Tổ hợp thạch kiến tạo sau va chạm và tạo núi Mesozoi muộn (bồn trũng giữa núi và cận lục địa)

Tổ hợp có diện phân bố hẹp, phân bố rìa đứt gãy Rào Nậy (dạng địa hào) thuộc đới Hoành Sơn và khối cấu trúc Mụ Giạ (phía Tây Bắc phụ đới Quy Đạt) gồm 3 thành tạo sau:

- Thành tạo molas màu xám chứa than hệ tầng Đồng Đỏ, phân bố trong địa hào dọc đứt gãy Rào Nậy, có quan hệ kiến tạo với các thành tạo khác, được lấp đầy bởi các đá sét kết, bột kết màu xám, màu tím, chứa hoá thạch Chân rìu tuổi Trias muộn. Trong vùng, do diện lộ nhỏ chưa phát hiện được than, song ở vùng phụ cận đã phát hiện than đá, chứa thực vật tương tự như ở Hòn Gai.

- Thành tạo lục nguyên-carbonat hệ tầng Bãi Dinh (J_1-2 bd) phủ không chỉnh hợp góc trên tổ hợp thạch kiến tạo Paleozoi giữa và muộn bởi lớp cuội kết vôi. Các đá cát kết có thành phần hạt vụn đa khoáng, độ mài tròn và chọn lựa kém, sắp xếp lộn xộn. Trong đó đáng chú ý là hạt vụn có thành phần là magma, đá biến chất, calcit và giàu khoáng vật phụ; thành phần SiO₂ tương đối thấp (72,2%), cao Fe₂O₃, MgO, P₂O₅ và các ôxyt dễ bị rửa trôi, Al₂O₃, CaO,  K₂O + Na₂O có tỷ trọng khá cao trong thành phần của cát kết. Còn đá vôi có đặc điểm cấu tạo dạng trứng cá, kết hạch chứa thành phần khoáng vật phụ (chứa xạ) khá nhiều, nên cường độ phóng xạ (30.10^-4%U_tđ) cao (gấp 10 lần đá vôi hệ tầng Bắc Sơn).

Các đặc điểm trên phản ánh các thành tạo được hình thành trong môi trường biển thuộc bồn trũng giữa núi cận lục địa (biển hở) với nguồn cung cấp vật liệu là các đá gốc đa thành phần hơn và phân bố gần bồn trầm tích.

- Thành tạo lục địa màu đỏ chứa đồng (?) hệ tầng Mụ Giạ (J₃-K₁ mg) phủ không chỉnh hợp địa tầng trên hệ tầng Bãi Dinh bởi lớp cuội kết cơ sở, trong đó cuội có thành phần là đá vôi trứng cá, kết hạch. Đặc điểm cát kết có thành phần hạt vụn, độ mài tròn và chọn lựa, thành phần hoá tương tự cát kết hệ tầng Bãi Dinh; chỉ có khác là phần trên hệ tầng có đặc điểm phân lớp xiên có hàm lượng nguyên tố vi lượng (Cu, Pb, Zn, Cr, Ni) cao hơn. Trong đó, đáng chú ý sự có mặt các nguyên tố Cu, Ni, Cr khá cao (có thể coi là dị thường) như Cu: 174ppm, Ni: 196ppm, Cr: 439ppm; có thể xem đây là một trong những chỉ tiêu xác nhận môi trường lục địa (Cherter & Aston, 1976). Đặc biệt, nguyên tố Cu có mặt trong thành phần xi măng của lớp cuội kết và trong thành phần xi măng có thành phần carbonat khá cao. Do đó, không loại trừ đồng ở đây tồn tại dạng hợp chất Cu(OH)₂CO₃ và nếu như gặp yếu tố thuận lợi (H₂S) tạo nên quặng hoá đồng (CuS) trầm tích. Đây là một trong những quy luật hình thành quặng đồng trầm tích trong tầng cát kết màu đỏ tướng lục địa (Xtrakhov H.M., 1962).

Do đặc điểm thành tạo phủ không chỉnh hợp địa tầng trên thành tạo lục nguyên-carbonat (hệ tầng Bãi Dinh), mặt khác ở phần cao hệ tầng Bãi Dinh đã có yếu tố lục địa (chứa Chân rìu và Bào tử phấn môi trường nước ngọt). Do đó, có lẽ vào cuối giai đoạn hình thành tạo tầng Bãi Dinh bồn trũng cận lục địa được khép kín dần và sang đầu Jura muộn, bồn nội lục địa (bồn trũng giữa núi) đã thành tạo các trầm tích lục địa màu đỏ chứa Cu và kết thúc là trầm tích evaporit (chứa muối mỏ-thạch cao).

3.4.2.8. Tổ hợp thạch kiến tạo rìa lục địa Kainozoi (rìa và thềm lục địa)

Tổ hợp phân bố chủ yếu ở đồng bằng Ba Đồn, trong trũng sụt dạng tam giác châu cửa sông Gianh và diện nhỏ ở dọc thung lũng sông Gianh, trong các thung lũng giữa núi. Chúng phủ trên móng cấu trúc của các tổ hợp thạch kiến tạo Paleozoi, Mesozoi, đặc trưng bởi hai thành tạo lục nguyên gắn kết yếu và lục nguyên bở rời.

Thành tạo lục nguyên gắn kết yếu (hệ tầng Gio Việt) phân bố chủ yếu dưới đồng bằng Ba Đồn. Đặc trưng là trầm tích lục nguyên phân nhịp, có lớp mỏng than nâu, chứa Thực vật và Bào tử phấn hoa Miocen muộn - Pliocen, dày 250m và phân nhịp. Mỗi nhịp (mỗi tập) được bắt đầu là thô, kết thúc là mịn, được phản ánh khá rõ theo các thông số độ hạt. Lớp than nâu mỏng chứa phức hệ Thực vật tạo than Miocen muộn điển hình (Ficus beauveriei) ở Việt Nam và phụ cận, chứa hàm lượng khoáng vật marcasit tới 38%, pH nhỏ và Eh âm, chứng tỏ thảm thực vật bị hoá than (khử) trong môi trường đầm lầy - ven biển, đặc trưng cho môi trường chuyển tiếp cửa sông - ven biển có yếu tố đầm lầy. Song có lẽ do thảm thực vật quá mỏng, nên không tạo nên lớp than nâu công nghiệp.

Thành tạo lục nguyên bở rời Đệ Tứ phân bố rộng rãi ở đồng bằng Ba Đồn, thung lũng sông Gianh và các thung lũng giữa núi, gồm đầy đủ 5 giai đoạn trầm tích (Q₁¹, _, _, Q₂^1-2 và Q₂^2-3) đa nguồn gốc và được chuyển hướng theo quy luật từ rìa đồng bằng (lục địa) ra biển (a  ab  am  amb  m  mv) với bề dày 65-98m; còn ở thung lũng sông Gianh và thung lũng giữa núi được lấp đầy bởi các thành phần trầm tích nguồn gốc sông có bề dày mỏng hơn 6-10m. Chúng được phân biệt khá rõ trên cơ sở nghiên cứu định lượng được đề cập trong phần địa tầng Đệ Tứ.

Toàn bộ lãnh thổ tỉnh Quảng Bình nằm trọn trên hai đới cấu trúc Long Đại và Hoành Sơn thuộc miền uốn nếp Việt - Lào.

Hầu hết lãnh thổ Quảng Bình nằm trong đới cấu trúc Long Đại. Phía Tây Nam và Nam giáp với đới A Vương - Sê Kông bởi đứt gãy Đà Nẵng - Đắk Rông (Trần Ngọc Nam), phía Bắc giáp với đới Hoành Sơn bởi đứt gãy Rào Nậy, phía Tây kéo sang lãnh thổ Lào. Đới được cấu thành bởi các phức hệ thạch kiến tạo Paleozoi hạ - trung, Paleozoi thượng, Mesozoi và Kainozoi.

Đới Long Đại có địa hình phức tạp, hiểm trở, trùng với dải Trường Sơn kéo dài theo phương Tây Bắc - Đông Nam từ biên giới Việt - Lào (phía Tây Hà Tĩnh) đến Bình - Trị - Thiên. Đây là vùng nâng khối tảng mạnh trong Tân kiến tạo (Lê Đức An, 1980), tạo nên các đỉnh núi cao, sườn dốc, bị bóc mòn mạnh.

Đới Hoành Sơn:

Đới Hoành Sơn (A.E. Dovjikov và nnk., 1963; Lê Duy Bách và nnk., 2001), nằm trong “nếp lõm Sông Cả” (J. Fromaget, 1941), thuộc võng chồng Sầm Nưa (Trần Văn Trị và nnk.,1986) tiếp giáp với đới Long Đại bởi đứt gãy Rào Nậy. Đới Hoành Sơn nằm trong đới địa chấn Mmax = 6,1-6,5; h = 15-20km (Nguyễn Đình Xuyên, 1994), được cấu thành bởi các phức hệ thạch kiến tạo Paleozoi hạ - trung, Mezozoi hạ và Kainozoi.

Đới Hoành Sơn chỉ chiếm một phần diện tích hẹp ở phía Bắc đứt gãy Rào Nậy và tạo thành dãy núi kéo dài theo phương Tây Bắc - Đông Nam từ Đông Bắc Vũ Quang (Hà Tĩnh) đến Đèo Ngang (Quảng Bình) với thế núi cao dần từ Tây Bắc đến Đông Nam, từ 100-200m đến hơn 1.000m.

Trên cơ sở xem xét đặc điểm thành phần trầm tích, quan hệ địa tầng, hoạt động magma thấy rằng 5 phức hệ thạch kiến tạo khác nhau đã phản ánh 5 giai đoạn phát triển kiến tạo của lãnh thổ Quảng Bình nói riêng và miền uốn nếp Việt - Lào nói chung.

- Phức hệ thạch kiến tạo Paleozoi hạ - trung: Gồm các thành hệ lục nguyên dạng flish, lục nguyên-phun trào trung tính-felsic, lục nguyên-cacbonat có tuổi Ocdovic muộn - Silur. Chúng tạo nên nếp lõm Đồng Hới - Ca Xen với các cánh thoải, các đơn nghiêng ở giáp Trổ thuộc đới Hoành Sơn. Các trầm tích Devon phân bố ở vùng Quy Đạt. Đới Long Đại gồm các thành hệ lục nguyên, lục nguyên cacbonat với tổng bề dày khoảng 3.000m. Chúng tạo nên nếp lồi Đông Phường, Đại Đủ, nếp lõm Quy Đạt với góc dốc các cánh trung bình 45-55⁰. Tham gia vào bình đồ cấu trúc còn có granit các khối Đồng Hới, Đồng Lê phức hệ Trường Sơn.

- Phức hệ thạch kiến tạo Paleozoi thượng: Bao gồm thành tạo lục nguyên cacbonat. Chúng tạo nên các nếp lõm lớn như Quy Đạt, Phong Nha, Kẻ Bàng với tổng bề dày 1.400-1.500m. Cánh của các nếp uốn có thế nằm thoải, trung bình 20-45⁰. Các trầm tích thành phần đồng nhất, bề dày ổn định, thường chứa các động vật bám đáy phản ánh điều kiện thềm lục địa yên tĩnh của giai đoạn thành tạo chúng.

- Phức hệ thạch kiến tạo Mezozoi hạ: Lộ ra ở đới Hoành Sơn bao gồm thành tạo lục nguyên - phun trào felsic thuộc hệ tầng Đồng Trầu với bề dày 2.800m và granit phức hệ Sông Mã. Chúng tạo nên nếp lõm Trung Thuần có góc dốc hai cánh khoảng 65⁰. Các thành tạo kể trên cùng với xâm nhập felsic phản ánh chế độ rift nội lục vào Mesozoi sớm của vùng này.

- Phức hệ Mezozoi trung - thượng: Lộ dọc phía Bắc đứt gãy Rào Nậy với thành tạo chứa than tuổi Nori - Ret và thành hệ lục địa màu đỏ tuổi Kreta, tổng bề dày 1.500m. Chúng tạo nên nếp lõm đèo Mụ Giạ, Cà Roòng thuộc đới Long Đại. Góc các cánh thoải 5-10⁰. Thành tạo chứa than và lục địa màu đỏ phản ánh phức hệ được hình thành trong bồn trên vỏ lục địa sau tạo núi.

- Phức hệ Kainozoi: Phân bố rộng rãi ở ven biển gồm các thành tạo lục địa chứa than tuổi Neogen. Nằm trên là các thành tạo bởi rời Đệ Tứ phân bố ở đồng bằng Quảng Bình, ở các trũng giữa núi như Quy Đạt. Chúng phản ánh các hoạt động tân kiến tạo khá mạnh.

Quảng Bình thuộc đới tướng - cấu trúc Trường Sơn có phức nếp lồi Trường Sơn chạy theo phương Tây Bắc - Đông Nam. Phức nếp lồi cơ bản được hình thành do một pha uốn nếp vào cuối Devon muộn - đầu Carbon sớm, sau đó bị phức tạp hoá bởi các hoạt động đứt gãy. Nhân của phức nếp lồi là các trầm tích cổ nhất của đới Trường Sơn, cánh của nó được tạo bởi các trầm tích Devon - Carbon.

D­ưới đây là một số nếp uốn tiêu biểu:

a. Nếp lồi dạng vòm Đồng Hới: Có dạng elip với chiều dài 10-20km, rộng 5-8km. Nhân của nếp lồi là các trầm tích thuộc phần d­ưới hệ tầng A V­ương. Cánh là các trầm tích thuộc phần trên hệ tầng A Vư­ơng. Góc dốc của cánh thoải 25-30^o, trục nếp uốn kéo dài theo phương Tây Bắc - Đông Nam. Phần trung tâm nếp lồi bị khối granit Đồng Hới xuyên cắt.

b. Nếp lồi Đại Đủ: Có dạng cánh cung, cong đều, lưng quay về phía Bắc. Chiều dài nếp lồi khoảng 20-25km, rộng 6-7km, kéo dài từ làng Troóc lên Đại Đủ đến Cha Cung. Nhân của nếp lồi là các trầm tích thuộc hệ tầng Rào Chắn (D₁), hai cánh là trầm tích thuộc hệ tầng Bản Giàng (D₂ e) và hệ tầng Mục Bài (D₂ g). Trục nếp lồi có dạng cánh cung, cánh phía Bắc có góc dốc 60-65^o, cánh phía Nam dốc 70-75^o, trục chúc dần về phía Tây để rồi chuyển thành nếp lõm Thác Dài - Marai.

c. Nếp lồi Si Th­ượng: Có chiều dài 20km, rộng 1-5km, đầu nút phía Tây Bắc phình to và phức tạp, đầu nút phía Tây Nam thót nhỏ và đơn giản hơn. Nhân của nếp lồi các đá trầm tích thuộc hệ tầng Rào Chắn (D₁ rc), hai cánh là trầm tích của hệ tầng Bản Giàng (D₂ e). Cánh phía Tây Bắc có góc dốc 54-50^o, cánh Tây Nam bị các đứt gãy cắt xén, có góc dốc thay đổi từ 55-60 đến 70-80^o. Trục của nếp lồi dạng cánh cung quay lưng về phía Tây Nam, để cùng với nếp lồi Đại Đủ tạo nên nếp lõm Thác Dài - Marai.

d. Nếp lồi Đông Phư­ờng: Kéo dài 20-30km, rộng 2-4km. Nhân của nếp lồi là các trầm tích của hệ tầng Bản Giàng (D₂ e), cánh là các trầm tích thuộc hệ tầng Mục Bài (D₂ g). Trục của nếp lồi có phương Tây Bắc - Đông Nam ở phần trung tâm bị oằn do tác động của đứt gãy. Cánh Đông Bắc có góc dốc 50-60^o, cánh Đông Nam khoảng 65-70^o.

e. Nếp lồi Cao Mại: Có chiều dài 25-30km, rộng 2-3km. Nhân là các trầm tích tuổi Eifel, hai cánh là trầm tích tuổi Givet. Trục của nếp uốn tương đối mềm mại, kéo dài theo phương vĩ tuyến. Cánh phía Nam có góc dốc 60-70^o, cánh phía Bắc dốc 45-50^o, sau đó tham gia vào nếp lõm Rào Nậy.

f. Nếp lồi Cát Đằng: Kéo dài từ La Trọng đến Cát Đằng với chiều dài 15-20 km, rộng 2-3km. Trục của nếp uốn có phương Tây Bắc - Đông Nam nh­ưng bị oằn ở vùng A Vi. Nhân của nếp lồi là các đá trầm tích của hệ tầng Rào Chắn (D₁ rc), hai cánh là các trầm tích thuộc hệ tầng Mục Bài (D₂g mb). Cánh Đông Bắc có góc dốc 50-55^o, cánh Tây Nam bị vò nhàu, uốn nếp mạnh, có thể nằm đảo với góc dốc 60-65^o.

g. Nếp lõm dạng địa hào Rào Nậy: Kéo dài 70-100km, rộng 3-5km. Trục nếp lõm có dạng cánh cung, lưng quay về phía Tây Nam, chúc về phía Đông Nam rồi các trầm tích Kainozoi phủ lên. Nhân của nếp lõm là các trầm tích Famen, cánh là các trầm tích Frasni thuộc hệ tầng Đông Thọ và trầm tích Givet của hệ tầng Mục Bài. Cánh phía Tây Nam có góc dốc thay đổi từ 60-75^o, cánh phía Đông Bắc có góc dốc 70-80^o. Phủ bất chỉnh hợp lên nếp lõm này là các trầm tích của hệ tầng La Khê (C₁), và hệ tầng Bắc Sơn (C₂-P₁), có thế nằm thoải.

h. Nếp lõm Quy Đạt: Có dạng elip bị uốn cong, lưng quay về phía Tây Nam. Chiều dài nếp lõm khoảng 20-25km, rộng 3-4km. Nếp lõm này nằm giữa 2 nếp lồi Sĩ Th­ượng và Cao Mại, phía Đông Bắc của nếp lõm là nếp lồi Đông Phương. Nhân là các trầm tích Famen thuộc hệ tầng Cát Đằng, cánh là các trầm tích của hệ tầng Đông Thọ và hệ tầng Mục Bài. Trục của nếp lõm có dạng cánh cung lưng quay về phía Tây Nam, cánh Đông Bắc có góc dốc 60-65^o, cánh Tây Nam dốc 50-55^o.

i. Nếp lõm Phong Nha: Kéo dài từ Đư­ờng 20 lên Bãi Dinh sang Thác Dài, vư­ợt ra ngoài phạm vi nghiên cứu. Nhân của nếp lõm là các trầm tích của hệ tầng Bắc Sơn, cánh là các trầm tích thuộc hệ tầng Đông Thọ và hệ tầng Mục Bài. Trục nếp lõm có dạng cánh cung, lưng quay về phía Tây Nam. Cánh có góc dốc thay đổi từ 45-70^o. Nếp lõm bị các đứt gãy làm phức tạp, tạo nên cấu trúc khối tảng.

k. Nếp lõm Thác Dài - Ma Rai: Kéo từ Thác Dài đến núi Ma Rai, có chiều dài 15-20km, rộng 5-6km. Nhân của nếp lồi gồm đá vôi của hệ tầng Bắc Sơn, cánh là các trầm tích thuộc hệ tầng La Khê. Cánh phía Tây có góc dốc 20-30^o, cánh phía Đông Bắc bị các đứt gãy cắt xén.

l. Nếp lõm Trung Thuần: Kéo từ Trung Thuần lên núi Ong Na vư­ợt ra khỏi phạm vi nghiên cứu với chiều dài 45-50km, rộng 22-25km. Nhân của nếp lõm là các trầm tích thuộc phần trên hệ tầng Đồng Trầu, cánh là các trầm tích của phần dư­ới hệ tầng Đồng Trầu. Hai cánh của nếp lõm có góc dốc 50-60^o, trục hơi chếch về phía Bắc, phần phía Đông của nếp uốn bị phủ bởi các trầm tích Đệ Tứ.

Các hệ thống phá huỷ đứt gãy phát triển mạnh mẽ với các hệ thống chính là Tây Bắc - Đông Nam, Đông Bắc - Tây Nam, á kinh tuyến, á vĩ tuyến. Dấu hiệu để vạch các đứt gãy là việc phân tích các hệ thống phá huỷ kiến tạo, các hệ thống khe nứt, các dấu hiệu địa mạo, các dấu hiệu ảnh hàng không.

Hệ thống này chủ yếu tập trung ở phía Bắc khối granit Đồng Hới tạo nên hệ thống song song cùng phương, trong đó đứt gãy chính là đứt gãy Rào Nậy. Chính hệ thống sông Rào Nậy đặt lòng trên đứt gãy này. Song song với đứt gãy Rào Nậy còn rất nhiều đứt gãy nhỏ cùng phương tập trung ở phía Bắc.

Kết quả đo một số điểm khe nứt các đứt gãy thứ yếu ở hai phía đứt gãy của loạt tờ Minh Hoá (MH.2730-2732) cho thấy đứt gãy Rào Nậy có tính chất trượt bằng trái nghịch, có thế nằm mặt trượt là 200-230⁰  70-80⁰. Đây cũng là các kết luận chủ yếu của nhiều nhà địa chất-kiến tạo khác ở Việt Nam (Cao Đình Triều, 1987; Lê Duy Bách, 1986; Trần Văn Trị, Nguyễn Đình Chung, Đàm Ngọc, 1986...). Theo tài liệu địa vật lý, độ sâu ảnh hưởng của đứt gãy tới 35km. Theo Hoàng Anh Khiển và Cao Đình Triều, đứt gãy Rào Nậy thuộc vào cấp II. Kéo dài 170km, chiều rộng đới ảnh hưởng 4-5km. Dọc theo đứt gãy, các khối đá vôi hệ tầng Bắc Sơn tạo vách kiến tạo khá dốc 70-80⁰, các đá vôi bị dăm hoá (MH.2732) hoặc ở rìa phía Bắc của đứt gãy phát triển một số đứt gãy thứ yếu, các đá hệ tầng Đồng Trầu bị dăm kết hoá hoặc biến chất động lực, có biểu hiện khoáng hoá vàng, song hàm lượng rất thấp và không đều.

Đứt gãy Rào Nậy là một trong những đứt gãy lớn ở Bắc Trung Bộ, sâu 35km, hình thành trong Paleozoi, hoạt động mạnh từ Paleozoi cho đến Kainozoi và có vai trò làm ranh giới phân chia các đới cấu trúc lớn Sông Cả ở phía Bắc và Trường Sơn ở phía Nam. Đứt gãy bắt đầu từ sườn phía Tây Nam dãy núi Phu Xa Leng thuộc lãnh thổ Lào, vào Việt Nam ở vùng Rào Vàng (Hương Sơn - Hà Tĩnh), theo phương Tây Bắc - Đông Nam qua thị trấn Hương Sơn, phía Bắc thị trấn Hương Khê, thị trấn Tuyên Hoá rồi chạy dọc bờ phải thung lũng sông Rào Nậy ra tới biển ở phía Nam Cửa Gianh, với chiều dài tổng cộng khoảng 230km, phần trên lãnh thổ Việt Nam khoảng 150km. Nằm bên cánh Đông Bắc của đới xuất hiện hai nhánh đứt gãy phụ lớn cùng phương: đứt gãy nhánh Hương Khê - Roòn (ĐGnHK-R), tách ra khỏi đứt gãy chính ở xã Hương Giang (Hương Khê) chạy dọc theo thung lũng sông Rào Trị, Rào Con và phần thượng nguồn sông Rào Pheo, Quảng Hợp (Quảng Trạch) rồi ra biển ở khu vực Roòn, dài khoảng 80km. Đứt gãy nhánh Tuyên Hoá - Ba Đồn có chiều dài ngắn hơn khoảng 65km tách ra khỏi đứt gãy chính ở khu vực Tuyên Hoá và chạy dọc theo bờ trái sông Rào Nậy.

Về địa mạo, đứt gãy Rào Nậy thể hiện một số yếu tố địa mạo đặc trưng cho đới: Đoạn Rào Vàng - thị trấn Hương Khê với chiều dài khoảng 55km, rộng 6-8 km, đứt gãy Rào Nậy như là một “lũng” lớn. Địa hình trong đới thấp hơn hẳn so với bên ngoài, phát triển các dải địa hình dạng tuyến âm, dương xen kẽ, theo phương Tây Bắc - Đông Nam với độ cao trung bình 50-300m. Địa hình ngoài đới là những dải núi xâm thực cao đến 500-800m. Ranh giới đới đứt gãy là những vách núi dựng đứng, đôi chỗ còn để lại các dấu ấn dịch trượt rõ nét. Phần cuối, phát triển nhiều các khe suối thẳng, song song có chiều dài 2-5km. Phía cuối đoạn này xuất hiện các dải trũng tích tụ Đệ Tứ, bao gồm trũng Hương Đại có chiều dài 12km, rộng 200m và một chuỗi những trũng tích tụ dạng hình thoi với diện tích mỗi trũng khoảng 1km², trũng lớn nhất có kích thước lớn đến 2,5km x 3km. Đoạn Hương Khê - Quảng Trạch, là một dải trũng dài trên 95km, với chiều rộng 3-4km, có chỗ thót lại 1-2km, nhưng sau đó lại mở rộng về phía Đông Nam đến 15km. Địa hình trong đới là những dải đồi bóc mòn với độ cao trung bình 80-200m, chạy song song với nhau theo phương của đới đứt gãy và ngăn cách bởi những lũng hẹp hoặc vách dựng đứng. Địa hình ngoài đới là những dải núi xâm thực có độ cao 400-500m.

Đứt gãy nhánh Hương Khê - Roòn (ĐGnHK-R), ở phần Tây Bắc đoạn Hương Giang - Kỳ Thượng, là một hẻm hẹp, rộng 0,6km, dài khoảng 15km theo phương á vĩ tuyến cắt ngang qua các dãy núi phương Tây Bắc - Đông Nam với độ cao trung bình 400-500m. Các sông Rào Trị, Rào Pheo chảy theo đới, thung lũng hẹp, dạng chữ “V”, độ dốc lòng sông lớn, không có trầm tích. Phần Tây Nam là một “lũng”, rộng 2-3km ở phần Tây Bắc và mở rộng dần 6-7km ở phần Đông Nam, kéo dài 20km, phương á vĩ tuyến, bị khống chế ở phía Đông Bắc là dải núi xâm thực Hoành Sơn với độ cao 700-1.000m, ở phía Tây Nam là những dải núi xâm thực-bóc mòn dạng tuyến có độ cao trung bình là 500-600m. Trong đới phát triển các dải đồi bóc mòn có độ cao trung bình 100-150m và các thành tạo trầm tích Đệ Tứ bao gồm các bãi bồi, thềm sông và đồng bằng tích tụ có nguồn gốc biển.

Về địa chất, đứt gãy Rào Nậy là ranh giới phân chia hai cấu trúc lớn ở Bắc Trung Bộ: phức nếp lõm Sông Cả ở phía Bắc và phức nếp lồi Trường Sơn ở phía Tây Nam. Dọc theo đới chúng cắt qua các thành tạo Paleozoi hạ thuộc hệ tầng Sông Cả (O₃-S₁ sc), Paleozoi trung - thượng thuộc hệ tầng Rào Chắn (D₁ rc), Mục Bài (D₂g mb), Đông Thọ (D₂-D₃ fr đt), La Khê (C₁ lk) và phức hệ xâm nhập granit Trường Sơn (Ga C₁ ts) tuổi Paleozoi giữa và các thành tạo Mesozoi thuộc hệ tầng Đồng Trầu (T₂a đt) ở phía Đông Bắc. Các thành tạo trầm tích Kainozoi phân bố rải rác dọc theo đới đứt gãy; trong đó trầm tích Neogen tập trung ở vùng Chợ Trúc (Hương Khê) có kích thước 3 x 1km, kéo dài theo phương á vĩ tuyến, bị khống chế bởi các đứt gãy phương Tây Bắc - Đông Nam và á vĩ tuyến. Trầm tích Neogen từ dưới lên bao gồm: phần dưới là cuội, sỏi xen kẽ các lớp mỏng cát kết, phần trên là sét, bột kết xen ít lớp mỏng sét than. Chiều dày chung của trầm tích Neogen khoảng 126m. Trên bình đồ hiện đại trầm tích Neogen (Miocen muộn - Pliocen sớm) bị trũng tích tụ Đệ Tứ phương á kinh tuyến ngăn làm hai với diện lộ nhỏ. Các trũng Đệ Tứ phân bố rải rác dọc theo đới đứt gãy và thường bị khống chế bởi các đứt gãy. Đáng chú ý là trũng Hương Khê có dạng hình thoi và bị khống chế bởi các đứt gãy phương Tây Bắc - Đông Nam và á vĩ tuyến. Thành phần chính trong trũng bao gồm trầm tích cuội, sỏi có nguồn gốc biển (mQ₁³) phân bố ở ven rìa và trầm tích cát, sỏi, sét bở rời nguồn gốc sông ở phần trung tâm. Ở phần cuối đới đứt gãy, khu vực ven biển, trầm tích Đệ Tứ lộ ra thành một dải kéo dài từ Roòn đến phà Gianh. Thành phần trầm tích Đệ Tứ ở đây bao gồm chủ yếu là sét, cát nguồn gốc hỗn hợp sông - biển và gió.

Rõ ràng, cùng với những đặc điểm địa mạo và sự phân bố của đá trầm tích tuổi Neogen và Đệ Tứ trong đới đứt gãy cũng đã khẳng định sự hoạt động của đứt gãy Rào Nậy trong Kainozoi, hoạt động đứt gãy Rào Nậy không đồng đều theo chiều dài của chúng, phản ánh sự hoạt động của đới đứt gãy cũng như cấu tạo địa chất có sự khác biệt đáng kể và không đồng nhất. Mặt khác, việc xác định chiều rộng đới ảnh hưởng của đứt gãy sẽ là cơ sở cho việc phân vùng tai biến địa chất và tìm kiếm khoáng sản sau này.

Về đặc điểm hoạt động đới đứt gãy Rào Nậy trong tân kiến tạo: Trên cơ sở kết quả phân tích khe nứt kiến tạo bằng phương pháp cấu trúc động lực: Dải khe nứt, mặt trượt, vết xước kiến tạo dọc theo đới đứt gãy và lân cận, đã xác định được đứt gãy chính có hướng cắm về phía Đông Bắc: 30-45 65-80. Đứt gãy nhánh Tuyên Hoá - Ba Đồn và ĐGnHK-R có hướng cắm về phía Tây Nam với giá trị là: 190-200  65-70.

Cũng từ kết quả phân tích này đã xác định được 2 trường ứng suất kiến tạo (TƯSKT) phổ biến nhất: một TƯSKT có trục nén ép (1) phương á vĩ tuyến, trục tách giãn (3) có phương á kinh tuyến và trục trung gian (2) có phương gần thẳng đứng. Tính chất TƯSKT chủ yếu “bằng-giãn” đoạn Rào Vàng - Hương Khê, là “giãn-bằng” đoạn Hương Khê - Cửa Gianh và ĐGnHK-R là “bằng-giãn”. Một TƯSKT có trục 1 phương á kinh tuyến, trục 3 có phương á vĩ tuyến, ngược lại với TƯSKT trên và trục 2 có phương gần thẳng đứng. Tính chất TƯSKT chủ yếu là “bằng” đoạn Rào Vàng - Hương Khê là “giãn-bằng” đoạn Hương Khê - Cửa Gianh và ĐGnHK-R là “nén-bằng” và “bằng-nén”.

Kết quả phân tích hình hài cấu trúc dọc đứt gãy Rào Nậy đã xác định được hai kiểu trũng dạng “kéo tách” và “tách sụt” thành tạo trong hai giai đoạn tương ứng với hai TƯSKT và hai cơ chế chuyển dịch phân tích trên. TƯSKT có trục nén ép (1) phương á vĩ tuyến quyết định các trũng kiểu “kéo tách” lấp đầy bởi trầm tích Neogen ở khu vực Chợ Trúc (Hương Khê). Thời gian thành tạo trầm tích này bắt đầu từ Miocen muộn và kết thúc đầu Pliocen muộn (N₁³-N₂²), điều này đã được xác định bởi gián đoạn địa tầng trầm tích. Như vậy TƯSKT này xuất hiện muộn nhất là từ Miocen muộn - kết thúc Pliocen sớm (pha sớm). TƯSKT có 1 phương á kinh tuyến quyết định các trũng kiểu “kéo tách”, đó là các trũng Hương Khê (nằm ở phần giữa của đới), trũng Hương Đại, Phương Lâm (nằm phía Tây Bắc đới) có phương á kinh tuyến, và kiểu “tách sụt” phương Tây Bắc - Đông Nam, đó là các trũng Rào Qua (Hương Sơn), Hương Đại (Hương Khê), Quảng Trạch được lấp đầy bởi trầm tích Đệ Tứ. Riêng ở khu vực Chợ Trúc, trầm tích Đệ Tứ phủ bất chỉnh hợp lên trầm tích Pliocen muộn. Như vậy, TƯSKT này hình thành ít nhất từ sau Pliocen muộn (pha muộn).

Kết quả phân tích biến dạng các yếu tố địa mạo dọc theo đới đứt gãy, đặc điểm trượt bằng phải của các đứt gãy phương Tây Bắc - Đông Nam được thể hiện rõ bởi sự biến dạng của các yếu tố địa mạo (mạng sông, suối, các bãi bồi, thềm), đã khẳng định TƯSKT trong giai đoạn Đệ Tứ.

Như vậy, các dẫn liệu nói trên hoàn toàn khẳng định trong giai đoạn hoạt động tân kiến tạo tồn tại ít nhất hai pha hoạt động khác nhau: pha thứ nhất (pha sớm) tuổi Miocen muộn - đầu Pliocen muộn và pha thứ hai (pha muộn) có tuổi cuối Pliocen - Đệ Tứ.

Kết quả phân tích biến dạng các yếu tố địa mạo dọc theo đới đứt gãy, đặc điểm trượt bằng phải của các đứt gãy phương Tây Bắc - Đông Nam được thể hiện rõ bởi sự biến dạng của các yếu tố địa mạo (mạng sông, suối, các bãi bồi, thềm), đã khẳng định TƯSKT trong giai đoạn Đệ Tứ.

Về đặc điểm hoạt động đới đứt gãy Rào Nậy trong giai đoạn Holocen - hiện đại: thể hiện khá rõ và tương đối đều khắp qua những biến dạng các yếu tố địa mạo tuổi Đệ Tứ (phần lớn là trong Holocen) trên suốt chiều dài của đới từ Hương Sơn đến Quảng Trạch, đặc biệt là dọc đứt gãy chính tân kiến tạo. Biểu hiện của đứt gãy này bao gồm một số đoạn và đã được khảo sát tại những khu vực như sau:

Tại khu vực phía Bắc thị trấn Hương Sơn, các đứt gãy cắt vuông góc với khe suối đã làm lòng sông cùng với bãi bồi và thềm I dịch chuyển phải với tổng biên độ là 1.350m. Nếu cho rằng thềm bậc I có tuổi Q₁^2-3 tương ứng vào thời gian 250.000 năm trở lại đây, thì tốc độ dịch chuyển trong thời gian Đệ Tứ muộn khoảng 5,4 mm/năm.

Tại khu vực xã Hương Minh (Hương Sơn), có 4 đứt gãy phụ nằm bên cánh Đông Bắc của đứt gãy chính. Các đứt gãy này làm các lòng suối và các thành tạo trầm tích bãi bồi dịch chuyển phải với biên độ mỗi đứt gãy là 200m, tổng biên độ của cả 4 đứt gãy khoảng 800m.

Tại khu vực Cao Thôn (Tuyên Hoá), đứt gãy chính cắt qua và làm 5 lòng suối kế tiếp nhau cùng với các tích tụ nón phóng vật của chúng và đường chia nước dịch chuyển phải với tổng biên độ là 50-100m.

Tại khu vực Minh Cầm, đứt gãy cắt vuông góc với một khe suối và làm dịch chuyển phải lòng sông cùng với bãi bồi với tổng biên độ là 200m.

Nếu cho rằng bãi bồi cao được thành tạo trong đầu Holocen tương ứng vào thời gian 100.000 năm trở lại đây, thì tốc độ dịch chuyển phải khoảng 1-2 mm/năm.

Đoạn từ Minh Cầm đến Quảng Trạch, trên các vách đá vôi và các vạt sườn tích ngoài yếu tố trượt bằng phải còn quan sát thấy tính chất trượt thuận rõ nét với biên độ từ 20-30m.

ĐGnHK-R: Được xác định ở khu vực phía Bắc xã Quảng Hợp, đứt gãy chính làm dịch chuyển phải lòng sông cùng với các thành tạo bãi bồi và thềm bậc I của chúng với tổng biên độ là 350m.

Như vậy, ở nửa đầu của đới đứt gãy chính Rào Nậy (phần Tây Bắc) biểu hiện dịch trượt bằng phải mạnh hơn, trong khi đó nửa cuối (phần Đông Nam) biểu hiện dịch trượt bằng yếu hơn và tính chất trượt thuận tăng lên.

Về các biểu hiện hoạt động hiện đại khác của đới đứt gãy:

- Biểu hiện về nứt đất:

Ở xã Lộc Yên (Hương Khê) hiện tượng nứt đất xảy ra vào năm 1994 trên địa hình tích tụ thềm bậc I của sông Ngàn Sâu với thành phần chủ yếu là cát, sét bở rời với một diện tích lớn 10km². Các khe nứt tách phát triển theo hai phương chính á kinh tuyến và Tây Bắc - Đông Nam, chiều rộng lớn nhất của khe nứt đạt tới 0,5m, chiều sâu >3m. Nứt đất xảy ra trên bề mặt địa hình tương đối bằng phẳng không liên quan gì đến các quá trình ngoại sinh. Hình hài khe nứt phụ thuộc vào sự phát triển của các đứt gãy phương Tây Bắc - Đông Nam và á kinh tuyến. Đây là những đứt gãy phụ thuộc đới Rào Nậy.

Ở xã Thanh Hoá (Tuyên Hoá) hiện tượng nứt đất xảy ra bên cánh Đông Bắc của đứt gãy chính Rào Nậy. Chúng xuất hiện trên nhiều dạng địa hình khác nhau (trên thềm I, trên vỏ phong hoá của bề mặt đồi tương đối bằng phẳng và trên nón phóng vật của các suối nhánh). Các khe nứt tách có hình hài cấu trúc phụ thuộc rất rõ vào các đứt gãy ở đây.

- Những biểu hiện nước khoáng, nước nóng: Hầu hết các điểm nước nóng, nước ngầm tự phun đều nằm trong phạm vi đới ảnh hưởng của đới Rào Nậy:

Tại xã Sơn Kim, huyện Hương Sơn, điểm nước nóng nằm trên đứt gãy phương á kinh tuyến bên cánh Tây Nam của đới đứt gãy Rào Nậy. Chúng xuất lộ theo các khe nứt của đá phía bờ phải suối Nậm Chốt trên một đoạn dài gần 100m. Nhiệt độ đo được khoảng 75C, xung quanh mạch lộ có những kết tủa lưu huỳnh dạng sợi.

Ở bản No Bồ Kin (xã Ngư Hoá, huyện Tuyên Hoá) điểm nước nóng nằm ngay trên đứt gãy phương Tây Bắc - Đông Nam. Nhiệt độ đo được ở trên miệng lổ là 66C và có khí H₂S thoát ra, kết tủa màu trắng sữa.

Tại làng Troóc, xã Phúc Trạch, huyện Bố Trạch, nguồn nước nóng với nhiệt độ 44C chảy theo khe nứt đá cát bột kết qua lớp bồi tích mỏng của suối Vực Tròn.

Ở xã Sơn Trạch, điểm nước nóng nằm ngay trên đứt gãy phụ Tây Bắc - Đông Nam. Nhiệt độ đo được ở trên mặt là 44C và có khí H₂S thoát ra. Cũng gần điểm nước nóng này về phía Đông Nam dọc theo đứt gãy trên sườn đồi có chiều dày vỏ phong hoá mỏng (khoảng 1-2,5m), quan sát thấy nhiều mạch đùn sủi quanh năm từ các khe nứt trên đá cát kết qua tầng vỏ phong hoá tạo nên một vùng rộng 50m, dài 100m sình nước. Vào mùa khô, những người dân sống ở gần dùng nước này để phục vụ sinh hoạt hàng ngày.

Ở phía Tây Bắc xã Thanh Hoá, đứt gãy phụ cắt ngang qua các vạt sườn tích và dọc theo đứt gãy cũng làm xuất hiện các mạch nước ngầm đùn sủi thường xuyên, tạo nên các hố nhỏ với bán kính mỗi hố khoảng 1,5m.

- Những biểu hiện dị thường địa hoá đặc biệt và địa nhiệt: Hai tuyến đo rađon, methan, carbonic, thuỷ ngân và một tuyến đo địa nhiệt cắt qua đứt gãy ở khu vực Hương Sơn, Quảng Trạch đều có những dị thường rất rõ phản ánh sự hoạt động tích cực của đới đứt gãy.

- Những biểu hiện về địa chấn: Theo kết quả phân tích của Nguyễn Đình Xuyên (1998), đã xác định vùng Sông Cả - Rào Nậy là vùng phát sinh động đất có Mmax = 5,6-6, H = 15-20km, Io = 8, thang MSK: 64, dọc theo đới này xuất hiện một số trận động đất với chấn cấp từ 5,5 đến 6 vào những năm 1821, 1903 và 1918.

Tóm lại, đới đứt gãy tân kiến tạo Rào Nậy, dài 230km, trên lãnh thổ Việt Nam dài 150km, phương Tây Bắc - Đông Nam, ngoài đứt gãy chính nằm bên cánh Đông Bắc, còn có hai đứt gãy nhánh và nhiều đứt gãy bậc cao có quy mô nhỏ hơn phân bố dọc theo hai bên cánh của đới đứt gãy. Đứt gãy chính có hướng cắm về phía Đông Bắc. Đứt gãy nhánh Hương Khê - Roòn có hướng cắm về phía Nam.

Đới đứt gãy tân kiến tạo Rào Nậy có kiến trúc phức tạp, các đứt gãy chính thể hiện rõ nét với chiều dài lớn hơn nhiều so với các đứt gãy phụ. Trong đới đứt gãy còn có một số kiến trúc dạng “kéo tách” phương á vĩ tuyến tuổi Neogen và “kéo tách”, “tách sụt” phương á kinh tuyến và Tây Bắc - Đông Nam tuổi Đệ Tứ. Chiều rộng địa động lực của đứt gãy Rào Nậy ở phần đầu và cuối rộng 8-20km, phần giữa thót lại chỉ còn 2-3km. ĐGnHK-R từ 2-6km ở phía Tây và mở rộng dần về phía Đông.

Đới đứt gãy tân kiến tạo Rào Nậy phát triển kế thừa đứt gãy cổ và tái hoạt động mạnh trong Kainozoi. Trong tân kiến tạo đứt gãy Rào Nậy trải qua hai pha hoạt động. Trong pha sớm, tính chất hoạt động của đứt gãy Rào Nậy không hoàn toàn giống nhau, mà thay đổi chút ít theo chiều dài của đới, tính chất trượt bằng trái-thuận là chủ yếu, đôi chỗ tính chất thuận tăng lên, đặc biệt là ở nữa cuối của đới. Trong pha muộn, tính chất hoạt động của đới đứt gãy phức tạp hơn so với pha sớm, trượt bằng ở nữa đầu của đới đứt gãy và trượt bằng phải-thuận ở phần phía Đông Nam.

Trong giai đoạn hiện đại, đứt gãy Rào Nậy tiếp tục hoạt động mạnh, những dấu hiệu địa mạo, nứt, trượt đất, nước nóng, các dị thường địa hoá, địa nhiệt nêu ở trên là những bằng chứng cho nhận định này.

Việc xác định phạm vi hoạt động của đới đứt gãy (đới động lực đứt gãy) và những bằng chứng của các nguồn nước nóng, nước ngầm phân bố trong đới sẽ tạo tiền đề, định hướng cho việc tìm kiếm các nguồn nước nóng, nước khoáng trong khu vực.




Đứt gãy Lệ Thuỷ:

Đứt gãy Lệ Thuỷ (cấp III) nằm về phía Nam, kéo dài từ tỉnh Quảng Trị qua bản Đá Mọc đến bản Đa Neng, bản Khe Giữa đến biên giới Việt - Lào. Đứt gãy có phương á vĩ tuyến chuyển dần sang Tây Bắc - Đông Nam kéo dài khoảng 60km trên địa bàn tỉnh Quảng Bình.

Dấu hiệu của đứt gãy rất rõ ràng với các đới đập vỡ cà nát và biến dạng của các đá trầm tích Long Đại, Đại Giang, chiều rộng đến 2-3km. Trên bình đồ tỷ lệ nhỏ, tuyến đá phun trào Mesozoi hệ tầng Động Toàn cũng trùng với phương phát triển của đứt gãy này. Theo Hoàng Anh Khiển và nnk, đứt gãy Lệ Thuỷ thuộc vào cấp III, kéo dài 90km, chiều rộng 1-2km, cắm về phía Tây Nam, chiều sâu ảnh hưởng đến 15-20km.

Dọc theo đới đứt gãy, xuất hiện nhiều điểm quặng vàng và các vành phân tán trọng sa liên quan với hệ tầng Động Toàn.

b) Hệ thống đứt gãy á kinh tuyến:

Có số lượng hạn chế hơn nhiều so với hệ thống Tây Bắc - Đông Nam, chủ yếu tập trung ở phía Tây Bắc trên địa bàn huyện Minh Hoá. Tiêu biểu nhất là đứt gãy Đường 12A và đứt gãy Đường 15.

Hệ thống này phát triển mạnh nhưng phân bố không đều, chủ yếu là các đứt gãy có chiều dài không lớn thuộc vào cấp IV và nhỏ hơn. Biểu hiện của các đứt gãy chủ yếu là các đới phá huỷ dập vỡ, các đới khe nứt tăng cao. Biểu hiện của chúng trên ảnh và bản đồ địa hình thường không rõ ràng như các đứt gãy Tây Bắc - Đông Nam.