Luận án Mô hình cấu trúc vỏ trái đất miền bắc Việt Nam trên cơ sở tài liệu địa chấn và trọng lực

ng đơn giản. Để giải bài toán ngược địa chấn và mô hình hoá tài liệu địa chấn trong nghiên cứu này sử dụng phần mềm Seisimager và phần mềm SIP do hãng OYO và Rimrock phát triển [58, 71]. Các phần mềm này được thiết kế chủ yếu cho sử dụng các sóng đến đầu tiên trên băng ghi sóng. Để thích nghi với các phần mềm này, các nhóm sóng khúc xạ trên các băng sóng địa chấn dò sâu được lấy trung bình và xây dựng biểu đồ thời khoảng theo các giá trị đó. Việc phân 63 tích tiếp theo được tiến hành như đối với trường hợp sử dụng sóng tới đầu tiên. Băng sóng ghi được trong khảo sát này lên đến 200 kênh nên việc lựa chọn các giá trị đưa vào tính toán được thực hiện trực tiếp bằng đối thoại người – máy, có tính đến xu hướng thay đổi của biểu đồ thời khoảng đã được xây dựng. Cách làm như trên có thể sẽ giảm bớt được sai số trong khâu chuẩn bị các thông số đầu vào. Điều quan trọng là hầu như trên tất cả các băng sóng đều theo dõi được sự xuất hiện của các nhóm sóng khúc xạ. Ngoài ra, mô hình vận tốc được xây dựng theo sóng phản xạ ở phần trên tuy còn khá đơn giản nhưng vẫn có cơ sở để ta làm tài liệu đối sánh, đánh giá độ tin cậy trong kết quả. Bằng cách làm như trên cũng đã tiến hành xây dựng được mô hình cấu trúc vỏ Trái đất dưới hai tuyến đo địa chấn dò sâu. 3.1.2.1. Kết quả mô hình hoá cấu trúc vỏ Trái đất theo sóng khúc xạ tuyến Thái Nguyên-Hoà Bình Xem xét chi tiết các nhóm sóng khúc xạ xuất hiện trên các băng ghi trường sóng của tuyến đo Thái Nguyên - Hòa Bình đã xây dựng được biểu đồ thời khoảng trung bình ( hình 3.9 ). Hình 3.9: Mặt cắt sóng khúc xạ, tổng 2 vụ nổ tại Phổ Yên 64 Do trường sóng khúc xạ được xác định tương đối rõ đối với hầu hết các vụ nổ trên tuyến đo, nên biểu đồ thời khoảng có cả xuôi và ngược, đảm bảo điều kiện tối thiểu cho sử dụng bài toán ngược trong khâu phân tích (hình 3.10). Tx - ®iÓm næ Hßa B×nhTx - ®iÓm næ Phæ Yªn 100 km Hßa B×nh 50 Tx lµ biÓu ®å thêi kho¶ng Tx - ®iÓm næ La Hiªn T hê i gi an t ru yÒ n sã ng ( s) Phæ YªnLa Hiªn 0 10 20 30 §iÓm næ m×nChó gi¶i: 0 Hình 3.10: Biểu đồ thời khoảng sóng khúc xạ tuyến Thái Nguyên - Hòa Bình Việc tính toán được tiến hành như đã mô tả ở phần trên. Theo đó, ta chỉ cần cho trước giá trị vận tốc nhỏ nhất và lớn nhất ứng với các độ sâu nhỏ nhất và lớn nhất trong lát cắt kèm theo số lớp giả định. Để xây dựng mô hình ban đầu ngoài sử dụng thông tin địa chất - kiến tạo, thì mô hình vận tốc truyền sóng nhận được từ phân tích sóng phản xạ ở phần trên đã hỗ trợ rất tích cực. Nhằm tìm kiếm được mô hình có nhiều điểm tương đồng với các thông tin đã có, trong quá trình tính đã nhiều lần thay đổi giá trị các thông số vận tốc và số lớp cũng như chiều sâu lớn nhất đến bề mặt ranh giới vỏ. Phương án tính toán sử dụng 17 lớp với giá trị vận tốc thay đổi từ 0,2 km/s ngay trên bề mặt đến 8,5 km/s tương ứng với độ sâu dưới vỏ đã cho kết quả có độ lệch giữa thời gian truyền sóng lý thuyết và thực tế nhỏ hơn các phương án khác (hình 3.11). Liên kết kết quả tính toán này với các tài liệu khác, trong đó có mô hình vận tốc theo tài liệu sóng phản xạ, có thể ghép lớp trầm tích phía trên với ranh giới có vận tốc truyền sóng trên dưới 5 km/s. 65 Hình 3.11: Mô hình tia sóng và kết quả tính theo phương pháp cắt lớp tuyến Thái Nguyên - Hòa Bình Theo đó, tại phần đầu tuyến ở khu vực Võ Nhai giá trị độ sâu mặt này đạt hơn 3 km. Bề mặt này nâng lên ở đoạn phía nam đoạn giữa Võ Nhai và Đồng Hỷ đến 2 km (hình 3.12). Giữa Đồng Hỷ và thành phố Thái Nguyên bề mặt kết tinh có hình dạng một nếp lõm, chìm đến độ sâu gần 5 km. Khối nâng tiếp theo về phía nam có kích thước đến gần 30 km, chạy từ khu vực bắc Phổ Yên đến hết huyện Mê Linh dọc theo tuyến đo. Độ sâu đến mặt móng tại đây nhiều nơi chỉ khoảng 1 km. Đi tiếp về phía nam là đới Sông Hồng, bề mặt móng này chìm xuống từ từ và đạt giá trị lớn nhất khoảng hơn 6 km tại đoạn giữa đứt gãy Sông Chảy ở khu vực huyện Yên Lạc đến đứt gãy Nghĩa Lộ - Ninh Bình thuộc huyện Lương Sơn. Từ Lương Sơn đến điểm cuối tuyến mặt này lại nâng dần lên và đạt chỉ khoảng 1,5 km tại khu vực nam thành phố Hoà Bình. Phân tích đặc điểm cấu trúc của lát cắt địa chấn có thể thấy ranh giới đạt giá trị vận tốc trong khoảng dưới 6 đến khoảng 6,3 km/s phản ánh tương ứng với bề mặt Conrad. Hình thái bề mặt này phản ánh khá phức tạp theo kết quả tính toán nhưng nhìn chung có thể chia ra làm 3 khối cấu trúc chính. 66 Đoạn từ đầu tuyến ở Võ Nhai đến hết đất Đồng Hỷ mặt này phản ánh là một cấu tạo lõm, lặp lại hình dạng của đáy lớp trầm tích. Độ sâu của nó thay đổi trong khoảng từ 13 đến 18 km. Đoạn tiếp theo kéo đến Phúc Thọ, có kích thước lớn dài đến hơn 60 km, phản ánh là khối cấu tạo nâng. Trong đó đoạn nâng cao nhất có thể chỉ còn dưới 10 km là khu vực Tam Đảo. Từ đây mặt này chìm dần xuống về phía nam và đạt khoảng 15 – 16 km tại khu vực Phúc Thọ. Phần còn lại của tuyến đo mặt Conrad lại phản ánh là một vùng lõm, độ sâu lớn nhất đạt đến 18 – 19 km tại khu vực Lương Sơn – Hoà Bình. 7.5 7.0 8.0 T ha ng v Ën t èc k m /s 2.0 1.0 4.0 3.0 5.0 5.5 6.5 6.0 8.5 Hoµ B×nh km120 Phóc Thä Kú S¬nYªn L¹c 80 90 100 11070 mÆt conrrad 10 503020 6040 Kho¶ng c¸ch - 7 0 La Hiªn Phæ Yªn 0 - 37 - 47 - 27 - 17 § é s© u (k m ) BÒ mÆt Conrad BÒ mÆt MohoChó gi¶i: BÒ mÆt mãng kÕt tinh Hình 3.12: Mặt cắt cấu trúc vỏ Trái đất tuyến Thái Nguyên - Hòa Bình theo tài liệu địa chấn khúc xạ Bề mặt Moho có thể ghép vào ranh giới có vận tốc đạt xấp xỉ 7 km/s. Theo đó, cấu trúc của bề mặt này đơn giản đi rất nhiều so với các lớp ranh giới phía trên như đã mô tả. Tại đoạn tuyến phần phía Bắc, mặt này phân bố ở độ sâu xấp xỉ 30 km. Ở đoạn phía nam khu vực gần thành phố Hoà Bình mặt Moho đạt sâu hơn một chút khoảng 31 km. Đoạn giữa tuyến giữa đứt gãy Sông Chảy và Sông Hồng tại khu vực Yên Lạc – Phúc Thọ mặt Moho tạo thành một vòm nâng đến độ sâu chỉ còn 27 km. Như vậy, kết quả phân tích trường sóng khúc xạ cho được bức tranh chi tiết hơn về cấu trúc dưới tuyến đo và nhìn chung cũng khá phù hợp với kết 67 quả phân tích tài liệu sóng phản xạ. Điều này giúp ta tin tưởng hơn về kết quả nghiên cứu. 3.1.2.2. Kết quả mô hình hoá tài liệu sóng khúc xạ tuyến Hoà Bình – Thanh Hoá Trên tuyến Hoà Bình - Thanh Hoá các sóng khúc xạ ghi được tốt hơn. Trên tất cả các băng sóng đều theo dõi được các nhóm sóng trên gần như toàn bộ chiều dài của tuyến đo. Việc phân tích tài liệu được tiến hành với phần mềm SIP, do hãng phần mềm Rimrock Geophysics (Mỹ) sản xuất, cũng là phần mềm sử dụng phân tích tài liệu địa chấn nông [71]. Ngoài các tính năng như phần mềm Seisimager, bộ chương trình SIP còn có chế độ zoom riêng cho từng cửa sổ trên 1 kênh riêng biệt và thực hiện phép lọc tần số hay làm trơn riêng từng kênh hoặc toàn bộ băng sóng. Tính năng này giúp người phân tích có thể kiểm tra lại và chính xác hoá vị trí đã vạch thời gian tới của các nhóm sóng trong băng sóng. Vận tốc sóng được tính cả trên biểu đồ thời khoảng riêng biệt cũng như tổng hợp trên các biểu đồ thời khoảng xuôi - ngược (phương pháp Hopson - Overton). Trước hết là vận tốc trong lớp thứ nhất được tính theo thời gian sóng tới các máy thu của sóng đi thẳng trên cả biểu đồ xuôi và ngược. Việc phân tích định lượng được tiến hành trên cơ sở tính mô hình tia sóng ở mặt khúc xạ trên cùng (gần mặt đất nhất) so sánh với biểu đồ thời khoảng ở lớp tương ứng và chọn độ sâu mặt khúc xạ sao cho sai số nhỏ nhất bằng phương pháp bình phương tối thiểu. Sau đó phần mềm, bằng phương pháp toán học hạ tất cả các đầu thu cũng như điểm nổ xuống mặt trên của lớp thứ 2 và tất cả lại tiếp tục như đối với lớp thứ nhất (phương pháp bóc lớp). Quá trình lặp lại cho đến lớp dưới cùng. 68 Hình 3.13: Mặt cắt sóng khúc xạ tại Ân Nghĩa, tuyến Hòa Bình - Thanh Hóa Nhằm mục tiêu nghiên cứu 3 ranh giới cơ bản trong vỏ Trái đất, trên các băng sóng đã tiến hành liên kết các nhóm sóng và xây dựng được biểu đồ thời khoảng trung bình cho các nhóm sóng ( hình 3.14 ). B¸i Trµnh T ra ve l ti m e (s ) Km B§TK ®iÓm næ B¸i Trµnh 80 100 12040 60200 B§TK ®iÓm næ §ång M«n B§TK ®iÓm næ ¢n NghÜa 20 ¢n NghÜa§ång M«n 30 0 10 Hình 3.14: Biểu đồ thời khoảng sóng khúc xạ tuyến Hòa Bình - Thanh Hóa Bằng sử dụng phần mềm nêu trên đã xây dựng được mặt cắt cấu trúc các ranh giới trong vỏ dưới tuyến đo (hình 3.15). Theo đó, bề mặt móng kết 69 tinh từ đoạn đầu tuyến tại khu vực Lạc Thuỷ đến khu vực huyện Ngọc Lặc có độ sâu thay đổi trong khoảng từ 2,5 đến 3,5 km. Khối nâng cao nhất bắt gặp tại khu vực Ngọc Lặc đến xấp xỉ 2,5 km. Điểm sâu nhất của bề mặt này được xác định tại khu vực huyện Thạch Thành khoảng 3,5 km tại lân cận phía bắc đới đứt gãy Sơn La. Đoạn tiếp theo của tuyến đo từ giữa huyện Ngọc Lặc đến ranh giới với huyện Thọ Xuân bề mặt kết tinh chìm dần từ hơn 2,5 km đến gần 6 km. Từ đây tiếp về phía nam đến điểm cuối tuyến, độ sâu mặt này chỉ thay đổi trong khoảng từ 5 đến 6 km.  B¸i Trµnh   ¢n NghÜa§ång M «n §iÓm næ m ×n Km BÒ m Æt M oho Thä Xu©nNgäc LÆc Vtb = 6,1 - 6,4 km/s Vtb = 5,2 - 5,5 km/s Vtb = 8 km/s BÒ m Æt Conrad CÈm Thñy Vtb = 6,6 - 7,0 km/s BÒ mÆt m ãng kÕt tinhchó gi¶i: Km Hình 3.15: Mặt cắt cấu trúc vỏ Trái đất tuyến Hòa Bình - Thanh Hóa theo tài liệu địa chấn khúc xạ Bề mặt Conrad xác định được phản ánh lồi lõm phức tạp hơn, nhưng cũng có thể chia làm 2 phần rõ rệt. Tại phần phía bắc từ Lạc Thuỷ đến hết đất Cẩm Thuỷ dọc theo tuyến đo là vùng lún chìm của mặt Conrad, độ sâu của nó thay đổi trong khoảng từ hơn 15 km đến gần 19 km. Điểm sâu nhất nằm trong huyện Thạch Thành còn nông nhất xác định được trong phạm vi huyện Cẩm Thuỷ. Từ phần phía nam huyện Cẩm Thuỷ sau khi kết thúc xu thế lún chìm 70 tại khu vực phía bắc đứt gãy Sơn La - Bỉm Sơn bề mặt này nâng lên khá nhanh. Từ độ sâu hơn 18 km tại Cẩm Thuỷ giảm xuống chỉ còn xấp xỉ 10 km tại khu vực 3 huyện giáp nhau là Thường Xuân, Thọ Xuân và Như Xuân. Khối nâng cục bộ này có chiều rộng khoảng 15 km. Đoạn cuối tuyến khu vực nam huyện Như Xuân mặt Conrad lại tăng lên đến độ sâu khoảng 13 km. Khác với bề mặt Conrad, ranh giới mặt Moho dưới tuyến đo dọc đường Hồ Chí Minh này có bề dày tăng dần từ bắc xuống nam tương đối đều đặn. Tại phần phía bắc của tuyến đo ở huyện Lạc Thuỷ độ sâu đến mặt Moho đạt giá trị hơn 31 km, tăng nhanh về phía đứt gãy Nghĩa Lộ - Kim Bôi đến xấp xỉ 33 km tại phần diện tích phía bắc của huyện Yên Thuỷ. Kể từ đây về phía nam của tuyến đo, mặt Moho chìm xuống từ tương đối đều và đạt khoảng 37 km ở phần cuối tuyến. Mô hình nhận được từ kết quả phân tích tài liệu như trên, phản ánh phù hợp với mô hình nhận được từ phân tích các sóng phản xạ nhưng ở mức chi tiết hơn. Kết quả phân tích cấu trúc vỏ Trái đất như trên còn được củng cố thêm dựa trên kết quả phân tích bài toán ngược tổng quát số liệu địa chấn động đất khu vực tây Thanh Hóa, nơi có tuyến địa chấn sâu cắt qua. Dựa trên số liệu động đất thu được từ mạng trạm địa phương lắp đặt trong khu vực này từ năm 2009, NCS và các tác giả khác đã tính mô hình cấu trúc vận tốc 1D vỏ Trái đất dựa trên thuật toán của Kissling [21, 78]. Kết quả tính toán cho thấy độ sâu của lớp trầm tích vào khoảng 4 km với vận tốc sóng dọc Vp lớn nhất khoảng 5,2 km/s. Lớp granit có vận tốc trung bình khoảng 5,6 đến 6,2 km/s và đạt độ sâu đáy là 17 km. Vận tốc của lớp bazan nằm trong khoảng 6,2 - 6.5 km/s. Độ sâu bề mặt Moho trong phân tích này đạt xấp xỉ 35 km khá phù hợp với kết quả phân tích địa chấn sâu tại đoạn phía nam của tuyến T2 (Hình 3.16). Trên hình 3.16 đường màu đỏ là mô hình vận tốc của tác giả Nguyễn Đình Xuyên [77] khu vực Bắc Việt nam được sử dụng như mô hình ban đầu cho tính bài toán 1D. Đường màu đỏ là kết quả tính toán bài toán ngược từ 438 trận động đất ghi được trong khu vực với 1.923 giá trị đọc các pha sóng P và S. 71 Bảng 3.1: Tọa độ các trạm địa chấn khu vực tây Thanh Hóa STT Tên Trạm Ký hiệu Tọa độ trạm Kinh độ Vỹ độ Cao độ (m) 1 Hailong HALB 19.645188 105.57326 15 2 LamSon LASB 20.010782 105.42333 18 3 Luanthanh LTHB 19.806285 105.39723 39 4 Luongson LGSB 19.968602 105.28221 38 5 NgocKhe NGKB 20.081382 105.36979 52 6 Nongtruong NTGB 19.78341 105.62675 11 7 Thocuong THCB 19.866122 105.51549 14 8 Thoxuong THXB 19.914697 105.39011 14 9 Thuongninh TGNB 19.711243 105.44066 56 10 Trungthanh TRUB 19.697570 105.67768 7 11 VanHoa VAHB 19.618213 105.63321 8 12 Xuancam XUCB 19.897063 105.30697 48 Hình 3.16: Mô hình vận tốc 1D khu vực tây Thanh Hóa theo tài liệu địa chấn động đất 72 Bảng 3. 2: Vận tốc truyền sóng địa chấn theo các lớp khu vực tây Thanh Hóa STT Lớp (km) Vận tốc sóng dọc VP (km/s) Vận tốc sóng ngang Vs (km/s) VP / Vs 1 0 - 2 4,034 2,463 1,64 2 2- 4 4,608 3,094 1,49 3 4 - 10 5,187 3,105 1,67 4 10 - 18 5,653 3,303 1,71 5 18 - 26 6,292 3,619 1,74 6 26 - 34 6,334 3,620 1,75 7 34 - 50 6,866 4,232 1,62 3.1.3 Xây dựng mặt cắt cấu trúc theo tài liệu địa chấn Theo kết quả phân tích tài liệu địa chấn như đã nêu trên ta đã có mô hình trong đó xác định được các ranh giới cơ bản trong vỏ Trái đất. Trên các băng sóng tại một số nơi cũng đã xác định được vị trí của một số đứt gãy lớn cắt qua tuyến đo. Trên các mặt cắt trường sóng khúc xạ còn đánh giá được chiều sâu xuyên vỏ của một số đứt gãy lớn như Sông Mã, Sơn La, Kim Bôi, hệ Sông Hồng, v.v... Tuy nhiên để đánh giá hướng nghiêng của các đứt gãy theo tài liệu địa chấn đạt được kết quả rất hạn chế. Theo các kết quả phân tích tài liệu thì chỉ có một số đứt gãy thuận phản ánh dịch chuyển theo chiều thẳng đứng trong băng sóng như đứt gãy Sông Lô, Sông Đà và một số đứt gãy có kích thước nhỏ khác. Điều này do khoảng cách giữa các máy thu trong khảo sát này còn khá lớn, không thuận lợi cho phát hiện chi tiết các yếu tố cấu trúc liên quan đến từng đứt gãy. Dựa theo tài liệu địa chấn phản xạ và khúc xạ, các thông tin về đứt gãy, các lát cắt cấu trúc vỏ Trái đất dưới các tuyến đo đã được xây dựng. Ngoài ra, các kết quả đánh giá phân bố của các đới đứt gãy trên bề mặt và hướng nghiêng của chúng theo tài liệu phân tích trọng lực được thực hiện trong luận án này. 73 3.1.3.1 Mặt cắt cấu trúc vỏ Trái đất tuyến Thái Nguyên - Hoà Bình Mặt cắt này được xây dựng trên cơ sở sử dụng cả kết quả phân tích sóng phản xạ và khúc xạ. Thông tin về đứt gãy thì ngoài tài liệu địa chấn đã sử dụng thêm các tài liệu khác như tài liệu địa chất - kiến tạo, kết quả phân tích tài liệu trọng lực, nhất là thông tin về hướng nghiêng của các đới đứt gãy. Về cơ bản các ranh giới trong vỏ Trái đất gồm bề mặt móng kết tinh, mặt Conrad và bề mặt Moho theo kết quả phân tích tài liệu địa chấn như đã mô tả ở phần trên, có một vài thay đổi nhỏ do tổng hợp cả tài liệu phân tích sóng phản xạ và khúc xạ (hình 3.17). Theo đó, mặt móng kết tinh phản ánh bằng một số cấu tạo nâng hạ trong đó cấu tạo tại vùng nam đứt gãy Sông Thương nâng lên đến độ sâu xấp xỉ 2,5 km. Cấu tạo nâng có kích thước lớn phát hiện tại đoạn từ đứt gãy Trung Lương đến đứt gãy Sông Lô, có độ sâu mặt kết tinh còn nhỏ hơn 1 km. Đới nâng cuối cùng trong lát cắt là khu vực Kỳ Sơn và thành phố Hoà Bình với độ sâu mặt này đạt xấp xỉ hơn 1 km. Trong lát cắt có cấu tạo lõm kích thước lớn nhất nằm trong đới Sông Hồng. Vùng lún chìm sâu nhất đến xấp xỉ 6 km nằm giữa đứt gãy Vĩnh Ninh và Sông Hồng. Vùng cấu tạo lõm có kích thước nhỏ hơn với độ sâu lún chìm đến gần 5 km cũng phát hiện được tại đoạn giữa đứt gãy Sông Thương và đứt gãy Yên Tử. Bề mặt Conrad phản ánh vùng nâng đến độ sâu xấp xỉ 10 km tại đoạn nằm giữa đứt gãy Trung Lương và Vĩnh Ninh. Về phía bắc và phía nam đới này mặt Conrad phản ánh chủ yếu hai vùng lõm. Độ sâu lún chìm lớn nhất của lõm phía nam bắt gặp tại khu vực giữa đứt gãy Nghĩa Lộ - Kim Bôi và Mường La, đạt đến hơn 18 km. Ở đoạn phía bắc nằm giữa đứt gãy Sông Thương và Yên Tử nếp lõm của mặt Conrad cũng đạt xấp xỉ 18 km. Mặt Moho tương đối bình ổn đạt xấp xỉ 30 km chiều sâu trên nhiều đoạn tuyến cả ở phần phía bắc và phía nam. Riêng trong đới Sông Hồng mặt này nâng lên đến độ sâu khoảng >27 km. 74 km/s 2.0 1.0 4.0 3.0 5.0 7.5 7.0 8.0 5.5 6.5 6.0 8.5 Hoµ B×nh km120 Phóc Thä Kú S¬nYªn L¹c 80 90 100 1107010 503020 - 7 6040 0 La Hiªn Phæ Yªn 0 - 27 - 17 - 37 - 47 km VËn tèc §øt g·y kiÕn t¹oBÒ mÆt MohoBÒ mÆt mãng kÕt tinh BÒ mÆt Conrad M ­ ê n g L a - B ¾ c Y ªn S . H ån g N g h Üa L é - N in h B ×n h S . C h ¶ y V Ün h N in h T ru n g L ­ ¬ n g § ­ ê n g 1 8 S . l « Y ªn T ö N 1 . S . T h ­ ¬ n g S . T h ­ ¬ n g Hình 3.17: Mặt cắt cấu trúc tuyến Thái Nguyên - Hòa Bình theo địa chấn Trong các đứt gãy cắt qua tuyến đo thì các đới có chiều sâu xuyên vỏ gồm hệ các đứt gãy vòng cung á vỹ tuyến: đứt gãy Đường 18, đứt gãy Trung Lương, Yên Tử; hệ đứt gãy Sông Hồng: đứt gãy Sông Lô, Sông Chảy, Sông Hồng, đứt gãy Nghĩa Lộ - Kim Bôi và đứt gãy Mường La. Đới Sông Hồng còn được đánh giá có chiều sâu xuyên cắt cả thạch quyển theo tài liệu phân tích sóng mặt trước đây [28]. Trong số các đới đứt gãy trên thì các đứt gãy thuộc hệ vòng cung duyên hải, đứt gãy Sông Hồng, Sông Chảy và đứt gãy Mường La được đánh giá có hướng nghiêng về phía Bắc. Các đới đứt gãy còn lại gồm: đứt gãy Sông Lô, Vĩnh Ninh, đứt gãy Nghĩa Lộ - Ninh Bình có xu thế nghiêng về phía tây nam. 3.1.3.2 Mặt cắt cấu trúc vỏ Trái đất tuyến Hoà Bình – Thanh Hoá: Cấu trúc vỏ Trái đất dưới tuyến đo này cũng được xây dựng trên cơ sở các loại tài liệu như đã sử dụng cho tuyến Thái Nguyên – Hoà Bình. Tại đây mặt móng kết tinh tuy có xen lẫn một số cấu tạo lồi lõm nhưng biên độ không lớn nên mặt này chủ yếu được chia làm 2 phần. Phần phía bắc từ điểm nổ ở Đồng Môn - Lạc Thuỷ đến một nhánh phía bắc của đới đứt gãy Sông Mã tại 75 huyện Cẩm Thuỷ là vùng nâng của móng kết tinh với độ sâu trong khoảng 2 – 3 km ( hình 3.18).  B¸i Trµnh   ¢n NghÜa§ång M«n §iÓm næ m×n Km BÒ mÆt Moho Thä Xu©nNgäc LÆc Vtb = 6,1 - 6,4 km/s Vtb = 5,2 - 5,5 km/s Vtb = 8 km/s BÒ mÆt Conrad CÈm Thñy Vtb = 6,6 - 7,0 km/s BÒ mÆt mãng kÕt tinhchó gi¶i: Km §øt g·y N 1 . S . M · S . M · N 2. S . M · S ¬n L a _ B Øm S ¬ n N g h Üa L é - K im B « i S . § µ Hình 3.18: Mặt cắt cấu trúc tuyến Hòa Bình - Thanh Hóa theo địa chấn Phần phía nam tuyến là vùng lún chìm đến độ sâu 4 – 5 km. Mặt Conrad có bức tranh ngược lại, phần phía bắc là vùng lún chìm, trong phạm vi các nếp lõm giữa đứt gãy Sông Đà với Sơn La - Bỉm Sơn và giữa Sơn La - Bỉm Sơn với nhánh bắc đới Sông Mã mặt này đạt đến độ sâu 19 – 18 km tương ứng. Phần phía nam tuyến đo mặt này nâng khá nhanh và đạt xấp xỉ 12 km tại khu vực giữa đứt gãy chính và đứt gãy nhánh phía nam của đới Sông Mã tạo thành một vòm nâng cục bộ. Đoạn còn lại ở phía nam mặt Conrad tương đối bình ổn ở độ sâu xấp xỉ 15 km. Mặt Moho có độ sâu phân bố tăng dần từ bắc đến nam. Tại đầu mút bắc của tuyến đạt xấp xỉ 31 km và tại mút nam đạt khoảng 37 km. Tại các vị trí có đứt gãy lớn cắt qua mặt này cũng phản ánh bằng những dịch chuyển theo phương thẳng đứng nhưng biên độ 76 không lớn. Trên tuyến này cũng có một số đứt gãy lớn có độ sâu xuyên vỏ, đó là: đứt gãy Nghĩa Lộ - Ninh Bình, đứt gãy Sông Đà, đứt gãy Sơn La - Bỉm Sơn và đứt gãy Sông Mã với 2 nhánh của nó ở phía bắc và nam đới chính. 3.2 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC SÂU VỎ TRÁI ĐẤT MIỀN BẮC VIỆT NAM BẰNG TÀI LIỆU TRỌNG LỰC Do trường trọng lực có mối quan hệ chặt chẽ với các ranh giới cấu trúc cơ bản của vỏ Trái đất, nên ngoài thực hiện một số phép phân tích định tính như nâng trường và tính cực đại gradient ngang, trong nghiên cứu này NCS đã tiến hành phân tích định lượng tài liệu trọng lực phục vụ cho xây dựng sơ đồ cấu trúc sâu vỏ Trái đất vùng nghiên cứu. Công việc này chủ yếu được tiến hành bằng sử dụng bài toán mô hình hoá dị thường trọng lực 2,5 D. Trong đó, phần giải bài toán thuận được tiến hành cho tập hợp các đa giác. Thuật toán này tăng được khả năng mô phỏng các vật thể gây dị thường có hình dạng phức tạp, bởi vậy nó thích hợp cho nghiên cứu các vùng có cấu trúc địa chất phức tạp. 3.2.1 Kết quả nghiên cứu đứt gãy kiến tạo Theo bản chất thì trường nâng lên độ cao càng lớn hoặc trung bình hóa với bán kính càng lớn phản ánh các đối tượng càng mang tính khu vực nhiều hơn, còn các đối tượng nông hơn mang tính địa phương lại mất dần. Như vậy, các đứt gãy dài, có độ sâu xuyên cắt lớn phải được thể hiện trong tất cả các bản đồ dị thường nâng lên độ cao từ nhỏ đến lớn. Trong khi đó các đứt gãy mang tính địa phương sẽ mất dần trên các bản đồ nâng lên độ cao lớn hơn, hay trung bình hoá có bán kính lớn hơn. Tương tự như vậy, trên các sơ đồ cực đại gradient ngang tính cho các trường khu vực cùng với bán kính trung bình hoá hoặc độ cao nâng trường càng lớn thì mạng lưới các đường cong cực đại càng thưa. Điều này cũng phù hợp với thực tế, bởi càng xuống sâu mạng lưới đứt gãy càng thưa. Dấu hiệu này cũng là một thông tin có ích để ta xác định 77 đới chính trong một hệ đứt gãy có nhiều nhánh, trong đó nhánh chính của đới bao giờ cũng có độ sâu lớn hơn, các nhánh phụ nông hơn và thường mất dần trên các sơ đồ gradient ngang cực đại của trường nâng lên các độ cao lớn. Các hệ thống đứt gãy lớn thường được phản ánh bằng ranh giới phân chia trường dị thường thành các vùng có đặc điểm cấu trúc khác nhau về hình thái, đường phương cũng như cường độ các dị thường. Các đứt gãy cũng được phản ánh bằng đường nối các giá trị cực đại của gradient ngang trường trọng lực.Theo các kết quả tính toán thì đới đứt gãy sông Hồng cũng là đới được phản ánh rõ nhất bằng vùng thay đổi đột ngột đường phương của các dị thường ở cả trường quan sát và trường nâng lên các độ cao khác nhau. Trong sơ đồ gradient ngang cực đại tính cho trường nâng lên các độ cao khác nhau, đới này cũng được phản ánh rõ nét ở tất cả các dị thường. Điều này cũng cho thấy, đới Sông Hồng là đới đứt gãy có chiều sâu xuyên cắt rất lớn. Do hướng của véc tơ trọng lực luôn đi từ mặt quan sát vào tâm Trái đất và đồng nhất cho mọi điểm trên mặt Địa Cầu nên các đường cực trị gradient ngang phản ánh chủ yếu các ranh giới mật độ theo phương nằm ngang. Điều này cho thấy các đường cực đại gradient trọng lực có cơ sở để phản ánh khá chính xác ranh giới các vật thể gây dị thường. Bằng cách chồng chập các sơ đồ cực đại gradient ngang tính cho trường trọng lực nâng lên các độ cao khác nhau đã đánh giá được hướng nghiêng của một số đứt gãy lớn trong vùng nghiên cứu. Theo đó, hướng nghiêng của đứt gãy được xác định bằng hướng dịch chuyển của đường cực đại gradient ngang tính cho các trường trọng lực được nâng lên độ cao tăng dần [17, 30, 66]. Theo đặc điểm trường trọng lực Bouguer lãnh thổ phía Bắc cũng dễ dàng phân biệt làm 2 vùng: Đông Bắc và Tây Bắc với ranh giới là đới đứt gãy Sông Hồng. Trong đó, các đường đồng mức dị thường vùng Đông Bắc có phương á vỹ tuyến ở phần phía nam. Tại phần phía bắc các đường đồng mức 78 đổi sang phương đông bắc – tây nam và á kinh tuyến (hình 3.19). Tuy tạm ghép vào vùng Đông Bắc nhưng cấu trúc lún chìm trũng Hà Nội cũng có đặc điểm khác biệt. Có thể tách vùng này thành đới riêng biệt, phản ánh chủ yếu các dị thường có phương trục tây bắc – đông nam với gradient ngang tương đối lớn. Đáng lưu ý là trên các trường nâng lên đến độ cao khá lớn đến Z = 15 km vùng trũng này vẫn phản ánh khá rõ trong trường dị thường, trong khi các đơn vị cấu trúc địa phương khác gần như biến mất, hoặc chỉ còn lại dấu hiệu rất mờ nhạt. T R U N G Q U èC L µO B IÓ N § ¤ N G 103 104 21 105 22 20 106 107 23 -12 0 -126 -1 14 -1 0 8 -11 4 -96 -1 20 -132 -1 26 -96 -10 2 -1 08 - 10 2 -9 6 -1 0 2 -90 -9 0 -10 8 -96 -90 -138 -162 -156 -150 -144 -12 6 -1 3 2 -12 0 -114 -13 2 - 1 3 2 -120 -126 -114 -10 8 -10 2 -114 -1 2 6 -1 2 0 -1 6 8 - 15 6 -13 2 -150 -1 4 4 -16 2 - 1 3 8 -150 - 114 -108 -10 2 -11 4 -10 8 -138 -144 -12 0 -126 -9 6 -14 4 -13 8 -13 2 -12 6 -78 -72 -66 -60 -54 -120 -96 -84 -102 -13 2 -12 0 -9 0 - 114 -108 -90 - 6 0 -78 -7 2 - 6 6 -54 - 4 8 -42 -1 2 6 -24 -36 -24 -12 6 - 114 -10 8 - 120 -84 -7 8 - 7 2 - 6 6 -6 0 -5 4 -4 2 - 48 - 6 0 -18 -30 - 36 -18 -1 8 -24 -2 4 -18 -6 -12 0 -84 -3 0 -30 -3 6 -42 -3 0 -30 -3 0 -24 -54 -84-1 0 2 -78 -54 -7 2 -60 -4 8 -5 4 - 48 -96 -9 0 - 7 8 -66 -120 -1 0 8 -1 0 2 -90 -8 4 -60 -54 - 7 2 -8 4 -78 - 6 6 -48 -60 -84 -78 - 7 2 -6 6 -6 0 -96 -90 -84 -30 -42 -7 8 -7