Nghiên Cứu Đặc Điểm Hoạt Động Động Đất Khu Vực Biển Đông

Luận án tiến sĩ phân tích đặc điểm hoạt động động đất khu vực biển Đông, cung cấp cái nhìn sâu sắc về địa chất và rủi ro thiên tai.

• Tác giả: Vũ Thị Hoãn
• Người hướng dẫn: TSKH Ngô Thị Lư
• Trường học: Trường Đại Học Mỏ - Địa Chất
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Địa Vật Lý
• Đề tài: Đặc Điểm Hoạt Động Động Đất Khu Vực Biển Đông
• Loại tài liệu: Luận Án Tiến Sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Đặc Điểm Hoạt Động Động Đất Biển Đông

Khu vực Biển Đông là một trong những vùng có hoạt động địa chấn mạnh mẽ nhất trên thế giới. Nghiên cứu về động đất Biển Đông không chỉ giúp hiểu rõ hơn về các hiện tượng tự nhiên mà còn có ý nghĩa quan trọng trong việc dự báo và giảm thiểu thiệt hại do động đất gây ra. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng khu vực này nằm trên ranh giới giữa hai vành đai động đất lớn, dẫn đến nguy cơ cao về động đất và sóng thần.

1.1. Đặc Điểm Kiến Tạo Khu Vực Biển Đông

Khu vực Biển Đông nằm trên ranh giới giữa mảng biển Philippine và mảng Âu-Á. Sự dịch chuyển của các mảng này tạo ra áp lực lớn, dẫn đến hoạt động địa chấn thường xuyên. Nghiên cứu cho thấy rằng các trận động đất mạnh thường xảy ra tại các khu vực tiếp giáp giữa các mảng.

1.2. Tình Hình Nghiên Cứu Động Đất Tại Biển Đông

Nhiều nghiên cứu đã được thực hiện để đánh giá đặc điểm hoạt động động đất tại Biển Đông. Tuy nhiên, các kết quả vẫn còn thiếu tính đồng nhất và cần được cập nhật thường xuyên để đảm bảo độ chính xác trong dự báo.

II. Vấn Đề Và Thách Thức Trong Nghiên Cứu Động Đất Biển Đông

Mặc dù đã có nhiều nghiên cứu về động đất Biển Đông, nhưng vẫn còn nhiều thách thức trong việc thu thập và phân tích dữ liệu. Các vấn đề như thiếu hụt số liệu lịch sử và sự không đồng nhất trong các phương pháp nghiên cứu đã ảnh hưởng đến độ tin cậy của các kết quả.

2.1. Thiếu Hụt Dữ Liệu Lịch Sử

Việc thiếu hụt dữ liệu lịch sử về động đất đã làm khó khăn trong việc đánh giá chính xác các đặc điểm hoạt động động đất. Nhiều trận động đất mạnh không được ghi nhận đầy đủ, dẫn đến việc thiếu thông tin quan trọng.

2.2. Sự Không Đồng Nhất Trong Phương Pháp Nghiên Cứu

Các phương pháp nghiên cứu khác nhau đã dẫn đến sự không đồng nhất trong kết quả. Việc áp dụng các phương pháp thống kê và mô hình hóa cần được chuẩn hóa để đảm bảo tính chính xác và đáng tin cậy.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Đặc Điểm Hoạt Động Động Đất

Để nghiên cứu đặc điểm hoạt động động đất tại Biển Đông, nhiều phương pháp đã được áp dụng. Các phương pháp này bao gồm phân tích hồi quy, mô hình hóa địa chất và phương pháp phân bố cực trị tổng quát (GEV).

3.1. Phương Pháp Phân Tích Hồi Quy

Phân tích hồi quy giúp xác định mối quan hệ giữa các biến số và độ lớn động đất. Phương pháp này đã được sử dụng để đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến động đất tại Biển Đông.

3.2. Mô Hình Hóa Địa Chất

Mô hình hóa địa chất cho phép nghiên cứu các cấu trúc địa chất và sự dịch chuyển của các mảng. Phương pháp này giúp hiểu rõ hơn về nguyên nhân động đất và các yếu tố tác động.

3.3. Phương Pháp Phân Bố Cực Trị Tổng Quát GEV

Phương pháp GEV được áp dụng để dự đoán độ lớn động đất cực đại (Mmax) trong tương lai. Phương pháp này đã cho thấy tính khả thi cao trong việc đánh giá nguy cơ động đất tại Biển Đông.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Nghiên Cứu Động Đất Biển Đông

Kết quả nghiên cứu về đặc điểm hoạt động động đất có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, từ quy hoạch đô thị đến cảnh báo thiên tai. Việc hiểu rõ về động đất giúp các cơ quan chức năng có biện pháp phòng ngừa hiệu quả.

4.1. Cảnh Báo Thiên Tai

Nghiên cứu động đất giúp xây dựng hệ thống cảnh báo sớm, giảm thiểu thiệt hại do động đất và sóng thần gây ra. Các thông tin từ nghiên cứu có thể được sử dụng để phát triển các mô hình cảnh báo hiệu quả.

4.2. Quy Hoạch Đô Thị An Toàn

Kết quả nghiên cứu cung cấp thông tin quan trọng cho việc quy hoạch đô thị, đảm bảo an toàn cho các công trình xây dựng. Việc xác định các khu vực có nguy cơ cao giúp các nhà quy hoạch đưa ra quyết định hợp lý.

V. Kết Luận Về Nghiên Cứu Đặc Điểm Hoạt Động Động Đất

Nghiên cứu về đặc điểm hoạt động động đất khu vực Biển Đông là một nhiệm vụ quan trọng và cấp thiết. Kết quả nghiên cứu không chỉ giúp hiểu rõ hơn về động đất mà còn có ý nghĩa lớn trong việc dự báo và giảm thiểu thiệt hại.

5.1. Tương Lai Của Nghiên Cứu Động Đất

Nghiên cứu trong tương lai cần tập trung vào việc cập nhật dữ liệu và cải thiện các phương pháp nghiên cứu. Việc áp dụng công nghệ mới sẽ giúp nâng cao độ chính xác trong dự báo động đất.

5.2. Ý Nghĩa Khoa Học Và Thực Tiễn

Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao nhận thức về nguy cơ động đất và sóng thần. Điều này không chỉ giúp bảo vệ tính mạng con người mà còn bảo vệ tài sản và môi trường.

Trích đoạn nội dung tài liệu

phần mở đầu, 4 chƣơng, kết luận, kiến nghị, danh mục tài liệu tham khảo và phụ lục. Toàn bộ luận án đƣợc trình bày trong 114 trang giấy khổ A4 với 49 hình vẽ và 14 bảng. Các chƣơng trong luận án: - Chƣơng 1: Giới thiệu tổng quan về các nghiên cứu đặc điểm hoạt động động đất, dự báo động đất, các thành tựu đã đạt đƣợc cùng với những hạn chế. Làm rõ tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu.

- Chƣơng 2: Bao gồm hai nội dung, một là trình bày về các nguồn số liệu động đất đƣợc thu thập, hai là trình bày các phƣơng pháp để thu thập, xử lý số liệu động đất, phƣơng pháp cửa sổ không thời gian để tách TC - DC, các phƣơng pháp thống kê để đánh giá tính địa chấn và phƣơng pháp GEV dự báo độ lớn động đất cực đại. - Chƣơng 3: Dành cho việc thành lập danh mục động đất (DMĐĐ)thống nhất khu vực Biển Đông trên cơ sở thiết lập các hàm tƣơng quan giữa các loại magnitude khác nhau để thống nhất magnitude động đất về một thang độ lớn moment duy nhất (Mw). Để đảm bảo tính độc lập của các sự kiện, đã tiến hành tách các nhóm TC, DC bằng phƣơng pháp cửa sổ không gian thời gian. - Chƣơng 4: Làm sáng tỏ đặc điểm hoạt động động đất khu vực Biển Đông trên cơ sở xem xét phân bố chấn tâm động đất trong không gian, phân bố động đất cực đại theo thời gian, tần suất xuất hiện động đất, mức 7 đại diện của động đất, tiến trình thời gian động đất.

Trên cơ sở phân tích diễn biến không gian, thời gian của các loạt TC, DC từ 6 trận động đất mạnh khu vực Biển Đông làm sáng tỏ quá trình phát triển trong vùng nguồn của chúng. Trên cơ sở áp dụng phƣơng pháp GEV cho tập số liệu từ DMĐĐ thống nhất, đã tiến hành đánh giá độ lớn động đất cực đại khu vực Biển Đông nói chung, cho vùng Philippine nói riêng và kiểm tra tính phù hợp của phƣơng pháp phân bố cực trị tổng quát trên cơ sở so sánh các kết quả nhận đƣợc với các kết quả từ các công bố trƣớc đây. 8 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ĐỘNG ĐẤT KHU VỰC BIỂN ĐÔNG VÀ LÂN CẬN Hoạt động kiến tạo địa động lực hiện đại là một trong các nguyên nhân chính gây ra động đất. Vì vậy, để nghiên cứu tính địa chấn và đánh giá độ lớn động đất cực đại cho một khu vực bất kì cần phải đánh giá sơ bộ các đặc điểm kiến tạo địa động lực hiện đại khu vực đó.

Đặc điểm kiến tạo - địa động lực hiện đại khu vực Biển Đông và kế cận Động đất thƣờng là kết quả của sự giải phóng đột ngột năng lƣợng trong vỏ trái đất. Năng lƣợng này đƣợc tích lũy từ những hoạt động kiến tạo địa động lực hiện đại không chỉ trong khu vực nghiên cứu mà còn cả những vùng lân cận. Do vậy khi nghiên cứu đặc điểm hoạt động động đất khu vực Biển Đông (BĐ) cần xem xét khu vực này trong bình đồ kiến trúc hiện đại của khu vực rộng hơn, khu vực Đông Nam Á. Đông Nam Á (ĐNA) đƣợc đánh giá là nơi có các hoạt động kiến tạo, địa động lực mạnh, đa dạng, phức tạp (Nguyễn Kim Lạp, 1983, 1986; Hayes D., 1994; Ngo Thi Lu, 2003; Ngô Thị Lƣ, Rogozhin E.A, 2008a, 2008b; Cao Đình Triều và nnk, 2009a, 2009b; Phan Trọng Trịnh 2010b; Lê Huy Minh và nnk, 2014).

Trên cơ sở phân tích tính địa chấn và các hoạt động kiến tạo địa động lực hiện đại, các tác giả Ngô Thị Lƣ và Rogozhin E.A đã thành lập sơ đồ địa động lực hiện đại khu vực ĐNA (hình 1. Trong công trình này, khu vực ĐNA đƣợc chia thành 6 khối: I. Tibet-Hymalaya, II. Đông nam Trung Quốc, III.

Đông Dƣơng, IV-Biển Nam Trung Quốc, V- Thềm Sunda, VI. Sự dịch chuyển tƣơng đối của các khối này khá đa dạng cả về hƣớng và độ lớn. Điểm đáng chú ý trong công trình này là các tác giả đã xây dựng sơ đồ phân bố chấn tâm các trận động đất mạnh và diễn biến 9 không gian-thời gian của quá trình DC chính động đất Sumatra ngày 26.2004 để xác định đƣợc hƣớng phát triển ứng suất của các khối mảng.1: Sơ đồ địa động lực hiện đại Đông Nam Á (Ngô Thị Lư, Rogozhin E. Chú thích cho hình 1.1: 1-Chấn tâm các trận động đất mạnh và số thứ tự của chúng: a- thiếu lời 10 giải cơ cấu chấn tiêu, b- với lời giải cơ cấu chấn tiêu (vùng gạch-vùng sóng nén); 2, 3- kích thƣớc và hình dạng của vùng chấn tiêu động đất với hƣớng phân bố đám mây tiền chấn và dƣ chấn: 2- theo không gian, 3- theo tiến trình thời gian; 4, 5- các đứt gãy chính, hoạt động trong Kainozoi muộn: 4- Dịch chuyển ngang (a-Đới Benhiop, b- sụt lún khác); 6- các cấu trúc giãn: a- Rãnh sâu ven biển, b- Bể trầm tích trong giới hạn lục địa và thềm lục địa; 7- Vành đai hố nƣớc sâu ven bờ biển; 8, 9- Các vec tơ dịch chuyển: 8- của mảng thạch quyển chính, 9- của các khối phần đông nam mảng Âu-Á.

Các mảng chính đƣợc ký hiệu bằng các chữ: EU- Âu-Á, IN- Ấn-Úc, P-Thái Bình Dƣơng, PH-các vi mảng Phillipine. Các chữ số La Mã ký hiệu cho các khối: I. Tibet-Hymalaya, II.Đông nam Trung Quốc, III. Đông Dƣơng, IV-Biển Nam Trung Quốc, V- Thềm Sunda, VI.

Các số trong các ô vuông ký hiệu cho các đứt gãy: 1-Sụt lún tiếp giáp chính, 2- Siaoiang, 3- Phancheng-Línan, 4- Đông Giang-Chingiangpy, 5- Sông Hồng, 6- Sagaing, 7- Xuyên Đông Dƣơng, 8- Phillipine, 9- Hainanh- Natuna, 10- Tuyến Lupar, 11- Sorong, 12- Semanko, 13- Sulavesi Palavan.1 cũng cho thấy BĐ là phần trung tâm của ĐNA do đó BĐ chịu tác động kiến tạo nhiều chiều và các bối cảnh địa động lực phức tạp trong không gian và theo thời gian. Một mặt BĐ thuộc phần rìa Đông Nam của mảng thạch quyển lục địa Âu - Á, nơi có sự giáp nối và cùng tác động của các mảng thạch quyển Thái Bình Dƣơng và mảng Ấn - Úc. Mặt khác, nó nằm trong đai động Tây Thái Bình Dƣơng, nơi đã và đang xảy ra quá trình tiêu biến của vỏ đại dƣơng dƣới gầm lục địa Âu - Á (Lê Duy Bách, 2013). Đặc trƣng động học của khu vực BĐ và kế cận đƣợc các tác giả Nguyễn Văn Lƣơng và Cao Đình Triều nghiên cứu thông qua việc phân tích số liệu cơ cấu chấn tiêu của 20 trận động đất 3.

Các hình thái phân bố ứng suất kiến tạo trong khu vực này 11 đƣợc thể hiện nhƣ hình 1.2: Đặc điểm phân bố ứng suất kiến tạo khu vực Biển Đông và lân cận (Nguyễn Văn Lương và Cao Đình Triều, 2014). Gần đây, sự phát triển bùng nổ của công nghệ viễn thám đã tạo cho các nhà khoa học một công cụ hữu dụng để nghiên cứu sự dịch chuyển và biến dạng vỏ trái đất. Trên cơ sở sử dụng các số liệu đo lặp lƣới GPS (Hệ thống Định vị Toàn cầu-Global Positioning System) trong thời gian 4/2007- 4/2010 và 2012-2013, các tác giả đã nhận đƣợc các kết quả tính toán với sai số nhỏ và cho phép đánh giá biến dạng khu vực Biển Đông Việt Nam với 12 một số đặc trƣng chính (Phan Trọng Trịnh và nnk, 2010a, 2010b, 2011, 2012; Lê Huy Minh và nnk, 2014) (hình 1.3): - Biến dạng của khu vực BĐ chịu sự chi phối chủ yếu do sự đụng độ giữa mảng Ấn Úc và mảng Âu Á với tốc độ biến đổi 2-15 nm/năm. - Phía Bắc BĐ đang đóng lại theo phƣơng Tây Tây Bắc-Đông Đông Nam với tốc độ cỡ 77mm/năm.

Mảng Bắc BĐ cắm dƣới Philippine tại trũng Manila về phía Đông-Đông Nam với tốc độ dịch chuyển không đều 30-39 mm/năm về phía Đông và 8-11 mm/năm về phía Nam. - Phía Nam BĐ có tốc độ biến đổi nhỏ hơn phía Bắc và có hƣớng dịch chuyển về phía Đông Nam với tốc độ 22 mm/năm về phía Đông và 7-11 mm/năm về phía Nam. - Vùng Nam và Tây Nam BĐ hầu nhƣ không bị biến đổi lớn (đứt gãy 110 nếu đang hoạt động thì tốc độ dịch chuyển cũng rất nhỏ). Hoạt động động đất, núi lửa và kiến tạo trẻ là minh chứng rõ ràng và cụ thể về mức độ hoạt động của đứt gãy, đặc biệt là các đứt gãy hoạt động trong hiện tại, đó là một tiêu chí quan trọng để xác định một đứt gãy có phải là đứt gãy hoạt động và là đứt gãy sinh chấn hay không.

Các hệ thống đứt gãy hoạt động trên BĐ đƣợc nghiên cứu từ rất sớm. Ban đầu là những công trình điều tra nghiên cứu về địa chất kiến tạo BĐ Việt Nam và sau này là BĐ (Taylor B.,1980; Bùi Công Quế và Phạm Tiến Long, 1995;Bùi Công Quế và Phùng Văn Phách, 2001; Bùi Công Quế và nnk, 2014; Le Van De (1986), Phan Văn Quýnh và Võ Năng Lạc (1996),Tønnesson and Stein (2005), Galgana et al (2007), Hsu, Y.3: Sơ đồ vận tốc chuyển dịch tuyệt đối trong IGS05 của các trạm GPS trên Biển Đông (Phan Trọng Trịnh và nnk, 2011). Các tác giả công trình (Phan Trọng Trịnh& nnk, 2010a, 2010b, 2012) đã thu thập và kết hợp nhiều nguồn tài liệu khác nhau, đặc biệt là các số liệu địa chấn dầu khí do các công ty tìm kiếm, thăm dò dầu khí trong và ngoài nƣớc tiến hành ở vùng biển Việt Nam, các mặt cắt địa chấn nông 14 phân giải cao do nhiều cơ quan khác nhau thực hiện trong nhiều năm qua, để thành lập sơ đồ phân bố các đứt gãy trẻ khu vực BĐ Việt Nam và các vùng lân cận. Trên cơ sở kế thừa và bổ sung vào các kết quả nghiên cứu trƣớc đây, các tác giả Nguyễn Văn Lƣơng và Cao Đình Triều đã xác lập hệ thống các đứt gãy chính khu vực BĐ và lân cận, bao gồm 37 đứt gãy, trong đó có 22 đứt gãy thuộc khu vực ven biển và thềm lục địa Việt Nam; 3 đứt gãy thuộc khu vực Bắc BĐ (thềm lục địa Đông Nam Trung Quốc và 12 đứt gãy thuộc các khu vực giữa và nam BĐ (Trũng sâu BĐ, các quần đảo Trƣờng Sa, Hoàng Sa và thềm lục địa Nam BĐ).

Chúng phát triển theo 3 hƣớng chính Đông Bắc - Tây Nam và Đông Đông Bắc - Tây Tây Nam (19 đứt gãy), Tây Bắc - Đông Nam (7 đứt gãy) và á kinh tuyến (12 đứt gãy) (Nguyễn Văn Lƣơng và Cao Đình Triều, 2014). Tác giả Bùi Công Quế và cộng sự đã xem xét đặc điểm hoạt động địa chấn cùng với các đặc điểm hoạt động kiến tạo, trên cơ sở đó đã xây dựng đƣợc bản đồ các hệ thống đứt gãy hoạt động trên BĐ và kế cận (hình 1.