Nghiên cứu kiến tạo đứt gãy hiện đại và động đất liên quan ở khu vực hoà bình làm cơ sở đánh giá ổn định công trình thuỷ điện hoà bình

Viện khoa học và công nghệ việt nam
viện vật lý địa cầu
***o0o***




Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật Đề tài :

Nghiên cứu kiến tạo đứt gy hiện đại
và động đất liên quan ở khu vực
Hòa Bình làm cơ sở đánh giá ổn định
công trình thủy điện Hòa Bình



PGS.TS. Nguyễn Ngọc Thủy











8631

Hà nội, 4-2008

Bản quyền 2008 thuộc Viện VLĐC
Đơn xin sao chép toàn bộ hoặc từng phần tài liệu này phải gửi đến Viện
VLĐC trừ trờng hợp sử dụng với mục đích nghiên cứu.




Mục lục
Mở đầu 1
Chơng I: Khái quát về đặc điểm địa chất kiến tạo, hoạt động
động đất và độ nguy hiểm động đất khu vực Hoà Bình và những
vấn đề tồn tại cần giải quyết 5
I.1. Khái quát về đặc điểm địa chất kiến tạo khu vực Hoà Bình. 5
I.2. Hoạt động động đất và đánh giá độ nguy hiểm động đất khu vực Hoà Bình. 5
I.3. Những vấn đề cần giải quyết. 7
Chơng II: Đặc điểm đứt gãy kiến tạo hiện đại theo tài liệu địa
vật lý, địa hoá và GPS 10
II.1. Tổ hợp các phơng pháp nghiên cứu đặc điểm đứt gãy kiến tạo hiện đại khu
vực Hoà Bình và lân cận 10
II.2.Các phơng pháp nghiên cứu đứt gãy 10
II.2.1. Phơng pháp trọng lực 10
II.2.2. Nghiên cứu đứt gãy theo tài liệu cờng độ từ trờng 22
II.2.3. Nghiên cứu đứt gãy theo tài liệu từ tellua 35
II.2. 4. Nghiên cứu đứt gãy theo tài liệu đo địa hoá khí 49
II.2.5. Nghiên cứu đứt gãy theo tài liệu điện trờng tự nhiên 54
II.2.6. Nghiên cứu đứt gãy theo tài liệu GPS 66
Kết luận chơng II 72
Chơng III. Đặc điểm địa động lực và các hệ thống đứt gãy kiến

tạo hiện đại khu vực Hoà Bình và lân cận. 74
III.1. Các hệ kiến tạo - địa động lực Kainozoi muộn khu vực Hoà Bình và kế cận 74
III.1.1. Hệ kiến tạo - địa động lực Hoàng Liên Sơn 74
III.1. 2. Hệ kiến tạo - địa động lực Sông Đà: 77
III.1.3. Hệ kiến tạo - địa động lực Sông Mã 78
III.2. Đặc điểm các đới đứt gãy hoạt động chính trong khu vực nghiên cứu 78
III.2.1. Khái niệm chung và cơ sở tài liệu sử dụng. 78
III.2.2. Đặc điểm các đới đứt gãy hoạt động chính trong khu vực nghiên cứu 87
Hình III.14chơng IV: Hoạt động động Đất tại khu vực công trình
Thủy điện hòa bình và lân cận 130
chơng IV: Hoạt động động Đất tại khu vực công trình Thủy
điện hòa bình và lân cận 130
IV .1. hoạt động động đất 130
IV.1.1. Mạng lới trạm quan trắc động đất 130
IV.1.2. Mức động đất đại diện ở khu vực Hòa Bình và lân cận 131
IV.1.3 Danh mục động đất khu vực Hòa Bình và lân cận 131
IV.2. Đặc điểm cơ bản của chế độ địa chấn khu vực Hòa Bình 140
IV.2.1 Động đất và năng lợng động đất giải phóng hàng năm 140
IV.2.2. Phân bố động đất theo độ sâu ở khu vực Hòa Bình và lân cận. 141
IV.2.3. Tần suất lặp lại động đất 148
Hình IV.12 Đồ thị lặp lại động đất khu vực Hòa Bình và lân cận 149


IV.2.4 Quy luật biểu hiện tiền chấn và d chấn 149
IV.3. Mối liên quan động đất với cấu trúc kiến tạo và đứt gãy hoạt động 151
IV.3.1 Mối liên quan động đất với cấu trúc kiến tạo và đứt gãy kiến tạo 151
IV.3.2. Vai trò của các hệ thống phá hủy hớng kinh tuyến trong bình đồ hoạt động
động đất 152
IV.4. Các đới phát sinh động đất mạnh ở khu vực Hòa Bình và lân cận 155
IV.4.1. Phơng pháp xác định các vùng phát sinh động đất mạnh. 155

IV.4.2 Kết quả xác định các đới phát sinh động đất mạnh. 157
Hình IV.15 157
Chơng V: Tính ổn định của công trình thuỷ điện Hoà Bình 159
V.1. Hiện trạng về ổn định công trình thuỷ điện hoà bình 159
V.1.1 Biến dạng đứng của đập đất đá 159
V.2. Đánh gía MứC Độ ổN ĐịNH CủA CÔNG TRìNH 160
V.2.1. ứng suất kiến tạo hiện đại 160
V.2.2 Biến dạng đập Thủy điện Hòa Bình 166
V.2.3 .Quan sát GPS khu vực Hòa Bình 170
V.2.4 Đánh giá độ nguy hiểm động đất ở khu vực thuỷ điện Hoà Bình 172
V.2.5. Động đất kích thích khu vực thủy điện Hòa Bình 175
V.2.5.5. Khả năng động đất kích thích ở khu vực hồ chứa Hoà Bình. 196
V.2.6 Đánh giá chung về mức độ ổn định công trình 197
V.3. Kết luận và Kiến nghị về các vấn đề liên quan đến tính ổn định của công trình. 198
tài liệu tham khảo 200


1


Mở đầu

Đề tài độc lập cấp Nhà nớc mã số ĐTĐL-2005/19G "Nghiên cứu đứt
gãy kiến tạo hiện đại và động đất liên quan ở khu vực Hoà Bình làm cơ sở
đánh giá ổn định công trình thuỷ điện Hoà Bình" do Viện Vật lý Địa cầu,
Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam chủ trì đợc bắt đầu từ qúy I năm
2005
Mục tiêu của đề tài là làm rõ đặc điểm đứt gãy kiến tạo hiện đại và
động đất liên quan góp phần đánh giá ổn định công trình thuỷ điện Hoà Bình.
Để đạt đợc mục tiêu trên đã xác định ba nội dung chính cần thực hiện

trong khoảng thời gian từ 2005 - 2007 là:
1. Thiết lập mạng lới trạm địa chấn địa phơng khu vực Hoà Bình và
các trạm động đất lân cận Hoà Bình, thu thập và chỉnh lý số liệu động đất, lập
danh mục động đất ở khu vực Hoà Bình và lân cận.
2. Tổ chức quan sát các trờng Địa vật lý, địa hoá và công nghệ GPS,
chuyển động hiện đại và các phơng pháp địa chất kiến tạo, địa chấn, động đất
kích thích. Quan trắc độ lún và biến dạng thân đập đáp ứng yêu cầu đánh giá
ổn định công trình.
3. Đánh giá mức độ ổn định công trình theo tập hợp chỉ tiêu kiến tạo địa
động lực ở khu vực công trình và lân cận.
Hoàn thành các nội dung nói trên, trong thời gian từ đầu năm 2005 đến
hết năm 2007, Viện Vật lý Địa cầu đã thực hiện các công tác chính sau đây:
- Thiết lập mạng lới trạm động đất địa phơng và tăng cờng hoạt
động mạng lới trạm động đất quốc gia, mạng trạm ghi động đất mạnh ở khu
vực Hoà Bình.
- Xây dựng phơng pháp xử lý số liệu động đất của các mạng trạm địa
chấn khu vực Hoà Bình và lân cận.
- Thu thập số liệu động đất từ các mạng trạm địa chấn, đánh giá các
thông số cơ bản của động đất bằng một hệ phơng pháp nhất quán và thành
lập danh mục động đất khu vực Hoà Bình và lân cận với M 1.
- Khảo sát địa chất kiến tạo, đo đạc Địa vật lý, địa hoá và công nghệ
GPS trên khu vực nghiên cứu, nghiên cứu bình đồ cấu trúc kiến tạo, địa động
lực khu vực nghiên cứu.
- Quan trắc độ lún, chuyển động ngang và biến dạng thân đập, đối sánh
với thông số thiết kế để theo dõi mức độ ổn định của công trình.
- Nghiên cứu chế độ địa chấn và các quy luật biểu hiện động đất trên
lãnh thổ nghiên cứu.

2

- Nghiên cứu điều kiện địa chấn kiến tạo và mối liên quan với bình đồ
kiến tạo địa động lực ở khu vực công trình Hoà Bình và lân cận, xác định các
vùng phát sinh động đất mạnh, dự báo địa điểm, độ mạnh và gia tốc dao động
nền của động đất mạnh nhất có khả năng phát sinh trong khu vực.
- Quan sát động đất ở khu vực công trình thuỷ điện Hoà Bình, nghiên
cứu chế độ động đất trong các thời kỳ điều tiết nớc lòng hồ, đánh giá xu thế
biến động của chế độ động đất liên quan với hoạt động hồ chứa trong mùa lũ
và mùa khô.
- Các vấn đề liên quan đến tính ổn định của công trình cần xúc tiến
trong tơng lai.
Kết quả thực hiện đề tài đợc trình bày trong ba phần :
Phần thứ nhất: Đặc điểm đứt gãy kiến tạo hiện đại qua đo đạc, quan
sát các trờng địa vật lý, địa hoá, đo đạc bằng công nghệ GPS, khảo sát địa
chất kiến tạo để thành lập bình đồ cấu trúc kiến tạo và các đứt gãy hoạt động.
Phần thứ hai : Hoạt động động đất và đánh giá nguy hiểm động đất tại
khu vực đầu mối công trình thuỷ điện Hoà Bình.
Phần thứ ba : Tính ổn định của công trình thuỷ điện Hoà Bình và vấn
đề liên quan cần xúc tiến trong tơng lai.
Tập thể thực hiện đề tài gồm :
- Chủ nhiệm đề tài : PGS.TS Nguyễn Ngọc Thuỷ
- Th ký đề tài : TS. Đặng Thanh Hải
- Thực hiện thành lập các hệ thống trạm động đất, quan trắc động đất và
thành lập danh mục động đất khu vực công trình thuỷ điện Hoà Bình và lân
cận:
PGS.TS Nguyễn Ngọc Thuỷ, các Kỹ s, Kỹ s chính : Nguyễn Quốc
Dũng, Trịnh Hữu Đạo, Nguyễn Hữu Trí, Nguyễn Văn Yêm, Đinh Quốc Văn
- Thực hiện việc nghiên cứu chế độ địa chấn và các quy luật biểu hiện
động đất khu vực Hoà Bình và lân cận: PGS.TS. Nguyễn Ngọc Thuỷ, ThS.
Phạm Đình Nguyên, ThS. Phạm Quang Hùng, ThS. Nguyễn ánh Dơng, CN.
Bùi Văn Duẩn, KS. Vũ MinhTuấn.

- Thực hiện việc đo đạc địa vật lý, trọng lực, từ trờng, từ tellua, GPS,
địa hoá khí nghiên cứu đứt gãy : PGS.TS. Cao Đình Triều, PGS.TS. Nguyễn
Văn Giảng, TS. Lê Huy Minh, TS. Võ Thanh Sơn, TS. Đặng Thanh Hải, PGS.
Nguyễn Văn Phổ, PGS. Nguyễn Thị Lài, TS. Nguyễn Phú Duyên.
- Đo đạc chuyển động hiện đại bằng GPS: PGS.TS. Trần Đình Tô. TS.
Dơng Chí Công, TS. Vy Quốc Hải, TS. Nguyễn Quang Xuyên
- Nghiên cứu địa chất kiến tạo, thành lập bản đồ địa chất kiến tạo, các
vùng phát sinh động đất mạnh: PGS.TS. Nguyễn Ngọc Thuỷ, TSKH. Lê Duy
Bách.

3

- Thực hiện việc khảo sát địa chất, kiến tạo, địa mạo tổng hợp các tài
liệu địa chất kiến tạo và thành lập bản đồ cấu trúc kiến tạo khu vực Hoà Bình:
TS. Trần Văn Thắng, TS. Phùng Văn Phách, TS. Vũ Văn Chinh, TS. Ngô Gia
Thắng.
- Nghiên cứu đánh giá cấp động đất và gia tốc cực đại: PGS.TS. Nguyễn
Ngọc Thuỷ, ThS. Nguyễn ánh Dơng, KS. Vũ Minh Tuấn và CN. Bùi Văn
Duẩn.
- Quan sát độ lún thân đập thuỷ điện Hoà Bình: KS. Mai Văn Biểu, KS.
Nguyễn Văn Hùng, Hoàng Mạnh Cờng và Hoàng Thế Giang.
- Hoàn thiện bản đồ và các hình vẽ trong báo cáo : KS. Vũ Minhh Tuấn,
CN. Bùi Văn Duẩn, Cán bộ phòng kỹ thuật : Trần Thị An.
Báo cáo tổng kết đề tài do tập thể cán bộ sau đây thực hiện:
Danh mục động đất khu vực Hoà Bình và lân cận do tập thể tác giả
tham gia thu thập, xử lý số liệu động đất do KS. Nguyễn Văn Yêm và KS.
Đinh Quốc Văn
Chơng I: Khái quát về đặc điểm địa chất kiến tạo,
hoạt động động đất
- Do PGS.TS. Nguyễn Ngọc Thuỷ với sự tham gia của TSKH. Lê Duy

Bách.
Chơng II: Đặc điểm đứt gãy kiến tạo hiện đại
- Do PGS.TS. Cao Đình Triều, PGS.TS. Nguyễn Văn Giảng, PGS.TS.
Nguyễn Văn Phổ, Lê Thị Lài, PGS.TS. Trần Đình Tô, Các TS : Lê Huy Minh,
Võ Thanh Sơn, Nguyễn Phú Duyên với sự tham gia của PGS.TS. Nguyễn
Ngọc Thuỷ và TS. Đặng Thanh Hải.
Chơng III: đặc điểm tân kiến tạo và địa động lực
hiện đại kainozoi khu vực Hoà BìnH
- Do TS. Trần Văn Thắng cùng với sự tham gia của PGS.TS. Nguyễn
Ngọc Thuỷ và TSKH. Lê Duy Bách.
Chơng IV: Hoạt động động đất khu vực công trình
thuỷ điện Hoà Bình và lân cận
- Do PGS. TS. Nguyễn Ngọc Thuỷ viết với sự tham gia của KSC.
Nguyễn Quốc Dũng, ThS. Nguyễn ánh Dơng, KS. Nguyễn Thanh Tùng, KS.
Vũ Minh Tuấn
Chơng V: Tính ổn định của công trình Hoà Bình
- Do PGS. TS. Nguyễn Ngọc Thuỷ với sự tham gia của TS. Nguyễn Văn
Vợng, TS. Vũ Văn Tích, ThS. Nguyễn Thanh Lan, ThS. Nguyễn Đình Thái,

4

ThS. Nguyễn ánh Dơng, ThS. Nguyễn Văn Tuyên, KS. Nguyễn Thanh Tùng,
KS. Vũ Minh Tuấn, TSKH. Lê Duy Bách, Lê Văn Dũng, CN Bùi Văn Duẩn,
NCS. Mai Hồng Chơng.
Các bản đồ, bản vẽ của đề tài do PGS.TS. Nguyễn Ngọc Thuỷ, TSKH.
Lê Duy Bách, TS. Trần Văn Thắng, TS. Phùng Văn Phách, TS. Vũ Văn Chinh,
TS. Ngô Văn Thắng, PGS.TS. Cao Đình Triều, PGS.TS. Nguyễn Văn Giảng,
TS. Võ Thanh Sơn, TS. Đặng Thanh Hải, TS. Nguyễn Văn Vợng. TS. Vũ Văn
Tích biên tập, số hoá và hoàn thiện bản đồ chủ yếu do KTV. Trần Thị An, CN.
Võ Thị Thuý.

Đề tài đợc hoàn thành với sự chỉ đạo của Vụ KHCN các ngành Kỹ
thuật, Vụ Khoa học Xã hội và Tự nhiên, Viện Vật lý Địa cầu, Ban kế hoạch tài
chính viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, đặc biệt là chuyên viên ThS. Lê
Quang Thành, KS. Nguyễn Bá Vinh và nhiều cán bộ của Vụ Khoa học Xã hội
và Tự nhiên và Vụ KHCN các ngành Kỹ thuật.
Ban chủ nhiệm đề tài ĐTĐL-2005/19G xin bày tỏ sự cảm ơn chân thành
tới lãnh đạo Bộ Khoa học Công nghệ, Lãnh đạo Viện Khoa học và Công nghệ
Việt Nam, Vụ Khoa học Xã hội và Tự nhiên, Vụ KHCN các ngành Kỹ thuật,
Viện Vật lý Địa cầu đã tạo điều kiện thuận lợi cho việc thực hiện đề tài.
Tập thể tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn tới các nhà khoa học, các đồng
nghiệp trong và ngoài cơ quan về những đóng góp quý báu cho đề tài.




5

Chơng I: Khái quát về đặc điểm địa chất kiến tạo,
hoạt động động đất và độ nguy hiểm động đất khu
vực Hoà Bình và những vấn đề tồn tại cần giải quyết
I.1. Khái quát về đặc điểm địa chất kiến tạo khu
vực Hoà Bình.
Đặc điểm về địa chất kiến tạo khu vực Hoà Bình lần đầu tiên đợc đề
cập tới khi thực hiện công trình "Động đất miền Bắc Việt Nam" (của Nguyễn
Khắc Mão, Rezanov, 1968) và về sau trong "Đánh giá tính địa chấn xuất phát
và phân vùng nhỏ động đất khu vực công trình thuỷ điện Hoà Bình" của tác
giả Streinberg V.V 1980. Thông qua hai công trình trên, lịch sử phát triển kiến
tạo của khu vực Hoà Bình đợc đề cập đến nh là đơn vị kiến tạo nằm ở phần
Đông Nam của miền uốn nếp Tây Bắc Việt Nam- miền có cấu trúc địa chất và
hoạt động kiến tạo tích cực, phân dị nhất trên lãnh thổ Việt Nam.

Công trình thuỷ điện Hoà Bình nằm ở ranh giới giữa hai đới kiến tạo -
Đới nông Fanxipan ở phía Bắc và đới võng Sông Đà ở phía Nam. Đây là một
vùng bị nén ép mạnh do kết quả chuyển động nâng mạnh và trôi trợt về phía
Đông Nam của đới Fanxipan chờm lên đới Sông Đà.
Trong khu vực nghiên cứu các tác giả (Nguyễn Đình Xuyên, 2004;
Nguyễn Ngọc Thuỷ và nnk, 2005) đã phát hiện ranh giới giữa các đới kiến tạo
trên là các đứt gãy sâu, chúng trải qua lịch sử phát triển kiến tạo lâu dài do kết
quả chuyển động phân dị của các đới, nay đang hoạt động và có mặt các đứt
gãy: 1. Hệ thống đứt gãy Sông Hồng gồm các đứt gãy Sông Hồng, Sông Chảy
và Sông Lô, phân cách miền uốn nếp Tây Bắc Việt Nam với miền nén ở phía
Đông Bắc; 2. Đứt gẫy Sơn La phân cách võng Sông Đà ở phía Tây Nam đới
phức nếp lồi Sông Mã; 3. Đứt gẫy Mờng La-Bắc Yên - Hoà Bình, ranh giới
giữa phức nếp lồi Fanxipan và đới võng Sông Đà, phần cuối của đứt gãy chính
là đứt gãy Chợ Bờ - Hoà Bình; 4. Đứt gẫy Sông Đà phân chia đới Sông Đà
thành 2 phụ đới phía Tây và phía Đông, và các đứt gãy nội đới (đứt gãy Trung
Hà-Hoà Bình, Mờng Khến-Vụ Bản).
I.2. Hoạt động động đất và đánh giá độ nguy hiểm
động đất khu vực Hoà Bình.
Nghiên cứu động đất lần đầu tiên ở Việt Nam liên quan đến thực hiện
đề tài "Động đất miền Bắc Việt Nam" do tác giả Nguyễn Khắc Mão và
Rezanov I.A thực hiện. Các tác giả này đã thu thập thông tin và động đất xảy
ra trên lãnh thổ miền Bắc Việt Nam từ nguồn tài liệu của trung tâm quốc tế,
của trạm động đất đầu tiên ở Việt Nam - trạm Phủ Liễn, từ tài liệu lịch sử và
tài liệu điều tra thực địa về những trận động đất cảm thấy và động đất mạnh.

6

Chỉ sau thời gian ngắn (1964-1968) Việt Nam đã thành lập đợc danh mục
động đất đầy đủ xảy ra từ những năm xa xa đến 1968, đã phát hiện ra nhiều
trận động đất mạnh và cảm thấy xảy ra ở miền Bắc Việt Nam. Quan trọng là

đã thiết lập đợc bản đồ đờng đẳng chấn, xác định đợc một cách tin cậy
chấn tâm, độ sâu chấn tiêu và độ lớn (magnitude) của các trận động đất đó.
Sử dụng phơng pháp thống kê động đất với tình hình địa chất kiến tạo
khi phân chia các vùng động đất khác nhau xuất phát từ ba nguyên tắc cơ bản
sau đó là:
a. Nếu trong một đới kiến tạo bất kỳ nào đó từng xảy ra động đất thì
toàn bộ đới ấy đợc coi là có mức độ nguy hiểm về động đất giống nhau. Hơn
nữa, độ mạnh của động đất dự đoán sẽ xảy ra sau này trong đới đó đợc đánh
giá căn cứ vào trận động đất mạnh nhất đã gặp trớc đây trong đới ấy rồi.
b. Trong đới nào mà Gradient của tốc độ vận động kiến tạo mới cùng
lớn thì tính động đất trong đới ấy càng cao.
c. Sát liền bên cạnh các vùng động đất có độ mạnh này hay khác đợc
khoanh định các vùng chịu ảnh hởng chấn động từ vùng chính. Kích thớc
của chúng lấy căn cứ theo khoảng cách tối đa giữa các đờng đẳng chấn của
những trận động đất đã từng xảy ra ở vùng chính kề bên.
Trong nghiên cứu này các tác giả cha vạch rõ các vùng phát sinh động
đất, và chỉ đánh giá độ mạnh động đất theo cờng độ chấn động (cấp động
đất). Các thông số khác nhau nh độ lớn (Magnitude), độ sâu chấn tiêu, tần
suất cha đợc nghiên cứu.
Phải nói rằng những tiến bộ rõ rệt trong nghiên cứu động đất đợc minh
hoạ trong công trình "Đánh giá tính địa chấn và phân vùng nhỏ động đất khu
vực công trình thuỷ điện Hoà Bình" của Steinberg V.V và nnk, 1980. Trong
công trình này tập thể tác giả đã thu thập và phân tích tất cả các tài liệu hiện
có nh các báo cáo về địa chất, kiến tạo, tính địa chấn của các vùng trên lãnh
thổ miền Bắc Việt Nam, tài liệu địa chất công trình khu vực xây dựng nhà
máy thuỷ điện Hoà Bình.
Trên cơ sở phân tích tổng hợp tài liệu địa chất kiến tạo và động đất,
phân tích tập hợp sơ đồ đờng đẳng chấn của các trận động đất xảy ra dọc lu
vực Sông Đà, Sông Hồng các tác giả đa ra những công thức xác định cấp
động đất ở chấn tâm, magnitude, độ sâu chấn tiêu, quy luật suy giảm chấn

động theo khoảng cách mối liên quan giữa Magnitude và chiều dài chiết đoạn
cho động đất Việt Nam v.v
Nhờ những quy luật của động đất ở miền Bắc Việt Nam phát hiện đợc,
các tác giả đó đánh giá đợc độ lớn cực đại (magnitude) của động đất có thể
gây nguy hiểm cho khu vực nghiên cứu, dự báo các vùng có khả năng xảy ra
động đất, cấp động đất, các thông số dao động do động đất gây ra cho công

7

trình nh biên độ, chu kỳ, độ kéo dài quá trình dao động và phổ gia tốc dao
động động đất gây ra. Các thông số này rất có lợi cho thiết kế kháng chấn, xây
dựng an toàn cho các công trình trong vùng có nguy hiểm về động đất.
Từ những năm 80 về sau này động đất xảy ra đợc ghi nhận đầy đủ hơn,
nghiên cứu đợc phát triển sâu hơn về động đất, đánh giá độ nguy hiểm về
động đất. Đáng kể hơn cả là những tiến bộ do tác giả Nguyễn Đình Xuyên và
nnk (1978, 1985, 1987, 1988, 1996, 2004) mang lại. Xuất phát từ những công
trình nghiên cứu quy luật phát sinh về cơ cấu nguồn động đất, tác giả đã thiết
lập công thức đánh giá động đất cực đại M
max
theo quy mô đứt gãy đặc trng
bởi L và H.
M
max
2*LogL + 1,77
M
max
4*LogH + 0,5
Trong đó : L- Chiều dài chấn tiêu động đất cực đại, H-Bề dày tầng sinh
chấn.
Trên những quy luật ấy xác định vùng phát sinh động đất và các thông

số địa chấn cơ bản của chúng là M
max
, h(M
max
) và tần suất trên lãnh thổ Việt
Nam trong đó có khu vực Hoà Bình nh sau :
+ Vùng cấp VIII-IX; M
max
=6,8; h=25km; Sông Mã, Sơn La
+ Vùng phát sinh động đất cấp VII: M
max
=6,2; h=17km, Sông Hồng,
Sông Chảy.
+ Các vùng phát sinh động đất cấp VII: M
max
=5,5; h=12km; Phong
Thổ, Mờng La- Bắc Yên; Sông Đà; Trung Hà-Hoà Bình.
+ Vùng phát sinh cấp động đất địa phơng M
max
=5,3; h=12km là đứt
gãy Chợ Bờ có thể gây chấn động cấp VII cho khu vực công trình. Tuy vậy,
khi thiên về an toàn cho các công trình, ngời ta đã không chú ý lắm đến sự
phân đoạn của đứt gãy, tức là không tính đến sự thay đổi khả năng sinh chấn
trên các đoạn đứt gãy mà đã gán cho mọi phần đứt gãy mức độ nguy hiểm cao
nhất. Những điều nói ở trên cho thấy các nghiên cứu đã qua cha đáp ứng yêu
cầu mức độ đánh giá nguy hiểm động đất trong các vùng phát sinh động đất,
nh vậy càng không thể đánh giá đầy đủ khả năng phát sinh động đất của tất
cả các segment sinh chấn gây ra.
Hơn thế nữa, trong những năm gần đây các phơng pháp động đất kích
thích, trờng ứng suất kiến tạo hiện đại khu vực Hoà Bình, tốc độ chuyển

động kiến tạo bằng quan trắc, công nghệ GPS, quan sát biến dạng thân đập
Hoà Bình, góp phần đánh giá đầy đủ tính ổn định công trình Hoà Bình.
I.3. Những vấn đề cần giải quyết.
Mục đích của đề tài đặt ra là làm rõ kiến tạo đứt gãy hiện đại và động
đất liên quan ở khu vực Hoà Bình.

8

Nh chúng ta đều biết động đất mạnh thì xảy ra trong cấu trúc hoạt
động nh là hệ quả của vận động kiến tạo. Trong các cấu trúc ấy động đất tập
trung trong các đới đứt gãy hoạt động đợc gọi là đứt gãy sinh chấn.
Các phơng pháp địa mạo, địa chất, kiến tạo vật lý, viễn thám sẽ đợc
sử dụng để nghiên cứu đứt gãy cùng với các phơng pháp địa vật lý nh trọng
lực, địa từ trờng trái đất, phơng pháp từ Tellua, phơng pháp điện trờng tự
nhiên, phơng pháp điện từ trờng tần số thấp (VLF) nhằm phát hiện các vị trí
đứt gãy, chính xác hoá quy mô đứt gãy (chiều dài, chiều rộng, độ sâu hớng
cắm, mức độ hoạt động của đứt gãy.
Song song với việc tiến hành các phơng pháp trên hệ thống các trạm
đo biến dạng góp phần ghi nhận biến dạng vỏ Trái đất khu vực công trình. Kỹ
thuật định vị toàn cầu (GPS) đặt tại 13 vị trí trong các đới đứt gãy cho phép
xác định vận tốc chuyển động hiện đại các đới đứt gãy nói riêng và khu vực
Hoà Bình nói chung. Việc quan sát lún thân đập cũng đợc quan tâm thờng
xuyên để xác định trực tiếp biến dạng đập phụ thuộc vào mực nớc hồ chứa
Hoà Bình góp phần xác định ổn định công trình.
Phân tích tổng hợp các kết quả của các phơng pháp sẽ đa ra một bức
tranh toàn cảnh về kiến tạo các đứt gãy hiện đại.
Số liệu động đất là chứng minh hùng hồn tính hoạt động và đặc trng
động lực của đứt gãy, làm cơ sở dự báo các vùng phát sinh động đất trong
tơng lai và rất quan trọng là đánh giá ổn định của công trình khi xảy ra động
đất.

Các phơng pháp đề cập ở trên sẽ đợc chúng tôi trình bày kỹ khi đợc
ứng dụng để giải quyết các vấn đề của đề tài.
Theo hớng đó các công trình nghiên cứu trớc đây về đứt gãy kiến tạo
hiện đại chuyển động hiện đại về động đất và động đất kích thích liên quan
cũng nh vấn đề lún khu vực Hoà Bình đã đạt đợc nhiều kết quả nhng cũng
còn nhiều vấn đề bị bỏ qua cha đợc đề cập.
Để có cơ sở đánh giá ổn định công trình thuỷ điện Hoà Bình theo yêu
cầu của đề tài chúng tôi kế thừa các kết quả đã có và nghiên cứu chi tiết các
vấn đề sau:
1. Nghiên cứu đặc điểm đứt gãy kiến tạo - hiện đại bằng tổ hợp các
phơng pháp :
- Nghiên cứu cấu trúc sâu tính chất các lớp trong vỏ trái đất đứt gãy
bằng phơng pháp trọng lực và biến dạng, từ và từ tellua.
- Phân tích ảnh viễn thám có độ phân giải cao làm chính xác vị trí các
đứt gãy để biết và phát hiện các đứt gãy khác.

9

- Khảo sát bổ sung về địa chất, kiến tạo, địa mạo làm chính xác bình đồ
cấu trúc, nghiên cứu chi tiết các đứt gãy, đặc điểm hoạt động kiến tạo, chú ý
đặc biệt đến tính phân đoạn của đứt gãy.
- Tính toán thành lập bản đồ phân bố ứng suất kiến tạo.
- Phân tích tổng hợp tài liệu địa chất kiến tạo, địa mạo, tài liệu địa vật lý
để thành lập sơ đồ các đứt gãy hoạt động chính và khả năng phát sinh động
đất của chúng.
2. Nghiên cứu hoạt động động đất, các quy luật biểu hiện động đất vùng
Hoà Bình và lân cận.
Đặt thêm 4 trạm động đất khu vực gần đập và nhà máy nhằm ghi nhận
những trận động đất yếu (M 1) khu vực công trình.
Nghiên cứu bổ sung, làm chính xác quy luật phân bố động đất, làm rõ

mối liên quan với bình đồ kiến tạo, trờng ứng suất.
3. Xác định các vùng phát sinh động đất M 4,5 5,0 và đánh giá đặc
trng của vùng (Mmax, độ sâu chấn tiêu, tần suất động đất) bằng các phơng
pháp khác nhau. Thành lập bản đồ vùng nguồn tỉ lệ 1: 50.000.
4. Kiểm tra quy luật lan truyền chấn động, quy luật giảm gia tốc nền
bằng các số liệu của vùng nghiên cứu, chọn các quy luật phù hợp.
5. Sử dụng phơng pháp xác định và phơng pháp phân tích xác suất
đánh giá độ nguy hiểm động đất có thể gây cho công trình thuỷ điện Hoà Bình
với chu kỳ lặp lại 500, 1000 và 5.000 năm.
6. Hiện trạng về ổn định công trình.
7. Đánh giá mức độ ổn định của công trình theo các chỉ tiêu sau:
- Theo ứng suất kiến tạo hiện đại
- Theo động đất kích thích
- Theo cấp động đất và gia tốc dao động nền
- Theo độ lún của đập
- Theo biến dạng vỏ trái đất
- Đánh giá chung về mức độ ổn định
8. Kiến nghị về các vấn đề liên quan đến tính ổn định của công trình.




10

Chơng II: Đặc điểm đứt gãy kiến tạo hiện đại
theo tài liệu địa vật lý, địa hoá và GPS
II.1. Tổ hợp các phơng pháp nghiên cứu đặc điểm
đứt gãy kiến tạo hiện đại khu vực Hoà Bình và lân
cận.
Nhằm nghiên cứu hệ thống các đứt gãy hiện đại và địa động lực khu

vực Hoà Bình, đề tài sử dụng tổ hợp các phơng pháp địa vật lý xác định đứt
gãy, đó là: phơng pháp trọng lực, phơng pháp cờng độ từ trờng và phơng
pháp từ tellua mà Viện Vật lý địa cầu có u thế. Ngoài ra, đề tài còn sử dụng
các phơng pháp: đo đạc chuyển động hiện đại khu vực bằng công nghệ GPS,
địa hoá khí, điện trờng tự nhiên, trờng ứng suất kiến tạo hiện đại nhằm làm
rõ đặc điểm chuyển động hiện đại của các đứt gãy và cấu trúc khu vực Hoà
Bình, làm cơ sở vững chắc cho đánh giá động đất liên quan và đánh giá ổn
định công trình thuỷ điện Hoà Bình.
Trong tập hợp các phơng pháp kể trên phơng pháp trọng lực sử dụng
tài liệu khảo sát thực địa kết hợp với tài liệu sẵn có trớc đây nhằm nghiên cứu
đặc trng hệ thống các đứt gãy và cấu trúc sâu khu vực Hòa Bình. Phơng
pháp cờng độ từ trờng, địa hoá khí, điện tự nhiên đợc bố trí nghiên cứu các
đới đứt gãy chính trong khu vực. Đo sâu từ tellua nghiên cứu cấu trúc sâu 2 hệ
thống đứt gãy đới địa hào Hoà Bình và đứt gãy Chợ Bờ - Bãi Chạo. Phơng
pháp GPS nghiên cứu dịch chuyển hiện đại các đới đứt gãy chính. Phơng
pháp trờng ứng suất sẽ tính các đặc trng ứng suất khu vực Hoà Bình. Thuật
toán phân tích tài liệu của từng phơng pháp, cũng nh kết quả nhận đợc sau
khi phân tích số liệu mới thu thập trong thời gian qua sẽ đợc trình bầy ở các
phần dới đây.
II.2.Các phơng pháp nghiên cứu đứt gãy
II.2.1. Phơng pháp trọng lực
Trớc tiên là phơng pháp trọng lực để đánh giá đặc trng cấu trúc của
đứt gãy. Theo đó, tài liệu trọng lực sử dụng các phép biến đổi và tính toán sau
của (Triều C.Đ, 1986, 1999):
- Xây dựng mặt cắt thẳng đứng gradient ngang, gradient thẳng đứng,
gradient chuẩn hoá toàn phần;
- Thiết lập mặt cắt hệ số cấu trúc/mật độ trên cơ sở mô hình lăng trụ
tròn nằm ngang;
- Giải bài toán ngợc trọng lực 2D để chính xác hoá đặc trng cấu trúc
đứt gãy.

Quá trình phân tích này đợc tiến hành tuần tự theo các bớc sau:

11

II.2.1.1. Xây dựng mô hình cấu trúc sơ bộ ban đầu
Việc xây dựng mô hình cấu trúc ban đầu dựa trên cơ sở:
- Các thông số cấu trúc có đợc theo các loại tài liệu địa chất-địa vật lý.
Cụ thể đối với khu vực nghiên cứu, đã sử dụng tài liệu khoan, địa chất, tài liệu
địa chấn, tài liệu đo sâu điện, điện từ tellua, tài liệu Carota và tài liệu mật độ
có đợc.
- Phác hoạ mô hình ban đầu trên cơ sở các thành phần trờng trọng lực
và từ. Thực chất của quá trình này là thiết lập các điểm đặc trng của dị
thờng. Thông thờng, sử dụng các quá trình biến đổi nh: thiết lập mặt cắt
thẳng đứng của các loại gradien, mặt cắt hệ số cấu trúc/mật độ.
II.2.1.1.1. Thiết lập mặt cắt gradient ngang trờng trọng lực Bouguer
Gradient ngang dị thờng trọng lực Bouguer đợc xác định trên cơ sở
công thức sau:

+

+


=
5
'''''
,
),()(
2
10

),,(


dydxyxgxxz
zyxV
zx
(II.1.1)

(
)
(
)

=

+

+
x
x
y
y
z
' '
2 2
2


2
;

2
;
2
;
2
2211
h
ihy
h
ihx
h
jhy
h
ihx +=+===
Gradient thẳng đứng dị thờng trọng lực đợc xác định trên cơ sở công
thức:

( )
( ) ( ) ( )
dydz
zxzyx
zx
zyx
xyzx
fV
X
X
ZZ
2
1

3
4
22
2
3
222
23
2
3
222
222
22









+++

++

=

(II.1.2)
f - hệ số hấp dẫn trọng trờng, - giá trị mật độ, g/cm
3

II.2.1.1.2. Mặt cắt gradient chuẩn hoá toàn phần
Gradient chuẩn hoá toàn phần đợc xác định trên cơ sở công
thức:

+
+
==
M
ZZXZ
ZZXZ
Z
XZ
H
ZX
zxWzxW
M
zxWzxW
G
G
G
0
22
22
),(),(
1
),(),(

(II.1.3)
M

- Số điểm giá trị trọng lực Bouguer
ZZ
W - Gradient thẳng đứng dị thờng Bouguer
XZ
W - Gradient nằm ngang dị thờng Bouguer
II.2.1.1.3. Bài toán mô hình lăng trụ tròn nằm ngang xác định hệ số mật
độ/cấu trúc

12

Trên tuyến mặt cắt vuông góc với trục của lăng trụ tròn nằm ngang ta
có công thức xác định giá trị dị thờng trọng lực nh sau:
( )
[ ]
( )
mGal
zxz
R
zx
zR
g
z
22
2
22
2
/1
77.122
+
=

+
=

(II.1.4)
R- bán kính của trụ trong, x, z- toạ độ tâm của trụ tròn, -giá trị mật độ
của trụ tròn, -hệ số hấp dẫn trọng trờng (6.67 x 10
-8
).
Giả sử ta biết trớc đợc giá trị gradient ngang trờng dị thờng trọng
lực (đợc xác định bằng đo trực tiếp hoặc tính toán trên cơ sở dị thờng trọng
lực Bouguer) V
xz
đợc gây ra bởi nhóm các lăng trụ nằm ngang.
Trong trờng hợp bài toán hai chiều các thông số của lăng trụ đợc biểu
diễn trên tuyến vuông góc với lăng trụ nh sau:
d - Khoảng cách tới tâm của lăng trụ (theo trục x)
h - Độ sâu tới tâm của lăng trụ


- Mật độ d của lăng trụ so với môi trờng xung quanh.
Khối lợng của đơn vị lăng trụ nằm ngang đợc xác định:

=
2
RM .
Việc xác định giá trị mật độ d

(g/cm
3
) và bán kính của lăng trụ

R
(km)
một cách riêng biệt là hết sức khó khăn, vì vậy ta đa vào công thức tính dị
thờng trọng lực đại lợng
t
sao cho:

22
jjj
tR =

và phản ánh đầy đủ dấu của mật độ d, ta có:

22
)(
jjjj
tsignR

=
Trong đó:



<

=
0,1
0,1
)(
j

j
j
sign




Nh vậy, đối với mô hình trụ tròn nằm ngang đợc đặc trng bởi 4
thông số: dht ,, và )(


sign .
Thiết lập hàm:

[ ]
2
1 1
22
2
)
)(
)(
)((
4)(

= =

+

=
n
i
m
j
jji
jijjj
iQSxz
hdx
dxhtsign
kxVF


(II.1.5)

Thông số )(
j
sign

là không đổi, khi đó mô hình trụ tròn nằm ngang
đợc biểu diễn bằng 3 đại lợng véctơ:

{
}
jjjj
dht ,,=


Các đại lợng véctơ này sẽ đợc xác định trên cơ sở tiệm cận tối u hàm
(II.1.5).

13

Nếu gọi mô hình ban đầu là:
{
}
)(,,,
)0(
0
)0()0(0
jjjj
signdhtP

= , thì các bớc
xấp xỉ tiếp theo sẽ đợc xác định trên cơ sở công thức:

kFtt
j
tk
k
j
k
j
)(
)()1(

=
+

,
kFhh
j
hk
k
j
k
j
)(
)()1(

=
+

, (II.1.6)
kFdd
j

dk
k
j
k
j
)(
)()1(

=
+


với ), ,2,1( mj
=
.
Các giá trị đạo hàm đợc xác định theo công thức:
[ ]

=
+

=

n
i
jji
jijj
ijt
hdx
dxht

ksignF
j
1
2
22
)(
)(
)(16

(II.1.7)
[
]
[ ]

=
+

=

n
i
jji
jjijij
ijh
hdx
hdxdxt
ksignF
j
1
3

22
222
)(
3)()(
)(8


[
]
[ ]

=
+

=

n
i
jji
jijjj
ijd
hdx
dxhht
ksignF
j
1
3
22
222
)(

)(3
)(8


ở đây: )()(
)()( iLTxziQSxzi
xVxV =


và
[ ]

=










+

=
m
j
jj
jjj

jLTxz
hdx
dxht
signkxV
1
2
22
2
)(
)(
)(
)(4)(

(II.1.8)

k

đợc xác định theo phơng pháp Niutơn, trên cơ sở công thức:

( )
( ) ( )
22
2
2
1
PNPP
k
KN
FFF
F

++

+

=

(II.1.9)
Quá trình giải hàm (II.1.5) bằng phơng pháp xấp xỉ tối u sẽ xác định
hàm F cuối cùng, từ đó xác định đợc toạ độ tâm của vật thể ),(
jj
dh và
j
t .
Giả sử biết trớc đợc
j

của trụ tròn nằm ngang thì dễ dàng xác định
đợc bán kính theo công thức sau:

j
j
j
t
R


= (II.1.10)
II.2.1.2. Thiết lập mô hình mật độ

14

Mô hình mật độ khu vực nghiên cứu đợc thiết lập trên cơ sở: kết quả
nghiên cứu thông số mật độ của đất đá (Nguyễn Khải, 1984); thông số mật độ
đợc xác định tại các độ sâu khác nhau của lỗ khoan.
Theo đó, mật độ đất đá và quặng đặc trng của lớp trầm tích khu vực
Hoà Bình và kế cận có thể đúc kết ngắn gọn nh sau:
a/. Đá biến chất có mật độ cao, vận tốc truyền sóng lớn song có từ tính
yếu. Các đá trầm tích hệ Cambri, Ocdovic-silua, Devon, Cacbon, Pecmi có
mật độ trung bình song hầu nh không có từ tính. Trầm tích Jura, Neogen có
từ tính yếu. Trong khi trầm tích Trias lại có từ tính rất cao.
b/. Các loại đá magma xâm nhập có đặc trng từ tính rất khác biệt.
Nhóm đá Gabroid có mật độ và từ tính cao, thứ đến là xâm nhập trung tính,
trong khi xâm nhập a xít lại có mật độ và từ tính thấp hơn.
c/. Đá phun trào cũng có đặc trng giá trị mật độ và độ từ cảm thay đổi
lớn. Hai loại thông số này chủ yếu phụ thuộc vào thành phần vật chất và độ
sâu của các lò phun trào. Nhìn chung, các đá phun trào a xít hầu nh không có
từ tính.
II.2.1.3. Giải bài toán ngợc trọng lực 2D
Bài toán ngợc trọng lực đợc sử dụng trong nghiên cứu cấu trúc mặt
ranh giới cơ bản nh: Kết tinh, mặt Moho là bài toán mô hình đa giác nhiều
cạnh.
Trong trờng hợp mô hình hai chiều với dạng cấu trúc vật thể là đa giác
n cạnh, thành phần nằm ngang và thẳng đứng dị thờng trọng lực đợc xác
định trên cơ sở công thức:

g G Z
z i
i
n

=
=

2
1

(II.1.11)

g G X
x i
i
n
=
=

2
1

(II.1.12)
Trong đó: Z
i
và X
i
là tích phân đờng dọc theo cạnh thứ i của đa giác;
G- Hệ số hấp dẫn trọng trờng (cm
3
/g*s
2
); - Mật độ của đa giác.
Trong hệ toạ độ vuông góc, nếu xác định đợc toạ độ của điểm thứ i

(X
i
,Z
i
) theo góc quay
i
và bán kính r
i
, có thể xác định đợc Z và X theo công
thức:

( )
Z A B
r
r
= +







1 2
2
1
ln , (II.1.13)

( )
X A B

r
r
= +







1 2
2
1
ln , (II.1.14)

15

Với:
(
)
(
)
( ) ( )
A
x x x z x z
x x z z
=

+
2 1 1 2 2 1

2 1
2
2 1
2
, B
z z
x x
=


2 1
2 1
, r x z
1
2
1
2
1
2
= + và r x z
2
2
2
2
2
2
= + .
Để xác định
1
và

2
ta sử dụng công thức:


j
j
j
z
x
=









tan
1
đối với j = 1,2. (II.1.15)
Biết rằng góc
1
và
2
biến đổi trong giới hạn từ - đến + vì vậy trong
khi xác định (
1
-

2
) sẽ xảy ra các trờng hợp sau:
a/. z
1
và z
2
đối xứng thì:
- khi x
1
z
2
<x
2
z
1
và z
2
0 thì
1
=
1
+2;
- khi x
1
z
2
>x
2
z
1

và z
1
0 thì
2
=
2
+2;
- khi x
1
z
2
=x
2
z
1
thì X=Z=0.
b/. Nếu x
1
=z
1
=0 hoặc x
2
=z
2
=0 thì X=Z=0
c/. Nếu x
1
=x
2
, thì Z x

r
r
=
1
2
1
ln ,
(
)
X x=
1 1 2

.
II.2.1.4. Thu thập số liệu ngoài thực địa và kết quả minh giải
Thực hiện đề tài, phơng pháp trọng lực đã tiến hành 4 tuyến đo (xem
hình II.1).
- Tuyến1: 1. Đồng Lai - Mờng Khến - Hoà Bình
- Tuyến 2: Hoà Bình - Tinh Nhuệ - Tất Thắng
- Tuyến 3: Cao Sơn - Đà Bắc - Hoà Bình
- Tuyến4: Kỳ Sơn - Dân Hoà - Lâm Sơn
II.2.1.4.1. Kết quả phân tích theo từng tuyến
a. Mô hình cấu trúc-mật độ vỏ Trái đất dọc theo tuyến nghiên cứu
Đồng Lai - Mờng Khến - Hoà Bình (xem hình II.3)
+ Độ sâu mặt Moho: có giá trị độ sâu năm trong giới hạn 26-28km
+ Độ sâu mặt kết tinh: độ sâu biến đổi trong giới hạn 2-5km
+ Mô hình mật độ :
- Mật độ lớp trầm tích biến đổi trong giới hạn 2,62-2,67 g/cm
3
.
- Mật độ vỏ kết tinh (lớp granit và bazan) biển đổi trong giới hạn 2,82-

2,84 g/cm
3
.
- Mật độ lớp dới vỏ là 3,30 g/cm
3
.
+ Đứt gãy: Dọc theo tuyến nghiên cứu phát hiện đợc 3 đới đứt gãy có
độ sâu xuyên vỏ Trái đất (20-30 km). Lần lợt từ trái sang phải trên hình II.2
đó là:



16

Ngã 3 Phơng Lâm
Ngã 3 Mờng Khến
Bu điện Kỳ Sơn
Ngã 3 Tinh Nhuệ
Ngã 3 Cao Phong
Yên Mông
Ngã 3 Hoà Bình-Đà Bắc
130
140
150
160
170
180
190
200
210

220
227
1
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
200
210
220
230
240
250
260
270
280
290
300
310
320
330
340

350
360
370
379
1
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
105 105 105 105 105 106
105.0 105.1 105.2 105.3 105.4 105.5
20.50
20.60
20.70
20.80

20.90
21.00
21.10
21.20
20.5
20.6
20.7
20.8
20.9
21.0
21.1
21.2
Tuyến 1
Tuyến 2
Tuyến 3
Tuyến 4

Hình II.1: Các tuyến đo trọng lực khu vực Hoà Bình




17

- Đứt gãy Mờng Khến, cắm về phía tây nam với một góc cỡ 50-70
0
so
với mặt phẳng nằm ngang.
- Đứt gãy Mờng La-Chợ Bờ (1), cắm về phía bắc với góc cắm khoảng
70-80
0
so với mặt phẳng nằm ngang.
- Đứt gãy Mờng La-Chợ Bờ (2), cắm về phía bắc với góc cắm khoảng
70-80
0
so với mặt phẳng nằm ngang.

Hình II.2: Mặt cắt cấu trúc- mật độ dọc tuyến 1
(Đồng Lai - Mờng Khến - Hoà Bình)








Hình II.3: Mặt cắt cấu trúc- mật độ dọc tuyến 2
(Hoà Bình - Tinh Nhuệ - Tất Thắng)
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
-40
-30
-20
-10
0
-40
-30
-20

-10
0
2.64
2.65
2.67
2.64
2.63
2.62
2.65
2.66
2.67
2.62
2.84
2.83
2.82
2.83
3.30
g (mGal)
B
Số điểm trên tuyến
Km
Mặt kết tinh Mặt Moho Đứt gãy
2.65
Giá trị mật độ
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
-60
-50
-40
-30
-20

Đờng cong đo đạc
Đờng cong tính toán
200 220 240 260 280 300 320 340 360
-40
-30
-20
-10
0
-40
-30
-20
-10
0
2.62
2.63
2.64
2.63
2.64
2.65
2.64
2.63
2.83
2.84
2.83
3.30
g (mGal)
B
Số điểm trên tuyến
Km
Mặt kết tinh Mặt Moho Đứt gãy

2.65
Giá trị mật độ
200 220 240 260 280 300 320 340 360
-36
-32
-28
-24
-20
-16
Đờng cong đo đạc
Đờng cong tính toán

18











Hình II.4: Mặt cắt cấu trúc - mật độ dọc tuyến 3
(Cao Sơn - Đà Bắc - Hoà Bình)

Hình II.5: Mặt cắt cấu trúc - mật độ dọc tuyến 4
(Kỳ Sơn - Dân Hoà - Lâm Sơn)
0 20 40 60 80 100 120
-40
-30
-20
-10
0
-40
-30
-20
-10
0
g (mGal)
B
Số điểm trên tuyến
Km
Mặt kết tinh Mặt Moho Đứt gãy
2.65
Giá trị mật độ
2.64

2.63
2.64
2.67
2.62
2.63
2.62
2.66
2.65
2.63
2.83
2.84
2.83
3.30
0 20 40 60 80 100 120
-50
-40
-30
-20
-10
Đờng cong đo đạc
Đờng cong lý thuyết
130 140 150 160 170 180 190 200 210 220
-40
-30
-20
-10
0
-40
-30
-20

-10
0
g (mGal)
B
Số điểm trên tuyến
Km
Mặt kết tinh Mặt Moho Đứt gãy
2.65
Giá trị mật độ
2.63
2.66
2.67
2.66
2.67
2.63
2.83
2.84
3.30
140 160 180 200 220
-30
-20
-10
0
10
Đờng cong đo đạc
Đờng cong lý thuyết

19

b. Mô hình cấu trúc-mật độ vỏ Trái đất dọc theo tuyến nghiên cứu Hoà

Bình - Tinh Nhuệ - Tất Thắng (xem hình II.3)
+. Độ sâu mặt Moho: có giá trị độ sâu nằm trong giới hạn 22-28km
+. Độ sâu mặt kết tinh: biến đổi trong giới hạn độ sâu 2-5km
+. Mô hình mật độ:
- Mật độ lớp trầm tích biến đổi trong giới hạn 2,62-2,64 g/cm
3
.
- Mật độ vỏ kết tinh (lớp granit và bazan) biển đổi trong giới hạn 2,83-
2,84 g/cm
3
.
- Mật độ lớp dới vỏ là 3,30 g/cm
3
.
+. Đứt gãy: Dọc theo tuyến nghiên cứu phát hiện đợc 2 đới đứt gãy có
độ sâu xuyên vỏ Trái đất (20-30 km). Lần lợt từ trái sang phải trên hình II.3,
đó là:
- Đứt gãy Nghĩa Lộ-Hoà Bình, cắm về phía đông bắc với một góc cỡ
60-75
0
so với mặt phẳng nằm ngang.
- Đứt gãy Thanh Sơn, cắm về phía đông bắc với góc cắm khoảng 65-80
0

so với mặt phẳng nằm ngang.
c. Mô hình cấu trúc-mật độ vỏ Trái đất dọc theo tuyến nghiên cứu Cao
Sơn - Đà Bắc - Hoà Bình (xem hình II.4)
+. Độ sâu mặt Moho: có giá trị độ sâu nằm trong giới hạn 22-28km
+. Độ sâu mặt kết tinh: biến đổi trong giới hạn độ sâu 2-5km
+. Mô hình mật độ:

- Mật độ lớp trầm tích biến đổi trong giới hạn 2,62-2,67 g/cm
3
.
- Mật độ vỏ kết tinh (lớp granit và bazan) biển đổi trong giới hạn 2,83-
2,84 g/cm
3
.
- Mật độ lớp dới vỏ là 3,30 g/cm
3
.
+. Đứt gãy: Dọc theo tuyến nghiên cứu phát hiện đợc 3 đới đứt gãy có
độ sâu xuyên vỏ Trái đất (20-30 km). Lần lợt từ trái sang phải trên hình II.4,
đó là:
- Đứt gãy Vây Na, cắm về phía tây với một góc cỡ 50-70
0
so với mặt
phẳng nằm ngang.
- Đứt gãy Hoà Bình, cắm về phía tây với góc cắm khoảng 60-80
0
so với
mặt phẳng nằm ngang.
d. Mô hình cấu trúc-mật độ vỏ Trái đất dọc theo tuyến nghiên cứu Kỳ
Sơn - Dân Hoà - Lâm Sơn (xem hình II.5)
+. Độ sâu mặt Moho: có giá trị độ sâu nằm trong giới hạn 26-28km
+. Độ sâu mặt kết tinh: biến đổi trong giới hạn độ sâu 2-5km
+. Mô hình mật độ:
- Mật độ lớp trầm tích biến đổi trong giới hạn 2,63-2,67 g/cm
3
.

20

- Mật độ vỏ kết tinh (lớp granit và bazan) biển đổi trong giới hạn 2,83-
2,84 g/cm
3
.
- Mật độ lớp dới vỏ là 3,30 g/cm
3
.
+. Đứt gãy : Dọc theo tuyến nghiên cứu phát hiện đợc đới đứt gãy có
độ sâu xuyên vỏ Trái đất (20-30 km), đó là:
- Đứt gãy Yên Bình, cắm về phía tây với một góc cỡ 40-60
0
so với mặt
phẳng nằm ngang.
II.2.1.4.2. Đặc điểm cấu trúc sâu khu vực Hoà Bình
a. Đặc trng phân khối cấu trúc
Cơ sở lý thuyết của hệ phơng pháp phân tích hình thái cấu trúc dị
thờng trọng lực (từ) là dựa trên mối quan hệ trực tiếp giữa tính chất vật lý và
hình thái cấu trúc của đối tợng địa chất đợc phản ánh trực tiếp hình thái cấu
trúc và cờng độ của dị thờng trọng lực (từ). ở đây chúng ta có thể đa ra
một số nét đặc trng phản ánh mối quan hệ đó nh sau:
- Một vùng có môi trờng dị thờng trọng lực (từ) tơng ứng sẽ phản
ánh một dạng cấu trúc địa chất nhất định. Sự khác biệt về hình thái cấu trúc và
cờng độ trờng của khu vực này so với khu vực khác phản ánh sự khác biệt
về đặc trng cấu trúc địa chất của hai khu vực đó.
- Cấu trúc trờng dị thờng trọng lực (từ) phức tạp phản ánh cấu trúc
địa chất phức tạp.
- Dạng và hớng phát triển cấu trúc trờng trọng lực (từ) phản ánh rõ
nét dạng cấu trúc và hớng phát triển của cấu trúc địa chất.

- Hớng phát triển của dị thờng trọng lực (từ) phản ánh rõ nét hớng
phát triển của đới uốn nếp, đới phá huỷ kiến tạo và khối cấu trúc địa chất. Các
dị thờng có cấu trúc tròn trĩnh và kích thớc nhỏ phản ánh các magma xâm
nhập, ụ muối hay các cấu trúc dạng vòm. Cấu trúc đa giác của dị thờng có
kích thớc lớn phản ánh các cấu trúc dạng khối.
- Thành phần dạng tuyến cấu trúc trờng trọng lực (từ) phản ánh ranh
giới các khối cấu trúc địa chất.
- Sự phát triển dạng dải các cực trị trờng trọng lực (từ) nối tiếp nhau
phản ánh các hệ thống uốn nếp dạng tuyến. Điều này có ý nghĩa lớn trong
phân miền kiến tạo vùng nền và vùng uốn nếp.
- Sự không trùng hợp (sự cắt chéo) của hớng phát triển dị thờng trọng
lực và từ chứng tỏ sự không tơng thích của cấu trúc nông trên bề mặt và cấu
trúc sâu.
Trên cơ sở phân tích định tính các tài liệu Địa vật lý có đợc và dựa vào
dấu hiệu phân chia khối cấu trúc nh đã trình bày, các tác giả đã phân chia
khu vực nghiên cứu ra làm 12 khối cấu trúc có đặc trng trờng Địa vật lý
khác

21

biệt. Đó là: 1- Khối Sông Hồng; 2- Khối Thanh Sơn; 3- Khốí Văn Luông; 4-
Khối Đồng Cửu; 5- Khối Dân Hoà; 6- Khối Hoà Bình; 7- Khối Yên Hoà; 8-
Khối Vĩnh Đồng; 9- Khối Yên Thợng; 10- Khối Bắc Sơn; 11- Khối Tuân Lộ;
và 12- Khối Phú Sơn;
b. Đặc điểm cấu trúc các mặt ranh giới cơ bản
+ Cấu trúc mặt móng kết tinh
Mặt móng kết tinh khu vực Hoà Bình và kế cận có đặc trng biến đổi
khá phức tạp. Từ gần nh là lộ ra trên bề mặt tới 5 km. Nơi có móng nông
nhất, nhỏ hơn 1 km trùng với khối Vĩnh Đồng. Móng có độ sâu lớn nhất thuộc
khối Đồng Cửu. Trong phạm vi các khối còn lại, giá trị đẳng sâu móng kết

tinh biến đổi trong giới hạn từ 1 km đến 5 km. Mặt móng này có biểu hiện
phân khối cấu trúc rõ nét.
+ Cấu trúc mặt Moho (Ranh giới phía dới vỏ Trái đất)
Đẳng sâu mặt Moho có giá trị biến đổi trong giới hạn từ 22 km đến 34
km. Khối Phú Sơn là nơi có mặt Moho chìm sâu nhất, đạt tới 33-34 km. Mặt
Moho nâng lên cao, nằm ở độ sâu có thể nhỏ hơn 23 km trong phạm vi khối
cấu trúc Đồng Cửu, Yên Hoà và Vĩnh Đồng. Các khối còn lại có độ sâu của
mặt Moho nằm trong giới hạn từ 23 đến 32 km. Đặc trng phân khối cấu trúc
của mặt móng này cũng có biểu hiện khá rõ nét.
c. Các hệ thống đứt gãy sâu chủ yếu
Có biểu hiện rõ nét trên tài liệu trọng lực và từ trong phạm vi khu vực
nghiên cứu là các đứt gãy bậc I, bậc II và bậc III (cấp Việt Nam).
+ Đứt gãy bậc I:
Đứt gãy Sông Hồng phơng tây bắc - đông nam, chạy qua khu vực xã
Xuân Lộc, Cẩm Lĩnh, Xuân Sơn. Đây là đứt gãy sâu bậc I (Cao Đình Triều,
2003), có độ sâu rất lớn, cắm về phía đông bắc với một góc gần thẳng đứng.
+Đứt gãy bậc II:
Đứt gãy bậc II tồn tại trong phạm vi khu vực nghiên cứu là những đứt
gãy có biểu hiện phân khối vỏ Trái đất rõ nét trên tài liệu trọng lực, từ và đặc
điểm cấu trúc các mặt ranh giới cơ bản nh Moho và Kết tinh. Đứt gãy loại
này thờng có độ sâu lớn, ảnh hởng tới mặt Moho. Đó là những đứt gãy: ĐG
Thanh Sơn; ĐG Nghĩa Lộ - Hoà Bình; ĐG Tân Minh; ĐG Yên Trung; ĐG
Yên Bình; ĐG Cao Sơn; ĐG Vây Na; ĐG Hoà Bình; ĐG Mờng La - Chợ
Bờ; ĐG Hợp Đồng; ĐG Mờng Khến; ĐG Sông Đà; và ĐG Sơn La.
Các đứt gãy bậc II này đã phân chia vỏ Trái đất khu vực nghiên cứu
thành các khối có đặc trng cấu trúc bên trong của vỏ và đặc tính trờng địa
vật lý khác biệt.
+ Đứt gãy bậc III:

22

Các đứt gãy bậc III có vai trò yếu hơn trong phân chia cấu trúc vỏ Trái
đất (chủ yếu ảnh hởng phân chia trong các lớp từ Kết tinh lên trên bề mặt) và
biểu hiện kém rõ nét hơn trên tài liệu trọng lực, từ hoặc các thành phần của
chúng.
II.2.2. Nghiên cứu đứt gãy theo tài liệu cờng độ từ trờng
Với mục đích xác định vị trí các biên của các vật thể dị thờng từ, đề tài
dùng phơng pháp chuyển trờng về cực và phơng pháp tín hiệu giải tích.
Giả thiết các biên là các tiếp xúc đơn giản chúng ta có thể xác định đợc độ
sâu đến nguồn dị thờng. Vị trí các biên ngang đợc xác định nhờ dấu hiệu
cực đại của tín hiệu giải tích và gradient ngang của trờng dị thờng từ đã
đợc chuyển về cực. Để xác định độ sâu đến đỉnh của nguồn dị thờng cũng
nh hớng cắm, các phơng pháp xử lý số liệu hiện đại hơn đợc tiến hành
gồm: phơng pháp giải chập Euler và phơng pháp giải chập Euler mở rộng.
II.2.2.1. Phơng pháp tín hiệu giải tích
Giả sử vật thể gây dị thờng là một vật thể từ hoá đồng nhất có tiết diện
ngang là một đa giác. Dị thờng gây bởi một cạnh của đa giác nằm giữa 2
đỉnh có toạ độ (x
1
, z
1
) và (x
2
, z
2
) đợc xác định bởi:
( )

+=
2
1
21
lnsincossin2),(
r
r
dkFczxF

(II.2.1)
trong đó:
k - tơng phản độ từ cảm,
F - cờng độ trờng toàn phần của Trái Đất (trờng khu vực),
c = 1 - cos
2
i sin
2
và = 2I - d - 90
i - độ từ khuynh của Trái Đất
- góc giữa hớng Bắc từ và hớng dơng của trục x,

cos
tgi
tgI =
d - góc giữa cạnh đa giác và hớng dơng của trục x.
r
1

và r
2
là khoảng cách giữa các điểm (x
1
, z
1
) và (x
2
, z
2
) với điểm quan
sát (x, z).

1
và
2
là góc giữa các bán kính r
1
và r
2
với phơng thẳng đứng.
Tín hiệu giải tích A(x, z) gây bởi dị thờng F đợc xác định qua biểu
thức dạng phức: