Chương 1. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu: Trình bày tổng quan về những khái niệm cơ bản trong nghiên cứu biến dạng vỏ Trái Đất; tổng quan về tình hình nghiên cứu biến dạng vỏ Trái Đất bằng phương pháp trắc địa ở Việt Nam; tổng quan về khả năng ứng dụng phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ ở Việt Nam và trên thế giới. Cơ sở lý thuyết xấp xỉ sóng nhỏ trong nghiên cứu biến dạng vỏ Trái Đất: Trình bày cơ sở lý thuyết của hàm sóng nhỏ DOG trên mặt cầu; cơ sở lý thuyết tính vận tốc chuyển dịch địa phương từ số liệu đo GNSS; cơ sở lý thuyết nội suy trường vận tốc chuyển dịch địa phương bằng phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ; cơ sở lý thuyết tính các đại lượng biến dạng của khu vực. Thực nghiệm tính toán các đại lượng biến dạng vỏ Trái Đất khu vực miền Bắc Việt Nam: Trình bày những phân tích đánh giá chất lượng mốc quan trắc và số liệu đo GNSS, đánh giá độ tin cậy của kết quả tính toán vận tốc chuyển dịch tuyệt đối trên khu vực miền Bắc Việt Nam; trình bày quy trình, phần mềm tính vận tốc chuyển dịch địa phương tại các điểm quan trắc, nội suy vận tốc chuyển dịch không gian cho các điểm lưới GRID đặc trưng cho trường vận tốc chuyển dịch khu vực, tính các đại lượng biến dạng vỏ Trái Đất trên khu vực Miền Bắc; trình bày kết quả tính toán thực nghiệm xác định trường biến dạng khu vực miền Bắc Việt Nam và thảo luận các vấn đề nghiên cứu nhằm làm rõ các ưu, nhược điểm cũng như khả năng ứng dụng của phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ trong tính toán xác định các đại lượng biến dạng vỏ Trái Đất ở quy mô khu vực.
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Những khái niệm cơ bản trong nghiên cứu biến dạng vỏ Trái Đất 1. Mảng kiến tạo Theo thuyết kiến tạo mảng, lớp ngoài cùng của Trái Đất (thạch quyển) là chất rắn gắn kết nằm trên một quyển yếu hơn là quyển mềm. Thạch quyển vỡ ra làm nhiều phần được gọi là mảng kiến tạo.
Bề mặt Trái Đất có thể chia ra thành bẩy (07) mảng chính, gồm: Mảng Thái Bình Dương, mảng Á-Âu, mảng Ấn Độ - Ôxtrâylia, mảng Châu Phi, mảng Bắc Mỹ, mảng Nam Mỹ, mảng Nam Cực và nhiều mảng kiến tạo nhỏ. Ranh giới giữa hai mảng kiến tạo là các đứt gãy, đứt gãy sâu hoặc các kiểu phá hủy tổng hợp khác. Sự chuyển động của quyển mềm làm cho các mảng kiến tạo bị chuyển động theo một tiến trình gọi là sự trôi dạt lục địa trên quyển mềm. Các mảng này di chuyển tương đối với nhau theo một trong ba dạng chính đó là: Hội tụ (xô húc vào nhau); tách giãn (trượt dọc với phương trượt gần như song song với phương tách dãn); trượt ngang (phương trượt vuông góc với phương tách dãn).
Các lực được tạo ra tại các ranh giới hình thành các dãy núi gây nên núi lửa phun trào và động đất. Hiện tượng này cùng với các quá trình kèm theo được gọi là hoạt động kiến tạo. Trong các mô hình động học thạch quyển, chuyển động của mảng hay khối được đại diện bởi vận tốc quay của phần nội mảng (nội khối) ổn định và được mô tả bằng véc tơ Ơ-le bao gồm 3 thành phần tọa độ điểm gốc và 3 thành phần vận tốc góc quay của véc tơ. Các thành phần góc quay Ơ-le có thể xác định chuyển động của mảng hoặc khối kiến tạo bằng các phương pháp khác nhau.
Tuy nhiên, hiện nay phương pháp trắc địa được coi là chính xác và tin cậy hơn cả vì đây là phương pháp hình học có định lượng. Để đơn giản hóa việc lập mô hình biến dạng mảng lục địa, một cách tiếp cận khá phổ biến là nhấn mạnh vai trò của các đứt gãy, đồng thời thừa nhận mô hình biến dạng gián đoạn trong lớp vỏ trên dễ vỡ hoặc đàn hồi và ứng dụng 7 phương pháp tiếp cận khối, trong đó mỗi khối bao gồm vùng nội khối ổn định nằm xa đứt gãy và đới biến dạng nằm kề đứt gãy. Khi nghiên cứu chuyển động phần nội khối, thành phần chuyển động đứng được coi bằng không. Ở khu vực rìa chuyển động mảng sẽ tạo ra sự phá hủy, nâng hạ theo các kiểu phá hủy tổng hợp khác nhau, nên thành phần chuyển động đứng của vỏ Trái Đất có sự thay đổi [17].
Khu vực Đông Nam Á trong đó có Việt Nam nằm ở phía đông nam của mảng Á-Âu và chủ yếu được hình thành bởi hoạt động kiến tạo tại ranh giới các mảng hay khối bao quanh, được thể hiện trên Hình 1. Bản đồ phân khối kiến tạo hiện đại khu vực Đông Nam Á [39] 8 Có thể nhận thấy, lãnh thổ Việt Nam nằm trên hai khối kiến tạo đó là khối Nam Trung Hoa (South China Block) và khối Sunda (Sundaland Block) mà ranh giới là đứt gãy Sông Hồng. Trong kiến tạo địa phương, thuật ngữ “khối kiến tạo” còn được dùng để chỉ những khối cấu trúc là yếu tố cấu thành của một khối trong kiến tạo khu vực [17]. Xét dưới góc độ chuyển động mặt và vỏ Trái Đất liên quan tới động đất, người ta phân biệt chuyển dịch đồng thời với động đất (coseismic displacement) và chuyển dịch giữa hai lần động đất (interseismic displacement).
Mô hình chuyển dịch mặt đất do động đất phụ thuộc vào từng loại đứt gãy gây nên động đất, chuyển động của khối kiến tạo được coi là tổng của chuyển dịch đồng thời với động đất và chuyển dịch giữa hai lần động đất [17]. Đứt gãy kiến tạo Đứt gãy (còn gọi là biến vị, đoạn tầng hoặc phay) là một hiện tượng địa chất liên quan tới các quá trình kiến tạo trong vỏ Trái Đất. Đứt gãy chia làm nhiều loại: Đứt gãy thuận, đứt gãy nghịch, đứt gãy ngang. Thông thường, đứt gãy thường xảy ra tại nơi có điều kiện địa chất không ổn định.
Đứt gãy kiến tạo, nhất là những đứt gãy lớn, chạy dài hàng trăm, hàng ngàn cây số qua nhiều vùng lãnh thổ với địa hình và kiến tạo khác nhau. Do nằm cách xa phần ranh giới của mảng kiến tạo nên các đứt gãy trên lãnh thổ Việt Nam là những đứt gãy nội mảng, các đứt gãy này đóng vai trò phân chia các khối thạch quyển cấp II, III và IV. Theo tác giả Cao Đình Triều [19], các đứt gãy cấp II thạch quyển (cấp 1 Việt Nam) có dấu hiệu hoạt động ở Việt Nam và lân cận bao gồm 11 đứt gãy, được ký hiệu là FII; các đứt gãy cấp III thạch quyển (cấp 2 Việt Nam) có dấu hiệu hoạt động ở Việt Nam và lân cận bao gồm 34 đứt gãy, được ký hiệu là F III. Hệ thống các đứt gẫy trên lãnh thổ Việt Nam được thống kê trong Bảng 1.
Hệ thống các đứt gẫy trên lãnh thổ Việt Nam [19] Đặc điểm Số Ký Hình thái - Hình động học Tên đới đứt gãy TT hiệu Phương Độ Bề Hướng cắm phát triển sâu rộng 9 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) 1. Đới đứt gãy cấp II thạch quyển (cấp I Việt Nam) 1 FII.1 Lai Châu - Điện Biên KT ?: 600 ÷ 800 TQ 30 2 FII.2 Sông Hồng TB ĐB: 600 ÷ 700 TQ 30 3 FII.3 Sông Lô TB TN: 600 ÷ 700 TQ 30 4 FII.4 Bắc Hoàng Sa ĐB TB TQ 40 5 FII.5 Phú Lâm - Linh Cẩu ĐB TB TQ 30 6 FII.6 Ranh giới vỏ Đại Dương TQ 7 FII.7 Thuận Hải - Minh Hải ĐB TB: 500 ÷ 700 TQ 30 8 FII.8 Nam Côn Sơn - Tư Chính ĐB TQ 9 FII.9 Ba Tháp TB TN: 700 ÷ 800 TQ 30-40 10 FII.10 Natuna KT T TQ 30 TB, ĐB, 11 FII.11 Sarawak - Baram - Palawan TQ 30 ĐB 2. Đới đứt gãy cấp III thạch quyển (cấp II Việt Nam) 1 FIII.1 Phong Thổ TB TN: 650 ÷ 850 XV 20-30 2 FIII.2 Phan Sipan TB TN: 600 ÷ 800 XV 10-20 3 FIII.3 Mường La - Bắc Yên TB ĐB: 500 ÷ 700 XV 10-20 4 FIII.4 Sơn La TB ĐB: 600 ÷ 700 XV 30-40 Điện Biên - Sầm Nưa - 5 FIII.5 TB ĐB: 500 ÷ 800 XV 30-40 Thường Xuân Yên Minh - Bắc Kạn (Sông 6 FIII.6 Á KT T XV 10-20 Đáy) 7 FIII.7 Cao Bằng - Tiên Yên TB ĐB: 700 ÷ 800 XV 10-20 8 FIII.8 Cô Tô ĐB ĐN XV 10-20 9 FIII.9 Sông Cả TB ĐB: 500 ÷ 600 XV 20-30 10 FIII.10 Lôi Châu ĐB TB: 600 ÷ 750 XV 20-30 11 FIII.11 Rào Nậy TB TN: 600 ÷ 800 XV 20-30 12 FIII.12 Hải Nam ĐB ĐB: 600 ÷ 700 XV 20-30 A Lưới - Rào Quán - Sơn 13 FIII.13 ĐB ĐB: 600 ÷ 800 XV 20-30 Tây - Quy Nhơn 14 FIII.14 Kinh tuyến 110 (Phú Khánh) KT T XV 20-30 10 15 FIII.15 Ốc Tai Voi ĐB XV 20-30 16 FIII.16 Nam Hoàng Sa TB XV 10-20 17 FIII.17 Kinh tuyến 117 KT XV 20-30 18 FIII.18 Buôn Hồ TB ĐB: 400 ÷ 500 XV 20-30 19 FIII.19 Tuy Hòa ĐB ĐN: 500 ÷ 700 XV 20-30 20 FIII.20 Lộc Ninh - Hàm Tân TB TN: 600 ÷ 800 XV 20-30 21 FIII.21 Sông Pô Cô KT T: 600 ÷ 800 XV 30-40 22 FIII.22 Nam Du KT T XV 20-30 23 FIII.23 Tây Côn Sơn ĐB TB: 600 ÷ 700 XV 20-30 24 FIII.24 Đông Côn sơn ĐB TB: 500 ÷ 600 XV 10-20 25 FIII.25 Trường Sa VT XV 100 26 FIII.26 Palawa TB XV 10-20 27 FIII.27 Vũng Mây VT B XV 10-20 28 FIII.28 An Bang ĐB XV 10-20 29 FIII.29 Kiêu Ngựa ĐB ĐN XV 10-20 30 FIII.30 Tây Baram TB ĐB XV 10-20 31 FIII.31 Bắc Sarawak TB-VT TN-N XV 10-20 32 FIII.32 Đông Natuna KT Đ XV 20-30 33 FIII.33 Pantani KT Đ XV 20-30 34 FIII.34 Đông Malaysia TB ĐB XV 20-30 Chú thích: Cột 1: Số thứ tự của đứt gãy theo thống kê của bảng 1 Cột 2: Ký hiệu của đứt gãy dùng để tra cứu trên hình vẽ Cột 3: Tên đứt gãy Cột 4: Phương phát triển của đứt gãy: TB (Tây Bắc - Đông Nam); ĐB (Đông Bắc - Tây Nam); KT (Kinh tuyến); áKT (á Kinh tuyến); VT (Vĩ tuyến) và áVT (á Vĩ tuyến) Cột 5: Hướng cắm và góc cắm của đứt gãy: ĐB (Đông Bắc); TN (Tây Nam); B (Bắc) và N (Nam) 11 Cột 6: Mức độ xuyên cắt của đứt gãy: TQ - Đứt gãy Thạch quyển (có khả năng xuyên cắt và là ranh giới khối địa động lực thạch quyển); XV - Đứt gãy xuyên vỏ (xuyên cắt vỏ và là ranh giới khối địa động lực) Cột 7: Bề rộng ảnh hưởng (đới động lực) của đứt gãy Hệ thống đứt gãy trên lãnh thổ Việt Nam tập trung chủ yếu ở khu vực Tây Bắc, các đứt gãy đa phần có hướng Tây Bắc - Đông Nam hoặc hướng Bắc - Nam như thể hiện trong Hình 1.2 dưới đây: Hình 1.
