NHỮNG THÀNH TỰU CHỦ YẾU TRONG NGHIÊN CỨU ĐỊA ĐỘNG LỰC KAINOZOI MIỀN BẮC VIỆT NAM
Nguyễn Trọng Yêm, Antoni K. Tokarski, Nguyễn Quốc Cường, Witold Zuchiewicz & Anna Świerczewska
1, Viện Địa chất, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam
2, Trung tâm Nghiên cứu Khoa học Krakow, Viện Khoa học Địa chất, Viện HLKH Ba Lan
3, Khoa Địa chất- Địa vật lí và Bảo vệ Môi trường, Học viện Mỏ và Luyện kim (AGH), Krakow
Galicia Tectonic Group
Sự hợp tác giữa Việt Nam và Ba Lan trong lĩnh vực các khoa học Trái đất nói chung, các khoa học địa chất nói riêng, đã có truyền thống từ lâu, từ những năm 50 của thế kỉ trước. Đó là việc khôi phục trạm nghiên cứu động đất Phủ Liễn, Hải Phòng; xây dựng trạm nghiên cứu động đất Sa Pa, Lào Cai; tìm kiếm thăm dò mỏ sắt Bảo Hà, Lào Cai . Một điều ngẫu nhiên thú vị là cả 3 đối tượng mở đầu hợp tác nêu trên đều nằm dọc đới trượt cắt Sông Hồng (ĐTCSH), nơi mà sau này, sau hơn 4 chục năm gián đoạn, các nhà khoa học Việt Nam và Ba Lan, thuộc thế hệ đàn em, thế hệ con cháu, lại tiếp tục hợp tác nghiên cứu mạnh mẽ hơn nhiều!
Việc hợp tác giữa các nhà khoa học Việt Nam và Ba Lan trong khoảng thời gian 10 năm sau này, vào cuối thế kỉ 20 và đầu thế kỉ 21, trước hết tập trung trong lĩnh vực Địa động lực Kainozoi. Đó là một lĩnh vực khoa học rất quan trọng, là cơ sở cho nghiên cứu môi trường, phòng chống thiên tai, xây dựng cơ sở hạ tầng, phát triển kinh tế xã hội, cũng như tìm kiếm, thăm dò một số khoáng sản quan trọng. Khoa học ấy cực kì cần thiết nhưng phát triển còn rất hạn chế ở Việt Nam
Việc nghiên cứu địa động lực Kainozoi, hợp tác giữa các nhà khoa học Việt Nam và Ba Lan trong 10 năm qua, tập trung chủ yếu ở miền Bắc. Điều này cũng dễ hiểu, vì đây là nơi tiếp giáp giữa 3 khối kiến tạo lớn: Đông Dương, Biển Đông và Đông Bắc Việt Nam-Nam Trung Hoa. Cũng ở đây, trên mảnh đất nhỏ bé này, đang bị chia xẻ bởi một loạt những đới đứt gẫy(ĐĐG) lớn, đang hoạt động, đặc biệt có ĐĐG Sông Hồng, kéo dài hàng ngàn km, phát triển mạnh mẽ do sự đụng độ giữa hai mảng thạch quyển lớn, Án Độ và Á-Âu,. Địa động lực Kainozoi miền Bắc Việt Nam, trước hết được tập trung nghiên cứu các ĐĐG lớn
Địa động lực Kainozoi miền Bắc Việt Nam lần đầu tiên đã được các nhà khoa học Việt Nam và Ba Lan nghiên cứu khá chi tiết và tương đối toàn diện: từ địa chất-địa mạo kiến tạo, cấu trúc, vi cấu trúc trong đá biến chất cao cũng như trong đá trầm tích trẻ; thạch học trầm tích, tướng thạch học trầm tich, khôi phục lại sự tiến hóa của các bồn trầm tích; sự tiến hóa nhiệt động và các hoạt động macma …đến xử lí kết hợp các số liệu GPS đo chuyển động hiện đại.
Việc nghiên cứu được kết hợp chặt chẽ giữa khảo sát, nghiên cứu thực địa với nghiên cứu phân tích trong phòng thí nghiệm. Công việc thứ hai này được tiến hành chủ yếu ở Ba Lan, nơi có khả năng sử dụng tốt những phương pháp và kĩ thuật nghiên cứu hiện đại.Việc nghiên cứu không những được tiến hành ở thực tế Việt Nam mà còn được kháo sát, nghiên cứu đối sánh ở nhiều nước châu Á, châu Âu, châu Phi và châu Mĩ La Tinh; được trao đổi, cộng tác với nhiều nhà khoa học có uy tín ở nhiều nước trên thế giới (nhiều người đã trở thành đồng tác giả với các nhà khoa học Việt Nam và Ba Lan trong nhiều bài báo của công trình này).
Các kết quả nghiên cứu “Địa động lực Kainozoi Miền Bắc Việt Nam” một phần đã được công bố kịp thời trong 44 bài báo trên các tạp chí khoa học Việt Nam, Ba Lan và Quốc tế, trong đó có nhiều tạp chí có uy tín cao trên thế giới. Các kết quả nghiên cứu còn được phản ánh trên 4 chục báo cáo tóm tắt và trên 2 chục báo cáo đã được trình bày trong các hội nghị khoa học, phần lớn là các hội nghi quốc tế ( danh mục các tài liệu đã xuất bản đang có trong tay quý vị). Nhân dịp hội thảo này, để bạn đọc có thể có một cái nhìn tương đối toàn diện và cơ bản về địa động lực Kainoxoi miền Bắc Việt Nam, Chương trình đã tuyển chọn một số bài viết và cho xuất bản thành một tập sách riêng (tập sách đó hiện nay đang có trong tay quý vị).
Dựa trên cơ sở những tài liệu thu thập được trong quá trình hợp tác nghiên cứu này, 2 nhà khoa học, 1 Việt Nam và 1 Ba Lan, tham gia nghiên cứu hợp tác, đã hoàn thành luận án tiến sĩ và luận án tiến sĩ khoa học
.
Những kết quả hợp tác nghiên cứu giữa các nhà khoa học địa chất Việt Nam và Ba Lan trong 10 năm qua về địa động lực Kainozoi miền Bắc Việt Nam là rất mới và thú vị.
Có thể tóm tắt những kết quả chủ yếu đó như sau:
1)- Đặc điểm quan trọng và độc đáo đầu tiên của ĐCTSH (Đới trượt cắt trượt Sông Hồng) là sự phân bố dọc theo gần suốt chiều dài của nó một dải 4 dãy núi biến chất cao: Xuelong Shan, Diancang Shan, Ailao Shan (chủ yếu nằm trong lãnh thổ Trung Quốc) và Dãy Núi Con Voi (DNCV- nằm trong lãnh thổ Việt Nam).
Nghiên cứu chi tiết khối biến chất DNCV cả về tiến hoá nhiệt động và vi cấu tạo đã cho phép những tác giả của chương trình này đưa ra mô hình mới của sự phát triển kiến tạo ĐCTSH. Khẳng định rằng, khối đá biến chất cao DNCV thành tạo không do ĐCTSH mà được hình thành từ trước đó, ít nhất vào khoảng 40-35 triệu năm trước, do sự căng giãn và mỏng đi của thạch quyển có ý nghĩa khu vực, quyển mềm nóng đùn lên làm nóng chảy cục bộ và biến chất lớp dưới và giữa của vỏ Trái. Sự hình thành đới trượt bằng trái Sông Hồng, được điều tiết bởi sự đụng độ giữa 2 mảng lục địa Ấn Độ và Á-Âu chỉ bắt đầu vào khoảng 35-32 triệu năm liền sau đó. Quá trình này ảnh hưởng mạnh đến các khối biến chất ,nhưng phát triển không đều, không liên tục cả về không gian và thời gian. Ở pha phát triển cuối cùng, khoảng 30-20 triệu năm tiếp theo, cùng với sự phát triển quá trình trượt bằng trái là quá trình căng giãn mạnh, đôi khi chiếm ưu thế, do đó, DNCV được trồi lên dưới dạng một nếp uốn lồi lớn và bị biến dạng mạnh ở 2 rìa, nơi tiếp giáp với đứt gãy.
Rõ ràng mô hình tiến hoá này khác với mô hình của Tapponnier & Nnk. (1982, 1986); Leloup & Nnk. (1993, 1995, 2001),... Và cũng không giống với mô hình của Jolivet & Nnk., 2001..
2)- Đặc điểm quan trọng độc đáo thứ hai của ĐCTSH là sự phân bố dọc theo nó một loạt những bồn trũng Neogen nhỏ, hẹp, kéo dài, bị khống chế bởi chính những đứt gãy trong đới này. Muốn làm sáng tỏ sự phát triển kiến tạo của ĐCTSH trong Neogen, giai đoạn thứ hai của nó, không thể không nghiên cứu kĩ những bồn trũng này cả về mặt cấu trúc, vi cấu trúc và thạch học trầm tích, tướng thạch học trầm tích.
Nghiên cứu chi tiết các cấu trúc, vi cấu trúc biến dạng, lần đầu tiên được các tác giả của chương trình này tiến hành một cách chi tiết. Ở đây đã xác định được 4 pha biến dạng trong Neogen dưói tác động của trường ứng suất kiến tạo với trục nén ép ngang cực đại Hmax có phương dao động trong khoảng từ ĐB-TN đến AVT. Pha [1] chủ yếu tạo nên các nếp uốn đồng trầm tích; Pha [2] chủ yếu tạo nên các khe nứt trong các viên cuội nằm trong môi trường các lớp trầm tích chưa hoàn toàn được cố kết; Pha [3] chủ yếu tạo nên các đứt gãy thuận khi các lớp trầm tích đã được cố kết rắn chắc; Pha [4] chủ yếu để lại các dấu vết trượt bằng ngang.
Như vậy, giai đoạn phát triển thứ 2 của ĐCTSH trong Neogen, không phải là giai đoạn “ngưng nghỉ” kiến tạo như nhận định của nhiều nhà địa chất, mà cũng không phải là thời kì vẫn còn đang chuyển động trượt bằng trái như ý kiến của Rangin & Nnk., (1995) hoặc đã chuyển hẳn sang giai đoạn trượt bằng phải như xác định của Lee & Lawver (1995), Wang & Nnk. (2001) và Searle & Nnk. (2006).
3)- Nghiên cứu tổ hợp thạch học trầm tích và tướng thạch học trầm tích của các bồn trũng Neogen nói trên, lần đầu tiên đã được tiến hành chi tiết, tỉ mỉ bởi những tác giả của chương trình này. Kết quả nghiên cứu đã xác lập được 13 tướng thạch học trầm tích (dựa theo Mial A.D., 1977, 1978) hợp thành 5 tổ hợp tướng (dựa theo Nichols G., 1999), đặc trưng cho 5 môi trường trầm tích. Các nghiên cứu cũng đã phân tích khá cụ thể sự liên quan chặt chẽ của các thành tạo thạch học trầm tích, các tướng và tổ hợp tướng thạch học trầm tích với các quá trình kiến tạo của ĐCTSH là một mặt, và mặt khác, là sự biến đổi khí hậu địa phương.
4)- Giải quyết vấn đề địa động lực của ĐCTSH trong giai đoạn thứ 3 (từ khoảng 5 triệu năm trước trở lại đây), giai đoạn chuyển động trượt bằng phải, của khối biến chất cao DNCV nói trên, không thể không tập trung nghiên cứu phân tích các yếu tố địa mạo, địa chất bị tác động mạnh bởi hoạt động của ĐCTSH trong thời gian này.
Khác với những nghiên cứu trước, để xác định biên độ dịch trượt phải của các đứt gãy trong ĐCTSH, mỗi công trình trước thường chỉ dựa được vào một vài dấu hiệu địa mạo kiến tạo và quan sát được ở một vài vị trí, công trình nghiên cứu này đã dựa được vào nhiều dấu hiệu địa mạo khác nhau cũng như dấu hiệu tổng hợp chúng và quan sát được ở vài chục vị trí khác nhau, phân bố suốt chiều dài trên 200 km dọc ĐCTSH.
Lần đầu tiên trong ĐCTSH đoạn Việt Nam đã xác định được biên độ dịch chuyển phải của các đứt gãy, dựa vào sự biến dạng các nón phóng vật và các thềm sông ở một số địa điểm và cũng lần đầu tiên các trầm tích rất trẻ của các thềm này đã được xác định tuổi tuyệt đối bằng phương pháp OSL-SAR.
Với những nghiên cứu nói trên, có cơ sở để nghĩ rằng biên độ dịch chuyển phải của ĐCTSH được đánh giá bởi công trình này chính xác hơn, càng gần với thực tiễn hơn. Công trình này cho rằng biên độ dịch chuyển phải của ĐCTSH chỉ gần 14 km, ít hơn nhiều so với những nghiên cứu khác.
Đứt gãy Sông Lô, một trong 3 đứt gãy lớn nhất của ĐCTSH, đoạn Việt Nam (ĐGSH, Sông Chảy, Sông Lô) nẳm ở rìa đông bắc của ĐCTSH cũng đã được nghiên cứu địa mạo kiến tạo chi tiết. Kết quả nghiên cúu, xác định đứt gãy Sông Lô chuyển động trượt bằng phải-thuận trong thời gian Đệ tứ với tốc độ 1-2mm/năm. Dựa vào những dấu hiệu địa mạo kiến tạo phong phú, các tác giả của công trình này cho rắng có thể xếp đứt gẫy Sông Lô đoạn chạy dọc sườn tây nam núi Tam Đảo vào loại đứt gãy hoạt động bậc 1 hoặc bậc 2 theo sự phân loại của Bull W.B. (1978) và do đó, dự đoán động đất mạnh có thể xảy ra ở đây trong tương lai.
5)- Để đánh giá tính chất và tốc độ chuyển động hiện đại của các đới đứt gãy, hiện nay, không có gì tốt hơn là sử dụng công nghệ GPS. Công nghệ này đã được Viện Địa chất, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đưa vào Việt Nam từ những năm 90 của thế kỉ trước, trong sự hợp tác với Cộng hoà Liên bang Đức, Cộng hoà Pháp, các nước Cộng đồng Châu Âu và các nước Đông Nam Á.
Một số mạng lưới với trên 20 trạm đo GPS đã được thiết lập, bao trùm cả ĐCTSH cùng với đứt gãy Sông Chảy, đứt gãy Sông Lô, nằm trên khối Đông Bắc Việt Nam và đứt gãy Sông Đà, đứt gãy Sơn La và đứt gãy Điện Biên Phủ nẳm ở khối Tây Bắc Việt Nam. Một số chu kì đo đã được tiến hành, các số liệu đo đã được xử lí trên các phần mềm hiện đại và Viện Địa chất–Viện KH&CN Việt Nam đã chỉ ra tốc độ chuyển động của từng đứt gãy nói trên.
Nhằm đánh giá tổng thể chuyển động kiến tạo hiện đại miền Bắc Việt Nam, đặc biệt là chuyển động của hai khối kiến tạo Đông Bắc và Tây Bắc Việt Nam nằm ở 2 phía của ĐCTSH, các nhà khoa học Việt Nam cùng các nhà khoa học Ba Lan và các nhà khoa học Mĩ đã hợp tác, tiến hành xử lí kết hợp tất cả các chuỗi số liệu đo GPS nói trên để xác định trường vận tốc chuyển động tuyệt đối của tất cả các trạm đo trong ITRF2000.
Kết quả cho thấy, khối Đông Bắc đang chuyển động về phía Đông với vận tốc 33±1 mm/năm và về phía Nam với vận tốc 12±1 mm/năm; khối Tây Bắc đang chuyển động về phía Đông với vận tốc 33±1 mm/năm và về phía Nam với vận tốc 11±1 mm/năm. Rõ ràng là sự khác biệt giữa vận tốc chuyển động của 2 khối là rất nhỏ. Còn ĐCTSH vẫn đang có xu thế chuyển dịch ngang phải với vận tốc có khả năng chừng 1-2mm/năm.
6)- Đới đứt gãy Điện Biên Phủ (ĐĐGĐBP) có lẽ là một đới đứt gãy độc đáo vào bậc nhất Việt Nam. Đó là một đới đứt gãy phương KT-AKT dài hàng nghìn km, đi từ cực Nam tỉnh Vân Nam,Trung Quốc kéo qua Việt Nam, Lào, Thái Lan đến Vịnh Thái Lan; lại là đới đứt gãy trượt bằng trái trong Pliocen-Đệ Tứ, trong khi đa số các đới đứt gẫy khác là dịch trượt phải. Chính vì vậy mà ĐĐGĐBP đã được các nhà khoa học địa chất Việt Nam và Ba Lan tập trung nghiên cứu. Nó đã được nghiên cứu khá tỉ mỉ và toàn diện về các mặt địa mạo kiến tạo, trầm tích và hoạt động magma. Những dấu hiệu địa mạo kiến tạo khác nhau đã được phát hiện. Một dãy những bồn trũng đi kèm đứt gẫy, lấp đầy những trầm tích Đệ Tứ (không phải Đệ Tam như những bồn trũng của nhiều đới đứt gãy khác) đã được nghiên cứu chi tiết.
Các đá bazan Pliocen sớm trong ĐĐGĐBP, rất hiếm thấy ở các đới đứt gãy khác ở miền Bắc Việt Nam, đã được nghiên cứu khá tỉ mỉ cả về thạch học, địa hoá và tuổi tuyệt đối.
Kết quả nghiên cứu khẳng định ĐĐGĐBP là đới đứt gãy trượt bằng trái thuận trong Pliocen-Đệ Tứ.Tốc độ trượt bằng trái của một số đứt gãy trong đới, tối thiểu là 0.5-3.8mm/năm trong Pleistocen, 0,6-2mm/năm trong Holocen.
Đáng lưu ý là, đã phát hiện được những dấu hiệu địa mạo, cho phép khẳng định đã từng có ít nhất 3 sự kiện địa chấn mạnh xẩy ra ở đây vào thời gian 6000 năm trước. Điều này rất có ý nghĩa cho việc phát triển một hướng nghiên cứu mới rất cần thiết nhưng lại chưa được bắt đầu ở Việt Nam: Kiến tạo địa chấn cổ.
7)- Nghiên cứu các hoạt động magma Kainozoi liên quan với hoạt động của ĐCTSH lần đầu tiên được tiến hành tương đối chi tiết bởi các nhà khoa học địa chất Việt Nam trong sự hợp tác với các nhà khoa học địa chất Ba Lan và Nga.
Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng, hoạt động magma Kainozoi miền Bắc Việt Nam, đặc biệt Tây Bắc Việt Nam, có 4 thời kỳ rõ rệt: [1] trước dịch trượt bằng trái, [2] đồng dịch trượt bằng trái, [3] sau dịch trượt bằng trái và [4] đầu dịch trượt bằng phải (đối với ĐCTSH và nhiều ĐĐG khác) và đầu dịch trượt bằng trái (đối với ĐĐGĐBP) Mỗi thời kì đặc trưng bởi những tổ hợp magma nhất định.
8)- Đới đứt gãy Cao Bằng –Tiên Yên nằm ở rìa Đông Bắc lãnh thổ Việt Nam chạy theo phương TB-ĐN song song và cách ĐCTSH về phía Đông Bắc chừng 150km,theo đường chim bay, là một đới đứt gãy Kainozoi lớn ở miền Bắc Việt Nam, cũng được nghiên cứu kĩ về nhiều mặt, đặc biệt về thạch học trầm tích và tướng thạch học trầm tích các bồn trũng Đệ Tam. Một dẫy các bồn trũng lớn nhất chạy dọc đới đứt gãy từ TB đến ĐN đã được nghiên cứu chi tiết. 13 tướng thạch học trầm tích nằm trong 7 tổ hợp tướng, tiêu biểu cho 7 môi trường trầm tích đã được xác lập. Sự biến đổi tướng và môi trường trầm tích theo cả chiều ngang lẫn chiều thẳng đứng đã được nghiên cứu tỉ mỉ.
Rõ ràng là quá trình nghiên cứu và các kết quả nghiên cứu của chương trình này, đã góp phần làm tăng lên rất nhiều hàm lượng kiến thức về địa động lực Kainozoi miền Bắc Việt Nam, cả về nhận thức thực tiễn lẫn lí luận và phương pháp,
Nghiên cứu địa động lực Kainozoi miền Bắc Việt Nam nói chung, địa động lực ĐTCSH nói riêng, tuy đã đạt được nhiều thành tựu mà chương trình nghiên cứu này đã góp phần không nhỏ, chưa thể coi là đã có thể kết thúc. Không phải mọi vấn đề được nghiên cứu đều đã được giải quyết thấu đáo, thống nhất, hoặc thống nhất hoàn toàn ngay cả giữa các nhà khoa học tham gia chương trình này. Đó là điều hoàn toàn tự nhiên, một mặt, do sự phức tạp của các đối tượng nghiên cứu, mặt khác, còn là do sự cần thiết phát huy tự do sáng tạo của mỗi nhà khoa học.
Các nhà khoa học Việt Nam và Ba Lan tham gia chương trình hợp tác nghiên cứu này trân trọng cảm ơn các cơ quan Việt Nam như Viện KH&CN VN, Viện Địa chất- Viện KH&CN VN, Bộ KH & CN; và các cơ quan Ba Lan như Viện HLKHBL, Viện Khoa học Địa chất-Viện HLKHBL,Tổ chức nghiên cứu kiến tạo Galixia, Đại học Tổng hợp Jagiellonian-Krakow, Học viện Khoa học và Công nghệ AGH, Trường Đại học Tổng hợp Vacsava, cũng như Ủy ban Nghiên cứu khoa học Quốc gia Ba Lan (KBN), Quỹ Khoa học Ba Lan, đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cả tinh thần và vật chất cho chương trình hợp tác được hoàn thành tốt đẹp.
Đặc biệt xin gửi lời cảm ơn chân thành tới ông Janusz Larek, nguyên Phó Vụ trưởng Vụ HTQT, Viện HLKH Ba Lan, người đã tích cực ủng hộ, vun đắp cho sự hợp tác này
Xin cám ơn quý vị và các bạn đã chú ý lắng nghe!.
Nguyễn Trọng Yêm