Nghiên cứu dự báo động đất mạnh khu vực đông nam á có nguy cơ gây sóng thần ảnh hưởng đến bờ biển và hải đảo việt nam

MỤC LỤCMục lục 1 Mở đầu 2 Chương I: KHÁI QUÁT VỀ LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU ĐỘNG ĐẤT VÀ SÓNG THẦN Chương II: MỘT SỐ NÉT VỀ ĐẶC ĐIỂM ĐỊA ĐỘNG LỰC THẠCH QUYỂN ĐÔNG Chương III: MỘT SỐ NÉT ĐẶC TRƯ

Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam

viện vật lý địa cầu -*** -

Báo cáo tổng kết

Nhiệm vụ HTQT về KH&CN theo nghị định thư

Việt Nam – Italy, 2006-2008

nghiên cứu dự báo động đất mạnh khu vực đông nam châu á có nguy cơ gây sóng thần ảnh hưởng đến bờ biển và hảI

đảo việt nam

Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam

viện vật lý địa cầu -*** -

Báo cáo tổng kết

Nhiệm vụ HTQT về KH&CN theo nghị định thư

Việt Nam – Italy, 2006-2008

nghiên cứu dự báo động đất mạnh khu vực đông nam châu á có nguy cơ gây sóng thần ảnh hưởng đến bờ biển và hảI

đảo việt nam

4 ThS Nguyễn Hữu Tuyên

5 ThS Thái Anh Tuấn

6 PGS.TS Cao Đình Triều – chủ nhiệm

7 TSKH Ngô Thị Lư - Đồng chủ nhiệm

Phòng nghiên cứu Địa Động Lực

Hà Nội, 2008

MỤC LỤC

Mục lục 1

Mở đầu 2 Chương I: KHÁI QUÁT VỀ LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU ĐỘNG ĐẤT VÀ SÓNG THẦN

Chương II: MỘT SỐ NÉT VỀ ĐẶC ĐIỂM ĐỊA ĐỘNG LỰC THẠCH QUYỂN ĐÔNG

Chương III: MỘT SỐ NÉT ĐẶC TRƯNG HOẠT ĐỘNG ĐỘNG ĐẤT CÁC ĐỚI RANH

Chương IV: MÔ HÌNH CẤU TRÚC VẬN TỐC SÓNG DỌC P CỦA MANTI VÀ ĐẶC

TRƯNG CẤU TRÚC THẠCH QUYỂN LÃNH THỔ VIỆT NAM VÀ KẾ CẬN

92

Chương V: NGHIÊN CỨU CỔ ĐỘNG ĐẤT VÀ CỔ SÓNG THẦN Ở VIỆT NAM 120

Chương VI: ĐỨT GÃY PHÁT SINH ĐỘNG ĐẤT CÓ NGUY CƠ GÂY SÓNG THẦN

Chương VII: PHƯƠNG PHẤP MÔ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP HÀM GREEN TRONG

Chương VIII: NGUY CƠ SÓNG THẦN ẢNH HƯỞNG TỚI BỜ BIỂN VÀ HẢI ĐẢO

Kết luận 209

MỞ ĐẦU

1 Thông tin chung về nhiệm vụ hợp tác

1.1 Cơ sở pháp lý của việc thực hiện nhiệm vụ hợp tác quốc tế

1.1.1 Hợp đồng thực hiện nhiệm vụ số 44/2006/HĐ-NĐT, ký ngày 28 tháng 07 năm 2006:

Bên giao nhiệm vụ:

a Bộ Khoa học và Công nghệ, Ông Tô Đình Huyến, Phó Vụ trưởng Vụ Khoa học Xã hội và Tự nhiên là đại diện

b Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Ông Bùi Công Quế, Trưởng ban Tài chính - Kế toán là đại diện

Địa chỉ cơ quan: 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy- Hà Nội

Địa chỉ nhà riêng: 110/42C Đội Cấn, Ba Đình-Hà Nội

1.1.2 Quyết định phê duyệt thời gian, kinh phí thực hiện nhiệm vụ, số BKHCN, ngày 21 tháng 06 năm 2006 của Bộ trưởng bộ Khoa học và Công nghệ phê duyệt các nhiệm vụ hợp tác quốc tế về Khoa học và Công nghệ theo nghị định thư năm 2006

a Thời gian thực hiện đề tài: 3 năm, từ tháng 1/2006 đến hết tháng 12/2008

b Kinh phí hỗ trợ từ ngân sách nhà nước là 800 triệu

Phân bổ kinh phí theo năm như sau:

- Năm 2006 là 350 triệu;

- Năm 2007 là 250 triệu;

- Năm 2008 là 200 triệu

1.2 Tên nhiệm vụ hợp tác quốc tế

Nghiên cứu dự báo động đất mạnh khu vực Đông Nam Châu Á có nguy cơ gây sóng thần ảnh hưởng đến bờ biển và hải đảo Việt Nam

1.3 Tên Nước tham gia hợp tác:

a Trường Đại học tổng hợp Trieste - Italy

Địa chỉ: Via Edoardo Weiss 4, 34127 Trieste Italy

Điện thoại: 39-040-676 2129

b Viện Vật lý Địa cầu Kiev thuộc Viện hàn lâm Khoa học Ucrain

Đường Palladin, 32, Kiev, 03680, Ucraine

(Đồng chủ nhiệm phía Việt Nam)

Nghiên cứu viên cao cấp

Viện Vật lý Địa cầu

2 TSKH Ngô Thị Lư

(Đồng chủ nhiệm phía Việt Nam) Nghiên cứu viên chính Viện Vật lý Địa cầu

3 ThS Nguyễn Hữu Tuyên Nghiên cứu viên Viện Vật lý Địa cầu

4 ThS Lê Văn Dũng Nghiên cứu viên Viện Vật lý Địa cầu

5 ThS Phạm Nam Hưng Nghiên cứu viên Viện Vật lý Địa cầu

6 CN Mai Xuân Bách Nghiên cứu viên Viện Vật lý Địa cầu

7 ThS Thái Anh Tuấn Nghiên cứu viên Viện Vậtu lý Địa cầu

8 GS TS PANZA G F

(Chủ nhiệm phía Italy)

Nghiên cứu viên cao cấp

1.5 Cơ sở khoa học và lý do lựa chọn đối tác

Việc lựa chọn đối tác nghiên cứu cho nhiệm vụ này là dựa trên cơ sở các nước có những kết quả và thành tựu cao trong lĩnh vực quan tâm hợp tác Italy nằm trên đới động đất lớn, việc đầu tư nghiên cứu và các thành quả thu được trong nhiều năm qua là cơ sở khoa học quan trọng để triển khai áp dụng cũng như tiếp tục nghiên cứu cho các nước có điều kiện địa chất, kiến tạo tương đồng như Việt Nam Hơn nữa, Trường Đại học Tổng hợp Trieste là cơ sở chính triển khai các nhiệm vụ nghiên cứu về động đất của Viện hàn lâm Khoa học thế giới thứ ba, nơi quy tụ nhiều nhà khoa học có danh tiếng trên thế giới tới làm việc Hàng năm Viện hàn lâm thế giới thứ ba có tổ chức các lớp học về địa chấn, là nơi thuận lợi cho việc gửi cán bộ trẻ của Việt Nam sang học tập và làm việc

Vấn đề nghiên cứu dự báo cực đại động đất là hướng mà các nhà khoa học Italy có nhiều kinh nghiệm thực tế Đây cũng là cơ hội tạo sự hợp tác và trao đổi các nhà khoa học trẻ Việt Nam với các nước khác trên thế giới, đặc biệt là các nước ở khu vực ĐN Châu á

Ngày 26 tháng 12 năm 2004 trận động đất Sumatra (Indonesia) đã xảy ra cấp độ mạnh MW9,0 độ Richter, gây sóng thần làm khoảng 289 000 người chết và thiệt hại nghiêm trọng khác về kinh

-tế Đây thực sự là cảnh báo đối với nhân loại về mức độ tàn phá khủng khiếp của động đất Nó cũng chứng tỏ sự yếu kém của chúng ta trong nghiên cứu dự báo sớm về động đất và sóng thần Động đất

26 tháng 12 một lần nữa nhắc nhở loài người về nhiệm vụ cấp bách là nghiên cứu dự báo nguy cơ động đất gây sóng thần trong phạm vị vùng lãnh thổ của mỗi nước

Đối với các nước phát triển trên thế giới thì vấn đề nghiên cứu sóng thần đã được đề cập tới

thế nữa, hiện tại, xu hướng lập các hệ thống cảnh báo sóng thần đang được chú ý tới với sự nỗ lực

của nhiều quốc gia

1.6 Danh mục tài liệu giao nộp

1.7 Danh mục sản phẩm KHCN

(Theo hợp đồng số 29/2004/HĐ-NĐT)

Số

1 Chương trình tính lan truyền sóng thần Theo quy chuẩn của Viện Hàn lâm Khoa

học thế giới thứ III

2 Kết quả dự báo vùng nguồn động đất

gây sóng thần ảnh hưởng đến bờ biển và

hải đảo Việt Nam

Xác định được vùng nguồn phát sinh động đất có nguy cơ gây sóng thần ảnh hưởng đến bờ biển và hải đảo Việt Nam

3 Số liệu thực địa và kết quả phân tích về

nghiên cứu khảo sát cổ sóng thần ở Việt

nam

Đưa ra được những nhận định sơ bộ về cổ sóng thần và kiến nghị

4 Kết quả dự báo sóng thần ven biển và

hải đảo Việt Nam theo một số kịch bản

khác nhau

Sơ đồ phân bố độ cao và thời gian tới của sóng thần theo một số kịch bản khác nhau

5 Kết quả nghiên cứu cắt lớp sóng địa

chấn Đông Nam Châu Á ở các mức độ

sâu: 50, 75, 100, 150, 175 và 200 km

Số liệu, kết quả mới so với các tài liệu hiện

có

2 Những kết quả mới đạt được thông qua thực hiện nhiệm vụ hợp tác

2.1 Những mội dung mới đạt được

1 Kết quả nghiên cứu cắt lớp sóng địa chấn Đông Nam Á

- 46 mặt cắt dọc theo kinh độ, từ kinh độ 90 đến kinh độ 135, dị thường vận tốc

truyền sóng dọc P đến độ sâu trên 2500 km;

- 4 mặt cắt dị thường vận tốc truyền sóng dọc P đến độ sâu trên 2500 km theo phương

cắt chéo

Trên cơ sở các kết quả nghiên cho thấy:

1 Vận tốc truyền sóng P trung bình của lớp dưới vỏ Trái đất, ở độ sâu 50 km biến động trong giới hạn 7,40 ÷ 8,10 km/s Vận tốc sóng P cao (7,80 ÷ 8,10 km/s) trùng với khu vực có vỏ đại dương như Biển Đông Việt Nam, Biển Philippin và Ân Độ Dương Đới ranh giới mảng được phản ánh trên tài liệu vận tốc sóng P như đới có giá trị vận tốc thấp Giá trị vận tốc thấp (P = 7,40 ÷ 7,70 km/s) trùng với cấu trúc Trường Sa và Kalimantan (Hình 2)

2 Vận tốc truyền sóng P trung bình của đỉnh manti (top of mantle), ở độ sâu 100 km biến động trong giới hạn 7,80 ÷ 8,10 km/s Vận tốc sóng P cao (8,00 ÷ 8,10 km/s) trùng với khu vực có vỏ đại dương như Biển Đông Việt Nam, Biển Philippin và Ân Độ Dương Đới ranh giới mảng được phản ánh trên tài liệu vận tốc sóng P như đới có giá trị vận tốc thấp Giá trị vận tốc thấp (P = 7,80 ÷ 7,90 km/s) trùng với cấu trúc Trường Sa, bắc Kalimantan và Banda (Hình 2)

3 Vận tốc truyền sóng P trung bình của quyển dẻo (quyển mềm), ở độ sâu 200 km biến động trong giới hạn 8,10 ÷ 8,40 km/s Vận tốc sóng P cao (8,00 ÷ 8,10 km/s) trùng với khu vực có vỏ đại dương như Biển Đông Việt Nam, Biển Philippin và ấn Độ Dương Giá trị vận tốc thấp (P = 8,10 ÷ 8,20 km/s) trùng với cấu trúc Tây Bắc Việt Nam, bắc Sulawesi và đảo Cocost (Hình 4)

4 Vận tốc truyền sóng P trung bình của phần dưới manti trên, ở độ sâu 300 km biến động trong giới hạn 8,40 ÷ 8,70 km/s Giá trị vận tốc thấp (P = 8,40 ÷ 8,60 km/s) trùng với cấu trúc có vỏ đại dương như Biển Đông Việt Nam, Biển Philippin và Ân Độ Dương Các cấu trúc có vỏ lục địa như: Trường Sơn, Kho Rat, Kon Tum, Đà Lạt cũng có giá trị mật độ thấp, nhỏ hơn 8,60 km/s(Hình 5)

5 Vận tốc truyền sóng P trung bình của lớp chuyển tiếp, ở độ sâu 500 km biến động trong giới hạn 9,40 ÷ 9,70 km/s Giá trị vận tốc thấp (P = 9,40 ÷ 9,60 km/s) trùng với các cấu trúc thuộc Biển Đông Việt Nam, cấu trúc Tây Bắc, Trường Sơn, Đà Lạt, Banda, đảo Mentavay và đảo Christmas (Hình 6)

6 Vận tốc truyền sóng P trung bình của phần trên cùng của manti dưới, ở độ sâu 700

km biến động trong giới hạn 10,60 ÷ 10,90 km/s Vận tốc sóng P của lớp này có cấu trúc phức tạp, hình dạng chủ yếu là cân xứng và có sự đan xen giữa các cấu trúc âm và cấu trúc dương (Hình 7)

7 Giá trị vận tốc sóng P biến đổi rất phức tạp trong phạm vi độ sâu từ 50 đến 650 km (quyển kiến tạo) Từ độ sâu 650 km đến độ sâu 1700 ÷ 1800 km (phần trên của manti dưới)

có giá trị vận tốc tăng dần đều theo chiều sâu và ít biến động theo chiều nằm ngang Từ độ sâu trên 1800 km đến trên 2500 km vận tốc sóng P biến đổi khá phức tạp cả theo phương thẳng đứng lẫn phương nằm ngang

2 Kết quả phân tích nghiên cứu khảo sát cổ sóng thần ở Việt Nam

Qua phân tích theo phân bố tuổi cho thấy có biểu hiện của ba chu kỳ tuổi tuyệt đối của mẫu địa chất, đó là: 365, 605, 935 năm đối với phương pháp phân tích 1 và: 380, 610,

960 năm đối với phương pháp phân tích 2 Như vậy, nếu khẳng định một cách chắc chắn rằng các cấu tạo tại điểm lấy mẫu là do sóng thần tạo ra thì tại vùng ven biển Việt Nam đã phát hiện được ít nhất là 3 sóng thần, vào các năm cách đây 380 năm, 610 năm và 960 năm, chu kỳ trung bình là 320 năm Độ cao tối đa của sóng thần có thể lên tới 18 m

3 Kết quả dự báo vùng nguồn động đất gây sóng thần ảnh hưởng đến bờ biển và hải đảo Việt Nam, 1/ 2 000 000

Đới hút chìm Manila, đới đứt gãy Bắc Hoàng Sa, đới đứt gãy Kinh tuyến 109, Kinh tuyến 110, đới đứt gãy Thuận Hải – Minh Hải, đới đứt gãy Phú Quý - Cảnh Dương, đới đứt gãy Shabah và đới đứt gãy Palawan có biểu hiện rõ nét trên tài liệu trọng lực vệ tinh và vận tốc sóng dọc P địa chấn ở độ sâu trên 100 km Các đứt gãy này có biểu hiện hoạt động động đất mạnh và có thể là nguồn phát sinh động đất gây sóng thần ảnh hưởng tới bờ biển và hải đảo Việt Nam

4 Chương trình tính lan truyền sóng thần

Phần mềm mô phỏng lan truyền sóng thần được viết trên ngôn ngữ Fortran 77 (Do

GS Yanovskaya T.B., Đại học Tổng hợp Xanh Peterburg, và các GS Khoa Địa chất thuộc Đại học Tổng hợp Triest viết trong năm 2007 theo nhiệm vụ hợp tác khoa học và Công nghệ Việt Nam – Italy (2006-2008) Nó bao gồm 3 chương trình là Tsu.par, Tsu2d.par và geosp.par Thuật toán của ba chương trình này là dựa trên phương pháp hàm Green

- Tsu.par tính mô phỏng lan truyền sóng thần trong một vùng biên có mực nước sâu không thay đổi (H= const) Ưu điểm của chương trình này là tính được cả cho những vùng nước nông hoặc đối với những nguồn động đất ven bờ

- Tsu2d.par tính mô phỏng lan truyền sóng thần trong điều kiện địa hình đáy biển không bằng phẳng Tsu2d cho phép chúng ta đưa vào bản đồ địa hình đáy biển khu vực sóng truyền qua

- Geosp.par tính toán thời gian tới và độ cao sóng đến trên cơ sở mô hình 2D đáy biển

5 Kết quả dự báo sóng thần ven biển và hải đảo Việt Nam theo một số kịch bản khác nhau

- Động đất cấp độ mạnh 8,85 độ Richter tại đới Manila có thể tạo nên sóng thần có độ cao tại một số vị trí bờ biển và hải đảo Việt Nam như sau: Quảng Ninh, cao 3,2 m và thời gian sóng tới sau động đất là 240 phút (3,2 m và 240 phút); Hải Phòng (3,3 m và 235 phut); Nghệ An ( 3,4 m và 230 phút); Quảng Bình ( 4,5 và 190 phút); Huế (4,5 m và 170 phút); Đà Nẵng (4,2 m và 160 phút); Quảng Ngãi (5,5 m và 150 phút); Bình Định (5,4 m và 120 phút); Khánh Hoà (4,8 m và 120 phút); Bình Thuận (4,3 m và 160 phút); Vũng Tàu (3,8 m và 200 phút); Cà Mau (3,0 m và 260 phút); QĐ Hoàng Sa (6,0 m và 70 phút); và QĐ Trường Sa sóng cao gần 7,0 m và sau 70 phút

- Nguy hiểm song thần lớn nhất, đạt độ cao trên 10 m tại vùng biển quảng Ninh và Vinh nếu lấy kịch bản động đất xuất hiện tại Tây Hải Nam với độ lớn 7,5 độ Richter và trường hợp ba lớp

2.2 Các công trình đã công bố liên quan tới kết quả của nhiệm vụ

1 Cao Đình Triều, 2006 Đặc trưng hoạt động động đất vùng biển Nam Trung Bộ và

Nam Bộ Tạp chí Địa chất, loạt A, Số 293 (3-4), Hà Nội, trang 44 - 54

2 Cao Đình Triều, Nguyễn Hữu tuyên, Mai Xuân Bách, Thái Anh Tuấn, 2006

Một số nét đặc trưng về kiến tạo địa chấn đới đứt gãy Sông Hồng Tạp chí Khoa học – Kỹ thuật Mỏ Địa chất, Số 14, Hà Nội, trang 67 - 73

3 Cao Đình Triều, Phạm Nam Hưng, Thái Anh Tuấn, 2006 Mối quan hệ giữa

đặc trưng cấu trúc vỏ Trái đất và hoạt động động đất Tây Bắc Việt Nam Tạp chí Các Khoa học về Trái đất, tập 28, số 2, Hà nội, 155-164

4 Đặng Thanh Hải, Cao Đình Triều, 2006 Đứt gãy hoạt động và động đất ở Miền

Nam Việt Nam Tạp chí Địa chất, loạt A, Số 297 (11-12), Hà Nội, trang 11 - 23

5 Ngô Thị Lư, Rogozhin E.A., Cao Đình Triều, 2006 Một số biểu hiện địa chất có

khả năng là dấu tích sóng thần cổ dọc bờ biển Nam Trung Bộ Việt Nam Tạp chí Địa chất, loạt A, Số 297 (11-12), Hà Nội, trang 24 - 29

6 Cao Đình Triều, Ngô Thị Lư, Mai Xuân Bách, Nguyễn Hữu Tuyên, Phạm Nam Hưng, Thái Anh Tuấn, 2007 Dự báo cực đại động đất phần đất liền lãnh thổ Việt

Nam trên cơ sở phân loại dạng vỏ Trái đất Tuyển tập báo cáo Hội nghị KHKT ĐVL Việt nam lần thứ 5, Tp Hồ Chí Minh, trang 159 - 171

7 Cao Đình Triều, Rogozhin E.A., Ngô Thị Lư, Nguyễn Hữu Tuyên, Mai Xuân Bách, Lê Văn Dũng, Nguyễn Thanh Tùng, 2007 Sóng thần có thể đã có thể tác động đến

bờ biển Việt Nam Tuyển tập báo cáo Hội nghị KHKT ĐVL Việt nam lần thứ 5, Tp Hồ Chí

Minh, trang 172 - 181

8 Cao Đình Triều, Phạm Nam Hưng, Cao Đình Trọng, 2007 Thiết lập danh mục

động đất, dự báo động đất ở Việt Nam trên cơ sở phần mềm CN Tạp chí Địa chất, loạt A,

Số 300 (5-6), Hà Nội, trang 35 - 49

9 Cao Đình Triều, 2007 Cổ sóng thần – Một định hướng nghiên cứu mới được triển

khai ở Việt Nam Báo cáo khoa học Hội thảo ảnh hưởng của sóng thần đối với cộng đồng dân cư ven biển đề xuất một số biện pháp phòng tránh, Tp Hai phòng, trang 26 - 37

10 Cao Đình Triều, Lê Văn Dũng, Cao Đình Trọng, 2007 Bước đầu áp dụng

phương pháp tất định mới trong nghiên cứu tai biến động đất ở Việt Nam Tạp chí Các Khoa học về Trái đất, tập 29, số 4, Hà nội, trang 333- 341

11 Cao Đình Triều, S Tatiana, 2008 Mô hình cấu trúc vận tốc sóng dọc P của

Manti khu vực Đông Nam Châu á Tạp chí Các Khoa học về Trái đất, tập 30, số 2, Hà nội, trang 176- 184

12 Cao Đình Triều, Thái Anh Tuấn, Cao Đình Trọng, 2008 Một số nét đặc trưng

về kiến tạo địa chấn khu vực Đông Nam Á Tạp chí Địa chất, loạt A, Số 306 (5-6), Hà Nội, trang 3 - 13

13.Cao Dinh Trieu, Nguyen Huu Tuyen, Pham Nam Hung, Le Van Dung, Mai Xuan Bach, G.F Panza, A Peresan, F Vaccari, F Romanelli, 2008 Some features of

seismic activity in Vietnam ASEAN Journal on Science & Technology for Development, Vol 25, No 1, p 95 - 116

14 Cao Đình Triều, 2008 Tai biến động đất và sóng thần, Nhà xuất bản Khoa học

Kỹ thuật, Hà Nội, 156 trang

15 Cao Đình Triều, 2008 Động đất, Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 312

trang

2.3 Các hoạt động khoa học của nhiệm vụ

- Kỳ họp lần thứ nhất chương trình “Tai biến động đất Nam Á” Trieste - Italy tháng

11 năm 2006 (Cao Đình Triều và Nguyễn Hồng Phương)

- Hội nghị Khoa học lần thứ 6 Hội Địa chấn Châu Á, BangKok – Thái Lan năm 2006

- Kỳ họp lần thứ 1 Hội đồng KH Quốc tế (International Council for Science) ROAP về tai biến và thảm hoạ, Kualumber - Malaysia, tháng 6 năm 2007

- Kỳ họp lần thứ 2 Hội đồng KH Quốc tế (International Council for Science) ICSU-ROAP về tai biến và thảm hoạ, BangKok – Thái Lan, tháng 87 năm 2007

ICSU Kỳ họp lần thứ 2 Hội đồng tư vấn về kế hoạch Khoa học (ICSU Regional Consultation 0n Science Plans), Chiềng Mai – Thái Lan, tháng 11 năm 2007

- Kỳ họp lần thứ 2 chương trình “Tai biến động đất Nam Á”, Bangalore – India, tháng

3 năm 2008 (Cao Đình Triều và Nguyễn Hồng Phương)

- Trao đổi Khoa học tại Viện Vật lý Trái đất, Viện HLKH Liên Bang Nga, Moscow tháng 6 năm 2008

- Trao đổi Khoa học tại Viện Vật lý Địa cầu thuộc Viện Hàn lâm KH Ucraine, tháng

7 năm 2008

2.4 Kết quả đào tạo cán bộ khoa học

2.4.1 Cử cán bộ làm việc (theo chế độ nghi định thư) tại Italy

Năm 2006:

1 ThS Nguyễn Hữu Tuyên, 1 tháng (15/9-15/10 năm 2006)

2 ThS Thái Anh Tuấn (15/9-24/10 năm 2006)

Hai cán bộ Khoa học làm việc tại Viện Hàn Lâm KH Liên Bang Nga về cổ sóng thân:

1 PGS TS Cao Đình Triều, 15 ngày (2-16/10 năm 2006)

2 CN Mai Xuân Bách, 15 ngày (2-16/10 năm 2006) Năm 2007:

1 ThS Lê văn Dũng, 10 ngày (12/10 - 22/10 năm 2007)

2 CN Mai Xuân Bách, 1 tháng (28/9 - 27/10 năm 2007) Hai cán bộ Khoa học làm việc tại Viện Hàn Lâm KH Ucrain về cắt lớp sóng địa chấn khu vực Đông Nam Châu á:

1 ThS Nguyễn Hữu Tuyên, (5/9 – 15/9 năm 2007)

2 ThS Phạm Nam Hưng, (5/9 – 15/9 năm 2007) Năm 2008:

1 ThS Phạm Nam Hưng, 30 ngày (15/10 - 14/11 năm 2008)

2 ThS Thái Anh Tuấn, 30 ng ày(15/10 - 14/11 năm 2008)

Ba cán bộ Khoa học làm việc tại Viện Hàn Lâm KH Ucrain về cấu trúc thạch quyển khu vực Đông Nam Châu á:

1 ThS Lê Văn Dũng, 10 ngày (10/7 – 19/7 năm 2008)

2 CN Mai Xuân Bách, 10 ngày, (10/7 – 19/7 năm 2008)

3 PGS.TS Cao Đình Triều, 10 ngày (10/7 – 19/7 năm 2008)

2.4.2 Cán bộ được cử đi học tại Italy (do nhiệm vụ đem lại)

Năm 2006:

1 ThS Nguyễn Hữu Tuyên, (25/9-6/10 năm 2006)

2 ThS Thái Anh Tuấn (25/9-6/10 năm 2006)

3 Ths Lê Văn Dũng (25/9-6/10 năm 2006) Năm 2007:

1 ThS Lê văn Dũng, 10 ngày (2/10 - 12/10 năm 2007)

2 CN Mai Xuân Bách, 1 tháng (2/10 - 12/10 năm 2007) Năm 2008:

1 ThS Phạm Nam Hung, 14 ngày (22/9 - 4/10 năm 2008)

2 ThS Thái Anh Tuấn, 14 ngày (22/9 - 4/10 năm 2008)

3 CN Phạm Thế Truyền, 14 ngày (22/9 - 4/10 năm 2008)

2.4.3 Cán bộ Khoa học bảo vệ luân văn thạc sỹ (nội dung liên quan tới nhiệm vụ)

Năm 2006:

- Phạm Nam Hưng, tháng 12- 2006 (Đại học Khoa học Tự nhiên, Hà Nội) Năm 2008:

- Thái Anh Tuấn, tháng 8- 2008 (Đại học Khoa học Tự nhiên, Hà Nội)

2.4.4 Đón đoàn cán bộ từ Italy làm việc tại Việt Nam (theo chế độ nghi định thư)

Năm 2006: (không)

Năm 2007: 1 TS Fabio R (22-30/4 năm 2007)

Năm 2008: 1 TS Fabio R (5-15/11 năm 2008)

3 Cấu trúc của báo cáo

3.6 Chương 5 (NGHIÊN CỨU CỔ ĐỘNG ĐẤT VÀ CỔ SÓNG THẦN Ở VIỆT NAM)

3.7 Chương 6 (ĐỨT GÃY PHÁT SINH ĐỘNG ĐẤT CÓ NGUY CƠ GÂY SÓNG THẦN TRONG PHẠM VI BIỂN ĐÔNG)

3.8 Chương 7 (PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP HÀM GREEN TRONG TÍNH TOÁN

LAN TRUYỀN SÓNG THẦN)

3.9 Chương 8 (NGUY CƠ SÓNG THẦN ẢNH HƯỞNG TỚI BỜ BIỂN VÀ HẢI ĐẢO VIỆT NAM) 3.10 Kết luận

3.11 Tài liệu tham khảo

4 Đánh giá chung kết quả thực hiện nhiệm vụ

Nhiệm vụ đã hoàn thành tốt các nội dung được ký kết trong hợp đồng Thành tích nổi

bật nhất của nhiệm vụ này là đào tạo cán bộ trẻ, sự hợp tác có hiệu quả trong việc chuyển giao công nghệ Kết quả của nhiệm vụ hợp tác này đã mở ra những định hướng nghiên cứu mới ở Việt Nam như: Nghiên cứu dự báo trung hạn động đất; Áp dụng bài toán tất định trong nghiên cứu tai biến và rủi ro động đất; và nghiên cứu cắt lớp sóng địa chấn

5 Lời cám ơn

Tập thể tác giả xin chân thành cám ơn: Bộ Khoa học và Công nghệ Việt nam, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Đại sứ quán Italy tại Hà Nội và Viện Vật lý Địa cầu đã tạo mọi điều kiện để nhiệm vụ hợp tác Khoa học và Công nghệ theo nghị định thư này được hoàn thành tốt đẹp

Chương I:

KHÁI QUÁT VỀ LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU ĐỘNG ĐẤT VÀ

SÓNG THẦN TRÊN LÃNH THỔ VIỆT NAM

I.1 Quan sát động đất ở Việt Nam

I.1.1 Những ghi chép lịch sử

Động đất được ghi nhận sớm nhất theo tư liệu lịch sử Việt Nam là trận động đất xảy ra năm 114 sau công nguyên Suốt trong khoảng thời gian dài sau đó (thời kỳ ngàn năm bắc thuộc) hầu như trong tư liệu lịch sử của nước ta không thấy xuất hiện bất kỳ ghi chép nào về hiện tượng tai biến này Mãi đến năm 1016 trận động đất tiếp theo mới được ghi chép, và từ thế kỷ thứ 11 đến thế kỷ thứ 19 trong tư liệu lịch sử cũng chỉ xuất hiện 108 ghi chép về động đất (Bảng I.1) Mặc dầu những ghi chép này là hết sức sơ lược song đó là tư liệu rất quan trọng đối với công tác nghiên cứu động đất ở nước ta

1 Phục vụ cho công tác phân vùng động đất lãnh thổ Bắc Việt Nam, trong những năm 1965 - 1968, nhóm tác giả do KS Nguyễn Khắc Mão chủ trì đã tiến hành: Sưu tầm các ghi chép về động đất thông qua tư liệu lịch sử Phối hợp với Viện sử học, các tác giả đã phát hiện được 77 ghi chép về các trận động đất xảy ra trong phạm vi lãnh thổ Việt Nam từ đầu thế kỷ thứ 2 đến cuối thế kỷ thư 19 Theo các tác giả này thì trong số các trận động đất có ghi chép chỉ có 37 trận là có đề cập đến địa điểm cảm nhận và một ít mô tả kèm theo về biểu hiện chấn động

2 Việc điều tra của nhóm công tác thuộc Trung Tâm nghiên cứu Việt Nam và Giao lưu Văn hóa (Đại Học QG Hà Nội) do GS TSKH Vũ Minh Giang phụ trách tiến hành trong thời gian 2000 - 2003 có vẻ là công phu nhất Với việc tham khảo 27 bộ sử

ký ghi chép các sự kiện đã xảy ra ở Việt Nam từ thế kỷ thứ 3 (năm 204) trước công nguyên đến cuối thế kỷ thứ 19 (năm 1888) Nhóm nghiên cứu đã lập 1 268 phiếu điều tra và ghi nhận được 83 sự kiện động đất trong toàn bộ thời gian từ 978 đến 1888 (910 năm) Kết quả phân tích thống kê của các tác giả cho thấy:

- Bình quân 11 năm có một trận động đất xảy ra;

- Động đất xảy ra thường xuyên hơn cả là vào thế kỷ thứ 12 và 13 Riêng thế kỷ

12, cứ 3 năm lại có một lần động đất Thế kỷ thứ 10 là 2 trận; thế kỷ thứ 11 là 4 trận; thế kỷ thứ 12 là 28 trận; thế kỷ thứ 13 là 12 trận; thế kỷ thứ 14 là 5 trận; thế kỷ thứ 15

là 7 trận; thế kỷ thứ 16 là 4 trận; thế kỷ thứ 17 là 5 trận; thế kỷ thứ 18 là 9 trận; thế kỷ thứ 19 là 7 trận

3 Tổng hợp các tư liệu ghi chép trong lịch sử Việt Nam, danh sách các động

đất lịch sử đã được thiết lập trong Bảng I.1

Xem xét các tư liệu ghi chép động đất trong sử sách nước nhà có được có thể rút ra một số nhận định sau:

1- Sử dụng nguồn tư liệu lịch sử của Việt Nam có được cho đến cuối thế kỷ 19

ta thấy có 108 ghi chép có liên quan đến biểu hiện xuất hiện động đất

2- Có bốn mươi trận động đất (cỡ 40%) là có mô tả hết sức sơ lược về vị trí cũng như mức độ biểu hiện của động đất Số còn lại chỉ nói lên rằng đã có động đất xuất hiện trong thời bấy giờ, song ở đâu và mức độ cảm nhận như thế nào? thì không

có ghi nhận

3- Ghi chép lịch sử về động đất có một thời gian dài (Trước thế kỷ thứ 12) hầu như không thực hiện Các vị trí xảy ra động đất chỉ thấy tập trung tại khu vực đông dân

cư thuộc ven biển và đồng bằng ở nước ta Điều này cho thấy mức độ ghi chộp cỏc dạng tai biến trong lịch sử Việt Nam là cũn hết sức sơ sài, cỏc nhà ghi chộp sử cũn ớt chỳ trọng đến tai biến tự nhiờn Chớnh vỡ vậy việc xỏc định chấn tõm động đất và cường độ chấn động cực đại trờn bề mặt mà Nguyễn Khắc Móo tạm xếp đang cũn là vấn đề cần được bàn luận thờm

4- Tuy việc ghi chộp cũn sơ lược song cỏc số liệu này là những dẫn cứ rừ nột rằng động đất ở nước ta cú biểu hiện hoạt động liờn tục, khụng yếu Mụ tả lich sử cũng cho thấy cú khả năng đó xảy ra những trận động đất mạnh (đất nứt xộ ra dài hơn trăm dặm) và cú biểu hiện của nhiều dư chấn liờn tiếp (Ba lần động đất trong một ngày); (Từ thỏng 9 đến thỏng 12 động đất ba lần), và cũng cú thể cú động đất gõy súng lớn (súng thần?) như trận động đất ở Bỡnh Thuận (nước sụng dõng lờn, súng cuốn lờn cao) năm 1877 và 1882

Bảng I.1 Danh mục cỏc trận động đất đó được ghi chộp trong tư liệu lịch sử Việt Nam

5 1017 VIII Kinh Đô? Động đất, điện Càn

Nguyên rung chuyển

Đại Việt Sử

Lược

6 1020 XI Kinh Đô? Động đất, trước kia điện Càn Nguyên

rung chuyển nên phải cho ngự triều ở

điện phía đông, nay lại rung chuyển nữa nên lại cho ngự triều ở phía tây

Đại Việt Sử Lược

29 1180 VIII Điện Hội Tiên Động đất V Hà Nội

30 1187 VI Động đất Giữa mùa hạ

nhà Thái Miếu rung chuyển

48 1220 III Hậu cung có động đất Đại Việt Sử Lược

49 1240* VII Mưa to gió lớn, Động đất

nước tràn lên cao

50 1247* IV Động đất

51 1250* III Động đất

52 1269 V Động đất Khâm định Việt Sử thông

55 1278 VIII Kinh Đô Động đất Ba lần động đất

trong một ngày, nhiều trâu

bò, gia súc bị chết

VIII

56 1285 IX Chùa Bảo

Thiên (Hà Nội, Nhà Thờ Lớn)

Động đất Bia ở Chùa Bảo Thiên gãy làn đôi; Núi Cao Sơn lở xuống

VIII

57 1300* I Động đất tháng giêng

động đất ba lần, từ giờ thân đến giờ tý

69 1463 XII Kinh Đô Động đất V Hà Nội

70 1525 Năm này Động đất hai lần

và An Định

VII Thanh Hóa

74 1587 III Vĩnh Phúc

(Vĩnh Lộc, Thanh Hóa)

Động đất ở núi Trạc bụt; ở xã Trương xá, huyện An

Núi Đa Bút bị lở vì động

đất Cùng ngày hai quả núi cạnh giếng An Dương, huyện Phụng Hòa bị lở, lấp cả đường đi, người và trâu bò không đi được

VIII

76 1666 III Hồ Xá Động đất V

Động đất V

84 1721* V Động đất: Đêm Tân Mùi, tức là 5-6-1721, gió

gạo cao vụt, nhân dân trong kinh kỳ hoang mang ngờ

sợ vì những lời đồn đại, đua nhau dọn tài sản, chuyển gia quyến về nhà

85 1736 IX Quảng Bình Động đất V

86 1766 XII Kinh Đô Động đất V Hà Nội

87 1766 XII Kinh Bắc Động đất V Hà Bắc

88 1767 I Huyện Đông

Thành (Diễn Châu) và Quỳnh Lưu

Động đất, Núi ở Thanh Hóa bị lở

đen bay lượn trên cây, ngày đêm quàng quạc kêo ở cửa các môn trước phủ đường Lại nữa, móng thành Kinh Đô vô cớ sụt lở đến hơn 10 trượng Còn các tai biến nhỏ nhặt khác không sao kể xiết

Nghi động đất

96 1812 XI Thanh Hoa và

Thanh Bình (Ninh Bình)

101 1829 XI Thừa Thiên Phía Bắc thành bị rụt và

105 1871 XII Bắc Ninh Động đất V

106 1875 V Hải Dương Động đất, mặt đất rung

động một lúc

V

107 1877 IX Bình Thuận Động đất ba lần, lần đầu

nước sông dâng lên, nhà ngói rung động mạnh, hai lần sau nhẹ hơn

VII (Từ đấy đến tháng 12 tất cả

ba lần)

108 1882 Bình Thuận ở bờ biển Động đất, nước

cuốn lên cao, có nhiều tiếng nổ to trong gần một ngày

VII

Ghi chỳ: * là Động đất khụng xỏc minh địa điểm

I.1.2 Điều tra động đất trong nhõn dõn

1 Bảng động đất điều tra trong nhõn dõn được Nguyễn Khắc Móo và nnk thành lập năm 1968 gồm 37 + 46 động đất (Bảng I.2 và I.3) Nhỡn chung, những trận động đất này sau đú được kiển nghiệm bằng nhiều thụng tin khỏc nhau và cú trận đó khụng được nhắc lại trong cỏc cụng trỡnh nghiờn cứu sau này, chẳng hạn như động đất Điện Biờn năm 1942

- Cú 37 trận động đất xỏc định được đường đẳng chấn (Bảng I.2) Theo cỏc tỏc giả thỡ độ chớnh xỏc xỏc định tọa độ chấn tõm của 37 trận này cú sai số phổ biến là 15 -

Bảng I.2 Động đất được phỏt hiện qua điều tra trong nhõn dõn, xảy ra trong

những năm đầu của thế kỷ 20, cú thể vẽ được đường đẳng chấn (Theo Nguyễn Khắc Móo và nnk, 1968 Chấn tõm xỏc định theo bản đồ đường đẳng chấn)

Thời gian Tọa độ chấn tõm

Số TT

Ngày,Thỏng,

Năm Giờ, phỳt, Giõy Vĩ độ Kinh độ

Địa phương xảy ra động đất

Cường

độ chấn động Io

12 Hè.1928 22 18.25 105.45 Can Lộc V

13 Hè.1928 ngày 18.30 105 25 Hương Sơn VI

14 V.1930 ngày 20.45 106 25 Ninh Giang V

Bảng I.3 Động đất được phát hiện qua điều tra trong nhân dân, xảy ra trong

những năm đầu của thế kỷ 20, không vẽ được đường đẳng chấn (Theo Nguyễn Khắc Mão và nnk, 1968 Chấn tâm xác định là tâm điển bao quanh ít nhất là 2 điểm cảm nhận động đất)

Thời gian Tọa độ chấn tâm

Số

TT Ngày,Tháng,

Năm Giờ, phút, Giây Vĩ độ Kinh độ

Địa phương xảy ra động đất

Cường

độ chấn động Io

Ghi chú

5 II.1914 18 20.10 106.00 Yên Mô VI

6 XII.1914 20 22.05 103.10 Lai Châu VII

7 XI.1918 21 22.30 104.00 Lao Cai VI

22 II.1936 8 21.15 105.15 Tam Nông VI

23 III.1936 18 21 25 103 25 Mường Han VI

24 II.1938 9 18.55 105.15 Đô Lương VI

3 Năm 2002, Lê Tử Sơn và Nguyễn Thị Cẩm đã dựa trên cơ sở tài liệu động

đất điều tra được trong nhân dân của nhiều tác giả trước đó, đã tính toán, hiệu chỉnh và thành lập nên danh mục động đất điều tra được trong nhân dân Tài liệu này được tác giả phân loại như sau:

a/ Các tin tức phù hợp với số liệu quan trắc bằng máy;

b/ Các tin tức cho phép thiết lập được bản đồ đường đẳng chấn;

c/ Các tin tức khó cho phép xác định chấn tâm; và

d/ Các tin tức rời rạc

Trên cơ sở phân tích các tài liệu có được, về thời điểm phát sinh động đất, trên thực tế chỉ có thể xác định chính xác đến năm, tháng Đối với một số trường hợp, thời gian phát sinh động đất xác định tới mùa hoặc thậm chí chỉ xác định đến năm mà thôi

Vị trí chấn tâm động đất được xem như tâm của các điểm điều tra có các thông tin về động đất này với độ chính xác xác định vị trí chấn tâm vào khoảng 25 - 30 km Thông tin về giá trị cường độ chấn động tối đa (I0), số điểm nhận biết về động đất và đường đẳng chấn đã xác định được trong quá trình điều tra là những thông tin quý báu, cho

phép hiệu chỉnh và thiết lập danh mục động đất điều tra được trong nhân dân với mức

độ tin cậy khá cao

Bảng I.4 Danh mục động đất lãnh thổ Việt Nam và kế cận ghi nhận được trước năm

1900 (Cao Đình Triều và nnk, 2008)

(Chủ yếu là theo tài liệu lịch sử và kết quả khảo sát, điều tra trong nhân dân Các ký hiệu tương ứng mỗi cột của bảng này được hiểu như sau: Thời điểm phát sinh động đất gồm: year- năm, mo- tháng, d- ngày, h- giờ, mi- phút, s- giây; Toạ độ chấn tâm: lat- Vĩ Độ Bắc, long- Kinh Độ Đông; Độ lớn động đất: mb- theo sóng khối, ms- theo sóng mặt, ml- địa phương, mp- theo quy ước riêng; Cường độ chấn động trên bề mặt được ký hiệu là in)

I.1.3 Quan trắc động đất ở Việt Nam

Từ năm 1976 trên phạm vi Miền Bắc Việt Nam đã có 5 trạm quan trắc động đất hoạt động liên tục và đồng bộ (Phù Liễn, 1924; Sapa, 1957; Bắc Giang, 1962; Tuyên Quang và Hoà Bình, 1972) Các trạm địa chấn này đã ghi nhận khá đầy đủ số liệu về các trận động đất lãnh thổ Bắc Việt Nam và vùng lân cận Ở Miền Nam Việt Nam, trạm địa chấn Nha Trang đã được khôi phục lại vào năm 1978 (xây dựng năm 1957)

và xây dựng thêm trạm Đà Lạt vào năm 1980 Hệ máy địa chấn được trang bị cho 7 trạm trong giai đoạn này là máy chu kỳ ngắn CM-3 của Liên Xô cũ [Short period seismograph (T=1,0), 3 components (Russian)] Tín hiệu động đất sau khi được khuyếch đại qua hệ thống điện kế gương quay được ghi lại trên giấy ảnh (hệ thống máy ghi quang - cơ)

Trong giai đoạn 1990 - 1996, được sự tài trợ của các dự án UNDP, VIE - 84/001 và VIE - 93/002 mạng lưới trạm địa chấn ở Việt Nam đã được tăng cường Trạm địa chấn: Điện Biên, Lai Châu, Vinh và Hà Nội được xây dựng năm 1990 Sau

đó, 1994 - 1995 xây dựng thêm trạm Sơn La và Huế, nâng tổng số trạm quốc gia lên

14 trạm với hệ thống máy địa chấn cũng được trang bị lại hiện đại hơn Từ việc thay thế máy địa chấn thuộc hệ ghi quang - cơ của những năm trước bằng các máy địa chấn

LE - 3D, khuyếch đại điện tử ghi trên giấy nhiệt của Đức trong năm 1990 và đến năm

1995 toàn bộ mạng lưới trạm địa chấn đã được trang bị hệ thống máy ghi số trên máy tính PC - 386, PC - 586 do Pháp sản xuất với máy chu kỳ ngắn Mark Pruduct L - 4 của

Mỹ

Sau năm 1996, nhờ sự đầu tư thích đáng của nhà nước, Viện Vật lý Địa cầu lại

mở rộng thêm mạng lưới trạm và đến hết năm 2007 tổng số trạm thuộc mạng lưới quốc gia đã nâng lên con số 24 trạm (Bảng I.5)

Số liệu quan sát của các trạm được chuyển về trung tâm xử lý phân tích ở Viện Vật lý Địa cầu Ở đây các thông số động đất được xác định

Bảng I.5 Mạng lưới trạm địa chấn ở Việt Nam

(Theo số liệu của Viện Vật lý Địa cầu, năm 2007)

12 Lai Châu LCV 22 02,32 103 09,26 L - 4C - 3D SSA - 2

13 Sơn La SLV 21 20,03 103 54,30 L - 4C - 3D

14 Sapa SPV 22 20,30 103 50,11 CMG - 3T

Với hệ thống trạm như vậy có khả năng ghi đầy đủ động đất có Magnitude, Ms

≥ 3,0 trên phạm vi Miền Bắc Việt Nam và Ms ≥ 4,0 trên toàn lãnh thổ Việt Nam Trong vùng lãnh thổ Tây Bắc có mật độ trạm dày hơn nên có thể ghi nhận được động đất có Magnitude lớn hơn 1,0 độ Richter Ngoài ra, tại các vùng hồ chứa lớn như Hoà Bình, Yaly, Sơn La, dọc theo đới đứt gãy Sông Hồng còn có những trạm địa chấn tạm thời nhằm nghiên cứu sự thay đổi môi trường địa chấn trong quá trình xây dựng và vận hành nhà máy thuỷ điện Mạng trạm địa chấn Việt Nam được chia thành 2 hệ thống:

1 Mạng lưới trạm quốc gia

Hệ thống trạm địa chấn đo xa

Hệ thống trạm địa chấn đo xa bao gồm 9 trạm xung quang Hà Nội là: Chùa Trầm, Hoà Bình, Đoan Hùng, Đội Sơn, Mẹt, Bắc Giang, Tam Đảo, Yên Tử và Phủ Liễn Hệ thống này đã sử dụng kỹ thuật số hoá trong việc ghi, truyền và lưu trữ tín hiệu địa chấn cũng như tín hiệu thời gian

Nguyên lý hoạt động của hệ thống trạm địa chấn đo xa GEOTRAS95 của Pháp được trình bày tóm lược như sau:

Tín hiệu địa chấn từ các máy thu tại các trạm này được khuyếch đại và số hoá, sau đó qua máy phát và chuyển tới ăng ten trong giải tần số FM truyền về trạm trung chuyển Tam Đảo Ở Tam Đảo, tín hiệu từ các trạm được xử lý, khuyếch đại và gửi về trung tâm xử lý số liệu Viện Vật lý Địa cầu, Hà Nội Tại đây tín hiệu địa chấn và thời gian thu được từ đồng hồ GPS được giải mã và ghi liên tục lên ổ cứng với dung lượng 1Gb của máy PC - 586 một cách đồng bộ Đồng thời tín hiệu này còn được hiển thị trên màn hình và ghi trên giấy nhiệt để tiện theo dõi và phát hiện động đất xảy ra Khi xảy ra động đất, tín hiệu động đất của các trạm sẽ được tự động ghi vào đĩa mềm, hoặc trong trường hợp cần thiết, tín hiệu địa chấn từ các trạm còn có thể được xem xét, theo dõi lại trên màn hình và có thể ghi lại từ ổ cứng sang các ổ mềm Chương trình quản lý dữ liệu địa chấn ACCQUI đảm nhận toàn bộ công việc trên Việc xử lý số liệu động đất (xác định các thông số cơ bản của động đất như thời điểm phát sinh động đất t, toạ độ chấn tâm ϕ, λ, độ sâu chấn tiêu h và magnitude MS) được tiến hành trên máy vi tính PC - 586 với chương trình DP16

Như vậy, hoạt động của hệ trạm địa chấn đo xa đảm bảo kiểm soát một cách liên tục các động đất có magnitude MS ≥ 3,0 trên phạm vi Miền Bắc Việt Nam và MS ≥ 4,0 trên toàn lãnh thổ Việt Nam một cách nhanh chóng và kịp thời Mặt khác, dạng ghi

số tín hiệu địa chấn tạo điều kiện thuận lợi cho việc trao đổi thông tin địa chấn trong khu vực và trên thế giới một cách nhanh chóng

Các trạm địa chấn độc lập

Các trạm địa chấn còn lại trong mạng lưới trạm quốc gia (15 trạm) (Bảng I.5) hoạt động theo chế độ độc lập Các trạm này cũng sử dụng kỹ thuật ghi số trên máy tính cá nhân và gửi số liệu về Viện Vật lý điạ cầu theo 2 phương thức: 1/ gửi nhanh theo đường điện thoại qua MODEM mỗi khi có động đất xảy ra; và 2/ gửi số liệu lưu trữ trên đĩa mềm vào đầu hàng tháng qua đường bưu điện Chương trình quản lý ACCQUI sẽ điều hành toàn bộ việc ghi tín hiệu địa chấn vào đĩa mềm và trong trường hợp cần thiết cho phép xem lại tín hiệu trong ổ cứng và ghi lại vào ổ mềm phục vụ cho công tác lưu trữ và xử lý số liệu Chương trình DP3 cho phép hiển thị tín hiệu, xác định thời điểm tới của các pha sóng địa chấn

3/ Mạng trạm tạm thời thứ ba được thiết lập năm 1998 tại khu vực dự kiến xây dựng đập thuỷ điện Sơn La gồm 6 trạm: Mường La, Tuần Giáo, Quỳnh Nhai, Than Uyên, Yên Châu và Nghĩa Lộ

4/ Một mạng lưới gồm 8 trạm địa chấn được thiết lập năm 1997 trong phạm vi hoạt động của đới đứt gãy Sông Hồng Đây là kết quả của đề tài hợp tác giữa Viện Địa chất Hà Nội và Đài Loan nhằm mục đích đánh giá mức độ hoạt động của đới đứt gãy Sông Hồng Cho đến nay mạng tạm thời này vẫn đang hoạt động

5/ Từ năm 1997, nhằm mục đích nghiên cứu dao động nền Viện Vật lý Địa cầu

đã thiết lập một mạng gồm 4 trạm địa chấn tại khu vực Điện Biên, Hoà Bình, Lai Châu

và Tuần Giáo Đây là những nơi được xem là có nguy cư hoạt động động đất lớn nhất

ở Việt Nam Tại các trạm này đã được trang bị máy gia tốc SSA - 1, SSA - 2 của Mỹ 6/ Một mạng trạm ghi địa chấn dải rộng cũng đã được thiết lập tai: Đà Lạt, Huế, Phủ Liễn và Vinh vào cuối năm 2001 Đây là kết quả hợp tác Viêt Nam - Nhật Bản nhằm nghiên cứu bất đồng nhất vận tốc truyền sóng của thạch quyển lãnh thổ Việt Nam và kế cận Các trạm quan trắc này bước đầu đã ghi nhận được một số trận động đất xa mà hy vọng sẽ là những tư liệu quan trọng phục vụ cho công tác nghiên cứu cấu trúc thạch quyển Việt Nam

7) Từ năm 2007 một hệ thống trạm (4 trạm) địa chấn đo xa cũng được thiết lập xung quanh khu vực Tp Hồ Chí Minh phục vụ cho công tác vi phân vùng động đất

Các hệ thống mạng địa chấn tạm thời một mặt đáp ứng yêu cầu thực tiễn sản xuất và nghiên cứu, mặt khác nó cũng đóng góp phần tăng thêm độ chi tiết nguồn tài liệu động đất ở Việt Nam

I.2 Một số định hướng nghiên cứu tiêu biểu

Đã có khá nhiều công trình nghiên cứu của các tác giả khác nhau về đặc trưng hoạt động động đất lãnh thổ Việt Nam Các kết quả nghiên cứu này chủ yếu tập trung vào một số hướng phân tích sau:

Để đánh giá định lượng tính địa chấn của khu vực nghiên cứu, đặc trưng hoạt động động đất A là một đại lượng được đưa vào sử dụng Nơi nào giá trị Alớn thì nơi

đó tính hoạt động động đất được coi là mạnh Trong vùng nghiên cứu diện tích S có

NΣ là số trận động đất đã xảy ra, trải qua thời gian quan sát động đất T (năm) với Kmin

là cấp năng lượng thấp nhất đại diện cho vùng nghiên cứu, K0 là cấp năng lượng tiêu chuẩn để xây dựng bản đồ hoạt động địa chấn và γ là độ nghiêng của đồ thị lặp lại Nếu K0 = 10 và ∆S = 1000 km2 sẽ xây dựng được bản đồ hoạt động địa chấn A10. Lúc này đại lượng A10 sẽ được tính theo công thức:

T S

1000 10

) 10 1 ( N A

) K K ( 10

0 min − γ

1992

Nhiệm vụ của phân vùng động đất là phải chỉ ra được mức độ nguy hiểm động đất của từng vùng khác nhau trong lãnh thổ nghiên cứu Từ những năm 1960 ở Việt Nam đã bắt đầu có những công trình nghiên cứu về vấn đề này, nhưng phải đến năm

1968, Nguyễn Khắc Mão và Rezanop I.A mới xây dựng được sơ đồ đầu tiên về phân vùng động đất Miền Bắc Việt Nam Nguyên tắc phân vùng động đất ở đây dựa vào phương pháp địa chấn kiến tạo và địa chấn thống kê, nhưng các vùng nguồn chưa được xác định cụ thể và chi tiết Năm 1978, Nguyễn Đình Xuyên (trong luận án Phó tiến sĩ của mình) cũng đã phân chia các vùng phát sinh động đất ở Miền Bắc Việt Nam Lần đầu tiên có sự thống nhất trong phân vùng động đất trên toàn lãnh thổ Việt Nam là năm 1985 (Phạm Văn Thục, Nguyễn Đình Xuyên, Nguyễn Cẩn,…, 1985) Năm 1996, Nguyễn Đình Xuyên, Nguyễn Ngọc Thủy và nhiều người khác đã thực hiện đề tài độc lập cấp nhà nước, trong đó đã thành lập bản đồ phân vùng động đất Việt Nam tỷ lệ 1:1.000.000 Trong luận án TS của Lê Tử Sơn đã chia Miền Bắc Việt Nam thành 2 khu vực mang đặc trưng địa chấn kiến tạo khác nhau Để đánh giá động đất cực đại bằng tổ hợp các phương pháp xác suất, Nguyễn Hồng Phương phân chia vùng nguồn phát sinh động đất ở Việt Nam theo mối quan hệ biểu hiện động đất và các yếu tố kiến tạo Khi phân chia vùng nguồn tác giả chưa sử dụng tài liệu trường ứng suất cũng như vận tốc dịch chuyển hiện đại trong mỗi vùng phát sinh Đến năm 1999, Cao Đình Triều đúc kết từ các nghiên cứu của mình đã kết luận có 10 đới động đất nguy cơ cao ở Việt Nam Gần đây nhất, Trần Thị Mỹ Thành trong luận án TS đã phân định tổng cộng 23 vùng nguồn phát sinh động đất trong phạm vi lãnh thổ Việt Nam và lân cận, với quan điểm vùng nguồn theo mô hình nguồn diện gắn với các đứt gãy sâu

Vấn đề nghiên cứu và dự báo động đất trên toàn lãnh thổ và lãnh hải Việt Nam được đánh giá và nhìn nhận lại trong đề tài cấp nhà nước (do GS TS Nguyễn Đình

Xuyên và nnk thực hiện, 2004) Sau đề tài này là nhiệm vụ hợp tác quốc tế về Khoa học và Công nghệ theo nghị định thư Việt Nam – Italy (giai đoạn 2004-2006 và 2006-2008) về nâng cao hiệu quả của nghiên cứu động đất và sóng thần trên lãnh thổ Việt Nam (Cao Đình Triều, 2007, 2008) Đề tài Nghiên cứu đánh giá độ nguy hiểm sóng thần ở vùng bờ biển Việt Nam và đề xuất các giải pháp phòng tránh (đề tài cấp Viện Khoa học và Công nghệ Việt nam) kết thúc năm 2007 (GS.TS Nguyễn Đình Xuyên chủ trì) Đề tài nghiên cứu kiến tạo đứt gãy hiện đại và động đất liên quan ở khu vực Hoà Bình làm cơ sở đánh giá ổn định công trình thuỷ điện Hoà Bình do PGS TS Nguyễn Ngọc Thuỷ chủ trì cũng đã kết thúc năm 2007

Đề tài: Phân vùng nhỏ động đất khu vực Tp Hồ Chí Minh 2006-2009 (do Liên Đoàn địa chất Miền Nam Việt Nam chủ trì, có sự tham gia trực tiếp của GS.TS Nguyễn Đình Xuyên và PGS.TS Cao Đình Triều); Nghiên cứu đánh giá độ nguy hiểm động đất và sóng thần ở vùng bờ biển và hải đảo Việt Nam và đề xuất các giải pháp phòng tránh giảm nhẹ hậu quả, 2007-2009 (do GS TS Bùi Công Quế chủ nhiệm); Đánh giá khả năng biến động môi trường sinh chấn vùng hồ thuỷ điện Sơn La sau khi tích nước Đề xuất giải pháp phòng tránh sự rui ro môi trường, 2008-2009 (do TS Ngô Gia Thắng và PGS TS Cao Đình Triều làm chủ nhiệm) đang được tiến hành

Về cơ cấu chấn tiêu động đất cũng đã được đề cập tới trong các công trình công

bố của Ngô Thi Lư và Nguyễn Văn Lương song các kết quả nghiên cứu cũng chỉ mới dừng ở mức sơ lược

Có nhiều phương pháp đã được áp dụng để tính magnitude cực đại (Mmax) cho các vùng nguồn phát sinh động đất, theo tài liệu sử dụng có thể phân chia như sau:

a Theo tài liệu địa chất, địa vật lý: Chủ yếu được Cao Đình Triều và sau đó là Nguyễn Thanh Xuân cho thấy có thể đánh giá độ nguy hiểm động đất bằng công nghệ GIS sử dụng tư liệu viễn thám Trong các công trình trên đều tìm được các Mmax đối với mỗi vùng nghiên cứu

b Theo thống kê địa chấn: Tại Việt Nam áp dụng tính Mmax theo thống kê chủ yếu các tác giả sử dụng hàm phân bố cực trị Gumbel Nguyễn Kim Lạp và Nguyễn

Duy Nuôi năm 1986 sử dụng hàm phân bố tiệm cận loại I của Gumbel để tính độ nguy

hiểm động đất cho các vùng ở khu vực Đông Nam Á với chu kỳ khoảng số liệu cực trị được chọn là 6 tháng (giai đoạn 1904 - 1952) và 1 năm (giai đoạn 1903 - 1965) Kết quả cũng tìm được các Mmax cho các vùng nguồn nghiên cứu Nguyễn Hồng Phương

sử dụng hàm phân bố cực trị loại III của Gumbel cũng như tổ hợp các phương pháp xác suất (hợp lý cực đại, phân bố Bêta) để tính cho các vùng động đất ở Việt Nam Kết quả theo hàm cực trị loại III của Gumbel tính cho thời kỳ số liệu 1903 - 1993, tại vùng Đông Bắc Mmax = 5,0 độ Richter; Bắc trũng Hà nội Mmax = 6,3 ÷ 6,6; Sông Hồng Mmax

= 5,4 ÷ 5,8; Sông Đà Mmax = 5,0; Sông Mã Mmax = 8,5; Sông Cả Mmax = 5,2 độ Richter Nguyễn Đình Xuyên và Nguyễn Ngọc Thủy sử dụng hàm Gumbel loại I cải tiến để tính cho các vùng thuộc khu vực thủy điện Sơn La Kết quả dự báo đới động đất Sông Hồng - Sông Chảy có Mmax = 5,5 (độ Richter), Sông Đà Mmax = 5,2; Sông Mã

- Sơn La Mmax = 7,1 Nguyễn Đình Xuyên và Nguyễn Ngọc Thủy năm 1997 cũng đã dùng phương pháp hàm phân bố cực trị Gumbel III tính dự báo Mmax cho các đới phát sinh động đất ở Việt Nam Tại phần phía Bắc đã được dự báo các vùng Sông Mã, Sơn

La và Lai Châu - Điện Biên có khả năng Mmax = 7,0 (độ Richter); vùng Sông Hồng - Sông Chảy Mmax = 5,8; Sông Cả có Mmax = 6,0; Đông Triều - Cẩm Phả sẽ có Mmax = 6,3; còn tại Cao Bằng - Tiên Yên và sông Đà Mmax = 5,0 Năm 2000, Đặng Thanh Hải

đã sử dụng hàm cực trị theo Gumbel loại III và loại I cải tiến để tính dự báo Mmax cho

các vùng ở phần phía Bắc lãnh thổ Việt Nam với số liệu động đất chia thành 2 giai đoạn: giai đoạn 1976 - 1999 và 1900 - 1999 Với giai đoạn 1900 - 1999 nhận được kết quả tính theo hàm Gumbel loại I cải tiến là: Vùng Đông Bắc (gồm cả Đông Triều - Cẩm Phả) Mmax = 6,17; vùng Sông Hồng Mmax = 5,4; vùng Tây Bắc Mmax = 7,38; vùng Mường Tè Mmax = 4,9; vùng Sông Mã - Sông Cả Mmax = 7,33; và vùng Sông Cả - Rào Nậy Mmax = 5,26 (độ Richter) Trần Mỹ Thành đã tính Mmax cho 23 vùng nguồn (trong

đó có những vùng của Việt Nam) với số liệu động đất dựa vào danh mục của Việt Nam và của nhiều Trung tâm địa chấn khác trên thế giới như ISC, USGS, NEIC Theo hàm Gumbel III, tác giả đánh giá Mmax cho các vùng nguồn ở Việt Nam: Cao Bằng - Tiên Yên (Mmax = 5,8), Đông Triều (Mmax = 6,6), Sông Lô (Mmax = 5,5), Sông Hồng - Sông Chảy (Mmax = 5,4), Sông Đà - Phong Thổ - Mường La (Mmax = 5,2), Sông Mã - Sơn La (Mmax = 7,3), Mường Tè (gán từ vùng sông Đà - Phong Thổ Mmax = 5,2), Sông

Cả - Rào Nậy (Mmax = 6,1 độ Richter)

Nghiên cứu đánh giá khả năng xuất hiện động đất theo thời gian cũng bước đầu

có một số công trình đề cập tới, thể hiện dưới dạng này hay dạng khác, hướng thống

kê Nhưng chủ yếu đánh giá tần suất lặp lại chấn động theo phương pháp "độ rung động địa chấn" của Riznhichenko và theo phương pháp "độ rủi ro địa chấn" của Cornell Nguyễn Đình Xuyên 1987 cho rằng tần suất lặp lại động đất từ phương trình

đồ thị lặp lại của Gutenberg - Riznichenko, cho toàn lãnh thổ Việt Nam theo thời kỳ số liệu 1900 - 1983 là:

với N* = N/ t (N - tổng số trận động đất cấp M quan sát trong khoảng thời gian t năm, trong diện tích S) Lê Tử Sơn 1994 áp dụng phương pháp của Cornell khi đồng nhất mỗi vùng nguồn phát sinh động đất theo chiều dài của một đứt gãy chính và cùng độ sâu tầng hoạt động để tính chấn động lan truyền từ vùng nguồn Đến năm 1996, Nguyễn Đức Vinh và cộng sự đã tính tần suất lặp lại chấn động do động đất gây ra, sử dụng vùng nguồn (I ≥ 7, Ms ≥ 5,0) xác định từ bản đồ kiến tạo đứt gãy, cùng các đặc trưng thống kê Kết quả dự báo cho thấy chấn động cấp VIII có chu kỳ lặp lại 300 năm cho vùng đứt gãy sông Mã - Sơn La, 500 năm cho vùng Sông Hồng, 1000 năm cho vùng Sông Cả Chấn động cấp VII có chu kỳ lặp lại 30 năm ở vùng Sông Hồng, 50 năm ở vùng Sông Mã - Sơn La và 60 năm ở vùng Sông Cả Trần Thị Mỹ Thành cũng

sử dụng phương pháp "độ rủi ro địa chấn" của Cornell trong nghiên cứu của mình Cao Đình Triều sau khi xem xét các trận động đất mạnh đã xảy ra ở Việt Nam, tìm được một số quy luật có thể dùng dự báo: Quy luật yên tĩnh - động và quy luật yếu - mạnh Trước một trận động đất mạnh, vùng cực động trải qua một thời gian yên tĩnh khá lớn, không có trận động đất mạnh nào xảy ra trong thời gian đó Đây cũng là một hướng dự báo nhưng mang tính chất định tính nhiều hơn

Các phương pháp đánh giá độ nguy hiểm động đất đều xuất phát từ nguyên lý sau: chấn động ở mỗi địa điểm là do động đất trong những vùng nguồn (vùng phát sinh động đất) địa phương và ở xung quanh gây ra Cường độ và tần suất chấn động do động đất trong mỗi vùng nguồn gây ra phụ thuộc vào độ mạnh và tần suất của động đất trong vùng nguồn đó và vào khoảng cách từ điểm đó đến nguồn Tần suất tổng cộng của chấn động cường độ I ≥ Ii gây ra bởi động đất từ tất cả các nguồn chính là đặc trưng của độ nguy hiểm động đất tại điểm đó

Có hai phương pháp được dùng rộng rãi ở Việt Nam để đánh giá độ nguy hiểm động đất, đó là phương pháp "Độ rung động địa chấn" được dùng ở Liên Xô trước đây

do Riznichenko đề xướng và phương pháp phân tích xác suất (Probabilistic analysis)

do Cornell xây dựng

Phương pháp tất định mới trong đánh giá nguy hiểm động đất Deterministic hazard assessment) là một phương pháp mới, bắt đầu từ nhóm địa chấn (SAND) Thuộc Trung tâm Vật lý lý thuyết - Trieste và Đại học tổng hợp - Trieste, đang được nhiều nước trên thế giới sử dụng rộng rãi trong thời gian gần đây (Phương pháp này lần đầu tiên được nhóm tác giả của nhiệm vụ hợp tác quốc tế Việt Nam - Italia bước đầu áp dụng tại Việt Nam)

I.2.1 Phương pháp "Độ rung động địa chấn"

Độ rung động địa chấn tại một điểm là tần suất của chấn động cường độ I và lớn

hơn (số lần xảy ra cường độ chấn động I và lớn hơn trong một năm) tại điểm đó, ký hiệu là B(I) Nếu trong khu vực có n vùng nguồn và động đất trong mỗi vùng i mỗi năm gây ra chấn động cường độ I ≥ Ii ở điểm quan sát Bi(I) lần thì tần suất tổng cộng của chấn động ấy ở điểm quan sát sẽ là:

B

1 ) ( )

Bi(I) được tính như sau: Động đất có độ lớn (độ mạnh) Mj trong vùng nguồn i sẽ gây chấn động cường độ I và lớn hơn ở điểm quan sát nếu chúng xảy ra trong phạm vi khoảng cách ∆ xác định từ mối liên quan giữa I, Mj và ∆

c h S

bM

Tần suất lặp lại chấn động cường độ I và lớn hơn ở điểm quan sát do động đất

Mj trong dSij (diện tích của phần vùng nguồn i trong phạm vi ∆) gây ra là dBij(I) chính là tần suất của động đất Mj trong dSij

DBij(I) = dnij*(Mj) = nj* (Mmax)10bi(Mmax-Mj) dSij/Si(Mmax) (I.6)

Trong đó n*i(Mmax) là tần suất động đất Mmax trong vùng chấn tâm S(Mmax) của động đất cực đại, Bi(I) là tổng tần suất chấn động cường độ I và lớn hơn ở điểm quan sát do tất cả động đất Mi ≤ Mmax trong vùng i gây ra:

∑

=

j ij

=

) ( 10

).

(

max

) ( max

M Si

dSij M

n

j

M M b i

j i

(I.7) Công thức đầy đủ để đánh giá độ rung động địa chấn B(I) ở một điểm bất kỳ là:

) ( 10

).

( )

(

max

) (

M Si

dSij M

n I

B

j

M M b i

j

i i

I.2.2 Phương pháp phân tích xác suất Cornell

Theo phương pháp Cornell (1968) độ nguy hiểm địa chấn là độ rung động địa chấn ≥ I (hoặc tham số dao động nền cực đại như gia tốc, dịch chuyển, vận tốc) vượt quá xác suất P nào đó do động đất gây ra tại một điểm bất kỳ trong một khoảng thời gian cho trước Lý thuyết được xây dựng trên những quan điểm sau:

- Coi mỗi đứt gãy phát sinh động đất là một nguồn động đất có magnitude động đất cực đại Mmax riêng Chấn động lan truyền từ những động đất xảy ra trong nguồn ra không gian xung quanh xem như phụ thuộc vào magnitude M và khoảng cách chấn tiêu R theo quy luật tắt dần chấn động:

I = c1 + c2M- c3lnR (I.9) Trong đó c, i = 1, 2, 3 ,là các hệ số

- Phương trình biểu diễn quan hệ giữa tần suất xuất hiện động đất NM và magnitude M là phương trình Gutenberg - Richter:

lgNM = a - bM (I.10)

Xác suất để cường độ chấn động I tại điểm xảy ra động đất với khoảng cách chấn tiêu R = r, lớn hơn một giá trị i bất kỳ nào đó là:

[ c M c r i R r]

r R

I P[ 1 2 3 (I.11)

Trong đó P[A⏐B] là xác suất xảy ra sự kiện A với điều kiện B đã xảy ra (xác suất có điều kiện)

Giả sử rằng xác suất không phụ thuộc M và R thì:

]

| I

Với hàm FM (m) là hàm phân bố của magnitude động đất, theo tương quan Gutenberg - Richter thì:

) ( ) (

| I

c

c r r

R

Giới hạn của hàm FM(m) được xác định khi m rất gần với m0, tức là:

0 2

1

3 ln

m c

c r c

r c c m c

Để xem xét liên tục các giá trị đối với mọi khoảng cách chấn tiêu lấy tích phân phương trình trên, tính phân bố của I, FI (i) gây ra bởi sự kiện M ≥ mo:

[I i R r]f r dr P

2

d r l

r r

F I

2 exp

1 ' ) (

'i

i≥ (I.18) Trong đó i' =c1+c2m0 −c1c3lnd ; C, G là các hằng số

2 2

- Xem quy luật xuất hiện động đất tuân theo quy luật phân bố Poisson Trong mỗi vùng nguồn, coi động đất là các sự kiện độc lập (loại bỏ tiền chấn và dư chấn), xác suất PN để xảy ra N trận động đất có magnitude M ≥ m0, gây ra cường độ chấn động I lớn hơn mức i nào đó, trên toàn vùng nguồn trong khoảng thời gian t năm thỏa mãn phương trình:

PN = P [ N= n ] =

!

) (

n

t

n = 0, 1, 2 (I.20) Trong đó ν là vận tốc trung bình xuất hiện động đất có magnitude M ≥ m0 1-FI(i)=P[i'≥i] là xác suất xuất hiện một sự kiện có magnitude M ≥ m0, như vậy xác suất để xuất hiện N sự kiện sẽ là:

PN = P [ N= n ] =

!

) (

n

t p

i t

p iν ν

−

n = 0, 1, 2 (I.21) Trong trường hợp đặc biệt phân bố xác suất của cường độ chấn động cực đại trong khoảng thời gian t năm được xem như:

P [ Imax( )i ≤ i ] = P [ N = 0 ] = e−p iνt (I.22)

Imax( )i - là cường độ chấn động cực đại trong khoảng thời gian t năm đối với vùng nguồn

- Thông số cực đại của chuyển động nền đuợc xem như là các hàm phụ thuộc vào độ lớn (magnitude), khoảng cách chấn tiêu của động đất dưới dạng:

Trong đó: Y có thể là gia tốc cực đại (Y = a), vận tốc cực đại (Y = v), dịch chuyển cực đại (Y = D); b1, b2, b3 là các hằng số phụ thuộc vào tham số vùng nguồn

Lý thuyết của Cornell được áp dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới như

Mỹ, Nhật Bản, Châu Âu, Trung Quốc, Peru, Thổ Nhĩ Kỳ v.v và được nhiều nhà khoa học (Mcguire, 1974 ; Hattori, 1978; Katayama, 1979 v.v.) bổ sung và phát triển sau này Đặc biệt, dựa trên lý thuyết Cornell, McGuire đã viết và phát triển một số chương trình chuyên dụng tính độ nguy hiểm động đất với độ chính xác ngày càng cao, đã và đang được áp dụng ở mọi nơi trên thế giới

Chúng ta thấy trong cả hai phương pháp các tham số cần thiết để tính toán đánh giá độ nguy hiểm động đất bao gồm:

1) Vùng nguồn phát sinh động đất với các đặc trưng địa chấn của nó là động đất cực đại Mmax có khả năng xảy ra trong vùng;

2) Độ sâu chấn tiêu của động đất;

3) Quan hệ magnitude- tần suất (đồ thị lặp lại động đất) với các hệ tố b (độ nghiêng của đồ thị) và V (tần suất của động đất đại diện, còn gọi là tốc độ xảy ra động đất trong vùng)

Các tham số nói trên được xác định như sau:

1) Nghiên cứu bình đồ kiến tạo đứt gãy:

+ Làm chính xác vị trí, tính chất, đặc điểm cấu trúc và các đặc trưng động hình học của các đứt gãy như kiểu chuyển dịch, bề rộng đới phá hủy, hướng và góc cắm và độ cắm sâu của đứt gãy, tính phân đoạn của đứt gãy

+ Đánh giá mức độ hoạt động của các đứt gãy

Đứt gãy kiến tạo hoạt động là nguồn phát sinh động đất Các đặc trưng trên đặc biệt quan trọng đối với việc đánh giá động đất cực đại có khả năng trên các đứt gãy

2) Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc kiến tạo, địa động lực hiện đại nhằm làm rõ vai trò và đặc điểm cấu trúc và hoạt động của các đứt gãy:

+ Các đơn vị kiến tạo - địa động lực hiện đại, lịch sử hình thành và phát triển của chúng,

+ Trường ứng suất hiện đại và đặc điểm vận động của chúng

I.2.3 Phương pháp tất định mới trong đánh giá nguy hiểm động đất

Số liệu đầu vào phục vụ cho việc đánh giá nguy hiểm động đất có thể biểu diễn theo nhiều cách, ví dụ việc mô tả cường độ dao động nền gây nên bởi một động đất có

độ lớn (magnitude) xác định (một kịch bản dao động nền), hoặc một tập bản đồ xác suất (probabilistic maps) của các đại lượng mô tả đặc trưng dao động nền

Phương pháp phân tích xác suất của Cornell đưa ra những dấu hiệu biểu hiện có thể là có ích nhưng không đủ xác thực về đặc trưng nguy hiểm động đất Chẳng hạn như sự xuất hiện của động đất Kobe (1995) và động đất Bhuj (2001) mới đây đã không được dự báo trước Phân tích xác suất trong đánh giá nguy hiểm động đất phụ thuộc cơ bản vào sự xác định đới phát sinh động đất mà trong đó quá trình sinh chấn chấp nhận

là đồng nhất (giống nhau) Sự thừa nhận tính đồng nhất có thể là sự khởi đầu sai lệch (lỗi) trong đánh giá nguy hiểm động đất của các khu vực riêng biệt, đặc biệt là những nơi có số liệu động đất hạn chế và đối với mô hình đa dạng đặc trưng hoạt động động đất MS (MS-multiscale seismicity model - Molchan et al.,1997) Trong thực tế, theo

mô hình MS logarit tuyến tính tỷ lệ tần suất-magnitude (FM) có thể được mô tả chung cho các động đất chỉ khi có đặc trưng hình học là rất bé so với vùng phát sinh động đất Đều kiện này chỉ thích hợp trong trường hợp nghiên cứu toàn cầu hay khu vực rộng lớn như khởi đầu của hàm Gutenberg và Richter và mô hình động đất đặc trưng

CE (CE- Characteristic Earthquake model - Schwartz and Coppersmith, 1984) Mô hình MS cho rằng khi đánh giá nguy hiểm động đất theo phương pháp xác suất, phân vùng động đất cần được tiến hành nhiều tỷ lệ khác nhau, phụ thuộc vào điều kiện tương đồng của các động đất và đặc trưng tuyến tính của hàm log quan hệ FM trong một dải độ lớn động đất Gần đây cũng đã có nhiều giải pháp đổi mới trong phân tich thống kê động đất, chẳng hạn như mô hình rãnh Thời (Gian-Brownian Passage Time) của Ellsworth et al (1998) hoặc là mô hình dự báo thời gian - Time Predictable của Shimazaki và Nakata (1980) nhằm tìm kiếm sự lựa chọn thích hợp giả thuyết Poisson

cổ điển Tuy nhiên những gì quan sát được về động đất không phải lúc nào cũng phù hợp với các hàm phân bố Thiếu sót nữa là việc xác định khoảng thời gian xuất hiện động đất từ trận trước đó: việc này sẽ không thực hiện được nếu khoảng thời gian đầy

đủ của số liệu động đất là không lớn, nhỏ hơn thời kỳ yên tĩnh địa chấn, trong khi chúng ta lại không có tài liệu về cổ địa chấn

Với những tồn tại của phương pháp phân tích xác suất thống kê như vừa đề cập, phương pháp tất định mới đã được thiết lập với cách tiệm cận hoàn toàn mới so với phân tích thóng kê (Costa et al., 1993; Panza et al., 2001) Phương pháp tất định mới nhấn mạnh một số khía cạnh phong phú hơn phương pháp thống kê, chẳng hạn như:

- Xác định trực tiếp các bản đồ kết quả của các đại lượng thiết kế mà không cần

sử dụng các bản đồ mô phỏng thống kê trong xây dựng các dao động nền thiết kế;

- Hiệu ứng của thuộc tính vỏ Trái đất tới tắt dần dao động;

- Lấy đạo hàm của thông số dao động nền từ chuỗi thời gian tổng hợp thay vì việc sử dụng hàm tắt dần dao động đã được đơn giản hóa quá mức;

- Sự tổng quát hóa các đại lượng thiết kế đối với khu vực có số liệu động đất lịch sử hạn chế

Chi tiết về phương pháp tất định mới trong đánh giá nguy hiểm động đất ở Việt Nam sẽ được đề cập trong chương sau

I.2.4 Một số kết quả mới trong nghiên cứu động đất và sóng thần trên lãnh thổ Việt Nam

1 Danh mục động động đất lãnh thổ Việt Nam

Danh mục động đất lãnh thổ Việt Nam được thiết lập đến hết năm 2007 (lưu Viện Vật lý Địa cầu) là dựa trên cơ sở các nguồn tài liệu: 1 Danh mục động đất của Viện Vật lý Địa cầu được thiết lập đến hết năm 2007; 2 Danh mục động đất bổ sung, cập nhật từ công bố của ISC; 3 Danh mục động đất bổ sung, cập nhật từ công bố của NOAA; và 4 Danh mục động đất bổ sung, cập nhật từ công bố của NEIC (Cao Đình Triều và nnk, 2008)

Quá trình thiết lập danh mục động đất đầy đủ cho lãnh thổ Việt nam được tiến hành theo các bước sau:

1/ Bước 1: Định dạng ở format chuẩn và kiểm tra danh mục động đất Viện Vật

lý Địa cầu;

2/ Bước 2: Đối sánh danh mục động đất Viện VLĐC với danh mục của ISC; 3/ Bước 3: Đối sánh danh mục động đất Viện VLĐC với danh mục của NOAA; 4/ Bước 4: Đối sánh danh mục động đất Viện VLĐC với danh mục của NEIC; 5/ Bước 5: Đối sánh các danh mục động đất phụ trội của ISC+NOAA+NEIC với danh mục động đất Viện VLĐC và thành lập danh mục động đất đầy đủ cho lãnh thổ Việt Nam đến hết năm 2007

Tổng cộng có: 60 trận động đất có M>4,0 ghi nhậ được trước năm 1900 (Bảng I.4); 534 động đất với M>=4,5 trong danh mục động đất từ sau năm 1900 đến 2007 (Bảng I.6)

Chương trình CATAL được sử dụng nhằm thiết lập danh mục động đất này với quy chuẩn:

- Thời gian khác biệt là 1 phút;

- Độ lệch toạ độ chấn tâm là 0,5 độ (kinh độ và vĩ độ)

- Độ sâu và magnitude là không xét đến

Các nhà địa chấn trên thế giới thường phân biệt động đất trước năm 1900 với động đất sau 1900

Chúng tôi cũng chia động đất ra làm hai thời kỳ là trước 1900 và từ 1900 đến hết 2003 (Bảng I.4 và I.6)

2 Biểu hiện của hoạt động cổ động đất:

Công tác điều tra cổ động đất đã được Viện Vật lý Địa cầu tiến hành năm 2006 tại khu vực Tây Bắc Việt Nam với sự hỗ trợ của các chuyên gia Viện Vật lý Trái đất thuộc Viện hàn lâm Khoa học Liên Bang Nga Kết quả điều tra đã phát hiện 2 địa điểm nghi ngờ đã xảy ra động đất cổ (Tại Tuần Giáo và Phong Thổ) Hiện tại quá trình phân tích tuổi tuyệt đối đang được tiến hành vì vậy cũng chưa có được kết luận chính thức

3 Nghiên cứu sóng thần ở Việt Nam

Trước thảm hoạ sóng thần 26-12-2004 gây ra bởi động đất Mw9,0 ở Sumatra, nghiên cứu sóng thần ở nước ta chưa được chú ý nhiều Lần đầu tiên việc khảo sát, đánh giá sóng thần được tiến hành cho vùng bờ biển Nghệ An-Hà Tĩnh phục vụ việc xây dựng khu gang thép Thạch Khê (Nguyễn Đình Xuyên và cộng sự, 1984) Nghiên cứu này đã đưa ra các kết luận sau: 1/ ở vùng bờ biển này đã từng và có khả năng xảy

ra sóng thần cao tới 3m nguyên nhân không phải động đất mà có thể là nguồn gốc khí tượng…2/ Động đất có khả năng phát sinh ở các đứt gãy trên vùng thềm lục địa có thể gây sóng thần cao không quá 2m ở vùng bờ biển này Tuy nhiên những người nghiên cứu chưa chú ý đến các nguồn sóng thần trong vùng Biển Đông Muộn hơn, vào những năm 90, vấn đề sóng thần được một số nhà khoa học quan tâm nghiên cứu Phạm Văn Thục (1995, 1998, 2000, 2001, 2007) đã dựa vào các kết quả nghiên cứu sóng thần trên thế giới, đặc biệt là khu vực Thái Bình Dương, và nghiên cứu hoạt động động đất trong vùng Biển Đông, đưa ra một số nhận định về sóng thần trong vùng Biển Đông và ảnh hưởng đến vùng bờ biển nước ta: Vùng quần đảo Philippinne là một vùng có hoạt động động đất rất cao, vùng Biển Đông và dải ven bờ nước ta có thể chịu ảnh hưởng của nguồn sóng thần duy nhất từ các động đất thuộc trũng sâu và vùng chồng gối (đới hút chìm) Manila Nguyễn Ngọc Thuỷ (2005) cũng có nhận định định tính, sơ bộ về khả năng sóng thần ở vùng bờ biển nước ta Gần đây, sau thảm hoạ sóng thần Sumatra, vấn đề sóng thần được đặc biệt chú ý Trong khi Viện KH&CN Việt Nam cho triển khai nghiên cứu đề tài này thì Bộ Tài nguyên và Môi trường cũng tiến hành một đề tài nghiên cứu phục vụ việc cảnh báo sóng thần ở nước ta Trước đó, Vũ Thanh Ca và Trần Thục đã có một nghiên cứu đáng chú ý: đánh giá khả năng xảy ra sóng thần ở Việt Nam Các tác giả đã sử dụng một mô hình số trị mô phỏng sự lan truyền sóng thần từ một nguồn M8,7± 0,3 ở Tây Philippin đến bờ biển Việt Nam Kết quả cho thấy, trong trường hợp ấy sóng thần ở vùng bờ biển từ Quảng Ngãi đến Phan Rang có thể đạt tới độ cao 3-5 m

Về quan điểm địa chấn thì khu vực Đông Nam Ấ bị bao bọc bởi 2 vành đai động đất lớn nhất hành tinh: Ở phía Đông là phần cuối của vành đai Thái Bình Dương, kéo dài hàng nghìn km từ Đài Loan qua quần đảo Philippin đến Đông Timo; ở phía Tây và Nam là phần cuối của vành đai Địa Trung Hải-Hymalaya kéo dài hàng nghìn

km từ vịnh Băng Gan đến Đông Timo, ôm lấy quần đảo Indonesia Động đất mạnh và rất mạnh xảy ra thường xuyên trong các vành đai này Với cơ chế dịch chuyển chờm nghịch, các đới hút chìm này là nguyên nhân gây ra các thảm hoạ sóng thần tại khu vực Đông Nam Á (Nguyễn Đình Xuyên và nnk, 2007)

Tuy khu vực Đông Nam Á và quanh vành đai Thái Bình Dương đã xảy ra nhiều động đất gây sóng thần lớn song nhờ sự che chắn của các cung đảo bao quanh nên các sóng thần này đã không gây ảnh hưởng tới bờ biển và hải đảo Việt Nam Các nhà địa chấn Việt Nam và thế giới đều khẳng định rằng nguy cơ sóng thần tác động đến bờ biển và hải đảo Việt Nam chủ yếu là từ đới hút chìm Manila và các động đất mạnh xảy

ra trong phạm vị Biển Đông Việt Nam

Theo thống kê có được thì chỉ tính từ năm 1627 đến nay đã có đến 62 sóng thần xuất hiện trong phạm vị Biển Đông Việt Nam và Tây, Tây Nam Philippin Đại đa số các sóng thần (41 sóng thần) đã xuất hiện tại biển Luzon, Sulu, Celebes và Taal Số còn lại chủ yếu phân bố tại khu vực phía Bắc, Đông Bắc và Đông Biển Đông Chỉ có

sóng thần ngày 5/1/1992 ? là nằm về phía Tây Bắc Biển Đông (toạ độ: 18,00N; 108,00E)

Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu về sóng thần mới nhất ở Việt Nam cho thấy:

- Đới hút chìm Manila là nơi có nguy cơ xuất hiện động đất mạnh gây sóng thần tác động đến bờ biển tiếp giáp với Biển Đông Việt Nam như bờ biển Nam Trung Quốc, bờ biển Đông Việt Nam, Brunay và Malaysia Mức độ ảnh hưởng của sóng thần

có nguồn Manila đến các điểm trên đường bờ của mỗi nước này sẽ khác nhau, phụ thuộc vào độ mạnh của động đất gây ra sóng thần và khoảng cách từ chấn tâm tới đường bờ quan sát sóng thần Đới hút chìm tây Philippin (đới Manila) có chiều dài trên 1 000 km, có thể gây ra động đất có độ lớn 8,85 độ Richter (theo công thức Well

& Copersmith, 1994) Đây là nguồn xa có nguy cơ xuất hiện động đất gây sóng thần ảnh hưởng đến hải đảo và bờ biển Việt Nam

- Các nguồn sóng thần được ghi nhận có toạ độ nằm sát với đường bờ biển Nam Trung Quốc và đặc biệt là sát với đường bờ biển Việt Nam lại trùng với đới động đất mạnh thuộc ven bờ Biển Đông Việt Nam và Trung Quốc Như vậy, ngoài yếu tố sóng thần lan truyền tới từ nguồn Manila còn có yếu tố của sóng thần vùng gần đường bờ tác động đến bờ biển nước ta Theo các nhà địa chấn Việt Nam thì nguy cơ xuất hiện động đất gây sóng thần tại các đới phát sinh trong vùng Biển Đông Việt Nam là: Đới Huyện Nhai - Văn Ninh – Châu Giang – Bắc Hoàng Sa; Đới đứt gãy kinh tuyến 1100;

và Đới Thuận Hải – Minh Hải – Nam Côn Sơn

- Nguy cơ sóng thần nguồn gốc địa động lực tác động đến bờ biển Việt Nam là hiện thực Có thể đã xuất hiện cổ sóng thần với độ cao ngập lụt đạt gần 18 m

Hình I.1

Phân bố chấn tâm động đất trên lãnh thổ Việt Nam và

kế cận (đến hết năm

2007, theo Cao Đình Triều và nnk, 2008)

Và nếu chấp nhận nguồn Manila có động đất lớn nhất bằng 8,5 thì độ cao cao nhất của sóng thần sẽ đạt 4 m tại bờ biển Quảng Nam và sẽ ập tới trong vòng 2 giờ đồng hồ sau khi động đất xảy ra

dư chấn liên tiếp (Ba lần động đất trong một ngày); (Từ tháng 9 đến tháng 12 động đất

ba lần), và cũng có thể có động đất gây sóng lớn (sóng thần?) như trận động đất ở Bình Thuận (nước sông dâng lên, sóng cuốn lên cao) năm 1877 và 1882

2 Với hệ thống trạm quan sát động đất như hiện nay (24 trạm) có khả năng ghi nhận đầy đủ động đất Magnitude, Ms ≥ 3,0 trên phạm vi Miền Bắc Việt Nam và Ms ≥ 4,0 trên toàn lãnh thổ Việt Nam Trong vùng lãnh thổ Tây Bắc có mật độ trạm dày hơn nên có thể ghi nhận được động đất có Magnitude lớn hơn 1,0 độ Richter

3 Nguy cơ sóng thần nguồn gốc địa động lực tác động đến bờ biển Việt Nam là hiện thực Có thể đã xuất hiện cổ sóng thần với độ cao ngập lụt đạt gần 18 m

Và nếu chấp nhận nguồn Manila có động đất lớn nhất bằng 8,5 thì độ cao cao nhất của sóng thần sẽ đạt 4 m tại bờ biển Quảng Nam

Kiến nghị:

1 Trong ghi chép lịch sử và qua điều tra trong nhân dân thì chưa khẳng định được một cách chắc chắn là đã phát hiện ra sóng thần dọc ven biển nước ta Do đó nhiệm vụ cấp thiết là tiến hành các nghiên cứu về cổ sóng thần Để tiến hành đánh giá mức độ nguy hiểm do sóng thần và dự đoán một cách chắc chắn hiện tượng tai biến này cần thiết phải tiến hành thành lập bản đồ chi tiết dải duyên hải với việc sử dụng các tư liệu ảnh và tài liệu vẽ bản đồ địa chất - địa mạo Hoạch định vùng nguy hiểm nhất của vụng biển mở có nguy cơ tác động của sóng thần và vạch kế hoạch tìm kiếm những vết tích của sóng thần cổ Những miền duyên hải thấp dưới độ cao 18m có thể

là nơi còn giữ lại những vết tích của sóng thần cổ

2 Nghi ngờ về sự hiện diện của cổ sóng thần tại ven biển Việt Nam là có cơ sở khoa học Hơn nữa, theo kịch bản của Viện Vật lý Địa cầu (2007) trong trường hợp động đất M8,5 tại đới Manila thì thấy ảnh hưởng của sóng thầng đến bờ biển Miền Trung là lớn nhất, đạt 4m Chính vì những nghi ngờ này mà việc nghiên cứu tai biến sóng thần tại vùng này là hết sức cấp thiết, phục vụ cho quy hoạch vùng kinh tế, dân sinh và quốc phòng Cao Đình Triều cho rằng đới Manila có thể gây động đất mạnh nhất đạt 8,85 độ Richter Và vì vậy với kịch bản này thì sóng thần nguồn Manila rẽ là lớn hơn nhiều chứ không phải chỉ cao tối đa 4 m Vì vậy cần thiết phải nghiên cứu một cách cẩn thận hơn nữa về các kịch bản động đất của đới Manila

3 Số liệu động đất vùng Biển Đông Việt nam còn rất hạn chế, tuy vậy cũng đã

có động đất 7,5 tại đảo Hải Nam Trung Quôc, hơn nữa đã có sóng thần xuất hiện tại bờ biển phía Tây Hải Nam và bờ biển Đông Nam Trung Quốc Điều này chứng tỏ nguy

cơ sóng thần nguồn động đất gần bờ biển Việt Nam và Trung Quốc là rất lớn Do đó

cần tiến hành nghiên cứu các đới đứt gãy sâu trong phạn vi Biển Đông và xác định mức độ mạnh động đất có thể xảy ra, từ đó có thể tiến hành xem xét một số kịch bản sóng thần vùng nguồn gần như: đới Kinh Tuyến 1100, đới Bắc Hoàng Sa, Thuận Hải – Minh Hải, , phục vụ cho việc đánh giá tai biến sóng thần ven biển và hải đảo Việt Nam với mức độ tin tưởng cao hơn

4 Nhìn chung, tư liệu về động đất của Viện Vật lý Địa cầu còn thiếu đầy đủ và với độ tin cậy chưa cao Một số trận động đất lịch sử và động đất điều tra trong nhân dân còn thiếu độ tin cậy Chẳng hạn hai trận động đất lịch sử: năm 1877 và 1882 Viện Vật lý Địa cầu lấy giá trị Ms bằng nhau và bằng 5,1 độ Richter, trong khi theo NOAA thì động đất năm 1877 có M=7,0 và năm 1882 có M=6,0 Mô tả trong tư liệu lịch sử thì hai trận này đã có biểu hiện là gây sóng thần? Vì vậy, rõ ràng việc sử dụng cách tiếp cận thống kê trong đánh giá cực đại động đất ở Việt Nam sẽ có độ tin cậy không cao Giải pháp đúng đắn cho vấn đề này có lẽ là tìm kiếm các tiếp cận khác, chẳng hạn như tiếp cận tất định mới trong nghiên cứu tai biến động đất và sóng thần

5 Đặc trưng cấu trúc vỏ Trái đất, cấu trúc và bề dày của thạch quyển, đặc trưng cấu trúc đứt gãy và biểu hiện hoạt động của đứt gãy là những thông số cần thiết phục

vụ nghiên cứu địa động lực hiện đại một vùng lãnh thổ nhất định Các kết quả nghiên cứu theo định hướng này ở Việt Nam còn chưa được tiến hành một cách đồng bộ, thống nhất Cũng vì lẽ đó mà vấn đề cấp bách đặt ra là cần thiết phải có được một bản

đồ thống nhất, nghiên cứu đặc điểm cấu trúc của thạch quyển lãnh thổ Việt Nam, chí ít cũng ở tỷ lệ 1/ 2 000 000

Bảng I.6 Danh mục động đất trên lãnh thổ Việt Nam thời kỳ 1900 – 2007 với