốc truyền sóng nhỏ hơn 5,5 km/s, cho thấy độ sâu đáy lớp này thay đổi từ 0 đến 6 km. Lớp granit có vận tốc từ 6,0 đến 6,2 km/s với độ sâu đáy lớp thay đổi từ 10 km đến khoảng 18 km. Lớp bazan có vận tốc từ 6,8 đến 7,0 km/s với độ sâu đáy lớp thay đổi từ 26 km đến 38 km. Những kết quả này cung cấp thông tin quan trọng cho việc hiểu rõ hơn về cấu trúc địa chất và các tai biến địa chất có thể xảy ra trong khu vực.

3.2. Kết quả nghiên cứu cấu trúc sâu vỏ Trái đất miền Bắc Việt Nam bằng tài liệu trọng lực

Nghiên cứu cấu trúc sâu vỏ Trái đất miền Bắc Việt Nam bằng tài liệu trọng lực đã cho thấy mối quan hệ giữa mật độ và vận tốc truyền sóng. Kết quả cho thấy rằng việc sử dụng tài liệu trọng lực kết hợp với tài liệu địa chấn đã giúp xây dựng mô hình cấu trúc sâu vỏ Trái đất với độ tin cậy cao. Những kết quả này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về cấu trúc địa chất mà còn cung cấp thông tin quan trọng cho các nghiên cứu về địa động lực và nguy cơ tai biến địa chất trong khu vực.

IV. Đặc điểm cấu trúc sâu vỏ Trái đất miền Bắc Việt Nam

Đặc điểm cấu trúc sâu vỏ Trái đất miền Bắc Việt Nam cho thấy sự phân tầng rõ rệt giữa các lớp địa chất. Bề mặt móng kết tinh, bề mặt Conrad và bề mặt Moho được xác định với độ sâu khác nhau. Bề mặt móng kết tinh có độ sâu thay đổi từ 0 đến 6 km, trong khi bề mặt Conrad có độ sâu từ 10 km đến 18 km. Bề mặt Moho có độ sâu từ 26 km đến 38 km. Những đặc điểm này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về cấu trúc địa chất mà còn cung cấp thông tin quan trọng cho các nghiên cứu về địa động lực và nguy cơ tai biến địa chất trong khu vực.

4.1. Bề mặt móng kết tinh miền Bắc Việt Nam

Bề mặt móng kết tinh miền Bắc Việt Nam được xác định với độ sâu thay đổi từ 0 đến 6 km. Điều này cho thấy sự hiện diện của các lớp trầm tích và granit ở độ sâu này. Những thông tin này rất quan trọng trong việc hiểu rõ hơn về cấu trúc địa chất và các tai biến địa chất có thể xảy ra trong khu vực.

4.2. Bề mặt Conrad miền Bắc Việt Nam

Bề mặt Conrad trong miền Bắc Việt Nam có độ sâu từ 10 km đến 18 km. Điều này cho thấy sự chuyển tiếp giữa các lớp granit và bazan. Những thông tin này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về cấu trúc địa chất mà còn cung cấp thông tin quan trọng cho các nghiên cứu về địa động lực và nguy cơ tai biến địa chất trong khu vực.

4.3. Bề mặt Moho miền Bắc Việt Nam

Bề mặt Moho tại miền Bắc Việt Nam có độ sâu từ 26 km đến 38 km. Điều này cho thấy sự hiện diện của lớp bazan và các lớp dưới vỏ. Những thông tin này rất quan trọng trong việc hiểu rõ hơn về cấu trúc địa chất và các tai biến địa chất có thể xảy ra trong khu vực.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Nghiên cứu cấu trúc sâu vỏ Trái đất đóng vai trò then chốt trong việc xác lập bức tranh địa động lực, làm sáng tỏ cơ chế phát sinh các hiểm họa tai biến địa chất nội sinh như động đất, nứt - trượt lở đất, đồng thời định hướng quy luật phân bố tài nguyên khoáng sản. Trước khi luận án được thực hiện, các sơ đồ cấu trúc sâu vỏ Trái đất trên toàn lãnh thổ hoặc từng vùng ở miền Bắc Việt Nam chủ yếu được xây dựng dựa trên việc xử lý và phân tích tài liệu trọng lực. Do bản chất bài toán ngược trọng lực có tính đa trị tương đối cao, việc đánh giá độ tin cậy của các mô hình này gặp nhiều trở ngại, dẫn đến sự khác biệt đáng kể giữa các kết quả nghiên cứu đã công bố. Mặt khác, các nghiên cứu sử dụng tài liệu địa chấn động đất tự nhiên bị giới hạn bởi mạng lưới trạm ghi thưa thớt nên chỉ phản ánh cấu trúc trung bình quy mô khu vực. Phương pháp đo sâu từ Tellua tuy cung cấp các thông số phân tầng định lượng theo điện trở suất nhưng cũng chịu ảnh hưởng bởi tính đa trị. Luận án "Mô hình cấu trúc vỏ Trái đất miền Bắc Việt Nam trên cơ sở tài liệu địa chấn và trọng lực" được thực hiện nhằm giải quyết khoảng trống nghiên cứu về việc thiếu vắng một sơ đồ cấu trúc sâu có độ tin cậy cao, thông qua việc ứng dụng trực tiếp tài liệu địa chấn dò sâu có kiểm soát làm điểm tựa định lượng kết hợp với tài liệu trọng lực.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của luận án được xác định cụ thể như sau:

• Mục tiêu nghiên cứu: Xây dựng mô hình cấu trúc sâu vỏ Trái đất lãnh thổ Bắc Việt Nam bằng tài liệu địa chấn và tài liệu trọng lực.
• Nhiệm vụ nghiên cứu:
  1. Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc sâu vỏ Trái đất theo tài liệu địa chấn dò sâu.
  2. Phân tích kết hợp tài liệu địa chấn dò sâu và tài liệu trọng lực để xây dựng mô hình cấu trúc sâu vỏ Trái đất lãnh thổ Bắc Việt Nam.
• Luận điểm bảo vệ:
  1. Cấu trúc vận tốc vỏ Trái đất dọc theo hai tuyến địa chấn dò sâu trên lãnh thổ miền Bắc Việt Nam.
  2. Phân tích kết hợp tài liệu địa chấn và tài liệu trọng lực xây dựng mô hình cấu trúc sâu vỏ Trái đất miền Bắc Việt Nam.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Cấu trúc sâu vỏ Trái đất, các ranh giới phân lớp cơ bản (bề mặt móng kết tinh, bề mặt Conrad, bề mặt Moho) và hệ thống đứt gãy kiến tạo sâu.
• Phạm vi không gian: Phần lãnh thổ phía Bắc Việt Nam từ vĩ tuyến 19°N trở ra, bao gồm hai miền cấu trúc lớn là vùng Tây Bắc và vùng Đông Bắc theo bản đồ địa chất và kiến tạo.
• Phạm vi tài liệu và thời gian: Sử dụng dữ liệu đo đạc thực tế do nghiên cứu sinh thu thập tại Viện Địa chất từ năm 2002, số liệu từ đề tài khoa học cấp Nhà nước KC08.06/06-10, bản đồ dị thường trọng lực Bouguer miền Bắc Việt Nam tỷ lệ 1:500.000 (Tổng cục Địa chất, 1995) cùng hơn 70 công trình khoa học đã công bố liên quan.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Lịch sử nghiên cứu địa chất và cấu trúc sâu miền Bắc Việt Nam trải qua nhiều giai đoạn phát triển:

• Giai đoạn trước năm 1945: Các công trình do các nhà địa chất Pháp thực hiện, tiêu biểu là tờ bản đồ kiến trúc Đông Dương tỷ lệ 1:2.500.000 của Fromaget và cộng sự. Sử dụng thuyết địa di kết hợp tài liệu địa tầng và magma, các tác giả đã chia lãnh thổ Đông Dương thành 3 yếu tố kiến trúc lớn: Địa khối Kon Tum, Địa khối Đông Nam Trung Quốc, Khối Miến Điện (Tây Thượng Lào) và các cánh cung Phú Hoạt, Sông Mã, xen giữa là các võng địa máng Neotriat bị vò nhàu - uốn nếp.
• Giai đoạn 1945–1970: Nghiên cứu cấu trúc sâu dựa trên thuyết địa máng thông qua các thành tạo magma và biến chất, xác lập các đơn vị kiến trúc chính: Khối nền Nam Trung Hoa, Hệ uốn nếp Việt Lào, Địa máng uốn nếp Shan Thái, Đới khâu Sông Hồng và Đứt gãy sâu Sông Mã.
• Giai đoạn từ năm 1971 đến nay: Ứng dụng các phương pháp địa vật lý vào nghiên cứu cấu trúc sâu:
  • Phương pháp từ Tellua: Tổng cục Dầu khí áp dụng đầu tiên giai đoạn 1971–1976 tại miền võng Hà Nội (Nguyễn Đức Tiến và cộng sự). Giai đoạn 1994–1995, Viện Vật lý Địa cầu, Viện Địa chất phối hợp với Viện Vật lý Địa cầu Paris đo 4 tuyến (Yên Bái – Tuyên Quang, Nam Định – Hải Phòng, Thanh Sơn – Thái Nguyên, Lương Sơn – Hà Nội – Bắc Ninh), ghi nhận sự mỏng đi của vỏ Trái đất tại trũng Đông Quan và tính xuyên sâu thạch quyển của đứt gãy Sông Hồng. Giai đoạn 2004–2005, Lê Huy Minh và cộng sự đo 3 tuyến tại Thái Bình – Nam Định (dài 35 km/tuyến). Tiếp đó, Lê Huy Minh, Đinh Văn Toàn và cộng sự đo 2 tuyến Thái Nguyên – Hòa Bình và Hòa Bình – Thanh Hóa, phân chia vỏ Phanerozoi và khoanh định các đứt gãy lớn như Sông Hồng, Sông Chảy, Sơn La, Mường La – Bắc Yên.
  • Phương pháp từ và trọng lực: Phạm Khoản và Ixaev E. (1971) sử dụng tương quan trọng lực và địa hình theo công thức Demenitskaya, xác định bề dày vỏ tăng từ 31–33 km ở ven biển lên 45–47 km ở phía Bắc và Tây Bắc. Quách Văn Gừng (1978) biến đổi trường trọng lực và từ để lập sơ đồ móng kết tinh, Conrad và Moho. Bùi Công Quế (thập niên 1980, 1990) phân tích tổng hợp trọng lực, từ và địa chấn động đất, xác định Moho sâu 30–31 km ở ven biển và 48–50 km ở Tây Bắc, Conrad sâu 11–12 km ở vùng trũng và 22–24 km ở vùng núi, móng kết tinh sâu 8–9 km ở trũng Hà Nội. Cao Đình Triều (1985, 2005) nghiên cứu quan hệ hồi quy trường nâng, xác định Moho biến động từ 28–42 km (miền Đông Bắc), 26–40 km (miền Tây Bắc) và 26–40 km (miền Trường Sơn). Đinh Văn Toàn (1989) lập bản đồ đẳng sâu móng võng Sông Hồng; Đặng Thanh Hải dùng dữ liệu từ Tellua làm tựa để phân tích lại trọng lực.
  • Phương pháp địa chấn: Vũ Ngọc Tân (1979) và Trần Trung Đoàn (1983) phân tích phổ Fourier thời gian truyền sóng; Nguyễn Ngọc Thủy (1999) xây dựng lát cắt vận tốc theo lý thuyết tia; Wu H., Đinh Văn Toàn và cộng sự (2005) phân tích tán sắc sóng mặt. Phạm Văn Thục phân tích sóng $P_g, S_g, P^, S^, P_n, S_n$ qua 3 trạm Bắc Giang, Phủ Liễn, Sa Pa. Lê Tử Sơn (1996) xác định mô hình 4 lớp kiểm nghiệm qua động đất Tuần Giáo (24/06/1983) với tỷ số $V_P/V_S = 1,78$. Songlin Li nghiên cứu địa chấn dò sâu Nam Trung Quốc xác định Moho giáp Bắc Việt Nam sâu 37–38 km. Nguyễn Văn Dương phân tích hàm thu sóng P tại 24 trạm xác định Moho từ 26,5 đến 36,4 km. Đinh Văn Toàn và Lại Hợp Phòng mô hình hóa địa chấn dò sâu 2 tuyến Thái Nguyên – Hòa Bình và Hòa Bình – Thanh Hóa.

Dưới đây là các mô hình vận tốc vỏ Trái đất miền Bắc Việt Nam được tổng hợp từ các công trình nghiên cứu trước:

Độ sâu $H$ (km)	Vận tốc sóng dọc $V_P$ (km/s)
0 – 2	5,00
2 – 20	6,00
20 – 40	6,80
> 40	8,00

Mô hình vận tốc vỏ Trái đất miền Bắc Việt Nam theo Lê Tử Sơn (1996) và Vũ Ngọc Tân, Nguyễn Đình Xuyên.

Độ sâu (km)	Vận tốc sóng $V_P$ (km/s)	Vận tốc ranh giới (km/s)
0 – 2	5,04	5,37
2 – 7	-	-
7 – 12	-	-
12 – 18	-	-
> 20	-	-
> 40	-	-

Mặt cắt vận tốc sóng P trong vỏ Trái đất theo các công trình [51, 77, 52, 53, 54].

Vị trí của luận án: Luận án giải quyết khoảng trống về tính đa trị của bài toán trọng lực bằng cách sử dụng trực tiếp tài liệu địa chấn dò sâu thực nghiệm trên 2 tuyến cắt qua các cấu trúc địa chất then chốt để xây dựng mặt cắt chuẩn (tài liệu tựa), từ đó định chuẩn quan hệ vận tốc sóng và mật độ ($V_P - \rho$) cho bài toán ngược trọng lực trên toàn miền Bắc.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án dựa trên cơ sở lý thuyết trường sóng đàn hồi, lý thuyết thế trọng trường và kỹ thuật mô hình hóa địa vật lý:

• Cơ sở lý thuyết sóng khúc xạ: Khi sóng đàn hồi truyền qua mặt ranh giới phân chia hai môi trường có vận tốc và mật độ lần lượt là $v_1, \rho_1$ và $v_2, \rho_2$ ($v_2 > v_1$), theo định luật Snell: $$\frac{\sin\alpha}{v_1} = \frac{\sin\beta}{v_2}$$ Khi góc tới đạt góc tới hạn $i$ ($\sin i = v_1 / v_2$), góc khúc xạ $\beta = 90^\circ$, hình thành sóng trượt dọc ranh giới và phát sinh sóng thứ cấp quay về mặt đất gọi là sóng đầu ($P_{121}$). Hệ số truyền qua năng lượng $Q$ được xác định theo công thức: $$Q = \frac{A_{12}}{A_1} = \frac{2 v_1 \rho_1}{v_2 \rho_2 + v_1 \rho_1}$$ Phương trình biểu đồ thời khoảng (BĐTK) sóng khúc xạ cho mặt ranh giới nằm ngang ($\varphi = 0$) có dạng: $$t = \frac{x \sin i}{v_1} + \frac{2h \cos i}{v_1} = \frac{x}{v_2} + \frac{2h \cos i}{v_1} = \frac{x}{v_2} + t_0$$ Tại vùng có đứt gãy kiến tạo phân chia cánh nâng $R_1$ và cánh chìm $R_2$, hiện tượng tán xạ sóng tại các mép đứt gãy tạo ra sóng khúc xạ - tán xạ $P_{01A0}$, sóng tán xạ - đầu $P_{01A010}$ và bước nhảy thời gian trên BĐTK: $$\Delta t_2 = \frac{\Delta h \cos i}{v_0}$$
• Hệ thống quan sát và xử lý địa chấn khúc xạ: Sử dụng hệ thống BĐTK giao nhau để kiểm soát thời gian tương hỗ $T$, và hệ thống BĐTK đuổi nhằm kiểm tra tính song song của các pha sóng cùng ranh giới. Khoảng cách giữa các máy thu được thiết lập theo điều kiện tránh mất pha: $$\Delta x \le \frac{v^* T_{chu_ky}}{2} = \frac{v T_{chu_ky}}{2 \sin(i \pm \varphi)}$$ Xác định vận tốc ranh giới ($v_{rg}$) bằng phương pháp BĐTK hiệu $\theta(x)$: $$\theta(x) = t_1(x) - t_2(x) + T = t_1(x) + [T - t_2(x)]$$ $$v_{rg} = \frac{2 \cos\varphi}{\frac{d\theta(x)}{dx}}$$ Xây dựng chiều sâu mặt ranh giới $h(x)$ bằng phương pháp $t_0(x)$ (trung bình số học): $$h(x) = \frac{t_0(x) v_{tb}}{2 \cos i} = \frac{t_0(x) v_{tb}}{2 \sqrt{1 - \left(\frac{v_{tb}}{v_{rg}}\right)^2}}$$
• Mô hình hóa và bài toán ngược địa chấn: Dựa trên phương trình Eikonal giải bài toán thuận truyền sóng theo lý thuyết tia: $$T = pX + 2\int_0^Z (d^2 - p^2)^{1/2} dz$$ $$X = 2\int_0^Z \frac{v p}{(1 - v^2 p^2)^{1/2}} dz$$ Trong đó $p = \sin i / v_j$ là tham số tia sóng, $d = 1/v$ là nghịch đảo vận tốc, $Z$ là độ sâu xuyên của tia sóng. Quá trình mô hình hóa kết hợp giải bài toán ngược bằng cực tiểu hóa sai số bình phương tối thiểu và tương tác đối thoại người - máy để hiệu chỉnh hình thái các lớp và trường vận tốc.
• Phương pháp phân tích trọng lực:
  • Nâng trường dị thường Bouguer lên các độ cao 2 km, 5 km, 10 km, 15 km để tách lọc dị thường nguồn sâu.
  • Tính gradient ngang cực đại để xác định vị trí, phương kéo dài và ranh giới các đứt gãy kiến tạo sâu.
  • Giải bài toán ngược trọng lực 2D và 3D cho các tuyến xa tuyến địa chấn sâu dựa trên quan hệ mật độ - vận tốc ($V_P - \rho$).
• Nguồn tài liệu thực tế:
  • Tài liệu địa chấn dò sâu: 02 tuyến đo khảo sát trong khuôn khổ đề tài Nhà nước KC08.06/06-10 gồm tuyến Thái Nguyên – Hòa Bình (T1) và tuyến Hòa Bình – Thanh Hóa (T2), mỗi tuyến dài khoảng 130 km. Bố trí 3 điểm nổ trên mỗi tuyến (điểm đầu, giữa và cuối), nổ trong giếng khoan đường kính 200–300 mm, độ sâu ~30 m. Mỗi điểm nổ gồm 2 vụ nổ cách nhau 3–7 giây với khối lượng thuốc nổ 550–1005 kg (tổng cộng 12 vụ nổ). Sử dụng 200 máy thu REFTEK-125 (tần số 4,5 Hz, độ dài 24 bit, bộ nhớ 64 MB, định vị GPS, khoảng cách máy 500–900 m, tốc độ ghi 250 mẫu/giây, băng ghi dài 15 phút).
  • Tài liệu trọng lực: Bản đồ dị thường trọng lực Bouguer miền Bắc Việt Nam tỷ lệ 1:500.000 do Tổng cục Địa chất thành lập năm 1995.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Lịch sử nghiên cứu cấu trúc sâu vỏ Trái đất miền Bắc Việt Nam

Chương 1 tổng thuật các kết quả nghiên cứu địa chất, kiến tạo và địa vật lý khu vực miền Bắc Việt Nam. Về mặt cấu trúc địa chất, lãnh thổ nghiên cứu được phân chia thành 4 miền cấu trúc chính: miền Đông Bắc Bộ, miền Tây Bắc Việt Nam, miền Bắc Trung Bộ và miền Thượng Lào; ranh giới giữa các miền là các đứt gãy sâu như Sông Hồng, Lai Châu – Điện Biên và Sông Mã. Bình đồ cấu trúc mỗi miền bao gồm các vòm nâng, phức nếp lồi (Sông Lô, Dãy núi Con Voi, Bắc Thái – Hạ Lang, Quảng Ninh, Fansipan, Sông Mã), phức nếp lõm (Sông Gâm, An Châu, Sông Đà, Sông Cả, Mường Tè), các trũng chồng gối (Sông Hiến, Tú Lệ, Sầm Nưa) và các địa hào Kainozoi (Hà Nội, Cao Bằng, Thất Khê, Lộc Bình, Hoành Bồ, Nghĩa Lộ, Hòa Bình – Bất Bạt, Thanh Hóa). Chương 1 hệ thống hóa các kết quả nghiên cứu cấu trúc sâu theo 3 nhóm phương pháp địa vật lý chính (từ Tellua, từ - trọng lực và địa chấn), phân tích các ưu điểm và hạn chế về tính đa trị của từng phương pháp, từ đó xác lập tính cấp thiết của việc phối hợp tài liệu địa chấn dò sâu định lượng với tài liệu trọng lực.

Chương 2: Cơ sở tài liệu và phương pháp nghiên cứu cấu trúc sâu vỏ Trái đất miền Bắc Việt Nam

Chương 2 mô tả chi tiết nguồn dữ liệu thực địa và hệ phương pháp xử lý tài liệu:

• Trình bày thông số kỹ thuật khảo sát của 2 tuyến địa chấn dò sâu T1 và T2 dài 130 km/tuyến với 12 vụ nổ thực nghiệm và hệ thống 200 trạm thu REFTEK-125, cùng bản đồ dị thường trọng lực Bouguer tỷ lệ 1:500.000.
• Trình bày lý thuyết tạo sóng khúc xạ, biểu đồ thời khoảng trong môi trường nhiều lớp và môi trường có đứt gãy kiến tạo.
• Thiết lập quy trình phân tích sóng địa chấn: liên kết sóng đầu và sóng pha, hiệu chỉnh tĩnh, hiệu chỉnh pha, phương pháp BĐTK hiệu tính vận tốc ranh giới $v_{rg}$ và phương pháp $t_0$ xây dựng chiều sâu ranh giới.
• Trình bày thuật toán mô hình hóa địa chấn dựa trên lý thuyết tia Eikonal và bài toán ngược địa chấn.
• Trình bày hệ phương pháp xử lý trọng lực gồm nâng trường lên các độ cao 2, 5, 10, 15 km, tính gradient ngang cực đại xác định đứt gãy và bài toán ngược mô hình hóa mật độ đa giác.

Chương 3: Kết quả nghiên cứu cấu trúc sâu vỏ Trái đất miền Bắc Việt Nam bằng tài liệu địa chấn và trọng lực

Chương 3 trình bày các kết quả tính toán định lượng và xây dựng mô hình thực nghiệm:

• Phân tích tài liệu địa chấn phản xạ (do TS Steven Harder thực hiện trong đề tài KC08) và địa chấn khúc xạ trên 2 tuyến T1 và T2, xây dựng mặt cắt vận tốc 1D, mô hình tia sóng, kết quả cắt lớp địa chấn và mặt cắt cấu trúc vỏ Trái đất dọc 2 tuyến đo.
• Phân tích trường trọng lực Bouguer qua các mức nâng trường 2 km, 5 km, 10 km và 15 km; thành lập sơ đồ cực đại gradient ngang và sơ đồ hệ thống đứt gãy kiến tạo sâu.
• Phân tích kết hợp tài liệu trọng lực và địa chấn: Dựa trên mặt cắt cấu trúc địa chấn 2 tuyến làm điểm tựa, mô hình hóa trọng lực dọc tuyến để xác định mối quan hệ tương quan giữa vận tốc sóng dọc ($V_P$) và mật độ đất đá ($\rho$) cho các lớp cấu trúc chính.
• Giải bài toán ngược trọng lực 2D/3D cho hệ thống các tuyến đo xa tuyến địa chấn, làm cơ sở xây dựng bản đồ ranh giới cấu trúc trên toàn diện tích miền Bắc.

Chương 4: Đặc điểm cấu trúc sâu vỏ Trái đất miền Bắc Việt Nam

Chương 4 tổng hợp các kết quả phân tích để mô tả chi tiết đặc điểm hình thái và độ sâu phân bố của các bề mặt ranh giới cấu trúc chính:

• Bề mặt móng kết tinh: Phân bố phức tạp, biến thiên từ lộ ra trên mặt đất tại các khối nhô vùng núi cao đến độ sâu 8–9 km tại vùng trũng sụt Kainozoi đồng bằng Sông Hồng (miền võng Hà Nội). Miền Đông Bắc có bề mặt móng biến động từ 2 đến 6 km; miền Tây Bắc biến động từ 0 đến 7–8 km; miền Trường Sơn (Bắc Trung Bộ) biến động từ 0 đến 5–6 km.
• Bề mặt Conrad (ranh giới giữa lớp granit và lớp bazan):
  • Vùng Đông Bắc: Độ sâu phân bố tương đối bình ổn, dao động chủ yếu trong khoảng 12–18 km.
  • Đới Sông Hồng: Bề mặt Conrad nâng cao cục bộ, chiều dày lớp granit mỏng đi đáng kể tại các trũng Kainozoi (khoảng 10–12 km).
  • Vùng Tây Bắc và các vùng còn lại: Bề mặt Conrad biến động phức tạp, chìm sâu tại các đới uốn nếp và vòm nâng vùng núi cao, đạt độ sâu từ 18 đến 24 km.
• Bề mặt Moho (đáy vỏ Trái đất):
  • Vùng Đông Bắc: Bề mặt Moho biến động bình ổn, độ sâu nằm trong khoảng 28–36 km (công trình trước đây ước tính 28–42 km).
  • Đới Sông Hồng: Bề dày vỏ Trái đất mỏng đi rõ rệt dọc theo đới tách giãn dạng Rift Sông Hồng và miền võng Hà Nội.
  • Vùng Tây Bắc và các vùng còn lại: Bề mặt Moho phân dị sâu sắc, dao động từ 26 km đến 38–40 km. Tại khu vực trũng Sông Đà – Tú Lệ, bề mặt Moho sâu hơn tới 12 km so với các công bố trọng lực trước đó; tại phía Tây vòm nâng Sông Mã, Moho sâu hơn khoảng 8 km.

Kết quả và những đóng góp mới

Luận án đã đạt được các kết quả khoa học và đóng góp mới sau:

1. Xác lập mặt cắt vận tốc và cấu trúc phân tầng vỏ Trái đất: Trên cơ sở phân tích tài liệu địa chấn dò sâu thực nghiệm dọc theo 02 tuyến đo Thái Nguyên – Hòa Bình và Hòa Bình – Thanh Hóa, luận án đã xây dựng mặt cắt cấu trúc vỏ Trái đất có độ tin cậy định lượng cao với các thông số phân lớp:
   • Lớp trầm tích: Vận tốc sóng dọc trung bình $V_P < 5,5\text{ km/s}$, độ sâu đáy lớp biến đổi từ $0\text{ đến }6\text{ km}$.
   • Lớp granit: Vận tốc sóng dọc $V_P \approx 6,0 - 6,2\text{ km/s}$, độ sâu đáy lớp biến đổi từ $10\text{ đến }18\text{ km}$.
   • Lớp bazan: Vận tốc sóng dọc $V_P \approx 6,8 - 7,0\text{ km/s}$, độ sâu đáy lớp thay đổi từ nông nhất $26\text{ km}$ đến sâu nhất $38\text{ km}$.
   • Lớp dưới vỏ (manti trên): Vận tốc sóng dọc $V_P \approx 8,0\text{ km/s}$.
2. Định chuẩn bài toán ngược trọng lực bằng tài liệu địa chấn tựa: Sử dụng mặt cắt địa chấn dò sâu làm tài liệu tựa để giải bài toán mô hình hóa trọng lực, luận án đã xác định quy luật tương quan giữa vận tốc truyền sóng $V_P$ và mật độ $\rho$ của các lớp cấu trúc trong vỏ Trái đất. Kết quả này giúp giảm đáng kể tính đa trị của bài toán ngược trọng lực, nâng cao độ tin cậy cho các sơ đồ cấu trúc móng kết tinh, mặt Conrad và mặt Moho trên toàn bộ lãnh thổ miền Bắc Việt Nam.
3. Kiến nghị ứng dụng: Kết quả mô hình cấu trúc sâu và hệ thống đứt gãy kiến tạo được hoàn thiện là cơ sở dữ liệu quan trọng phục vụ công tác đánh giá nguy cơ tai biến địa chất (động đất kích thích, trượt lở), nghiên cứu địa động lực học hiện đại và định hướng tìm kiếm khoáng sản sâu.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Căn cứ trên các nội dung văn bản luận án trình bày:

• Hạn chế:
  • Công tác nổ mìn phát sóng địa chấn chỉ được thực hiện vào ban ngày tại các lỗ khoan nông (~30 m), dẫn đến việc băng sóng thu được chịu ảnh hưởng bởi phông nhiễu dao động giao thông và hoạt động dân sinh.
  • Số lượng tuyến địa chấn dò sâu trực tiếp mới chỉ thực hiện được 02 tuyến (tổng chiều dài ~260 km), do đó cấu trúc vỏ Trái đất tại các khu vực xa tuyến vẫn phải dựa trên phép ngoại suy giải bài toán ngược trọng lực.
• Hướng nghiên cứu tiếp:
  • Khảo sát bổ sung các tuyến địa chấn dò sâu mới cắt qua các miền cấu trúc phức tạp còn lại ở Tây Bắc và Bắc Trung Bộ.
  • Tích hợp đồng thời tài liệu địa chấn dò sâu, địa chấn động đất mạng trạm dày và đo sâu từ Tellua băng rộng để giải bài toán nghịch đảo liên kết đa tham số (vận tốc đàn hồi, mật độ, điện trở suất).

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu chuyên khảo có giá trị chuyên môn cao đối với:

• Nghiên cứu sinh, học viên và giảng viên chuyên ngành Địa vật lý, Địa chất cấu tạo, Địa kiến tạo và Thăm dò khoáng sản tại các trường đại học và viện nghiên cứu; cung cấp cơ sở phương pháp luận về việc kết hợp địa chấn dò sâu và trọng lực.
• Các cơ quan quản lý và nghiên cứu chuyên ngành (Viện Địa chất, Viện Vật lý Địa cầu, Tổng cục Địa chất và Khoáng sản, Tập đoàn Dầu khí Việt Nam) trong việc đánh giá hiểm họa động đất, phân vùng địa động lực, khảo sát nền móng công trình trọng điểm quốc gia và tìm kiếm tài nguyên khoáng sản.
• Các nội dung đáng tham khảo: Quy trình kỹ thuật xử lý BĐTK hiệu, phương pháp $t_0$, thuật toán mô hình hóa lý thuyết tia Eikonal và sơ đồ phân bố độ sâu các bề mặt móng kết tinh, Conrad, Moho miền Bắc Việt Nam.

Câu hỏi thường gặp

1. Hệ thống quan sát và thông số kỹ thuật của 02 tuyến địa chấn dò sâu trong luận án được thiết kế như thế nào?
Hai tuyến đo gồm tuyến T1 (Thái Nguyên – Hòa Bình) và tuyến T2 (Hòa Bình – Thanh Hóa), mỗi tuyến dài xấp xỉ 130 km. Nguồn nổ gồm 3 vị trí/tuyến (đầu, giữa, cuối tuyến), mỗi vị trí nổ 2 lỗ khoan sâu ~30 m, đường kính 200–300 mm, lượng thuốc nổ 550–1005 kg, kích nổ cách nhau 3–7 giây (tổng cộng 12 vụ nổ). Hệ thống thu sóng sử dụng 200 máy REFTEK-125 (tần số 4,5 Hz, 24 bit, bộ nhớ 64 MB), định vị và đồng bộ thời gian bằng GPS vệ tinh, khoảng cách đặt máy 500–900 m, tốc độ lấy mẫu 250 mẫu/giây và thời gian ghi 15 phút.

2. Vận tốc sóng dọc ($V_P$) và độ sâu của các tầng cấu trúc vỏ Trái đất miền Bắc được xác định cụ thể ra sao?
Theo kết quả phân tích địa chấn dò sâu: Lớp trầm tích có $V_P < 5,5\text{ km/s}$ (đáy lớp sâu 0–6 km); Lớp granit có $V_P \approx 6,0 - 6,2\text{ km/s}$ (đáy lớp sâu 10–18 km); Lớp bazan có $V_P \approx 6,8 - 7,0\text{ km/s}$ (đáy lớp sâu từ 26 km đến 38 km); Lớp dưới vỏ (manti trên) có $V_P \approx 8,0\text{ km/s}$.

3. Việc kết hợp tài liệu địa chấn dò sâu giải quyết được vấn đề gì của bài toán trọng lực?
Bài toán ngược trọng lực có tính đa trị tương đối cao, khiến các sơ đồ cấu trúc vỏ xây dựng trước đó có sự khác biệt lớn. Luận án sử dụng mặt cắt cấu trúc vận tốc từ 2 tuyến địa chấn dò sâu làm tài liệu tựa để mô hình hóa trọng lực, từ đó xác lập mối quan hệ thực nghiệm giữa mật độ ($\rho$) và vận tốc sóng ($V_P$). Mối quan hệ này giúp cố định tham số và giảm thiểu tính đa trị khi giải bài toán ngược trọng lực cho các tuyến đo khác trên toàn lãnh thổ.

4. Vận tốc ranh giới ($v_{rg}$) trong phương pháp địa chấn khúc xạ được tính toán theo công thức nào từ biểu đồ thời khoảng hiệu?
Biểu đồ thời khoảng hiệu được thành lập theo công thức $\theta(x) = t_1(x) - t_2(x) + T = t_1(x) + [T - t_2(x)]$, trong đó $T$ là thời gian tương hỗ giữa hai điểm nổ. Vận tốc ranh giới được tính bằng công thức: $$v_{rg} = \frac{2 \cos\varphi}{\frac{d\theta(x)}{dx}}$$ Khi góc nghiêng ranh giới nhỏ ($\varphi = 10^\circ - 15^\circ$), công thức rút gọn thành $v_{rg} \approx 2 / \left(\frac{d\theta(x)}{dx}\right)$.

5. Kết quả khảo sát cấu trúc Moho tại vùng Tây Bắc trong luận án có điểm gì khác biệt so với các công bố trước đó?
Kết quả phân tích kết hợp của luận án chỉ ra bề mặt Moho ở Tây Bắc có độ sâu dao động từ 26 đến 38–40 km. Đáng chú ý, tại khu vực trũng Sông Đà – Tú Lệ, bề mặt Moho sâu hơn tới 12 km, và tại khu vực phía Tây vòm nâng Sông Mã sâu hơn khoảng 8 km so với các kết quả nghiên cứu bằng tài liệu trọng lực đơn thuần đã công bố trước đây.

Kết luận

Luận án "Mô hình cấu trúc vỏ Trái đất miền Bắc Việt Nam trên cơ sở tài liệu địa chấn và trọng lực" đã xây dựng thành công mô hình cấu trúc 4 phân tầng vỏ Trái đất và manti trên dọc theo 02 tuyến địa chấn dò sâu thực nghiệm Thái Nguyên – Hòa Bình và Hòa Bình – Thanh Hóa. Bằng phương pháp luận sử dụng mặt cắt địa chấn làm tài liệu tựa định chuẩn quan hệ vận tốc sóng và mật độ đất đá, công trình đã giải quyết căn bản hạn chế về tính đa trị của bài toán ngược trọng lực Bouguer tỷ lệ 1:500.000. Kết quả nghiên cứu cung cấp hệ thống sơ đồ độ sâu bề mặt móng kết tinh, mặt Conrad, mặt Moho và đứt gãy kiến tạo có độ tin cậy định lượng cao, đóng góp cơ sở dữ liệu quan trọng cho các nghiên cứu địa động lực, đánh giá tai biến địa chất và điều tra tài nguyên khoáng sản tại miền Bắc Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC SÂU VỎ TRÁI ĐẤT MIỀN BẮC VIỆT NAM 1. SƠ LƯỢC VỀ CẤU TRÚC ĐỊA CHẤT KHU VỰC NGHIÊN CỨU Trên cơ sở các tài liệu địa chất, kiến tạo, địa vật lý hiện có, những kết quả nghiên cứu địa chất có thể thấy rằng khu vực Miền Bắc Việt Nam có bốn miền cấu trúc: Đông Bắc Bộ, Tây Bắc Việt Nam, Bắc Trung Bộ và Thượng Lào. Ranh giới giữa chúng là các đứt gãy lớn như Sông Hồng, Lai Châu-Điện Biên và Sông Mã [2, 33, 35]. Bình đồ cấu trúc trong mỗi miền gồm có các cấu trúc vòm, phức nếp lồi, phức nếp lõm, các trũng chồng gối, các hố sụt và cấu trúc tách giãn dạng Rift.

Miền Đông Bắc Bộ đặc trưng bởi kiểu cấu trúc đẳng thước, vòng cung, trong đó có phức nếp lồi Sông Lô, phức nếp lồi Dãy núi Con Voi, phức nếp lồi Bắc Thái - Hạ Lang, phức nếp lồi Quảng Ninh, phức nếp lõm Sông Gâm, phức nếp lõm An Châu, võng chồng Sông Hiến. Ranh giới giữa các cấu trúc thường là đứt gãy: Sông Chảy, Sông Phó Đáy, Phú Lương-Yên Minh, QL13A-Sông Thương và Yên Tử. Ngoài ra còn có cấu trúc dạng Rift Sông Hồng và các hố sụt: Cao Bằng, Thất Khê, Lộc Bình, Hoành Bồ. Miền Tây Bắc Việt Nam đặc trưng bởi kiểu cấu trúc tuyến tính, kéo dài theo phương tây bắc - đông nam, trong đó có phức nếp lồi Fansipan, phức nếp lồi Sông Mã, phức nếp lõm Sông Đà, trũng chồng gối Tú Lệ.

Ranh giới giữa các cấu trúc cũng là các đứt gãy Phong Thổ, Than Uyên, Mường La-Bắc Yên- Chợ Bờ, Sơn La. Ngoài ra còn có các hố sụt, trũng - địa hào Kainozoi: Nghĩa Lộ, Hoà Bình - Bất Bạt, Thanh Hoá. 7 102 00' 103 00' 104 00' 105 00' 106 00' 107 00' 108 00' Trung Quèc Trung Quèc 23 23 00' 00' g·y Cao B»ng - Trµ LÜnh Hµ Hµ HµGiang Hµ Hµ Hµ Hµ Hµ HµGiang Giang Giang Giang Giang Giang Giang Giang Cao Cao CaoB»ng Cao Cao Cao Cao Cao Cao B»ng B»ng B»ng B»ng B»ng B»ng B»ng B»ng Ic Ic Ic Ic Ic Ic Ia Ia Ia Ia Ia Ia Lµo Lµo LµoCai Lµo Lµo Lµo Lµo Lµo LµoCai Cai Cai Cai Cai Cai Cai Cai g·y Yªn B×nh X· g·y M­êng TÌ IV IV IV Ia Ia Ia Ia Ia Ia IV IV IV Ib Ib Ib Ib Ib Ib Ia Ia Ia IIa IIa IIa Ia Ia Ia Ih Ih Ih Ih Ih Ih IIa IIa IIa B¾c B¾c B¾cK¹n B¾c B¾c B¾c B¾c B¾c B¾c K¹n K¹n K¹n K¹n K¹n K¹n K¹n K¹n km20 10 0 20 40 60 80km g·y B×nh Gia - ThÊt Khª 22 Lai Lai Lai Lai Lai LaiCh©u Ch©u Ch©u LaiCh©u Lai Lai Ch©u Ch©u Ch©u Ch©u Ch©u 22 00' Ie Ie Ie Ie Ie Ie Ic Ic Ic 00' Ic Ic Ic L¹ng L¹ng L¹ng L¹ngS¬n L¹ng L¹ng L¹ng L¹ng L¹ng S¬n S¬n S¬n S¬n S¬n S¬n S¬n S¬n Tuyªn Tuyªn TuyªnQuang Tuyªn Tuyªn Tuyªn Tuyªn Tuyªn TuyªnQuang Quang Quang Quang Quang Quang Quang Quang IIc IIc IIc IIc IIc IIc Yªn Yªn YªnB¸i Yªn Yªn Yªn Yªn Yªn Yªn B¸i B¸i B¸i B¸i B¸i B¸i B¸i B¸i IId IId IId IId IId IId Ic Ic Ic Ig Ig Ig Ig Ig Ig Ic Ic Ic Id Id Id Id Id Id TP.Th¸i Th¸i Th¸i TP. Th¸i Th¸iNguyªn Nguyªn Nguyªn Th¸iNguyªn Th¸i Th¸i Nguyªn Nguyªn Nguyªn Nguyªn Nguyªn IIb IIb IIb IIb IIb IIb S¬n S¬n S¬n Ig Ig Ig Ig Ig Ig S¬nLa La La TP.