CHUYỂN ĐỘNG HIỆN ĐẠI VÀ CÁC TAI BIẾN ĐỊA CHẤT Ở BIỂN ĐÔNG_Đồ án ngành Địa chất môi trường

Chương 1 : MỞ ĐẦU1.Tính cấp thiết của Đề tài: Biển Đông được xem là biển rìa thuộc vành đai Tây Thái Bình Dương.Đây lànơi đang diễn ra các hoạt động kinh tế như thăm dò và khai thác dầu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT

Khoa Môi Trường D13QM02

ĐỊA CHẤT MÔI TRƯỜNG

ĐỀ TÀI CHUYỂN ĐỘNG HIỆN ĐẠI VÀ CÁC TAI

BIẾN ĐỊA CHẤT Ở BIỂN ĐÔNG

Sinh viên thực hiện:

Bình Dương,ngày 7tháng 10 năm 2014

Mục lục Chương 1:Mở đầu

1 Tính cấp thiết của đề tài:

2 Mục tiêu:

3 Kết quả đạt được:

4 Kế hoạch thực hiện:

5 ý nghĩa khoa học-thực tế:

Chương 2: Tổng quan đề tài nghiên cứu:

Chương 3: Cơ sở dữ liệu và các phương pháp thực hiện:

Chương 4:Quá trình thực hiện,kết quả,đánh giá

1Xây dựng lưới GPS Biển Đông:

2.Đo lưới GPS Biển Đông:

3 Các đới sinh chấn chính trên Biển Đông và kế cận:

3.1 Đánh giá địa chấn kiến tạo dựa trên kích thước của các đới đứt gãy đang hoạt động:

Chương 1 : MỞ ĐẦU

1.Tính cấp thiết của Đề tài:

Biển Đông được xem là biển rìa thuộc vành đai Tây Thái Bình Dương.Đây lànơi đang diễn ra các hoạt động kinh tế như thăm dò và khai thác dầu khí, đánh bắtnuôi trồng thủy sản, dịch vụ du lịch và xây dựng các công trình biển (các giàn khoandầu khí, các đường ống dẫn, đường cáp quang trên biển, các công trình quốc phòng,các công trình cầu cảng…) Trong những thập niên gần đây, cùng với sự phát triểncủa các hoạt động kinh tế biển, các tai biến địa chất như động đất, núi lửa, xói lở bờbiển, nứt đất, trượt lở đất… cũng không ngừng gia tăng

Hoạt động kiến tạo trẻ liên quan chặt chẽ đến nguồn gốc và điều kiện hình thànhtai biến địa chất Mối quan hệ này đã được xác định và kiểm chứng qua nhiều côngtrình nghiên cứu phân vùng dự báo tai biến địa chất, đặc biệt là trong các nghiên cứu

dự báo độ nguy hiểm động đất trên lãnh thổ Việt Nam Tuy nhiên, ở khu vực thềm lụcđịa Đông Nam Việt Nam, các nghiên cứu này còn hạn chế và còn nhiều vấn đề đặt racần giải quyết

Để phát triển bền vững nền kinh tế biển, các nghiên cứu hoạt động kiến tạo trẻ

và mối quan hệ với tai biến địa chất ở khu vực này là hết sức cần thiết

Để làm rõ thêm về các hoạt động kiến tạo ở biển Đông, và các tai biến liên quan

đến biển đông chúng ta cùng tìm hiểu về:” Kiến tạo hiện đại và các tai biến địa chất

liên quan đến vùng biển Việt Nam”.

4.Kế hoạch thực hiện:

-Thiết lập trên vùng nghiên cứu một lưới các điểm quan trắc-trong văn liệu nước ta gọi

là lưới GPS địa động

-Tiến thành đo đạc theo từng thời gian(chu kỳ đo)

-Tiến hành xử lý số liệu của các chu kỳ đo để rính biên độ hoặc vận tốc chuyển độnghiện đại khu vực nghiêm cứu

5.ý nghĩa khoa học-thực tế:

Ý nghĩa khoa học: Góp phần làm sáng tỏ các đặc điểm cấu trúc - kiến tạo và địa

động lực vùng biển Đông; xác định rõ các yếu tố động lực chi phối trường ứng suấtkiến tạo khu vực và mối quan hệ giữa các tai biến địa chất với đặc điểm hoạt độngkiến tạo hiện đại

Ý nghĩa thực tế: Cung cấp cơ sở khoa học cho công tác phân vùng, dự báo độ

nguy hiểm tai biến địa chất; phục vụ cho công tác quy hoạch, xây dựng công trình vàphát triển kinh tế biển; đề xuất các giải pháp phòng tránh, giảm nhẹ thiên tai, phục vụphát triển bền vững khu biển Đông Việt Nam

Chương 2: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

Biển Đông được xem là biển rìa thuộc vành đai Tây Thái Bình Dương Rìa đôngBiển Đông khá phức tạp với hai đới hút chìm cắm ngược hướng, trong đó đới hútchìm chạy dọc máng Manilla có hướng cắm về phía đông trong khi một đới hút chìmkhác chạy dọc rìa đông Philippin có hướng cắm về phía tây Về phía nam, mảng Ấn -

Úc hiện đang cắm xuống mảng Âu - Á dọc theo đới hút chìm Sunda với vận tốc 7cm/năm Phân bố chấn tiêu động đất chính và dư chấn theo mặt cắt cũng phản ánhhướng cắm của mảng Ấn - Úc chúi xuống dưới mảng Âu - Á Những trận độngđất lớn nhất trên thế giới thường xảy ra tại ranh giới hội tụ của hai mảng, nơi có sựxiết ép mạnh mẽ Trong 10 trận động đất lớn nhất trong thời gian gần đây, 9 trậnđộng đất trước đều gắn liền với hoạt động xiết ép của đới hút chìm ở rìa Thái BìnhDương Trận động đất tại Sumatra cũng không ngoại lệ và liên quan tới hoạt độngxiết ép của đới hút chìm Sunda giữa mảng Ấn - Úc và mảng Âu - Á Phần lớn vùngĐông Nam Á hiện nay gồm Việt Nam, Lào, Campuchia, Thái Lan, bán đảo Malaysia,Sumatra, Borneo, Java và hầu như toàn bộ Biển Đông được bao quanh bởi các đới hútchìm, gồm mảng Philippin, mảng Úc, mảng Ấn Độ được xếp vào khối Sunda (theođịnh nghĩa của Simons và nnk.,2007 ) Về phía bắc khối Sunda bị bao bởi phần đôngnam của đới đụng độ Ấn Độ - Âu Á và nam Trung Hoa Hầu hết các trận động đấtđều phân bố trong đới hút chìm và đới đụng độ Bên trong khối Sunda chỉ có nhữngtrận động đất yếu và độ sâu chấn tiêu nông Điều đó cho thấy khối Sunda tồn tại nhưmột khối thạch quyển cứng, mặc dù nguồn gốc địa chất của nó không đồng nhất.Trải qua ba thập kỷ, nhiều mô hình về biến dạng thạch quyển đã được đề xuất Cóthể chia ra hai luận điểm chính Luận điểm thứ nhất cho rằng biến dạng thạch quyểntuân theo quy luật chảy nhớt trong môi trường liên tục Luận điểm thứ 2 là chuyểndịch của khối thạch quyển cứng dọc theo các đới đứt gãy hẹp Việc xác định chínhxác chuyển dịch cho phép hiểu rõ hơn các mô hình này hoặc hiệu chỉnh các mô hìnhtrên

6-Trước đây, khối Sunda thường được xem là phần mở rộng của mảng Âu - Á.Tuy nhiên, những nghiên cứu địa chất và địa vật lý ở Indonesia cho thấy Đông Nam

Á chuyển dịch khác hẳn mảng Âu - Á Khẳng định những quan sát đó chỉ được kiểmchứng nhờ tiến bộ quan trọng trong trắc địa vũ trụ, kể từ năm 1990 Sử dụng độ chínhxác cao của GPS cho phép xác định chính xác chuyển dịch của vỏ Trái Đất Mạng đođịa động lực của Nam và Đông Nam Á (GEODYSSEA) với gần 40 trạm phân bốtrên toàn Đông Nam Á, khẳng định khẳng định Sunda là một khối gắn kết, chuyểndịch so với mảng Âu - Á và tách biệt với nền Siberi qua một loạt các khối biến dạng

và chuyển dịch Mặc dù tất cả các trạm đo GPS với xấp xỉ bậc nhất cho thấy ĐôngNam Á chuyển dịch về phía đông cỡ 1cm/năm so với nền Siberi, vẫn có sự khác biệtđáng kể về phân định ranh giới của khối Sunda so với mảng Âu – Á và khối namTrung Hoa Từ năm 1998, mạng đo GPS ở Đông Nam Á đã được mở rộng đáng kể cả

đo theo các đợt đo và trạm ghi liên tục Điều đó được thực hiện với sự tham gia củacác cơ quan trắc địa các địa phương “Đông Nam Á: Nghiên cứu môi trường với côngnghệ trắc địa vũ trụ” (SEAMERGES), hợp tác giữa Châu Âu, Indonesia, Nhật,Malaysia, Thái Lan Kết quả nghiên cứu này giúp mở rộng thời gian đo trong mộtthập kỷ với gần 100 điểm đo Tất cả các số đo đã được xử lý trên thành tựu mới nhất

về công nghệ sử lý GPS để xác định được vận tốc chuyển dịch trên hệ thống toạ độquốc tế ITRF2000 Kể từ 1994, các số đo GPS kéo dài trong 10 năm theo từng đợt đo.Vận tốc chuyển dịch của các trạm tạo thành đường tuyến tính minh chứng chuyểndịch ổn định Điều này có thể kiểm chứng nhờ phân tích độ sai lệch so với đườngtuyến tính Hầu như chỉ quan sát thấy sai lệch nhỏ trên cả ba chiều Phương sai lầnlượt là 3, 5 và 11mm theo phương bắc-nam, đông-tây và thẳng đứng Ở một số trạm,dạng tuyến tính không được trơn, đó là các vùng có chế độ địa chấn cao như Sulawesi

và cung đảo Banda Một số trạm có đường thẳng trơn, không có các sự kiện động đất,

ở một số trạm chịu tác động của động đất Trong mạng, những điểm chịu tác độngcủa động đất bị loại trừ và sự nhảy vị trí đã được xác định (với các trạm đo liên tục).Trong đề tài này, tôi lấy kết quả đo GPS ba chu kỳ 2007-2008-2009 trên Biển Đông của tác giả Phan Trọng Trình, đồng thời tổng hợp các kết quả nghiên cứu trước đây của các tác giả khác nhau về chuyển dịch kiến tạo hiện đại có tính tới kết quả mới nhất đo chuyển dịch kiến tạo hiện đại trong khuôn khổ đề tài trọng điểm KC09.11/06-

đo đạc kinh điển như quang cơ hay quang điện (máy kinh vĩ, máy đo xa điện quang,toàn đạc điện tử, v.v ) Công nghệ GPS cho phép đo tới khoảng cách tuỳ ý và với độchính xác rất cao, sai số tương đối có thể đạt đến 10-9 Đo đạc bằng GPS không đòihỏi tầm nhìn thông giữa các điểm như khi sử dụng các thiết bị kinh điển; điều này cónghĩa là không cần thiết phải bố trí điểm đo trên đỉnh núi, không phải xây dựng tháp

để đặt máy và tiêu ngắm, ngược lại có thể chọn bố trí điểm đo ở những nơi mà mụctiêu nghiên cứu yêu cầu và tiện lợi cho công tác đo đạc

Số liệu đo GPS tại mỗi chu kỳ cho phép xác định các thành phần toạ độ của điểm

đo cùng với sai số trung phương toạ độ ứng với thời gian đo Từ đó, trên cơ sở chuỗi

số liệu đo các chu kỳ, có thể tính được biên độ dịch chuyển của điểm xẩy ra trongkhoảng thời gian giữa các chu kỳ đo và tiếp theo khái quát được vận tốc chuyển dịchtrung bình hàng năm của điểm, của khối cấu trúc và vận tốc biến dạng tại một địaphương cụ thể Tuỳ thuộc hệ quy chiếu mà đây có thể là chuyển dịch tuyệt đối trongKhung quy chiếu Trái đất quốc tế (ITRF) hay chuyển dịch tương đối giữa các khốikiến tạo

Trên phạm vi toàn cầu, thông qua mạng lưới quan trắc liên tục, IGS (IntemationalGPS Service - Tổ chức dịch vụ GPS Quốc tế phục vụ Địa động lực) đã thu được hệthống các số liệu và được xử lý tại trường Đại học Công nghệ California (CaliforniaInstitute of Technology) với sự hợp tác chặt chẽ với cơ quan Hàng không và Vũ trụ

Mỹ, đã xác định được vận tốc và xây dựng được sơ đồ chuyển dịch trên quy mô toàncầu và của nhiều khu vực (mảng) khác nhau (Hình 3.1).

Hình 3.1: Vận tốc và hướng dịch chuyển của các mảng kiến tạo được xử lý bởi tổchức dịch vụ GPS quốc tế phục vụ địa động lực

Ở Việt Nam, thông qua đề án GEODYSSEA, công nghệ GPS lần đầu tiên đã

được ứng dụng vào nghiên cứu địa động lực ở nước ta từ những năm 90 Tham gia vào

đề án này, đại diện cho phía Việt Nam là Viện Địa chất thuộc Viện Khoa học và Côngnghệ Việt Nam Kết quả của Đề án đã đưa ra những nét khái quát về độ lớn và hướngcủa các vector chuyển dịch kiến tạo hiện đại của lãnh thổ Việt Nam trong bối cảnhtoàn cầu cũng như trong khu vực thông qua 3 chu kỳ đo GPS

Việc xử lý dữ liệu và tính toán đo lặp nhiều chu kỳ khác nhau ở trên các mạnglưới này đã thu được nhiều kết quả đáng trân trọng về tốc độ và hướng chuyển dịchcủa nhiều đứt gãy thuộc lãnh thổ nước ta, từ đó góp phần giải thích nguyên nhân củanhiều dạng tai biến đi kèm

Ngoài các công trình của các nhà khoa học Viện Địa chất, công nghệ GPS cũng đãđược ứng dụng trong nhiều nghiên cứu của các Trung tâm, các trường Đại học và cácViện nghiên cứu khác như Viện Công nghệ Địa chính, Viện Vật lý Địa cầu, Trung tâmViễn thám, Trung tâm Trắc địa Ảnh - Bản đồ, Trường Địa học Mỏ - Địa chất, vàcũng đã thu được nhiều kết quả quan trọng có ý nghĩa trong khoa học và thực tiễn Đặcbiệt trong đề tài “Xây dựng hệ thống các điểm trắc địa sử dụng công nghệ GPS độchính xác cao trong việc quan trắc biến dạng lớp vỏ Trái đất và cảnh báo thiên tai tạikhu vực Việt Nam” do KS Nguyễn Tuấn Anh làm chủ nhiệm đã xây dựng được mạnglưới 11 trạm đo GPS ở khu vực Hà Nội và lân cận Từ đó đã tiến hành đo, xử lý và tínhtoán dữ liệu GPS của các trạm này trong 2 năm 2005 và 2006 Kết quả cho thấy, hầuhết các trạm đang bị chuyển dịch về phía đông nam với tốc độ từ 2,2-3,2cm/năm

Chương 4:QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN,KẾT

QUẢ,ĐÁNH GIÁ

1Xây dựng lưới GPS Biển Đông

Việc xây dựng và đo đạc lưới GPS địa động vốn dĩ là phức tạp và khó khăn, naycần tiến hành trên Biển Đông thì độ khó lại càng tăng thêm Sơ đồ lưới thích hợp nhất

là lưới sẽ bao gồm các điểm nằm trên một số đảo trên biển và các điểm nằm trên lục

địa Việt Nam và một số nước bao quanh.

Nhiệm vụ đầu tiên là lựa chọn bố trí các điểm trên Biển Đông Đã bố trí ba điểmsau:

- Điểm Bạch Long Vĩ, ký hiệu là BLV1 được bố trí trên nóc một lô cốt bê tôngkiên cố trên đảo Bạch Long Vĩ, huyện đảo Bạch Long Vĩ thuộc thành phố Hải Phòng.Điểm mốc này có độ thông thoáng tốt, xa các vật cản tín hiệu vệ tinh;

- Điểm Song Tử Tây, ký hiệu là STT1, được bố trí trên nóc một lô cốt bê tông kiên

cố trên đảo Song Tử Tây, thuộc huyện đảo Trường Sa, tỉnh Khánh Hòa Điểm nàycũng đảm bảo tốt các điều kiện cho việc thu tín hiệu vệ tinh;

- Điểm Côn Đảo, ký hiệu là CDA1 được đặt trên đảo Côn Đảo, thuộc huyện đảoCôn Đảo, tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu Mốc được gắn vào đá gốc rắn chắc, trên một doi bờcao hơn mặt nước biển khoảng 4 m, có độ thông thoáng ba phía lý tưởng, trừ phía tây

bị đồi chắn nhưng cũng đảm bảo góc ngưỡng không trên 200

Xét về quy mô, lưới GPS Biển Đông thuộc lưới khu vực Khoảng cách trungbình giữa hai điểm liền kề khoảng 500 km Sự phân bố của các điểm lưới là khá hợp lýđáp ứng mục tiêu nghiên cứu.

Xét về cách thức, tuy lưới này là sự kết hợp giữa các điểm đo thường trực với các điểm đo chu kỳ, song chỉ nên xếp nó là lưới các điểm đo chu kỳ, vì tại các điểm

thường trực, ta không có đầy đủ số liệu đo liên tục mà chỉ có số liệu đo đồng thời gian với các ngày đo các điểm chu kỳ Đây là cơ sở để đề xuất chương trình đo từng chu kỳ

2.Đo lưới GPS Biển Đông:

Chúng tôi đã tiến hành đo ba đợt tại các trạm Láng, Bạch Long Vỹ, Song Tử

Tây, Côn Đảo, Đồng Hới, Huế, Hồ Chí Minh trong ba năm 2007,2008 và 2009 (hình

1) Tại mỗi đợt đo, chúng tôi đã tiến hành đo liên tục 7 ca, mỗi ca 23 giờ 40 phút Cơ

sở dữ liệu được sử dụng trong tính toán này, ngoài dữ liệu của trạm GPS Láng(LANG) , Bạch Long Vĩ (BLV1), Song Tử Tây (STT1), Côn Đảo (CDA1), Huế(HUES), Đồng Hới (DOHO), Hồ Chí Minh (HOCM), chúng tôi sử dụng dữ liệu đo

liên tục của 6 trạm IGS (COCO, NTUS, PIMO, BAKO, KUNM, WUHN) làm trạmtham chiếu Các dữ liệu của IGS như lịch vệ tinh chính xác, mô hình tầng điện ly, cáctệp hiệu chỉnh giữa P1-C1, P1-P2 đối với vệ tinh và máy thu, toạ độ cũng như vận tốcchuyển dịch của các trạm IGS trong hệ quy chiếu toàn cầu IGS05 đã được sử dụngtrong tính toán Khoảng cách gần nhất giữa hai trạm là 223km (Láng - Bạch Long Vĩ).

Sử dụng hệ tọa độ toàn cầu IGS05, với vận tốc đã biết của các trạm IGS:COCO, NTUS, PIMO, BAKO, KUNM và WUHN, chúng ta có thể tính được chuyểndịch tuyệt đối của các trạm đo Các kết quả tính theo các phần mềm khác nhau và được

4 nhóm tính toán độc lập được thể hiện ở bảng 1 Với tính toán trên BERNESE 4.2,

giả thiết các giá trị chuyển dịch tại các điểm IGS coi như đã biết, sai số coi như bằngkhông Nói cách khác, trong quá trình tính toán các điểm IGS coi như cố định với vậntốc đã biết Các chuyển dịch thẳng đứng tại các điểm coi như bằng không Sai số sẽdồn hết cho các điểm cần tính như BLV1, LANG, STT1,…

Hình Sơ đồ vận tốc chuyển dịch tuyệt đối trong IGS05 của các trạm GPS trên Biển Đông, theo 4 đợt đo các năm 2007-2010

tên trạm phần mềm xử lý giá trị sai số giá trị sai số

2 LANG GAMMIT -12,71 1,29 39,33 1,34 -4,72 1,84

BERNESE 5.0 -10,80 0,10 39,30 0,10 -14,2 0,50BERNESE 4.2 -7,25 0,13 23,42 0,15 -0,02 0,03

3 DOHO GAMMIT -9,48 1,31 26,63 1,37 -1,67 2,02

BERNESE 5.0 -7,70 0,10 27,40 0,10 -11,10 0,50BERNESE 4.2 -16,91 0,09 22,45 0,11 0,01 0,02

4 HUES GAMMIT -16,54 1,35 31,17 1,53 9,13 2,54

BERNESE 5.0 -11,80 0,10 29,70 0,10 4,30 0,40BERNESE 4.2 -10,43 0,10 23,32 0,13 0,00 0,02

5 STT1 GAMMIT -10,57 1,34 23,40 1,44 -1,48 2,64

BERNESE 5.0 -7,80 0,10 23,60 0,20 54,90 0,60BERNESE 4.2 -9,13 0,10 21,26 0,13 0,00 0,02

6 CDA1 GAMMIT -9,84 1,32 21,76 1,39 -2,64 1,80

BERNESE 5.0 -5,50 0,10 22,00 0,10 -10,00 0,50BERNESE 4.2 -12,93 0,10 22,35 0,12 -0,01 0,02

7 HOCM GAMMIT -13,75 1,36 22,00 1,47 -2,41 2,63

BERNESE 5.0 -10,10 0,10 22,20 0,10 -4,30 0,50

Bảng 1 Kết quả xử lý số liệu GPS, chuyển dịch tuyệt đối trong hệ IGS05 chu

kỳ 2007-2010