Tài liệu Tiếp cận địa mạo trong nghiên cứu các hoạt động tân kiến tạo khu vực dãy núi con voi, đoạn lào cai yên bái

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ---------------- Nguyễn Phúc Đạt TIẾP CẬN ĐỊA MẠO TRONG NGHIÊN CỨU CÁC HOẠT ĐỘNG TÂN KIẾN TẠO KHU VỰC DÃY NÚI CON VOI ĐOẠN LÀO CAI - YÊN BÁI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2017 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ---------------- Nguyễn Phúc Đạt TIẾP CẬN ĐỊA MẠO TRONG NGHIÊN CỨU CÁC HOẠT ĐỘNG TÂN KIẾN TẠO KHU VỰC DÃY NÚI CON VOI ĐOẠN LÀO CAI - YÊN BÁI Chuyên ngành: Địa mạo và cổ địa lý Mã số: 60440218 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Vũ Văn Phái TS. Ngô Văn Liêm XÁC NHẬN HỌC VIÊN ĐÃ CHỈNH SỬA THEO GÓP Ý CỦA HỘI ĐỒNG Giáo viên hướng dẫn Chủ tịch hội đồng chấm luận văn thạc sĩ khoa học PGS.TS. Vũ Văn Phái PGS.TS. Đặng Văn Bào Hà Nội - 2017 LỜI CẢM ƠN Trước hết, học viên xin được bày tỏ lòng biết ơn và chân thành cảm ơn tới PGS.TS. Vũ Văn Phái, TS. Ngô Văn Liêm, những người đã trực tiếp hướng dẫn luận văn tận tình chỉ bảo học viên tìm ra hướng nghiên cứu, phương pháp tiếp cận, giải quyết vấn đề… Nhờ vậy mà học viên có thể hoàn thành tốt luận văn cao học của mình. Trong quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện đề tài của mình, học viên còn nhận được nhiều sự quan tâm, góp ý, hỗ trợ, quý báu của quý Thầy, Cô và các đồng nghiệp, bạn bè, người thân. Học viên xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới: Quý Thầy, Cô giáo khoa Địa lý, Phòng sau Đại học trường Đại học Khoa học Tự nhiên, đã tạo điều kiện trong quá trình học tập, các thủ tục cần thiết trong quá trình bảo vệ luận văn. Trưởng Phòng Đỗ Thị Yến Ngọc và Toàn bộ đồng nghiệp Phòng Kiến tạo Địa mạo đã hết sức giúp đỡ, tạo điều kiện trong quá trình làm việc công tác để học viên có thể thực hiện luận văn của mình suôn sẻ. Học viên xin được bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến đề tài “Tính phân đoạn của đới đứt gãy Sông Hồng, Sông Lô trong Đệ Tứ và vai trò của nó trong đánh giá địa chấn kiến tạo và tai biến địa chất” do TS. Ngô Văn Liêm và nnk đã tạo điều kiện cung cấp cơ sở dữ liệu, đồng thời cho học viên tham gia để giúp thực hiện tốt công việc nghiên cứu của mình. Xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới Ths. Lê Văn Hoàn (Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học - ĐHKHTN), Ths. Đỗ Trung Hiếu (Khoa Địa lý ĐHKHTN), Ths. Hồ Tiến Chung (Phòng Kiến tạo Địa mạo - Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản), Ths. Vũ Ngọc Minh (Liên đoàn bản đồ địa chất miền Bắc), đã trao đổi, góp ý thẳng thắn giúp học viên nâng cao nhận thức, trình độ, đảm bảo chất lượng luận văn. Hà Nội, ngày tháng năm 2017 HỌC VIÊN Nguyễn Phúc Đạt i MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN........................................................................................................................ i MỞ ĐẦU ............................................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết của đề tài ................................................................................................ 1 2. Mục tiêu nghiên cứu...................................................................................................... 2 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ................................................................................. 2 4. Nhiệm vụ nghiên cứu .................................................................................................... 4 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn....................................................................................... 4 6. Cơ sở dữ liệu ................................................................................................................. 5 7. Cấu trúc luận văn .......................................................................................................... 5 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................................................................................................................... 6 1.1. Tổng quan về tình hình nghiên cứu ............................................................................ 6 1.1.1. Các vấn đề nghiên cứu chung ............................................................................... 6 1.1.1.1. Tân kiến tạo ..................................................................................................... 6 1.1.1.2. Địa mạo học .................................................................................................... 8 1.1.1.3. Sự phát triển của địa mạo kiến tạo................................................................. 9 1.1.1.4. Mối tương quan giữa địa hình với các chuyển động Tân kiến tạo ................ 11 1.1.2. Tình hình nghiên cứu ứng dụng địa mạo trong đánh giá hoạt động Tân kiến tạo......................................................................................................................... 14 1.1.2.1. Tình hình nghiên cứu ứng dụng địa mạo trong đánh giá hoạt động Tân kiến tạo trên thế giới ..................................................................................................... 14 1.1.2.2. Tình hình nghiên cứu ứng dụng địa mạo trong đánh giá hoạt động Tân kiến tạo ở Việt Nam ...................................................................................................... 17 1.1.2.3. Tình hình nghiên cứu địa mạo và Tân kiến tạo khu vực Dãy Núi Con Voi ... 19 1.1.2.4. Nhận xét các thành tựu có trước và định hướng nghiên cứu của luận văn .. 20 1.1.3. Cơ sở lý luận khoa học......................................................................................... 21 1.2. Các phƣơng pháp nghiên cứu và quy trình nghiên cứu .......................................... 23 1.2.1. Phương pháp tổng hợp, phân tích tài liệu .......................................................... 24 1.2.2. Nhóm các phương pháp nghiên cứu địa mạo..................................................... 25 1.2.2.1. Nhóm các phương pháp nghiên cứu địa mạo truyền thống .......................... 25 1.2.2.2. Nhóm các phương pháp nghiên cứu chỉ số địa mạo-kiến tạo ....................... 26 1.2.3. Nhóm phương pháp viễn thám và GIS ............................................................... 34 1.2.3.1. Phương pháp viễn thám................................................................................. 34 1.2.3.2. Phương pháp GIS .......................................................................................... 35 1.2.4. Phương pháp thực địa ......................................................................................... 35 1.2.5. Phương pháp chuyên gia ..................................................................................... 36 1.2.6. Quy trình nghiên cứu ........................................................................................... 37 ii CHƢƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM ĐỊA MẠO KHU VỰC DÃY NÚI CON VOI ...................... 40 2.1. Vị trí địa lý khu vực nghiên cứu ................................................................................ 40 2.2. Đặc điểm các nhân tố chính ảnh hƣởng tới địa hình khu vực Dãy Núi Con Voi và vùng lân cận................................................................................................................... 41 2.2.1. Đặc điểm địa chất ................................................................................................. 41 2.2.2. Đặc điểm kiến tạo ................................................................................................. 42 2.2.3. Đặc điểm khí hậu, thủy văn ................................................................................. 44 2.2.4. Đặc điểm thực vật ................................................................................................. 44 2.3. Đặc điểm Địa mạo khu vực nghiên cứu .................................................................... 45 2.3.1. Nguyên tắc thành lập bản đồ địa mạo khu vực nghiên cứu .............................. 45 2.3.2. Đặc điểm các kiểu nguồn gốc địa hình khu vực nghiên cứu ............................. 46 2.3.2.1. Địa hình nguồn gốc kiến tạo ......................................................................... 50 2.3.2.2. Địa hình bóc mòn .......................................................................................... 52 2.3.2.3. Địa hình Karst ............................................................................................... 56 2.3.2.4. Địa hình do dòng chảy và tích tụ hỗn hợp khác ............................................ 57 CHƢƠNG 3: PHÂN TÍCH MỐI TƢƠNG QUAN GIỮA CÁC ĐẶC ĐIỂM ĐỊA MẠO VỚI HOẠT ĐỘNG TÂN KIẾN TẠO KHU VỰC NGHIÊN CỨU ........... 63 3.1. Phân tích lựa chọn các chỉ số địa mạo trong đánh giá hoạt động Tân kiến tạo khu vực nghiên cứu............................................................................................................ 63 3.1.1. Mối tương quan giữa các đối tượng địa mạo và biểu hiện mức độ hoạt động kiến tạo hiện đại trong khu vực nghiên cứu...................................................................... 63 3.1.2. Các chỉ số địa mạo được chọn lọc ....................................................................... 65 3.2. Kết quả phân tích các chỉ số Địa mạo khu vực nghiên cứu .................................... 66 3.2.1. Kết quả tính toán chỉ số HI và đường cong HC ................................................. 68 3.2.2. Kết quả tính toán chỉ số SL.................................................................................. 72 3.2.3. Kết quả tính toán chỉ số Smf................................................................................ 76 3.2.4. Kết quả tính toán chỉ số Bs .................................................................................. 79 3.2.5. Đánh giá tổng hợp các chỉ số địa mạo ................................................................ 82 3.3. Đánh giá mức độ hoạt động kiến tạo khu vực nghiên cứu ...................................... 85 KẾT LUẬN ......................................................................................................................... 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 87 iii DANH MỤC HÌNH Hình 1. Sơ đồ khu vực nghiên cứu ..............................................................................3 Hình 1.1. Cấu trúc uốn nếp và biểu hiện của chúng trong địa hình ............................. 12 Hình 1.2. Địa hình phản ánh hoạt động đứt gãy ......................................................13 Hình 1.3. Đường cong HC và chỉ số HI ....................................................................27 Hình 1.4. Mô hình chỉ số bất đối xứng bồn thu nước (AF) .......................................28 Hình 1.5 mô hình chỉ số độ uốn cong trước núi (Smf) ..............................................29 Hình 1.6. Mô hình chỉ số giữa độ rộng đáy thung lũng và độ cao của nó (Vf ) .......30 Hình 1.7. Mô hình chỉ số gradient dòng chảy (SL) ..................................................32 Hình 1.8. Mô hình chỉ số Bs .....................................................................................33 Hình 1.9. Quy trình nghiên cứu ................................................................................37 Hình 2.1. Ranh giới khu vực nghiên cứu 40 Hình 2.2. Sơ đồ kiến tạo-địa động lực khu vực đới đứt gãy Sông Hồng, Sông Lô và vùng kế cận ..........................................................................................................43 Hình 2.3. Bản đồ Địa mạo dãy núi Con Voi đoạn (Lào Cai - Yên Bái)...................48 Hình 2.4. Chú giải bản đồ Địa mạo dãy núi Con Voi đoạn (Lào Cai - Yên Bái) ....49 Hình 3.1. Các lưu vực được xác định trong khu vực nghiên cứu .............................67 Hình 3.2. Các lưu vực có mức độ hoạt động kiến tạo mạnh trong khu vực có dạng đường tương đối thẳng và gập khúc .........................................................................69 Hình 3.3. Các lưu vực có mức độ hoạt động kiến tạo tương đối trong khu vực có dạng đường hơi lõm và dạng uốn chữ “S” ..........................................................70 Hình 3.4. Các lưu vực có mức độ hoạt động kiến tạo yếu trong khu vực có dạng đường cong tương đối lõm ........................................................................................70 Hình 3.5. Mức độ hoạt động kiến tạo các lưu vực theo chỉ số HI ............................71 Hình 3.6. Các đứt gãy được giải đoán trên ảnh viễn thám .......................................70 Hình 3.7. Chồng ghép các điểm SL lên nền các đứt gãy song song .........................71 Hình 3.8. Mức độ hoạt động kiến tạo các lưu vực theo chỉ số SL ............................75 Hình 3.9. Mức độ hoạt động kiến tạo các lưu vực theo chỉ số Smf ..........................78 Hình 3.10. Mức độ hoạt động kiến tạo các lưu vực theo chỉ số Bs ..........................81 Hình 3.11. Sơ đồ phân cấp mức độ hoạt động kiến tạo khu vực nghiên cứu ...........84 v DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1. Chỉ số HI các lưu vực trong khu vực nghiên cứu .....................................68 Bảng 3.2. Chỉ số SL các lưu vực trong khu vực nghiên cứu .....................................71 Bảng 3.3. Chỉ số Smf các lưu vực trong khu vực nghiên cứu ...................................76 Bảng 3.4. Chỉ số Bs các lưu vực trong khu vực nghiên cứu .....................................79 Bảng 3.5. Chỉ số Địa mạo tổng hợp các lưu vực trong khu vực nghiên cứu ............78 vi DANH MỤC ẢNH Ảnh 2.1. Bề mặt vách đứt gãy kéo dài phương TB - ĐN tại Bảo Hà (Ảnh: Ngô Văn Liêm) ................................................................................................50 Ảnh 2.2. Bề mặt sườn thoái hóa tại khu vực Ngòi Thâu (Ảnh: Ngô Văn Liêm) .......51 Ảnh 2.3. Bề mặt sườn thoái hóa tại Làng Dông Mông (Ảnh: Trần Văn Phong) ......51 Ảnh 2.4. Các đỉnh, cụm đỉnh sụt bậc được quan sát tại khu vực Làng Khay (Ảnh:Trần Văn Phong) ..............................................................................................52 Ảnh 2.5. Bề mặt sườn bóc mòn vật liệu dốc 200 - 300 quan sát ở Trại Hút (Ảnh: Ngô Văn Liêm) ................................................................................................54 Ảnh 2.6. Các đồi trung bình - cao bóc mòn tại khu vực Quy Mông được quan sát từ đền Ông Hùng Cà Chua (Ảnh: Ngô Văn Liêm) ....................................................55 Ảnh 2.7. Bề mặt các sườn xâm thực ở cánh ĐB dãy núi Con Voi được quan sát tại khu vực Làng Cha (Ảnh: Trần Văn Phong) .........................................................55 Ảnh 2.8. Bề mặt bóc mòn từ các thành tạo thềmxâm thực Neogen bậc III tại xóm Đinh, xã Lan Đình, cao gần 50m (Ảnh: Ngô Văn Liêm) ............................58 Ảnh 2.9. Bề mặt bóc mòn từ các thành tạo thềmxâm thực Neogen bậc III tại khu vực Ngòi Vải, độ cao trên dưới 50m (Ảnh: Trần Văn Phong) ......................58 Ảnh 2.10. Thềm tích tụ bậc I tại khu vực Đông Trang (Ảnh: Ngô Văn Liêm) ..........59 Ảnh 2.11. Các bậc thềm tích tụ và bãi bồi được quan sát tại bờ trái sông Hồng, đoạn Đông Trang - Ngòi Nhoi (Ảnh: Trần Văn Phong) ...........................................59 Ảnh 2.12. Thềm tích tụ bậc 2 tại khu vực Làng Na (Ảnh: Ngô Văn Liêm) ...............60 Ảnh 2.13. Thềm tích tụ bậc 2 tại khu vực đền Đông Cuông (Ảnh: Ngô Văn Liêm) .... 60 Ảnh 2.14. Bãi bồi ở khu vực Khê Chê (Ảnh: Trần Văn Phong) ................................61 Ảnh 2.15. Bề mặt dải tích tụ a-d miền núi dọc men theo suối Ngòi Chơ, khu vực Khê Chê, Làng Chò (Ảnh: Trần Văn Phong) ..............................................61 Ảnh 2.16. Bề mặt dải tích tụ a-d miền núi dọc men theo suối tại khu vực Làng Khoa (Ảnh: Ngô Văn Liêm) .............................................................................62 Ảnh 2.17. Bề mặt tích tụ tàn sườn tích tại khu vực Làng Dông Mông với vật chất chủ yếu gồm bột, sạn, dăm (Ảnh: Ngô Văn Liêm) ....................................................62 vii CÁC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT DNCV Dãy núi Con Voi ĐGSH Đứt gãy Sông Hồng ĐGSC Đứt gãy Sông Chảy DEM Mô hình số độ cao GIS Hệ thông tin Địa lý (Geographic Information System) HI Chỉ số tích phân độ cao AF Chỉ số bất đối xứng lưu vực Smf Chỉ số độ uốn khúc trước núi Vf Chỉ số tương quan giữa độ rộng đáy thung lũng và độ cao của nó SL Chỉ số gradient chiều dài dòng chảy Bs Chỉ số hình dạng lưu vực sông suối TB Tây Bắc ĐN Đông Nam ĐB Đông Bắc TN Tây Nam TB - ĐN Tây Bắc - Đông Nam ĐB - TN Đông Bắc - Tây Nam B - TB Bắc, Tây Bắc B - ĐB Bắc, Đông Bắc N - TN Nam, Tây Nam N - ĐN Nam, Đông Nam viii MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Vận động tân kiến tạo là giai đoạn cuối cùng trong lịch sử hình thành và phát triển của tự nhiên được cho là diễn ra trong Neogen - Đệ tứ, có cường độ mạnh mẽ còn được kéo dài đến ngày nay, giai đoạn này tiếp tục hoàn thiện các điều kiện tự nhiên làm cho Trái đất có diện mạo và đặc điểm tự nhiên như bây giờ. Chúng được thể hiện bởi một số hoạt động như dịch chuyển mảng kiến tạo, hoạt động đứt gãy, tách giãn, nâng hạ,… Nghiên cứu vận động tân kiến tạo có ý nghĩa to lớn không chỉ trong vạch định, khoanh vi khai thác khoáng sản (dầu khí, than nâu, boxit, nước khoáng nóng,…), mà còn hỗ trợ hữu ích cho công tác dự báo, phòng chống tai biến thiên nhiên (động đứt, nứt đất, xói lở bờ biển,…). Do đó, nghiên cứu các hoạt động tân kiến tạo có ý nghĩa quan trọng trong công tác tìm kiếm thăm dò các mỏ khoáng sản và đánh giá dự báo thiên tai, góp phần tư vấn cho công tác quy hoạch quản lý các khu, công trình dân sinh, giảm thiểu những thiệt hại khôn lường do tai biến gây ra, góp phần phát triển kinh tế - xã hội. Địa mạo học với những luận điểm khoa học đặc trưng đã thể hiện được sự liên quan chặt chẽ, và có tính móc nối với các ngành thuộc khoa học Trái đất khác, trong đó có tân kiến tạo. Sự liên quan này được thể hiện ở việc địa mạo và Tân kiến tạo đều có chung một đối tượng nghiên cứu - đó là địa hình mặt đất. Do mối tương quan mật thiết này mà địa mạo được coi như một trong những hướng tiếp cận cơ bản trong nghiên cứu tân kiến tạo. Những nghiên cứu giai đoạn ban đầutừng đưa ra hệ thống cơ sở lý thuyết, khái quát hóa mối quan hệ giữa địa mạo và tân kiến tạo được trình bày phổ biếnqua các giáo trình, công trình, bài báo,…. Theo thời gian, hướng tiếp cận nghiên cứu lượng hóa đặc điểm địa hình trong mối tương quan với các hoạt động kiến tạo ngày càng được phát triển rộng nhờ vào sự tiến bộ khoa học (các phần mềm GIS).Theo đó, các kết quả nghiên cứu được đánh giá qua những con số, cho độ tin cậy cao hơn và phần nào tương đối trùng khớp với các nghiên cứu phân tích định tuổi khác. Vì vậy, học viên nhận định đây là cách tiếp cận khoa học, hiệu quả và mang tính tối ưu không chỉ về mặt chất lượng khoa học mà còn tiết kiệm chi phí kinh tế, đặc biệt hữu dụng trong giai đoạn nghiên cứu tiền đề, đi trước định hướng cho các hướng tiếp cận khác sau này,… Khu vực dãy núi Con Voi trước đây từng được các nhà địa chất trong nước nghiên cứu khả năng hoạt động kiến tạo theo các hướng khác nhau: nghiên cứu 1 trường ứng suất (Nguyễn Đăng Túc, 2004),nghiên cứu thạch học, khoáng vật và thành phần địa hóa khoáng vật (2015), một số tiếp cận nghiên cứu theo hướng địa mạo như của Lê Đức An, Đào Đình Bắc (2004), Ngô Văn Liêm (2012, 2015, 2016),…, đa số những tiếp cận theo hướng địa mạo đều phân tích định lượng hoặc bán định lượng các yếu tố hình thái địa hình. Tuy vậy, kết quả nghiên cứu thường trên tỷ lệ nhỏ, đồng thời còn mang tính riêng lẻ và chưa tổng hợp. Dãy núi Con Voi mang mang những đặc điểm hình thái địa hình có tính quy luật, phân dị và biến đổi dần đều theo phương TB - ĐN, sự dị thường địa hình trên cơ sở đồng nhất mức độ kháng cắt của đá (dãy núi Con Voi được cấu thành chủ yếu từ các đá biến chất) và điều kiện khí hậu địa phương (nằm trong tiểu vùng khí hậu Hoàng Liên Sơn) khiến cho yếu tố các hoạt động kiến tạo đóng vai trò chủ đạo trong quy định đặc điểm phân dị địa hình. Mặt khác, để nghiên cứu sự phân dị địa hình của một khu vực thì khoa học Địa mạo có thể đáp ứng được tốt nhất, đặc biệt thể hiện qua các yếu tố trắc lượng hình thái. Do đó, học viên cho rằng việc lựa chọn khu vực dãy núi Con Voi trong tiếp cận khoa học Địa mạo để nghiên cứu, đánh giá các hoạt động kiến tạo sẽ mang tính logic, hợp lý và có ý nghĩa về mặt khoa học. 2. Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu, phân tích để xác lập được mối tương quan giữa các đặc trưng địa mạo và hoạt động tân kiến tạo khu vực Dãy Núi Con Voi. Xây dựng tính toán các chỉ số địa mạo để đánh giá mức độ hoạt động kiến tạo hiện đại khác nhau trong khu vực nghiên cứu. 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: là đặc điểm địa hình dãy núi Con Voi và vấn đề nghiên cứu làm sáng tỏ mối quan hệ giữa địa hình và các quá trình địa mạo với mức độ hoạt động kiến tạo khu vực. Phạm vi nghiên cứu về không gian: học viên chọn khu vực nghiên cứu của mình là dãy núi Con Voi kéo dài từ thị trấn Bảo Hà cho đến Qui Mông, phần lớn nằmđịa bàn các huyện Bảo Yên (Lào Cai), Văn Yên và Lục Yên (Yên Bái). Ngoài ra, một phần phía Tây huyện Yên Bình (Yên Bái), và một phần phía Bắc huyện Trấn Yên (Yên Bái). Phạm vi nghiên cứu về khoa học: tiếp cận sử dụng khoa học Địa mạo trong nghiên cứu, phân tích đặc điểm hoạt động kiến tạo khu vực dãy núi Con Voi (đoạn Lào Cai - Yên Bái) trên tỷ lệ 1:50000. 2 Hình 1. Sơ đồ khu vực nghiên cứu 3 4. Nhiệm vụ nghiên cứu Để làm sáng tỏ mối quan hệ giữa đặc điểm Địa mạo (mối tương quan về hình thái địa hình khu vực) và mức độ của các hoạt động kiến tạo trong khu vực dãy núi Con Voi (đoạn Lào Cai - Yên Bái), học viên tiến hành thực hiện các nhiệm vụ nghiên cứu sau: - Tổng hợp các tài liệu có trước liên quan đến vấn đề nghiên cứu: sách, báo, các công trình khoa học,… - Phân tích đặc điểm địa mạo khu vực nghiên cứu trên cơ sở giải đoán ảnh Viễn thám, giải đoán địa hình trên bản đồ tỷ lệ 1:50000, tập trung phân tích các phân dị địa hình, mối tương quan hình thái giữa các dạng địa hình mà có liên quan và thể hiện được mức độ của các hoạt động kiến tạo trong khu vực. - Tiến hành thực địa kiểm chứng, thu thập các dữ liệu bao gồm: nhật ký thực địa, sơ đồ tài liệu thực tế, các ảnh chụp minh chứng ngoài thực tế,… - Thành lập bản đồ Địa mạo khu vực nghiên cứu theo nguyên tắc nguồn gốc hình thái. - Phân tích trắc lượng hình thái các phân dị địa hình, mối tương quan hình thái địa hình được làm rõ từ bản đồ địa mạo khu vực và luận giải chúng theo mức độ các hoạt động kiến tạo trong khu vực nghiên cứu. - Kết quả phân tích, đánh giá và nhận định đặc điểm các hoạt động kiến tạo trong khu vực nghiên cứu. 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Ý nghĩa khoa học: kết quả của đề tài góp phần làm phong phú lý luận khoa học và cách tiếp cận trong nghiên cứu các hoạt động kiến tạo. Làm tiền đề, định hướng cho công tác nghiên cứu ứng dụng cụ thể sau này như: đo Địa vật lý, đo Radon, … Ý nghĩa thực tiễn: kết quả nghiên cứu về các mức độ hoạt động kiến tạo hiện đại khu vực được phân cấp là cơ sở góp phần vào việc đánh giá phòng tránh và giảm thiểu nguy cơ xảy ra các loại tai biến: động đất, trượt lở, đổ lở,… trong khu vực nghiên cứu. Đồng thời, hỗ trợ nhà quản lý đưa ra các chính sách, quy hoạch đúng đắn, hợp lý phục vụ phát triển kinh tế xã hội địa phương. 4 6. Cơ sở dữ liệu Luận văn được xây dựng trên cơ sở tài liệu của chính bản thân học viên thu thập, thực hiện trong quá trình tham gia đề tài nghiên cứu khoa học cấp Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam: “Tính phân đoạn của đới đứt gãy Sông Hồng, Sông Lô trong Đệ Tứ và vai trò của nó trong đánh giá địa chấn kiến tạo và tai biến địa chất”, mã số VAST05.02/14-15; thời gian thực hiện từ năm 2014 2016.Với vai trò là thành viên chính, học viên được giao nhiệm vụ tham gia các đợt khảo sát thực địa, phân tích đặc điểm địa mạo, địa chất, đánh giá hoạt động kiến tạo trẻ theo các chỉ số địa mạo khu vực nghiên cứu. Từ các kết quả đó, học viêncùng cán bộ hướng dẫn và các đồng nghiệp đã công bố 02 bài báo trên tạp chí chuyên ngành có liên quan đến đề tài luận văn.Vì vậy, các kết quả trên là cơ sở tài liệu quan trọng để học viên có thể hoàn thành luận văn này. Ngoài ra, để hoàn thành luận văn này, học viên còn được kế thừa, tham khảo nguồn tài liệu khá phong phú khác cả trong và ngoài nước về những vấn đề có liên quan như: Các loại bản đồ liên quan: Bản đồ địa hình khu vực tỷ lệ 1:50.000; 1:100,000; Bản đồ địa chất và khoáng sản tỷ lệ 1:200,000; Các loại ảnh vệ tinh (SPOT, LANDSAT TM và ETM+) vàmô hình số độ cao (DEM) 1:50.000, Các sách chuyên khảo, bài báo khoa học, báo cáo đề tài, đề án, các luận án, luận văn,… liên quan đến khu vực và lĩnh vực nghiên cứu ở trong và ngoài nước Các phần mềm GIS được học viên sử dụng trong phân tích GIS, tính toán các chỉ số địa mạo, số hóa, biên tập bản đồ,… của luận văn như: Mapinfo, ArcGis, Global Mapper,… 7. Cấu trúc luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo, luận văn có cấu trúc 3 chương như sau: Chƣơng 1: Tổng quan về vấn đề và các phương pháp nghiên cứu Chƣơng 2: Đặc điểm địa mạo khu vực Dãy Núi Con Voi Chƣơng 3: Phân tích mối tương quan giữa các đặc điểm địa mạo với hoạt động tân kiến tạo khu vực nghiên cứu 5 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.1. Tổng quan về tình hình nghiên cứu 1.1.1. Các vấn đề nghiên cứu chung 1.1.1.1. Tân kiến tạo Thuật ngữ tân kiến tạo do Vladimir Obruchev, nhà địa chất người Nga đề xuất đầu tiên vào năm 1948 khi nghiên cứu Địa chất vùng Trung Á [25]. Theo tác giả, khoảng giai đoạn các hoạt động kiến tạo có sức ảnh hưởng lớn, đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành lên bề mặt địa hình hiện đại, khoảng thời gian này được gọi là tân kiến tạo và chúng được cho là bắt đầu từ Đệ Tam. Năm 1989, Spyros B. Pavlides, một nhà địa chất Hy Lạp đưa ra định nghĩa cho rằng tân kiến tạo chuyển động kiến tạo trẻ đã hoặc đang xảy ra ở một khu vực nhất định khi mà khu vực đó trải qua quá trình tạo núi hay những biến động kiến tạo lớn. Như vậy, khởi đầu của tân kiến tạo là không giống nhau cho mỗi khu vực mà phụ thuộc vào bối cảnh kiến tạo của khu vực đó [25]. Trong giáo trình Địa mạo Cấu trúc (Vũ Văn Phái biên dịch năm 2004)[15]có đề cập đến một quan điểm về tân kiến tạo: là môn khoa học nghiên cứu các chuyển động kiến tạo xảy ra trong thời kỳ Neogen - Đệ Tứ, bao gồm cả thời kỳ hiện đại. Trong tân kiến tạo, người ta nghiên cứu hai loại chuyển động là chuyển động kiến tạo mới nhất và chuyển động kiến tạo hiện đại. Như vậy, đã có nhiều luồng quan điểm, ý kiến về khái niệm Tân kiến tạo trên thế giới. Điểm khác biệt ở đây chủ yếu nằm ở mốc thời gian. Có những nhà khoa học cho rằng tân kiến tạo diễn ra từ 65 triệu năm trước, lại có những người cho rằng khoảng thời gian đó chỉ từ 25 triệu năm trở lại đây, cũng có ý kiến đưa ra về các mốc thời gian khác nhau của Tân kiến tạo phụ thuộc vào bối cảnh kiến tạo trong khu vực ấy,… Qua nhiều nghiên cứu, tổng hợp ý kiến, ngày nay khái niệm tân kiến tạo có thể được thống nhất đưa ra là: giai đoạn cuối cùng trong lịch sử hình thành và phát triển của tự nhiên, có cường độ mạnh mẽ còn được kéo dài đến ngày nay, giai đoạn này tiếp tục hoàn thiện các điều kiện tự nhiên làm cho Trái đất có diện mạo và đặc điểm tự nhiên như ngày nay. Được thể hiện bởi một số hoạt động như dịch chuyển mảng kiến tạo, hoạt động đứt gãy, tách giãn, nâng hạ,... Ở Việt Nam, qua các công trình nghiên cứu đi trước, kết quả cho thấy: trong giai đoạn Đệ Tam đã xảy ra hai sự kiện kiến tạo quan trọng từ Oligocen đến Miocen muộn có liên quan đến sự dịch trượt của khối Đông Dương dọc theo đới xiết trượt 6 Ailaosan - Sông Hồng và sự kiện hình thành biển Đông. Vì vậy, có thể coi giai đoạn Tân kiến tạo ở Việt Nam và Đông Nam Á là từ Oligocen [25]. Kiến tạo hiện đại được định nghĩa bởi Geraximov I.P là: những chuyển động được nghiên cứu nhờ những quan sát trực (gián tiếp) như địa chấn, thiên văn, trắc địa, thủy văn,…[15].Năm 1961, Meseriacov Iu.A xem các chuyển động hiện đại là các biểu hiện kiến tạo được xác định theo các tài liệu lịch sử, theo kết quả đo lặp cũng như quan sát mực nước. Còn Nhicolaev N.I và Khain V.E lại cho rằng các chuyển động hiện nay đang xảy ra trong mắt chúng ta hoặc đã xảy ra trong lịch sử đều gọi là các chuyển động kiến tạo hiện đại[15]. Về mốc thời gian, Richter V.G, 1965 [15] đã đặt ra mốc thời gian cụ thể biểu hiện cho các chuyển động kiến tạo hiện đại. Theo đó, tác giả cho rằng chuyển động kiến tạo hiện đại là các chuyển động đã xảy ra trong suốt thời gian 11000 - 9000 năm trở lại đây. Trifonov và nnk (1993) đã định nghĩa về một dạng chuyển động kiến tạo hiện đại là đứt gãy hoạt động. Theo đó, đứt gãy hoạt động là đứt gãy có dịch chuyển xuất hiện trong Pleistocen muộn (100 - 130,000 năm) và Holocen (10,000 năm), được cho là sẽ hồi sinh trong tương lai. Từ thập kỷ 1980 trở lại đây, xuất hiện khái niệm kiến tạo hiện đại để chỉ các chuyển động kiến tạo đang diễn ra hiện nay và làm biến dạng vỏ Trái đất. Các chuyển động kiến tạo này có khả năng tiếp tục xảy ra trong tương lai và gây ảnh hưởng đến xã hội loài người. Ngoài chuyển động kiến tạo hiện đại, một loại chuyển động khác cũng diễn ra trong tân kiến tạo và được nghiên cứu là chuyển động kiến tạo mới nhất. Chuyển động kiến tạo mới nhất được Meseriacov Iu.A định nghĩa là những biểu hiện kiến tạo chủ yếu sau Anpi, chúng được xác định và nghiên cứu nhờ các phương pháp địa chất, địa mạo. Thời gian xảy ra các chuyển động này trong Neogen - Đệ tứ, là giai đoạn mới nhất trong cuộc sống của hành tinh chúng ta [15]. Như vậy, tuy đã có nhiều quan niệm về hai chuyển động kiến tạo này, song về cơ bản Geraximov I.P cho rằng sự khác biệt giữa chuyển động kiến tạo hiện đại và chuyển động kiến tạo mới nhất là ở việc sử dụng các phương pháp nghiên cứu. Theo đó, đối tượng nghiên cứu của Tân kiến tạo chính là bề mặt địa hình quả đất, và mục tiêu của nó là làm rõ, phát hiện được các cấu trúc Địa chất - Kiến tạo mới, đồng thời phân tích đặc trưng, mức độ của những chuyển động kiến tạo. Từ đó, một trong những tiêu chí quan trọng của việc nghiên cứu hoạt động kiến tạo chính là các biểu hiện địa hình, địa mạo của chúng. 7 1.1.1.2. Địa mạo học Thuật ngữ địa mạo được bắt nguồn từ các từ Hy Lạp: gew (đất, Trái đất), morfh (dạng, hình dạng) và logoV (bài luận, bài thuyết trình). Do đó, địa mạo giống như là “một bài thuyết trình về hình dạng Trái đất”. Địa mạo là một khoa học liên quan với hình dạng mặt đất và các quá trình tạo ra chúng. Nó được mở rộng đến cả việc nghiên cứu đặc điểm đáy biển và cả các hành tinh khác trong hệ mặt trời. Vấn đề cốt lõi của nghiên cứu địa mạo là mối quan hệ giữa địa hình và các quá trình tác động đến chúng. Tuy nhiên, nhiều dạng địa hình không thể giải thích một cách đầy đủ bằng bản chất và cường độ của các quá trình địa mạo hiện đang hoạt động, nên nó cũng cần phải xem xét các sự kiện trong quá khứ. Vì vậy, địa mạo cũng là một khoa học lịch sử [36]. Địa mạo được sử dụng dầu tiên như một thuật ngữ để mô tả hình thái bề mặt Trái đất vào những năm 1870 và 1880 (deMargerie, 1886). Về mặt bản chất, nó được xác định như là „nghiên cứu nguồn gốc các dạng địa hình‟ (McGee, 1888) và được sử dụng theo cách nói phổ thông vào năm 1896. Mặc dù có được tên hiện đại của mình, địa mạo học là một môn học đáng được tôn trọng. Nó nghiên cứu địa hình và các quá trình tạo ra chúng[36]. Khoa học Địa mạo chính thức được hình thành từ cuối thế kỷ 19, đầu thế kỷ 20 sau khi xuất hiện những công trình nghiên cứu tổng quan nổi tiếng của các nhà Địa lý, Địa chất như: Powell, Gilbert, Davis, Rickthofen, A.Penck,… và được đưa ra khái niệm cơ bản như sau: Địa mạo học là một bộ môn khoa học nghiên cứu địa hình bề mặt Trái đất về các mặt hình thái, nguồn gốc phát sinh, lịch sử phát triển. Nó không những nghiên cứu những quy luật biến đổi hiện tại mà cả quá khứ cũng như hướng phát triển tương lai của địa hình mặt đất. Tuy nhiên, gần đây hội đồng địa mạo quốc tế đã khái quát rằng: “địa mạo là lĩnh vực nghiên cứu hệ thống và đa ngành về địa hình và cảnh quan Trái đất, cũng như các quá trình bề mặt Trái đất tạo ra và làm thay đổi chúng”. Địa mạo học chủ yếu quan tâm đến việc hình thành lên hệ thống kiến thức về bề mặt địa hình của trái đất. Các cuộc tranh luận liên quan đến bản chất của địa mạo xuất phát từ mâu thuẫn giữa những trường phái nghiên cứu bắt nguồn từ địa chất và địa lý tự nhiên. Qua thời gian, những cách tiếp cận mới mẻ đang nổi lên, không chỉ dựa trên địa lý tự nhiên và địa chất, mà địa mạo còn liên quan trực tiếp đến các nguyên lý khoa học về vật lý, hóa học và toán học,…. Khởi nguồn của tranh luận bắt đầu với khái niệm "Chu kỳ địa lý" của Davis (1840) và được kế thừa, phát triển 8 tiếp tục bởi Penk (1845) và Gilbert (1918) là khái niệm bao quát toàn diện về phát triển địa hình. Qua nhiều năm, mô hình cân bằng động lực của Hack (1960) và địa mạo dựa vào quá trình tổng hợp đã trở nên rất có ảnh hưởng. Mặc dù một số nhà địa mạo cho rằng, sự thay đổi quanniệm về hệ thống Địa mạo gần đây có vẻ gia tăng, nhưng giường như lại có một cuộc cách mạng trong khoa học Địa mạo ba thập niên trở lại đây. Cuộc cách mạng này đem lại nhiều hơn các giả định hoặc tiên đề mới và cũng là những lý thuyết mới tập trung vào nghiên cứu các quá trình hiện đại, một chủ đề dường như đã bị trường phái Davis bỏ rơi. Việc từ bỏ mô hình tiến hóa cảnh quan của Davis và niên đại bóc mòn trong thiện ý về cách tiếp cận dựa vào quá trình đã tạo ra một sự thay đổi trong phương thức giải thích khoa học được tìm kiếm thông qua các nghiên cứu địa mạo[36]. Như vậy, đối tượng nghiên cứu của khoa học địa mạo chính là bề mặt địa hình Trái đất. Mục tiêu của Địa mạo là phân tích đặc điểm cho từng loại địa hình với những quá trình đặc trưng tác động lên nó, đồng thời nghiên cứu sự phát triển và tiến hóa của chúng. 1.1.1.3. Sự phát triển của địa mạo kiến tạo Trước hết, cần phải thừa nhận rằng, Địa mạo và Tân kiến tạo đều có chung một đối tượng nghiên cứu - đó là địa hình mặt đất. Tuy nhiên, mục đích của 2 khoa học lại khác nhau. Trong khi mục tiêu của địa mạo học là tìm ra bản chất của địa hình (hình thái, trắc lượng hình thái và các quá trình động lực hình thành và làm thay đổi chúng) thì mục tiêu của Tân kiến tạo là phát hiện ra các cấu trúc Địa chất Kiến tạo mới (Tân). Điều đó cho thấy, giữa Địa mạo học và Tân kiến tạo có mối liên hệ mật thiết với nhau. Nếu như Địa mạo học giải quyết bài toán thuận nghĩa là địa hình mặt đất bắt nguồn từ đâu thì tân kiến tạo lại giải bài toán nghịch suy ngược lại mức độ các hoạt động kiến tạo mạnh yếu ra sao từ đặc điểm địa hình bề mặt Trái đất hiện tại. Từ các hệ thống cơ sở lý thuyết về Địa mạo học và Tân kiến tạo đã đưa ra những mối liên quan ràng buộc về bản chất của các môn khoa học này. Theo đó, mối liên quan giữa Địa mạo học và các chuyển động trong tân kiến tạo chính là sự tương đồng về đối tượng nghiên cứu là các đặc điểm hình thái địa hình cùng với các quá trình động lực tác động lên nó, mà bản chất các hoạt động kiến tạo cũng chính là các quá trình địa mạo nội sinh. Cũng từ sự ràng buộc này mà một nhánh hệ thống đã được phát triển nghiên cứu nằm trong khoa học Địa mạo được gọi là Địa mạo Kiến tạo. 9 Theo Edward A. Keller và Nicholas Pinter (2002) [38]: “Địa mạo kiến tạo là một phần của kiến tạo hoạt động về mặt (có liên quan đến sự) thành tạo địa hình bởi các quá trình kiến tạo và dựa vào nguồn gốc địa hình để giải quyết các vấn đề kiến tạo”. Như vậy, địa mạo kiến tạo là một công cụ hữu ích để nghiên cứu sự phát triển và biến dạng địa hình do các hoạt động kiến tạo. Sự phát triển của địa mạo kiến tạo ngày nay đang trở thành một trong những công cụ cơ bản trong rất nhiều ứng dụng, như là xác định các đứt gãy hoạt động, biến dạng cấu trúc địa chất, đánh giá tai biến động đất và nghiên cứu sự phát triển cảnh quan. Địa mạo kiến tạo đã chứng tỏ được tính hữu ích của nó trong nhiều ứng dụng trên bởi vì các dạng địa hình kiến tạo được hình thành và tồn tại theo thời gian sẽ ghi lại sự thay đổi của cảnh quan [10]. Địa mạo kiến tạo có thể được định nghĩa theo 2 cách: thứ nhất là khoa học nghiên cứu các loại địa hình được thành tạo bởi các quá trình kiến tạo hoặc cách thứ hai là ứng dụng các nguyên lí địa mạo để giải quyết các vấn đề về kiến tạo [38]. Các phương pháp địa mạo là công cụ hữu ích trong việc nghiên cứu kiến tạo, bởi vì các dấu ấn địa mạo được định nghĩa là tập hợp các kiểu địa hình và trầm tích Đệ tứ xuất hiện ở một vùng hoặc trong một khu vực, nhìn chung xung quanh khoảng vài nghìn năm tới 2 triệu năm trở lại [38]. Vì vậy, có thể nói một trong những ứng dụng quan trọng của địa mạo kiến tạo là phục vụ nghiên cứu, làm tăng lên hiểu biết về biến dạng vỏ trong Neogene, làm tăng các phương pháp nghiên cứu giải quyết các mối quan hệ giữa kiến tạo và phát triển địa hình ở các quy mô thời gian và không gian khác nhau. Các tham số trắc lượng hình thái (các chỉ số địa mạo) đã được sử dụng trong phân tích địa mạo kiến tạo bao gồm các biến số đo độ cao, các đặc trưng của về trắc lượng hình thái sông bao gồm gradients, bản chất của mạng lưới thung lũng sông và trắc diện thung lũng, hình thái sườn và vùng trước núi, sự hình thành các lưu vực do kiến tạo,…. Dựa trên thực tế là, các các chuyển động kiến tạo thẳng đứng và nằm ngang gây ra những thay đổi về độ cao và biến vị địa hình, do đó làm thay đổi các tham số đo độ cao và hệ thống lưu vực và thay đổi độ dốc của mặt đất và các gradient dòng chảy, do đó, làm thay đổi trắc lượng hình thái lưu vực. Dựa vào các chỉ số địa mạo, DEM và dữ liệu viễn thám, ngày nay, các nhà khoa học có thể mô tả các cấu trúc tân kiến tạo và nghiên cứu mức độ các hoạt động của biến dạng tân kiến tạo, thậm chí xây dựng cả mô hình hồi phục các cấu trúc cổ hơn[36]. 10 1.1.1.4. Mối tương quan giữa địa hình với các chuyển động Tân kiến tạo Hầu như các quan điểm ngày nay đều cho rằng tân kiến tạo là giai đoạn với các chuyển động nội sinh mới nhất, có ảnh hưởng sâu sắc, quan trọng trong thành tạo địa hình hiện đại. Vì vậy, đặc điểm hình thái địa hình cũng có thể biểu hiện ngược trở lại các hoạt động kiến tạo đó. Theo đó, các đặc điểm địa hình có thể phản ánh các chuyển động kiến tạo cũng như các chuyển động kiến tạo hiện đại và mới nhất xảy ra trong tân kiến tạo. a. Địa hình phản ánh các chuyển động kiến tạo - Địa hình với chuyển động dao động Chuyển động dao động là kiểu chuyển động nhịp đập bình thường lên xuống có phương thẳng đứng với bề mặt Geoit của Trái đất. Các chuyển động dao động từ khi xảy ra cho đến khi kết thúc thường có cùng hướng, có biên độ giống nhau và bao chiếm một khoảng không gian rộng lớn [5]. Vai trò của chuyển động dao động trong thành tạo địa hình rất to lớn. Chúng tham gia vào quá trình thành tạo các dạng địa hình có quy mô rất khác nhau [15]. Ở quy mô lớn, chúng hình thành các kiến trúc hình thái bậc hành tinh: các biểu hiện xê dịch đường bờ biển và đại dương, thay đổi độ cao lục địa và độ sâu đại dương, hạ thấp vùng rìa lục địa và tạo nên các thềm lục địa. thành tạo nên các thềm sông, thềm biển, bề mặt san bằng trên quy mô lớn được bảo tồn về số lượng, độ cao,… - Địa hình với chuyển động uốn nếp Chuyển động uốn nếp là chuyển động mang tính cục bộ địa phương và trong thời gian nhất định. Đó là sự biến dạng dẻo xảy ra ở lớp trên cùng của vỏ Trái đất [5]. Các chuyển động uốn nếp tạo nên các nếp uốn: nếp lồi, nếp lõm, phức nếp lồi, phức nếp lõm. Quan hệ địa hình với cấu trúc uốn nếp được biểu hiện ở hai hướng thuận và nghịch mà hình thái được phản ánh đầy đủ bởi các dấu hiệu hình thái và trắc lượng hình thái. Địa hình thuận là các dãy núi, vùng cao phù hợp với cấu trúc nếp lồi còn vùng trũng, thung lũng tích tụ tương ứng với nếp lõm. Địa hình nghịch thì ngược lại với các thung lũng nếp lồi và các dãy núi nếp lõm [15] (Hình 1.1). Theo chế độ kiến tạo mạnh yếu khác nhau Panov D.G. đã chỉ ra rằng: địa hình thuận đặc trưng cho các vùng núi trẻ còn địa hình nghịch đặc trưng cho các vùng núi được hình thành ở vị trí các đới uốn nếp đã trải qua một thời kỳ phát triển lục địa lâu dài. 11