CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM TÍNH TOÁN CÁC ĐẠI LƯỢNG BIẾN DẠNG VỎ TRÁI ĐẤT KHU VỰC MIỀN BẮC VIỆT NAM
3.5. Đánh giá hiệu quả của phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ
3.5.1. Đánh giá kết quả phân tích biến dạng của phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ với phương pháp tính biến dạng Frank
Nghiên cứu sinh thực hiện việc đánh giá, so sánh kết quả phân tích biến dạng của phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ với phương pháp Frank dựa trên những cơ sở sau:
- Số liệu sử dụng để tính toán theo phương pháp Frank là vận tốc chuyển dịch tuyệt đối được xác định trong khung quy chiếu Trái Đất ITRF-2008, đã được tổng hợp trong Bảng 3.5. Đây chính là số liệu đã sử dụng để tính toán theo phương pháp sóng nhỏ ở mục 3.4 nêu trên.
-Đại lượng sử dụng để so sánh là tốc độ biến dạng (strain rate), đây là đại lượng bất biến dùng để mô tả quá trình chuyển dịch của các khối kiến tạo trên cùng một mặt phẳng của Trái Đất. Theo đó, trong phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ, tốc độ biến dạng được tính theo công thức (2.73); trong phương pháp Frank tốc độ biến dạng (độ lớn biến dạng) là đại lượng bất biến IIE được xác định tại trọng tâm của tam giác hoặc đa giác thông qua thành phần vận tốc biến dạng chính lớn nhất (EPS1) và vận tốc biến dạng chính nhỏ nhất (EPS2) theo công thức (22) của tác giả Nguyễn Văn Hướng [11].
- Thực hiện việc đánh giá, phân tích ở cả hai dạng, gồm biến dạng theo khu vực và biến dạng theo đới đứt gãy để làm rõ tính hiệu quả của phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ.
1. Đánh giá kết quả tính tốc độ biến dạng theo khu vực giữa phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ và phương pháp Frank
Để đánh giá hiệu quả của phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ so với phương pháp tính biến dạng theo khu vực do Frank, F. C. đề xuất [26], nghiên cứu sinh đã thực hiện như sau:
-Bước 1: Nối các điểm của mạng lưới thành đồ hình các tam giác dày đặc phủ trùm trên khu vực nghiên cứu theo sơ đồ dưới đây.
Hình 3.24. Đồ hình tam giác tính biến dạng khu vực Miền Bắc
- Bước 2: Tính toán tốc độ biến dạng của lưới tam giác phủ trùm trên khu vực quan trắc nêu trên theo công thức (22) của tác giả Nguyễn Văn Hướng [11].
Kết quả tính toán tốc độ biến dạng của các tam giác được tổng hợp trong Phụ lục 4 của luận án.
- Bước 3: Sử dụng phần mềm Surfer để vẽ trường tốc độ biến dạng của khu vực theo tốc độ biến dạng tại các điểm GRID đã tính được nêu tại Phụ lục 4 theo phương pháp Frank, ta được bản đồ biểu diễn trường tốc độ biến dạng của khu vực như Hình 3.25 dưới đây.
Hình 3.25. Bản đồ trường tốc độ biến dạng khu vực Miền Bắc từ kết quả tính toán theo phương pháp Frank
Từ kết quả tính toán theo phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ ta cũng đã có bản đồ trường tốc độ biến dạng của khu vực như Hình 3.26 dưới đây (Lưu ý rằng Hình 3.26 trùng với Hình 2.19 được in lại ở đây để tiện so sánh với Hình 2.35).
Hình 3.26. Bản đồ trường tốc độ biến dạng khu vực Miền Bắc từ kết quả tính toán theo phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ
- Bước 4: So sánh kết quả xác định tốc độ biến dạng tính được theo hai phương pháp về vị trí và độ lớn của tốc độ biến dạng biểu diễn trên bản đồ Hình 3.25 và Hình 3.26.
a) So sánh về vị trí biến dạng
Từ bản đồ trên Hình 3.25 và Hình 3.26 ta thấy có sự khác biệt về thang bảng màu tại cùng một vị trí là do giá trị của tốc độ biến dạng tại đó có sự khác nhau về độ lớn, điều này sẽ được giải thích ở điểm b) sau đây. Tuy nhiên, có thể thấy rõ cả hai phương pháp tính toán đều có sự xuất hiện của tốc độ biến dạng ở những vị trí tương đồng như nhau. Cụ thể: Tốc độ biến dạng lớn đều xuất hiện trên các khu vực xung quanh điểm C075, C076 thuộc các tỉnh Quảng Ninh và Bắc Giang; xung quanh các điểm C051, C052 thuộc các tỉnh Yên Bái; xung quanh các điểm C011, C012 thuộc các tỉnh Thanh Hóa; xung quanh điểm C021 thuộc tỉnh Sơn La. Trong đó, điểm đáng chú ý là tốc độ biến dạng lớn nhất tính theo hai phương pháp đều tập trung chủ yếu tại khu vực xung quanh các điểm C035, C036, C052 thuộc đới đứt gãy Lai Châu - Điện Biên; tương tự như vậy tốc độ biến dạng nhỏ nhất cũng đều tập trung chủ yếu tại khu vực xung quanh các điểm C069, C070 thuộc phía Bắc đới đứt gãy Cao Bằng - Tiên Yên. Từ đó, có thể khẳng định việc tính toán tốc độ biến dạng theo hai phương pháp đều cho kết quả tương đồng về vị trí trên các khu vực.
b) So sánh giá trị của tốc độ biến dạng
Mặc dù được tính theo hai phương pháp khác nhau, nhưng giá trị của tốc độ biến dạng đều là đại lượng bất biến và cũng khá tương đồng nhau. Để so sánh xu thế và sự khác nhau về giá trị nhận được từ hai phương pháp tính, nghiên cứu sinh lập bảng so sánh sau:
Bảng 3.8. Bảng so sánh kết quả tính tốc độ biến dạng theo khu vực Nội dung tính toán Phương pháp Frank Phương pháp
xấp xỉ sóng nhỏ Max 35.6 x 10-8/năm 9.99 x 10-8/năm Tốc độ biến
Min 1.16 x 10-8/năm 4.99 x 10-11/năm dạng
Trung bình 8.00 x 10-8/năm 1.19 x 10-8/năm
Từ bảng trên có thể thấy tốc độ biến dạng tính theo phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ cho kết quả nhỏ hơn tính theo phương pháp Frank. Điều này là do phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ đã loại bỏ được các giá trị bất thường của trường vận tốc chuyển dịch trước khi tiến hành tính toán, từ đó cho ra kết quả tính toán tốc độ biến dạng có độ tin cậy cao hơn, chính xác hơn.
Từ kết quả so sánh, phân tích nêu trên có thể kết luận rằng việc lựa chọn phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ để phân tích, nội suy vận tốc chuyển dịch và xác định trường biến dạng trên khu vực nghiên cứu là hoàn toàn phù hợp, cho kết quả chính xác, tin cậy hơn, đáp ứng yêu cầu đặt ra.
2. Đánh giá kết quả tính đại lượng biến dạng theo đới đứt gẫy giữa phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ và phương pháp Frank
Bên cạnh giải pháp so sánh kết quả tính đại lượng biến dạng của khu vực giữa phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ với kết quả tính đại lượng biến dạng theo lưới tam giác phủ trùm khu vực theo phương pháp Frank, nghiên cứu sinh còn thực hiện so sánh kết quả tính tốc độ biến dạng theo phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ với kết quả tính theo 11 đứt gãy chính trên khu vực Miền Bắc. Trên cơ sở này có thể luận giải thêm về tính đặc thù giữa phân tích biến dạng theo khu vực và phân tích biến dạng theo đới đứt gãy.
Để thực hiện việc đánh giá này, trước tiên phải coi các điểm trên cùng khối (trên cùng một cánh của đứt gãy) có giá trị chuyển động đồng nhất và chỉ ngăn cách bởi đứt gẫy chính được nghiên cứu. Vận tốc chuyển dịch trung bình của các điểm đo nằm trên cùng một khối được coi là vận tốc chuyển dịch của khối. Khi đó việc tính toán đại lượng biến dạng của các khối sẽ được thực hiện thông qua những điểm đặc trưng. Từ dữ liệu đo trong Bảng 3.2, nghiên cứu sinh đã tiến hành tính toán các tham số biến dạng theo các đa giác, kết quả được tổng hợp trong Bảng 3.9 dưới đây.
Bảng 3.9. Kết quả tính vận tốc biến dạng của các đới đứt gãy
Tên đới Kinh độ Vĩ độ EPSMAX EPSMIN THETA CW-SPIN
Đa giác tính
đứt gãy (o) (o) (/nam) (/nam) (độ) (rad)
Cao Bằng
C068 C069 - Tiên 106.5422 22.2237 -1.25E-08 -3.17E-08 83.2239 -5.45E-09 C070
Yên Đông
C074 C076 Triều - Hạ 106.6359 21.1917 6.44E-08 -1.12E-07 -34.2574 8.13E-08 C078
Long
Sông Lô 105.3741 21.7398 1.04E-08 -2.06E-08 31.9107 1.66E-08 C059 C061C078 C064 Sông
105.1621 21.6148 1.39E-08 8.94E-09 -12.9995 -6.74E-09 C059 C061
Chảy C055 C053
Sông
105.1815 21.3506 7.68E-09 -4.83E-08 25.6310 1.97E-08
C053 C055
Hồng C056 C052
Phong
C039 C052 Thổ -
104.6146 21.5648 9.31E-08 -1.44E-08 134.9341 1.10E-08 C056 C045
Than C041
Uyên
Mường C041 C045
La - Bắc 104.3030 21.5200 3.61E-08 -4.07E-08 4.0650 3.22E-08 C031 C028
Yên C035
C035 C028 Sông Đà 104.2326 21.3385 6.55E-09 -2.75E-08 50.1910 -9.70E-09 C031 C024 C022 C019 C019 C022 Sơn La 104.4301 20.9254 5.59E-08 -2.54E-09 -41.1177 1.05E-08 C024 C026 C011 C007 C007 C011 Sông Mã 104.4066 20.7162 8.08E-10 -2.69E-08 48.1654 -8.39E-09 C026 C014 C010 C006 Lai Châu
C003 C005 - Điện 103.1064 21.9220 5.64E-08 -3.96E-08 -18.6794 -3.14E-08 C006 C002
Biên
Từ các thành phần biến dạng lớn nhất (EPS1), biến dạng nhỏ nhất (EPS2) và phương vị của EPS2 đã xác định được biến dạng theo các đứt gãy khu vực miền Bắc Việt Nam như sau:
-Đứt gãy Cao Bằng - Tiên Yên: Ổn định, không có chuyển dịch.
- Đứt gãy Đông Triều - Hạ Long: Từ vận tốc tách giãn phương á vĩ tuyến và nén ép phương á kinh tuyến có thể xác định được đứt gãy này có xu thế trượt
104
-Đứt gãy Sông Lô: Từ vận tốc tách giãn phương Tây Bắc - Đông Nam và nén ép phương Đông Bắc - Tây Nam có thể xác định được đứt gãy này có xu thế trượt bằng phải với vận tốc khoảng 3.10 x 10-8/năm.
- Đứt gãy Sông Chảy: Từ vận tốc tách giãn phương á vĩ tuyến và nén ép phương á kinh tuyến có thể xác định được đứt gãy này có xu thế trượt bằng phải với vận tốc khoảng 4.98 x 10-9/năm.
-Đứt gãy Sông Hồng: Từ vận tốc tách giãn phương Tây Bắc - Đông Nam và nén ép phương Đông Bắc - Tây Nam có thể xác định được đứt gãy này có xu thế trượt bằng phải với vận tốc khoảng 5.60 x 10-8/năm.
-Đứt gãy Phong Thổ - Than Uyên: Có sự tách giãn chủ yếu phương Đông Bắc - Tây Nam với vận tốc khoảng 9.31 x 10-8/năm.
- Đứt gãy Mường La - Bắc Yên: Từ vận tốc tách giãn phương á vĩ tuyến và nén ép phương á kinh tuyến có thể xác định được đứt gãy này có xu thế trượt bằng phải với vận tốc khoảng 7.68 x 10-8/năm.
- Đứt gãy Sông Đà: Có sự nén chủ yếu phương Đông Bắc - Tây Nam với vận tốc khoảng 2.75 x 10-8/năm.
- Đứt gãy Sơn La: Có sự tách giãn chủ yếu phương Đông Bắc - Tây Nam với vận tốc khoảng 5.59 x 10-8/năm.
- Đứt gãy Sông Mã: Có sự nén chủ yếu phương Đông Bắc - Tây Nam với vận tốc khoảng 2.69 x 10-8/năm.
- Đứt gãy Lai Châu - Điện Biên: Từ vận tốc tách giãn phương Đông Bắc - Tây Nam và nén ép phương Tây Bắc - Đông Nam có thể xác định được đứt gãy này có xu thế trượt bằng trái với vận tốc khoảng 9.61 x 10-8/năm.
Để làm rõ hơn kết quả tính biến dạng giữa hai phương pháp, nghiên cứu sinh đã tiến hành biểu diễn kết quả tính biến dạng của các đứt gẫy trên bản đồ dưới đây:
Hình 3.27. Bản đồ biến dạng theo đứt gẫy trên khu vực Miền Bắc Theo phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ, bản đồ trường tốc độ biến dạng cũng đã lập được tại Hình 3.26.
Từ Hình 3.27 và Hình 3.26, có thể thấy cả hai phương pháp đều chỉ ra các vị trí biến dạng tập trung chủ yếu tại đứt gẫy Lai Châu - Điện Biên, đứt gãy Phong thổ - Than Uyên, đứt gãy Sông Hồng, đứt gãy Sông Lô và đứt gãy Đông Triều Hạ Long. Đới đứt gãy có tốc độ chuyển dịch nhỏ và ổn định nhất trên khu vực Miền Bắc là đứt gãy Cao Bằng - Tiên Yên. Phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ cũng đã chỉ ra mức biến dạng tương tự tại từng phân đoạn của đới đứt gẫy.
Để so sánh, đánh giá về giá trị của tốc độ biến dạng giữa hai phương pháp, nghiên cứu sinh đã lập bảng thống kê như tại Bảng 3.10 dưới đây.
Bảng 3.10. Bảng so sánh kết quả tính biến dạng theo đứt gãy
Biến dạng lớn nhất Biến dạng lớn nhất STT Tên đới đứt gãy tính theo PP Frank tính theo PP xấp xỉ
trên từng đới đứt gãy sóng nhỏ
1 Cao Bằng - Tiên Yên Ổn định 01 x 10-8/năm
2 Đông Triều - Hạ Long 17,6 x 10-8/năm 04 x 10-8/năm
3 Sông Lô 3.10 x 10-8/năm 04 x 10-8/năm
4 Sông Hồng 5.60 x 10-8/năm 05 x 10-8/năm 5 Phong Thổ - Than Uyên 9.31 x 10-8/năm 09 x 10-8/năm 6 Lai Châu - Điện Biên 9.61 x 10-8/năm 10 x 10-8/năm
Bảng 3.10 đã cho thấy giá trị tính tốc độ biến dạng trên các đứt gãy là khá tương đồng. Riêng đối với đứt gãy Đông Triều - Hạ Long có biểu hiện sự chênh lệch lớn, cần phải được rà soát, xem lại việc lựa chọn điểm đại diện khối hoặc đa giác tham gia tính tốc độ biến dạng cho phù hợp.
Từ các hình vẽ và bảng so sánh tốc độ biến dạng ở trên, có thể thấy rằng kết quả phân tích biến dạng bằng phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ cũng khá phù hợp với kết quả tính biến dạng theo đới đứt gẫy trên khu vực Miền Bắc. Như vậy, có thể khẳng định phương pháp xấp xỉ sóng nhỏ hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu nghiên cứu biến dạng của các đứt gãy.