Nghiên cứu địa động lực vùng tuần giáo và kế cận, xác lập cơ sở khoa học đánh giá và dự báo động đất

Trong chương này sẽ tóm lược những kết quả nghiên cứu chính đã đạt được, điểm qua các quan điểm về cấu trúc kiến tạo, địa động lực và hoạt động động đất trong khu vực.. Theo đó sẽ khái q

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

1- PGS TS CHU VĂN NGỢI 2- PGS TS CAO ĐÌNH TRIỀU

1.1.1.Vị trí vùng nghiên cứu trong bình đồ cấu trúc kiến tạo khu vực

1.1.2 Một số kết quả nghiên cứu về cấu trúc, kiến tạo địa động lực khu vực Tây Bắc Việt Nam

1.3 Nghiên cứu động đất vùng Tuần Giáo và kế cận

1.3.1 Kết quả nghiên cứu về tính địa chấn trong khu vực

1.3.2 Nghiên cứu dự báo động đất

2.1.1 Phương pháp luận nghiên cứu địa động lực và thuật ngữ liên quan

2.1.2 Nguyên lý phân chia các đơn vị cấu trúc địa động lực

2.1.3 Cơ sở phương pháp luận nghiên cứu dự báo động đất

28

28

32

34

2.2 Các phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Phương pháp nghiên cứu địa động lực

2.2.2 Phương pháp nghiên cứu dự báo động đất

3.1 Cơ sở phân khối cấu trúc địa động lực vùng Tuần Giáo và kế cận

3.1.1 Trường Địa vật lý và đặc trưng phân khối cấu trúc địa động lực

3.1.2 Các nhân tố địa chất, địa hình- địa mạo và đặc trưng phân khối cấu trúc địa động lực

56

57

66

3.2 Phân khối cấu trúc địa động lực khu vực Tuần Giáo và kế cận

3.2.1 Các khối cấu trúc địa động lực khu vực Tuần Giáo và kế cận

- Khối cấu trúc địa động lực cấp II Hoàng Liên Sơn

- Khối cấu trúc địa động lực cấp II Sông Đà

- Khối cấu trúc địa động lực cấp II Sơn La

- Khối cấu trúc địa động lực cấp II Sông Mã

- Khối cấu trúc địa động lực cấp II Sốp Cộp

- Khối cấu trúc địa động lực cấp II Điện Biên

3.2.2 Đứt gãy chính là ranh giới khối cấu trúc

3.3.1.4 Đánh giá chuyển động thẳng đứng theo tài liệu địa mạo

3.3.2 Biểu hiện dịch chuyển ngang

3.3.2.1 Chuyển động ngang theo kết quả phân tích tài liệu vỏ Trái đất

3.3.2.2 Chuyển dịch ngang theo số liệu quan trắc GPS

3.3.2.3 Đánh giá chuyển động ngang theo tài liệu địa mạo 120

3.4 Biểu hiện ứng suất khu vực nghiên cứu

3.4.1 Trường ứng suất khu vực

3.4.2 Mô phỏng biến đổi ứng suất khu vực theo mô hình Coulomb

123

123 128

Chương 4: NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ VÀ DỰ BÁO ĐỘNG ĐẤT VÙNG

TUẦN GIÁO VÀ KỀ CẬN

136

4.1 Biểu hiện hoạt động động đất khu vực Tuần Giáo và kế cận

4.1.1 Danh mục động đất vùng nghiên cứu

4.1.2 Biểu hiện hoạt động động đất

4.1.3 Dấu hiệu hoạt động cổ động đất khu vực nghiên cứu

136

136

136

139

4.2 Đánh giá và dự báo vùng phát sinh động đất khu vực nghiên cứu

4.2.1 Quy trình xác định nút giao cấu trúc có nguy cơ phát sinh động đất vùng Tuần Giáo và kế cận theo CORA3

4.2.2 Xử lý số liệu của các nút giao cấu trúc

4.2.3 Đánh giá các nút giao cấu trúc có nguy cơ phát sinh động đất vùng

Tuần Giáo và kế cận theo CORA3

4.2.3.1 Kết quả đánh giá các nút giao cấu trúc có nguy cơ phát sinh động đất với Mo ≥ 4.0 theo CORA3

4.2.3.2 Kết quả đánh giá các nút giao cấu trúc có nguy cơ phát sinh động

đất với Mo ≥ 5.0 theo CORA3

Công trình đã công bố của tác giả liên quan đến luận án 165

DANH MỤC VIẾT TẮT BCĐĐL: Bối cảnh địa động lực

HKTĐĐL: Hệ kiến tạo địa động lực

GIS: Hệ thông tin Địa lý

NCS: Nghiên cứu sinh

PT-TU: Đứt gãy Phong Thổ - Than Uyên

TTN: Tây tây nam

TƯSKT HĐ: Trường ứng suất kiến tạo hiện đại

ƯSKT: Ứng suất kiến tạo

VLBI: Phương pháp giao thoa đường cơ sở dài VT: Vĩ tuyến

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BẢNG VÀ HÌNH ẢNH

DANH MỤC HÌNH VẼ

Chương 1 Hình 1.1 Sơ đồ kiến tạo và địa động lực hiện đại khu vực Đông Nam

Châu Á

8

Hình 1.2 1.2a) Sự hút chìm của Proto Biển Đông xuống dưới Borneo,

đưa đến sự hình thành Biển Đông ngày nay và tiêu biến Proto Biển Đông (Taylor và Hayes – 1980, 1983; Hall – 2002)

1.2b) Mô hình đâm thụt tiểu lục địa Ấn Độ vào lục địa Âu –

Á, gây trồi trượt các geoblock về phía đông nam, dọc theo các đứt gãy bản lề chính, dẫn đến tách giãn Biển Đông theo kiểu pull-apart (Tapponier, 1982)

Hình 1.4 Bản đồ ứng suất kiến tạo hiện đại khu vực Đông Nam Châu

Á (Theo Nguyễn Trọng Yêm, Gusenco O.I và nnk, 1996)

16

Hình 1.5 Bản đồ ứng suất kiến tạo hiện đại khu vực Đông Nam Châu

Á (Nguồn: WSM 2005)

17

Hình 1.6 1.6a: Phân bố trường ứng suất Việt Nam và kế cận ở độ sâu

50 km (theo Cao Đình Triều) 1.6b: Phân bố trường ứng suất Việt Nam và kế cận ở độ sâu

100 km (theo Cao Đình Triều)

19

19

Chương 2 Hình 2.1 Xác định vị trí đứt gãy trên mặt cắt tuyến địa hình AA’ theo

tài liệu DEM (30m) bằng phần mềm Global Mapper 10.0

39

Hình 2.2 Xác định vị trí đứt gãy trên mặt cắt tuyến địa hình BB’ theo

tài liệu DEM (30m) bằng phần mềm Global Mapper 10.0

39

Hình 2.3 Mô hình số độ cao 3D đứt gãy Sông Đà và Mường

Than-Khánh Yên (theo tài liệu DEM)

40

Hình 2.4 Mô hình số độ cao 3D; a) đứt gãy kinh tuyến LC-ĐB và b)

đứt gãy Phong Thổ, Mường La, Bắc Yên, Tây Pu Sam Cap (theo tài liệu DEM)

40

Hình 2.5 Sơ đồ minh hoạ vị trí xác định chỉ số địa mạo Smf 43

Hình 2.6 Sơ đồ tuyến phân tích kết hợp tài liệu điạ hình và địa chất

khu vực nghiên cứu

44

Hình 2.7 Sơ đồ vị trí các tuyến phân tích kết hợp Địa chất - Địa vật lý

khu vực Tuần Giáo và kế cận (05 tuyến)

49

Hình 2.8 Kết quả phân tích tài liệu trọng lực theo tuyến AA, BB 49

Hình 2.9 Hệ trục sử dụng để tính toán ứng suất Coulomb 50

Chương 3 Hình 3.1 Đặc trưng phân chia khối CTĐĐL theo trường dị thường từ 58

Hình 3.2 Đặc trưng phân chia khối CTĐĐL theo trường trọng lực 59

Hình 3.3 Đặc trưng phân chia khối CTĐĐL theo hệ số Poison 60

kết tinh Hình 3.6 Đặc trưng phân chia khối CTĐĐL theo giá trị độ sâu mặt

Hình 3.8 Phân bố mật độ Lineament trong khu vực nghiên cứu 67

Hình 3.9 Bản đồ hiệu số đỉnh 3 – gốc 3 khu vực nghiên cứu 67 Hình 3.10 Bản đồ hiệu số đỉnh 3 – gốc 2 khu vực nghiên cứu 68 Hình 3.11 Bản đồ hiệu số đỉnh 2 – gốc 2 khu vực nghiên cứu 68 Hình 3.12 Đặc trưng phân khối CTĐĐL theo tài liệu số độ cao (DEM) 69

Hình 3.13 Sơ đồ phân khối CTĐĐL khu vực Tuần Giáo và kế cận 80 Hình 3.14 Đới đứt gãy Sông Hồng phân tích theo mô hình số độ cao

(DEM)

83

Hình 3.15 Mô hình số độ cao 3D đứt gãy LC-ĐB và biểu hiện dịch

chuyển trái (theo tài liệu DEM)

86

Hình 3.16 Mô hình số độ cao 3D đứt gãy Sông Đà và cấu trúc phương á

vĩ tuyến có biểu hiện trượt bằng trái (đoạn Yên Châu)

90

Hình 3.17 Mô hình số độ cao 3D đứt gãy tây Pu Sam Cáp, hệ thống

vách kiến tạo (facets) nghiêng về Tây nam

95

Hình 3.18 Mô hình số độ cao 3D đứt đông Pu Sam Cáp 95

Hình 3.19 Mô hình số độ cao đứt gãy VT Mường Than – Khánh Yên 98

Hình 3.20 Sơ đồ hệ thống đứt gãy chính vùng Tuần Giáo và kế cận

(tổng hợp theo tài liệu địa chất, địa vật lý và ảnh viễn thám)

98 Hình 3.21 Sơ đồ dị thường đẳng tĩnh và trạng thái bất cân bằng giữa

các khối cấu trúc địa động lực khu vực Tuần Giáo và kế cận

102

Hình 3.22 Bản đồ dịch chuyển thẳng đứng và phân khối cấu trúc địa

động lực khu vực Tuần Giáo và kế cận

106

Hình 3.23 Biến dạng thẳng đứng Pliocene – Đệ Tứ khu vực nghiên cứu 108

Hình 3.24 Sơ đồ vận tốc thẳng đứng giai đoạn Pliocene-Đệ Tứ 110 Hình 3.25 Kết quả biến dạng đứng theo tài liệu đo lặp thủy chuẩn

(biên tập và bổ sung theo Nguyễn Đình Lữ, 1987)

Hình 3.28 Trạng thái ứng suất biến dạng ngang tính theo độ dày vỏ Trái

đất khu vực Tuần Giáo và kế cận

116

Hình 3.29 Trạng thái ứng suất biến dạng tính theo phương vĩ tuyến

(phương x) trên cơ sở bề dày vỏ Trái đất khu vực Tuần Giáo

và kế cận

117

Hình 3.30 Trạng thái ứng suất biến dạng tính theo phương kinh tuyến

(phương y) trên cơ sở bề dày vỏ Trái đất khu vực Tuần Giáo

và kế cận

117

Hình 3.31 Sơ đồ lưới GPS đo dịch chuyển điểm dọc theo các đới đứt

gãy Lai Châu- Điện Biên (a) và Sơn La - Sông Đà (b)

119

2004) Hình 3.33 Sơ đồ các điểm tính giá trị chỉ số khúc khuỷu (Smf) khu vực

Hình 3.35 Trạng thái ứng suất: a) giai đoạn Miocene-Pliocene; b) giai

đoạn Pliocene- Đệ tứ (theo P.T.Trịnh 1993)

124

Hình 3.36 Trạng thái ứng suất biến dạng hiện đại khu vực Hòa Bình

theo số liệu phân tích biến dạng liên tục

125

Hình 3.37 Sơ đồ điểm khảo sát phục vụ xác lập trạng thái ứng suất hiện

đại khu vực Tuần Giáo và kế cận

Hình 3.40 Mô hình hóa các vector biến dạng ngang trên bề mặt theo

biến đổi ứng suất Coulomb khu vực Tuần Giáo và kế cận

Chương 4 Hình 4.1 Giao diện chương trình hiệu chỉnh số liệu động đất EDCAT 136

Hình 4.2 Giao diện chương trình hiệu chỉnh số liệu động đất CATAL 137

Hình 4.3 Sơ đồ phân bố chấn tiêu động đất theo độ sâu (2D) 138

Hình 4.4 Sơ đồ phân bố chấn tiêu động đất theo độ sâu (3D) 138

Hình 4.5 Mô hình độ sâu phân bố các trận động đất lớn trên các đới

đứt gãy (theo Scholz 1990)

138 Hình 4.6 Mặt cắt địa chất tại điểm lấy mẫu Bình Lư 2 (Điểm số 18) 141

Hình 4.7 Mặt cắt địa chất tại điểm lấy mẫu Phong Thổ 2 (Điểm số 2) 142

Hình 4.8 Mặt cắt địa chất tại vùng chấn tâm động đất Tuần Giáo 143

Hình 4.9 Cửa sổ giao diện khi chạy chương trình COD phục vụ cho

việc rời rạc và mã hoá các tham biến đầu vào

151

Hình 4.10 Cửa sổ giao diện khi chạy chương trình COD phục vụ cho

phân lớp các nhóm nút giao với các kịch bản khác nhau

152

Hình 4.11 Chương trình tính toán PRAL phục vụ đánh giá trọng số các

tham biến sau khi đã được rời rạc và mã hoá

152

Hình 4.12 Chương trình tính toán PRAL phục vụ cho nhận diện các nút

giao có nguy cơ phát sinh động đất theo các kịch bản khác nhau

150

Hình 4.13 Sơ đồ cấu trúc địa động lực và phân bố 70 nút giao cấu trúc

‘’nodes’’ khu vực Tuần Giáo và kế cận

154

Hình 4.14 Sơ đồ dự báo các nút giao cấu trúc có nguy cơ động đất với

Mo ≥ 4.0 khu vực Tuần Giáo và kế cận

155

Hình 4.15 Sơ đồ dự báo các nút giao cấu trúc có nguy cơ động đất với

ngưỡng Mo ≥ 5.0 khu vực Tuần Giáo và kế cận

157 Hình 4.16 Sơ đồ chồng chập tài liệu từ, trọng lực, lineament trong phần 158

Hình 4.17 Nhận dạng từng đối tượng mẫu chuẩn trên các tài liệu từ,

trọng lực, lineament trong phần mềm COSCAD

159

Hình 4.18 Trường giá trị và vị trí được nhận dạng theo đối tượng mẫu

chuẩn qua phần mềm COSCAD

159

Hình 4.19 Sơ đồ dự báo các vùng nguy cơ xuất hiện động đất mạnh với

(Ms ≥ 6,7 - 6,8) khu vực Tuần Giáo và kế cận

Chương 3 Bảng 3.1 Đặc trưng cơ bản các đới đứt gãy chính khu vực nghiên cứu 99

Bảng 3.2 Giá trị tính toán hệ số Vf cho các khối CTĐĐL khu vực Tuần

Giáo và kế cận

114

Bảng 3.3 Kết quả tính toán giá trị Smf khu vực Tuần Giáo và kế cận 123

Bảng 3.4 Các ví dụ minh hoạ về biểu đồ phân bố hướng kéo dài của

các hệ thống khe nứt trong các đất đá tuổi khác nhau và biểu

đồ khôi phục về hiện trạng nguyên thuỷ khu vực Tuần Giáo phương pháp Kiến tạo vật lý (Belousov., T.P)

126

Bảng 3.5 Bảng tổng hợp tốc độ dịch chuyển trung bình trên một số đứt

gãy chính giai đoan N2 – Q (theo số liệu trắc địa, địa mạo)

129

Chương 4 Bảng 4.1 Bảng các điểm lấy mẫu phân tích tuổi tuyệt đối C14 ghi nhận

Bảng 4.2 Bảng kết quả phân tích tuổi tuyệt đối của mẫu địa chất

(phương pháp Carbon phóng xạ) theo tiêu chuẩn truyền thống, T1/2=5 570 năm

140

Bảng 4.3 Bảng kết quả phân tích tuổi tuyệt đối của mẫu địa chất

(phương pháp Carbon phóng xạ) theo tiêu chuẩn mới, T1/2 =

5 730±30 năm

140

Bảng 4.4 Bảng kết quả tính giá trị Magnitude cho các trận động đất cổ

theo đồ thị lặp lại động đất (N.D.Xuyên và N.N.Thuỷ)

144

Bảng 4.5 Bảng định dạng số liệu đầu vào phục vụ cho rời rạc hoá

‘’discretization’’ và mã hoá ‘’coding’’ số liệu khu vực Tuần

Giáo và kế cận

147

Bảng 4.6 Bảng giá trị đầu vào 18 tham số cho mỗi nút giao cấu trúc

‘’nodes’’ phục vụ chạy chương trình dự báo động đất

Phụ lục Phụ lục 3 Bảng số đo khe nứt khôi phục trạng thái ứng suất Kainozoi

khu vực Tuần Giáo và kế cận

183Phụ lục 4 Bảng danh mục động đất khu vực Tuần Giáo và kế cận (giai 185

‘’discretization’’ và mã hoá ‘’coding’’ số liệu khu vực Tuần Giáo và kế cận (tính cho trường hợp Mo ≥ 4,0)

Phụ lục 6 Bảng kết quả dự báo các nút cấu trúc ‘’nodes’’có nguy cơ

suất hiện động đất với ngưỡng Mo ≥ 4.0 khu vực Tuần Giáo

và kế cận

195

Phụ lục 7 Bảng kết quả tính toán nhằm rời rạc hoá ‘’discretization’’ và

mã hoá ‘’coding’’ số liệu khu vực Tuần Giáo và kế cận (tính

cho trường hợp Mo ≥ 5,0)

202

Phụ lục 8 Bảng kết quả dự báo các nút cấu trúc ‘’nodes’’ có nguy cơ

suất hiện động đất với ngưỡng Mo ≥ 5,0 khu vực Tuần Giáo

và kế cận

208

Phụ lục 9 Bảng số liệu đầu vào cho bài toán nhận dạng dự báo động

đất cực đại (Ms= 6,7 -6,8) trong chương trình COSCAD 217DANH MỤC CÁC ẢNH

Chương 3

Ảnh 3.1 Đới cắt trượt (shear zone) kiểu bằng trái trong trầm tích Pliocene tại ngã 4

Sông Đà – TX Lai Châu, mặt trượt cắm nghiêng 750 về tây, cuội tảng

hiện đại phủ trên

85

Ảnh 3.2 Bậc thềm được tạo bởi đống đá đổ lở hỗn độn với các khối tảng lớn trên

sườn Tây Hoàng Liên Sơn đường Bình Lư đi Sa Pa

88

Ảnh 3.3 Địa hình vách đứt gãy dạng facet bên bờ phải Sông Đà khu vực bản Hèo -

Ảnh 3.4 Sườn vách dốc tây nam khối Tú Lệ nơi đứt gãy Mường La - Bắc Yên cắt

qua gần chân sườn là bề mặt đồi nghiêng thoải về Sông Đà cấu tạo chủ

yếu bởi các đá vụn tảng kiểu nón phóng vật treo

93

Ảnh 3.5 Dải nâng kinh tuyến giữa hệ đứt gãy Tây và Đông Tuần Giáo khối núi đá

vôi tuổi PZ nổi giữa thung lũng vùng Tuần Giáo cùng phương

97

Ảnh 3.6 Trầm tích của thềm bậc I tuổi Holocene ở độ cao trên 60m so với bề mặt

suối hiện đại

MỞ ĐẦU

Hoạt động động đất có quan hệ chặt chẽ với chế độ địa động lực hiện đại của khu vực, hay có thể hiểu động đất là hệ quả phản ánh chế độ kiến tạo, địa động lực hiện đại của khu vực [140, 160, 161, 162, 163, 171, 173…] Nghiên cứu về điều kiện địa động lực hiện đại của khu vực giúp hiểu hơn về bản chất môi trường phát sinh động đất qua đó xác lập cơ sở cho minh giải các hoạt động địa chấn liên quan Ngược lại khi chúng ta nghiên cứu tìm hiểu các quy luật hoạt động địa chấn cũng góp phần làm sáng tỏ cơ chế địa động lực và các hoạt động kiến tạo trực tiếp gây ra tai biến động đất, đồng thời cho ta biết về xu thế phát triển địa động lực trong vùng nghiên cứu Những mối quan hệ biện chứng giữa hoạt động động đất và chế độ địa động lực luôn được xem như một chỉnh thể cần phải tập trung nghiên cứu khi giải quyết nhiệm vụ đánh giá và dự báo động đất

Nghiên cứu địa động lực làm cơ sở khoa học cho việc xác lập và dự báo động đất là một nhiệm vụ hết sức quan trọng, phục vụ cho vi phân vùng động đất nhằm giảm thiểu tác hại do hoạt động này gây ra Hướng nghiên cứu này đã được các nhà địa chấn kiến tạo trong và ngoài nước quan tâm với rất nhiều công trình nghiên cứu như [10, 11, 12, 15, 22, 76, 77, 97, 155, 157, 165, 167, 188, 192] v.v Tuy vậy để phác hoạ một bức tranh tổng thể về đặc điểm địa động lực và quan hệ với hoạt động động đất nhằm xác lập các cơ sở khoa học làm sáng tỏ mối quan hệ nhân quả đó vẫn đang là những tồn tại đòi hỏi phải tiếp tục nghiên cứu Nhất là phục vụ cho nhiệm vụ quy hoạch phát triển bền vững, nhu cầu xây dựng các công trình quan trọng phục vụ quân sự và mục đích phát triển kinh tế (nhiệt điện, điện nguyên tử, các đô thị lớn ) đòi hỏi phải hoàn thành nhiệm vụ phân vùng phát sinh động đất Vì vậy hướng nghiên cứu điều kiện địa động lực nhằm xác lập các luận cứ khoa học phục vụ cho công tác nghiên cứu và dự báo động đất, phục vụ cho giảm nhẹ hậu quả thiên tai ở Việt Nam là đòi hỏi cấp thiết đối với sự phát triển của khoa học và nhu cầu của xã hội hiện nay

Vị trí có thể phát sinh động đất thường là nơi xung yếu của Trái đất như: ranh giới kiến tạo, ranh giới phân chia giữa các mảng, các khối cấu trúc vỏ Trái đất

Do đó nghiên cứu phân định các khối cấu trúc hay cụ thể là xác định các ranh giới khối (đới đứt gãy, đới lineament, nút giao), đặc điểm cấu trúc địa chất và điều kiện

địa động lực của các khối là cơ sở khoa học phục vụ cho nghiên cứu đánh giá nguồn phát sinh động đất Nghiên cứu phân định các cấu trúc có nguy cơ tiềm ẩn phát sinh động đất phải dựa vào các đặc điểm cấu trúc, kiến tạo và địa động lực vùng nghiên cứu Các đặc điểm nói trên được xác định trên cơ sở kết quả phân tích tổng hợp tài liệu địa chất, địa vật lý, địa chấn liên quan Trong khi đó hướng nghiên cứu đánh giá và dự báo động đất hiện đại tuy đã có nhiều phương pháp được áp dụng ở Việt Nam [22, 33, 34, 37, 48, 51, 62, 76, 92, 93, 105, 107, 120, 121, 122, 146, 152], nhưng chủ yếu là dựa trên cơ sở phân tích thống kê động đất Kết quả phân tích theo các hướng thống kê này về cơ bản đã bộc lộ rõ một số điểm hạn chế như: sự thiếu hụt số liệu động đất cũng như về độ dài thời gian quan trắc trong khi chu trình lặp lại của động đất có thể vượt quá khung số liệu ghi nhận được; các nghiên cứu chỉ tập trung phân tích các quy luật biểu hiện và phát sinh động đất trong khi các điều kiện trực tiếp về môi trường địa động lực phát sinh ra động đất lại ít được chú ý giải quyết

Đề tài: "Nghiên cứu địa động lực vùng Tuần Giáo và kế cận, xác lập cơ sở

khoa học đánh giá và dự báo động đất"

Được NCS lựa chọn phục vụ cho luận án tiến sỹ

là một tiếp cận mới trong việc giải quyết vấn đề

nói trên, chính vì vậy đề tài nghiên cứu có tính

thời sự, khoa học và thực tiễn

Phạm vi nghiên cứu của luận án bao gồm diện

tích đất liền thuộc phía bắc lãnh thổ Việt Nam,

giới hạn trong khung tọa độ:

ϕ = 210 00' ÷ 220 30' vĩ độ Bắc,

λ = 1030 00' ÷ 1040 30' kinh độ Đông

Hình 1: Sơ đồ vị trí vùng nghiên cứu

Mục tiêu của luận án

1 Làm rõ đặc trưng địa động lực hiện đại khu vực nghiên cứu

2 Xác định các vùng nguồn phát sinh và dự báo khả năng phát sinh động đất mạnh

Nhiệm vụ của luận án

1 Nghiên cứu đặc trưng phân khối cấu trúc và các đới đứt gãy chính (phân chia cấp bậc khối, ranh giới khối)

2 Nghiên cứu đặc điểm địa động lực hiện đại (chuyển động thẳng đứng, chuyển động ngang, trường ứng suất, biên độ vận động )

3 Nghiên cứu biểu hiện hoạt động động đất bao gồm cả cổ động đất trong vùng nghiên cứu

4 Xác lập các vùng nguồn phát sinh động đất và đánh giá khả năng phát sinh động đất với các cấp độ khác nhau

Cơ sở tài liệu nghiên cứu

Phục vụ nghiên cứu đặc trưng địa động lực vỏ Trái đất khu vực Tuần Giáo

và kế cận xác lập cơ sở khoa học đánh giá và dự báo động đất, luận án đã sử dụng các tài liệu được công bố trong thời gian gần đây bao gồm các bản đồ do Tổng Cục địa chất và Liên đoàn Vật lý địa chất công bố, lưu trữ:

- Bản đồ địa chất tỷ lệ 1:200000 (năm 2005)

- Bản đồ dị thường trọng lực Bouguer [16]

- Bản đồ dị thường từ hàng không, thành phần ΔTa [35]

- Bản đồ địa chất Đệ Tứ của Viện địa chất thành lập năm 1996 [18]

- Danh mục nước nóng, khoáng [17, 44]

- Ảnh DEM từ SRTM (Shuttle Radar Topography Misstion) bay chụp vào tháng tư năm 2000 của cơ quan NASA, Mỹ

- Hệ thống phần mềm phân tích tài liệu địa chất, địa vật lý, địa chấn, địa hình địa mạo (Suffer 8.0, Map infor 8.5, Global mapper 10.0, Coulombe 3.1, Coscad, Cora3, structure, Envi )

Ngoài ra còn sử dụng các kết quả nghiên cứu đã có của tác giả và các tài liệu tham khảo khác như:

- Các tuyến đo trọng lực chi tiết phục vụ nghiên cứu các công trình thủy điện Sơn La, Huội Quảng - Bản Chát (08 tuyến)

- Kết quả phân tích tomography của Việt Nam và Đông Nam Châu Á

- Bản đồ giá trị dị thường đẳng tĩnh

- Bản đồ tính toán dịch chuyển thẳng đứng và nằm ngang theo bề dày vỏ trái đất

- Danh mục động đất Việt Nam [76, 77, 105, 124]

- Kết quả tính biến dạng thẳng đứng Pliocene-Đệ tứ cho vùng Tây Bắc (Ngô Gia Thắng 2007)

- Bản đồ đo lặp thủy chuẩn (Nguyễn Đình Lữ), kết quả đo dịch chuyển hiện đại theo tài liệu GPS (Trần Đình Tô)

Từ các nguồn số liệu trên, trong luận án đã tiến hành phân tích tổng hợp tài liệu địa chất, địa vật lý, địa mạo, ảnh viễn thám bằng một tổ hợp các phương pháp Mục đích nhằm xác định đặc trưng môi trường địa động lực vỏ trái đất, tính phân khối và mức độ đồng nhất của khối theo diện, các đứt gãy phân khối cấu trúc và các thông số của chúng (chiều dài, độ sâu ảnh hưởng, hướng cắm, góc cắm v.v ) Kết quả nghiên cứu này sẽ được sử dụng nhằm minh giải chế độ hoạt động động đất khu vực Tuần Giáo và kế cận, tiến tới đánh giá và dự báo động đất cho khu vực nghiên cứu

Luận điểm bảo vệ

1 Vùng nghiên cứu xác lập được 06 khối cấu trúc địa động lực bậc II với biểu hiện phân dị về tốc độ vận động thẳng đứng và ngang với ranh giới khối là các đới đứt gãy cấp II

2 Vùng Tuần giáo và kế cận có các nguồn sinh chấn với đặc trưng hoạt động động đất khác nhau: nguồn phát sinh động đất với magnitude 6,7- 6,8 xảy ra trên ranh giới các khối CTĐĐL (Hoàng Liên Sơn, Sơn La, Sông Mã, Sốp Cộp); nguồn sinh chấn với magnitude 4,0 và 5,0 phân bố trên đới đứt gãy Lai Châu - Điện Biên

và Sông Đà là ranh giới khối CTĐĐL (Sông Đà, Mường Tè và Mường Mô)

Những điểm mới của luận án

- Đã xác lập sơ đồ phân chia các khối cấu trúc địa động lực phục vụ cho nghiên cứu đánh giá và dự báo động đất dựa trên các đặc trưng về các trường địa vật lý, các dấu hiệu địa chất, địa mạo, giải đoán ảnh vệ tinh, tài liệu động đất Qua

đó phản ánh cụ thể về điều kiện môi trường địa động lực có liên quan trực tiếp đến các hoạt động địa chấn trong khu vực

- Xác định được các vùng có nguy cơ phát sinh động đất mạnh với magnitude 6,7- 6,8 theo kết quả nhận dạng tài liệu địa chất, địa vật lý và lineamnent Lần đầu tiên áp dụng ngụyên tắc nhận dạng theo CORA3 (sử dụng các

yếu tố địa chất, địa vật lý, địa mạo, cấu trúc) để xác định vùng nguồn phát sinh động đất với magnitude (Mo ≥ 4,0 và 5,0) khu vực Tuần Giáo và kế cận

Kết quả khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận án

1 Xác lập được sơ đồ phân khối cấu trúc địa động lực vỏ Trái đất khu vực Tuần Giáo và kế cận: các khối CTĐĐL cấp II Hoàng Liên Sơn, Sông Đà, Sơn La, Sông Mã, Sốp Cộp, Điện Biện và các khối cấu trúc bậc cao

2 Đánh giá được đặc trưng vận động thẳng đứng và ngang của các khối CTĐĐL cấp II, các ranh giới khối, nút giao cấu trúc Đây sẽ là cơ sở khoa học phục

vụ cho việc nghiên cứu đánh giá và dự báo động đất trong vùng nghiên cứu

3 Dự báo các vùng có khả năng phát sinh động đất trên cơ sở các nghiên cứu CTĐĐL kết hợp với thuật toán nhận dạng và phần mềm dự báo động đất CORA3: Nguồn phát sinh động đất mạnh với magnitude 6,7 ÷ 6,8 phân bố tại ranh giới các khối CTĐĐL (Hoàng Liên Sơn, Sơn La và Sông Mã, Sốp Cộp); Nguồn phát sinh động đất với magnitude 4,0 - 5,0 phân bố trên đới đứt gãy Lai Châu - Điện Biên và Sông Đà là ranh giới khối CTĐĐL (Sông Đà, Mường Tè và Mường Mô)

4 Kết quả nghiên cứu không những cung cấp các kết luận khoa học mới về

dự báo vùng phát sinh động đất, đồng thời góp phần bổ sung và làm phong phú về phương pháp luận trong công tác nghiên cứu dự báo động đất ở Việt Nam Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học, tài liệu phục vụ cho nhiệm vụ phân vùng và

dự báo động đất chi tiết tại các khu vực trọng yếu về kinh tế quốc dân, an ninh quốc phòng

Cấu trúc của luận án

Cấu trúc luận án gồm: Mở đầu, 4 chương, Kết luận, Công trình đã công bố của NCS liên quan đến luận án, Tài liệu tham khảo và Phụ lục Nội dung của luận

án được trình bày trên 164 trang với 79 hình vẽ, đồ thị, 12 biểu bảng và các ảnh

minh hoạ

Phần mở đầu gồm 06 trang với 01 hình vẽ, NCS trình bày tính cấp thiết và lý

do chọn đề tài nghiên cứu: "Nghiên cứu địa động lực vùng Tuần Giáo và kế cận,

xác lập cơ sở khoa học đánh giá và dự báo động đất" Trong phần này còn trình bày

về mục tiêu, nhiệm vụ của luận án, các điểm mới, luận điểm bảo vệ, ý nghĩa khoa học và thực tiễn, kết quả đạt được của luận án

Chương 1 gồm 21 trang với 6 hình vẽ, trong chương này NCS giới thiệu tổng

quan về bối cảnh kiến tạo địa động lực khu vực, đặc trưng cấu trúc sâu vỏ Trái đất

và hoạt động động đất khu vực Tây Bắc Điểm qua các nghiên cứu về tính địa chấn, phân vùng nguồn phát sinh động đất, đánh giá magnitude động đất cực đại cũng như kết quả bước đầu trong nghiên cứu dự báo động đất của Việt Nam và trên thế giới

đã tiến hành trong thời gian qua Tóm lược các kết quả nghiên cứu về kiến tạo, địa động lực, nghiên cứu động đất, các mô hình dự báo động đất khu vực Tây Bắc, Việt Nam Trình bày sơ lược các kết quả nghiên cứu đã được NCS thực hiện có liên quan đến luận án, trên cơ sở đó đưa ra các nhận định và định hướng các nhiệm vụ cần giải quyết của luận án

Chương 2 gồm 27 trang với 10 hình vẽ, NCS dành để trình bày về cơ sở lý

thuyết, phương pháp luận và các phương pháp nghiên cứu địa động lực, nghiên cứu

dự báo động đất Mô tả các phương pháp sử dụng trong phân tích tài liệu địa vật lý, địa chất, địa mạo truyền thống và phân tích ảnh viễn thám nhằm nghiên cứu cấu trúc – địa động lực Trình bày các phương pháp nghiên cứu hiện đại về cổ động đất,

mô hình mô phỏng về ứng suất Coulomb, trạng thái ứng suất vỏ và đánh giá dự báo động đất theo các phương pháp nhận dạng

Chương 3 gồm 81 trang với 42 hình vẽ và 5 biểu bảng Trong khuôn khổ chương này nghiên cứu sinh giới thiệu các đặc điểm về địa động lực hiện đại khu vực nghiên cứu Xác lập và phân khối các đơn vị cấu trúc bậc II và bậc cao hơn khu vực Tuần Giáo và kế cận, các ranh giới phân chia chúng Đánh giá các chuyển động hiện đại bao gồm dịch chuyển thẳng đứng, dịch chuyển ngang theo các tài liệu dị thường đẳng tĩnh, phân tích bề dày vỏ, biến dạng trong Pliocene - Đệ tứ, tài liệu đo GPS, đo lặp thuỷ chuẩn và kết quả phân tích địa mạo Kết quả phản ánh trạng thái địa động lực của các đơn vị khối cấu trúc địa động lực bậc II, mức độ vận động tương tác giữa chúng cũng như biểu hiện về trạng thái ứng suất, đây là cơ sở phục

vụ cho đánh giá và dự báo động đất ở phần sau

Chương 4 gồm 27 trang với 20 hình vẽ và 7 bảng biểu Đây là chương cuối của luận án được NCS dành riêng cho nghiên cứu đánh giá và dự báo các nguồn phát sinh động đất với magnitude khác nhau Tìm hiểu quy luật hoạt động đất, biểu hiện hoạt động trên các đơn vị khối cấu trúc địa động lực, nghiên cứu về cổ động đất Kết quả đạt được của chương này đã chỉ ra các nguồn có nguy cơ phát sinh động đất với magnitude trong khoảng 6,7 – 6,8, dự báo các khu vực có khả năng xuất hiện động đất với magnitude ≥ 4,0 - 5,0 trong vùng Tuần Giáo và kế cận

Á Do đó những nghiên cứu về điều kiện kiến tạo, địa động lực chung của khu vực

có vai trò quan trọng phục vụ cho giải quyết các nhiệm vụ nghiên cứu của luận án Trong chương này sẽ tóm lược những kết quả nghiên cứu chính đã đạt được, điểm qua các quan điểm về cấu trúc kiến tạo, địa động lực và hoạt động động đất trong khu vực Theo đó sẽ khái quát được vị trí của khu vực nghiên cứu trong bình đồ kiến tạo - điạ động lực của khu vực Đông Nam Châu Á, tóm lược các kết quả nghiên cứu đã đạt được trước đây về cấu trúc kiến tạo, địa động lực và tác động của chúng đối với khu vực nghiên cứu Trên cơ sở những hiểu biết đó là cơ sở cho minh giải và làm sáng tỏ mối quan hệ giữa hoạt động động đất - chế độ kiến tạo, địa động

lực trong khu vực nhằm phục vụ cho hướng nghiên cứu và dự báo động đất

1.1 Khu vực nghiên cứu trong bình đồ cấu trúc kiến tạo khu vực và các kết quả nghiên cứu trước đây

1.1.1 Vị trí vùng nghiên cứu trong bình đồ cấu trúc kiến tạo khu vực

Khu vực nghiên cứu giới hạn trong khung tọa độ (21000 – 22030N) và (103000- 104030E), diện tích nghiên cứu nằm trọn vẹn trong vùng Tây Bắc Việt Nam và có vị trí kiến tạo thuộc khối Indochina tiếp giáp với khối Nam Trung Hoa qua đứt gãy trượt bằng Sông Hồng Các nghiên cứu trước đây [98] cho thấy trong Kainozoi muộn (KZ2) lãnh thổ Đông Nam Châu Á là phần Đông nam mảng Thạch quyển Âu - Á Phía Đông giáp với mảng Thạch quyển Thái Bình Dương qua đới hút chìm Guinea - Philippine, phía Tây và Nam giáp với mảng Thạch quyển Ấn - Úc qua đới hút chìm Miến Điện - Nicobar - Sumba và va mảng Timor Ranh giới giữa mảng Thạch quyển Thái Bình Dương và mảng Thạch quyển Ấn - Úc là đứt gãy trượt bằng trái Sorong Phần nội mảng Đông Nam Châu Á vào Kainozoi muộn có thể chia làm 3 vi mảng: vi mảng Nam Trung Hoa - Borneo; vi mảng Shan -

Indosinia và vi mảng Malaysia – Sumatra với cỏc ranh giới là đứt góy Sụng Hồng, đứt góy Hải Nam - Natuna và đứt góy Ba Thỏp (hỡnh 1.1)

10 10

-10

ă

Vi Mả n g N a m T r u n g H o a

đ g s h

đ g S S

aaaaaaaa a

b

bb b

Phần vỏ lục địa nội mảng

Đứt gãy cấp 2 Đứt gãy cấp 3

I - Các miền có kiến trúc vỏ trái đất khác nhau trong kainozoi

C2 - Vi mảng Shan - Indosinia, C3 - Vi mảng Malaysia, c4 - Vi mảng trường sa, C5 - Vi mảng Borneo

II - Các đứt g∙y trong kainozoi

Tổng hợp từ tài liệu của Cao Đình Triều,

Phạm Huy Long, Gastinsky và nnk, 2003 và USGS

mảng Ấn Úc và Âu Á chỉ phản ảnh một phần sự tách mở Biển Đông Ngoài vai trò của chuyển động trượt trái của đới đứt gãy Sông Hồng tham gia vào sự thành tạo của Biển Đông còn phải kể đến vận động xoay của khối Indosinia theo chiều kim đồng hồ với góc quay lớn hơn 120 và sự dịch chuyển về phía nam của khối Borneo Quá trình tách giãn Biển Đông diễn ra vào khoảng 32 triệu năm trước đây và dừng lại ở 16-15 triệu năm Theo Hall R [169], trước 25 triệu năm vùng Đông Nam Á nói chung và khu vực nghiên cứu nói riêng chịu sự ảnh hưởng của đụng độ các mảng Âu-Á với Thái Bình Dương Khoảng 5 triệu năm trở lại đây vùng Đông Nam

Á lại chịu ảnh hưởng chi phối chính của sự va mảng Ấn-Úc vào Âu-Á Chính chịu

sự ảnh hưởng luân phiên như vậy đã tạo nên cơ chế cho sự chuyển pha trượt trái sang trượt phải của đới đứt gãy sâu Sông Hồng trong giai đoạn Kanozoi

Hình 1.2a Sự hút chìm của Proto Biển

Đông xuống dưới Borneo, dẫn đến sự

hình thành Biển Đông ngày nay và tiêu

biến Proto Biển Đông (Taylor và Hayes

– 1980, 1983; Hall – 2002)

Hình 1.2b Mô hình xô húc tiểu lục địa Ấn

Độ vào lục địa Âu – Á, gây trồi trượt các địa khối về phía đông nam, dọc theo các đứt gãy bản lề chính, dẫn đến tách giãn Biển Đông theo kiểu pull-apart (Tapponier, 1982)

Như vậy có thể thấy rằng, hoạt động kiến tạo và chế độ địa động lực trong giai đoạn Kainozoi của khu vực nghiên cứu và Tây bắc Việt Nam chịu tác động chính của quá trình đụng độ va mảng Ấn-Úc và Thái Bình Dương vào Âu-Á Cùng với thời gian thì hai quá trình này chiếm ưu thế khác nhau tác động và chi phối bình

đồ kiến tạo trong khu vực nghiên cứu Trong môi trường kiến tạo chung của khu vực như vậy các quá trình kiến tạo và biến dạng nội mảng hiện đại trong khu vực nghiên cứu bị phức tạp hóa và chịu sự chi phối mạnh mẽ bởi sự phân bố của các cấu trúc địa chất, hệ thống đứt gãy đã hình thành trong giai đoạn trước đây Khu vực nghiên cứu nằm trong vùng Tây Bắc Việt Nam và chịu sự khống chế chủ đạo bởi hệ thống hai đới đứt gãy kiến tạo chính là đứt gãy sâu Sông Hồng và đứt gãy Lai Châu

Kết quả nghiên cứu trong giai đoạn tiếp theo với nhiều công trình điều tra Địa chất kiến tạo đã được triển khai trên Miền Bắc Việt Nam nói chung và của vùng Tây Bắc nói riêng như: Ngô Thường San (1965); Trần Văn Trị, Gatinxki (1970); Trần Đức Lương (1970); Đáng quan tâm trong số các công trình đó là: "Bản đồ địa chất miền Bắc Việt Nam" tỷ lệ 1:500.000 kèm theo chuyên khảo "Địa chất miền Bắc" (1960 ÷ 1965) của các nhà địa chất Xô Viết và Việt Nam do A.E.Dovjikov chủ biên Đây là công trình khoa học lớn đầu tiên làm cơ sở định hướng cho công tác nghiên cứu địa chất tỷ lệ trung bình và lớn sau này Công trình này không chỉ dựa vào tài liệu mới thu thập được khảo sát bổ sung ở hầu hết các khu vực mà còn tập trung có chọn lọc tài liệu của nhà địa chất người Pháp nói trên Cho đến nay

nhiều đơn vị cấu trúc như đới sông Mã, đới Sơn La, đới Sầm Nưa, đới Điện Biên vẫn còn được sử dụng trong nhiều nghiên cứu chuyên đề.

Nghiên cứu về kiến tạo, địa động lực lãnh thổ Việt Nam, khu vực Tây Bắc nói chung và vùng nghiên cứu Tuần Giáo nói riêng đã có nhiều công trình đề cập đến như [3, 6, 9, 15, 21, 24, 31, 38, 43, 58, 59, 66, 70, 76, 97, 110, 111, 112, 114,

131, 134, 135, 159 ] Theo các văn liệu nghiên cứu về cấu trúc kiến tạo vỏ trái đất khu vực Tây bắc dựa trên nguyên tắc phân vùng kiến tạo theo thời gian tạo nên vỏ lục địa và thời gian uốn nếp chính [6] thì thạch quyển Tây Bắc được phân ra thành

15 đới riêng biệt Thuộc các đới kiến trúc tiền Cambri gồm có: đới Sông Hồng, đới Phan Si Pan, đới Nậm Cô, đới Nậm Sư Lư, đới Hàm Rồng và đới Pu Si Lung Các đới có tuổi Paleozoi sớm bao gồm: đới Sông Mã, đới Thuận Châu, đới Sinh Vinh Các đới Paleozoi muộn- Mesozoi sớm gồm có: đới Mường Tè, đới Sông Đà, đới Ninh Bình, và đới Thanh Hóa Các đới kiến trúc chồng kiểu hoạt hóa nội mảng được thành lập từ đầu Mesozoi và kéo dài sang đầu Kanozoi bao gồm; đới tafrogen Sầm Nưa-Hoành Sơn, trũng núi lửa kiến tạo Tú Lệ, trũng nội lục Mường Nhé và trũng Hà Nội Theo sơ đồ phân vùng kiến tạo này thì phần diện tích nghiên cứu của Luận án nằm trong các đới kiến trúc như: Sông Hồng, Fan Si Pan, Tú Lệ, Sông Đà, Sơn La, Nậm Cô, Sông Mã và đới Kim Cương

Gần đây nhất, kết quả mới của đề tài độc lập cấp nhà nước (KC-08-10) [76] trên quan điểm địa chấn kiến tạo của Gubbin, khu vực Tây Bắc được phân chia ra thành các hệ kiến tạo Địa động lực (HKTĐĐL) như: HKTĐĐL Hoàng Liên Sơn, HKTĐĐL Sông Đà, HKTĐĐL Sông Mã, HKTĐĐL Mường Tè và HKTĐĐL Trường Sơn với các cấp phân chia nhỏ hơn trong mỗi đơn vị hệ kiến tạo địa động lực là các khối cấu trúc

Song song với các nghiên cứu trên, kết quả nghiên cứu cấu trúc sâu vỏ Trái đất trong khu vực nghiên cứu đã được tiến hành trên cơ sở sử dụng các phương pháp Địa vật lý như: phương pháp thăm dò Địa chấn sâu, phương pháp trọng lực, thăm dò điện từ tellua Kết quả nghiên cứu theo phương pháp này đã được trình bày trong [22, 28, 29, 42, 52, 56, 76, 77, 83, 86, 91, 97, 115, 116, 144] theo đó đã xác định được cấu trúc các mặt ranh giới cơ bản vỏ Trái đất, hệ thống các đứt gãy sâu, đây là những yếu tố quan trọng phản ảnh điều kiện môi trường kiến tạo địa động lực và các vùng nguồn sinh chấn Các mặt ranh giới cơ bản vỏ Trái đất được

đề cập đầu tiên năm 1971 trong công trình của Phạm Khoản [28, 29] với kết luận

quan trọng về giá trị bề dày vỏ Trái đất phần phía Bắc lãnh thổ Việt Nam với đặc

trưng tăng từ ngoài biển vào trong đất liền Theo đó ở sát biển là nơi bề dày vỏ nhỏ nhất cỡ 31- 33 km, vùng phía Bắc và Tây bắc Việt Nam giáp Trung Quốc có giá trị

vỏ dày nhất đến 45 - 47 km Các kết quả nghiên cứu tiếp theo về cấu trúc các mặt ranh giới cơ bản của vỏ Trái đất được thực hiện bởi Quách Văn Gừng năm 1978 (qua phân tích tài liệu trọng lực và từ hàng không), kết quả về cấu trúc vỏ Trái đất lãnh thổ Việt Nam trong những năm 80 [52, 53, 54, 85, 104] Đáng chú ý là những kết quả nghiên cứu của Cao Đình Triều [100, 101] đã đưa ra sơ đồ cấu trúc vỏ Trái đất phần phía Bắc lãnh thổ Việt Nam trên cơ sở tổng hợp các tài liệu địa chất, địa vật lý Đặc biệt là qua phân tích tài liệu trọng lực, tìm được mối liên hệ giữa độ sâu các mặt ranh giới cơ bản với các giá trị nâng trường ở mức độ cao khác nhau

Nghiên cứu gần đây nhất của Đặng Thanh Hải [22] với các kết quả chi tiết đã cho thấy một số đặc trưng khác biệt rõ rệt như: mặt ranh giới Mohor thuộc phạm vi trũng Tú Lệ có độ sâu nhỏ hơn các nghiên cứu trước đây, chỉ trong giới hạn 24 - 26

km và tạo thành các khối cục bộ nhỏ Từ đứt gãy sông Đà đến đứt gãy sông Mã, mặt Mohor có hình thái biến đổi theo phương Tây bắc - Đông nam với độ sâu từ 26

- 32 km Tại vị trí đứt gãy sông Mã xuống phía Nam, mặt Mohor phân bố theo phương TB-ĐN gần như song song với đứt gãy chính, với độ sâu mặt Mohor thay đổi từ 28 - 32 km Độ sâu mặt Conrad trong phạm vi phần phía Bắc lãnh thổ Việt Nam thay đổi trong khoảng 10 - 20 km, nơi mặt Conrad nâng cao nhất (10 -12 km) tại vùng trũng Tú Lệ và khu vực Điện Biên - Sông Mã, Những nơi còn lại nhìn chung mặt Conrad nằm ở độ sâu 12 - 14 km, ít xảy ra đột biến Cũng theo tác giả này [22] mặt Kết tinh cũng có những khác biệt như ở trũng Tú Lệ, nơi có nhiều đá

lộ móng cục bộ, các phần còn lại mặt móng kết tinh cũng chỉ ở độ sâu 1 - 2 km Nằm giữa trũng Tú Lệ và khu vực Lai Châu - Điện Biên - Sông Mã (nơi có độ sâu mặt móng kết tinh trong khoảng 1- 2 km) là dải cấu trúc Sông Đà - Sơn La, tại khu vực này mặt móng kết tinh tạo thành một dải cấu trúc đặc trưng với cấu tạo dạng khối đồng tâm liên tục với chiều sâu mặt kết tinh thay đổi từ 2 - 5 km

Hệ thống đứt gãy sâu được xác lập trên cơ sở tài liệu địa vật lý đã được tiến hành rất sớm từ những năm 1970 [29, 53] và tiếp tục được phát triển mạnh trong những năm gần đây [55, 82, 85, 86] bằng nhiều phương pháp phân tích khác nhau kết hợp với các nguồn tài liệu đa dạng hơn như: ảnh máy bay, ảnh vệ tinh, tài liệu địa chất chi tiết Đặc biệt trong thời gian gần đây, các nghiên cứu đã tập trung đi sâu vào xác định các đặc trưng động học của đứt gãy như độ sâu, hướng cắm, vận tốc

dịch trượt trên cơ sở tài liệu địa chất, địa vật lý Theo đó một khối lượng đồ sộ các công trình nghiên cứu về đứt gãy phản ảnh khá chi tiết và đầy đủ của các nhà địa chất Việt Nam về hiện trạng đứt gãy khu vực Tây bắc và lân cận đã được thực hiện [2, 15, 20, 22, 23, 24, 49, 50, 58, 67, 70, 72, 76, 77, 81, 88, 98, 179]

Nhìn chung trong các công trình nghiên cứu về đứt gãy đã được đề cập ở trên tuy còn có nhiều ý kiến khác nhau về đặc điểm (cấu trúc, hướng đổ, góc cắm, độ sâu xuyên cắt và đôi khi là tên gọi của cùng một đứt gãy cũng khác nhau), nhưng đa

số đều khẳng định rằng hệ thống đứt gãy ở Việt Nam là phức tạp, đa dạng với cơ chế hoạt động khác nhau Các nghiên cứu hệ thống đứt gãy nêu trên đều khá thống nhất về vai trò của các hệ thống đứt gãy trong phát triển kiến tạo vỏ Trái đất Việt Nam Các đứt gãy sâu chính là ranh giới phân chia các miền hay đới cấu trúc - kiến tạo Thời gian gần đây nhằm thực hiện nhiệm vụ xác lập và nghiên cứu các đứt gãy hoạt động phục vụ cho nghiên cứu đánh giá tai biến địa động lực hiện đại và tai biến địa chấn, theo đó hàng loạt các công trình đã được triển khai [45, 46, 58, 70, 81, 88,

130, 131, 148, 149, 150 ] và đã thu được các kết quả quan trọng

Tóm lại cho đến nay đã có nhiều nghiên cứu về cấu trúc (bao gồm cả cấu trúc sâu), kiến tạo, địa động lực trong khu vực Tây Bắc và lân cận, kết quả nghiên cứu rút ra từ các công trình nêu trên đã chỉ ra được lịch sử thành tạo và sơ lược về tiến trình tiến hóa địa động lực của các đới cấu trúc kiến tạo, các biểu hiện hoạt động địa động lực Kết quả nghiên cứu thu được đã có những đóng góp hết sức quan trọng cho sự hiểu biết về hoạt động kiến tạo và cơ chế địa động lực khu vực Mặc dù vậy vẫn còn những hạn chế nhất định về quy mô, mức độ nghiên cứu, các tiêu chí cụ thể để xác định hoạt động địa động lực hiện đại, những hạn chế trong việc luận giải về hoạt động địa động lực mà chưa mấy lưu ý đến các yếu tố về cấu trúc sâu, bản chất vật lý của môi trường vật chất hay động năng của các quá trình địa động lực Các tiêu chí phân chia khối và đặc trưng phân khối cấu trúc địa động lực hiện đại trong mối quan hệ với hoạt động động đất liên quan cũng chưa được đề cập đến đúng mức Do vậy rất cần những nghiên cứu tiếp theo trên cơ sở tiếp cận và

tìm hiểu các đặc trưng cơ bản về nguồn gốc hay động năng ’’motor’’ của hoạt động

địa động lực, nghĩa là đi sâu tìm hiểu bản chất vật lý và điều kiện vật chất của môi trường phát sinh địa động lực Trên cơ sở đó trong các nghiên cứu của luận án này

sẽ tập trung tìm hiểu các đặc trưng vật lý của môi trường phát sinh địa động lực (theo các trường địa vật lý, cấu trúc sâu, ứng suất ) kết hợp các tài liệu địa chất,

thông số địa mạo, địa vật lý, ảnh viễn thám, tài liệu DEM, trong chừng mực nào đó

có tham khảo kết quả phân tích tomography mới nhất có được Qua đó sẽ dần tiệm cận nhằm gia tăng sự hiểu biết về điều kiện, nguyên nhân phát sinh chế độ địa động lực góp phần xác lập và chính xác hóa các đứt gãy, phân chia khối cấu trúc địa động lực, bổ sung thông tin về tính hoạt tính hoạt động hiện đại của chúng Những hiểu biết đó là cơ sở để luận giải về hoạt động động đất trong mối quan hệ với chế độ địa động lực, tiến tới phục vụ đánh giá và dự báo động đất

1.2 Tiến hóa địa động lực Kainozoi và các đặc trưng địa động lực chính trong vùng nghiên cứu

Chế độ địa động lực Kainozoi khu vực Đông Nam Châu Á được nhiều nghiên cứu đề cập đến, theo đó cho thấy nhân tố tác động chủ đạo là vận động tương tác giữa các mảng thạch quyển Thái Bình Dương, Âu- Á và Ấn–Úc [57, 170, 178] Tuy nhiên cùng với thời gian thì vai trò và mức độ ảnh hưởng của các hoạt động tương tác giữa các mảng thạch quyển này với khu vực lân cận và vùng nghiên cứu nói riêng là khác nhau Tapponier P và các nhà khoa học khác [189, 190, 191]

đã thiết lập mô hình kiến tạo Kainozoi Châu Á, như là hệ quả của quá trình vận động đụng độ giữa 2 mảng thạch quyển Ấn Úc và Âu-Á Có thể thấy điểm mấu chốt của tiến hóa kiến tạo, địa động lực khu vực Đông Nam Á rơi vào hai mô hình chính dưới đây:

- Một là sự xô húc của mảng Ấn độ vào mảng Âu - Á theo hướng bắc – đông bắc gây ra trượt phải của Tây Miến Điện dọc theo đứt gãy Saigaing tạo ra lực đẩy

và xoay Indosinia theo chiều kim đồng hồ hoặc tương tự với kiến tạo đào thoát

(escape tectonic) gây ra sự trượt trái của đứt gãy Sông Hồng và Ba Tháp, Maeping

kèm theo sự tách giãn – kéo toạc hình thành hệ thống các bồn trũng phân bố dạng vòng cung như Sông Hồng – Phú Khánh, Cửu Long, Nam Công Sơn, Malay trong Eocene – Oligocene và khu vực tách giãn tạo vỏ đại dương Trung tâm Biển Đông

- Hai là sự hút chìm của mảng Nam Trung Hoa cổ xuống dưới rìa tây bắc Bocneo dọc đới hút chìm Lupar – Kuching (máng Plawan) gây nên tách giãn tạo vỏ đại dương mới Trung Tâm Biển Đông kèm theo quá trình trượt trái của đứt gãy Sông Hồng và các bồn trũng rift Kainozoi sớm nằm trên miền vỏ chuyển tiếp Tây Biển Đông Sự xoay hoặc đẩy trồi lãnh thổ phía tây của đứt gãy Sông Hồng (Indosinia) đã được nhìn nhận như là cơ chế chi phối chủ đạo đối với việc tách giãn đáy biển Nam Trung Hoa (Tapponier và nnk, 1986; Briais, 1993) giữa 32 – 16 triệu

năm Sự kiện này là do đụng độ Ấn – Á, có thể chia lịch sử phát triển kiến tạo lãnh thổ Đông Nam Châu Á làm 3 pha chính:

Pha 1 - Eocene giữa đến Oligocene sớm (45 – 32 triệu năm)

Pha 2- Oligocene sớm đến Miocene giữa (32 – 16 triệu năm)

Pha 3 - Miocene giữa đến nay (16 – 0)

Pha 1 - Eocene đến Oligocene sớm (45 – 32 triệu năm): Dewey và nnk

(1989) cho rằng trong khoảng thời gian giữa 45 và 33 triệu năm sự hội tụ đã bị giữ lại bởi sự bắt đầu tắc kẹt của tấm chờm nghịch Bắc Hymalay và việc làm dày vỏ của Tibet tới 70km và nâng nó lên 3km vào khoảng 30 triệu năm cùng với sự thụt vào liên tiếp của rìa lục địa Châu Á và sự uốn cong các cấu trúc cổ hơn Các địa tầng Paleogene và cổ hơn bị biến dạng mạnh nhưng các địa tầng Neogene thì cơ bản

là nằm ngang Dewey và nnk, 1988 định tuổi sự biến dạng của cao nguyên Tây tạng

là trước Neogene và ước tính sự co dồn vỏ là 50% hoặc 20% (Harrison và nnk, 1992) Harrison và nnk cho rằng sự làm dày vỏ, nâng lên và bong tách các khối xâm nhập Quxu gần Lasha bắt đầu trong Miocene sớm từ 21 – 18 triệu năm (Harrison, 1982) hoặc 27 triệu năm (Copeland và nnk, 1995) Một số tác giả cho rằng sự nâng lên từ từ đã xảy ra ở Bắc Tibet từ cuối Creta, một số khác khác lại cho là chủ yếu từ Plio-Pleistocene

Pha 2- Oligocene sớm đến Miocene sớm (32 – 16 triệu năm): Trong pha thứ

2 có thể bắt đầu từ 30 – 32 triệu năm khi cao nguyên Tây Tạng đã được nâng lên đáng kể, Ấn độ đã bắt đầu đâm thụt vào châu Á làm uốn cong các đới khâu và sự xoay khối bắt đầu Trượt bằng đã bắt đầu dọc theo các đứt gãy cộng ứng giới hạn các khu vực được nâng lên và sự biến dạng lan tỏa ra phía bắc với cường độ giảm xuống ở Thiên Sơn và Hymalaya và nâng chúng dọc theo các đứt gãy chờm nghịch Trung Tâm Chính Đứt gãy Sông Hồng đã dịch chuyển trái trong giai đoạn này gây

ra tách giãn Biển Đông do phần nam của Sundaland dịch chuyển về phía đông nam Biên độ dịch chuyển khoảng 500km (Peltzer và Tapponier, 1988) trên cơ sở so sánh đới khâu Uttradit và đới khâu Jinsha (phía đông của Block Qiang Tang) hoặc 330km ± 60km (Leloup, 1993) trên cơ sở phân tích biến dạng trong gneisses milonit

và đồng vị phóng xạ trong cắt trượt chảy dẻo quay trái kết thúc khoảng tuổi giữa 17-19 triệu năm sau lúc lúc bong tách và trồi lên 7km trong 23–19 triệu năm do cắt trượt nghiêng quy mô lớn (Dewey và nnk, 1996) Harrison và nnk,1996 trên cơ sở biến đổi mô hình của Tapponier cho rằng pha dịch chuyển chính của đứt gãy Sông

Hồng là từ 35 tới 20 triệu năm Một nửa tới hai phần ba sự hội tụ va chạm mảng đã được chiếm dụng bởi sự đẩy trồi Kết thúc của pha 2 được đánh dấu bởi sự bong tách của khối xâm nhập gần Lasha Điều đó cho thấy sự nâng lên của của cao nguyên Tibet đã xảy ra trong khoảng 18 tới 21 triệu năm hơn là sau 17 triệu năm như đã được nêu ra bởi Tapponier và nnk (1986)

Sự tách giãn Biển Đông bắt đầu vào 32 triệu năm (Briais và nnk, 1993 ) với một sự nhảy trục tách giãn vào 26 triệu năm và đổi phương tách giãn từ hướng đông tây sang đông bắc – tây nam vào 24 triệu năm Quá trình mở của biển Đông vào 32 triệu năm khá phù hợp với sự dịch chuyển trên đứt gãy Sông Hồng, các bồn trũng tách giãn tiền rift chứa trầm tích Eocene xuất hiện trên cả hai rìa của Biển Đông (Salvidar – Sali và nnk, 1982; P.Chen và nnk, 1993)

Pha 3- Miocene giữa - muộn tới nay (16 – 0 triệu năm): Chế độ kiến tạo

hiện đại bắt đầu từ Miocene giữa tới Miocene muộn Trong đó một số nơi cơ chế hội tụ - va chạm đã chuyển sang dịch chuyển tương đối về phía đông của Tibet so với Hymalay và một phần của Nam Trung Hoa đã chỉ ra sự bắt đầu dịch chuyển phải trên đứt gãy Sông Hồng từ 8 đến 5 triệu năm (Harrison và nnk, 1992) hoặc 5 triệu năm (Dewey và nnk, 1989)

Kết quả nghiên cứu gần đây về ứng suất, biến dạng, dịch chuyển GPS, hoạt động động đất đã góp phần làm sáng tỏ chế độ hoạt động kiến tạo, địa động lực

trong khu vực Đặc trưng chuyển động hiện đại theo số liệu quan trắc GPS (đề án GEODYSSEA) [196, 197] là minh chứng cụ thể cho thấy Đông Nam Á là nơi hội tụ của ba mảng kiến tạo lớn: mảng Âu-Á, mảng Thái Bình Dương và mảng Ấn-Úc với vận tốc hội tụ trung bình đạt khoảng 10 cm/năm (diễn ra từ hàng chục triệu năm nay); khối Sundaland và khối Nam Trung Hoa đang chuyển động dọc theo đới giáp ranh – đứt gãy Sông Hồng với vận tốc như nhau cỡ 24mm/năm [190, 191] Những kết quả quan trọng nêu trên đã phản ảnh cơ chế địa động lực hiện đại của các mảng,

vi mảng và các khối cấu trúc chính trong khu vực, kết quả đo chuyển động theo GPS là cơ sở quan trọng cho thấy cơ chế tương tác và vận động tương đối giữa các

mảng, các khối cấu trúc nội mảng trong giai đoạn hiện đại (hình 1.3)

Hình 1.5 Bản đồ ứng suất kiến tạo hiện đại khu vực Đông Nam Châu Á

(Nguồn: WSM 2005)

Kết quả phân tích trường ứng suất kiến tạo hiện đại (TƯSKTHĐ) Đông Nam

Á được Nguyễn Trọng Yêm và các tác giả khác [135, 138] thực hiện trên cơ sở phân tích, minh giải cơ cấu chấn tiêu của 12.000 trận động đất trên vỏ khu vực Đông Nam Á với Ms ≥ 4 (hình 1.4, hình 1.5) Kết quả phân tích cho thấy, trong giai đoạn hiện đại phần đất liền lãnh thổ Việt Nam có lẽ chịu ảnh hưởng của sự va mảng thạch quyển Ấn-Úc vào Âu-Á Phần Biển Đông chịu ảnh hưởng của quá trình hút chìm mảng Thái Bình Dương xuống dưới mảng Âu-Á qua đới hút chìm Marian

Do sự tác động tương quan của hai mảng thạch quyển: Thái Bình Dương và Ấn-Úc vào Đông Nam Á mà hai hướng nén ép chủ yếu đông-tây và bắc–nam lần lượt thay thế nhau theo thời gian trong Kainozoi

Trong khu vực Tây Bắc và lân cận, kết quả nghiên cứu về trường ứng suất trong Kainozoi được đề cập trong công trình nghiên cứu gần đây [89, 109, 131, 132,

136, 137, 138] trên cơ sở đó đã xác lập được bản đồ tỷ lệ 1/1.000.000 về phân bố trường ứng suất các giai đoạn Paleogene-Miocene (với ứng suất trượt và giãn) và Pliocene-Đệ tứ (với ứng suất trượt chiếm ưu thế) Trên cơ sở đó đã xây dựng bản đồ phân bố ứng suất Pliocene-Đệ tứ tỷ lệ nhỏ 1/1.000.000 và khoanh định được các vùng ứng suất chính như giãn, trượt, nén và các vùng trung gian như giãn-trượt, trượt-giãn, trượt-nén, nén-trượt Kết quả nghiên cứu của Phan Trọng Trịnh [109, 110] cho các vùng thuộc Tây Bắc như đới đứt gãy kiến tạo như Sông Hồng, khối granit Y Yensun vùng Hòa Bình, theo đó trạng thái ứng suất kiến tạo khu vực Tây Bắc trong giai đoạn Miocene và Pliocene - Đệ tứ cũng được xác định

Hướng nghiên cứu ứng suất trên cơ sở phân tích tài liệu địa vật lý như bề dày

vỏ, vận tốc truyền sóng dọc P, Cao Đình Triều [89, 101] đã xác lập được trường ứng suất trong vỏ Trái đất cho toàn bộ lãnh thổ Việt Nam ở mức độ tỷ lệ nhỏ Theo

đó ta có thể nhận thấy thạch quyển Việt Nam đang nằm trong trạng thái nén ép mạnh, chủ yếu là phương vĩ tuyến từ Trung Tâm Biển Đông vào và Bắc-Tây bắc từ phía lục địa Trung Hoa (Hình 1.6a và 1.6b) Điều này chứng tỏ rằng phương chuyển dịch chủ đạo của thạch quyển Việt Nam là từ Bắc-Tây bắc xuống Nam-Đông nam Kết quả nghiên cứu về trường ứng suất Colombe khu vực Tây Bắc gần đây nhất được mô tả trong [76], theo đó cho thấy quy luật tập trung của các dải ứng suất hiện đại dọc theo đới đứt gãy Lai Châu - Điện Biên (ứng suất trung bình 0.2-0.5 bar) Nơi có ứng suất lớn nhất ở phía tây của đới đứt gãy Tuần Giáo - Tủa Chùa với dải ứng suất kéo dài theo phương BTB - NĐN khoảng 68km và rộng khoảng 9km có giá trị 0,5 - 4 bar, một số tâm điểm có giá trị ứng suất vựợt qua 4 bar

Kết qủa nghiên cứu định lượng trong đánh giá các chuyển động hiện đại như:

đo lặp thủy chuẩn cho 2 chu kỳ 1963 và 1985 theo tác giả Nguyễn Đình Lữ [39], đo GPS gần đây nhất trong khu vực Tây Bắc của Trần Đình Tô năm 2002 và 2004 [82, 84] cho thấy bức tranh cơ sở về dịch chuyển hiện đại trong khu vực Theo kết quả nghiên cứu [39, 79, 81] cho thấy có sự chuyển động phân dị theo chiều thẳng đứng mạnh mẽ khu vực Tây Bắc và vùng nghiên cứu như sau: khu vực chuyển động nâng

mạnh ở rìa đới Hoàng Liên Sơn (v = 5 - 6mm/năm); các khối có tốc độ nâng trung bình như Thuận Châu, Mai Sơn, khối nam Sông Đà (v dao động 1 ÷3 mm/năm)

Chuyển động thẳng đứng có xu thế tăng mạnh từ khu vực Nghĩa Lộ lên phía bắc và

về phía nam của Nghĩa Lộ lại có xu thế chuyển giảm dần cụ thể ở quanh Mai Châu

(v = 1 mm/năm) Khu vực Tuần Giáo và Sơn La đang hạ với vận tốc khoảng 2

mm/năm, tốc độ hạ lớn nhất ở khu vực Yên Châu với vận tốc 2,5 mm/năm

§¶o H¶i Nam

T r u n g Q u è c

V

i

t n

§íi biÓu hiÖn tËp trung øng suÊt t¸ch

§íi biÓu hiÖn tËp trung øng suÊt nÐn Ðp

10 15 20

10 15 20 25

§¶o H¶i Nam

T r u n g Q u è c

V i n

L μ O

T h ¸ i L a n

C A M P U C H I A

§íi biÓu hiÖn tËp trung øng suÊt t¸ch

§íi biÓu hiÖn tËp trung øng suÊt nÐn Ðp

Hình 1.6a: Phân bố trường ứng suất Việt

Nam và kế cận ở độ sâu 50 km

(theo Cao Đình Triều)

Hình 1.6b: Phân bố trường ứng suất Việt Nam và kế cận ở độ sâu 100 km (theo Cao Đình Triều)

Như vậy các kết quả ban đầu về nghiên cứu trường ứng suất và địa động lực

vỏ Trái đất ở tỷ lệ nhỏ trên cở sở tiếp cận riêng biệt về tài liệu địa vật lý, địa chất, số liệu GPS, tính toán ứng suất theo Coulomb về cơ bản đã chỉ ra được trạng thái ứng suất vỏ Trái đất trong giai đoạn Kainozoi và hiện đại của khu vực Tây Bắc nói chung và vùng nghiên cứu nói riêng, tuy vậy về cơ bản vẫn còn một số tồn tại sau đây:

+ Các nghiên cứu chưa chỉ ra mối liên hệ trực tiếp của quá trình địa động lực hiện đại với các biểu hiện hoạt động động đất liên quan trong khu vực

+ Chế độ hoạt động động đất hiện đại cũng như các dấu vết hoạt động cổ động đất dọc theo các đới đứt gãy là những minh chứng xác thực phản ánh quá trình địa động lực của các đới đứt gãy và là cơ sở để phân chia các đơn vị cấu trúc địa động lực trong khu vực vẫn chưa được đề cập đến

+ Chưa xác lập một tiêu chí phân chia các khối cấu trúc địa động lực hiện đại trên cở sở tổng hợp các tài liệu sẵn có về địa chất, địa vật lý và hoạt động động đất

Do vậy việc nghiên cứu phân chia các đơn vị cấu trúc địa động lực hiện đại trong khu vực nghiên cứu trên cơ sở sử dụng kết hợp các dấu hiệu như: trường năng lượng phân bố động đất, các trường Địa vật lý, các dấu hiệu địa chất kiến tạo, địa

mạo, địa hóa, và trong chừng mực nào đó là các dấu hiệu hoạt động cổ động đất

(Paleo-earthquakes) trên một số đới đứt gãy chính nhằm phục vụ cho minh giải các

quá trình biến dạng địa động lực nội mảng Hướng nghiên cứu trong luận án này sẽ đưa ra cách tiệm cận mới trong nghiên cứu đánh giá hoạt động địa động lực hiện đại trong khu vực, biểu hiện địa động lực trên các khối, ranh giới khối, đây là các tiêu chí cơ bản phục vụ cho việc phân lập các khối cấu trúc địa động lực hiện đại của vùng nghiên cứu và luận giải các hoạt động địa chấn liên quan

1.3 Nghiên cứu động đất vùng Tuần Giáo và kế cận

1.3.1 Kết quả nghiên cứu về tính địa chấn trong khu vực

Lịch sử nghiên cứu địa chấn tại Việt Nam nói chung và Tây Bắc nói riêng cho thấy các ghi nhận đầu tiền về động đất đã xuất hiện khá sớm ở Việt Nam [41,

103, 108], cho đến cuối thế kỷ 19 với các hoạt động động đất điển hình như: Động đất ở Quận Nhật Nam năm 114 gây nứt đất dài hơn trăm dặm (≥35 km), tương đương với cường độ chấn động cấp VIII; Động đất năm 1635 ở vùng Yên Định – Nho Quan với cường độ chấn động cũng là cấp VIII; Động đất ở Hà Nội xảy ra trong các năm 1276, 1278, 1285 với cường độ chấn động cấp VIII hoặc tương đương

Các nghiên cứu trước đây đã thực hiện để đánh giá định lượng tính địa chấn của khu vực nghiên cứu bằng đặc trưng hoạt động động đất A, nơi nào giá trị Alớn thì nơi đó tính hoạt động địa chấn mạnh Với nguyên lý áp dụng cho một vùng nghiên cứu với diện tích S có NΣ là số trận động đất đã xảy ra trong 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 ΔS = 1000 km2 sẽ xây dựng được bản đồ hoạt động địa chấn A10 Theo hướng nghiên cứu này [33, 34, 75] đã tính giá trị A10 cho Việt Nam trong thời gian 80 năm đầu thế kỷ XX, kết quả cho thấy trong khu vực nghiên cứu có các đới hoạt động động đất mạnh như Sông Hồng, Sông Mã và Sông Cả với giá trị A10 ≥ 0,2, Lai Châu, Điện Biên, Tuần Giáo

A10 = 0,2

Một trong các kết quả nghiên cứu quan trọng phục vụ cho phân vùng động đất (đánh giá được mức độ nguy hiểm động đất của từng vùng khác nhau trong lãnh thổ), xác định được vùng nguồn (các đới phát sinh động đất mạnh) được thực hiện trong năm 1968, Nguyễn Khắc Mão và Rezanop I.A [41] Theo đó lần đầu tiên đã

xây dựng được sơ đồ 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 ở [41] chưa được xác định cụ thể và chi tiết Đến năm 1978, Nguyễn Đình Xuyên (LA PTS) cũng đã phân chia các vùng phát sinh động đất ở miền Bắc Việt Nam, kết quả này được bổ sung và hoàn thiện cùng tập thể các tác giả khác trong công trình thành lập Atlat quốc gia và hợp tác Việt - Xô về phân vùng động đất, thành lập bản đồ phân vùng động đất tỷ lệ nhỏ Trong công trình đó, các vùng đứt gãy sâu hoạt động được coi là các vùng phát sinh động đất, chúng cũng có cùng độ sâu chấn tiêu và mức độ hoạt động động đất

Trong kết quả nghiên cứu năm 1996 [124] trên cơ sở nguyên lý kiến tạo địa chấn đã thành lập bản đồ phân vùng động đất Việt Nam tỷ lệ 1:1.000.000, theo đó khu vực Tây Bắc Việt Nam có các đới động đất mạnh với Msmax = 6,6 - 7,0 độ Richter xảy ra ở Sông Mã, Sơn La và Lai Châu - Điện Biên Cũng theo hướng nghiên cứu này trong luận án của Lê Tử Sơn, khi xác định một số đặc trưng địa chấn như quan hệ tần suất - magnitude và đặc tính kiến tạo đã chia miền Bắc Việt Nam thành 2 khu vực mang đặc trưng địa chấn kiến tạo khác nhau là vùng Đông Bắc và vùng Tây Bắc với đứt gãy Sông Hồng làm ranh giới phân chia Ngoài ra để đánh giá động đất cực đại bằng tổ hợp các phương pháp xác suất, Nguyễn Hồng Phương [51] 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 [51] 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 [92] đúc kết từ các nghiên cứu của mình đã kết luận ở Việt Nam có 10 đới chấn tâm động đất nguy cơ cao Trong đó khu vực Tây Bắc Việt Nam có 06 đới là: Lai Châu - Điện Biên; Sông Hồng; Sơn La; Sông Mã; và Sông Cả Trong công trình nghiên cứu này [92], tác giả đã phân chia dựa vào đặc trưng kiến tạo và không gian phân bố chấn tâm động đất đã xảy ra, kết quả này mang tính thuyết phục cao khi kết hợp các yếu tố cấu trúc sâu và động đất, tuy nhiên vẫn chưa kết hợp các đặc trưng địa động lực hiện đại và dựa nhiều vào thống

kê trong phân chia các đới động đất Nghiên cứu của Trần Thị Mỹ Thành trong luận

án [62] đã phân định 23 vùng nguồn phát sinh động đất trong phạm vi nghiên cứu lãnh thổ Việt Nam và lân cận, với quan điểm vùng nguồn theo mô hình nguồn diện gắn với các đứt gãy sâu Tại phần phía tây Bắc lãnh thổ Việt Nam có các vùng nguồn: Sông Đà - Phong Thổ - Mường La, Sông Mã - Sơn La, Mường Tè, Sông Cả

- Rào Nậy Nguyên tắc phân chia cũng là địa chấn kiến tạo và địa chấn thống kê theo những tiếp cận mới trong phân tích, đánh giá

Kết quả mới nhất trong công trình nghiên cứu Đề tài độc lấp cấp nhà nước KC-08-10 [76] đã xác định được các kiến trúc tiềm năng phát sinh động đất mạnh ở vùng Tây Bắc như: Hệ kiến tạo - địa động lực Sông Mã, các đới tiếp giáp kiến trúc lớn (đới đứt gãy lớn Sông Hồng và Lai Châu - Điện Biên) và các đứt gãy sinh chấn (Thượng Sông Đà, Điện Biên Phủ, Mường Nhé - Mường Toong, Lai Châu - Điện Biên, Sông Đà, Sơn La, Sông Mã, Sông Cả, Fumâytun, Mường La - Bắc Yên - Chợ

Bờ, Tuần Giáo - Nậm Ty, Phong Thổ, Sa Pa - Văn Bàn, Nghĩa Lộ - Hoà Bình, Quan Sơn, Quỳ Châu, Sông Hồng - Sông Chảy.) Các kết quả mới nhất về phân vùng phát sinh động đất mạnh này với ưu điểm là đã kết hợp hai tiền đề là đứt gãy và ứng suất Hàng loạt công trình nghiên cứu chuyên đề phục vụ cho đánh giá địa chấn kiến tạo ở quy mô khu vực đã được đề cập đến trong nhiều công trình [10, 12, 22, 31, 33,

34, 37, 41, 45, 60, 61, 67, 70, 76, 90, 92, 95, 100, 119, 123, 125, 127, 128, 129, 145], và các nghiên cứu chi tiết hơn cho các vùng lân cận phục vụ cho nghiên cứu kháng chấn đối với các công trình quan trọng như thuỷ điện Huổi Quảng, Bản Chát, Sơn La Các kết quả nghiên cứu này về cơ bản đã chỉ ra tính hoạt động tích cực và nguy cơ tiềm ẩn của tai biến động đất trong khu vực Tây Bắc

Như vậy, cho đến nay về cơ bản việc phân chia vùng nguồn phát sinh động đất ở khu vực Tây Bắc Việt Nam đã được nhiều tác giả phân chia theo quan điểm về

mô hình vùng nguồn (nguồn điểm, nguồn đường và nguồn diện), với nguyên tắc cơ bản dựa vào địa chấn kiến tạo và địa chấn thống kê, cho dù các ranh giới vùng nguồn được xác lập cũng còn khác nhau Bên cạnh đó còn những hạn chế trong nghiên cứu đánh giá cụ thể về điều kiện kiến tạo địa động lực của vùng nguồn, chưa luận giải được rõ về cơ chế phát sinh hoạt động động đất liên quan trong bối cảnh kiến tạo, địa động lực nội mảng chung của khu vực Sâu hơn nữa là những nghiên cứu tìm hiểu về quy luật biểu hiện của hoạt động động đất liên quan đến các đơn vị cấu trúc địa động lực Kết quả nghiên cứu dự báo động đất vẫn còn những hạn chế,

cụ thể mới chỉ xác định được khu vực, miền, hoặc đới kiến tạo, đới đứt gãy, việc xác định các vùng phát sinh động đất cụ thể vẫn đang còn là những vấn đề mở cần được quan tâm nghiên cứu và giải quyết trong thời gian tới

Trong khi đó tại nhiều nước trên thế giới cách tiếp cận phân chia vùng nguồn theo mô hình khối cấu trúc, ranh giới khối cấu trúc, ngày càng được áp dụng rộng

rãi cho thấy tính hợp lý và hiệu quả [164, 165, 167, 168] Theo hướng nghiên cứu này dựa trên nguyên tắc phân chia các đơn vị cấu trúc địa động lực như: khối cấu

trúc (blocks), ranh giới khối (boundaries) bao gồm các đứt gãy và nút giao cắt (nodes) Kết quả phân chia và chính xác hóa các ranh giới cấu trúc này được dựa

trên nguyên tắc phân tích tổng hợp và sử dụng kết quả nghiên cứu địa vật lý về cấu trúc sâu của vỏ trái đất, tài liệu địa chất, địa mạo, ảnh vệ tinh, số liệu động đất Sơ

đồ phân chia các khối cấu trúc được thành lập thông qua việc sử dụng tổng hợp kết quả phân tích các trường địa vật lý, đặc trưng dịch chuyển hiện đại (thẳng đứng, nằm ngang), dị thường đẳng tĩnh, năng lượng động đất giải tỏa, các dấu hiệu địa hình địa mạo, ứng suất Kết quả nghiên cứu về cấu trúc địa động lực và địa động lực hiện đại góp phần làm sáng tỏ về môi trường sinh chấn khu vực nghiên cứu, từ đó cung cấp cơ sở khoa học tin cậy cho việc đánh giá và dự báo động đất

1.3.2 Nghiên cứu dự báo động đất

Hướng nghiên cứu dự báo động đất được đầu tư từ những năm 1960 tại các nước phát triển trên thế giới như; Nhật Bản, Liên Xô (cũ), Trung Quốc, Italia và Mỹ [154, 155, 157, 158, 164, 165, 172, 176, 180, 181, 182, 183, 192, 194, 195] Ở Nhật Bản, việc phân tích thống kê động đất phục vụ nghiên cứu dự báo ngắn hạn đã được

đề cập đến, theo đó đã có được những hiểu biết và kinh nghiệm bước đầu đáng khích lệ Tuy nhiên những thách thức do thảm hoạ thiên tại gây ra gần đây như động đất Kobe 1995, động đất gây sóng thần Tohoku2011, cho thấy nghiên cứu dự báo ngắn hạn động đất vẫn đang là vấn đề bỏ ngỏ và thách thức cho các nhà khoa học nước này Tại Mỹ công tác nghiên cứu động đất đã được tập trung nghiên cứu, tại đây đã thành lập các trung tâm nghiên cứu dự báo động đất trên cơ sở thu thập số liệu quan trắc về GPS, địa từ, địa hóa, ứng suất - biến dạng hiện đại trên hai cánh đứt gãy, thay đổi mực nước ngầm và tiến hành nghiên cứu dự báo Tuy nhiên các quan trắc này cần tiếp tục được kiểm chứng qua thời gian và nâng cao mức độ chi tiết của số liệu quan trắc cũng như kinh nghiệm xử lý số liệu trước khi có thể đưa ra những kết quả ứng dụng tin cậy về dự báo động đất

Ở Trung Quốc nơi được đầu tư và phát triển mạnh công tác nghiên cứu dự báo động đất, đã thu được những kinh nghiệm và kết quả khích lệ ban đầu [108] Một trong những kết quả nổi bật là đã dự báo thành công trận động đất Liaoning năm 1975 trên cơ sở phân tích những thay đổi về thông số vật lý (trường từ, địa nhiệt), thay đổi độ cao địa hình, thay đổi mực nước ngầm, biến động độ nghiêng

mặt đất, các phản ứng bất thường của động vật Kết quả đã dự báo thành công trận động đất Haicheng ngày 4 tháng 2 năm 1975 tại tỉnh Liaoning, Trung Quốc [108] Trận động đất này đã hạn chế mất mát về người trong khu vực tàn phá của động đất, đây được coi là thành công đầu tiên về nghiên cứu dự báo động đất ở Trung Quốc nói riêng và các nước trên thế giới nói chung Tuy nhiên ngay sau đấy đã xẩy ra trận động đất Đường Sơn 28 tháng 7 năm 1976 (Ms= 7,8) đã gây những tổn thất vô cùng nghiêm trọng về người và của cải mà không có bất kỳ sự cảnh báo nào trước đó Sự kiện này đã nẩy sinh câu hỏi cho các quan sát thực nghiệm cũng như cảnh tỉnh về trình độ nhận thức và hiểu biết của các nhà khoa học về vấn đề nghiên cứu dự báo động đất

Ở Việt Nam, cho đến nay các kết qủa nghiên cứu dự báo dài hạn động đất và các bài toán ứng dụng trong dự báo động đất (theo hướng tiếp cận xác suất, thống

kê là chính) cho toàn lãnh thổ Việt Nam hoặc các vùng, miền [22, 51, 62, 92, 97, 126] Theo hướng này việc đánh giá tần suất lặp lại chấn động tại Việt Nam thường

áp dụng theo phương pháp "độ rung động địa chấn" của Riznhichenko hay phương pháp "độ rủi ro địa chấn" của Cornell [156] Nguyễn Đình Xuyên 1987 [126] đã tìm

ra được 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 LgN*

= 3,97 - 0,85M Lê Tử Sơn 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 Hệ quả là dẫn đến kém chính xác vì chấn động I, đối với chấn tiêu nông sẽ tắt dần nhanh theo khoảng cách Kết quả dự báo là 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 Tổng kết công trình công bố trong [127] đã xây dựng được các bản đồ tần suất lặp lại chấn động, bản đồ phân vùng chấn động với tần suất lặp lại khác nhau Đã dự báo các trận động đất có thể xảy ra theo cường độ I như: cấp 8 và mạnh hơn có chu kỳ xuất hiện 200 năm một lần ở vùng Tây Bắc (Sông Mã, Sơn La, Lai Châu - Điện Biên)

Các công trình nghiên cứu của Cao Đình Triều [88, 92, 97] sau khi xem xét các trận động đất mạnh xảy ra ở Việt Nam cũng đã tìm được một số quy luật có thể dùng dự báo: Quy luật yên tĩnh - động và quy luật yếu - mạnh, cho thấy 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 là một hướng dự báo kết hợp xác suất thống kê có tính đến quan hệ cấu trúc kiến tạo, tuy vậy nhưng kết quả ban đầu này vẫn mang tính chất định tính nhiều hơn Gần đây nhất trong nghiên cứu của Đặng Thanh Hải [22] trên cơ sở áp dụng bài toán mô hình Thời gian - Magnitude vào đánh giá khả năng phát sinh động đất sẽ xảy ra ở vùng chắc chắn có phát sinh động đất Theo đó cho thấy trên lãnh thổ miền bắc Việt Nam có 06 đới phát sinh động đất chính và kết luận khả năng xuất hiện động đất với Ms= 5,5 (độ Richter) có thể xảy ra ở Sông Đà - Sông Mã và Mường Tè - Điện Biên sau 50 năm nữa (tính từ năm 2002) với xác suất tương ứng là 0.919; 0.930 Còn xác suất xuất hiện trận động đất Ms= 6,0 (độ Richter) cho đới Sông Đà - Sông Mã và Mường Tè

- Điện Biên sau 50 năm nữa sẽ là 0.637 và 0.758

Tóm lại các kết quả và phương pháp tính toán nêu trên đều chỉ xác định thời gian lặp lại của một trận động đất có magnitude cấp M (hay chấn động I) cần quan tâm trên toàn bộ đới mà chưa đánh giá khả năng phát sinh động đất theo vị trí không gian cần tính cụ thể Hơn nữa đa phần các kết quả nghiên cứu này được dựa trên các

mô hình, các bài toán xác suất với độ tin cậy chưa cao do dải số liệu đưa vào tính toán với thời gian quan trắc được là khá ngắn so với chu trình lặp lại động đất Các yếu tố về môi trường phát sinh động đất như địa chất, địa mạo, kiến tạo, cấu trúc, địa động lực không được khai thác khi tính toán Hướng nghiên cứu phân tích số liệu quan trắc biến dạng gần đây do tác giả đang thực hiện bước đầu cũng chỉ ra dấu hiệu cảnh báo của hoạt động động đất cũng như đặc tính ứng suất-biến dạng cho khu vực Hòa Bình và lân cận [93, 120, 147] Tuy nhiên phương pháp này cần thời gian kiểm chứng cũng như áp dụng trên nhiều vùng địa chấn khác nhau trên lãnh thổ nhằm đưa ra các kết luận tin cậy hơn

Nhằm hạn chế những khiếm khuyết nói trên để phục vụ nghiên cứu đánh giá

và dự báo động đất trong Luận án đã tiến hành đồng thời các nghiên cứu cổ động

đất “Paleo-earthquakes’’ và các phương pháp nhận dạng tương đồng về điều kiện

địa chất, địa vật lý, kiến tạo Hướng nghiên cứu dự báo các vùng phát sinh động đất theo phương pháp này đã được phát triển và áp dụng trong nhiều công trình nghiên cứu khác nhau ở Nga và các nước khác [164, 165, 166, 167] Theo đó các tiềm năng

địa chấn của mỗi nút giao cấu trúc (nodes) sẽ được đánh giá với sự trợ giúp của các

kỹ thuật nhận dạng mẫu Các nút có nguy cơ tiềm ẩn địa chấn được khoanh định

trên cơ sở phân chia các khối cấu trúc địa động lực dựa trên chồng chập các lớp thông tin nghiên cứu về địa chất, địa mạo, cấu trúc sâu và kết quả nghiên cứu địa vật lý, động đất bằng phương tiện của hệ thông tin địa lý (GIS) Nguyên lý của phương pháp này dựa trên một khái niệm đã được chấp nhận rộng rãi rằng thạch quyển được xây dựng bởi các khối quy mô khác nhau được phân cách bởi ranh giới

di động (Sadovsky và Pisarenko, 1991) Kết quả tính toán ứng dụng theo nguyên lý này được thực hiện qua thuật toán nhận dạng mẫu và chương trình tính CORA3 được xây dựng và phát triển bởi các nhà khoa học Nga và Italia [164, 165, 166] Thuật toán CORA3 được phát triển trên nguyên lý nhận dạng các điều kiện tương

đồng các lớp thông tin có được của các nút cấu trúc (nodes) nơi mà trước đó đã xuất

hiện động đất, theo đó các vùng khác sẽ được nhận dạng trên cơ sở đối sánh các điều kiện tương đồng về cấu trúc, địa chất, địa vật lý, địa mạo Kết quả tính toán cuối cùng sẽ khoanh định được các khu vực có nguy cơ phát sinh động đất trong tương lai Ưu điểm của hướng nghiên cứu này là sử dụng tối đa các yếu tố địa chất, địa vật lý, địa hình, địa mạo và yếu tố động đất được đánh giá riêng rẽ khi đưa vào tinh toán dự báo Hơn nữa thuật toán cho phép mã hóa ở dạng vector toàn bộ các số liệu đầu vào tính toán (nhờ phần mềm CORA3) qua đó lượng hóa tối đa các tham biến này trên cơ sở đối sánh với vùng nguồn đã phát sinh động đất nhằm chỉ ra các vùng nguy cơ tiềm năng cụ thể trong khu vực nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu về dự báo động đất theo hướng này đã được tiến hành kiểm nghiệm ở nhiều nước trên thế giới với các vùng có chế độ địa chấn khác nhau [165, 166, 167, 168] Kết quả minh giải cụ thể đã được kiểm chứng qua các nghiên trước đây, theo đó đã dự báo thành công sự xuất hiện tiếp theo của các trận động đất

lớn tại một số nút (nodes) với tỷ lệ là 84% (Gorshkov và cộng sự, 2000a) [165]

Các nghiên cứu cụ thể tiệm cận theo hướng này sẽ được sử dụng trong luận

án, đây là công trình đầu tiên áp dụng tại Việt Nam Kết quả nghiên cứu áp dụng thuật toán CORA3 cho vùng nghiên cứu Tuần Giáo và lân cận nơi có tần suất, cấp

độ hoạt động động đất lớn nhất trên vùng Tây Bắc Việt Nam sẽ cung cấp những kết quả khoa học mới, đồng thời bổ sung thông tin nhằm tăng thêm sự phong phú trong công tác nghiên cứu dự báo động đất ở Việt Nam trong thời gian tới

Kết luận chương 1

- Cho đến nay với việc bổ sung chi tiết các tài liệu nghiên cứu như: từ, trọng lực, địa chất, địa mạo, ảnh viễn thám trên diện và theo các tuyến mặt cắt chi tiết (mặt cắt từ, trọng lực, tomography) kết hợp với việc giải các bài toán ngược trọng lực 2 và 3 chiều, công nghệ GIS cho phép đánh giá chi tiết đặc trưng môi trường địa động lực vỏ Trái đất khu vực nghiên cứu Kết quả phân tích mới nhất về đặc trưng cấu trúc sâu, tài liệu địa chất, địa hình, địa mạo, số liệu động đất sẽ cung cấp lượng thông tin cần thiết phản ảnh môi trường địa động lực phục vụ cho hướng nghiên cứu đánh giá và dự báo động đất

- Nghiên cứu và xác lập các đơn vị cấu trúc địa động lực hiện đại trên cơ sở

sử dụng các tài liệu như: trường địa vật lý, cấu trúc sâu, đặc trưng địa động lực hiện đại, dịch chuyển vỏ (thẳng đứng, nằm ngang), giá trị dị thường đẳng tĩnh, mật độ năng lượng động đất, bất đồng nhất cấu trúc sâu, biến thiên trọng lực, các tài liệu địa hình, địa mạo, dấu hiệu cổ động đất Đây là một cách tiếp cận mới phù hợp với các nghiên cứu đang triển khai tại các nước tiên tiến, theo đó sẽ sử dụng tối đa các thông tin có được nhằm phục vụ cho việc phân chia các đơn vị cấu trúc địa động lực trong khu vực nghiên cứu

- Đánh giá hoạt động động đất và tần suất lặp lại của qua nghiên cứu cổ động

đất (Paleo-earthquakes) sẽ làm sáng tỏ về hoạt động địa chấn trên một số đới đứt

gãy chính khu vực nghiên cứu Kết quả đánh giá về độ lớn và thời gian lặp lại của động đất theo hướng này mang tính định lượng sẽ góp phần bổ sung các hạn chế trong nghiên cứu dự báo động đất theo phương pháp xác suất, thông kê vẫn đang sử dụng ở Việt Nam

- Kết quả nghiên cứu dự báo vùng phát sinh động đất khu vực Tuần Giáo và

kề cận là những thử nghiệm ban đầu trên cơ sở nghiên cứu phân chia các đơn vị cấu trúc địa động lực và ứng dụng thuật toán CORA3 Theo đó sẽ khoanh định và dự

báo các nút cấu trúc (nodes) trong vùng nghiên cứu có nguy cơ phát sinh cao về

động đất trong tương lai Thuật toán này đã được áp dụng và kiểm chứng ở nhiều khu vực địa chấn khác nhau trên thế giới qua đó cho thấy tính ổn định và hiệu quả ban đầu đáng khích lệ [164, 165, 166, 167] Các kết quả nghiên cứu ứng dụng theo hướng nghiên cứu này sẽ cung cấp thêm những thông tin dự báo về các vùng có nguy cơ cao phát sinh động đất trong tương lai, đồng thời góp phần hoàn thiện phương pháp luận cho hướng nghiên cứu dự báo động đất ở Việt Nam trong thời gian tới

Chương 2

PHƯƠNG PHÁP LUẬN VÀ HỆ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Phương pháp luận

2.1.1 Phương pháp luận nghiên cứu địa động lực và thuật ngữ liên quan

Thuật ngữ Địa Động lực (Geodynamics) được hiểu là một khoa học nghiên

cứu động lực các quá trình kiến tạo của Trái đất bao gồm cả Thạch quyển, Manty và Nhân Thông thường các chuyên gia nghiên cứu địa động lực sử dụng các tài liệu Địa chất (thạch học, magma, địa hóa, địa tầng, địa mạo ), các nguyên lý địa chất kết hợp với tài liệu Địa vật lý (từ, trọng lực, địa nhiệt, xạ ), số liệu trắc địa GPS, InSar và địa chấn thông qua các mô hình số để minh chứng cho sự tiến hóa địa động

lực của khu vực (Glossary of Geology [175])

Trong công trình nghiên cứu của V.Khain 1995 [174] trang 5 trong cuốn

‘’Địa kiến tạo trên cơ sở Địa động lực’’ có viết ‘’Địa động lực là khoa học xác

định và nghiên cứu lực gây ra quá trình làm thay đổi thành phần và cấu trúc vỏ trái đất trong đó có chuyển động kiến tạo, hoạt động động đất, quá trình hoạt động magma và biến chất ’’

Trong cuốn ‘’Geodynamics’’, tái bản lần thứ 2 được biên soạn bởi Turcotte

D.L và Schubert G., 2002 [186] cho rằng ‘’’Địa động lực giải quyết các quá trình

vật lý cơ bản để hiểu về kiến tạo mảng và các hiện tượng địa chất khác nhau’

Thuật ngữ ‘’Địa động lực’’ được dùng phổ biến trong các văn liệu công bố

về địa chất ở Việt Nam với ý nghĩa chủ yếu là để nói về các quá trình biến dạng, biến chất, các lực gây ra quá trình biến dạng và biến chất đó trong phạm vi vỏ Trái đất hoặc sâu hơn là đến Mohor

Đối tượng nghiên cứu của Địa động lực là nghiên cứu các quá trình vật lý cơ bản bên trong Trái đất (vỏ Trái đất, Thạch quyển, Manty và Nhân) đóng vai trò là động lực của tiến triển các hoạt động kiến tạo: trường ứng suất và biến dạng; tính đàn hồi và độ dẻo; cơ chế lưu biến; truyền nhiệt; trường trọng lực; lưu biến học của đất đá; dòng đối lưu; kiến tạo đứt gãy; và các đặc trưng biểu hiện của chúng như: kiến tạo, đặc trưng phân khối cấu trúc, đứt gãy, trạng thái cân bằng, trường địa nhiệt, động đất, núi lửa và các tai biến địa chất đặc thù khác liên quan

Nhìn chung nghiên cứu địa động lực là quá trình khôi phục, xác định lực và nguyên nhân phát sinh các nguồn lực chi phối các quá trình địa chất trong quá khứ

và hiện tại bằng các phương pháp mô hình toán, vật lý và các nguyên lý địa chất

Cơ sở dữ liệu phục vụ cho nghiên cứu địa động lực nói chung và địa động lực hiện đại nói riêng là các chuyển động kiến tạo (bao gồm tân kiến tạo và kiến tạo hiện đại), hoạt động động đất, hoạt động magma, biến chất và quá trình trầm tích

Nghiên cứu về Địa động lực hiện đại hiện đang có nhiều quan điểm khác

nhau về mốc thời gian nghiên cứu cũng như nội dung nghiên cứu địa động lực hiện đại Theo Nhicolaive cho rằng Địa động lực hiện đại là những vận động xảy ra cách ngày nay 100 đến 200 năm trước và được đo trực tiếp được các chuyển động này [45] Theo quan điểm của Nhicolaive thì thời gian xuất hiện của hoạt động địa động lực hiện đại rất gần với hiện tại, cũng theo tác giả này cho rằng hoạt động kiến tạo, địa động lực trẻ nghiên cứu các chuyển động từ Holocene trở lại đây

Theo quan điểm của V.E Khain, (1973) được nhiều người biết đến, theo đó Địa động lực hiện đại là những vận động kiến tạo trong vỏ Trái đất đã xẩy ra trong lịch sử con người và hiện nay vẫn đang xẩy ra, các vận động này được ghi nhận bằng các thiết bị trong thời gian 100 - 200 năm trở lại đây Tuy nhiên, để nghiên cứu những vận động kiến tạo tương đối giữa các khu vực, V.E Khain đã đề xuất lấy mốc 6000 năm cách ngày này vì đó là mốc thời gian mực nước đại dương ổn định

(Địa kiến tạo đại cương, NXB Nedra., Moscowa, bản tiếng Nga)

Khái niệm Địa động lực hiện đại được Cao Đình Triều đề xuất trong báo

cáo khoa học gần đây ‘’Nghiên cứu đặc điểm địa động lực vùng ven biển Việt Nam,

từ 30-100m nước’’ theo đó Địa động lực hiện đại được hiểu là động lực của vận

động kiến tạo xảy ra trong hiện đại Xét về thời gian thì có hai quan điểm: nhóm thứ nhất cho rằng các biểu hiện địa động lực chỉ được tính từ Holocene trở lại đây (khoảng 11 500 năm); nhóm thứ hai lại cho rằng các hoạt động địa động lực hiện đại có biểu hiện hoạt động từ cuối Đệ tứ (từ 100 000 đến 130 000 năm) Theo chúng tôi thì khi nói đến địa động lực hiện đại đồng thời phải xét đến hai yếu tố sau: 1/ Động lực của vận động kiến tạo hiện đại, tính từ Holocene trở lại đây (khoảng 11

500 năm); 2/ Tính kế thừa và phát triển của quá trình phát triển địa động lực trong Kainozoi

NCS tán đồng theo quan điểm nói trên, theo đó cho rằng: Địa động lực hiện

đại nghiên cứu các quá trình vật lý cơ bản bên trong trái đất (Thạch quyển, Manty,

Nhân) đóng vai trò là động lực của hoạt động kiến tạo hiện đại từ Holocene trở lại đây (khoảng 11500 năm, có tính đến kế thừa của phát triển địa động lực trong Kainozoi)

Đối tượng của nghiên cứu Địa động lực hiện đại là các hoạt động kiến tạo, biến dạng hiện đại, trường ứng suất, tính đàn hồi và độ dẻo, cơ chế lưu biến, truyền nhiệt, trường trọng lực, kiến tạo đứt gãy và các đặc trưng biểu hiện của chúng như:

chuyển động kiến tạo, đặc trưng phân khối cấu trúc địa động lực, đứt gãy, trạng thái cân bằng, trường nhiệt, động đất, núi lửa và các tai biến địa chất đặc thù khác

Trong công trình nghiên cứu này NCS tập trung xác định bối cảnh kiến tạo, địa động lực hiện đại, đặc trưng phân khối cấu trúc của khu vực nghiên cứu bởi đây

là nguyên nhân trực tiếp gây ra các tai biến địa chất nói chung và tai biến động đất nói riêng Tuy nhiên việc nghiên cứu về xu thế hoặc các quá trình phát triển địa động lực kế thừa từ Kainozoi cũng được đề cập đến

Như vậy mục đích của nghiên cứu địa động lực hiện đại nhằm tiến tới thành lập bản đồ địa động lực hiện đại vùng nghiên cứu, trong đó phải thể hiện được các yếu tố: Đặc trưng phân khối cấu trúc địa động lực, xác lập các ranh giới khối; Tính phân dị của các khối về mặt cấu trúc vỏ Trái đất; Đặc trưng vận động của các khối trong Pliocene-Đệ tứ và hiện đại; Trạng thái cân bằng đẵng tĩnh, trạng thái ứng suất

vỏ, trạng thái ứng suất theo mô hình Coulomb; Biểu hiện hoạt động của các ranh giới khối (các đứt gãy là ranh giới khối, nút giao cấu trúc), các đứt gẫy kiến tạo được phân loại theo quy mô, theo hình động học và mức độ tin cậy; Hoạt động xâm nhập và phun trào, biên độ biến dạng trong Pliocene-Đệ tứ, sản phẩm quá trình địa mạo (được thể hiện qua các bản đồ trắc lượng hình thái, các chỉ số địa mạo), hoạt động động đất, cổ động đất và các tai biến địa chất khác

Nguyên tắc chung trong thành lập bản đồ địa động lực hiện đại phải thể hiện được các khối cấu trúc, các đứt gãy, các ranh giới được thể hiện theo nguyên tắc lịch sử thông qua tổ hợp các đặc trưng vận động phù hợp với nguyên lý kiến tạo mảng Đặc trưng phân khối cấu trúc và các ranh giới khối; Tính phân dị của các khối về mặt cấu trúc vỏ Trái đất (cấu trúc các mặt ranh giới cơ bản vỏ Trái đất, trầm tích Đệ tứ và hiện đại); Đặc trưng vận động thẳng đứng và ngang của các khối trong hiện đại, trạng thái cân bằng đẵng tĩnh…; Biểu hiện hoạt động của các ranh giới khối (các đứt gãy hoạt động là ranh giới khối), thể hiện được các đặc trưng nén, dãn, các đứt gẫy kiến tạo (được phân loại theo quy mô, theo hình động học và mức

độ tin cậy); Hoạt động xâm nhập và phun trào, hoạt động động đất và cổ động đất, các tai biến địa chất khác

Thuật ngữ kiến taọ hoạt động (active tectonics) hay được gọi với tên khác là

địa mạo kiến tạo (tectonic geomorphology) nhằm nghiên cứu động học của trái đất

– các quá trình liên quan làm thay đổi địa hình (cảnh quan) trên vỏ Trái đất và đánh

giá ảnh hưởng của chúng đối với hoạt động xã hội (Edward A.Keller và Nicholas

Pinter) [162] Hơn nữa, hầu hết chúng ta tập trung quan tâm đến các quá trình kiến