Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ địa chất với đề tài "Đặc điểm biến dạng, trường ứng suất kiến tạo hiện đại và mối quan hệ của chúng với các tai biến địa chất khu vực Biển Đông Việt Nam và các vùng lân cận", chuyên ngành Địa Kiến tạo (mã số 62 44 55 05), do nghiên cứu sinh Nguyễn Văn Hướng thực hiện tại Viện Địa chất thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam vào năm 2012 dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Phan Trọng Trịnh và TS. Nguyễn Trọng Tín.

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Sau sự kiện động đất – sóng thần Sumatra năm 2004, nhu cầu đánh giá vùng nguồn phát sinh hiểm họa địa chấn trên Biển Đông trở nên cấp thiết nhằm phục vụ công tác quy hoạch, thiết kế và xây dựng các công trình kinh tế – dân sinh ven biển như nhà máy điện nguyên tử, nhà máy lọc dầu và hệ thống cảng biển. Biển Đông là biển rìa thuộc vành đai lửa Thái Bình Dương – nơi tập trung khoảng 70% các trận động đất mạnh nhất thế giới theo danh mục NEIC. Trong khu vực nội mảng, các dấu hiệu địa chấn, tài liệu trắc địa và mặt cắt địa chấn chứng minh hoạt động biến dạng kiến tạo hiện đại vẫn tiếp diễn, tiềm ẩn rủi ro tai biến.

Tuy nhiên, trước thời điểm nghiên cứu, dữ liệu về biến dạng vỏ Trái Đất ở Biển Đông từ mạng quan trắc định vị vệ tinh (GPS) còn nhiều khoảng trống; các mạng lưới GPS trên đất liền trước đó chỉ mang quy mô địa phương, phản ánh vận động cục bộ của từng đứt gãy riêng lẻ. Đồng thời, các nghiên cứu trường ứng suất kiến tạo hiện đại chỉ dừng ở việc xác định phương nén ngang cực đại và độ lớn tương đối, các tính toán định lượng đầy đủ cả ba thành phần ứng suất tuyệt đối mới chỉ được tiến hành cục bộ trong phạm vi nội bể trầm tích. Bên cạnh đó, các tai biến địa chất chủ yếu được đánh giá riêng rẽ dựa trên dịch trượt đứt gãy mà thiếu sự tích hợp đồng bộ giữa trường biến dạng và trường ứng suất hiện đại.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

Mục tiêu tổng quát của luận án là làm sáng tỏ đặc điểm biến dạng và trường ứng suất kiến tạo hiện đại khu vực Biển Đông Việt Nam, đồng thời đánh giá nguy cơ động đất – sóng thần tại các đới sinh chấn nội mảng từ góc độ cơ học biến dạng – ứng suất.

Để đạt được mục tiêu trên, luận án xác định ba nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể:

  1. Xác định đặc điểm biến dạng kiến tạo hiện đại trên Biển Đông và vùng lân cận dựa trên vận tốc chuyển dịch GPS.
  2. Xác định trường ứng suất kiến tạo hiện đại trên Biển Đông và vùng lân cận từ tài liệu địa chất – địa vật lý giếng khoan và cơ cấu chấn tiêu địa chấn.
  3. Phân tích nguy cơ động đất – sóng thần đối với các đới sinh chấn nội mảng dựa trên các đặc trưng trường biến dạng – ứng suất tích hợp.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Các đặc trưng địa chấn, cấu trúc trầm tích và trường vận tốc chuyển dịch trong giai đoạn hiện tại của lớp vỏ Trái Đất tại khu vực Biển Đông Việt Nam và các vùng phụ cận.
  • Phạm vi thời gian: Giai đoạn kiến tạo hiện đại (thời gian lịch sử có con người đến nay).
  • Phạm vi không gian: Trọng tâm nghiên cứu nằm trong tọa độ từ 0° đến 25° vĩ bắc và từ 105° đến 118° kinh đông (thuộc hải phận Việt Nam). Phạm vi không gian mở rộng phục vụ phân tích tương tác mảng thạch quyển liền kề trải từ 0° đến 26° vĩ bắc và từ 100° đến 126° kinh đông.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Luận án đã hệ thống hóa ba nhóm công trình nghiên cứu tiền tiêu liên quan trực tiếp đến khu vực Biển Đông và Đông Nam Á:

                                 HỆ THỐNG CÔNG TRÌNH TIỀN TIÊU
  1. Nghiên cứu vận tốc biến dạng kiến tạo từ trắc địa vệ tinh (GPS): Trên thế giới và khu vực, các công bố ban đầu của Tregoning & nnk. (1994), Đề án GEODYSSEA qua Chamot-Rooke & Le Pichon (1999), Michel & nnk. (2001), Bock & nnk. (2003) đã phác thảo mạng lưới chuyển dịch Đông Nam Á. Calais & nnk. (2006) kết hợp các lời giải chuyển dịch xác định Biển Đông có vận tốc biến dạng khoảng 10 nano-strain/năm. Simons & nnk. (2007) mô tả khối Sundaland cứng đồng nhất có mức biến dạng nội mảng dưới 7 nano-strain/năm với cực quay nằm ở 49,0° vĩ bắc, -94,2° kinh đông. Tại Việt Nam, Trần Đình Tô & Nguyễn Trọng Yêm (2004) tính toán chuyển động khối Sundaland qua Việt Nam đạt 7 mm/năm (tương đương 15 nano-strain/năm); Dương Chí Công & Kurt Feigl (1999), Dương Chí Công (2006) ghi nhận vận tốc biến dạng quanh đới đứt gãy Sông Hồng và Lai Châu – Điện Biên khoảng $10^{-7}$/năm (100 nano-strain/năm); Phan Trọng Trịnh & nnk. (2010a,b) phân tích 4 chu kỳ đo GPS (2007–2010) trên mạng lưới Biển Đông.
  2. Nghiên cứu trường ứng suất kiến tạo hiện đại: Dựa trên phương pháp phân tích sập lở thành giếng (borehole breakout – BO) đề xuất bởi Bell & Gough (1979) và khe nứt căng giãn do khoan (DIF), dự án Bản đồ Ứng suất Toàn cầu (World Stress Map – WSM) của Zoback (1992) và Heidbach & nnk. (2008) đã liên kết ứng suất vỏ Trái Đất với chuyển động mảng. Ở Việt Nam, Nguyễn Trọng Yêm (1996) sử dụng phương pháp khe nứt cộng ứng xác định phương nén ép chủ đạo Pliocen – Hiện đại là Bắc – Nam; Phan Trọng Trịnh (1993) giải bài toán ngược tenxơ ứng suất từ vết xước đứt gãy Đệ tứ ở Tây Bắc; Tingay & nnk. (2007) và Binh & nnk. (2011) ước lượng phương ứng suất ngang cực đại $\alpha[S_{Hmax}]$ và tenxơ ứng suất từ giếng khoan dầu khí tại bể Cửu Long và Nam Côn Sơn; Hoàng Ngọc Đang (2003) nghiên cứu dị thường áp suất thành hệ.
  3. Nghiên cứu tai biến động đất – sóng thần: Nguyễn Hồng Phương (2004) đánh giá độ nguy hiểm động đất theo mô hình xác suất; Phạm Văn Thục (2001, 2004) nghiên cứu tiềm năng sóng thần; các công trình của Phan Trọng Trịnh & nnk. (2006, 2010a,b), Cao Đình Triều & nnk. (2007), Vũ Thanh Ca & nnk. (2008), Bùi Công Quế & nnk. (2010) đã xây dựng các kịch bản nguồn chấn.

Khoảng trống luận án giải quyết: Bổ sung số liệu thực đo từ các trạm GPS đặt trên các đảo thuộc vùng biển Việt Nam nhằm khắc phục tình trạng "vùng trống dữ liệu"; chuyển từ nghiên cứu ứng suất tương đối sang xác định đồng thời phương và độ lớn tuyệt đối của cả ba thành phần ứng suất ($S_v, S_{hmin}, S_{Hmax}$) trên phạm vi các bể trầm tích lớn; liên kết định lượng trường biến dạng và trường ứng suất phục vụ đánh giá năng lượng tích lũy động đất và tiềm năng sóng thần.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết và khung phân tích

  • Khái niệm địa động lực hiện đại: Luận án tiếp cận theo định nghĩa của Chu Văn Ngợi (2007), xác định kiến tạo – địa động lực hiện đại là toàn bộ các quá trình địa chất diễn ra trong giai đoạn hiện nay hoặc trong thời gian lịch sử có con người ghi nhận được.
  • Lý thuyết phân loại ứng suất Anderson (1951): Giả định bề mặt Trái Đất tiếp xúc chất lưu không chịu ứng suất cắt, do đó ứng suất thẳng đứng $S_v$ là một trong ba trục ứng suất chính ($S_1 \ge S_2 \ge S_3$). Trạng thái trượt lở đứt gãy được phân loại theo mối tương quan độ lớn giữa ba thành phần:
Cơ chế kiến tạo Ứng suất chính lớn nhất ($S_1$) Ứng suất chính trung gian ($S_2$) Ứng suất chính nhỏ nhất ($S_3$)
Đứt gãy thuận (Normal faulting) $S_v$ $S_{Hmax}$ $S_{hmin}$
Đứt gãy trượt bằng (Strike-slip faulting) $S_{Hmax}$ $S_v$ $S_{hmin}$
Đứt gãy nghịch (Reverse faulting) $S_{Hmax}$ $S_{hmin}$ $S_v$
  • Lý thuyết biến dạng hai chiều (2D): Từ trường vận tốc dịch chuyển ngang ($u_x, u_y$), tenxơ gradient vận tốc dịch chuyển $\mathbf{g}$ được tách thành tenxơ vận tốc biến dạng đối xứng $\mathbf{\dot{E}}$ và tenxơ vận tốc xoay phản đối xứng $\mathbf{\dot{\Omega}}$: $$\mathbf{g} = \mathbf{\dot{E}} + \mathbf{\dot{\Omega}}$$ $$\dot{\varepsilon}_x = \frac{\partial u_x}{\partial x}, \quad \dot{\varepsilon}y = \frac{\partial u_y}{\partial y}, \quad \dot{\varepsilon}{xy} = \frac{1}{2}\left(\frac{\partial u_x}{\partial y} + \frac{\partial u_y}{\partial x}\right)$$ Hai thành phần biến dạng chính ($\dot{\varepsilon}_1, \dot{\varepsilon}_2$) và góc phương vị $\theta$ được xác định qua đường chéo hóa ma trận. Các đại lượng bất biến biến dạng bao gồm:
  1. Bất biến thứ nhất (tốc độ trương nở/co ngót diện tích 2 chiều): $I_E = \frac{1}{2}(\dot{\varepsilon}_1 + \dot{\varepsilon}_2)$.
  2. Bất biến thứ hai ("độ lớn biến dạng"): $II_E = \sqrt{|\dot{\varepsilon}_1 \dot{\varepsilon}_2| / 2}$.
  3. Biến dạng trượt cực đại: $\dot{\gamma}_{max} = \dot{\varepsilon}_1 - \dot{\varepsilon}_2$.

Phương pháp nghiên cứu và công cụ kỹ thuật

  • Tính toán trường biến dạng từ GPS: Sử dụng gói phần mềm QOCA (Quasi-Observation Combination Analysis, phát triển bởi Danan Dong tại NASA/JPL – Caltech) để phân tích kết hợp vận tốc các trạm định vị, phân chia mạng lưới thành 19 đa giác (T1 đến T19) để tính biến dạng trung bình nội mảng và ranh giới mảng. Sử dụng phương pháp nội suy Kriging trên lưới $1^\circ \times 1^\circ$ và biểu diễn không gian bằng phần mềm đồ họa GMT (Generic Mapping Tools).
  • Xác định các thành phần ứng suất từ số liệu giếng khoan:
    1. Phương ứng suất ngang cực đại $\alpha[S_{Hmax}]$: Phân tích hình ảnh siêu âm và điện trở thành giếng (CBIL, FMI); nhận dạng phương sập lở thành giếng BO (song song với $S_{hmin}$, vuông góc với $S_{Hmax}$) và khe nứt căng giãn nhân tạo DIF (song song với $S_{Hmax}$).
    2. Ứng suất thẳng đứng ($S_v$): Tính bằng phương pháp tích phân đường cong log mật độ đất đá (density log) theo độ sâu: $S_v = \int_0^z \rho(z) g , dz$.
    3. Áp suất lỗ rỗng ($P_p$): Đo trực tiếp qua thử vỉa hoặc tính toán từ log địa vật lý giếng khoan.
    4. Ứng suất ngang cực tiểu ($S_{hmin}$): Xác định từ áp suất đóng khe nứt trong các phép thử vỡ vỉa (Leak-Off Test – LOT, XLOT).
    5. Ứng suất ngang cực đại ($S_{Hmax}$): Ước lượng dựa trên lý thuyết ma sát giới hạn vỏ Trái Đất của Coulomb-Byerlee kết hợp hình học bề rộng vùng phá hủy BO và áp suất xuất hiện DIF.

Nguồn cơ sở dữ liệu

Số liệu thực hiện trong khuôn khổ đề tài KC09-11/06-10, KC09-11BS/06-10 và đề tài cơ bản mã số 105.09; cơ sở dữ liệu giếng khoan dầu khí do Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam (PVN), PVEP và VPI cung cấp; dữ liệu địa chấn nông phân giải cao từ Trung tâm Lưu trữ Địa chất và Viện Địa chất và Địa vật lý Biển; danh mục động đất toàn cầu NEIC và danh mục cơ cấu chấn tiêu CMT (1976–2011).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về khu vực nghiên cứu và lịch sử nghiên cứu

Chương này tổng kết bối cảnh kiến tạo Kainozoi của Biển Đông (diện tích $3,5 \times 10^6\text{ km}^2$, độ sâu trung bình 1.140 m, trũng nước sâu chiếm 15%, sườn lục địa 38%, thềm lục địa 47% diện tích). Biển Đông nằm trọn trong khối thạch quyển Sundaland, chịu tác động tương tác của các đới hút chìm Sunda, Philippines và đới xô húc Ấn – Âu Á.

Hoạt động kiến tạo trẻ (Pliocen – Đệ tứ) được tác giả phân vùng và mô tả chi tiết trên 7 khu vực:

  1. Vịnh Bắc Bộ và ngoài khơi Bắc Trung Bộ: Chịu khống chế của đới kéo dài ngoài khơi của đứt gãy Sông Hồng (trượt bằng phải từ 5 Ma, biên độ trượt ngang 9 m – 54 km). Rìa đông bắc bể Sông Hồng – tây nam Hải Nam xuất hiện hơn 100 điểm thoát khí hiện đại phát hiện qua sonar quét sườn; trung tâm bể có hệ đứt gãy dạng en echelon liên quan cấu trúc diapir.
  2. Ngoài khơi Trung Trung Bộ: Hệ đứt gãy phương kinh tuyến $109^\circ\text{Đ}$ (hoặc $110^\circ\text{Đ}$) và TB–ĐN biểu hiện không liên tục, đi kèm hoạt động núi lửa Đệ tứ tại đảo Cồn Cỏ, Lý Sơn và hiện tượng trượt lở ngầm.
  3. Ngoài khơi Nam Trung Bộ và Nam Bộ: Hoạt động kiến tạo trẻ diễn ra mạnh; đới trượt Tuy Hòa (TB–ĐN) chuyển hướng sang á kinh tuyến về phía đảo Phú Quý; ghi nhận núi lửa ngầm Hòn Tro (phun trào năm 1923); các đứt gãy cắt qua lớp phủ Pliocen – Đệ tứ với biên độ thẳng đứng 30–40 m.
  4. Bắc Biển Đông: Đứt gãy trẻ mật độ thưa, phát triển chủ yếu tại khối nâng Dongsha (phương ĐĐB–TTN) và ven bờ Đài Loan.
  5. Trung tâm Biển Đông: Đáy biển là vỏ đại dương cổ, đứt gãy chỉ biểu hiện phá hủy nhỏ, không kèm dịch chuyển lớn.
  6. Nam Biển Đông: Đới hút chìm cổ Palawan – Tây Bắc Borneo đã ngừng hoạt động nghịch chờm.
  7. Đông Biển Đông: Khu vực hoạt động mạnh nhất với máng sâu Manila – nơi thạch quyển Biển Đông hút chìm về phía đông dưới mảng Philippines, tập trung hoạt động địa chấn dày đặc.

Chương 2: Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu

Chương này thiết lập hệ thống công thức toán học và cơ sở vật lý cho hai trục phương pháp tiếp cận:

  • Xây dựng mô hình biến dạng đàn hồi 2 chiều: Thiết lập tenxơ biến dạng từ mạng lưới tam giác/đa giác đo lặp GPS, giải thuật tách tenxơ đối xứng và phản đối xứng, xác định hai trục biến dạng chính $\dot{\varepsilon}_1, \dot{\varepsilon}2$, tính toán bất biến biến dạng $I_E, II_E$ và biến dạng trượt cực đại $\dot{\gamma}{max}$. Trình bày quy trình vận hành phần mềm QOCA.
  • Cơ sở xác định trạng thái ứng suất in situ: Ứng dụng lý thuyết cân bằng lực ngầm, chuẩn hóa các tiêu chuẩn phân loại Anderson. Quy chuẩn hóa quy trình phân tích giếng khoan: minh giải phương $\alpha[S_{Hmax}]$ qua dấu vết BO và DIF trên ảnh quét thành giếng; tích phân log mật độ xác định gradient $S_v$; xử lý biểu đồ áp suất thử vỡ vỉa LOT/XLOT thu nhận $S_{hmin}$; mô hình hóa giới hạn ma sát Byerlee để chặn biên giá trị $S_{Hmax}$.

Chương 3: Vận tốc biến dạng khu vực Biển Đông Việt Nam và các vùng lân cận theo số liệu chuyển dịch GPS

Chương 3 trình bày kết quả tính toán định lượng biến dạng từ mạng quan trắc trắc địa vệ tinh. Tác giả phân chia không gian thành 19 đa giác tính toán (gồm 14 đa giác nội mảng T1–T14 và 5 đa giác ranh giới mảng T15–T19).

                              MẠNG LƯỚI ĐA GIÁC TÍNH TOÁN QOCA
  • Các vùng nội mảng Biển Đông có tốc độ biến dạng rất nhỏ, dao động dưới 10 nano-strain/năm ($10^{-8}$/năm). Giá trị này nằm trong khoảng trung gian giữa các khu vực hoạt động kiến tạo mạnh ranh giới mảng ($>10$ nano-strain/năm) và các vùng lõi lục địa ổn định ($<0,1$ nano-strain/năm), chứng minh thạch quyển Biển Đông thể hiện hoạt động kiến tạo hiện đại yếu.
  • Phân tích trường biến dạng chính và biến dạng trương nở 2 chiều ($I_E$) cho thấy: Khu vực Nam Biển Đông và thềm Sunda mang giá trị biến dạng trương nở dương, phản ánh ưu thế của chế độ tách giãn và trượt bằng.
  • Xu thế tách giãn tại Nam Biển Đông khẳng định đới hút chìm cổ Palawan – Borneo hiện không còn hoạt động ép co thạch quyển.

Chương 4: Trường ứng suất kiến tạo hiện đại khu vực Biển Đông Việt Nam và các vùng lân cận

Chương 4 cung cấp bức tranh chi tiết về phương và độ lớn ba thành phần ứng suất từ giếng khoan dầu khí:

  • Phương nén ngang cực đại $\alpha[S_{Hmax}]$:
    • Bể Cửu Long: $\alpha[S_{Hmax}]$ định hướng từ BTB–NĐN đến Bắc–Nam.
    • Bể Nam Côn Sơn: $\alpha[S_{Hmax}]$ chuyển đổi sang phương chủ đạo ĐB–TN.
    • Trên toàn khu vực, trường phương ứng suất có sự biến đổi phù hợp với cơ chế dịch chuyển của các mảng xung quanh và các đới trượt cắt quy mô lớn.
  • Độ lớn ba thành phần ứng suất:
    • Ứng suất thẳng đứng $S_v$: Gradient $S_v$ tại các bể Sông Hồng, Phú Khánh, Cửu Long và Nam Côn Sơn đạt giá trị chuẩn từ 2,15 đến 2,30 g/cm³ (tương đương 21,5 – 23,0 MPa/km).
    • Ứng suất ngang cực tiểu $S_{hmin}$: Giá trị $S_{hmin}$ xác định từ các phép thử LOT tại các tầng trầm tích có áp suất bình thường chiếm khoảng 65–85% giá trị $S_v$.
    • Ứng suất ngang cực đại $S_{Hmax}$: Ước tính trong điều kiện xuất hiện DIF và giới hạn ma sát cho thấy $S_{Hmax}$ đạt tỷ lệ khoảng 70% đến 110% giá trị $S_v$.
  • Cơ chế đứt gãy hiện đại: Tương quan độ lớn giữa ba thành phần ứng suất ($S_v \approx S_{Hmax} > S_{hmin}$) chỉ ra rằng phần lớn thềm lục địa Việt Nam nằm trong chế độ ứng suất chuyển tiếp giữa trượt bằng và thuận, hoàn toàn phù hợp với kết quả trường biến dạng GPS.

Chương 5: Tai biến động đất – sóng thần khu vực Biển Đông Việt Nam

Chương này thực hiện liên kết cơ học giữa trường biến dạng và trường ứng suất nhằm phân tích hiểm họa:

  • So sánh hướng trục biến dạng nén ngang chính từ GPS và phương ứng suất nén ngang $\alpha[S_{Hmax}]$ từ giếng khoan chứng minh mức độ tương đồng cao, khẳng định độ tin cậy của mô hình tính toán.
  • Ứng dụng bài toán ngược tenxơ xác định trường vận tốc ứng suất liên tục. Tính toán định lượng hai đại lượng vật lý địa chấn quan trọng:
    1. Vận tốc biến đổi mật độ năng lượng biến dạng ($d\bar{W}/dt$): Cho thấy các đới tích tụ năng lượng cao tập trung chủ yếu ở rìa đông (máng Manila) và cục bộ tại một số đoạn đứt gãy trượt bằng ven bờ miền Trung.
    2. Vận tốc tích lũy moment địa chấn ($dM_0/dt$): Tốc độ tích lũy moment ở vùng nội mảng Biển Đông đạt mức thấp, cho thấy chu kỳ lặp lại của các trận động đất mạnh ($M > 6,5$) trong thềm lục địa là rất dài.
  • Đánh giá nguy cơ sóng thần: Nguồn phát sinh sóng thần nguy hiểm nhất đe dọa trực tiếp dải bờ biển Việt Nam là đới hút chìm máng sâu Manila ở phía Đông Biển Đông. Các nguồn sinh chấn nội mảng trên thềm lục địa Việt Nam chủ yếu mang cơ chế trượt bằng và thuận với độ sâu chấn tiêu nông nhưng cường độ tích lũy thấp, ít có khả năng tạo ra các biến dạng nâng hạ đáy biển quy mô lớn để phát sinh sóng thần tàn phá.

Kết quả và những đóng góp mới

Luận án đã đạt được các kết quả khoa học cụ thể và đóng góp mới sau:

  1. Định lượng vận tốc biến dạng hiện đại: Xác định vận tốc biến dạng kiến tạo khu vực Biển Đông theo số liệu quan trắc GPS đạt giá trị nhỏ hơn 10 nano-strain/năm. Kết quả này chứng minh Biển Đông thuộc kiểu thạch quyển hoạt động kiến tạo hiện đại ở mức độ yếu, chuyển tiếp giữa đới hoạt động mạnh ($>10$ nano-strain/năm) và khối lục địa ổn định ($<0,1$ nano-strain/năm).
  2. Xác lập cơ chế biến dạng – ứng suất chủ đạo: Chứng minh trường ứng suất và biến dạng kiến tạo hiện đại khu vực thềm lục địa và Biển Đông Việt Nam tuân theo chế độ trượt bằng kết hợp tách giãn, thuận lợi cho sự hoạt động của các đứt gãy trượt bằng và đứt gãy thuận.
  3. Làm sáng tỏ địa động lực Nam Biển Đông: Phát hiện xu thế biến dạng tách giãn chiếm ưu thế tại khu vực Nam Biển Đông, từ đó cung cấp luận cứ cơ học khẳng định đới hút chìm cổ Tây Bắc Palawan – Borneo đã ngừng hoạt động trong giai đoạn hiện đại.
  4. Xây dựng bộ thông số ba thành phần ứng suất hoàn chỉnh: Lần đầu tiên xác định đầy đủ phương và độ lớn tuyệt đối của cả ba thành phần ứng suất ($S_v, S_{hmin}, S_{Hmax}$) cho các bể trầm tích Sông Hồng, Phú Khánh, Cửu Long và Nam Côn Sơn từ tài liệu giếng khoan sâu.
  5. Kiến nghị và giải pháp ứng dụng:
    • Đề xuất sử dụng hướng và độ lớn trường ứng suất để tối ưu hóa quỹ đạo khoan thăm dò dầu khí, giảm thiểu nguy cơ nứt vỡ và sập lở thành giếng.
    • Ứng dụng tốc độ tích lũy moment địa chấn và mật độ năng lượng biến dạng vào mô hình phân vùng hiểm họa động đất phục vụ quy hoạch các nhà máy điện hạt nhân và công trình trọng điểm ven biển miền Trung.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Mạng lưới trạm đo GPS phân bố trên các đảo và cấu trúc ngầm giữa Biển Đông còn thưa thớt do điều kiện địa lý; số lượng giếng khoan có tài liệu ảnh quét thành giếng phân giải cao (FMI, CBIL) và phép thử vỡ vỉa chuyên sâu (XLOT) tập trung chủ yếu ở các cấu trúc dầu khí truyền thống, chưa bao phủ đồng đều toàn bộ các vùng nước sâu.
  • Hướng nghiên cứu tiếp: Mở rộng và duy trì đo đạc định kỳ mạng lưới trạm GPS liên tục trên các đảo; bổ sung số liệu giếng khoan tại các bể trầm tích nước sâu; ứng dụng mô hình đàn nhớt phi tuyến 3D để mô phỏng chi tiết hơn cơ chế truyền ứng suất từ các đới hút chìm xung quanh vào nội mảng Biển Đông.

Giá trị tham khảo

  • Đối với nghiên cứu sinh và giảng viên chuyên ngành Địa chất, Địa vật lý, Địa động lực: Cung cấp khung phương pháp luận hoàn chỉnh về xử lý số liệu GPS bằng QOCA và quy trình tính toán tenxơ ứng suất giếng khoan từ tài liệu log mật độ, LOT, BO và DIF.
  • Đối với kỹ sư công nghệ dầu khí và địa kỹ thuật công trình: Cung cấp thông số gradient ứng suất thực tế ($S_v, S_{hmin}, S_{Hmax}$) tại các bể Sông Hồng, Phú Khánh, Cửu Long, Nam Côn Sơn để thiết kế tỷ trọng dung dịch khoan, tính toán độ ổn định thành giếng và thiết kế công trình ngầm biển.
  • Đối với cơ quan quản lý và quy hoạch chính sách: Cung cấp cơ sở khoa học về vùng nguồn địa chấn và kịch bản nguồn phát sinh sóng thần phục vụ phòng chống thiên tai ven biển.

Câu hỏi thường gặp

1. Vận tốc biến dạng kiến tạo hiện đại tại khu vực Biển Đông đạt giá trị bao nhiêu?

Theo tính toán từ dữ liệu chuyển dịch GPS thông qua phần mềm QOCA, vận tốc biến dạng kiến tạo hiện đại khu vực Biển Đông nhỏ hơn 10 nano-strain/năm (trong đó phần lõi khối Sundaland nhỏ hơn 7 nano-strain/năm). Giá trị này phản ánh mức độ hoạt động kiến tạo yếu trong giai đoạn hiện đại.

2. Chế độ ứng suất kiến tạo hiện đại trên thềm lục địa Việt Nam thuộc loại nào theo phân loại Anderson?

Trường ứng suất tại các bể trầm tích thềm lục địa Việt Nam có đặc điểm $S_v \approx S_{Hmax} > S_{hmin}$ (với $S_{Hmax}$ dao động trong khoảng 70% đến 110% $S_v$, $S_{hmin}$ khoảng 65% đến 85% $S_v$). Đây là trạng thái trung gian chuyển tiếp giữa cơ chế đứt gãy thuận và đứt gãy trượt bằng.

3. Đới hút chìm cổ Palawan – Borneo ở phía Nam Biển Đông có còn hoạt động trong giai đoạn hiện tại không?

Kết quả phân tích biến dạng trương nở 2 chiều ($I_E$) từ GPS và mặt cắt địa chấn cho thấy khu vực Nam Biển Đông đang ở trạng thái biến dạng tách giãn chủ đạo. Điều này chứng minh đới hút chìm cổ Tây Bắc Palawan – Borneo đã ngừng hoạt động nghịch chờm trong giai đoạn hiện đại.

4. Vùng nguồn phát sinh động đất – sóng thần nguy hiểm nhất đối với vùng biển Việt Nam nằm ở đâu?

Vùng nguồn sinh chấn và sóng thần nguy hiểm nhất trong khu vực nghiên cứu là đới hút chìm máng sâu Manila nằm ở phía Đông Biển Đông, nơi mảng Biển Đông đang hút chìm tích cực về phía đông dưới mảng thạch quyển Philippines.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Nguyễn Văn Hướng đã tích hợp thành công số liệu đo chuyển dịch GPS và tài liệu địa vật lý giếng khoan để làm sáng tỏ bức tranh biến dạng và trường ứng suất kiến tạo hiện đại khu vực Biển Đông. Kết quả nghiên cứu khẳng định Biển Đông có tốc độ biến dạng kiến tạo nội mảng nhỏ hơn 10 nano-strain/năm, chịu sự chi phối của chế độ ứng suất trượt bằng kết hợp tách giãn. Công trình cung cấp hệ thống luận cứ cơ học định lượng quan trọng phục vụ công tác định hướng thi công giếng khoan dầu khí và đánh giá rủi ro động đất – sóng thần cho các công trình hạ tầng ven biển Việt Nam.