Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Đặc điểm hoạt động kiến tạo các hệ thống đứt gãy khu vực thủy điện Sông Tranh 2, tỉnh Quảng Nam

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU .......................................................................................................................... 1

CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU VÀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Đặc điểm điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu ..................................................... 5

1.1.1 Đặc điểm địa hình, địa mạo .............................................................................. 6

1.1.2 Đặc điểm khí hậu, thủy văn ............................................................................... 6

1.1.3 Đặc điểm địa chất ............................................................................................. 9

1.2 Đặc điểm hồ chứa và hoạt động đất ở khu vực hồ thủy điện Sông Tranh 2 ............. 13

2.2.1 Đặc điểm hồ chứa thủy điện Sông Tranh 2 ...................................................... 13

1.2.2 Đặc điểm động đất ở khu vực hồ thủy điện Sông Tranh 2 ................................ 14

CHƯƠNG 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................................................... 21

2.1 Cách tiếp cận giải quyết vấn đề nghiên cứu ............................................................ 21

2.2 Các phương pháp nghiên cứu ................................................................................. 22

2.2.1 Phương pháp phân tích ảnh DEM và Landsat ETM plus bằng phần mềm Global Mapper và ERMAPPER ........................................................................................... 22

2.2.2 Phương pháp khảo sát thực địa ....................................................................... 24

2.2.3 Phương pháp phân tích biến dạng dòn ............................................................ 25

2.3.4 Phương pháp xác định trạng thái ứng suất kiến tạo của Angelier .................... 26

2.3.5 Phương pháp xác định tính chất cơ lý đá ........................................................ 27

CHƯƠNG 3. ĐẶC ĐIỂM HOẠT ĐỘNG KIẾN TẠO CÁC HỆ THỐNG ĐỨT GÃY KHU VỰC THỦY ĐIỆN SÔNG TRANH 2, TỈNH QUẢNG NAM ................................ 28

3.1 Đặc điểm hình học, động học hệ đứt gãy khu vực thủy điện Sông Tranh 2 ............. 28

3.1.1 Đặc điểm các đứt gãy phương á vĩ tuyến và tây bắc-đông nam ........................ 30

3.1.2 Đặc điểm các đứt gãy phương á kinh tuyến và đông bắc-tây nam .................... 36

3.2 Đặc điểm ứng suất kiến tạo khu vực thủy điện Sông Tranh 2 ................................. 38

3.3 Tiến hóa ứng suất kiến tạo và mối quan hệ với lịch sử hoạt động đứt gãy khu vực thủy điện Sông Tranh 2................................................................................................ 40

3.3.1 Tiến hóa ứng suất kiến tạo và mối quan hệ với hoạt động đứt gãy khu vực thủy điện Sông Tranh 2 ................................................................................................... 41

3.3.2 Đặc điểm hoạt động và các pha chuyển dịch của hệ đứt gãy khu vực thủy điện Sông Tranh 2 ........................................................................................................... 48

3.4 Mối quan hệ giữa hoạt động đứt gãy và sự phát sinh động đất ở khu vực thủy điện Sông Tranh 2 ............................................................................................................... 54

KẾT LUẬN..................................................................................................................... 56

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................... 58

MỞ ĐẦU

Tính cấp thiết và mục tiêu của đề tài

Thủy điện sông Tranh 2 là một tổ hợp các công trình gồm hồ chứa nước và

nhà máy phát điện trên sông Tranh, tỉnh Quảng Nam. Đây là công trình thứ 3 trong

tổng số 8 nhà máy thủy điện bậc thang thuộc hệ thống sông Thu Bồn-Vu Gia. Đập

chính ngăn nước cho hồ thủy điện được xây dựng trên một nhánh sông ở thượng lưu

sông Thu Bồn, thuộc địa bàn huyện Bắc Trà My. Theo thiết kế, nhà máy thủy điện

Sông Tranh 2 có công suất 190 MW gồm 2 tổ máy, sản lượng điện trung bình hàng năm theo thiết kế là 679,6 triệu KWh. Thể tích hồ thủy điện là 730 triệu m3, với cao

trình 175 m. Công trình thủy điện Sông Tranh 2 được khởi công xây dựng từ đầu

năm 2006 và bắt đầu phát điện vào 19/12/2010.

Theo tài liệu thống kê của Viện Vật lý Địa cầu, Viện Hàn lâm Khoa học và

Công nghệ Việt Nam, trước khi xây dựng công trình thủy điện Sông Tranh 2, ở khu

vực Bắc Trà My và lân cận chỉ ghi nhận khoảng 8 trận động đất có độ mạnh từ 2.1

đến 4.8 độ Richter. Trong báo cáo thiết kế tiền khả thi thực hiện năm 2003, Ban dự

án Thủy điện sông Tranh 2 đã dự báo độ lớn cực đại của động đất ở khu vực này có

thể lên tới 5,5 độ Richter. Do đó, thân đập chính được thiết kế có khả năng chịu

được chấn động 7 độ Richter [2].

Sau khi hoàn thành xây dựng đập thủy điện và cho tích nước đến cao trình

thiết kế, từ ngày 03/11/2011 đến nay, đã có hàng trăm trận động đất được Viện Vật

lý Địa cầu ghi nhận xảy ra ở khu vực xung quanh khu vực hồ chứa thủy điện Sông

Tranh 2. Động đất xảy ra với tần xuất cao trong khoảng thời gian 2 năm đầu khi hồ

thủy điện bắt đầu tích nước (năm 2012) và có xu hướng giảm dần về cả tần suất

xuất hiện cũng như độ mạnh. Trận động đất mạnh nhất (4,7 độ Richter) ghi nhận

được ở khu vực Bắc Trà My xảy ra vào ngày 15/11/2012 kèm theo nhiều tiếng nổ

lớn, đã gây ảnh hưởng trong bán kính 50km thậm chí đến thành phố Đà Nẵng và

các huyện Trà Bồng, Sơn Hà, Tây Trà, tỉnh Quảng Ngãi. Động đất xảy ra liên tiếp ở

khu vực hồ thủy điện Sông Tranh 2 kể từ khi hồ thủy điện tích nước cho đến nay

1

không gây thiệt hại nhiều về tài sản, song lại gây tâm lý lo sợ cho người dân sinh

sống ở huyện Bắc Trà My, tỉnh Quảng Nam và các vùng lân cận. Từ năm 2013 đến

nay, động đất vẫn tiếp tục xảy ra ở khu vực này nhưng độ mạnh không quá 4 độ

Richter và có xu hướng giảm dần.

Động đất xảy ra liên quan tới công trình thủy điện Sông Tranh 2 và vấn đề an

toàn của đập thủy điện này đã trở thành vấn đề mang tính thời sự trong thời gian dài

của cả nước. Tuy vậy, đến nay các nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc-kiến tạo cũng

như đặc điểm địa chấn ở khu vực Bắc Trà My chưa có nhiều.

Xuất phát từ những lý do trên, dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Văn

Vượng, học viên lựa chọn đề tài: “Đặc điểm hoạt động kiến tạo các hệ thống đứt

gãy khu vực thủy điện Sông Tranh 2, tỉnh Quảng Nam”.

Đề tài nhằm giải quyết 2 mục tiêu sau đây:

- Làm rõ đặc điểm phân bố mạng đứt gãy ở khu vực thủy điện Sông Tranh 2.

- Làm rõ tính chất chuyển dịch và các giai đoạn hoạt động của các đứt gãy ở

khu vực hồ thủy điện Sông Tranh 2. Từ đó làm cơ sở xác định mối quan hệ giữa

hoạt động đứt gãy và sự phát sinh động đất ở khu vực nghiên cứu.

Phạm vi và nội dung nghiên cứu

Phạm vi nghiên cứu: vùng nghiên cứu của luận văn được giới hạn trong bán

kính khoảng 20-30km tính từ thân đập chính thủy điện Sông Tranh 2.

Nội dung nghiên cứu:

- Xác định đặc điểm hình học, động học đứt gãy.

- Nghiên cứu đặc điểm biến dạng ở các quy mô khác nhau, tính toán khôi

phục các trạng thái cổ ứng suất, tách pha chuyển động kiến tạo, từ đó xác định các

giai đoạn hoạt động của các đứt gãy.

- Xác định mối quan hệ giữa hoạt động đứt gãy và sự phát sinh động đất ở

khu vực nghiên cứu.

2

Cơ sở tài liệu của luận văn

- Các tài liệu khảo sát, thu thập tại thực địa và các kết quả phân tích, nghiên

cứu của học viên từ năm 2013 đến nay.

- Kết quả thực hiện Hợp đồng nghiên cứu khoa học số 02/2013/HĐ-TV do

PGS.TS Nguyễn Văn Vượng chủ trì thực hiện, thuộc Chương trình “Tăng cường

năng lực và chuyển giao công nghệ phục vụ giảm thiểu địa tai biến ở Việt Nam

trong bối cảnh biến đổi khí hậu”, SRV-10/0026.

- Kết quả thực hiện đề tài nhánh đề tài Độc lập cấp Nhà nước mã số ĐTĐL.

2012-G/57 “Nghiên cứu tác động địa chấn kiến tạo đến sự ổn định công trình thủy

điện Sông Tranh 2, khu vực Bắc Trà My, tỉnh Quảng Nam” do TS. Lê Huy Minh,

Viện Vật lý Địa cầu, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam làm chủ

nhiệm.

- Các tài liệu đã công bố: các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước có

liên quan đến vùng nghiên cứu.

Cấu trúc của luận văn

Kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận văn tốt nghiệp như sau:

MỞ ĐẦU

CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU VÀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Đặc điểm điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu

1.1.1 Đặc điểm địa hình, địa mạo

1.1.2 Đặc điểm khí hậu, thủy văn

1.1.3 Đặc điểm địa chất

1.2 Đặc điểm hồ chứa và hoạt động đất ở khu vực hồ thủy điện Sông Tranh 2

2.2.1 Đặc điểm hồ chứa thủy điện Sông Tranh 2

1.2.2 Đặc điểm động đất ở khu vực hồ thủy điện Sông Tranh 2

CHƯƠNG 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Cách tiếp cận giải quyết vấn đề nghiên cứu

2.2 Các phương pháp nghiên cứu

3

2.2.1 Phương pháp phân tích ảnh DEM và Landsat ETM plus bằng phần

mềm Global Mapper và ERMAPPER

2.2.2 Phương pháp khảo sát thực địa

2.2.3 Phương pháp phân tích biến dạng dòn

2.3.4 Phương pháp xác định trạng thái ứng suất kiến tạo của Angelier

2.3.5 Phương pháp xác định tính chất cơ lý đá

CHƯƠNG 3. ĐẶC ĐIỂM HOẠT ĐỘNG KIẾN TẠO CÁC HỆ THỐNG ĐỨT GÃY

KHU VỰC THỦY ĐIỆN SÔNG TRANH 2, TỈNH QUẢNG NAM

3.1 Đặc điểm hình học, động học hệ đứt gãy khu vực thủy điện Sông Tranh 2

3.1.1 Đặc điểm các đứt gãy phương á vĩ tuyến và tây bắc-đông nam

3.1.2 Đặc điểm các đứt gãy phương á kinh tuyến và đông bắc-tây nam

3.2 Đặc điểm ứng suất kiến tạo khu vực thủy điện Sông Tranh 2

3.3 Tiến hóa ứng suất kiến tạo và mối quan hệ với lịch sử hoạt động đứt gãy khu

vực thủy điện Sông Tranh 2

3.3.1 Tiến hóa ứng suất kiến tạo và mối quan hệ với hoạt động đứt gãy khu

vực thủy điện Sông Tranh 2

3.3.2 Đặc điểm hoạt động và các pha chuyển dịch của hệ đứt gãy khu vực

thủy điện Sông Tranh 2

3.4 Mối quan hệ giữa hoạt động đứt gãy và sự phát sinh động đất ở khu vực thủy

điện Sông Tranh 2

KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO.

4

CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU

VÀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Đặc điểm điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu

Phạm vi vùng nghiên cứu của luận văn được giới hạn trong bán kính khoảng

20-30km tính từ thân đập chính thủy điện Sông Tranh 2, chiếm phần lớn địa bàn

huyện Bắc Trà My, một phần phía nam huyện Tiên Phước và một phần nhỏ phía

bắc huyện Nam Trà My, tỉnh Quảng Nam (hình 1).

Hồ thủy điện Sông Tranh 2 nằm trên một nhánh sông Tranh có phương

đông-tây, cách thị trấn Trà My, huyện Bắc Trà My khoảng 9km về phía tây. Đập chính của hồ thủy điện Sông Tranh nằm ở tọa độ: 15019’49” vĩ độ bắc và 108008’55” kinh độ đông.

Hình 1: Sơ đồ vị trí khu vực nghiên cứu

5

1.1.1 Đặc điểm địa hình, địa mạo

Tỉnh Quảng Nam có địa hình nghiêng dần từ Tây sang Đông với 3 kiểu cảnh

quan rõ rệt là kiểu núi cao phía Tây, kiểu trung du ở giữa và dải đồng bằng hẹp ven

biển. Địa hình ở đây có sự phân dị mạnh theo độ cao. Vùng đồi núi phía tây chiếm

hơn 70% diện tích tự nhiên của tỉnh với nhiều ngọn núi cao trên 2.000m như núi

Lum Heo cao 2.045m, núi Tion cao 2.032m, núi Gole - Lang cao 1.855m (thuộc

huyện Phước Sơn) và núi Ngọc Linh cao 2.598m là đỉnh núi cao nhất của dãy

Trường Sơn, nằm ở ranh giới giữa tỉnh Quảng Nam và tỉnh Kon Tum.

Thị trấn Trà My, huyện Bắc Trà My là một thung lũng hẹp giữa núi, thuộc

đới phá hủy của đứt gãy Trà Bồng phương á vĩ tuyến. Khu vực thị trấn Trà My

được bao bọc bởi các dải núi cao thuộc dãy Trường Sơn ở phía tây và tây nam, các

dải núi thấp ở phía bắc và vùng đồng bằng thuộc vùng hạ lưu các sông Thu Bồn-Vu

Gia và sông Trà Bồng ở phía đông bắc.

1.1.2 Đặc điểm khí hậu, thủy văn

Đặc điểm khí hậu

Quảng Nam chỉ có 2 mùa là mùa mưa và mùa khô. Khí hậu ở đây chịu ảnh

hưởng của mùa đông lạnh miền Bắc. Nhiệt độ trung bình năm ở khu vực này là 25,6oC. Mùa đông, nhiệt độ vùng đồng bằng có thể xuống dưới 12oC và nhiệt độ

vùng núi thậm chí còn thấp hơn. Độ ẩm trung bình trong không khí đạt 84%. Lượng

mưa trung bình năm của vùng là 2000-2500mm.

Mùa mưa thường kéo dài từ tháng 10 đến tháng 12, mùa khô kéo dài từ tháng

2 đến tháng 8, tháng 1 và tháng 9 là các tháng chuyển tiếp với đặc trưng là thời tiết

hay nhiễu loạn và khá nhiều mưa. Mưa phân bố không đều theo không gian, mưa ở

miền núi nhiều hơn đồng bằng. Vùng Tây Bắc thuộc lưu vực sông Bung (các huyện

Đông Giang, Tây Giang và Nam Giang) có lượng mưa thấp nhất trong khi vùng đồi

núi Tây Nam thuộc lưu vực sông Thu Bồn (các huyện Nam Trà My, Bắc Trà My,

Tiên Phước và Hiệp Đức) có lượng mưa lớn nhất vùng. Huyện Bắc Trà My là một

trong những trung tâm mưa lớn nhất của Việt Nam với lượng mưa trung bình năm

6

hơn 4,000mm. Mưa lớn thường tập trung trong thời gian ngắn (khoảng 3 tháng mùa

mưa) trên một địa hình hẹp, dốc đã tạo điều kiện thuận lợi cho lũ các sông lên

nhanh.

Kể từ năm 1976, trên địa bàn tỉnh Quảng Nam đã có hai trạm khí tượng quan

trắc đầy đủ các yếu tố khí tượng là trạm Tam Kỳ và trạm Trà My. Các yếu tố khí

tượng của vùng núi phía Tây tỉnh Quảng Nam trong đó có vùng nghiên cứu được

tính toán từ các thông số của trạm khí tượng Trà My đặt tại thị trấn Trà My, huyện

Bắc Trà My. Giá trị trung bình của các yếu thời tiết cơ bản tại vùng nghiên cứu theo

tài liệu quan trắc của trạm Trà My, đại diện cho vùng núi phía Tây của tỉnh được

trình bày trong bảng dưới đây.

Bảng 1: Giá trị trung bình các yếu tố thời tiết cơ bản vùng nghiên cứu

Tháng

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12 Năm

32.8

36.4

37.9

40.5

38.9

38.7

37.9

39.7

36.7

34.1

32.4

31.9

40,5

Cao kỉ lục, °C

24.9

26.9

30.2

32.9

33.6

33.5

33.7

33.5

31.4

28.6

25.9

23.6

29,9

Trung bình cao, °C

20.7

21.9

24.1

26.0

26.7

27.1

26.9

25.7

24.3

22.5

20.5

24,4

Trung bình ngày, °C

18.3

19.1

20.5

22.2

23.1

23.5

23.2

22.8

22.0

20.6

18.8

21,4

Trung bình thấp, °C

11.8

13.0

12.9

18.2

19.9

20.2

20.8

20.2

19.0

15.1

14.1

10.4

10,4

Thấp kỉ lục, °C

133.0

67.4

190.0 109.0 301.0 244.0 166.0 174.0 386.0 982.0 1038.0 502.0 4.292,4

Lượng mưa (mm)

87.0

84.0

88.0

93.0

86,8

Độ ẩm, %

208 Số ngày mưa TB

78.0

136.0 190.0 194.0 210.0 244.0 207.0 199.0 158.0 121.0

75.0

59.0

1.871 Số giờ nắng trung bình hàng tháng

Nguồn: http://lucci-vietnam.info/

7

Đặc điểm thủy văn

Nằm trong vùng có lượng mưa lớn, tỉnh Quảng Nam có hệ thống sông suối

phát triển với tiềm năng thủy điện khá lớn, trong đó đáng kể nhất là lưu vực của hệ

thống sông Vu Gia - Thu Bồn. Hệ thống sông Thu Bồn là một trong những hệ thống sông nội địa lớn nhất của Việt Nam với tổng diện tích lưu vực khoảng 10.350 km2. Đứng thứ hai là sông Tam Kỳ với diện tích lưu vực vào khoảng 800 km2. Ngoài ra còn có các sông có diện tích lưu vực nhỏ hơn như lưu vực sông Cu Đê 400 km2, lưu vực sông Tuý Loan 300 km2, lưu vực sông LiLi 280 km2...

Sông Thu Bồn dài 95 km gồm 2 đoạn: đoạn 1 dài 65 km, điểm đầu là Nông

Sơn, điểm cuối là Cửa Đại, do Trung ương quản lý; đoạn 2: dài 30 km, điểm đầu là

ngã ba sông Tranh, điểm cuối là Nông Sơn, do địa phương quản lý. Phần lớn diện

tích lưu vực sông chảy trong địa phận tỉnh Quảng Nam và thành phố Đà Nẵng.

Sông bắt nguồn từ núi Ngọc Linh (Nam Quảng Nam-Bắc Kon Tum); phần thượng

lưu này được gọi là Đak Di. Sông chảy ngược lên phía Bắc qua các huyện Nam Trà

My, Bắc Trà My, Tiên Phước và Hiệp Đức. Khi chảy qua đây, sông nhận thêm

nhiều chi lưu là các sông, suối nhỏ. Đoạn chảy qua Tiên Phước và Hiệp Đức được

gọi là sông Tranh. Bắt đầu khi đi qua địa phận Nông Sơn, Duy Xuyên, sông mới bắt

đầu được gọi là Thu Bồn. Ở Nông Sơn, sông đổi sang hướng Tây Nam-Đông Bắc.

Khi chảy qua ranh giới giữa Duy Xuyên và Đại Lộc, sông Thu Bồn nhận chi lưu lớn

nhất ở tả ngạn là sông Vu Gia. Sông Thu Bồn cùng với sông Vu Gia, hợp lưu tại

Đại Lộc tạo thành hệ thống sông lớn có vai trò rất quan trọng đối với đời sống và

tâm hồn người Quảng Nam. Trước khi đổ ra biển ở Cửa Đại, sông tạo ra một số

phân lưu như sông Ba Chươm, sông Cổ Cò, sông Đình, sông Đò, sông Hội An.

Nhìn chung, các sông ở Quảng Nam có lưu lượng dòng chảy lớn, đầy nước

quanh năm. Lưu lượng dòng chảy trung bình trên các sông: sông Vu Gia là 400m3/s, sông Thu Bồn là 200m3/s có giá trị thủy điện, giao thông và thủy nông lớn.

Do vậy, tỉnh Quảng Nam được đánh giá là tỉnh có tiềm năng thủy điện lớn với hệ

thống sông Vu Gia - Thu Bồn đứng thứ tư cả nước và đang được đầu tư khai thác.

8

Hiện tại trên hệ thống sông Thu Bồn, nhiều nhà máy thủy điện công suất lớn

như Sông Tranh 1 và 2, Sông A Vương, Sông Buong... đang được xây dựng góp

phần cung cấp điện cho nhu cầu ngày càng tăng của cả nước. Hiện nay tỉnh có các

nhà máy thủy điện đã và đang xây dựng như: A Vương (210 MW - Tây Giang),

Sông Bung 2 (100 MW), Sông Bung 4 (220 MW), Sông Giằng (60 MW), Đak Mi 1

(255 MW), Đak Mi 4 (210 MW), Sông Côn 2 (60 MW), Sông Tranh 2 (190 MW).

Tuy nhiên, việc xây dựng các công trình thủy điện ở thượng lưu sông Vu Gia

- Thu Bồn đã có tác động tiêu cực đến chế độ thủy văn của các sông trong vùng.

Việc các nhà máy thủy điện chuyển nước từ sông Vu Gia sang sông Thu Bồn đã

làm suy giảm đáng kể dòng chảy ở hạ lưu sông Vu Gia, gây xâm nhập mặn ở các

vùng vùng Đại Lộc, Điện Bàn và thành phố Đà Nẵng vào mùa kiệt (từ tháng 3 đến

tháng 8).

1.1.3 Đặc điểm địa chất

Nhìn chung, các công trình nghiên cứu về đặc điểm địa chất ở khu vực

nghiên cứu chủ yếu tập trung vào 2 mảng lớn: một là, các nghiên cứu về đặc điểm

thạch học, hoạt động biến chất, biến dạng liên quan tới các chuyển động kiến tạo

xảy ra trên quy mô cả nước và toàn khu vực Đông Dương; hai là, một số nghiên cứu

ban đầu về đặc điểm của động đất xảy ra liên quan tới hoạt động tích nước cho hồ

thủy điện Sông Tranh 2.

a. Đặc điểm nền thạch học

Nền đá gốc ở khu vực nghiên cứu chủ yếu là các đá biến chất tướng

amphibolit, được hình thành trong giai đoạn chuyển động tạo núi Indosini [1, 4-6]

và các đá granit không bị ép phiến [10]. Mặt phiến của đá biến chất có hướng chủ

đạo kéo dài theo phương á vĩ tuyến, đôi chỗ bị uốn lượn và cắm về phía nam với góc dốc từ 450 đến dốc đứng. Đập thủy điện Sông Tranh 2 được xây dựng trên nền

đá biến chất của phức hệ Trà Bồng và hệ tầng Khâm Đức (hình 2).

9

Ghi chú: 1- đá biến chất Indosini; 2- đới mylonit; 3- đá granit không bị ép phiến; 4- trầm tích Đệ tứ; 5- thế nằm mặt ép phiến

Hình 2: Sơ đồ địa chất khu vực nghiên cứu

b. Đặc điểm kiến tạo khu vực

Ở khu vực nghiên cứu có mặt 2 hệ thống đứt gãy lớn, quy mô khu vực phát

triển theo phương á vĩ tuyến là đới đứt gãy Trà Bồng và đới đứt gãy Hưng Nhượng-

Tà Vi.

Các kết quả nghiên cứu kiến tạo, biến chất bằng phương pháp xác định tuổi

đồng vị phóng xạ thực hiện trên các khoáng vật monazit, zircon trong đá biến chất

tướng amphibolite, granulite ở địa khối KonTum và các đá gneiss phức hệ Đại Lộc

thuộc đai tạo núi Trường Sơn; khoáng vật biotite đồng chuyển động trong các đá

mylonite phức hệ Trà Bồng cho thấy khu vực nghiên cứu đã trải qua 3 giai đoạn

10

chuyển động kiến tạo với đặc điểm biến dạng khác nhau [3, 4, 5, 6, 7, 9, 11, 13, 15,

16, 23, 24].

Chuyển động kiến tạo trước Indosini

Chuyển động kiến tạo trước Indosini chỉ được ghi nhận thông qua kết quả

phân tích tuổi đồng vị của một số khoáng vật bền như zircon và monazit trong đá

biến chất. Theo kết quả phân tích tuổi đồng vị trên các khoáng vật zircon, monazit

và titanit, khu vực nghiên cứu và lân cận đã trải qua một pha nhiệt kiến tạo vào

khoảng 410-470 triệu năm trước đây và di chỉ của các sự kiện nhiệt kiến tạo cổ hơn

[7, 9, 16].

Chuyển động kiến tạo Indosini

Đây là pha chuyển động kiến tạo có quy mô lớn, ghi nhận trên toàn lãnh thổ

Đông Dương, bắt đầu từ cuối Permi và kết thúc vào Trias muộn. Dấu ấn của chuyển

động kiến tạo này được ghi nhận rõ nét trên hầu khắp các đá có tuổi từ tiền Cambri

đến Trias giữa ở lãnh thổ Việt Nam. Các đá biến chất, biến dạng dẻo lộ ra ở khu vực

nghiên cứu chính là sản phẩm của giai đoạn chuyển động kiến tạo này. Chúng có

đặc trưng cơ bản là trên mặt ép phiến phương á vĩ tuyến ghi nhận rõ chuyển động

trượt phải, góc chúi (plunge) của lineation rất thoải đến nằm ngang. Kết quả phân

tích tuổi đồng vị trên các khoáng vật của đá biến chất cho thấy hoạt động biến chất,

biến dạng dẻo ở khu vực xảy ra mạnh nhất trong khoảng từ 245 đến 250 triệu năm

trước [5, 6, 7, 11, 13].

Chuyển động kiến tạo Cenozoi

Chuyển động kiến tạo trong giai đoạn Cenozoi đã làm khối Đông Dương bị

trôi trượt về phía đông nam dọc theo đới xiết trượt Ailao Shan-Sông Hồng, tách mở

hình thành biển Đông. Trong suốt quá trình dịch trượt của khối Đông Dương và mở

biển Đông, khối nâng Kom Tum, trong đó có khu vực nghiên cứu, đã trải qua hai

pha biến dạng dòn chính với cơ chế chuyển động chung là trượt bằng, trong đó: pha

sớm có trục nén ép phương á vĩ tuyến, trục căng giãn phương á kinh tuyến [21].

Dưới trường ứng suất này, các đứt gãy phương tây bắc-đông nam hoạt động trượt

11

trái. Ngược lại, pha biến dạng muộn có đặc trưng trục nén ép phương á kinh tuyến

và trục căng giãn phương á vĩ tuyến. Dưới tác động của trường ứng suất này, các

đứt gãy phương tây bắc-đông nam tái hoạt động trượt phải; một số đứt gãy phương

á kinh tuyến và phương đông bắc-tây nam tái hoạt động trượt thuận. Pha chuyển

động kiến tạo Cenozoi muộn có quan hệ chặt chẽ với hoạt động phun trào núi lửa ở

miền Trung và Nam Việt Nam trong giai đoạn Neogen-Đệ tứ [21].

c. Đặc điểm địa chấn

Khu vực nghiên cứu nói riêng và khu vực Miền Trung Việt Nam nói chung

được đánh giá là khá bình ổn về mặt địa chấn. Theo thống kê của Viện Vật lý địa

cầu [2], kể từ năm 1715 đến năm 2003 (trước khi có công trình thủy điện Sông

Tranh 2) tại khu vực đập thủy điện Sông Tranh 2 và lân cận chỉ ghi nhận 8 trận

động đất (bảng 2). Trong số này, trận động đất ngày 25/7/1957 có M=4,8 độ Richter

gây chấn động cấp 6 là trận động đất mạnh nhất quan trắc được.

Các nghiên cứu về đặc điểm địa chấn-kiến tạo ở khu vực này chủ yếu được

thực hiện cùng với công tác đo vẽ bản đồ địa chất và khoáng sản và một vài công

trình đánh giá tiền khả thi phục vụ xây dựng các công trình thủy điện, thủy lợi lớn.

Công trình đầu tiên đánh giá về đặc điểm địa chấn ở khu vực huyện Bắc Trà My là

báo cáo “Đánh giá độ nguy hiểm động đất ở khu vực công trình thủy điện Sông

Tranh 2” do Viện Vật lý Địa cầu, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

thực hiện năm 2003.

Bảng 2: Danh mục động đất khu vực thủy điện Sông Tranh 2 và lân cận

tính đến năm 2003 (trước khi có công trình thủy điện Sông Tranh 2) [2]

Thời gian phát sinh động đất

Độ

Vị trí chấn tâm

Độ mạnh

Cấp độ

STT

Kinh

sâu (km)

Năm Tháng Ngày Giờ Phút Giây Vĩ độ

M (richter)

mạnh, I

độ

1715

15,53 108,15

4,7

1919

15,00 109,00

KXĐ

12

1957

14,50 108,50

4,8

1991

38,6 14,73 108,36

2,6

1991

33,4 14,92 108,14

2,1

1991

0,8

14,75 108,30

2,3

1992

14,5 15,68 108,87

3,8

1992

14,50 108,22

2,7

Kể từ khi xảy ra động đất liên tiếp ở khu vực thủy điện Sông Tranh 2, vấn đề

nghiên cứu hoạt động động đất ở khu vực này đã thu hút được sự quan tâm nhất

định. Để đánh giá mức độ an toàn của hồ thủy điện, Chính phủ Việt Nam đã mời

Tập đoàn OYO, Nhật Bản thực hiện nghiên cứu “Research, Detailed Review of

Geological Condition, Geodynamics and Geological Activities in Song Tranh 2

Hydropower Area (Bac Tra My District, Quang Nam Province)”, bắt đầu thực hiện

từ năm 2012 và đã hoàn thành vào năm 2013 [19]. Đồng thời, để nghiên cứu, làm rõ

về đặc điểm và xu hướng của động đất xảy ra ở khu vực này, Bộ Khoa học và Công

nghệ đã phê duyệt đề tài nghiên cứu Độc lập Cấp Nhà nước mã số: ĐTĐL. 2012-

G/57 “Nghiên cứu tác động địa chấn kiến tạo đến sự ổn định công trình thủy điện

Sông Tranh 2, khu vực Bắc Trà My, tỉnh Quảng Nam” giao Viện Vật lý Địa cầu,

Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam triển khai thực hiện kể từ năm

2012, đề tài dự kiến sẽ hoàn thành vào năm 2016.

1.2 Đặc điểm hồ chứa và hoạt động đất ở khu vực hồ thủy điện Sông Tranh 2

2.2.1 Đặc điểm hồ chứa thủy điện Sông Tranh 2

Hồ thủy điện Sông Tranh 2 nằm trên một nhánh sông Tranh có phương

đông-tây, cách thị trấn Trà My, huyện Bắc Trà My khoảng 9km về phía tây. Thể tích nước hồ thủy điện khi tích nước đến cao trình thiết kế (175m) là 730 triệu m3.

Đập chính của hồ thủy điện Sông Tranh nằm ở tọa độ: 15019’49” vĩ độ bắc

và 108008’55” kinh độ đông. Tuyến đập chính dài 660m, bao gồm:

13

- Phần đập không tràn có kết cấu là bê tông đầm lăn, nằm ở vai phải và vai

trái của tuyến đập. Chiều cao đập lớn nhất là 96m, cao trình đỉnh đập 180m.

- Phần đập tràn nước nằm ở khu vực lòng sông. Mặt tràn dạng ofixerop

không chân không với 6 cửa van cung, kích thước b*h= 14*14m. Kết cấu đập tràn

có lõi là bê tông đầm lăn, ngoài bọc bê tông cốt thép M200.

Đập phụ của hồ thủy điện Sông Tranh 2 nằm ở tọa độ: 15020’24” vĩ độ bắc và 108009’12” kinh độ đông, thuộc eo bờ trái của hồ thủy điện, có kết cấu bằng đất

đồng chất. Cao trình đỉnh đập 180m.

Tuyến năng lượng được bố trí bên bờ trái hồ chứa, gồm cửa lấy nước, đường

hầm dẫn nước và nhà máy thuỷ điện.

1.2.2 Đặc điểm động đất ở khu vực hồ thủy điện Sông Tranh 2

a. Hiện tượng động đất kích thích liên quan tới các hồ chứa trên thế giới

Hiện tượng phát sinh động đất kích thích liên quan tới hồ chứa đã được ghi

nhận trên toàn thế giới kể từ những năm 1950 của thế kỷ trước. Cho đến năm 2000,

trên thế giới đã ghi nhận hơn 90 công trình hồ chứa có phát sinh động đất kiểu này

[10]. Theo độ mạnh của các trận động đất ghi nhận được, các hồ chứa có phát sinh

động đất kích thích được chia thành 4 nhóm:

- Nhóm hồ chứa có động đất kích thích ≥ 6 độ richter

- Nhóm hồ chứa có động đất kích thích từ 5 đến 5,9 độ richter

- Nhóm hồ chứa có động đất kích thích từ 4 đến 4,9 độ richter

- Nhóm hồ chứa có động đất kích thích < 4 độ richter.

Theo tài liệu thống kê đến năm 2000, có khoảng một nửa (42/95) địa điểm

ghi nhận được động đất kích thích có độ mạnh lớn hơn 4 độ richter (bảng 3) trong

đó có hồ thủy điện Hòa Bình của Việt Nam.

Bảng 3: Danh mục động đất có độ mạnh ≥ 4 độ richter có liên quan

đến tích nước hồ chứa trên thế giới cập nhật đến năm 2000 [10]

14 Quốc gia

Tên đập/ hồ chứa

Thể tích hồ chứa (triệu m3)

Độ mạnh (richter)

Số thứ tự

Năm bắt đầu tích nước

Năm có động đất lớn nhất

Độ cao của đập (m) Những vị trí đã xảy ra động đất M ≥ 6.0 105

13,896

1959

1962

6.1 1. Hsinfengkiang 2.

Trung Quốc Zambia– Zimbabwe Ấn Độ Hy Lạp

128 103 160

1958 1962 1965

1963 1967 1966

6.2 6.3 6.2

175,000 2780 4750 Những vị trí đã xảy ra động đất có M = 5.0 đến 5.9

Ai Cập New Zealand Uzbekistan Australia Trung Quốc Hoa Kỳ Hy Lạp Hoa Kỳ Thái Lan Ấn Độ

111 110 148 116 151 221 67 236 140 80

1964 1964 1971 1957 1993 1935 1929 1967 1977 1987

1981 1966 1977 1959 1997 1939 1938 1975 1983 1993

5.6 5.0 5.3 5.0 VI 5.0 5.7 5.7 5.9 5.0

164,000 2040 2000 4761 3400 36,703 41 4400 11,750 1260 Những vị trí đã xảy ra động đất có M = 4.0 đến 4.9

Ghana Nam Tư Ấn Độ Nga Tây Ban Nha Tây Ban Nha

148,000 340 947 169 37 678

134 90 88 100 49 150

1964 1966 1981 1960 1960

1964 1967 1983 1996 1964 1962

4.0-4.3? 4.5– 5.0 4.9 4.2 4.1 4.7

Brazil Hoa Kỳ Trung Quốc Trung Quốc Trung Quốc

180 3517 420 16,000 470

58 60 74.5 97 74

1970 1952 1982 1967 1954

1971 1974 1993 1973 1973

4.0-4.5? 4.3 4.5 4.7 4.5

Kariba 3. Koyna 4. Kremasta 5. Aswan 6. Benmore 7. Charvak 8. Eucumbene 9. Geheyan 10. Hoover 11. Marathon 12. Oroville 13. Srinagarind 14. Warna 15. Aksombo Main 16. Bajina Basta 17. Bhatsa 18. Bratsk 19. Camarillas 20. Canelles 21. Capivari– Cachoeira 22. Clark Hill 23. Dahua 24. Danjiangkou 25. Foziling 26.

4.0- 4.3?

Grandval 27. Hòa Bình 28. Kastraki

Pháp Việt Nam Hy Lạp

292 9450 1000

88 125 96

1959 1988 1968

1963 1989 1969

4.9 4.6

15 Quốc gia

Tên đập/ hồ chứa

Thể tích hồ chứa (triệu m3)

Độ mạnh (richter)

Số thứ tự

Hoa Kỳ Albania Nhật Bản Nga New Zealand Canada Brazil Pháp Tadjikistan

Độ cao của đập (m) 60 130 186 106 108 94 155 317

1505 1600 149 9000 10,423 6150 275 1000

Năm có động đất lớn nhất 1971 1986 1961 1978 1975 1975 1963 1972

4.9 4.2 4.9 4-4.8 4.6 4.1 4 4.9 4.6

40/56 1500/2300

29. Kerr 30. Komani 31. Kurobe 32. Hồ Baikal 33. Hồ Pukaki 34. Manicouagan 3 35. Marimbondo 36. Monteynard 37. Nurek 38. P. Colombia/V. Grande 39. Piastra 40. Pieve de Cadore 41. Shenwo 42. Vouglans

Brazil Italia Italia Trung Quốc Pháp

93 116 50 130

13 69 540 605

Năm bắt đầu tích nước 1958 1985 1960 1976 1975 1975 1962 1972 1973– 1974 1965 1949 1972 1968

1974 1966 1950 1974 1971

4.2 4.4 4.0-4.3? 4.8 4.4

Độ mạnh và tần xuất xuất hiện động đất kích thích ở các hồ chứa rất khác

nhau. Động đất kích thích thường có xu hướng giảm dần sau vài năm hồ đi vào hoạt

động. Về bản chất, cơ chế phát sinh động đất kích thích ở các hồ chứa tương tự như

cơ chế phát sinh động đất kiến tạo.

b. Lịch sử động đất liên quan tới hoạt động của hồ thủy điện Sông Tranh 2

Sau khi hoàn thành xây dựng, vào ngày 29 tháng 11 năm 2010, công trình

thủy điện Sông Tranh 2 được tích nước thử nghiệm lần đầu tiên với mực nước đạt

cao trình 61m bằng mực nước chết. Đến ngày 19 tháng 10 năm 2011, hồ thủy điện

Sông Tranh 2 được tích nước đến cao trình 175m tương ứng với mực nước cực đại.

Khoảng 5 tháng sau khi tích nước, hoạt động địa chấn bắt đầu xuất hiện ở khu vực

lân cận hồ thuỷ điện Sông Tranh 2. Tính riêng từ cuối tháng 9 năm 2012 đến cuối

năm 2013, đã có hơn 100 trận động đất xảy ra. Mối quan hệ giữa số lượng các trận

16

động đất quan trắc được với mực nước tích trong hồ thủy điện và được biểu diễn ở

hình 3.

Hình 3: Mối quan hệ giữa số lượng các trận động đất quan trắc được với

mực nước tích trong hồ thủy điện Sông Tranh 2 [19]

Nhìn chung, động đất xảy ra liên quan với hoạt động của hồ thủy điện Sông

Tranh 2 có độ mạnh không quá 4 độ richter (bảng 4). Hai trận động đất có độ mạnh

lớn nhất ghi nhận được ở khu vực này là 4.6 độ richter (xảy ra ngày 22/10/2012) và

4.7 độ richter (xảy ra ngày 15/11/2012). Kể từ đầu năm 2014 đến nay, động đất vẫn

xảy ra ở khu vực này song đã giảm đáng kể cả về tần xuất xuất hiện và độ mạnh.

Bảng 4: Danh mục động đất ở khu vực hồ thủy điện Sông Tranh 2

Thời gian phát sinh động đất

STT

Vị trí chấn tâm Độ sâu (km)

15.28 Năm Tháng Ngày Giờ Phút Giây Vĩ độ Kinh độ 14.4 15.348 108.021 2011 41.3 15.355 108.148 2011 108.007 55.6 2011 37.1 15.317 108.145 2011 15.9 15.366 108.111 2011 15.395 108.104 28 2012

49 40 0 58 22 07

3 16 16 26 27 2

3 14 20 15 14 4

11 11 11 11 11 3

1 2 3 4 5 6

Độ mạnh (richter) 2.7 2.7 3.4 2.1 3.4 3.9

17 Thời gian phát sinh động đất

STT

Vị trí chấn tâm Độ sâu (km)

15.39

15.35

108.1

15.38 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45

Năm Tháng Ngày Giờ Phút Giây Vĩ độ Kinh độ 108.05 2012 53.7 15.321 4.1 2012 108.078 15.33 31.7 15.379 108.046 2012 108.114 12.9 2012 39.5 15.383 108.091 2012 8.6 2012 18.2 15.376 108.114 2012 22.3 15.374 108.117 2012 27.7 15.376 108.117 2012 15.375 108.118 57 2012 15.359 108.076 46 2012 58.2 15.361 108.084 2012 15.364 108.066 18 2012 15.31 59.7 2012 108.095 108.082 15.36 42.8 2012 43 2012 15.355 108.092 30.1 15.345 108.092 2012 18.5 15.356 108.073 2012 41.3 15.381 108.104 2012 37.4 15.393 108.109 2012 15.4 15.379 108.104 2012 44.2 15.401 108.068 2012 21.4 15.388 108.105 2012 15.377 108.101 6.3 2012 108.108 15.38 43 2012 36.3 15.372 108.092 2012 31.7 15.384 108.109 2012 40.3 15.372 108.085 2012 51.7 15.378 108.118 2012 19 2012 15.371 108.131 54.4 15.379 108.118 2012 13.8 15.371 2012 46.8 15.398 108.085 2013 36.8 2013 108.104 36.3 15.391 108.094 2013 15.399 108.082 41 2013 6.1 2013 15.392 108.085 24.8 15.394 108.096 2013 50.6 15.385 108.102 2013

13 2 3 6 13 7 18 19 19 19 5 4 7 2 13 13 11 17 12 10 6 16 16 7 10 11 11 6 11 2 3 21 8 9 19 19 7 5 23

47 28 57 34 41 24 44 01 07 09 04 45 41 02 48 48 45 29 33 24 39 58 58 47 55 2 14 15 34 48 15 30 3 33 12 13 36 26 57

3 7 23 27 22 15 18 18 18 18 5 7 8 9 9 9 12 12 16 19 20 21 21 24 25 25 25 26 27 28 28 30 3 3 3 3 5 21 21

9 9 9 9 10 11 11 11 11 11 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 1 1 1 1 1 1 1

0.1 3 6.8 5.5 6.5 6.3 6.1 6.3 7.2 5.7 7.1 5.1 2.5 5.3 6 6 6.2 5.9 5.2 5 5.5 5.7 2.9 5 5.3 6.6 4 6.8 6.5 3 4 3 3 5 5 4.7

Độ mạnh (richter) 4.2 4.1 4 4.1 4.6 4.7 2.6 2.3 2.2 2 2.2 2.3 2.4 2.3 2.7 2.7 2.2 2.2 2.2 2.2 2.1 2.2 2 2.1 2.4 2 2.3 2.6 2.2 3.6 2.3 2 2.3 2.1 3 2 2.8 2 2.1

18 Thời gian phát sinh động đất

STT

Vị trí chấn tâm Độ sâu (km)

Năm Tháng Ngày Giờ Phút Giây Vĩ độ Kinh độ

15.41 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84

2013 2013 2013 2013 2013 2013 2013 2013 2013 2013 2013 2013 2013 2013 2013 2013 2013 2013 2013 2013 2013 2013 2013 2013 2013 2013 2013 2013 2013 2013 2013 2013 2013 2013 2013 2013 2013 2013 2013

1 2 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 4 4 4 4 4 5 5 5 5 5 5 6 6

26 13 15 15 25 25 26 26 4 7 7 7 7 7 7 8 14 17 18 18 20 20 20 20 29 30 7 7 9 22 28 2 9 11 11 13 31 21 29

14 1 12 12 20 23 11 18 7 8 8 8 8 8 8 4 12 9 14 14 14 21 21 22 14 3 2 2 12 20 6 12 18 5 5 16 11 14 2

44 8 37 52 38 26 36 52 54 39 43 48 48 47 48 16 18 22 40 40 48 40 40 18 47 13 0 33 48 7 39 0 25 44 45 9 11 18 21

47.4 15.385 108.105 15.404 108.106 9.2 8.8 107.089 15.6 33.6 15.389 108.104 40.4 15.359 108.096 15.389 108.097 20 9.1 15.251 108.205 59.9 15.391 108.096 12.2 15.384 108.064 52.2 15.387 108.101 59.7 15.388 108.104 34.3 15.387 108.103 34.3 15.387 108.104 22.8 15.383 108.103 34.3 15.388 108.104 19.9 15.352 108.129 54.7 15.382 108.114 59.8 15.357 108.129 49.1 15.384 108.1 49.1 15.382 108.1 38.7 15.4 108.088 15.403 108.097 2.8 26.8 15.402 108.098 13 108.083 24.3 15.398 108.098 14.6 15.391 108.103 15.6 15.376 108.136 25.9 15.373 108.137 23.8 15.391 108.09 31.3 16.343 107.495 28.2 15.371 108.131 58.1 15.291 108.044 15.359 108.052 2.7 15.288 108.059 27 108.121 15.32 16.1 15.326 108.109 5.1 15.316 108.091 0.6 15.435 108.142 8.9 15.375 108.115 9.2

Độ mạnh (richter) 2 2.8 3.1 2.1 2.1 2.2 2.5 2 2.9 3.2 2 2.9 2.7 2.4 2.7 2.3 2.2 2 2.1 2.1 3 2.3 2.5 2.1 2.3 2.4 2 3.2 2 2.8 2.3 2.3 2.3 3 2.7 2 2.1 2 2.2

5.1 2 4.1 5.1 5 9.4 4.1 7 6 5.4 5 5 6 5 7 7 5 5 5 3.1 2 1.1 2 2 3 3 3 6.3 3 3 3 3 4.3 1 3 3 5.2

19 Thời gian phát sinh động đất

STT

Vị trí chấn tâm Độ sâu (km)

Năm Tháng Ngày Giờ Phút Giây Vĩ độ Kinh độ

15.332 15.31

7 7 7 7 8 8 8 9 10 11 11 1 4 5 6 6 6 7 7 7 7 7

10 21 23 23 7 7 19 3 24 12 25 12 3 28 8 12 30 4 5 6 8 11

11 9 20 20 20 20 16 0 9 7 18 3 14 20 7 6 18 7 21 19 23 10

33 22 51 51 58 58 30 8 24 13 55 19 48 57 39 59 18 50 46 54 5 16

36.8 15.329 108.091 108.09 9.2 48.7 108.1 48.6 15.292 108.068 108.09 45 15.337 44.8 15.323 108.09 15.311 108.511 24 108.12 15.37 19 15.235 108.097 0 108.22 15.57 27 108.15 15.3 17 15.244 108.093 0 15.355 108.119 0 15.28 54 108.134 15.326 108.107 0 15.365 108.112 22 15.355 108.132 49 15.701 107.989 43 15.37 59 108.092 15.264 108.177 27 15.358 108.128 57 108.08 15.32 4

3 3 3 3 3 3 3.3 5 4 10 10 5.5 5 6.5 6 5 7 7 5.5 6 5.7 6

Độ mạnh (richter) 2.2 2.4 2.1 2.3 2.2 2.7 2 3.3 2.3 2.3 2 2.6 3.4 2.2 2.9 2.5 2.6 2.5 2.7 2.5 3.6 2.4

85 2013 86 2013 87 2013 88 2013 89 2013 90 2013 91 2013 92 2013 93 2013 94 2013 95 2013 96 2014 97 2014 98 2014 99 2014 100 2014 101 2014 102 2014 103 2014 104 2014 105 2014 106 2014

20

CHƯƠNG 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Cách tiếp cận giải quyết vấn đề nghiên cứu

Động đất là hệ quả tự nhiên của các quá trình địa động lực. Các nghiên cứu

trên thế giới cho thấy rằng, ứng suất kiến tạo có vai trò quyết định đối với dịch

chuyển đứt gãy và phát sinh động đất [8, 10, 12, 17, 18, 20, 22, 25]. Khi ứng suất

kiến tạo tác động lên khối đá vượt quá giới hạn độ bền cơ học sẽ gây phá hủy đá,

tạo ra các đới đứt gãy hoặc làm các đứt gãy đã tồn tại từ trước dịch chuyển. Trong

quá trình dịch chuyển kiến tạo, ứng suất sẽ được giải phóng dưới dạng sóng địa

chấn và động đất xảy ra [8, 10, 12, 17, 18, 20, 22, 25]. Trên thực tế, hầu hết các trận

động đất kiến tạo xảy ra trên thế giới thường liên quan đến sự tái hoạt động của các

hệ thống đứt gãy đã có khi ứng suất kiến tạo tác động lên các mặt gián đoạn trong

khối đá vượt quá giá trị ma sát trong của chúng. Do vậy, các đứt gãy hoạt động

được coi là các vùng nguồn sinh chấn. Xác định các nguồn sinh chấn là bước đầu

tiên trong công tác đánh giá tiềm năng động đất ở mỗi khu vực cụ thể. Với cách tiếp

cận như vậy, trong nghiên cứu này, học viên lựa chọn khung giải quyết vấn đề như

ở hình 4.

Hình 4: Sơ đồ thể hiện cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

21

Đối với động đất liên quan tới hoạt động của các hồ chứa, cơ chế phát sinh

động đất xảy ra hoàn toàn tương tự. Song hoạt động tích nước trong hồ chứa có thể

làm quá trình dịch trượt dọc theo các mặt gián đoạn có sẵn xảy ra sớm hơn bởi 2

nguyên nhân:

- Gia tăng độ lớn của lực gây trượt (ứng suất cắt) do tăng thêm áp suất lỗ

rỗng và áp suất thủy tĩnh của lớp nước hồ [10, 20].

- Giảm độ lớn lực kháng trượt (ma sát trượt) trên các mặt gián đoạn có sẵn

do nước thấm [10, 20].

Trong nghiên cứu này, học viên tập trung làm rõ các pha hoạt động của các

hệ đứt gãy ở khu vực nghiên cứu từ đó xác định các đứt gãy có khả năng tái hoạt

động và sinh chấn để cung cấp cơ sở khoa học góp phần luận giải cơ chế phát sinh

động đất ở khu vực thủy điện Sông Tranh 2.

2.2 Các phương pháp nghiên cứu

Để làm sáng tỏ đặc điểm phân bố mạng đứt gãy ở khu vực thủy điện Sông

Tranh 2 và tính chất chuyển dịch cũng như các giai đoạn hoạt động của các đứt gãy

ở khu vực hồ thủy điện Sông Tranh 2, làm cơ sở xác định mối quan hệ giữa hoạt

động đứt gãy và sự phát sinh động đất ở khu vực nghiên cứu, học viên sử dụng tổ

hợp các phương pháp nghiên cứu sau:

2.2.1 Phương pháp phân tích ảnh DEM và Landsat ETM plus bằng phần mềm

Global Mapper và ERMAPPER

Hai phương pháp này được sử dụng để xác định sự phân bố không gian của

hệ thống đứt gãy lớn có mặt trong khu vực nghiên cứu. Nguồn số liệu sử dụng trong

nghiên cứu này gồm 2 loại: mô hình số độ cao (DEM) có độ phân giải không gian

30m (SRTM) (hình 5) và nguồn ảnh vệ tinh số Landsat ETM Plus có độ phân giải

không gian 28m của Đại học Maryland Mỹ (hình 6). Các số liệu này được sử dụng

trước khi tiến hành nghiên cứu trên thực địa và trong quá trình khảo sát các vết lộ

để phân tích, xác định các tuyến khảo sát và kiểm chứng các kết quả giải đoán ảnh.

22

Trong quá trình khảo sát thực địa, kết quả nghiên cứu, phân tích ở mỗi điểm khảo

sát liên tục được cập nhật để đối chiếu với kết quả phân tích ảnh, từ đó giúp xác

định phương phát triển và phân bố không gian của các mặt đứt gãy.

Hình 5: Phân tích ảnh DEM bằng phần mềm Global Mapper

Hình 6: Phân tích ảnh Landsat ETM plus bằng phần mềm ERMAPPER

23

2.2.2 Phương pháp khảo sát thực địa

Trong nghiên cứu cấu trúc-kiến tạo, khảo sát thực địa, thu thập thông tin, số

liệu từ thực địa là nhiệm vụ vô cùng quan trọng, quyết định kết quả nghiên cứu.

Trong nghiên cứu này, công tác khảo sát thực địa được thực hiện nhằm mục tiêu

xác định các thông số kiến tạo, mối quan hệ giữa các pha chuyển động và hoạt động

động đất ở khu vực, lấy mẫu đá gốc phục vụ nghiên cứu đặc điểm vi cấu trúc, kiến

tạo cũng như xác định tính chất cơ lý đá nhằm đánh giá độ bền cơ học của đá (rock

strength).

Hình 7: Sơ đồ các tuyến, điểm khảo sát thực địa

Việc bố trí các tuyến khảo sát phải đảm bảo theo dõi được sự biến đổi liên

tục của phương đứt gãy, hướng cắm của đứt gãy, đặc điểm hình học của các yếu tố

của mặt phân phiến (mặt S), mặt xiết trượt (mặt C), cấu trúc dạng tuyến lineation…

của các đá biến chất, biến dạng, và để xác định định hướng của 3 trục ứng suất

chính cũng như hình dạng của ellipsoid ứng suất kiến tạo đã tác động lên khu vực

nghiên cứu. Để nghiên cứu cấu trúc địa chất, đặc biệt là nghiên cứu hoạt động đứt

24

gãy, các tuyến khảo sát được lựa chọn, bố trí vuông góc hoặc gần vuông góc với các

phương cấu trúc của khu vực nghiên cứu và kết hợp với các tuyến song song với

đới phá hủy kiến tạo (hình 7), trong đó đặc biệt chú trọng đến các vùng trọng điểm

thường xuất hiện chấn tâm động đất.

Việc tách pha hoạt động và khôi phục lịch sử hoạt động kiến tạo của các đứt

gãy trong khu vực nghiên cứu được thực hiện chủ yếu ngoài thực địa. Các thông số

kiến tạo đứt gãy như vết xước, mặt trượt, vector trượt,…sự chồng chập của hai hay

nhiều thế hệ vết xước kiến tạo, trình tự xuất hiện của các kiểu chuyển động theo các

phương đứt gãy khác nhau được thu thập phân loại cẩn thận trong quá trình nghiên

cứu khảo sát từ các vết lộ ngoài thực địa. Các số liệu thu thập từ thực địa sẽ được

đối chiếu với ảnh DEM và ảnh Landsat TM sau đó được xử lý bằng các phần mềm

chuyên dụng như Global Mapper, TENSOR, Mapinfo để khôi phục trạng thái cổ

ứng suất và biểu diễn kết quả trên bản đồ. Kết quả nghiên cứu thực địa kết hợp với

tính toán trạng thái cổ ứng suất là cơ sở để tách các pha chuyển động kiến tạo và

khôi phục lịch sử hoạt động kiến tạo của các đứt gãy ở khu vực nghiên cứu.

Học viên đã áp dụng tổng hợp các phương pháp nghiên cứu trên thực địa để

xác định hàng trăm thông số kiến tạo bao gồm thế nằm mặt đứt gãy, mặt trượt, khe

nứt, vectơ trượt, mặt ép phiến, cấu trúc dạng tuyến lineation và các chỉ thị chuyển

động biến dạng dòn ở hơn 100 điểm khảo sát qua 2 đợt thực địa vào tháng 7/2013

và tháng 7/2014.

2.2.3 Phương pháp phân tích biến dạng dòn

Phương pháp phân tích biến dạng dòn được áp dụng trong luận văn này là

phương pháp phân tích đặc điểm động học đứt gãy (fault kinematic analysis).

Phương pháp này dựa trên việc thu thập và xử lý các thông số: mặt trượt kiến tạo,

vectơ trượt, góc chúi của vectơ trượt trên mặt trượt (góc pitch)… từ đó xác định

được định hướng của 3 trục ứng suất chính và hình dạng của elipsoid ứng suất

thông qua tham số Ф = (2-3)/(1-3). Tham số Ф chính là đại lượng biểu diễn

25

tương quan độ lớn của ba trục ứng suất chính 1, 2, 3 cho một tập hợp các mặt

trượt xác định được tại từng điểm lộ.

2.3.4 Phương pháp xác định trạng thái ứng suất kiến tạo của Angelier

Phương pháp xác định trạng thái ứng suất kiến tạo của Angelier dựa trên

nguyên tắc cực tiểu hóa sự sai lệch giữa vectơ trượt đo được trên từng mặt đứt gãy

với phương ứng suất cắt cực đại. Phương pháp này cho phép xác định đồng thời

định hướng của 3 trục ứng suất chính (1, 2, 3) và hệ số elipsoid ứng suất Ф =

(2-3)/(1-3) tại mỗi điểm khảo sát.

Để áp dụng phương pháp này đòi hỏi ở mỗi điểm khảo sát phải xác định

được ít nhất 4 mặt trượt độc lập với đầy đủ các thông số: thế nằm của mặt trượt,

phương trượt, góc pitch và chiều dịch trượt. Độ tin cậy của phương pháp tăng tỷ lệ

thuận với số lượng mặt trượt ghi nhận được. Cùng với định hướng không gian của 3

trục ứng suất chính, hệ số elipsoid ứng suất cho biết dạng hình học của elipsoid ứng

suất. Nếu hệ số elipsoid ứng suất Ф có giá trị gần bằng 1 thì độ lớn của sigma 2 gần

bằng độ lớn của sigma 1. Nếu hệ số elipsoid ứng suất Ф có giá trị gần bằng 0 thì độ

lớn của sigma 3 gần bằng độ lớn của sigma 2. Khi định hướng của 3 trục ứng suất

chính không đổi thì tham số Ф thay đổi sẽ dẫn đến phương trượt trên mặt đứt gãy sẽ

thay đổi.

Hình 8: Sơ đồ nguyên lý xác định ứng suất kiến tạo từ số đo mặt trượt

26

Tại mỗi vị trí khảo sát có thể ghi nhận được dấu ấn của 1 hay nhiều pha biến

dạng, phụ thuộc vào lịch sử hoạt động kiến tạo, mức độ ghi nhận và lưu giữ của đá

gốc. Kết quả tính toán (thế nằm của các trục ứng suất chính (1, 2, 3) và hệ số

elipsoid ứng suất Ф) được biểu diễn trên lưới chiếu Schmidt và đường tròn Morh

(hình 8). Việc biểu diễn kết quả trên lưới chiếu Schmidt giúp hiển thị vị trí tương

đối của 3 trục ứng suất và cơ chế dịch chuyển của đứt gãy. Kết quả biểu diễn giá trị

ứng suất trên đường tròn Morh cho phép xác định giá trị ứng suất tiếp tuyến (ứng

suất cắt, hay ứng suất gây trượt) và ứng suất pháp tuyến tại mỗi điểm khảo sát.

Kết quả tính toán này cho phép xác định phương nén ép hay phương tách

giãn cục bộ cũng như cơ chế dịch chuyển tương đối tại mỗi điểm. Liên kết đặc điểm

ứng suất cùng pha của chuỗi điểm lộ sẽ giúp khôi phục trạng thái ứng suất của mỗi

pha hoạt động đứt gãy ở khu vực nghiên cứu.

2.3.5 Phương pháp xác định tính chất cơ lý đá

Như đã trình bày ở phần nền địa chất, công trình thủy điện Sông Tranh 2

được xây dựng trên nền đá biến chất rắn chắc của phức hệ Trà Bồng và hệ tầng

Khâm Đức. Yếu tố độ bền cơ học của đá (rock strength) có ý nghĩa quan trọng

trong việc luận giải sự biến đổi ngưỡng ứng suất kháng trượt (frictional strength)

của khối đá cũng như khả năng dịch trượt của các mặt gián đoạn. Vì vậy, để làm rõ

đặc điểm tái hoạt động đứt gãy cũng như đặc điểm lan truyền sóng địa chấn, trong

nghiên cứu này, học viên lựa chọn phân tích một số mẫu cơ lý đá để xác định độ

bền của đá gốc, làm cơ sở luận giải ở phần sau. Các mẫu được lựa chọn để phân tích

đảm bảo tính đại diện cho nền địa chất ở khu vực nghiên cứu.

27

CHƯƠNG 3.

ĐẶC ĐIỂM HOẠT ĐỘNG KIẾN TẠO CÁC HỆ THỐNG ĐỨT GÃY

KHU VỰC THỦY ĐIỆN SÔNG TRANH 2, TỈNH QUẢNG NAM

3.1 Đặc điểm hình học, động học hệ đứt gãy khu vực thủy điện Sông Tranh 2

Kết quả khảo sát, đo vẽ thực địa kết hợp phân tích ảnh DEM và Landsat

ETM Plus khu vực hồ thủy điện Sông Tranh 2 cho phép xác định 15 đứt gãy ở khu

vực nghiên cứu (hình 9), bao gồm:

- 11 đứt gãy phương á vĩ tuyến và tây bắc-đông nam phát triển kế thừa từ các mặt

phân phiến và mặt C trong cấu trúc S/C của các đá biến chất, biến dạng dẻo;

- 04 đứt gãy phương đông bắc-tây nam và á kinh tuyến quy mô nhỏ và bị chặn

bởi các đứt gãy phương á vĩ tuyến.

Hình 9: Sơ đồ phân bố đứt gãy ở khu vực thủy điện Sông Tranh 2

28

Trong số 15 đứt gãy xác định được ở khu vực nghiên cứu, hệ thống đứt gãy

phương á vĩ tuyến và hệ thống đứt gãy phương tây bắc-đông nam có quy mô phát

triển lớn nhất. Các đứt gãy phương á kinh tuyến và đông bắc-tây nam kém phát

triển hơn, thường thể hiện dưới dạng các đứt gãy có quy mô nhỏ phương đông bắc-

tây năm hoặc các đới khe nứt tách, mặt trượt quy mô nhỏ phương á kinh tuyến. Đặc

điểm phân bố trên bề mặt, đặc điểm hình học và động học cũng như trình tự xuất

hiện các kiểu chuyển dịch của 15 đứt gãy trong vùng nghiên cứu được thể hiện

trong hình 9 và bảng 5.

Bảng 5: Thống kê tính chất hình học và động học

của các đứt gãy khu vực nghiên cứu

Tính chất chuyển động

TT

Tên đứt gãy

Phương

Góc dốc/ Hướng cắm

Ghi chú

Pha sớm Pha muộn

Số hiệu đứt gãy

AVT

60o S – 90o

Trượt trái Trượt phải

Trà Bui-Trà Nú

Phước Hiệp-Trà Bui

TB-ĐN 70o – 80o SW Trượt trái Trượt phải

Trà Tân

TB-ĐN 70o – 80o SW Trượt trái Trượt phải

Phước Trà-Trà Sơn

TB-ĐN 70o – 80o SW Trượt trái Trượt phải

TB-ĐN

60o – 70o NE Trượt trái Trượt phải

Trà Đốc-Sông Trường

Trà Giang

TB-ĐN

70o – 80o NE Trượt trái Trượt phải

Trà Tân-Bắc Trà My

ĐB-TN 70o – 80o NW

Trượt trái

TB-ĐN

Trượt phải 60o – 80o NE Trượt trái Trượt phải

Phước Gia-Trà Kót

Tiên Kỳ

TB-ĐN

65o – 80oNE Trượt trái Trượt phải

10 Suối Tà Vi

TB-ĐN 60o – 70o SW Trượt trái Trượt phải

11 Trà Leng

TB-ĐN

65o NE – 90o Trượt trái Trượt phải

AVT

80o N – 90o

Trượt trái Trượt phải

Suối Trà Leng-Trà Khê

13 Trà Giác

ĐB-TN

80o E – 90o

Trượt trái

Trượt phải

14 Trà Khê-Trà Kót

AKT

70o – 80o W

Trượt trái Trượt phải

ĐG chính ĐG nhánh ĐG nhánh ĐG nhánh ĐG nhánh ĐG nhánh ĐG nhánh ĐG chính ĐG nhánh ĐG nhánh ĐG chính ĐG nhánh ĐG nhánh

15 Sông Tranh-Trà Mai

AKT

60o W – 90o

Trượt trái Trượt phải

29

3.1.1 Đặc điểm các đứt gãy phương á vĩ tuyến và tây bắc-đông nam

Nhóm đứt gãy phương á vĩ tuyến và tây bắc-đông nam là hệ thống đứt gãy

chủ đạo ở vùng nghiên cứu. Trong đó, 2 đứt gãy phương á vĩ tuyến Trà Bui-Trà Nú

và đứt gãy Suối Trà Leng-Trà Khê là 2 đứt gãy chính; 9 đứt gãy phương tây bắc-

đông nam còn lại là các đứt gãy nhánh.

1. Đứt gãy á vĩ tuyến Trà Bui-Trà Nú

2. Đứt gãy tây bắc-đông nam Phước Hiệp-Trà Bui

3. Đứt gãy tây bắc-đông nam Trà Tân

4. Đứt gãy tây bắc-đông nam Phước Trà-Trà Sơn

5. Đứt gãy tây bắc-đông nam Trà Đốc-Sông Trường

6. Đứt gãy tây bắc-đông nam Trà Giang

7. Đứt gãy tây bắc-đông nam Phước Gia-Trà Kót

8. Đứt gãy tây bắc-đông nam Tiên Kỳ

9. Đứt gãy tây bắc-đông nam Suối Tà Vi

10. Đứt gãy tây bắc-đông nam Trà Leng

11. Đứt gãy á vĩ tuyến Suối Trà Leng – Trà Khê.

Đứt gãy á vĩ tuyến Trà Bui-Trà Nú là đứt gãy có quy mô phát triển lớn nhất

và là một phần của đới đứt gãy quy mô khu vực Trà Bồng, kéo dài theo phương á vĩ

tuyến từ Quảng Ngãi đến Khâm Đức (hình 9). Trên địa hình hiện tại, đứt gãy

phương á vĩ tuyến Trà Bui-Trà Nú thể hiện dưới dạng thung lũng hẹp kéo dài từ xã

Trà Bui, cắt qua hồ thủy điện Sông Tranh 2 và địa phận các xã Trà Tân, Trà Giang

đến Trà Nú. Trên ảnh DEM và ảnh vệ tinh, phương đứt gãy Trà Bui-Trà Nú bị uốn cong, đường phương của mặt đứt gãy thay đổi trong khoảng từ 140o đến 100o.

Các nghiên cứu thực địa dọc theo đứt gãy tại nhiều điểm lộ khác nhau cho thấy, mặt đứt gãy cắm về phía nam với góc dốc dao động từ 60o đến dốc đứng. Ở

quy mô vết lộ, đứt gãy Trà Bui-Trà Nú có đoạn phát triển kế thừa từ các mặt phân

phiến của các đá biến chất với phương kéo dài đông tây, có những đoạn phát triển

trùng với mặt C của cấu trúc S/C (hình 10a, 10b). Dọc theo đứt gãy ghi nhận rất rõ

30

nhiều mặt trượt và vết xước của hai pha chuyển động trượt bằng ngược chiều nhau

(hình 11, 12, 13). Riêng đứt gãy Phước Gia-Trà Kót có đường phương chuyển dần

từ tây bắc về á vĩ tuyến khi đi qua trung tâm xã Trà Kót ở phía đông vùng nghiên

cứu. Các dấu hiệu chuyển dịch kiến tạo của đứt gãy này thể hiện không rõ nét trên

các nghiên cứu ở quy mô vết lộ. Biểu hiện hoạt động hiện đại mạnh mẽ của đứt gãy

Trà Bui-Trà Nú là sự có mặt của đới bột kiến tạo (fault gouge) kéo dài (hình 14).

Hình 10a: Mặt đứt gãy

phương tây bắc-đông

nam phát triển trên mặt

C trong cấu trúc S/C của

đá mylonite, quan sát ở

dọc đứt gãy Trà Bui-Trà

Nú (sông Trà Bồng).

Hình 10b: Mặt đứt gãy

phương tây bắc-đông

nam phát triển trên mặt

C trong cấu trúc S/C của

đá mylonite, quan sát ở

dọc đứt gãy Trà Bui-Trà

Nú (sông Trà Bồng).

31

Hình 11: Vết xước minh

họa pha hoạt động trượt

trái của đứt gãy Trà Bui-

Trà Núi tại điểm lộ

ST29.

Hình 12: Vết xước minh

họa pha hoạt động trượt

phải của đứt gãy Trà

Bui-Trà Núi tại điểm lộ

ST29.

Hình 13: Vết xước minh

họa pha hoạt động trượt

phải của đứt gãy Trà

Bui-Trà Nú tại điểm lộ

ST32.

32

Hình 14: Đứt gãy

phương á kinh tuyến cắt

qua đới bột kiến tạo

(fault gouge) của đứt

gãy Trà Bui-Trà Nú, tại

điểm lộ ST40, minh họa

cho hoạt động kiến tạo

hiện đại của 2 đứt gãy

này.

Ở quy mô khu vực, quan sát tại các điểm lộ dọc theo đứt gãy chính Trà Bui-

Trà Nú, cũng như trên ảnh DEM kết hợp với ảnh vệ tinh có thể thấy các đứt gãy

phương tây bắc-đông nam là các đứt gãy nhánh phát triển từ các mặt phân phiến và

mặt C trong cấu trúc S/C của các đá biến chất, biến dạng dẻo của đứt gãy chính Trà Bui-Trà Nú. Phương đứt gãy chủ đạo là 300o đến 330o. Nghiên cứu dấu vết chuyển

dịch kiến tạo dọc các đứt gãy nhánh cho thấy, mặt trượt của các đứt gãy này cắm về

phía tây nam, góc cắm tương đối lớn đến dốc đứng.

Ở phần phía bắc của đứt gãy Trà Bui-Trà Nú, trong phạm vi khu vực hồ chứa

thủy điện Sông Tranh 2, đáng chú ý nhất là các đứt gãy phương tây bắc-đông nam:

đứt gãy Phước Hiệp-Trà Bui, đứt gãy Trà Tân, đứt gãy Phước Trà-Trà Sơn, đứt gãy

Trà Đốc-Sông Trường và đứt gãy Trà Giang (hình 9). Phương tây bắc của các đứt gãy nhánh tạo với phương đứt gãy chính Trà Bui-Trà Nú một góc khoảng 30o, riêng đứt gãy nhánh Trà Giang tạo với phương đứt gãy chính một góc khoảng 40o. Dọc

theo các đứt gãy nhánh này, ghi nhận rất rõ các mặt trượt trẻ (hình 15, 16, 17, 18).

33

Hình 15: Vết xước kiến tạo

minh họa pha trượt trái của

đứt gãy tây bắc-đông nam

Phước Trà-Trà Sơn, quan

sát ở vai trái đập chính tại

điểm lộ ST81.

Hình 16: Vết xước kiến tạo

minh họa pha trượt phải

của đứt gãy tây bắc-đông

nam Phước Trà-Trà Sơn,

quan sát ở vai trái đập

chính tại điểm lộ ST80.

Hình 17: Vết xước kiến tạo

minh họa pha trượt phải

của đứt gãy tây bắc-đông

nam Phước Trà-Trà Sơn,

quan sát ở vai trái đập

chính tại điểm lộ ST80.

34

Hình 18: Vết xước kiến tạo

minh họa pha trượt phải

của đứt gãy tây bắc-đông

nam Tiên Kỳ, quan sát ở

điểm lộ ST83.

Ở phần phía nam của đứt gãy Trà Bui-Trà Nú xác định được 2 đứt gãy nhánh

phương tây bắc-đông nam: đứt gãy Trà Leng, đứt gãy Suối Tà Vi và đứt gãy Sông

Trường (đây là phần nhánh kéo dài về phía đông nam của đứt gãy nhánh Trà Đốc-

Sông Trường). Các đứt gãy nhánh Trà Leng và Suối Tà Vi phát triển về phía nam

thì hội nhập với đứt gãy phương AVT Suối Trà Leng-Trà Khê, là một phần của đứt

gãy quy mô khu vực Hưng Nhượng-Tà Vi.

Trên mô hình số độ cao DEM, ảnh vệ tinh Landsat ETM Plus, các đứt gãy

nêu trên đều trùng với các thung lũng hình chữ V hẹp. Các mặt trượt quan sát được

dọc theo các đứt gãy phân nhánh này cho thấy mặt trượt của đứt gãy Trà Leng cắm dốc 60o về phía đông bắc đến dốc đứng (hình 16). Ngược lại, đứt gãy nhánh suối Tà Vi có mặt trượt cắm về phía tây nam khoảng 60o (hình 19).

35

Hình 19: Mặt trượt phải

quan sát ở các điểm lộ khu

vực xã Trà Leng.

Hình 20: Vết xước kiến tạo

minh họa pha trượt phải

của đứt gãy tây bắc-đông

nam Suối Tà Vi.

3.1.2 Đặc điểm các đứt gãy phương á kinh tuyến và đông bắc-tây nam

Nhóm đứt gãy phương á kinh tuyến và đông bắc-tây nam ở khu vực nghiên

cứu kém phát triển hơn, gồm có 4 đứt gãy:

1. Đứt gãy đông bắc-tây nam Trà Tân-Bắc Trà My

2. Đứt gãy đông bắc-tây nam Trà Giác

3. Đứt gãy á kinh tuyến Trà Khê-Trà Kót

4. Đứt gãy á kinh tuyến Sông Tranh-Trà Mai.

36

Đứt gãy đông bắc-tây nam Trà Tân-Bắc Trà My được xác định thông qua hệ

thống mặt trượt quan sát được ở khu vực Trà Tân đến thị trấn Bắc Trà My. Phương

đông bắc của đứt gãy này tạo với đứt gãy chính Trà Bui-Trà Nú một góc khoảng 70o. Đứt gãy Trà Tân-Bắc Trà My có mặt trượt cắm về tây bắc và bị chặn bởi đứt

gãy Phước Gia-Trà Kót ở phía bắc (hình 9).

Tương tự, ở phía nam đới đứt gãy Trà Bui-Trà Nú cũng tồn tại đứt gãy phương đông bắc-tây nam Trà Giác. Mặt đứt gãy cắm về đông nam khoảng 80o.

Đây là đứt gãy phân nhánh từ đứt gãy suối Trà Leng-Trà Khê. Phương đông bắc của đứt gãy nhánh tạo với phương đông nam của đứt gãy chính một góc khoảng 60o.

Đứt gãy này phát triển về phía bắc và bị chặn bởi đứt gãy Trà Bui-Trà Nú.

Các đứt gãy phương á kinh tuyến trong khu vực nghiên có quy mô nhỏ, trong

đó quan trọng nhất là đứt gãy Sông Tranh-Trà Mai và đứt gãy Trà Khê-Trà Kót. Đứt gãy Sông Tranh-Trà Mai có đường phương dao động từ 160o đến 180o, trùng

với thung lũng Sông Tranh và kéo dài về phía Trà Mai. Mặt trượt của đứt gãy quan sát tại các điểm lộ cho thấy, đứt gãy này cắm về phía tây khoảng 60o đến dốc đứng

(hình 21, 22).

Hình 21: Mặt trượt kiến tạo

minh họa pha trượt phải

của đứt gãy phương á kinh

tuyến Sông Tranh-Trài Mai

sát ở vai trái đập chính.

37

Hình 22: Mặt trượt minh

họa pha hoạt động trượt

phải của đứt gãy phương á

kinh tuyến tại điểm lộ

1ST06.

Đứt gãy Trà Khê-Trà Kót có đường phương dao động từ 010o đến 030o, mặt đứt gãy cắm về phía tây một góc khoảng 70o đến dốc đứng. Riêng ở khu vực Trà

Tân-Trà Đốc, hệ thống khe nứt mở phương á kinh tuyến phát triển với mật độ tương

đối dày.

3.2 Đặc điểm ứng suất kiến tạo khu vực thủy điện Sông Tranh 2

Như đã trình bày ở trên, phương pháp xác định trạng thái ứng suất kiến tạo

gây nên sự dịch trượt cho các mặt đứt gãy dựa trên nguyên tắc cực tiểu hóa sự sai

lệch giữa vectơ trượt đo được trên từng mặt đứt gãy với phương ứng suất cắt cực

đại [12]. Phương pháp này cho phép xác định đồng thời định hướng của 3 trục ứng

suất chính (1, 2, 3) và hệ số elipsoid ứng suất Ф = (2-3)/(1-3) tại mỗi

điểm khảo sát. Trong nghiên cứu này, học viên áp dụng phần mềm tính toán ứng

suất của Angelier (TENSOR, 1975-1991, phiên bản 5.45, jan91). Kết quả tính toán

trạng thái ứng suất tại từng điểm khảo sát ở khu vực hồ chứa thủy điện Sông Tranh

2 được biểu diễn ở bảng 6.

38

Bảng 6: Kết quả tính toán các thông số ứng suất kiến tạo

khu vực hồ chứa thủy điện Sông Tranh 2

Số

Trục sigma 1

Trục sigma 2

Trục sigma 3

Điểm khảo sát

Hệ số elipsoid 

T T

Góc lệch trung bình (s,), (0)

Số lượng mặt trượt

(Phương Góc chúi)

1. 2ST01/0

13 075 02

345 13

0.468

10 175 77

2. 2ST01/1

4 023 00

293 25

0.266

17 114 65

3. 2ST02

8 081 10

173 07

0.271

14 296 78

4. 2ST03

6 004 23

263 24

0.418

7 133 56

5. 2ST04-05

8 080 03

170 00

0.641

7 267 87

6. 2ST06/0

10 167 10

074 19

0.344

13 282 68

7. 2ST06/1

4 277 03

187 03

0.689

5 051 86

8. 2ST09

4 337 23

244 06

0.802

5 141 66

9. 2ST12

4 356 10

229 73

0.126

19 088 13

10. 2ST14

4 139 12

038 43

0.170

35 241 45

11. 2ST28

6 072 09

342 01

0.199

12 244 80

12. 2ST30

4 277 11

008 08

0.526

8 133 76

13. 2ST32

7 162 12

065 28

0.858

11 273 59

14. 2ST35

6 301 02

211 10

0.678

10 041 80

15. 2ST36

4 095 17

187 06

0.537

7 297 72

16. 2ST37

5 024 57

253 22

0.523

9 153 22

17. 2ST38

4 213 02

123 04

0.451

2 326 86

18. 2ST40

4 229 12

329 38

0.333

3 126 49

19. 2ST43-44

7 171 23

080 04

0.658

10 340 67

20. 2ST46-47

6 347 17

085 25

0.536

14 227 59

21. 2ST49

5 274 16

006 07

0.698

4 119 72

22. 2ST56

5 025 20

127 29

0.347

10 266 54

23. 2ST57

12 072 04

342 05

0.368

10 201 84

24. 2ST59

4 169 47

338 43

0.409

10 073 06

25. 2ST60

5 347 16

079 06

0.778

7 189 73

26. 2ST63

5 343 80

117 07

0.891

6 208 07

39 Số

Trục sigma 1

Trục sigma 2

Trục sigma 3

Điểm khảo sát

Hệ số elipsoid 

T T

Số lượng mặt trượt

Góc lệch trung bình (s,), (0)

(Phương Góc chúi)

27. 2ST64

7 146 18

239 10

0.903

14 355 69

28. 2ST65

5 196 06

106 00

0.503

6 011 84

29. 2ST75

5 166 35

274 24

0.558

8 031 46

30. 2ST77/0

5 068 09

336 16

0.411

7 186 72

31. 2ST77/1

4 330 10

237 15

0.483

23 094 72

32. 2ST78

15 159 21

069 00

0.682

9 338 69

33. 2ST80/0

11 165 25

068 15

0.717

13 311 60

34. 2ST80/1

10 082 11

347 21

0.514

20 197 67

35. 2ST83/0

13 327 09

059 11

0.531

6 201 76

36. 2ST83/1

4 022 19

292 01

0.740

9 198 71

37. 2ST90

5 072 01

342 05

0.455

5 170 85

38. 2ST91/0

8 179 10

087 13

0.189

16 307 74

39. 2ST91/1

6 084 07

352 14

0.571

14 200 74

40. 2ST92-93

14 040 11

308 11

0.851

14 175 74

41. 2ST94/0

12 343 02

073 13

0.546

8 243 77

42. 2ST94/1

4 226 39

340 27

0.730

12 094 39

43. 2ST95

5 052 02

322 06

0.213

9 161 83

44. 2ST98

7 042 30

133 02

0.848

14 226 60

45. 2ST99

6 109 07

019 00

0.694

12 288 83

46. 2ST102/0

16 341 06

251 02

0.249

13 143 84

47. 2ST102/1

5 255 69

047 19

0.954

12 140 09

4 043 16

139 18

0.699

8 274 65

48. 2ST103

3.3 Tiến hóa ứng suất kiến tạo và mối quan hệ với lịch sử hoạt động đứt gãy

khu vực thủy điện Sông Tranh 2

Các đứt gãy ở khu vực nghiên cứu phát triển chủ yếu kế thừa các mặt phân

phiến và mặt C trong cấu trúc S/C của các đá biến chất, biến dạng dẻo được hình

40

thành trong giai đoạn chuyển động kiến tạo Indosini. Trong đó, các đứt gãy phương

á kinh tuyến được hình thành muộn nhất và cắt qua phương cấu trúc.

3.3.1 Tiến hóa ứng suất kiến tạo và mối quan hệ với hoạt động đứt gãy khu vực

thủy điện Sông Tranh 2

Kết quả nghiên cứu thực địa, xử lý số liệu biến dạng dòn và tính toán trạng

thái ứng suất kiến tạo cho thấy khu vực nghiên cứu đã chịu tác động của trường ứng

suất kiến tạo biến thiên liên tục theo chiều kim đồng hồ và được ghi nhận bởi 4

trạng thái ứng suất kiến tạo trượt bằng từ cổ đến trẻ như sau:

Pha 1: là pha cổ nhất với đặc trưng phương của trục nén ép cực đại sigma 1 dao động trong khoảng 0720 đến 1090, phương nén ép trung bình là 0900 ± 200, góc

chúi của trục sigma 1 gần nằm ngang hoàn toàn. Trục sigma 2 gần thẳng đứng (dao động từ 720 đến 860). Định hướng của 3 trục ứng suất gần như ổn định trong toàn

khu vực. Tương quan độ lớn của 3 trục ứng suất được biểu diễn qua hệ số elipsoid

ứng suất và hệ số elipsoid ứng suất ở pha này dao động trong khoảng từ 0.45 đến

0.69. Điều đó cho thấy, trường ứng suất kiến tạo này rất điển hình cho chế độ kiến

tạo trượt bằng. Các thông số ứng suất kiến tạo của pha cổ nhất này được thể hiện ở

bảng 7 và hình 23.

Dưới tác dụng của trường ứng suất này, các đứt gãy phương tây bắc-đông

nam chuyển động trượt bằng trái, đứt gãy nhánh phương đông bắc-tây nam hoạt

động trượt phải (hình 23).

Bảng 7: Các thông số trạng thái ứng suất pha 1

Số

Trục sigma 1

Trục sigma 2

Trục sigma 3

Điểm khảo sát

Hệ số elipsoid 

T T

Góc lệch trung bình (s,), (0)

Số lượng mặt trượt

(Phương Góc chúi)

1. 2ST01/0

075 02

175 77

345 13

0.468

10

13 2. 2ST02

081 10

296 78

173 07

0.271

14

8

41 Số

Trục sigma 1

Trục sigma 2

Trục sigma 3

Điểm khảo sát

Hệ số elipsoid 

T T

Số lượng mặt trượt

Góc lệch trung bình (s,), (0)

(Phương Góc chúi)

3. 2ST04-05

080 03

267 87

170 00

0.641

8

7 4. 2ST06/1

277 03

051 86

187 03

0.689

4

5

6 5. 2ST28

072 09

244 80

342 01

0.199

12

4 6. 2ST30

277 11

133 76

008 08

0.526

8

6 7. 2ST35

301 02

041 80

211 10

0.678

10

4 8. 2ST36

095 17

297 72

187 06

0.537

7

5 9. 2ST49

274 16

119 72

006 07

0.698

4

12 10. 2ST57

072 04

201 84

342 05

0.368

10

5 11. 2ST77/0

068 09

186 72

336 16

0.411

7

10 12. 2ST80/1

082 11

197 67

347 21

0.514

20

5 13. 2ST90

072 01

170 85

342 05

0.455

5

6 14. 2ST91/1

084 07

200 74

352 14

0.571

14

6 15. 2ST99

109 07

288 83

019 00

0.694

12

5 16. 2ST102/1

255 69

140 09

047 19

0.954

12

42

Hình 23: Pha 1: Trường ứng suất nép ép mạnh theo phương á vĩ tuyến,

tách giãn phương á kinh tuyến

Pha 2: có đặc trưng phương của trục nén ép cực đại sigma 1 phương bắc tây bắc (dao động trong khoảng 1390 đến 1630) góc chúi của trục sigma 1 gần nằm ngang (góc chúi trung bình là 130). Trục sigma 2 gần thẳng đứng (góc chúi trung bình từ 690). Định hướng của 3 trục ứng suất gần như ổn định trong toàn khu vực.

Hệ số elipsoid ứng suất ở pha này dao động trong khoảng rộng từ 0.48 đến 0.903.

Điều đó cho thấy, trong quá trình chuyển biến đổi trường ứng suất kiến tạo trượt

bằng từ nén ép á vĩ tuyến sang nén ép bắc tây bắc, độ lớn của trục sigma 1 có xu

hướng giảm so với độ lớn của sigma 1 ở pha 1. Các thông số ứng suất kiến tạo của

pha cổ nhất này được thể hiện ở bảng 8 và hình 24.

Dưới tác dụng của trường ứng suất này, các đứt gãy phương tây bắc-đông

nam và các đứt gãy á kinh tuyến chuyển động trượt bằng phải, và các đứt gãy nhánh

phương đông bắc-tây nam hoạt động trượt trái (hình 24).

43

Bảng 8: Các thông số trạng thái ứng suất pha 2

Số

Trục sigma 1

Trục sigma 2

Trục sigma 3

Điểm khảo sát

Hệ số elipsoid 

T T

Số lượng mặt trượt

Góc lệch trung bình (s,), (0)

(Phương Góc chúi)

1. 2ST14

139 12

241 45

038 43

0.170

4

35 2. 2ST32

162 12

273 59

065 28

0.858

7

11 3. 2ST60

347 16

189 73

079 06

0.778

5

7 4. 2ST64

146 18

355 69

239 10

0.903

7

14 5. 2ST77/1

330 10

094 72

237 15

0.483

4

23 6. 2ST78

159 21

338 69

069 00

0.682

15

9 7. 2ST80/0

165 25

311 60

068 15

0.717

11

13 8. 2ST83/0

327 09

201 76

059 11

0.531

13

6 9. 2ST94/0

343 02

243 77

073 13

0.546

12

8 10. 2ST102/0

341 06

143 84

251 02

0.249

16

13

44

Hình 24: Pha 2: Trường ứng suất nép ép theo phương bắc tây bắc

Pha 3: ở pha 3 trục ứng suất nén ép cực đại sigma 1 chuyển về phương kinh tuyến, góc chúi của trục sigma 1 dao động trong khoảng 100 đến 230 (góc chúi trung bình là 160). Trục sigma 2 gần thẳng đứng (góc chúi trung bình từ 650). Định hướng

của 3 trục ứng suất gần như ổn định trong toàn khu vực. Hệ số elipsoid ứng suất ở

pha này dao động trong khoảng rộng từ 0.34 đến 0.80. Điều đó phản ánh sự biến đổi

ứng suất liên tục ở khu vực nghiên cứu. Các thông số ứng suất kiến tạo của pha 3

được thể hiện ở bảng 9 và hình 25.

Dưới tác dụng của trường ứng suất này, các đứt gãy phương tây bắc-đông

nam chuyển động trượt bằng phải, các đứt gãy á kinh tuyến và các đứt gãy nhánh

phương đông bắc-tây nam hoạt động trượt trái (hình 25).

Bảng 9: Các thông số trạng thái ứng suất pha 3

Số

Trục sigma 1

Trục sigma 2

Trục sigma 3

Điểm khảo sát

Hệ số elipsoid 

T T

Số lượng mặt trượt

Góc lệch trung bình (s,), (0)

(Phương Góc chúi)

1. 2ST03

004 23

133 56

263 24

0.418

6

7 2. 2ST06/0

167 10

282 68

074 19

0.344

10

13 3. 2ST09

337 23

141 66

244 06

0.802

4

5

45 4. 2ST12

356 10

088 13

229 73

0.126

4

19 5. 2ST43-44

171 23

340 67

080 04

0.658

7

10 6. 2ST46-47

347 17

227 59

085 25

0.536

6

14 7. 2ST91/0

179 10

307 74

087 13

0.189

8

16

Hình 25: Pha 3: Trường ứng suất nép ép theo phương kinh tuyến,

tách giãn phương á vĩ tuyến

Pha 4: là pha trẻ nhất với trường ứng suất nén ép cực đại sigma 1 chuyển về phương bắc đông bắc, dao động trong khoảng 0200 đến 0450, góc chúi của trục sigma 1 gần như nằm ngang (góc chúi trung bình là 100). Trục sigma 2 gần thẳng đứng (góc chúi trung bình khoảng 700). Định hướng của 3 trục ứng suất ổn định

trong toàn khu vực. Hệ số elipsoid ứng suất ở pha này dao động trong khoảng rộng

từ 0.34 đến 0.80, giá trị trung bình là 0.5. Hệ số elipsoid phản ánh rõ xu thế trượt

bằng chủ đạo của trường ứng suất ở khu vực nghiên cứu. Các thông số ứng suất

kiến tạo của pha 4 được thể hiện ở bảng 10và hình 26.

Dưới tác dụng của trường ứng suất này, các đứt gãy phương tây bắc-đông

nam và các đứt gãy phương á kinh tuyến tái hoạt động trượt phải, đứt gãy nhánh

phương đông bắc-tây nam tái hoạt động trượt trái (hình 26).

46

Bảng 10: Các thông số trạng thái ứng suất pha 4

Số

Trục sigma 1

Trục sigma 2

Trục sigma 3

Điểm khảo sát

Hệ số elipsoid 

T T

Số lượng mặt trượt

Góc lệch trung bình (s,), (0)

(Phương Góc chúi)

8. 2ST01/1

4 023 00

114 65

293 25

0.266

17 9. 2ST37

5 024 57

153 22

253 22

0.523

9 10. 2ST38

4 213 02

326 86

123 04

0.451

2 11. 2ST40

4 229 12

126 49

329 38

0.333

3 12. 2ST56

5 025 20

266 54

127 29

0.347

10 13. 2ST65

5 196 06

011 84

106 00

0.503

6 14. 2ST75

5 166 35

031 46

274 24

0.558

8 15. 2ST83/1

4 022 19

198 71

292 01

0.740

9 16. 2ST92-93

14 040 11

175 74

308 11

0.851

14 17. 2ST94/1

4 226 39

094 39

340 27

0.730

12 18. 2ST95

5 052 02

161 83

322 06

0.213

9 19. 2ST98

7 042 30

226 60

133 02

0.848

14 20. 2ST103

4 043 16

274 65

139 18

0.699

8

Hình 26: Pha 4: Trường ứng suất trượt bằng, với trục sigma 1 phương bắc đông bắc, sigma 3 phương tây bắc-đông nam

47

3.3.2 Đặc điểm hoạt động và các pha chuyển dịch của hệ đứt gãy khu vực

thủy điện Sông Tranh 2

Đặc điểm hoạt động

Công trình thủy điện Sông Tranh 2 được xây dựng trên nền đá biến chất rắn

chắc của phức hệ Trà Bồng và hệ tầng Khâm Đức. Yếu tố độ bền cơ học của đá

(rock strength) có ý nghĩa quan trọng trong việc luận giải sự biến đổi ngưỡng ứng

suất kháng trượt (frictional strength) của khối đá cũng như khả năng dịch trượt của

các mặt gián đoạn.

Kết quả phân tích xác định tính chất cơ lý đá (bảng 11) cho phép phân chia

đá gốc ở khu vực hồ thủy điện Sông Tranh 2 thành 2 nhóm chính với đặc điểm cơ lý

như sau:

- Nhóm 1: đá gốc bị phong hóa, dập vỡ mạnh phân bố trên diện hẹp thuộc

khu vực hạ lưu đập và trung tâm thị trấn Bắc Trà My: nhóm này có khối lượng riêng dao động trong khoảng từ 2.57-2.60 g/cm3, độ lỗ rỗng thay đổi từ 2.33-5.08%, cường độ kháng nén khô gió nhỏ dao động trong khoảng 206-209 kg/cm3, cường độ kháng nén bão hòa dao động trong khoảng 277-181 kg/cm3, lực dính kết nhỏ (43-47 kg/cm2). Các chỉ tiêu cơ lý cho thấy nhóm đá này có kết cấu bở, kém liên kết, khả

năng hút nước tốt, khả năng chịu lực rất kém dẫn tới dễ bị phá hủy khi có lực tác

động.

- Nhóm 2: đá magma, đá biến chất, biến dạng dạng khối rắn chắc phân bố

trên diện rộng ở thân đập và các khu vực lân cận. Đây là nhóm đá gốc ít bị biến đổi,

chủ yếu là các đá granitogneiss, gneiss amphibolite, mylonite. Trong đó, nhóm

granitogneiss, mylonite có khối lượng riêng dao động trong khoảng từ 2.7-2.9 g/cm3, các đá gneiss amphibolite có khối lượng riêng dao động trong khoảng 2.9- 3.04g/cm3, độ lỗ rỗng thay đổi từ 0.33-0.66%, cường độ kháng nén khô gió lớn dao động trong khoảng 860-1232 kg/cm3, cường độ kháng nén bão hòa dao động trong khoảng 814-1216 kg/cm3, lực dính kết lớn (135-185 kg/cm2). Các chỉ tiêu cơ lý cho

48

thấy nhóm đá móng của hồ thủy điện Sông Tranh 2 và lân cận có kết cấu chặt xít,

rắn chắc, khả năng hút nước kém, cường độ chịu lực tốt và rất khó bị phá hủy.

Kết quả thí nghiệm mẫu cơ lý đá ở khu vực đập thủy điện Sông Tranh 2 và

lân cận cho phép kết luận đá nền ở khu vực đập chính hồ thủy điện Sông Tranh 2 có

độ bền cơ học rất cao.

49

Khối lượng thể tích

Độ ẩm khô gió

Lực dính kết

Hệ số kiên cố

Module đàn hồi

Hệ số Poisson

Khối lượng riêng

Độ lỗ rỗng

Cường độ kháng nén khô gió

Góc ma sát trong

Hệ số biến mềm

Tên đá

Số thứ tự

Độ ẩm bảo hòa

Cường độ kháng nén bão hòa

Cường độ kháng kéo khô gió

Module tổng biến dạng

Vị trí lấy mẫu

Khô gió

Bão hòa

Khô tuyệt đối

Số hiệu mẫu

W W

gbh

snkg

snbh

skkg

Ex105 E0x105

KG/cm2

% g/cm3 g/cm3 g/cm3 g/cm3 % KG/cm2 KG/cm2 KG/cm2 Độ KG/cm2

1 2ST 60

0.39

1.49 2.58

2.50

2.53

2.49 3.49

208

181

34037'

3.3

0.87

0.83

0.64

0.23

Granodiorite bị dập vỡ mạnh

2 2ST 62

Gneiss

0.04

0.18 2.73

2.72

2.72 0.37

869

823

38029'

137

8.3

0.95

2.36

1.89

0.36

3 2ST 63

Gabro

0.05

0.15 3.04

3.02

3.02 0.66

1252

1216

40017'

185

10.6

0.97

4.28

3.48

0.32

4 2ST 64

Gneiss

0.12

0.29 2.92

2.90

2.91

2.90 0.68

916

882

39018'

152

8.6

0.96

3.02

2.43

0.25

5 2ST78

Amphibolit

0.16

0.30 2.85

2.82

2.83

2.82 1.05

1016

976

39037'

167

9.2

0.96

2.53

2.22

0.31

Thị trấn Trà My Bên trái hồ thủy điện Sông Tranh 2 trên đường đi Trà Mai Bên trái hồ thủy điện Sông Tranh 2 trên đường đi Trà Mai Bên trái hồ thủy điện Sông Tranh 2 trên đường đi Trà Mai Cửa nhận nước hồ thủy điện Sông Tranh 2

Bảng 11: Kết quả phân tích tính chất cơ lý đá gốc khu vực hồ thủy điện Sông Tranh 2

50

Với đặc điểm nền đá gốc có tính đồng nhất, dạng khối và độ bền cơ học rất

cao như vậy, dưới tác dụng của trường ứng suất kiến tạo trong Cenozoi, các đứt gãy

ở khu vực nghiên cứu có xu hướng tái hoạt động kế thừa các đới xung yếu có sẵn

như mặt phiến, mặt C là chủ yếu.

Các chuyển động kiến tạo gây biến dạng dòn của đứt gãy Trà Bui-Trà Nú đã

để lại nhiều dấu ấn khác nhau trong các loại đá có bản chất thạch học khác nhau.

Tính chất chuyển dịch của các đứt gãy được xác định thông qua hàng loạt các dấu

hiệu động học: từ mặt trượt với hệ thống vết xước kiến tạo rõ nét, đến dịch chuyển

các lớp đánh dấu.

Các chỉ thị động học quan sát dọc theo đứt gãy cho thấy, đứt gãy này đã trải

qua hai pha chuyển dịch kiến tạo với kiểu chuyển động trượt bằng. Việc xác định

trình tự tương đối của hai pha chuyển động kiến tạo cho đứt gãy này dựa trên mối

quan hệ chồng chập và cắt nhau của các vết xước kiến tạo.

Pha chuyển dịch cổ nhất – pha 1 với đặc trưng trường ứng suất khu vực nén

ép cực đại theo phương á vĩ tuyến. Trong pha này, đứt gãy Trà Bui-Trà Nú chuyển

dịch theo cơ chế trượt bằng trái với vết xước nằm ngang đến hơi chúi về phía tây, góc pitch từ 0o đến 20o. Trong các pha tiếp theo (pha 2, 3 và 4), đứt gãy này chuyển

dịch theo cơ chế trượt bằng phải với vết xước chúi chủ yếu về phía đông, góc pitch thay đổi trong khoảng rộng từ 0o đến 30o.

Các đứt gãy phương tây bắc-đông nam Phước Hiệp-Trà Bui, đứt gãy Trà

Tân, đứt gãy Phước Trà-Trà Sơn, đứt gãy Trà Đốc-Sông Trường và đứt gãy Trà

Giang là các đứt gãy phân nhánh kiểu Riedel; còn đứt gãy phương đông bắc-tây

nam Trà Tân-Bắc Trà My là đứt gãy phân nhánh kiểu Riedel’ của đứt gãy chính

phương á vĩ tuyến Trà Bui-Trà Nú. Các đứt gãy nhánh phương tây bắc-đông nam có

tính chất chuyển dịch cùng chiều và tương tự với đứt gãy chính. Riêng đứt gãy

nhánh phương đông bắc-tây nam Trà Tân-Bắc Trà My chuyển dịch theo cơ chế

trượt bằng phải trong pha 1 và trượt bằng trái trong các pha muộn hơn (pha 2, 3, 4).

51

Ở phần phía nam của đứt gãy Trà Bui-Trà Nú, trên mặt các đứt gãy phân

nhánh phương tây bắc-đông nam Trà Leng; đứt gãy suối Tà Vi, đứt gãy phương á vĩ

tuyến suối Trà Leng-Trà Khê, cũng như đứt gãy nhánh phương đông bắc-tây nam Trà Giác-Trà Nú đều ghi nhận rõ nét các vết xước kiến tạo có góc pitch nhỏ từ 0o đến 20o và giữ nguyên tính chất chuyển dịch theo cơ chế trượt bằng trong các pha

hoạt động.

Như đã trình bày ở trên, các đứt gãy phương á kinh tuyến ở khu vực nghiên

cứu là hệ đứt gãy trẻ nhất, cắt qua phương cấu trúc của khu vực. Nghiên cứu mặt

trượt và vết xước kiến tạo cũng như các đới khe nứt tách phương á kinh tuyến đến

bắc-nam cho thấy, chúng dịch trượt trái trong giai đoạn đầu (pha 2 và 3) và dịch

trượt phải trong giai đoạn cuối (pha 4) đồng thời với tính chất chuyển dịch phải của

các đứt gãy phương tây bắc –đông nam.

Trình tự chuyển dịch

Ở vùng nghiên cứu, các đứt gãy cắt qua các đá biến chất hoặc granit không

bị biến dạng dẻo có tuổi trước Trias muộn. Vì vậy, việc xác định chính xác tuổi dịch

trượt cho các đứt gãy này trên cơ sở quan hệ xuyên cắt đá gốc là không thực hiện

được. Do đó, tuổi chuyển động của các đứt gãy ở khu vực thủy điện Sông Tranh 2

được thực hiện trên cơ sở đối sánh với cơ chế chuyển động trên các đứt gãy ở khu

vực lân cận.

Nghiên cứu mặt trượt kiến tạo trong đá trầm tích vụn thô, tuổi Jura phủ bất

chỉnh hợp trên đá chứa than của bồn trũng Nông Sơn ở phía bắc của khu vực nghiên

cứu cho thấy: cả hai pha chuyển dịch trượt bằng trái và trượt bằng phải của các đứt

gãy phương á vĩ tuyến và tây bắc-đông nam đều được ghi nhận trong các đá trầm

tích tuổi Trias muộn và Jura. Các nghiên cứu về biến dạng dòn của khối Kon Tum

và Nam Trung Bộ được thực hiện lần đầu tiên bởi Rangin và nnk [21] cho thấy,

trong Cenozoi, khu vực nghiên cứu đã chịu tác động của 2 trường ứng suất: giai

đoạn Cenozoi sớm và giai đoạn Cenozoi muộn.

52

Kết quả nghiên cứu của luận văn đã xác định được trong Cenozoi cho đến

nay, khu vực nghiên cứu chịu tác động của 4 trạng thái ứng suất trượt bằng. Trường

ứng suất này có đặc trưng trục sigma 2 dao động xung quanh phương thẳng đứng

với góc dốc rất lớn, trục sigma 1 có góc nghiêng rất thoải, gần như nằm ngang và có

phương xoay theo chiều kim đồng hồ: pha chuyển dịch theo cơ chế trượt bằng trái

(pha 1) và trượt bằng phải (pha 2, 3, 4) nêu trên đều diễn ra tương ứng với giai đoạn

Cenozoi sớm và Cenozoi muộn. Như vậy, tính chất và tuổi dịch trượt của các pha

trượt bằng trái và pha trượt bằng phải của các đứt gãy phương tây bắc-đông nam và

á vĩ tuyến trong vùng nghiên cứu cũng hoàn toàn tương tự với các kết quả nghiên

cứu của Rangin và nnk [21].

Ngoài ra, trong nghiên cứu của Rangin và nnk [21] còn phát hiện pha căng

dãn trong Cenozoi muộn ở Nam Trung Bộ. Tuy nhiên, trong phạm vi khu vực hồ

chứa thủy điện Sông Tranh 2 không ghi nhận được dấu vết của pha căng dãn cuối

cùng này. Ngược lại, chuyển dịch phải của hệ thống đứt gãy phương tây bắc và á vĩ

tuyến vẫn còn tiếp diễn đến hiện tại. Điều này thể hiện thông qua các đới phá hủy

tạo bột kiến tạo, sét kiến tạo bở rời quan sát thấy dọc đứt gãy Trà Bui-Trà Nú và các

đứt gãy phân nhánh của nó (hình 27).

Hình 27: Đới bột, sét kiến tạo bở rời của đứt gãy á vĩ tuyến Trà Bui, Trà Nú

phản ánh hoạt động hiện đại của đứt gãy này

53

3.4 Mối quan hệ giữa hoạt động đứt gãy và sự phát sinh động đất ở khu vực

thủy điện Sông Tranh 2

Hơn một trăm chấn tâm động đất ghi nhận được ở vùng nghiên cứu được thể

hiện trên bản đồ phân bố đứt gãy ở hình 28 cho thấy, chấn tâm động đất tập trung ở

phía tây bắc của hồ chứa thủy điện Sông Tranh 2. Hơn 90% số chấn tâm động đất

phân bố dọc theo đứt gãy nhánh phương tây bắc-đông nam Trà Tân đi qua trung

tâm của hồ chứa thủy điện Sông Tranh 2 và đứt gãy Phước Trà-Trà Sơn đi qua vai

trái đập chính. Trong năm 2012, ngay sau khi hồ thủy điện bắt đầu tích nước, và

trong năm 2013, động đất kích thích xuất hiện với các chấn tâm động đất phân bố

tập trung dọc theo đứt gãy Trà Tân. Các trận động đất xảy ra trong năm 2014, 2015

lại tập trung dọc đứt gãy Phước Trà-Trà Sơn.

Hình 28: Sơ đồ phân bố chấn tâm động đất kích thích ở khu vực hồ chứa thủy điện

Sông Tranh 2 và vùng có khả năng phát sinh đông đất.

54

Động đất xảy ra liên tiếp sau khi hồ thủy điện tích nước với chấn tiêu nông

(ở độ sâu khoảng 5-7 km) cho thấy việc tích nước ở hồ chứa thủy điện Sông Tranh

2 đã kích hoạt các đứt gãy nhánh phương tây bắc-đông nam vốn đang ở trạng thái

trượt bằng phải. Việc tích nước cho hồ thủy điện có khả năng đã làm thay đổi trạng

thái ứng suất cục bộ bằng cách gia tăng ứng suất thẳng đứng và giảm ứng suất hiệu

dụng trong đá gốc do tăng áp suất lỗ rỗng và giảm lực kháng trượt.

Theo kết quả nghiên cứu được thực hiện bởi Mark và nnk [14] thì trạng thái

ứng suất hiện đại ở phía tây khu vực nghiên cứu, trong bồn trũng Khorat, được đặc

trưng bởi định hướng của trục nén ép cực đại theo phương á kinh tuyến, trục nén ép

cực tiểu theo phương á vĩ tuyến, trục ứng suất trung gian gần thẳng đứng. Trạng

thái ứng suất này gây nên sự dịch chuyển theo cơ chế trượt bằng phải đối với hệ

thống đứt gãy phương tây bắc-đông nam. Như vậy, dưới tác động của trường ứng

suất hiện đại cùng với việc tích nước hồ chứa, các đứt gãy nhánh của đứt gãy Trà

Bui-Trà Nú có xu hướng gia tăng mức độ hoạt động. Động đất ở khu vực nghiên

cứu có khả năng tiếp tục phát sinh dọc các đứt gãy nhánh phương tây bắc-đông

nam, đặc biệt là đứt gãy Trà Tân và đứt gãy nhánh Phước Trà-Trà Sơn theo cơ chế

trượt bằng phải.

55

KẾT LUẬN

1. Về đặc điểm hình học và động học đứt gãy:

Kết quả nghiên cứu đặc điểm biến dạng kiến tạo ngoài thực địa kết hợp với

phân tích mô hình số độ cao DEM và ảnh vệ tinh Landsat ETM plus đã xác định

được đặc điểm hình học, động học của 15 đứt gãy trong khu vực thủy điện Sông

Tranh 2. Trong đó, có 11 đứt gãy phương á vĩ tuyến và tây bắc-đông nam là hệ đứt

gãy chủ đạo, phát triển kế thừa từ các mặt phân phiến và mặt C trong cấu trúc S/C

của các đá biến chất, biến dạng dẻo; 02 đứt gãy phương đông bắc-tây nam và 02 đứt

gãy phương á kinh tuyến. Các đứt gãy phương đông bắc-tây nam và á kinh tuyến có

quy mô nhỏ và bị chặn bởi các đứt gãy phương á vĩ tuyến. Các đứt gãy phương á

kinh tuyến được hình thành muộn nhất và cắt qua phương cấu trúc chính của khu

vực vốn được hình thành trong giai đoạn chuyển động kiến tạo Indosini.

2. Về đặc điểm trường ứng suất kiến tạo:

Kết quả nghiên cứu của luận văn đã xác định được trong Cenozoi cho đến

nay, khu vực nghiên cứu chịu tác động của 4 trạng thái ứng suất trượt bằng. Trường

ứng suất này có đặc trưng trục sigma 2 daoàđộng xung quanh phương thẳng đứng

với góc dốc rất lớn, trục sigma 1 có góc nghiêng rất thoải, gần như nằm ngang và có

phương xoay theo chiều kim đồng hồ: pha chuyển dịch theo cơ chế trượt bằng trái

(pha 1) và trượt bằng phải (pha 2, 3, 4) nêu trên đều diễn ra tương ứng với giai đoạn

Cenozoi sớm và Cenozoi muộn. Kết quả nghiên cứu của luận văn phù hợp với các

kết quả nghiên cứu về ứng suất khu vực đã được công bố.

3. Lịch sử hoạt động đứt gãy:

Các đứt gãy được xác định đều trải qua 2 giai đoạn dịch trượt trái chiều nhau

trong Cenozoi. Trong giai đoạn Cenozoi sớm (tương ứng với trường ứng suất kiến

tạo pha 1), các đứt gãy phương á vĩ tuyến, phương tây bắc-đông nam dịch trượt trái,

đứt gãy phương đông bắc-tây nam dịch trượt phải. Trong giai đoạn Cenozoi muộn

(tương ứng với trường ứng suất kiến tạo các pha 2, 3 và 4), các đứt gãy phương á vĩ

56

tuyến, phương tây bắc-đông nam dịch trượt phải đồng thời với dịch trượt trái của

các đứt gãy phương đông bắc-tây nam. Riêng các đứt gãy á kinh tuyến chuyển động

theo cơ chế trượt bằng trái ở pha 2 và 3 sau đó chuyển sang cơ chế dịch trượt phải ở

pha cuối cùng (pha 4).

4. Mối quan hệ giữa hoạt động đứt gãy với động đất ở khu vực hồ thủy điện

Sông Tranh 2:

Việc tích nước hồ chứa thủy điện Sông Tranh 2 đã làm thay đổi trường ứng

suất cục bộ ở khu vực nghiên cứu, làm tái hoạt động các đứt gãy nhánh phương tây

bắc-đông nam của đứt gãy Trà Bui-Trà Nú. Phần lớn các trận động đất xảy ra trong

năm 2012-2013 đều tập trung ở cánh treo của đứt gãy nhánh Trà Tân chạy qua lòng

hồ, trong khi đó, các trận động đất xảy ra trong năm 2014, 2015 tập trung ở cánh

treo của đứt gãy nhánh Phước Trà-Trà Sơn là đứt gãy chạy qua vai trái đập. Số ít

chấn tâm động đất kích thích còn lại xuất hiện dọc đứt gãy Suối Trà Leng-Trà Khê

và đứt gãy Trà Đốc-Sông Trường.

57

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

1. Nguyễn Văn Trang và nnk (1997), Bản đồ Địa chất và Khoáng sản Việt Nam,

tỷ lệ 1:200.000 tờ Hội An và tờ Quảng Ngãi, Tổng cục Địa chất và Khoáng

sản Việt Nam, Hà Nội.

2. Viện Vật lý Địa cầu (2003), Báo cáo đánh giá độ nguy hiểm động đất ở khu

vực công trình thủy điện Sông Tranh 2 (phục vụ lập cáo cáo nghiên cứu khả

thi), Hà Nội.

3. Vũ Văn Tích, Hoàng Thị Thụy (2007), Tuổi đồng vị Ar-Ar của đá granit và

pegmatit trong đới trượt cắt Trà Bồng -Hưng Nhượng và ý nghĩa của nó trong

luận giải nhiệt kiến tạo khu vực, Tạp chí Địa chất, loạt A, số 300, 5-6/2007.

Tiếng Anh

4. An Yin (2010), Cenozoic tectonic evolution of Asia: A preliminary synthesis,

Tectonophysics 488, PP. 293-325.

5. Claude Lepvrier, Henri Maluski, Nguyen Van Vuong, Delphine Roques,

Valerica Axente, Claude Rangin (1997), Indosinian NW-trending shear zones

within the Truong Son belt (Vietnam) 40Ar/39Ar Triassic ages and Cretaceous

to Cenozoic overprints, Tectonophysics, V283, Issues 1-4, 30, PP. 105-127.

6. Claude Lepvrier, Nguyen Van Vuong, Henri Maluski, Phan Truong Thi, Tich

Van Vu (2008), Indosinian tectonics in Vietnam, Comptes Rendus

Geoscience, V340, Issues 2–3, PP 94-111.

7. Françoise Roger, Henri Maluski, André Leyreloup, Claude Lepvrier, Phan

Truong Thi (2007), U–Pb dating of high temperature metamorphic episodes in

the Kon Tum Massif (Vietnam), Journal of Asian Earth Sciences, V30, Issues

3–4, 15, PP. 565-572.

58

8. G. Zeilinger, J. P. Burga, N. Chaudhryb, H. Dawoodc, S. Hussain (2000),

Fault systems and Paleo-stress tensors in the Indus Suture Zone (NW

Pakistan), Journal of Asian Earth Sciences 18 (2000), PP. 547-559.

9. Hai Thanh Tran, Khin Zaw, Jacqueline A, Halpin, Takayuki Manaka,

Sebastien Meffre, Chun-Kit Lai, Youjin Lee, Hai Van Le, Sang Dinh (2014),

The Tam Ky-Phuoc Son Shear Zone in central Vietnam: Tectonic and

metallogenic implications, Gondwana Research, V26, PP. 144-164.

10. Harsh K. Gupta (2012), A review of recent studies of triggered earthquakes by

artificial water reservoirs with special emphasis on earthquakes in Koyna,

India, Earth-Science Reviews 58 (2002), PP. 279–310.

11. Henri Maluski, Claude Lepvrier, André Leyreloup, Vu Van Tich, Phan

Truong Thi (2005), 40Ar–39Ar geochronology of the charnockites and

granulites of the Kan Nack complex, Kon Tum Massif, Vietnam, Journal of

Asian Earth Sciences, V25, PP. 653-677.

12. J. M. Dupin, W. Sassi, J. Angelier (1993), Homogeneous stress hypothesis

and actual fault slip: a distinct element analysis, Journal of Structural

Geology, Vol, 15, No, 8, PP. 1033-1043.

13. Lepvrier. C, H. Maluski, Vu Van Tich, A. Leyreloup, Phan Truong Thi,

Nguyen Van Vuong (2004), The Early Triassic Indosinian orogeny in Vietnam

(Truong Son Belt and Kontum Massif): implications for the geodynamic

evolution of Indochina, Tectonophysics, 393, Issues 1-4, PP. 87-118.

14. Mark Tingay, Chris Morley, Rosalind King, Richard Hillis, David Coblentz,

Robert Hall (2010), Present-day stress field of Southeast Asia,

Tectonophysics, V482, PP. 92-104.

15. Nakano. N, Yasuhito Osanai, Masaaki Owada, Tran Ngoc Nam, Punya

Charusiri, Keo Khamphavong (2013), Tectonic evolution of high-grade

59

metamorphic terranes in central Vietnam: Constraints from large-scale

monazite geochronology, Journal of Asian Earth Sciences, V73, PP. 520-539.

16. Nam Tran Ngoc, Yuji Sano, Kentaro Terada, Mitsuhiro Toriumi, Phan Van

Quynh, Le Tien Dung (2001), First SHRIMP U–Pb zircon dating of granulites

from the Kontum massif (Vietnam) and tectonothermal implications, Journal

of Asian Earth Sciences, V19, Issues 1–2, PP. 77-84.

17. Nuretdin Kaymakci (2006), Kinematic development and paleostress analysis

of the Denizli Basin (Western Turkey): implications of spatial variation of

relative paleostress magnitudes and orientations, Journal of Asian Earth

Sciences 27 (2006), PP. 207–222.

18. Olivier Lacombe (2012), Do fault slip data inversions actually yield

“paleostresses” that can be compared with contemporary stresses? A

critical discussion, Comptes Rendus Geoscience, 344 (2012), PP. 159–173.

19. OYO Corporation (2013), Research, Detailed Review of Geological

Condition, Geodynamics and Geological Activities in Song Tranh 2

Hydropower Area (Bac Tra My District, Quang Nam Province), No.

01/2013/SACQI-OYO, Final Report.

20. Pradeep Talwani (1997), On the Nature of Reservoir-induced Seismicity, Pure

Apply Geophysics, 150 (1997), PP. 473–492.

21. Rangin. C, P. Huchon, X. Le Pichon, H. Bellon, C. Lepvrier, D. Roques,

Nguyen Dinh Hoe, Phan Van Quynh (1995), Cenozoic deformation of central

and south Vietnam, Tectonophysics, V251, Issues 1-4, 15, PP. 179-196.

22. Sandy Steacy (2005), Introduction to special section: Stress transfer,

earthquake triggering, and time-dependent seismic hazard, Journal of

Geophysical Research, Vol. 110, b05s01.

23. Vu Van Tich, Andrey Leyreloup, Henry Maluski, Claude Lepvrier, Chinh-hua

Lo, Nguyen Van Vuong (2013), Metamorphic evolution of pelitic–semipelitic

60

granulites in the Kon Tum massif (south-central Vietnam), Journal of

Geodynamics, V69, PP. 148–164.

24. Vũ Văn Tích, Henri Maluski, Nguyễn Văn Vượng (2007), Ar-Ar age of

metamorphic and mylonitic rocks in northern part of Kon Tum massif:

Evidence for the Indosinian movement along shear zone between Kon Tum

masif and Truong Son belt, VNU Journal of science, Earth Sciences 23, PP.

253-264.

25. Wang Qingchen, Zhang Zhongpei & Lin Wei (2004), Late Tertiary faults and

their paleostress along the boundary between the Kuqa Basin and the

Tianshan Mountains, Chinese Science Bulletin 2004, Vol, 49 No. 4, PP. 374-

381.