Luận án tiến sĩ: Ứng dụng phương pháp wavelet để phân tích vận tốc và biến dạng không gian

Luận án tiến sĩ nghiên cứu ứng dụng phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ và biến đổi wavelet trong phân tích vận tốc chuyển dịch và biến dạng không gian.

• Tác giả: Lại Văn Thủy
• Người hướng dẫn: GS. Đặng Hùng Võ
• Trường học: Viện Khoa Học Đo Đạc Và Bản Đồ
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Trắc Địa Bản Đồ
• Đề tài: Nghiên Cứu Ứng Dụng Phương Pháp Wavelet Trong Phân Tích Vận Tốc Và Biến Dạng Không Gian
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Những khái niệm cơ bản trong nghiên cứu biến dạng vỏ Trái Đất
• 1.2. Mảng kiến tạo
• 1.3. Đứt gãy kiến tạo
• 1.4. Các hướng nghiên cứu biến dạng vỏ Trái Đất
• 1.5. Tình hình nghiên cứu biến dạng vỏ Trái Đất bằng phương pháp trắc địa ở Việt Nam
• 1.6. Tổng quan về khả năng ứng dụng phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ trong trắc địa ở Việt Nam và trên thế giới
• 1.7. Tổng quan về phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ
• 1.8. Tổng quan về ứng dụng phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ trong trắc địa trên thế giới. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam
• 1.9. Kết luận Chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT XẤP XỈ SÓNG NHỎ TRONG NGHIÊN CỨU BIẾN DẠNG VỎ TRÁI ĐẤT
• 2.1. Cơ sở lý thuyết của hàm sóng nhỏ DOG trên mặt cầu
• 2.2. Tính vận tốc chuyển dịch địa phương từ số liệu đo GNSS
• 2.3. Nội suy trường vận tốc chuyển dịch địa phương bằng phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ
• 2.4. Tính các đại lượng biến dạng
• 2.5. Tính tensor gradient vận tốc
• 2.6. Tính tốc độ xoay (Rotation rate)
• 2.7. Tính tốc độ biến dạng (Strain rate)
• 2.8. Tính tốc độ trương nở (Dilatation rate)
• 2.9. Kết luận Chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM TÍNH TOÁN CÁC ĐẠI LƯỢNG BIẾN DẠNG VỎ TRÁI ĐẤT KHU VỰC MIỀN BẮC VIỆT NAM
• 3.1. Đánh giá, phân tích chất lượng số liệu thực nghiệm
• 3.2. Đánh giá, phân tích chất lượng mốc quan trắc
• 3.3. Đánh giá, phân tích chất lượng dữ liệu quan trắc
• 3.4. Đánh giá, phân tích kết quả tính vận tốc chuyển dịch tuyệt đối của các điểm trong mạng lưới quan trắc
• 3.5. Tính vận tốc chuyển dịch địa phương tại các điểm quan trắc
• 3.6. Sơ đồ quy trình tính toán
• 3.7. Xây dựng modul tính vận tốc chuyển dịch chung của khu vực
• 3.8. Kết quả tính vận tốc chuyển dịch chung của khu vực
• 3.9. Nội suy trường vận tốc chuyển dịch địa phương
• 3.10. Sơ đồ quy trình tính toán
• 3.11. Phần mềm phân tích, nội suy vận tốc chuyển dịch
• 3.12. Kết quả phân tích, nội suy trường vận tốc chuyển dịch. Tính các đại lượng biến dạng
• 3.13. Sơ đồ quy trình tính toán
• 3.14. Phần mềm tính toán các đại lượng biến dạng
• 3.15. Kết quả tính toán, biên tập bản đồ trường biến dạng khu vực miền Bắc Việt Nam
• 3.16. Đánh giá hiệu quả của phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ
• 3.17. Đánh giá kết quả phân tích biến dạng của phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ với phương pháp tính biến dạng Frank
• 3.18. Đánh giá kết quả tính biến dạng của phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ so với các kết quả tính biến dạng trên khu vực Miền Bắc trước đó
• 3.19. Thảo luận, đánh giá chung về phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ
• 3.20. Kết luận Chương 3
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN CỦA NGHIÊN CỨU SINH

Tóm tắt

I. Giới thiệu về phương pháp wavelet

Phương pháp wavelet là một công cụ mạnh mẽ trong phân tích tín hiệu và hình ảnh. Nó cho phép phân tích các tín hiệu không ổn định và biến đổi theo thời gian. Trong nghiên cứu này, phương pháp wavelet được áp dụng để phân tích vận tốc và biến dạng không gian của vỏ Trái Đất. Kỹ thuật này giúp xác định các đặc điểm của chuyển động địa chất một cách chính xác hơn so với các phương pháp truyền thống. Việc sử dụng phương pháp wavelet trong phân tích vận tốc cho phép phát hiện các biến đổi nhỏ trong chuyển động của vỏ Trái Đất, từ đó cung cấp thông tin quan trọng cho việc dự báo các hiện tượng địa chất. Theo nghiên cứu của Tape, C (2009), phương pháp này đã được áp dụng thành công ở nhiều quốc gia, cho thấy tính khả thi và hiệu quả của nó trong việc phân tích biến dạng không gian.

1.1. Lý thuyết cơ bản về phương pháp wavelet

Lý thuyết wavelet dựa trên việc phân tích tín hiệu thành các thành phần khác nhau bằng cách sử dụng các hàm sóng nhỏ. Các hàm này cho phép phân tích tín hiệu ở nhiều tần số khác nhau, từ đó giúp phát hiện các đặc điểm quan trọng trong dữ liệu. Trong nghiên cứu này, phương pháp wavelet được sử dụng để phân tích vận tốc chuyển dịch của các điểm quan trắc trong mạng lưới GPS. Kỹ thuật này cho phép nội suy và xác định các trường biến dạng không gian một cách chính xác. Việc áp dụng phương pháp wavelet trong phân tích biến dạng giúp cải thiện độ chính xác của các kết quả tính toán, từ đó cung cấp thông tin hữu ích cho các nghiên cứu về địa chất và trắc địa.

II. Phân tích vận tốc và biến dạng không gian

Phân tích vận tốc và biến dạng không gian là một phần quan trọng trong nghiên cứu địa chất. Việc xác định các trường vận tốc chuyển dịch giúp hiểu rõ hơn về các hoạt động kiến tạo của vỏ Trái Đất. Trong nghiên cứu này, dữ liệu từ mạng lưới GPS được xử lý bằng phương pháp wavelet để xác định các trường biến dạng. Kết quả cho thấy rằng các đứt gãy trong khu vực miền Bắc Việt Nam có hoạt động mạnh, với tốc độ chuyển dịch đáng kể. Việc sử dụng phương pháp wavelet cho phép phát hiện các biến đổi nhỏ trong vận tốc chuyển dịch, từ đó cung cấp thông tin quan trọng cho việc dự báo các hiện tượng địa chất. Theo kết quả phân tích, các điểm quan trắc cho thấy sự thay đổi rõ rệt trong biến dạng không gian, điều này có thể liên quan đến các hoạt động kiến tạo trong khu vực.

2.1. Kết quả phân tích vận tốc

Kết quả phân tích vận tốc cho thấy rằng các điểm quan trắc trong mạng lưới GPS có sự chuyển dịch đáng kể. Việc áp dụng phương pháp wavelet đã giúp xác định chính xác các trường vận tốc chuyển dịch địa phương. Các số liệu cho thấy rằng tốc độ chuyển dịch ở khu vực Tây Bắc Việt Nam cao hơn so với các khu vực khác. Điều này cho thấy sự hoạt động mạnh mẽ của các đứt gãy trong khu vực. Kết quả này không chỉ cung cấp thông tin về hoạt động kiến tạo mà còn có thể được sử dụng để dự báo các hiện tượng địa chất trong tương lai.

III. Ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu

Nghiên cứu ứng dụng phương pháp wavelet trong phân tích vận tốc và biến dạng không gian có nhiều giá trị thực tiễn. Kết quả nghiên cứu có thể được sử dụng để xây dựng các hệ thống cảnh báo sớm cho các hiện tượng địa chất như động đất hay lở đất. Việc hiểu rõ về biến dạng không gian giúp các nhà khoa học và kỹ sư có thể thiết kế các công trình xây dựng an toàn hơn. Hơn nữa, các kết quả từ nghiên cứu này có thể hỗ trợ trong việc quy hoạch và phát triển hạ tầng, đặc biệt là ở những khu vực có nguy cơ cao về tai biến địa chất. Theo các chuyên gia, việc áp dụng phương pháp wavelet trong phân tích vận tốc và biến dạng sẽ mở ra nhiều cơ hội mới cho nghiên cứu địa chất và trắc địa tại Việt Nam.

3.1. Tác động đến quy hoạch và phát triển

Kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng trong quy hoạch và phát triển hạ tầng tại các khu vực có nguy cơ cao về tai biến địa chất. Việc hiểu rõ về vận tốc và biến dạng không gian giúp các nhà quy hoạch có thể đưa ra các quyết định chính xác hơn trong việc xây dựng các công trình. Hơn nữa, thông tin từ nghiên cứu có thể được sử dụng để thiết kế các hệ thống cảnh báo sớm, từ đó giảm thiểu thiệt hại do các hiện tượng địa chất gây ra. Việc áp dụng phương pháp wavelet trong phân tích biến dạng không chỉ mang lại lợi ích cho nghiên cứu mà còn cho sự phát triển bền vững của khu vực.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Nghiên cứu biến dạng hiện đại vỏ Trái Đất là một trong những nhiệm vụ cốt lõi của trắc địa địa động lực nhằm xác định quy luật chuyển dịch thạch quyển và đánh giá nguy cơ tai biến địa chất. Sự phát triển của hệ thống dẫn đường vệ tinh toàn cầu (GNSS/GPS) cho phép xác định tọa độ và vận tốc chuyển dịch của các điểm quan trắc với độ chính xác cao. Tuy nhiên, việc xử lý số liệu quan trắc GNSS để xây dựng trường biến dạng liên tục đòi hỏi các phương pháp toán học phù hợp. Luận án tiến sĩ kỹ thuật của tác giả Lại Văn Thủy với tiêu đề "Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết xấp xỉ sóng nhỏ (biến đổi Wavelet) để phân tích nội suy vận tốc chuyển dịch và biến dạng không gian từ kết quả xử lý dữ liệu đo GPS mạng lưới trắc địa địa động lực khu vực miền Bắc Việt Nam" tập trung giải quyết bài toán ứng dụng giải pháp sóng nhỏ trên mặt cầu để phân tích, nội suy trường vận tốc và xác định các tham số biến dạng không gian.

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Trong hơn hai thập kỷ qua tại Việt Nam, công nghệ GPS đã được áp dụng để nghiên cứu biến dạng vỏ Trái Đất. Mặc dù vậy, các nghiên cứu trước đây chủ yếu thực hiện riêng lẻ cho từng đới đứt gãy hoặc trên các khu vực hẹp dựa trên mô hình hình học phẳng hai chiều ($V_N, V_E$) mà chưa xét đến thành phần chuyển dịch thẳng đứng ($V_U$). Bên cạnh đó, các thuật toán nội suy cổ điển (như phương pháp mạng lưới tam giác của Frank hay spline) gặp hạn chế khi xử lý mạng lưới quan trắc có mật độ phân bố không đồng đều hoặc trên quy mô không gian rộng lớn.

Trên thế giới, lý thuyết xấp xỉ sóng nhỏ (Wavelet) trên mặt cầu đã được phát triển và ứng dụng nhằm phân tích trường vận tốc và biến dạng đa tỉ lệ từ dữ liệu GNSS. Tuy nhiên, tại Việt Nam, lý thuyết này chưa từng được nghiên cứu và áp dụng vào bài toán trắc địa địa động lực khu vực. Việc nghiên cứu ứng dụng phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ để phân tích đồng thời 3 thành phần chuyển dịch không gian ($V_N, V_E, V_U$) trên quy mô khu vực miền Bắc Việt Nam là khoảng trống khoa học mà luận án hướng tới.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

Mục tiêu tổng quát của luận án là: Ứng dụng phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ để phân tích, nội suy và minh giải chuyển dịch, biến dạng không gian ba chiều từ kết quả tính toán xử lý dữ liệu đo đạc bằng công nghệ GPS mạng lưới địa động lực trên khu vực miền Bắc Việt Nam.

Để đạt được mục tiêu nêu trên, luận án xác định 5 nhiệm vụ cụ thể:

1. Nghiên cứu tổng quan về phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ và khả năng ứng dụng của phương pháp này trong trắc địa ở Việt Nam và trên thế giới.
2. Nghiên cứu, áp dụng phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ để phân tích, nội suy trường vận tốc chuyển dịch và biến dạng hiện đại vỏ Trái Đất khu vực miền Bắc Việt Nam từ kết quả tính vận tốc chuyển dịch của mạng lưới trắc địa địa động lực.
3. Xây dựng phần mềm tính toán, phân tích, nội suy trường vận tốc chuyển dịch và biến dạng hiện đại vỏ Trái Đất khu vực miền Bắc Việt Nam từ kết quả tính vận tốc chuyển dịch của mạng lưới trắc địa địa động lực.
4. Thu thập, phân tích, chuẩn hóa véc tơ vận tốc chuyển dịch của mạng lưới trắc địa địa động lực trên khu vực miền Bắc Việt Nam.
5. Tính toán, phân tích, minh giải trường biến dạng hiện đại khu vực miền Bắc Việt Nam.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

• Đối tượng nghiên cứu: Cơ sở lý thuyết của phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ; vận tốc chuyển dịch của các điểm quan trắc, trường chuyển dịch và trường biến dạng của vỏ Trái Đất.
• Phạm vi không gian: Khu vực miền Bắc Việt Nam, giới hạn trong tọa độ từ $19{,}5^\circ$ đến $23^\circ$ vĩ độ Bắc và từ $103^\circ$ đến $108^\circ$ kinh độ Đông, tập trung vào các hệ thống đới đứt gãy có dấu hiệu hoạt động kiến tạo.
• Phạm vi thời gian và tài liệu: Dữ liệu quan trắc GPS qua 6 chu kỳ đo trong giai đoạn từ năm 2012 đến năm 2017.

Luận điểm bảo vệ

• Luận điểm 1: Phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ là giải pháp kỹ thuật phù hợp và có hiệu quả cao trong xác định các đại lượng biến dạng vỏ Trái Đất từ các số liệu đo mạng lưới GNSS địa động lực tại khu vực miền Bắc Việt Nam.
• Luận điểm 2: Kết quả tính toán thực nghiệm với vận tốc chuyển dịch nhận được trong 6 chu kỳ đo (từ năm 2012–2017) đã cho thấy hoạt động của các đứt gãy trên khu vực miền Bắc Việt Nam có tốc độ nhỏ và tập trung chủ yếu ở vùng Tây Bắc (xung quanh đứt gãy Lai Châu – Điện Biên).

---

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Các hướng nghiên cứu trong nước về biến dạng vỏ Trái Đất bằng trắc địa

Nghiên cứu chuyển dịch vỏ Trái Đất bằng phương pháp trắc địa tại Việt Nam bắt đầu từ năm 1980 với mạng lưới tam giác quan trắc khe nứt Chí Linh do Cục Đo đạc và Bản đồ Nhà nước thực hiện, cùng các nghiên cứu chuyển dịch đứng bằng phương pháp thủy chuẩn hình học và bình sai mạng lưới trắc địa tự do năm 1986.

Từ năm 1982, Viện Địa chất xây dựng mạng lưới Thác Bà – Yên Bái gồm 13 điểm tam giác hạng I, II và bổ sung 8 điểm GPS vào năm 1993. Dương Chí Công (1994) đã sử dụng nhóm tham số kỹ thuật (vận tốc trượt $\dot{\gamma}_1, \dot{\gamma}_2$) xác định đứt gãy Sông Hồng giai đoạn 1963–1994 có vận tốc biến dạng trượt không vượt quá $0{,}6,\mu\text{rad/năm}$ (tương ứng chuyển dịch ngang $6,\text{mm/năm}$ trên cự ly $10,\text{km}$).

Các giai đoạn nghiên cứu tiếp theo bao gồm:

• Hợp tác giữa Viện Địa chất với các nhà khoa học Đức và Pháp qua các đợt đo 1994, 1996, 1998, 2000, đưa ra kết luận chuyển dịch đới đứt gãy Sông Hồng không lớn hơn $5,\text{mm/năm}$.
• Vi Quốc Hải (2006–2007) sử dụng phần mềm GPSurvey 2.2 tính toán trên mạng lưới GPS Tam Đảo – Ba Vì trong khung quy chiếu ITRF-2000, xác định chuyển dịch tuyệt đối tại điểm HUN1 đạt $33{,}4,\text{mm/năm}$ (hướng Đông) và $12{,}6,\text{mm/năm}$ (hướng Nam).
• Nguyễn Tuấn Anh xử lý số liệu 11 trạm GPS khu vực Hà Nội bằng phần mềm BERNESE 5.0, chỉ ra chuyển dịch tuyệt đối về hướng Đông Nam với vận tốc $22\text{--}32,\text{mm/năm}$.
• Hà Minh Hòa thực hiện đề tài cấp Bộ nghiên cứu đứt gãy Lai Châu – Điện Biên (2002–2004) qua 3 chu kỳ đo GPS bằng phần mềm ECME-GPS và GUST, ghi nhận tốc độ mặt bằng tại điểm NGA1 ($6,\text{mm/năm}$), DON1 ($2,\text{mm/năm}$), TAU2 ($6,\text{mm/năm}$) và tốc độ trồi lún tại DON1 ($4{,}5,\text{mm/năm}$), LEM1 ($-4,\text{mm/năm}$), TAU2 ($-7{,}5,\text{mm/năm}$). Trong dự án giai đoạn 2006–2008 trên đới đứt gãy Sông Mã và Sơn La, tác giả xác định tốc độ chuyển dịch ngang từ $2,\text{mm/năm}$ (KTH1) đến $6,\text{mm/năm}$ (PLO1).
• Phan Trọng Trịnh chủ nhiệm đề tài KC.08.15/06-10 xử lý dữ liệu 4 chu kỳ đo (2007–2010) của mạng lưới GPS Biển Đông (các trạm LANG, BLV1, STT1, CDA1, HUES, DOHO, HOCM) bằng GAMIT và BERNESE 5.0 trong hệ quy chiếu IGS05 và ITRF-08, xác định vận tốc chuyển dịch về phía Đông khoảng $22\text{--}25,\text{mm/năm}$ và phía Nam khoảng $5\text{--}8,\text{mm/năm}$.

Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết sóng nhỏ trên thế giới và tại Việt Nam

Trên thế giới, phương pháp biến đổi sóng nhỏ (Wavelet) đã được áp dụng trong nhiều bài toán trắc địa và địa động lực:

• Yandong Gao và cộng sự (2018) ứng dụng sóng nhỏ xử lý giảm ngưỡng nhiễu cứng và nhiễu mềm cho trị đo GNSS tĩnh nhanh.
• Mosbeh R. Kaloop và Dookie Kim ứng dụng phân tích sóng nhỏ rời rạc (DWT) để lọc nhiễu đa đường dẫn từ số liệu GPS-RTK quan trắc cầu đường sắt Mansoura.
• M. Sideris (2001) dùng DWT lọc dữ liệu trọng lực hàng không của Đại học Calgary (1996).
• Isabelle Panet, Yuki Kuroishi, Matthias Holschneider áp dụng sóng nhỏ xây dựng mô hình trọng lực Nhật Bản kết hợp dữ liệu vệ tinh GRACE, Eigen-GL04S và trọng lực mặt đất.
• Huo Guoping và Miao Lingjuan dùng sóng nhỏ trực giao đối xứng đa tỷ lệ phát hiện trượt chu kỳ pha sóng mang GPS (PRN1, PRN3, PRN8 trên máy thu Novatel SuperStarII).
• Huang Shengxiang và Liu Jingnan sử dụng sóng nhỏ phân tích dao động công trình tòa nhà Ngân hàng Hạ Môn.
• K. Vijay Kumar, Kaoru Miyashita và Jianxin Li phân tích chuỗi GPS (1996–1999) tại miền Trung Nhật Bản, xác lập bản đồ tỷ lệ biến dạng trượt và tỷ lệ trương nở.
• Đặc biệt, Tape C. (2009) đã đề xuất phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ trên mặt cầu để ước tính trường vận tốc và tensor biến dạng không gian (tốc độ trương nở, tốc độ xoay, tốc độ biến dạng) từ mạng lưới trắc địa GPS tại đới đứt gãy Parkfield (Mỹ).
• Cheng Pengfei và cộng sự áp dụng phương pháp của Tape C. để tính toán biến dạng vỏ Trái Đất cho mạng lưới GPS lục địa Trung Quốc, đạt độ lệch bình phương trung bình $0{,}95,\text{mm/năm}$ (hướng Đông) và $0{,}97,\text{mm/năm}$ (hướng Bắc) ở vùng trạm dày.

Tại Việt Nam, phương pháp sóng nhỏ từng được Dương Hiếu Đẩu và Đặng Văn Liệt áp dụng trong phân tích dị thường trọng lực bằng sóng nhỏ Daubechies; Lương Bảo Bình ứng dụng phân tích đa phân giải (MRA) nội suy dị thường trọng lực và mô hình Geoid; Dương Quốc Chánh Tín ứng dụng sóng nhỏ liên tục (CWT) xử lý tín hiệu ra-đa xuyên đất dò tìm công trình ngầm.

Khoảng trống nghiên cứu luận án lựa chọn

Mặc dù lý thuyết sóng nhỏ đã được nghiên cứu trong một số phân ngành trắc địa - địa vật lý, việc ứng dụng lý thuyết xấp xỉ sóng nhỏ trên mặt cầu để nội suy trường vận tốc chuyển dịch 3 chiều và tính toán các đại lượng biến dạng không gian ($V_N, V_E, V_U$) cho mạng lưới trắc địa địa động lực quy mô khu vực tại Việt Nam chưa từng được triển khai. Luận án lựa chọn phương pháp sóng nhỏ DOG (Difference of Gaussians) trên mặt cầu để giải quyết bài toán này cho khu vực miền Bắc Việt Nam.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết kiến tạo và hệ thống đứt gãy

Về mặt kiến tạo, lãnh thổ Việt Nam nằm ở phía đông nam mảng Á–Âu, chịu ảnh hưởng tương tác giữa hai khối kiến tạo chính: khối Nam Trung Hoa (South China Block) và khối Sunda (Sundaland Block), với ranh giới chính là đới đứt gãy Sông Hồng.

Theo phân loại của Cao Đình Triều, hệ thống đứt gãy hoạt động trên lãnh thổ Việt Nam và lân cận gồm 11 đới đứt gãy cấp II thạch quyển (cấp I Việt Nam) và 34 đới đứt gãy cấp III thạch quyển (cấp II Việt Nam).

Ký hiệu	Tên đới đứt gãy	Phương phát triển	Hướng và góc cắm	Mức độ xuyên cắt	Bề rộng ảnh hưởng (km)
FII.1	Lai Châu – Điện Biên	Kinh tuyến (KT)	? : $60^\circ \div 80^\circ$	Thạch quyển (TQ)	30
FII.2	Sông Hồng	Tây Bắc (TB)	Đông Bắc (ĐB): $60^\circ \div 70^\circ$	Thạch quyển (TQ)	30
FII.3	Sông Lô	Tây Bắc (TB)	Tây Nam (TN): $60^\circ \div 70^\circ$	Thạch quyển (TQ)	30
FII.7	Thuận Hải – Minh Hải	Đông Bắc (ĐB)	Tây Bắc (TB): $50^\circ \div 70^\circ$	Thạch quyển (TQ)	30
FII.9	Ba Tháp	Tây Bắc (TB)	Tây Nam (TN): $70^\circ \div 80^\circ$	Thạch quyển (TQ)	30–40
FIII.1	Phong Thổ	Tây Bắc (TB)	Tây Nam (TN): $65^\circ \div 85^\circ$	Xuyên vỏ (XV)	20–30
FIII.2	Phan Sipan	Tây Bắc (TB)	Tây Nam (TN): $60^\circ \div 80^\circ$	Xuyên vỏ (XV)	10–20
FIII.3	Mường La – Bắc Yên	Tây Bắc (TB)	Đông Bắc (ĐB): $50^\circ \div 70^\circ$	Xuyên vỏ (XV)	10–20
FIII.4	Sơn La	Tây Bắc (TB)	Đông Bắc (ĐB): $60^\circ \div 70^\circ$	Xuyên vỏ (XV)	30–40
FIII.5	Điện Biên – Sầm Nưa – Thường Xuân	Tây Bắc (TB)	Đông Bắc (ĐB): $50^\circ \div 80^\circ$	Xuyên vỏ (XV)	30–40
FIII.7	Cao Bằng – Tiên Yên	Tây Bắc (TB)	Đông Bắc (ĐB): $70^\circ \div 80^\circ$	Xuyên vỏ (XV)	10–20
FIII.9	Sông Cả	Tây Bắc (TB)	Đông Bắc (ĐB): $50^\circ \div 60^\circ$	Xuyên vỏ (XV)	20–30

Lý thuyết hàm sóng nhỏ DOG trên mặt cầu

Luận án sử dụng hàm sóng nhỏ dạng sai phân hai hàm Gauss (DOG - Difference of Gaussians) trên mặt cầu trong không gian hàm bình phương khả tích $L_2(S^2)$. Hàm sóng nhỏ DOG $\Psi$ ứng với cực trung tâm $x$ và tỉ lệ $a$ được biểu diễn:

$$\Psi(x, \eta) = \frac{1}{4\pi\alpha^2} \left( e^{-\frac{\eta^2}{2\alpha^2}} - \frac{1}{\gamma^2} e^{-\frac{\eta^2}{2\alpha^2\gamma^2}} \right)$$

Trong đó:

• $\gamma$ là hằng số chọn lớn hơn 1 (thường chọn $\gamma = 2$);
• $\eta$ là khoảng cách góc ở tâm giữa điểm lưới $(\theta, \phi)$ và điểm tính toán $(\theta', \phi')$;
• Tỉ lệ rời rạc hóa $a_q = 2^{-q}$ với $q = 0, 1, 2, \dots, q_{\max}$;
• Lưới tam giác đều (TIN) trên mặt cầu $G$ được phân chia từ khối 20 mặt đều ban đầu ($G_0$). Tổng số đỉnh lưới ở bậc $q$ là:

$$N_q = 2 + 10 \times 4^q$$

Khoảng cách góc và khoảng cách thực tế giữa các điểm lưới $G$ phụ thuộc vào bậc $q$, cụ thể:

• Bậc $q = 0$: Chiều dài cung $82{,}9^\circ$ (khoảng cách $9200,\text{km}$);
• Các bậc cao hơn cho phép thu nhỏ khoảng cách để nắm bắt các biến thiên tần số cao của trường vận tốc.

Quy tắc xác định bậc sóng nhỏ: Bán kính tương đương của khu vực nghiên cứu được xác định qua diện tích $S$:

$$R_0 = \sqrt{\frac{S}{\pi}}$$

Với diện tích miền Bắc $S = 1{,}7358 \times 10^{11},\text{m}^2$, tính được bán kính $R_0 = 4{,}7012 \times 10^5,\text{m}$. Bậc sóng nhỏ khả thi được chọn trong khoảng $q = 7$ đến $q = 9$. Đỉnh tam giác cầu được giữ lại để tính toán khi tam giác chứa từ 3 điểm quan trắc trở lên.

Lý thuyết biến dạng không gian trên mặt cầu

Biến dạng được tính toán thông qua tensor gradient vận tốc $L$:

$$L = \nabla \mathbf{v}$$

Gradient vận tốc được tách thành phần đối xứng $D$ (tensor tốc độ biến dạng - strain rate tensor) và phần phản đối xứng $W$ (tensor tốc độ xoay - rotation rate tensor):

$$L = D + W$$

$$D = \frac{1}{2}(L + L^T), \quad W = \frac{1}{2}(L - L^T)$$

Các đại lượng biến dạng vô hướng trên mặt cầu được xác định gồm:

1. Tốc độ xoay ($\dot{\omega}$): Xác định cường độ và chiều xoay của khối kiến tạo:

$$\dot{\omega} = \frac{1}{2} |\text{rot}(\mathbf{v})|$$

2. Tốc độ biến dạng ($\dot{e}$): Gồm tốc độ mở rộng/co ngắn và tốc độ trượt, biểu diễn mức độ biến dạng tổng quát của môi trường.
3. Tốc độ trượt ($\dot{\gamma}$): Đo lường thành phần ứng suất cắt trượt không làm thay đổi thể tích.
4. Tốc độ trương nở ($\dot{\Theta}$): Biểu diễn tốc độ thay đổi thể tích trên đơn vị diện tích:

$$\dot{\Theta} = \text{div}(\mathbf{v}) = \text{tr}(D)$$

Khi $\dot{\Theta} > 0$, khối kiến tạo ở trạng thái tách giãn nở; khi $\dot{\Theta} < 0$, khối ở trạng thái nén ép co lại; khi $\dot{\Theta} = 0$, môi trường ở trạng thái bảo toàn diện tích (không nén).

Phương pháp nghiên cứu và công cụ kỹ thuật

• Phương pháp hồi cứu: Thu thập, phân tích tài liệu trắc địa, địa chất, địa chấn và công nghệ GNSS.
• Phương pháp toán học và xử lý số liệu: Thuật toán chuẩn hóa ma trận, tính toán cực quay Ơ-le tách chuyển dịch khu vực, ước lượng chính tắc hóa (regularization) và đánh giá chéo thông thường (OCV - Ordinary Cross-Validation).
• Phương pháp so sánh: Đối chiếu kết quả nội suy sóng nhỏ với phương pháp đa giác tam giác của Frank (1966) và các nghiên cứu địa động lực đã công bố.
• Phương pháp tin học: Xây dựng phần mềm và các mô-đun tính toán trên môi trường Matlab. Dữ liệu GNSS gốc được xử lý bình sai bằng phần mềm BERNESE 5.2 trong hệ quy chiếu quốc tế ITRF-2008.

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu

Chương 1 hệ thống hóa cơ sở lý luận về kiến tạo mảng, đới đứt gãy và các phương pháp nghiên cứu biến dạng vỏ Trái Đất trong trắc địa. Nội dung chương phân tích chi tiết:

• Cấu trúc thạch quyển khu vực Đông Nam Á và vị trí kiến tạo của miền Bắc Việt Nam thuộc hai khối Nam Trung Hoa và Sunda.
• Đặc điểm 11 đới đứt gãy cấp II thạch quyển và 34 đới đứt gãy cấp III thạch quyển tại Việt Nam.
• Khung toán học nghiên cứu biến dạng trên mặt phẳng (dựa trên ma trận Jacobi và các tham số biến dạng kỹ thuật của Frank, Dương Chí Công) và trên mặt cầu (dựa trên tensor gradient vận tốc).
• Lịch sử nghiên cứu địa động lực tại Việt Nam từ năm 1980 đến năm 2017 qua các công trình đo đạc khe nứt Chí Linh, mạng Thác Bà – Yên Bái, Tam Đảo – Ba Vì, Sông Đà – Sơn La, Lai Châu – Điện Biên và mạng lưới trắc địa Biển Đông.
• Lý thuyết tổng quan về biến đổi sóng nhỏ liên tục (CWT), sóng nhỏ rời rạc (DWT), phân tích đa phân giải (MRA) và tổng thuật các công trình ứng dụng sóng nhỏ trong trắc địa trên thế giới và ở Việt Nam.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết xấp xỉ sóng nhỏ trong nghiên cứu biến dạng vỏ Trái Đất

Chương 2 thiết lập cơ sở toán học cho phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ ứng dụng trong trắc địa địa động lực:

• Xây dựng mô hình toán hàm sóng nhỏ DOG trên mặt cầu, quy luật co giãn tỉ lệ $a_q = 2^{-q}$ và cấu trúc phân chia lưới tam giác cầu $G$ với các bậc $q = 0, 1, \dots, q_{\max}$.
• Thiết lập quy tắc chọn bậc sóng nhỏ ($q_{\min}$ đến $q_{\max}$) và thuật toán sàng lọc điểm đỉnh lưới dựa trên mật độ điểm đo thực tế trong từng tam giác cầu.
• Phương pháp xác định vận tốc chuyển dịch địa phương: Tách vận tốc chuyển dịch tuyệt đối của các điểm đo thành hai thành phần: chuyển dịch chung khu vực (được mô hình hóa qua véc tơ cực quay Ơ-le) và vận tốc chuyển dịch địa phương nội khối.
• Thuật toán nội suy trường vận tốc chuyển dịch 3 chiều ($V_N, V_E, V_U$) trên lưới đều (GRID) bằng phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ kết hợp kỹ thuật chính tắc hóa để kiểm soát nhiễu.
• Thuật toán đạo hàm trường vận tốc để tính các thành phần của tensor gradient vận tốc $L$, từ đó tính toán 4 trường đại lượng biến dạng: trường tốc độ xoay, trường tốc độ biến dạng, trường tốc độ trượt và trường tốc độ trương nở.

Chương 3: Thực nghiệm tính toán các đại lượng biến dạng vỏ Trái Đất khu vực miền Bắc Việt Nam

Chương 3 trình bày toàn bộ quá trình xử lý dữ liệu thực nghiệm và thảo luận kết quả:

• Đánh giá dữ liệu: Phân tích chất lượng hệ thống mốc quan trắc và số liệu đo GNSS qua 6 chu kỳ (2012–2017) thuộc Dự án "Xây dựng mạng lưới trắc địa địa động lực trên khu vực các đứt gãy thuộc miền Bắc Việt Nam". Dữ liệu kết nối với các trạm IGS quốc tế xung quanh Việt Nam tại thời điểm 01/01/2005 để xác định vận tốc tuyệt đối trong khung quy chiếu ITRF-2008.
• Tính toán vận tốc địa phương: Xây dựng mô-đun tính toán tham số góc quay và tọa độ cực quay Ơ-le của mảng khu vực, từ đó chiết tách vận tốc chuyển dịch địa phương tại các điểm trắc địa.
• Nội suy sóng nhỏ và lập bản đồ trường vận tốc: Sử dụng phần mềm tự xây dựng trên Matlab, xác định các tham số chính tắc hóa tối ưu cho 3 thành phần vận tốc ($V_N, V_E, V_U$). Thành lập bản đồ trường vận tốc chuyển dịch ngang và đứng khu vực miền Bắc.
• Tính toán và thành lập bản đồ trường biến dạng: Tính toán và biên tập các bản đồ: bản đồ trường tốc độ xoay, bản đồ trường tốc độ biến dạng, bản đồ trường tốc độ trượt và bản đồ trường tốc độ trương nở.
• Đánh giá và so sánh phương pháp:
  • So sánh kết quả phân tích biến dạng của phương pháp sóng nhỏ với phương pháp phân tích tam giác của Frank.
  • Đối chiếu định lượng với các kết quả nghiên cứu biến dạng đã công bố trên các đới đứt gãy Sông Hồng, Sông Lô, Sông Chảy, Lai Châu – Điện Biên, Sơn La.
  • Phân tích ưu điểm của phương pháp sóng nhỏ trong việc phản ánh liên tục và chi tiết trường biến dạng không gian 3 chiều.

---

Kết quả và những đóng góp mới

Những đóng góp mới của luận án

1. Về mặt phương pháp luận: Đưa ra giải pháp nội suy trường vận tốc chuyển dịch địa phương trên cơ sở mối quan hệ không gian giữa các điểm lân cận dựa trên hàm xấp xỉ sóng nhỏ DOG trên mặt cầu, cho phép xử lý đồng thời cả 3 thành phần chuyển dịch không gian ($V_N, V_E, V_U$).
2. Về mặt ứng dụng lý thuyết biến dạng: Ứng dụng phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ để tính toán và xác lập các trường đại lượng biến dạng vỏ Trái Đất trên quy mô khu vực, bao gồm: trường tốc độ xoay, trường tốc độ biến dạng, trường tốc độ trượt và trường tốc độ trương nở.
3. Về mặt công nghệ và công cụ: Đề xuất quy trình tính toán hoàn chỉnh và xây dựng bộ chương trình phần mềm phân tích, nội suy trường vận tốc và tính toán các đại lượng biến dạng vỏ Trái Đất trên môi trường ngôn ngữ lập trình Matlab.

Kết quả thực nghiệm chính

• Kết quả xử lý 6 chu kỳ đo GNSS (2012–2017) khẳng định hoạt động kiến tạo hiện đại của các hệ thống đứt gãy tại khu vực miền Bắc Việt Nam nhìn chung có tốc độ nhỏ.
• Hoạt động biến dạng tập trung chủ yếu ở vùng Tây Bắc, rõ nét nhất xung quanh đới đứt gãy Lai Châu – Điện Biên.
• Các bản đồ trường biến dạng thành lập phản ánh trực quan sự phân bố không gian của các vùng tích tụ ứng suất trượt và nén ép/giãn nở, cung cấp bức tranh định lượng về trạng thái động lực vỏ Trái Đất khu vực miền Bắc.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

• Hạn chế về chuỗi dữ liệu: Kết quả thực nghiệm của luận án dựa trên chuỗi số liệu quan trắc 6 chu kỳ trong giai đoạn 5 năm (2012–2017). Để nâng cao độ tin cậy của các ước tính biến dạng dài hạn, cần tiếp tục bổ sung số liệu đo lặp ở các chu kỳ tiếp theo.
• Mật độ trạm quan trắc: Độ phân giải không gian của hàm sóng nhỏ (chỉ số $q_{\max}$) bị ràng buộc bởi mật độ phân bố điểm đo thực tế của mạng lưới trắc địa. Tại các khu vực có mật độ trạm thưa, việc phân tích các thành phần biến dạng cục bộ tần số cao còn chịu giới hạn.
• Hướng nghiên cứu tiếp:
  • Mở rộng phạm vi tính toán cho toàn bộ lãnh thổ Việt Nam và thềm lục địa khi mạng lưới trắc địa địa động lực quốc gia được đo lặp đầy đủ.
  • Tích hợp dữ liệu trạm GNSS liên tục (CORS) với các phương pháp viễn thám radar giao thoa (InSAR) nhằm tăng cường độ phân giải thời gian và không gian cho mô hình sóng nhỏ.

---

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo chuyên môn cho các đối tượng và mục đích cụ thể:

• Cơ quan quản lý và quy hoạch hạ tầng: Cung cấp cơ sở dữ liệu định lượng về chuyển dịch và biến dạng phục vụ công tác quy hoạch vùng, thiết kế xây dựng các công trình trọng điểm quốc gia (nhà máy thủy điện, hồ chứa, công trình ngầm, cầu lớn) có tính đến rủi ro tai biến địa chất.
• Cơ quan nghiên cứu địa vật lý và phòng chống thiên tai: Số liệu trường biến dạng là đầu vào cho việc đánh giá nguy cơ động đất, phân vùng cảnh báo rủi ro hiểm họa kiến tạo và tối ưu hóa vị trí mạng lưới trạm quan trắc cảnh báo thiên nhiên.
• Nghiên cứu sinh, giảng viên và sinh viên ngành Trắc địa - Bản đồ, Địa vật lý: Cung cấp tài liệu tham khảo về thuật toán xấp xỉ sóng nhỏ trên mặt cầu, quy trình tách chuyển dịch mảng Ơ-le và phương pháp lập trình xử lý số liệu trắc địa địa động lực nâng cao trên Matlab.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Hàm sóng nhỏ được luận án sử dụng là loại nào và có đặc trưng gì?

Luận án sử dụng hàm sóng nhỏ DOG (Difference of Gaussians) xác định trên mặt cầu. Hàm này được thiết lập từ sai phân của hai hàm Gauss với tỉ lệ co giãn $a_q = 2^{-q}$ và hằng số $\gamma = 2$. Cấu trúc lưới cầu tam giác đều (TIN) được phát triển từ khối 20 mặt đều ban đầu ($G_0$), cho phép nội suy đa tỉ lệ phù hợp với phân bố trạm đo trên mặt cầu Trái Đất.

2. Sự khác biệt giữa phương pháp sóng nhỏ và các phương pháp truyền thống (như phương pháp Frank) trong phân tích biến dạng là gì?

Phương pháp tam giác của Frank tính toán biến dạng độc lập trên từng tam giác phẳng 2 chiều dựa vào chuyển dịch mặt bằng ($V_N, V_E$), dẫn đến kết quả biến dạng mang tính cục bộ, phân mảnh và phụ thuộc lớn vào hình dạng đồ hình tam giác. Ngược lại, phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ thực hiện tính toán trên hệ tọa độ cầu không gian 3 chiều, kết hợp đồng thời cả chuyển dịch đứng ($V_U$), liên kết các điểm lân cận theo hàm trọng số không gian và tạo ra trường biến dạng liên tục trên toàn khu vực.

3. Quy trình tính toán biến dạng trong luận án gồm những bước cơ bản nào?

Quy trình gồm 4 bước chính:

1. Xử lý bình sai mạng lưới GNSS nhiều chu kỳ để xác định vận tốc chuyển dịch tuyệt đối trong khung quy chiếu quốc tế (ITRF-2008).
2. Xác định véc tơ cực quay Ơ-le để tách chuyển dịch khu vực, thu nhận vận tốc chuyển dịch địa phương tại các điểm đo.
3. Nội suy trường vận tốc chuyển dịch 3 chiều ($V_N, V_E, V_U$) lên lưới đều GRID bằng phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ trên mặt cầu kết hợp chính tắc hóa.
4. Tính toán tensor gradient vận tốc $L = D + W$ để chiết xuất 4 trường đại lượng biến dạng: tốc độ xoay, tốc độ biến dạng, tốc độ trượt và tốc độ trương nở.

4. Kết quả thực nghiệm 2012–2017 rút ra kết luận gì về hoạt động của các đứt gãy miền Bắc?

Kết quả cho thấy vận tốc chuyển dịch và tốc độ biến dạng của các đới đứt gãy khu vực miền Bắc nhìn chung có giá trị nhỏ. Hoạt động biến dạng tập trung chủ yếu ở vùng Tây Bắc, trong đó đới đứt gãy Lai Châu – Điện Biên thể hiện mức độ hoạt động rõ nét nhất so với các khu vực lân cận.

---

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Lại Văn Thủy đã nghiên cứu và ứng dụng lý thuyết xấp xỉ sóng nhỏ DOG trên mặt cầu để giải quyết bài toán phân tích, nội suy trường vận tốc chuyển dịch 3 chiều và xác định các đại lượng biến dạng vỏ Trái Đất khu vực miền Bắc Việt Nam. Dựa trên dữ liệu thực nghiệm 6 chu kỳ đo GNSS (2012–2017) của mạng lưới trắc địa địa động lực, công trình đã xây dựng quy trình công nghệ và phần mềm xử lý trên môi trường Matlab, thành lập các bản đồ trường chuyển dịch và biến dạng không gian. Kết quả nghiên cứu không chỉ bổ sung cơ sở phương pháp luận cho ngành trắc địa địa động lực trong nước mà còn cung cấp tài liệu phục vụ công tác quy hoạch xây dựng và phòng chống tai biến địa chất.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. 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 luan an 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 luan an 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 luan an (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 luan an 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 luan an 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.

Bản đồ hệ thống đứt gãy chính trên lãnh thổ Việt Nam [19] 12 luan an Hoạt động của đứt gãy tích cực được coi là nguyên nhân của nhiều tai biến và thảm họa thiên nhiên mà động đất là một dạng tiêu biểu. Theo lý thuyết kinh điển, động đất là kết quả của dịch trượt nhanh dọc mặt đứt gãy, sự dịch trượt này gây nên bởi sự giải phóng đột ngột năng lượng (chủ yếu được sản sinh do biến dạng đàn hồi) tại một vùng trong vỏ Trái Đất. Động đất chủ yếu (chiếm 95%) xẩy ra tại ranh giới giữa các mảng kiến tạo. Tuy nhiên, động đất cũng xẩy ra tại phần trong của mảng mà nguyên nhân trước hết được cho là liên quan tới chuyển động mảng kiến tạo, tiếp theo đó là do sự gia tăng hay giảm đi của các vùng băng, tác động của tích hoặc xả nước tại các hồ chứa và sự dâng lên của dòng mác ma [19].

Các hướng nghiên cứu biến dạng vỏ Trái Đất Sự vận động nhiệt và trọng lực xảy ra trong lớp manti và vỏ Trái Đất là nguyên nhân đầu tiên gây ra trường lực và trường áp lực. Hoạt động này gây ra các uốn nếp, các đứt gãy và các dạng kiến trúc phá hủy khác. Biến dạng vỏ Trái Đất được xem là một trong những loại biến dạng cơ bản. Khi nghiên cứu biến dạng vỏ Trái Đất do hoạt động địa chất kiến tạo thường tập trung vào hai hướng chính đó là: 1.