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

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:62

Thêm vào BST

Báo xấu

17
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài nghiên cứu nhằm 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.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: 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 m 3, 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 12 oC 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 Cao kỉ lục, 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 °C Trung bình 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 cao, °C Trung bình 20.7 21.9 24.1 26.0 26.7 27.1 26.9 26.9 25.7 24.3 22.5 20.5 24,4 ngày, °C Trung bình 18.3 19.1 20.5 22.2 23.1 23.5 23.2 23.2 22.8 22.0 20.6 18.8 21,4 thấp, °C Thấp kỉ 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 lục, °C Lượng mưa 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 (mm) Độ ẩm, 89 87.0 84.0 83 85 84.0 84.0 84 88.0 88.0 93.0 93.0 86,8 % Số ngày 16 12 9 12 20 17 16 16 20 23 24 23 208 mưa TB Số giờ nắng trung 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 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 km 2. 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 400m 3/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] Vị trí Độ Cấp Thời gian phát sinh động đất Độ chấn tâm mạnh độ STT sâu Kinh M mạnh, Năm Tháng Ngày Giờ Phút Giây Vĩ độ (km) độ (richter) I 1 1715 3 15,53 108,15 15 4,7 5 2 1919 11 16 10 5 33 15,00 109,00 33 KXĐ 12
3 1957 7 25 21 14,50 108,50 15 4,8 6 4 1991 6 11 5 50 38,6 14,73 108,36 2,6 5 1991 6 25 4 9 33,4 14,92 108,14 2,1 6 1991 12 5 5 14 0,8 14,75 108,30 2,3 7 1992 5 26 10 43 14,5 15,68 108,87 3,8 8 1992 10 7 19 19 53 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: 15 020’24” 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 đấ t ở khu vự c 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
Độ Năm Năm Số Tên đập/ cao Thể tích bắt có Độ thứ Quốc gia của hồ chứa đầu động mạnh tự hồ chứa đập (triệu m3) tích đất lớn (richter) (m) nước nhất Những vị trí đã xảy ra động đất M ≥ 6.0 1. Hsinfengkiang Trung Quốc 105 13,896 1959 1962 6.1 2. Zambia– Kariba Zimbabwe 128 175,000 1958 1963 6.2 3. Koyna Ấn Độ 103 2780 1962 1967 6.3 4. Kremasta Hy Lạp 160 4750 1965 1966 6.2 Những vị trí đã xảy ra động đất có M = 5.0 đến 5.9 5. Aswan Ai Cập 111 164,000 1964 1981 5.6 6. Benmore New Zealand 110 2040 1964 1966 5.0 7. Charvak Uzbekistan 148 2000 1971 1977 5.3 8. Eucumbene Australia 116 4761 1957 1959 5.0 9. Geheyan Trung Quốc 151 3400 1993 1997 VI 10. Hoover Hoa Kỳ 221 36,703 1935 1939 5.0 11. Marathon Hy Lạp 67 41 1929 1938 5.7 12. Oroville Hoa Kỳ 236 4400 1967 1975 5.7 13. Srinagarind Thái Lan 140 11,750 1977 1983 5.9 14. Warna Ấn Độ 80 1260 1987 1993 5.0 Những vị trí đã xảy ra động đất có M = 4.0 đến 4.9 15. Aksombo Main Ghana 134 148,000 1964 1964 4.0-4.3? 16. Bajina Basta Nam Tư 90 340 1966 1967 4.5– 5.0 17. Bhatsa Ấn Độ 88 947 1981 1983 4.9 18. Bratsk Nga 100 169 1996 4.2 19. Camarillas Tây Ban Nha 49 37 1960 1964 4.1 20. Canelles Tây Ban Nha 150 678 1960 1962 4.7 21. Capivari– Cachoeira Brazil 58 180 1970 1971 4.0-4.5? 22. Clark Hill Hoa Kỳ 60 3517 1952 1974 4.3 23. Dahua Trung Quốc 74.5 420 1982 1993 4.5 24. Danjiangkou Trung Quốc 97 16,000 1967 1973 4.7 25. Foziling Trung Quốc 74 470 1954 1973 4.5 26. 4.0- Grandval Pháp 88 292 1959 1963 4.3? 27. Hòa Bình Việt Nam 125 9450 1988 1989 4.9 28. Kastraki Hy Lạp 96 1000 1968 1969 4.6 15
Độ Năm Năm Số Tên đập/ cao Thể tích bắt có Độ thứ Quốc gia của hồ chứa đầu động mạnh tự hồ chứa đập (triệu m3) tích đất lớn (richter) (m) nước nhất 29. Kerr Hoa Kỳ 60 1505 1958 1971 4.9 30. Komani Albania 130 1600 1985 1986 4.2 31. Kurobe Nhật Bản 186 149 1960 1961 4.9 32. Hồ Baikal Nga 4-4.8 33. Hồ Pukaki New Zealand 106 9000 1976 1978 4.6 34. Manicouagan 3 Canada 108 10,423 1975 1975 4.1 35. Marimbondo Brazil 94 6150 1975 1975 4 36. Monteynard Pháp 155 275 1962 1963 4.9 37. Nurek Tadjikistan 317 1000 1972 1972 4.6 38. P. Colombia/V. 1973– Grande Brazil 40/56 1500/2300 1974 1974 4.2 39. Piastra Italia 93 13 1965 1966 4.4 40. Pieve de Cadore Italia 116 69 1949 1950 4.0-4.3? 41. Shenwo Trung Quốc 50 540 1972 1974 4.8 42. Vouglans Pháp 130 605 1968 1971 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 Vị trí chấn tâm Độ Độ sâu STT mạnh Năm Tháng Ngày Giờ Phút Giây Vĩ độ Kinh độ (km) (richter) 1 2011 11 3 3 49 14.4 15.348 108.021 2.7 2 2011 11 16 14 40 41.3 15.355 108.148 2.7 3 2011 11 16 20 0 55.6 15.28 108.007 3.4 4 2011 11 26 15 58 37.1 15.317 108.145 2.1 5 2011 11 27 14 22 15.9 15.366 108.111 3.4 6 2012 3 2 4 07 28 15.395 108.104 3.9 17
Thời gian phát sinh động đất Vị trí chấn tâm Độ Độ sâu STT mạnh Năm Tháng Ngày Giờ Phút Giây Vĩ độ Kinh độ (km) (richter) 7 2012 9 3 13 47 53.7 15.321 108.05 0.1 4.2 8 2012 9 7 2 28 4.1 15.33 108.078 3 4.1 9 2012 9 23 3 57 31.7 15.379 108.046 4 10 2012 9 27 6 34 12.9 15.39 108.114 4.1 11 2012 10 22 13 41 39.5 15.383 108.091 6.8 4.6 12 2012 11 15 7 24 8.6 15.35 108.1 5.5 4.7 13 2012 11 18 18 44 18.2 15.376 108.114 6.5 2.6 14 2012 11 18 19 01 22.3 15.374 108.117 6.3 2.3 15 2012 11 18 19 07 27.7 15.376 108.117 6.1 2.2 16 2012 11 18 19 09 57 15.375 108.118 6.3 2 17 2012 12 5 5 04 46 15.359 108.076 7.2 2.2 18 2012 12 7 4 45 58.2 15.361 108.084 5.7 2.3 19 2012 12 8 7 41 18 15.364 108.066 7.1 2.4 20 2012 12 9 2 02 59.7 15.31 108.095 2.3 21 2012 12 9 13 48 42.8 15.36 108.082 5.1 2.7 22 2012 12 9 13 48 43 15.355 108.092 2.5 2.7 23 2012 12 12 11 45 30.1 15.345 108.092 5.3 2.2 24 2012 12 12 17 29 18.5 15.356 108.073 6 2.2 25 2012 12 16 12 33 41.3 15.381 108.104 6 2.2 26 2012 12 19 10 24 37.4 15.393 108.109 6.2 2.2 27 2012 12 20 6 39 15.4 15.379 108.104 5.9 2.1 28 2012 12 21 16 58 44.2 15.401 108.068 5.2 2.2 29 2012 12 21 16 58 21.4 15.388 108.105 5 2 30 2012 12 24 7 47 6.3 15.377 108.101 5.5 2.1 31 2012 12 25 10 55 43 15.38 108.108 5.7 2.4 32 2012 12 25 11 2 36.3 15.372 108.092 2.9 2 33 2012 12 25 11 14 31.7 15.384 108.109 5 2.3 34 2012 12 26 6 15 40.3 15.372 108.085 5.3 2.6 35 2012 12 27 11 34 51.7 15.378 108.118 6.6 2.2 36 2012 12 28 2 48 19 15.371 108.131 4 3.6 37 2012 12 28 3 15 54.4 15.379 108.118 6.8 2.3 38 2012 12 30 21 30 13.8 15.371 108.1 6.5 2 39 2013 1 3 8 3 46.8 15.398 108.085 3 2.3 40 2013 1 3 9 33 36.8 15.38 108.104 4 2.1 41 2013 1 3 19 12 36.3 15.391 108.094 3 3 42 2013 1 3 19 13 41 15.399 108.082 3 2 43 2013 1 5 7 36 6.1 15.392 108.085 5 2.8 44 2013 1 21 5 26 24.8 15.394 108.096 5 2 45 2013 1 21 23 57 50.6 15.385 108.102 4.7 2.1 18
Thời gian phát sinh động đất Vị trí chấn tâm Độ Độ sâu STT mạnh Năm Tháng Ngày Giờ Phút Giây Vĩ độ Kinh độ (km) (richter) 46 2013 1 26 14 44 47.4 15.385 108.105 5.1 2 47 2013 2 13 1 8 9.2 15.404 108.106 2 2.8 48 2013 2 15 12 37 8.8 15.6 107.089 3.1 49 2013 2 15 12 52 33.6 15.389 108.104 4.1 2.1 50 2013 2 25 20 38 40.4 15.359 108.096 5.1 2.1 51 2013 2 25 23 26 20 15.389 108.097 5 2.2 52 2013 2 26 11 36 9.1 15.251 108.205 9.4 2.5 53 2013 2 26 18 52 59.9 15.391 108.096 4.1 2 54 2013 3 4 7 54 12.2 15.384 108.064 7 2.9 55 2013 3 7 8 39 52.2 15.387 108.101 6 3.2 56 2013 3 7 8 43 59.7 15.388 108.104 5.4 2 57 2013 3 7 8 48 34.3 15.387 108.103 5 2.9 58 2013 3 7 8 48 34.3 15.387 108.104 5 2.7 59 2013 3 7 8 47 22.8 15.383 108.103 6 2.4 60 2013 3 7 8 48 34.3 15.388 108.104 5 2.7 61 2013 3 8 4 16 19.9 15.352 108.129 7 2.3 62 2013 3 14 12 18 54.7 15.382 108.114 7 2.2 63 2013 3 17 9 22 59.8 15.357 108.129 5 2 64 2013 3 18 14 40 49.1 15.384 108.1 5 2.1 65 2013 3 18 14 40 49.1 15.382 108.1 5 2.1 66 2013 3 20 14 48 38.7 15.4 108.088 3.1 3 67 2013 3 20 21 40 2.8 15.403 108.097 2 2.3 68 2013 3 20 21 40 26.8 15.402 108.098 1.1 2.5 69 2013 3 20 22 18 13 15.41 108.083 2 2.1 70 2013 3 29 14 47 24.3 15.398 108.098 2 2.3 71 2013 3 30 3 13 14.6 15.391 108.103 3 2.4 72 2013 4 7 2 0 15.6 15.376 108.136 3 2 73 2013 4 7 2 33 25.9 15.373 108.137 3 3.2 74 2013 4 9 12 48 23.8 15.391 108.09 6.3 2 75 2013 4 22 20 7 31.3 16.343 107.495 2.8 76 2013 4 28 6 39 28.2 15.371 108.131 3 2.3 77 2013 5 2 12 0 58.1 15.291 108.044 3 2.3 78 2013 5 9 18 25 2.7 15.359 108.052 3 2.3 79 2013 5 11 5 44 27 15.288 108.059 3 3 80 2013 5 11 5 45 16.1 15.32 108.121 4.3 2.7 81 2013 5 13 16 9 5.1 15.326 108.109 1 2 82 2013 5 31 11 11 0.6 15.316 108.091 3 2.1 83 2013 6 21 14 18 8.9 15.435 108.142 3 2 84 2013 6 29 2 21 9.2 15.375 108.115 5.2 2.2 19