Luận văn thạc sĩ: Xác định cơ cấu chấn tiêu cho các trận động đất miền Bắc Việt Nam

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu hus xác định cơ cấu chấn tiêu một số trận động đất miền bắc việt nam bằng số liệu địa chấn dải rộng, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất

• Tác giả: Hà Thị Giang
• Người hướng dẫn: TS. Lê Tử Sơn
• Trường học: Đại học quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Vật lý địa cầu
• Đề tài: Xác định cơ cấu chấn tiêu một số trận động đất miền Bắc Việt Nam bằng số liệu địa chấn dải rộng
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ NGUỒN ĐỘNG ĐẤT VÀ TEN-XƠ MOMENT ĐỊA CHẤN
• 2. CHƯƠNG 2: HÀM GREEN VÀ BÀI TOÁN NGHỊCH ĐẢO TEN-XƠ MOMENT
• 3. CHƯƠNG 3: CÁC CHƯƠNG TRÌNH XÁC ĐỊNH CƠ CẤU CHẤN TIÊU ĐỘNG ĐẤT SỬ DỤNG SỐ LIỆU ĐỘNG ĐẤT ĐỊA PHƯƠNG
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP NGHỊCH ĐẢO TEN-XƠ MOMENT CHO MỘT SỐ TRẬN ĐỘNG ĐẤT Ở KHU VỰC TÂY BẮC VIỆT NAM
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về xác định cơ cấu chấn tiêu động đất miền Bắc Việt Nam

Xác định cơ cấu chấn tiêu động đất là một trong những nhiệm vụ quan trọng trong nghiên cứu địa chấn. Miền Bắc Việt Nam, với đặc điểm địa chất phức tạp, thường xuyên chịu ảnh hưởng của các trận động đất. Việc phân tích số liệu địa chấn giúp hiểu rõ hơn về cơ chế gây ra động đất và các yếu tố ảnh hưởng đến chúng. Nghiên cứu này không chỉ cung cấp thông tin về các trận động đất đã xảy ra mà còn giúp dự đoán các sự kiện tương lai, từ đó nâng cao khả năng ứng phó với thiên tai.

1.1. Khái niệm cơ cấu chấn tiêu động đất và tầm quan trọng

Cơ cấu chấn tiêu động đất (CCCT) là mô hình mô tả cách thức mà năng lượng được giải phóng trong một trận động đất. Việc xác định CCCT giúp các nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn về nguồn gốc và cơ chế của động đất, từ đó có thể đưa ra các biện pháp phòng ngừa hiệu quả.

1.2. Đặc điểm địa chất miền Bắc Việt Nam và ảnh hưởng đến động đất

Miền Bắc Việt Nam có nhiều đứt gãy địa chất quan trọng, như đứt gãy Sông Hồng, Sông Mã. Những đứt gãy này là nguyên nhân chính gây ra các trận động đất. Việc nghiên cứu các đặc điểm địa chất này là cần thiết để hiểu rõ hơn về cơ cấu chấn tiêu động đất trong khu vực.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu động đất miền Bắc Việt Nam

Mặc dù có nhiều nghiên cứu về động đất, nhưng việc xác định cơ cấu chấn tiêu vẫn gặp nhiều khó khăn. Thiếu hụt số liệu địa chấn chất lượng cao là một trong những thách thức lớn. Hơn nữa, các trận động đất lớn xảy ra không thường xuyên, làm cho việc thu thập dữ liệu trở nên khó khăn hơn. Những vấn đề này cần được giải quyết để nâng cao độ chính xác trong việc xác định cơ cấu chấn tiêu.

2.1. Thiếu hụt số liệu địa chấn và ảnh hưởng đến nghiên cứu

Số liệu địa chấn tại miền Bắc Việt Nam còn hạn chế về cả số lượng và chất lượng. Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng xác định chính xác cơ cấu chấn tiêu. Việc lắp đặt thêm các trạm địa chấn là cần thiết để cải thiện tình hình này.

2.2. Các trận động đất lớn và sự phân bố không đồng đều

Các trận động đất lớn xảy ra không thường xuyên, làm cho việc nghiên cứu trở nên khó khăn. Sự phân bố không đồng đều của các trận động đất cũng gây khó khăn trong việc thu thập và phân tích số liệu.

III. Phương pháp xác định cơ cấu chấn tiêu động đất hiệu quả

Phương pháp nghịch đảo ten-xơ moment (moment tensor inversion) đã được áp dụng rộng rãi để xác định cơ cấu chấn tiêu động đất. Phương pháp này sử dụng số liệu từ các băng ghi địa chấn để tính toán các thông số của cơ cấu chấn tiêu. Việc áp dụng công nghệ hiện đại trong phân tích số liệu giúp nâng cao độ chính xác và độ tin cậy của kết quả.

3.1. Phương pháp nghịch đảo ten xơ moment và ứng dụng

Phương pháp nghịch đảo ten-xơ moment cho phép xác định cơ cấu chấn tiêu từ các băng ghi địa chấn. Phương pháp này đã được áp dụng thành công trong nhiều nghiên cứu trước đây và cho kết quả đáng tin cậy.

3.2. Các chương trình phần mềm hỗ trợ phân tích số liệu địa chấn

Nhiều chương trình phần mềm như FOCMEC, INVRAD, và ISOLA đã được phát triển để hỗ trợ trong việc phân tích số liệu địa chấn. Những công cụ này giúp các nhà nghiên cứu dễ dàng hơn trong việc xác định cơ cấu chấn tiêu từ các trận động đất.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu từ việc xác định cơ cấu chấn tiêu đã cung cấp nhiều thông tin quý giá về các trận động đất ở miền Bắc Việt Nam. Những thông tin này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về cơ chế gây ra động đất mà còn có thể được ứng dụng trong việc xây dựng các kế hoạch phòng ngừa và ứng phó với thiên tai.

4.1. Kết quả xác định cơ cấu chấn tiêu cho các trận động đất

Nghiên cứu đã xác định được cơ cấu chấn tiêu cho nhiều trận động đất lớn, như trận động đất ở Mường La và Quan Sơn. Những kết quả này giúp làm rõ hơn về hoạt động kiến tạo trong khu vực.

4.2. Ứng dụng kết quả nghiên cứu trong thực tiễn

Kết quả nghiên cứu có thể được ứng dụng trong việc xây dựng các công trình hạ tầng, từ đó giảm thiểu thiệt hại do động đất gây ra. Việc áp dụng các biện pháp phòng ngừa dựa trên kết quả nghiên cứu sẽ giúp bảo vệ tính mạng và tài sản của người dân.

V. Kết luận và triển vọng nghiên cứu trong tương lai

Nghiên cứu xác định cơ cấu chấn tiêu động đất miền Bắc Việt Nam là một lĩnh vực quan trọng và cần thiết. Những kết quả đạt được từ nghiên cứu không chỉ giúp nâng cao hiểu biết về động đất mà còn mở ra hướng đi mới cho các nghiên cứu tiếp theo. Việc cải thiện số liệu địa chấn và áp dụng công nghệ hiện đại sẽ là chìa khóa để nâng cao độ chính xác trong nghiên cứu.

5.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu cơ cấu chấn tiêu

Nghiên cứu cơ cấu chấn tiêu không chỉ giúp hiểu rõ hơn về động đất mà còn có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển các chiến lược ứng phó với thiên tai.

5.2. Hướng đi tương lai cho nghiên cứu động đất

Trong tương lai, việc lắp đặt thêm các trạm địa chấn và áp dụng các công nghệ mới sẽ giúp nâng cao chất lượng nghiên cứu. Điều này sẽ góp phần quan trọng trong việc bảo vệ cộng đồng trước các rủi ro từ động đất.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 - KHÁI NIỆM VỀ NGUỒN ĐỘNG ĐẤT VÀ TEN-XƠ MOMENT ĐỊA CHẤN 1. Khái niệm về nguồn động đất Trong phần này chúng tôi sẽ trình bày cơ sở lý thuyết nguồn địa chấn, sự lan truyền sóng và các mô hình phát xạ. Lý thuyết nguồn địa chấn Nguồn động đất là nơi phá hủy môi trường đàn hồi trong lòng đất, giải phóng năng lượng gây ra sóng địa chấn, lan truyền ra không gian xung quanh làm chấn động mặt đất và ghi nhận bằng máy địa chấn. Nguồn động đất có thể là các sụp đổ ngầm, các vụ nổ như phun trào núi lửa…Trong rất nhiều nguyên nhân gây nên chuyển động đột ngột trong lòng đất, các hoạt động kiến tạo làm phát sinh các đứt gãy là nguyên nhân chính và chủ yếu nhất.

Hình thái đứt gẫy được dùng trong nghiên cứu động đất (hình 1.1), mặt đứt gẫy thường được giả thiết là mặt phẳng phân chia cánh treo và cánh nằm. Mặt đứt gẫy với véctơ pháp tuyến n, phân chia phần thấp hơn (cánh nằm - foot wall) với phần cao hơn (cánh treo – hanging wall). Véctơ d mô tả chuyển động của cánh treo so với cánh nằm. Hệ toạ độ Đề các với x3 hướng lên trên, x1 nằm trên mặt đất hướng dọc theo đứt gẫy sao cho góc nghiêng  tính từ trục –x 2 là nhỏ hơn 900, x2 vuông góc với mặt phẳng chứa hai trục x1 và x3.

Hình thái mặt phẳng đứt gãy (hình 1.1) được xác định bằng: góc phương vị, góc dốc và hướng dịch trượt của cánh treo. Bài toán xác định cơ cấu chấn tiêu (CCCT) động đất chính là nhằm xác định các thông số trên. Như vậy, cơ cấu chấn tiêu động đất sẽ được xác định qua các thông số: 1) Góc phương vị  f (strike) là góc hợp bởi giao tuyến của mặt đứt gẫy với mặt đất và phương bắc. 2) Góc dốc  là góc được tạo bởi mặt đứt gẫy và mặt đất.

3) Hướng trượt đo bằng góc trượt  giữa đường phương và véc tơ trượt tính theo chiều kim đồng hồ. 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Sơ đồ biễu diễn mặt phẳng đứt gãy (Theo Kanamori và Cipar, 1974. Trong hệ tọa độ x1x2x3 này, véc tơ pháp n và véc tơ trượt d được biểu diễn qua các góc phương vị  f, góc dốc  và góc trượt :   sin  sin  f   cos  cos  f  sin  cos  sin  f      nˆ    sin  cos  f  , dˆ    cos  sin  f  sin  cos  cos  f .

     sin  sin    cos     Góc trượt  có thể thay đổi từ 0 đến 360 0. Một số dạng đứt gẫy cơ bản liên quan đến góc trượt như: Khi hai phía của đứt gẫy dịch trượt ngang đó là đứt gẫy trượt bằng: Nếu =0 là đứt gãy trượt bằng trái, nếu =1800 là đứt gãy trượt bằng phải. Đứt gãy là đứt gãy thuận khi =2700 và đứt gãy là đứt gãy nghịch khi =900(hình 1. Các dạng cơ bản của đứt gãy.) 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Phần lớn các đứt gẫy là kết hợp các kiểu chuyển động này.

Ba dạng chuyển động cơ bản này rất có ích khi nghiên cứu về cơ cấu chấn tiêu động đất. Sự lan truyền sóng và các mô hình phát xạ Các băng động đất (seismogram) ghi tại nhiều khoảng cách và phương vị được sử dụng để nghiên cứu hình thái của đứt gẫy trong động đất – cơ cấu chấn tiêu (focal mechanism). Để thực hiện được điều này, ta cần nghiên cứu về mẫu bức xạ của sóng địa chấn phụ thuộc vào hình thái đứt gẫy. Phương pháp đơn giản nhất là dựa trên chuyển động đầu tiên (tính phân cực) của sóng khối.

Các kỹ thuật phức tạp hơn dùng dạng sóng của sóng khối và sóng mặt. Xem xét mô hình về các chuyển động của sóng P đối với một sự biến vị trượt có hướng tùy ý.3 cho thấy trên các cung phần tư xen kẽ nhau sẽ có các dao động đầu tiên của sóng P là nén – đi lên (+) đối với các trạm nằm ở nơi vật chất gần đứt gãy chuyển dịch về hướng trạm hoặc là dãn – đi xuống (-) đối với vật chất chuyển dịch đi ra khỏi trạm. Do vậy khi sóng P đến trạm thành phần thẳng đứng ghi chuyển động đi lên hoặc đi xuống tương ứng với nén hoặc dãn. Các biến dạng tĩnh của sóng P đầu tiên trên mặt sóng được biểu diễn trên hình 1.

Dao động sóng P đầu tiên đối với mặt phẳng đứt gãy và mặt phẳng phụ trợ. Để xem xét mẫu bức xạ thay đổi như thế nào với hướng của đầu thu, ta xem xét trường bức xạ trong toạ độ cầu, nơi  được đo từ x3 và  đo trong mặt phẳng 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Lý thuyết nguồn địa chấn chỉ ra rằng xa nguồn, dịch chuyển do sóng nén tạo nên thành phần hướng tâm (er) của dịch chuyển (ur) vì vậy chuyển động của nó dọc theo hướng truyền là: 1 ur  3 M  (t  r /  ) sin 2 cos  .1) 4 r Trong đó: 1 là thành phần biên độ, trong môi trường vô hạn biên độ suy giảm 4 3 r 1 theo. r M  (t  r /  ) là thành phần phản ánh xung bức xạ từ đứt gãy.

M  ( t) gọi là hàm tốc độ moment địa chấn (hàm thời gian nguồn) chính là đạo hàm của hàm moment địa chấn.2) Với  là độ cứng của vật chất, D(t) là khoảng dịch trượt và S(t) là diện tích dịch trượt. Độ lớn của động đất có thể xác định thông qua moment vô hướng: M 0  D S .3) Hàm moment địa chấn được xác định thông qua M0: M (t )  M 0 x (t ) .4) Trong đó: x(t) là hàm thời gian nguồn. Số hạng cuối cùng sin 2 cos  mô tả mẫu phát xạ sóng P là mô hình phương vị bốn thùy đơn giản tương ứng với các phần tư trong hình 1.4c với sự đảo ngược về dấu xảy ra tại các nơi biên độ gần như bằng không. Các sóng P mạnh nhất nằm ở khoảng giữa bốn góc phần tư.

Cũng tương tự, dịch chuyển sóng S có hai thành phần, u e  u e trong đó: 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 1 u  3 M  (t  r /  ) cos 2 cos 4 r 1 .4: a) Hệ trục tọa độ đề các định hướng đứt gãy. b) Hệ trục tọa độ cầu định hướng đứt gãy. c) Mẫu bức xạ sóng khối P trong mặt phẳng (x1x3). d) Mẫu bức xạ sóng khối S.

Các mô hình hình học đơn giản là đặc trưng của sự bức xạ từ đứt gãy và việc đưa ra dạng hình học nguồn địa chấn sẽ là vấn đề đưa việc đo các sóng về hệ tọa độ có gốc đặt tại nguồn và các trục hướng theo tọa độ địa lý, nơi các mô hình bức xạ có tính đối xứng bậc thấp đơn giản. 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Biên độ mẫu bức xạ của sóng P và sóng S trên mặt phẳng x1x3. Vì rằng các sóng địa chấn bức xạ thay đổi như hàm của  và , băng địa chấn ghi tại các hướng khác nhau từ động đất có thể dùng để tìm hình thái đứt gẫy.

Sóng P là sóng đến đầu tiên trên băng ghi địa chấn do vậy dấu của nó thường dễ dàng xác định. Tập hợp chuyển động đầu tiên của sóng P thường có khả năng xác định mặt phẳng phân chia các vùng có dấu khác nhau. Sóng S tới khó dùng hơn bởi vì chúng thường đến sau trong băng địa chấn và có thể bị chìm trong các sóng phức tạp. Tuy nhiên, vẫn có khả năng sử dụng các thông tin về sóng S.

Như vậy chúng ta đã xem nguồn của động đất kiến tạo chính là các đứt gãy kiến tạo và dịch trượt trên mặt đứt gãy sẽ tạo ra các sóng địa chấn có biên độ và dấu dịch chuyển đầu tiên tạo thành các thùy nén (+) và dãn (-) xen kẽ và đối xứng. Để có thể sử dụng các đặc trưng của sóng địa chấn để xác định hình thái của đứt gãy, chúng ta cần tìm kiếm mô hình các lực khối có thể tạo ra các sóng địa chấn tương đương với mô hình đứt gãy kiến tạo. Rất nhiều mô hình lực đã được khảo sát như: lực đơn, lưỡng cực và cặp ngẫu lực. Trong trường hợp chung nhất, cặp ngẫu lực cho kết quả phù hợp nhất với các quan sát thực tế.

8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Biễu diễn giải tích của hình thái đứt gãy Trong nhiều ứng dụng kể cả phân tích ten-xơ moment địa chấn, rất hữu ích khi có biểu diễn giải tích đối với quan hệ giữa mặt đứt gẫy, mặt phụ trợ và các trục ứng suất. Trong phần đầu, chúng ta biểu diễn véc tơ pháp tuyến n của mặt đứt gẫy và véc tơ trượt d theo toạ độ địa lý: strike , góc dốc , và góc trượt  theo công thức:   sin  sin  f   cos  cos  f  sin  cos  sin  f      nˆ    sin  cos f . dˆ    cos  sin  f  sin  cos  cos  f  .6)      sin  sin    cos     Trục ứng suất trung gian (trục null) vuông góc với véc tơ pháp và véc tơ trượt, véc tơ đơn vị của các hướng này có thể viết:   sin  cos f  cos  cos  sin  f    ˆ ˆ b  nˆ  d   sin  sin  f  cos  cos  cos f  .7)    cos  sin   Tương tự ta tìm véc tơ p và t dọc theo trục P và T: t  nˆ  dˆ , ti  ni  d i p  nˆ  dˆ , pi  ni  d i .8) bˆ  nˆ  dˆ , b   n d i ijk j k Quan hệ giữa mặt đứt gẫy và mặt phụ trợ có thể xuất phát từ thực tế là véc tơ trượt nằm trên mặt đứt gẫy và là pháp tuyến của mặt phụ trợ và ngược lại.

Điều này cho phép chúng ta tìm mặt nodal thứ hai và véc tơ truợt trên nó (f2, 2, 2) từ mặt nodal thứ nhất và véc tơ trượt trên nó (f1, 1, 1). Ten-xơ moment địa chấn 1.