Tạp chí ĐỊA CHẤT, loạt A, số 299, 3-4/2007, tr.42-49

MỘT SỐ PHÁT HIỆN MỚI VỀ HOẠT ĐỘNG KIẾN TẠO

HIỆN ĐẠI Ở VÙNG HÀ NỘI VÀ PHỤ CẬN

HẠ VĂN HẢI

Trường đại học Mỏ - Địa chất, Đông Ngạc, Từ liêm, Hà Nội.

Tóm tắt: Trong bài báo này trình bày một số bằng chứng mới được phát hiện về biểu hiện hoạt động hiện đại của đứt gãy, cũng như mối liên quan chặt chẽ của chúng với các tai biến địa chất ở vùng nội thành Hà Nội. Những nghiên cứu giai đoạn 2003-2005 đã giúp phát hiện một số đứt gãy mới ở vùng đồng bằng xung quanh Hà Nội và tìm được các bằng chứng địa chất, địa mạo, địa hoá và viễn thám. Trong năm 2006-2007 đã phát hiện được một số khe nứt kiến tạo hiện đại ở bán đảo Ngọc Thuỵ, đồng thời phát hiện được dấu hiệu trượt bằng của đứt gãy tại đây. Ngoài ra còn nhận thấy mối liên quan rõ rệt của hoạt động kiến tạo hiện đại với sự tăng nhiệt độ nước dưới đất trong các lỗ khoan gần vùng đứt gãy này. Những bằng chứng trên cho phép nhận định có hoạt động hiện đại của các đứt gãy và mối liên quan của chúng với các tai biến địa chất trong khu vực. Đây là vấn đề cần được bàn luận và những bằng chứng này vẫn cần được kiểm tra trong các nghiên cứu tiếp theo*.

I. ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong những năm qua, có nhiều ý kiến khác nhau về hoạt động kiến tạo hiện đại và mối liên quan của chúng với các tai biến địa chất ở vùng đồng bằng Bắc Bộ. Nhiều ý kiến cho rằng hiện nay các đứt gãy có biểu hiện hoạt động rất yếu hoặc không hoạt động, nên không có ảnh hưởng gì đáng kể đến các tai biến địa chất trong vùng. Theo các tác giả này, những tai biến ở vùng đồng bằng như: sạt lở bờ sông, nứt vỡ đê, xói lở bờ biển chủ yếu do các quá trình ngoại sinh gây ra. Tuy nhiên, với những kết quả nghiên cứu mới nhất năm 2006-2007, các biểu hiện hoạt động hiện đại của đứt gãy cũng như mối liên quan chặt chẽ của chúng với tai biến địa chất ở vùng nội thành Hà Nội đã được phát hiện. Những bằng chứng này khá phong phú nên chúng tôi muốn giới thiệu và trao đổi để phục vụ cho công tác nghiên cứu tiếp theo.

II. BIỂU HIỆN HOẠT ĐỘNG HIỆN ĐẠI CỦA CÁC ĐỨT GÃY

Những nghiên cứu gần đây của chúng tôi đã chỉ ra rằng có thể xác định được chính xác vị trí của các đứt gãy cũng như những biểu hiện hoạt động hiện đại của chúng. Quan sát vùng đồng bằng xung quanh nội thành Hà Nội, ta có thể nhận thấy vùng hồ Tây và ngã ba sông Hồng - sông Đuống là một vùng có đặc điểm địa hình hết sức đặc biệt. Hồ Tây là một hồ quá lớn nếu coi đây là lòng cổ của sông Hồng thì nó có kích thước không tương xứng so với các hồ móng ngựa khác ở vùng đồng bằng Bắc Bộ. Tại sao ở vùng Hà Nội chỉ có một hồ duy nhất đạt kích thước lớn như vậy? Ở phía bắc hồ Tây, bên kia sông Hồng là một bãi bồi lớn tại vùng Tầm Xá. Bãi bồi này có chiều dài trên 2 km, rộng trên 1 km và là loại bãi bồi dạng luống song song. Bề mặt của bãi bồi lượn sóng và có nhiều dải vật liệu kéo dài chạy song song nhau và song song với lòng sông. Bãi bồi này được hình thành do sự dịch chuyển của lòng sông từ phía đông bắc xuống tây nam. Ta nhận thấy đây là một đoạn bờ lõm của sông, như vậy sự hình thành bãi bồi này ngược với quy luật xâm thực - tích tụ của con sông bình thường. Điều này có thể giải thích rằng: sự dịch chuyển của lòng sông có liên quan với vận động nâng tân kiến tạo ở phía đông bắc và hạ ở phía tây nam trong kỷ Đệ tứ. Dấu vết của các lòng sông cổ quan sát được trên bãi bồi này rất nhỏ so với lòng sông Hồng hiện tại. Do đó, chúng tôi cho rằng bãi bồi này hình thành do tác dụng tích tụ chủ yếu của sông Đuống. Sự bắt nguồn của sông Đuống từ sông Hồng tại đây cũng là một điều không bình thường. Xét về mặt hình thái nhận thấy sông Đuống đã đổi dòng để nhập vào sông Hồng. Trong quá khứ, lòng sông Đuống có kích thước tương tự như hiện nay và chảy qua vùng Vân Trì, Hải Bối (Đông Anh). Dấu vết của lòng sông cổ này chính là đầm Vân Trì và các đoạn lòng sông cổ còn sót lại tại xã Hải Bối, huyện Đông Anh hiện nay. Lòng sông dịch chuyển dần về phía nam - tây nam cho đến khi nhập vào sông Hồng ở vị trí hiện tại.

Quan sát lòng sông Hồng trong vùng nhận thấy đoạn sông Hồng chảy qua Tứ Liên, Quảng Bá, Ngọc Thuỵ là một đoạn sông bị biến đổi mạnh mẽ và nhanh chóng nhất trong lịch sử phát triển địa chất Đệ tứ của vùng Hà Nội. Xem xét các bản đồ địa hình được thành lập vào những thời kỳ khác nhau cũng như các ảnh chụp từ vệ tinh và máy bay, nhận thấy lòng sông luôn bị dịch chuyển theo phương nằm ngang, bãi giữa của sông Hồng khi bồi khi xói trong thời gian ngắn. Sự biến đổi nhanh chóng này của lòng sông khác hẳn với các đoạn khác của sông Hồng ở phía tây bắc và phía đông nam vùng. Theo những quan sát mới nhất của chúng tôi, sự biến đổi này của lòng sông không chỉ đơn thuần do tác dụng xâm thực và tích tụ của dòng nước mà bị ảnh hưởng rất mạnh mẽ bởi các hoạt động kiến tạo hiện đại. Trong một số bài báo đã được chúng tôi công bố gần đây đã vạch ra vị trí tương đối chính xác của các đứt gãy ở vùng Hà Nội [1-3], trong đó, chúng tôi có giới thiệu một đứt gãy mới được phát hiện phương ĐB-TN và được đặt tên là đứt gãy Nghĩa Đô - Tứ Liên. Theo tài liệu viễn thám, đứt gãy này có chiều dài trên 15 km và là một đới rộng khoảng 1 km từ ngã ba sông Hồng - sông Đuống đến gần cầu Long Biên. Đứt gãy thứ hai cắt qua vùng có phương á kinh tuyến và kéo dài trên 50 km được chúng tôi gọi là đứt gãy Mai Lâm - Việt Long. Biểu hiện hoạt động hiện đại của đứt gãy này đã được chúng tôi giới thiệu trong [1]. Ngoài các dấu hiệu viễn thám, các đứt gãy nói trên còn thể hiện rõ rệt trên bản đồ đẳng đáy trầm tích Kainozoi miền võng Hà Nội (Hình 1).

Sự biểu hiện của 2 đứt gãy trên ở bản đồ này chứng tỏ chúng có chiều sâu khá lớn và cắt qua các trầm tích Kainozoi. Biểu hiện hoạt động hiện đại của đứt gãy phương ĐB-TN (Nghĩa Đô - Tứ Liên) đã được chúng tôi giới thiệu trong [1]. Dọc đứt gãy này nhận thấy giá trị điện trở suất tăng cao tới trên 100 ở độ sâu 500m tại vùng gần hồ Tây. Những quan sát của chúng tôi trong thời kỳ 2003-2007 đã cho thấy: đứt gãy này có biểu hiện hoạt động hiện đại khá rõ rệt và làm thay đổi hình thái địa hình. Trên ảnh vệ tinh Landsat 5-TM chụp năm 1989 có thể thấy bãi giữa sông Hồng còn khá dài và vùng Tứ Liên chưa bị xói lở. Trên ảnh Spot năm 1995 nhận thấy phần đầu phía tây bắc bãi giữa sông Hồng đã bị thu hẹp và ngắn lại. Như vậy, quá trình xói lở xảy ra sau năm 1989, vào các năm 1992-1994.

Điều này thể hiện rất rõ trên ảnh máy bay số F1-92-1127 chụp năm 1992 [1]. Trên ảnh này nhận thấy có 6 điểm xói lở bờ sông Hồng và sông Đuống phân bố kéo dài phương ĐB-TN. Sáu điểm xói lở này hoàn toàn trùng với đứt gãy đã mô tả. Vị trí các điểm xói lở chứng tỏ chúng hoàn toàn trái với quy luật xâm thực - tích tụ của sông - cả sông Hồng và sông Đuống đều bị xói lở cả bờ lồi lẫn bờ lõm, các điểm xói lở đối xứng nhau.

Tại bờ phải sông Hồng ở Tứ Liên vào năm 2004 đã quan sát được một số khe nứt phương ĐB-TN trên các trầm tích Đệ tứ có chiều dài 1-5 m, độ mở 3-5 cm. Hiện nay bãi giữa sông Hồng đã bị sạt lở hoàn toàn mất phần đầu dài trên 500 m. Phần bán đảo tại ngã ba sông Hồng - sông Đuống cũng bị sạt lở tương tự. Những quan sát mới nhất cuối năm 2006 - đầu 2007 đã phát hiện được một số bằng chứng mới trên các đá trầm tích của hệ tầng Vĩnh Phúc tại ngã ba sông này. Các trầm tích hệ tầng Vĩnh Phúc tại đây có thành phần bột, sét, đôi chỗ là cát hạt mịn màu vàng, nâu đỏ gắn kết rắn chắc và bị laterit hoá mạnh mẽ, đôi chỗ có cuội sỏi, sét than và than bùn. Đây là các trầm tích Đệ tứ gắn kết chặt và bền vững nhất lộ ra trên mặt trong vùng nội thành Hà Nội. Tại điểm lộ này quan sát được nhiều khe nứt ĐB-TN, dài 0,5 - 1m. Các khe nứt này đã bị limonit lấp đầy có màu vàng nâu và rất rắn chắc. Tuy vậy, vẫn có thể nhận thấy rõ đây là các đới biến dạng dòn dẻo liên quan với hiện tượng dập vỡ và trượt bằng (Ảnh 5, 6). Trên Ảnh 6 đới trượt được phóng to - có thể nhận thấy các mảnh dăm sắc cạnh định hướng song song với phương trượt.

Đới trượt này phát triển kéo dài trên 1 m phương 40-220o. Tại cùng điểm lộ này quan sát được một khe nứt hiện đại phương ĐB-TN (40-220o) khác rất thẳng, cắt qua trầm tích Pleistocen và có chiều dài trên 40 m. Khe nứt này có độ mở 2-5 cm, cắt ngang qua bán đảo (dọc mũi tên trên các Ảnh 7, 8, 9 chụp tháng 2/2007).

Sự phát triển kéo dài và thẳng tới trên 40 m của khe nứt ĐB-TN tại Ngọc Thuỵ chứng tỏ đây không phải là khe nứt do phong hoá hoặc co ngót trầm tích. Phương kéo dài của khe nứt này trùng với phương của đứt gãy đã phát hiện được trên các tài liệu viễn thám [2]. Trong hơn 3 năm qua (2004-2007) các đá trầm tích của hệ tầng Vĩnh Phúc tại đây đã bị xói lở mất >10m. Tại sao các đá trầm tích rắn chắc như vậy lại bị xói lở mạnh, trong khi các đá trầm tích Holocen mềm bở hơn ở xung quanh lại không hề bị xói lở? Có thể tin rằng đới dập vỡ của đứt gãy phương ĐB-TN là tiền đề thúc đẩy sự xói lở mạnh mẽ nói trên (Ảnh 10, 11 chụp tháng 2/2007). Tại đây quan sát được các khe nứt ĐB-TN cắt qua cả trầm tích Pleistocen và trầm tích Holocen. Các khe nứt tương đối thẳng và kéo dài từ một vài mét tới vài chục mét chứng tỏ chúng là các khe nứt kiến tạo hiện đại.

Hiện tượng xói lở mạnh mẽ bãi giữa sông Hồng và vùng Tứ Liên vào những năm 1992-1994 hoàn toàn phù hợp với những bằng chứng về biểu hiện hoạt động của đứt gãy phương ĐB-TN này [1]. Hoạt động của đứt gãy này còn có mối liên quan rõ rệt với sự tăng cao nhiệt độ của nước dưới đất trong một số lỗ khoan quan trắc của Liên đoàn Địa chất Thuỷ văn - Địa chất Công trình miền Bắc. Trong những năm 1992-1994, nhiệt độ nước tại một số lỗ khoan nằm gần vị trí của đới đứt gãy ĐB-TN này ở phường Ngọc Thuỵ, Gia Lâm và phường Quảng Bá, Tây Hồ đã tăng lên đột ngột tới 30-31oC (Bảng 1). Phần lớn các lỗ khoan này đều có chiều sâu nhỏ (16-50 m) nên bình thường nước không thể có nhiệt độ tới 30oC. Theo kết quả quan trắc phần lớn thời gian nhiệt độ nước trong các lỗ khoan này dao động từ 15 đến 25oC.

Bảng 1. Sự dao động nhiệt độ nước trong các lỗ khoan vào thời kỳ 1992-1997.

Lỗ khoan 1992 1993 1994 1995 1996 1997

Q67A

Cao nhất 30o 30o 30o 28o 28o 28o

Thấp nhất 22o 18,5o 25,5o 25o 24o 24,5o

Q32 Cao nhất 27o 27o 27o 27,5o 27,5o 27,5o

Thấp nhất 25o 25o 25o 25o 24o 24o

Q121 Cao nhất 30o 28,5o 27o 26o 27o 27o

Thấp nhất 22o 26o 24o 24o 24o 24o

Song song với sự tăng nhiệt độ của nước, kết quả quan trắc cũng cho thấy độ tổng khoáng hoá của nước tăng lên rất đáng kể. Lỗ khoan Q121 tại Ngọc Thuỵ, Gia Lâm có độ tổng khoáng hoá tăng cao tới 1375 mg/l; lỗ khoan Q67A tại Tứ Liên, Quảng Bá có độ tổng khoáng hoá tăng tới 455 mg/l; lỗ khoan Q32 tại Đông Hội, Đông Anh có độ tổng khoáng hoá tăng lên trên 610 mg/l vào năm 1993 (Bảng 2-4).

Bảng 2. Kết quả phân tích thành phần hoá học nước trong lỗ khoan Q32

ở bờ trái sông Đuống (Đông Hội, Đông Anh) (mg/l)

Năm 1992 1993 1994 1995 1996 1997

TDS Mùa khô - - - 640 - 185

Mùa mưa 425 610 - 105 110 161

NO3- Mùa khô - - - 11,20 - 8,00

Mùa mưa 7,25 15,4 - 6,7 0,00 3,60

HCO3- Mùa khô - - - 567,49 - 152,55

Mùa mưa 417,99 625,46 - 61,02 103,73 118,99

Bảng 3. Kết quả phân tích thành phần hoá học nước trong lỗ khoan Q67A

(Tứ Liên, Quảng Bá) (mg/l)

Năm 1993 1994 1995 1996 1997

TDS Mùa khô 455 304 240 210 100

Mùa mưa 250 125 105 105 -

NO3- Mùa khô 0,00 5,30 0,00 2,42 0,00

Mùa mưa 26,5 0,00 0,00 0,00 -

HCO3- Mùa khô 549,18 303,21 295,95 213,57 97.63

Mùa mưa 219,67 134,24 100,68 85,43 -

Như vậy, trong khoảng các năm 1992-1994 nước dưới đất bình thường trong các lỗ khoan bỗng trở thành nước được khoáng hóa và ấm lên. Như chúng ta đã biết, đa số các nhà địa chất đều công nhận nước khoáng nóng là một dấu hiệu của hoạt động kiến tạo hiện đại. Vậy nguyên nhân nào đã biến nước dưới đất bình thường tại vùng này thành nước khoáng nóng?* Chúng tôi cho rằng chính hoạt động hiện đại của đứt gãy ĐB-TN này đã mở đường cho nước dưới đất đi xuống sâu, địa nhiệt của Trái đất ở độ sâu khoảng 1 km đã làm cho nước có nhiệt độ tới 30oC như trên. Chính sự thể hiện của đứt gãy ĐB-TN này trên bản đồ đẳng đáy trầm tích Kainozoi cũng chứng tỏ đứt gãy này có chiều sâu lớn và cắt qua cả các trầm tích Kainozoi tại vùng này. Ngoài các biểu hiện vừa mô tả, kết quả đo địa hoá của Viện Địa chất (Viện KH & CNVN) cũng chứng tỏ tại vùng Tứ Liên và hồ Tây có những dị thường hơi thuỷ ngân và dị thường khí Rađon (Hình 2, 3). Tại đây dị thường khí Rađon đạt tới trên 400-500 xung/phút. Còn dị thường hơi thuỷ ngân đạt tới 50-100 ng/m3. Sự trùng lặp và tăng cao dị thường của cả hai loại khí đo bằng phương pháp địa hoá đã làm tăng thêm độ tin cậy của tài liệu này tại đây.

Bảng 4. Kết quả phân tích thành phần hoá học nước trong lỗ khoan Q121

(Ngọc Thuỵ, Gia Lâm) (mg/l)

Năm 1992 1993 1994 1995 1996 1997

TDS Mùa khô 545 - - 585 585 130

Mùa mưa 890 870 1375 605 920 171

NO3- Mùa khô 9,10

Mùa mưa 77,50

HCO3- Mùa khô 506,47 - - 401,2 408,83 111,36

Mùa mưa 482,06 518,67 475,96 250,181 344,76 122,04

Hình 2. Đồ thị biến thiên hàm lượng thuỷ ngân vùng Quảng Bá - Tứ Liên (Trần Trọng Huệ, 1996)

Hình 3. Biểu đồ nồng độ rađon vùng Quảng Bá - Tứ Liên (Trần Trọng Huệ, 1996)

Những kết quả đo địa hoá này chứng tỏ tại vùng Tứ Liên có các đới dập vỡ hoặc đứt gãy hoạt động hiện đại.

III. KẾT LUẬN

Từ những bằng chứng địa chất, địa mạo, địa vật lý, địa chất thuỷ văn và viễn thám kể trên chúng tôi đi tới nhận định: Đới đứt gãy phương ĐB-TN cắt qua vùng Tứ Liên là một đứt gãy hoạt động kiến tạo hiện đại rõ rệt. Chính đứt gãy này là tác nhân quan trọng gây ra sự sạt lở mạnh bờ sông và làm biến đổi lòng sông mạnh mẽ tại vùng ngã ba sông Hồng và sông Đuống. Từ đây có thể nhận thấy kết quả quan trắc động thái nước dưới đất ở đồng bằng Bắc Bộ không chỉ có ý nghĩa đối với vấn đề cung cấp nước mà còn có ý nghĩa khá lớn đối với vấn đề nghiên cứu các vận động kiến tạo hiện đại.

Những kết quả nghiên cứu nói trên sẽ được tiếp tục nghiên cứu và kiểm chứng trong thời gian tới, nhưng chúng tôi tin rằng đứt gãy này có tầm quan trọng đặc biệt đối với việc nghiên cứu các tai biến địa chất ở vùng nội thành Hà Nội cũng như đối với vấn đề thiết kế các công trình xây dựng ở nội thành Hà Nội trong tương lai.

Bài báo được hoàn thành trong khuôn khổ đề tài Nghiên cứu cơ bản cấp Nhà nước giai đoạn 2006 - 2008 mã số 715106.

VĂN LIỆU

1. Hạ Văn Hải, 2003. Một số đặc điểm của các đứt gãy tân kiến tạo ở vùng Hà Nội và phụ cận. Tạp chí KHKT Mỏ - Địa chất, 4: 33-37. Hà Nội.

2. Hạ Văn Hải, 2005. Các đứt gãy á kinh tuyến hoạt động trong Pliocen - Đệ tứ tại Đông Bắc Việt Nam. TC Các Khoa học về Trái Đất, 27/2: 155-162. Hà Nội.

3. Hạ Văn Hải, 2005. Bàn về nguyên nhân nứt, vỡ đê và xói lở bờ sông ở vùng Ba Vì - Hà Tây. Tạp chí KHKT Mỏ - Địa chất, 9: 22-27. Hà Nội.

4. Liên đoàn ĐCTV- ĐCCT Miền Bắc, 1998. Đặc trưng động thái nước dưới đất vùng đồng bằng Bắc Bộ (1988-1997).

5. Liên đoàn ĐCTV- ĐCCT Miền Bắc, 2005. Đặc trưng động thái nước dưới đất vùng đồng bằng Bắc Bộ (1988-2004).

6. Nguyễn Thế Thôn, 1994. Chuyển động tân kiến tạo và hiện đại của dải ven biển và ven bờ từ Móng Cái đến Cửa Hội. TC Địa chất, A/223: 1-6. Hà Nội.

7. Phạm Năng Vũ và nnk, 2003. Hoạt động của đới đứt gãy Sông Hồng trong Pliocen - Đệ tứ. TC Các Khoa học về Trái đất, 25/1: 15-21. Hà Nội.

SUMMARY

Some new discoveries about recent tectonic activities in Hà Nội and adjacent areas

Hạ Văn Hải

So far, according to many Vietnamese scientists, tectonic faults in the Hà Nội area has either weakly or quiet activities in Quatenary period, and they are almost have no effect on natural hazards in this area. In accordance to our latest research results, we have discovered many evidences in geology, geohydrology, geophysics, remote sensing and geochemistry about this. These results have been proving some initial achievements on activities of recent active faults in this area.

The results which have brought out in this article need to be inspected and studied in the following time but it may be very useful in investigating geological hazards and designing building projects in this area.