Luận án tiến sĩ Địa vật lý: Đặc điểm hoạt động động đất ở khu vực Biển Đông

Chia sẻ: Trần Văn Gan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:132

Thêm vào BST

Báo xấu

37
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu: Làm sáng tỏ các đặc điểm hoạt động động đất khu vực Biển Đông và đánh giá magnitude động đất cực đại khu vực Biển Đông nói chung, nghiên cứu chi tiết một số trận động đất mạnh nói riêng trên cơ sở danh mục động đất mới và thống nhất cho khu vực Biển Đông.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án tiến sĩ Địa vật lý: Đặc điểm hoạt động động đất ở khu vực Biển Đông

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT VŨ THỊ HOÃN ĐẶC ĐIỂM HOẠT ĐỘNG ĐỘNG ĐẤT KHU VỰC BIỂN ĐÔNG Ngành: Kỹ thuật Địa vật lý Mã số: 9520502 LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA VẬT LÝ NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. TSKH. NGÔ THỊ LƢ 2. PGS. TS. PHAN THIÊN HƢƠNG HÀ NỘI - 2018
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu do tôi thu thập và xử lý, kết quả nghiên cứu nêu trong luận án là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất cứ công trình nào khác. Tác giả luận án VŨ THỊ HOÃN
ii MỤC LỤC Lời cam đoan ...................................................................................................... i Mục lục .............................................................................................................. ii Danh mục các chữ viết tắt,các ký hiệu.............................................................. v Danh mục các bảng .......................................................................................... vi Danh mục các hình vẽ, đồ thị .......................................................................... vii Lời cảm ơn ........................................................................................................ x MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1 Chƣơng1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ĐỘNG ĐẤT KHU VỰC BIỂN ĐÔNG VÀ LÂN CẬN ........................................................ 7 1.1. Đặc điểm kiến tạo - địa động lực hiện đại khu vực Biển Đông và kế cận. 7 1.2. Tình hình nghiên cứu đặc điểm hoạt động động đất khu vực Biển Đông 15 1.2.1. Vài nét về việc thành lập danh mục động đất ................................... 15 1.2.2. Tình hình nghiên cứu về đặc điểm hoạt động động đất khu vực Biển Đông ............................................................................................................ 24 1.2.3. Tình hình nghiên cứu dự báo độ lớn động đất cực đại khu vực Biển Đông ............................................................................................................ 29 KẾT LUẬN CHƢƠNG 1................................................................................ 32 Chƣơng 2: PHẠM VI KHU VỰC NGHIÊN CỨU, SỐ LIỆU SỬ DỤNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU................................................................... 33 2.1. Phạm vi khu vực nghiên cứu .................................................................... 33 2.2. Số liệu sử dụng ......................................................................................... 35 2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu.......................................................................... 37 2.3.1. Phƣơng pháp so sánh, đối chiếu ....................................................... 37 2.3.2. Phƣơng pháp phân tích hồi quy ........................................................ 37 2.3.3. Phƣơng pháp cửa sổ không gian - thời gian ..................................... 39 2.3.4. Phƣơng pháp phân bố cực trị tổng quát ............................................ 40
iii KẾT LUẬN CHƢƠNG 2................................................................................ 44 Chƣơng 3: THÀNH LẬP DANH MỤC ĐỘNG ĐẤT THỐNG NHẤT KHU VỰC BIỂN ĐÔNG VÀ LÂN CẬN ................................................................ 45 3.1. Phân tích và chỉnh lý số liệu phục vụ nghiên cứu.................................... 45 3.2. Xây dựng các hàm tƣơng quan giữa các loại magnitude ......................... 45 3.2.1. Hàm tƣơng quan Mw = f(Ms) ............................................................ 45 3.2.2. Hàm tƣơng quan Mw = f(Mb) ............................................................ 45 3.2.3. Hàm tƣơng quan Mw = f(ML) ............................................................ 50 3.3. Tách các nhóm tiền chấn - dƣ chấn khỏi danh mục động đất .................. 52 3.4. Thành lập danh mục động đất thống nhất khu vực Biển Đông ............... 53 KẾT LUẬN CHƢƠNG 3................................................................................ 54 Chƣơng 4: ĐẶC ĐIỂM HOẠT ĐỘNG ĐỘNG ĐẤT KHU VỰC BIỂN ĐÔNG ............................................................................................................. 55 4.1. Đặc điểm hoạt động động đất khu vực Biển Đông .................................. 55 4.1.1. Bản đồ chấn tâm động đất khu vực Biển Đông ............................... 55 4.1.2. Đồ thị lặp lại động đất khu vực Biển Đông ...................................... 56 4.1.3. Phân bố động đất theo độ sâu chấn tiêu ............................................ 58 4.1.4. Tiến trình thời gian - phân bố động đất theo năm............................. 59 4.1.5. Phân bố động đất cực đại theo thời gian ........................................... 62 4.2. Nghiên cứu chi tiết một số trận động đất mạnh khu vực Biển Đông ...... 65 4.2.1. Trận động đất số 1 ngày 21/01/2007 tại Molucca, Indonesia M7.5. 67 4.2.2. Trận động đất số 2 ngày 12/09/2007 tại Southern Sumatra, Indonesia M8.5. ........................................................................................................... 71 4.2.3. Trận động đất số 3 ngày 11/02/2009 tại Kepulauan Talaud, Indonesia ngày 11/02/2009 với M7.1. ......................................................................... 74 4.2.4. Trận động đất số 4 ngày 31/08/ 2012 tại Sulangan, Philippines với magnitude M7.6. ......................................................................................... 74
iv 4.2.5. Trận động đất số 5 ngày 15/10/2013 tại Balilihan, Philippines với magnitude M7.1. .................................................................................. 80 4.2.6. Trận động đất số 6 ngày 15/11/2014 tại Balilihan, Philippines với magnitude M7.1. ................................................................................... 83 4.3. Đánh giá độ lớn động đất cực đại khu vực nghiên cứu. .......................... 86 4.3.1. Đánh giá độ lớnđộng đất cực đại cho khu vực Biển Đông ............... 86 4.3.2. Đánh giá độ lớnđộng đất cực đại cho vùng Philippine ..................... 91 Thảo luận ......................................................................................................... 93 KẾT LUẬN CHƢƠNG 4................................................................................ 94 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 96 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ ............................................... 98 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 99 PHỤ LỤC ...................................................................................................... 112
v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT, CÁC KÝ HIỆU BĐ: Biển Đông DC: Dƣ chấn; DMĐĐ: Danh mục động đất ĐNA: Đông Nam Á CCCT: Cơ cấu chấn tiêu GEV: Generalized Extreme Value distribution (Phân bố cực trị tổng quát) GPS:Global Positioning System (Hệ thống Định vị Toàn cầu) ISC: International Seismological Centre (Trung tâm địa chấn quốc tế) KĐC: Kích động chính mB: Magnitude theo sóng khối chu kì dài mb: Magnitude theo sóng khối chu kì ngắn Mb: Magnitude theo sóng khối nói chung Mmax: Moment magnitude cực đại ML: Magnitude địa phƣơng MS: Magnitude theo sóng mặt Mw: Magnitude moment NCS: Nghiên cứu sinh nnk hoặc et al: Những ngƣời khác RIMES: Regional Integrated Multi-Hazard Early Warning System for Africa and Asia (Hệ thống cảnh báo sớm đa tích hợp khu vực châu Phi và châu Á) TC: Tiền chấn USGS: United State Geological Survey (Cục khảo sát địa chất Hoa Kỳ) φ: Vĩ độ : Kinh độ NCS: Nghiên cứu sinh
vi DANH MỤC CÁC BẢNG Tên bảng Trang Bảng 2.1: Giới hạn khu vực Biển Đông theo Tổ chức Thủy văn Quốc tế. 33 Bảng 3.1: Các giá trị R1a , R1b và R1 tƣơng ứng với các giá trị MS*. 47 Bảng 3.2: Tổng bình phƣơng sai số của các hàm Mw = f(MS) . 47 Bảng 3.3: Tổng bình phƣơng sai số của các hàm Mw = f(Mb) . 50 Bảng 3.4: Các giá trị cửa sổ không gian – thời gian dùng trong luận án. 53 Bảng 4.1: Phân bố số lƣợng động đất theo magnitude. 55 Bảng 4.2: Phân bố động đất khu vực Biển Đông theo độ sâu chấn tiêu. 56 Bảng 4.3: Danh mục các trận động đất mạnh nhất khu vực Biển 58 Đông giai đoạn 1900-2017. Bảng 4.4: Phân bố số lƣợng động đất khu vực Biển Đông theo thời gian (3 ≤ Mw ≤ 8,5). 60 Bảng 4.5: Phân bố magnitude động đất cực đại theo năm 62 Bảng 4.6a: Các tham số cơ bản của 6 trận động đất mạnh. 66 Bảng 4.6b: Các đặc điểm cơ bản của các nhóm TC-DC kèm theo các KĐC. 67 Bảng 4.7: Giá trị các tham số T, λT, 1/ λT phục vụ tính Mmax. 89 Bảng 4.8: Các giá trị Q0,8() tƣơng ứng với các giá trị khác nhau. 91
vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Tên hình Trang Hình 1.1: Sơ đồ địa địa động lực hiện đại Đông Nam Á (Ngô Thị Lƣ, 8 Rogozhin E.A, 2008b). Hình 1.2: Đặc điểm phân bố ứng suất kiến tạo khu vực Biển Đông và 10 lân cận (Nguyễn Văn Lƣơng và Cao Đình Triều, 2014). Hình 1.3: Sơ đồ vận tốc chuyển dịch tuyệt đối trong IGS05 của các 12 trạm GPS trên Biển Đông (Phan Trọng Trịnh và nnk, 2011). Hình 1.4: Bản đồ các hệ đứt gãy hoạt động trên Biển Đông và kế cận 14 (Bùi Công Quế chủ biên, 2010). Hình 1.5: Sơ đồ các vùng nguồn động đất có khả năng gây sóng thần 26 trên Biển Đông (Nguyễn Hồng Phƣơng và nnk, 2012). Hình 1.6: Tính địa chấn khu vực Biển Đông và lân cận (Xu,2014). 26 Hình 2.1: Giới hạn khu vực Biển Đông theo Tổ chức Thủy văn Quốc tế. 34 Hình 2.2: Phạm vi khu vực Biển Đông và lân cận. 36 Hình 3.1: Các đồ thị hàm số Mw = f(Ms) bậc nhất và bậc hai. 48 Hình 3.2: Các đồ thị hàm số Mw = f(Ms) với giá trị Ms* = 5.7. 48 Hình 3.3: Các đồ thị hàm số Mw = f(Ms) bậc nhất và bậc hai. 49 Hình 3.4: Các đồ thị hàm số Mw = f(Mb) bậc nhất và bậc hai. 50 Hình 3.5: Các đồ thị hàm số Mw = f(ML) bậc nhất và bậc hai. 51 Hình 3.6: Các đồ thị hàm số Mw =f(ML) bậc nhất và bậc hai theo 52 phân đoạn magnitude. Hình 4.1: Đồ thị lặp lại động đất khu vực Biển Đông (1900 - 2017). 56 Hình 4.2. Phân bố số lƣợng động đất theo độ sâu chấn tiêu 57 Hình 4.3. Bản đồ chấn tâm động đất khu vực Biển Đông giai đoạn 59 1900 - 2017 (Mw ≥ 5.0).
viii Hình 4.4. Tiến trình thời gian hoạt đông động đất khu vực Biển Đông 62 giai đoạn 1990 - 2017. Hình 4.5. Phân bố magnitude động đất cực đại theo năm. 64 Hình 4.6: Sơ đồ chấn tâm của 6 trận động đất dùng để nghiên cứu chi 67 tiết động đất mạnh. Hình 4.6a: Phân bố chấn tâm động đất số 1 và các DC của chúng. 69 Hình 4.6b: Mặt cắt độ sâu chấn tiêu các DC trận động đất số 1. 69 Hình 4.6c: Phân bố chấn tiêu động đất số 1 và các DC của chúng 70 trong không gian. Hình 4.6d: Cơ cấu chấn tiêu động đất số 1 và các DC của nó. 70 Hình 4.7a: Phân bố chấn tâm động đất số 2 và các TC-DC của nó. 72 Hình 4.7b: Mặt cắt độ sâu chấn tiêu các TC-DC trận động đất số 2 72 Hình 4.7c: Phân bố chấn tiêu động đất số 2 và các TC-DC của nó 73 trong không gian. Hình 4.7d: Cơ cấu chấn tiêu động đất số 2 và các TC-DC của nó. 73 Hình 4.7d’: Sơ đồ đứt gãy khu vực xung quanh động đất số 2 phía 73 Nam Sumatra, Indonesia M8.5 ngày 12 - 09 - 2007 (theo USGS). Hình 4.8a: Phân bố chấn tâm động đất số 3 và các TC-DC của nó. 75 Hình 4.8b: Mặt cắt độ sâu chấn tiêu các TC và DC trận động đất số 3. 75 Hình 4.8c: Phân bố chấn tiêu động đất số 3 và các TC-DC của nó 76 trong không gian. Hình 4.8d: Cơ cấu chấn tiêu động đất số 3 và các TC-DC của nó. 76 Hình 4.8e: Sơ đồ hệ thống đứt gãy xung quan chấn tâm động đất 77 M72 tại Talaud, Indonesia (Nguồn USGS). Hình 4.9a: Phân bố chấn tâm động đất số 4 và các TC-DC của nó. 78 Hình 4.9b: Mặt cắt độ sâu chấn tiêu các DC trận động đất số 4. 78
ix Hình 4.9c: Phân bố chấn tiêu động đất số 4 và các TC-DC của nó 79 trong không gian. Hình 4.9d: Cơ cấu chấn tiêu động đất số 4 và các TC-DC của nó. 79 Hình 4.9d’: Đứt gãy trong khu vực lân cận trận động đất số 4 79 Hình 4.10a: Phân bố chấn tâm động đất số 5 và các DC của nó. 79 Hình 4.10b: Mặt cắt độ sâu chấn tiêu các DC trận động đất số 5. 81 Hình 4.10c: Phân bố chấn tiêu động đất số 5 và các DC của nó trong 81 không gian. Hình 4.10d: Cơ cấu chấn tiêu động đất số 5 và các DC của nó. 82 Hình 4.11a: Phân bố chấn tâm động đất số 6 và các TC-DC của nó. 84 Hình 4.11b: Mặt cắt độ sâu chấn tiêu các TC-DC trận động đất số 6. 84 Hình 4.11c: Phân bố chấn tiêu động đất số 6 và các TC-DC của nó 85 trong không gian. Hình 4.11d: Cơ cấu chấn tiêu động đất số 6 và các TC-DC của nó. 85 Hình 4.12: Đồ thị hàm (T) với magnitude ngƣỡng M* =5.0 88 Hình 4.13. Đồ thị hàm Qq() với q = 0,8 theo số liệu từ DMĐĐ khu 90 vực Biển Đông (M ≥ 5,0) giai đoạn 1917 - 2017.
x LỜI CẢM ƠN Luận án này đƣợc hoàn thành tại Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất, dƣới sự hƣớng dẫn của TSKH Ngô Thị Lƣ và PGS. TS Phan Thiên Hƣơng. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các giáo viên hƣớng dẫn, đặc biệt là TSKH Ngô Thị Lƣ đã trực tiếp định hƣớng, chỉ dạy tận tình và liên tục động viên, khích lệ nghiên cứu sinh trong suốt quá trình hoàn thành luận án. Tác giả xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình và những góp ý quý báu từ GS TS Phan Trọng Trịnh, GS TSKH Mai Thanh Tân, PGS TS Nguyễn Hồng Phƣơng, PGS TS Cao Đình Triều, TS Nguyễn Văn Dƣơng. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Vật lý Địa cầu, đặc biệt là TS Nguyễn Xuân Anh - Viện trƣởng, đã quan tâm và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận án này. Tác giả xin cảm ơn các đồng nghiệp Viện Vật lý Địa cầu, đặc biệt là các đồng nghiệp phòng Vật lý kiến tạo đã giúp đỡ nhiệt tình, thiết thực cho tôi trong quá trình thực hiện các nhiệm vụ cụ thể của luận án. Đồng thời, nghiên cứu sinh xin chân thành cảm ơn bộ môn Địa vật lý, Khoa Dầu khí, Trƣờng ĐH Mỏ - Địa chất và phòng Sau đại học của nhà trƣờng đã luôn ủng hộ và tạo mọi điều kiện cho nghiên cứu sinh trong thời gian học tập tại trƣờng. Nhân đây, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thành viên trong gia đình đã luôn ủng hộ, động viên, hỗ trợ và tạo điều kiện thuận lợi nhất cho tôi hoàn thành luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn!
1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Trong quan hệ về địa chấn kiến tạo và địa động lực, Biển Đông tham gia vào thành phần của Đông Nam Á. Lãnh thổ Đông Nam Á nằm trên ranh giới giữa 2 vành đai hoạt động địa chấn lớn liên quan với 2 vành đai phá huỷ kiến tạo chính, hoạt động mạnh mẽ nhất trên Hành tinh: Vành đai động đất Thái Bình Dƣơng và vành đai Địa Trung Hải - Hymalaya. Vì vậy, Đông Nam Á nói chung và khu vực Biển Đông nói riêng cũng ít nhiều chịu ảnh hƣởng hoạt động kiến tạo của hai vành đai này. Khu vực Biển Đông là vùng chuyển tiếp giữa mảng biển Philippine ở phía đông, mảng Âu-Á ở phía tây và mảng Australia ở phía đông nam. Sự dịch chuyển của các mảng này với vận tốc khác nhau làm cho khu vực Biển Đông luôn có nguy cơ động đất và sóng thần cao. Việt Nam có hơn 3260 km bờ biển. Biển Việt Nam có diện tích khoảng trên một triệu km2, gấp 3 lần diện tích đất liền, chiếm gần 30% diện tích Biển Đông (Biển Đông). Chúng ta đã và đang đƣợc hƣởng rất nhiều nguồn lợi từ Biển Đông. Tuy nhiên, chúng ta cũng phải đối mặt với những bất cập từ Biển Đông, mà một trong số đó là nguy cơ động đất - sóng thần cao nhƣ nêu trên. Để cảnh báo nguy hiểm động đất, sóng thần thì việc tối quan trọng là nghiên cứu đánh giá độ lớn động đất cực đại (Mmax). Một mặt, độ lớn động đất cực đại phụ thuộc vào trạng thái và khả năng tích lũy ứng suất tối đa của môi trƣờng vật chất quanh khu vực mà động đất xảy ra. Tuy nhiên, rất khó khăn và tốn kém để đánh giá Mmax dựa vào các yếu tố này, và càng khó để xác định khi nào thì ứng suất tích lũy đƣợc giải phóng, đặc biệt là những trận động đất ngoài khơi. Mặt khác, giá trị Mmax của một khu vực có thể đƣợc đánh giá thông qua các đặc điểm hoạt động động đất của khu vực đó nói chung và đặc trƣng của những trận động đất mạnh đã từng xảy ra trƣớc đó, nói riêng nếu coi các trận động đất là những sự kiện độc lập ngẫu nhiên.
2 Cách đánh giá này rất phổ biến do tính hiệu quả và khả thi của nó. Với cách này, chúng ta cần thành lập một danh mục các trận động đất, xem xét tính quy luật của các trận động đất đó, chọn và áp dụng một phƣơng pháp toán để đánh giá Mmax. Các nghiên cứu về đặc điểm hoạt động động đất và đánh giá magnitude động đất cực đại khu vực Biển Đông đã đƣợc tiến hành bởi rất nhiều tác giả khác nhau với các nội dung, phƣơng pháp nghiên cứu, số liệu sử dụng và cả giới hạn khu vực nghiên cứu khác nhau. Các kết quả nghiên cứu nhận đƣợc cũng rất phong phú và đa dạng. Nhìn chung các nghiên cứu về hoạt động động đất khu vực Biển Đông đều chỉ ra rằng khu vực này tiềm ẩn khả năng phát sinh động đất mạnh ở phía Đông của Biển Đông dọc đới Manila Trench. Tuy nhiên, do phần lớn các nghiên cứu nêu trên đều hoặc còn sử dụng cả số liệu lịch sử và số liệu máy với chu kỳ số liệu không đủ dài, hoặc sử dụng số liệu địa chấn từ các nguồn khác nhau mà chƣa có sự thống nhất độ lớn động đất về một thang duy nhất. Điều này chắc chắn ảnh hƣởng đến độ tin cậy của các kết quả nghiên cứu. Nghiên cứu đánh giá magnitude động đất cực đại Mmax thì chủ yếu là các phƣơng pháp xác suất hoặc phƣơng pháp địa chất kiến tạo. Các phƣơng pháp xác suất đã đƣợc sử dụng để đánh giá magnitude động đất cực đại khu vực Biển Đông trong các nghiên cứu trƣớc đây thì có nhƣợc điểm chung là không xác định đƣợc mốc thời gian dự báo. Nhƣợc điểm này sẽ đƣợc khắc phục khi sử dụng phƣơng pháp phân bố cực trị tổng quát (GEV). Còn các phƣơng pháp địa chất kiến tạo thì đánh giá Mmax thông qua các biến trung gian nhƣ mặt đứt gãy, chiều dài đứt gãy dựa trên những giả định ban đầu cố định cho các vùng nguồn (mặt đứt gãy là hình chữ nhật có chiều dài gấp đôi chiều rộng….), mà kết quả thực địa nhiều khi chƣa phản ánh đầy đủ và chính xác về các tham số này. Những yếu tố này chắc chắn ảnh hƣởng tới độ chính xác của các kết quả nghiên cứu. Do đó, nghiên cứu đặc điểm hoạt động động đất và đánh giá
3 magnitude động đất cực đại khu vực Biển Đông là nhiệm vụ vô cùng quan trọng,có tính cấp thiết và có ý nghĩa khoa học, thực tiễn trong việc đánh giá độ nguy hiểm, dự báo động đất, sóng thần khu vực Biển Đông. Đặc biệt, nghiên cứu đặc điểm hoạt động động đất khu vực Biển Đông trên cơ sở sử dụng các số liệu địa chấn hoàn toàn là số liệu ghi nhận đƣợc bằng máy, với việc thống nhất hóa số liệu từ các nguồn khác nhau về một thang magnitude momen duy nhất chắc chắn sẽ cho kết quả với độ tin cậy cao hơn. Đồng thời, việc đánh giá magnitude động đất cực đại khu vực Biển Đông trên cơ sở các số liệu nhƣ vậy bằng phƣơng pháp phân bố các cực trị tổng quát (GEV) với việc chỉ ra các mốc thời gian cụ thể cũng chắc chắn sẽ khắc phục đƣợc nhƣợc điểm chung của các phƣơng pháp xác suất đã đƣợc sử dụng trƣớc đây. Từ những lý do trên, nghiên cứu sinh chọn đề tài “Đặc điểm hoạt động động đất khu vực Biển Đông”. Đề tài nàyđƣợc thực hiện trên cơ sở thành lập các danh mục động đất mới và thống nhất (danh mục động đất độc lập và danh mục các nhóm tiền chấn(TC), dƣ chấn (DC) của các trận động đất mạnh). Danh mục các trận động đất độc lập sẽ đƣợc dùng để nghiên cứu đặc điểm hoạt động động đất và đánh giá độ lớn động đất cực đại khu vực Biển Đông bằng phƣơng pháp GEV nhằm kiểm tra và so sánh các kết quả đánh giá Mmax cũng nhƣ đánh giá tính khả thi của phƣơng pháp này. Còn danh mục các nhóm TC - DC sẽ đƣợc dùng để nghiên cứu chi tiết diễn biến không gian thời gian và quá trình phát triển trong vùng nguồn của các trận động đất mạnh. 2. Mục tiêu nghiên cứu Làm sáng tỏ các đặc điểm hoạt động động đất khu vực Biển Đông và đánh giá magnitude động đất cực đại khu vực Biển Đông nói chung, nghiên cứu chi tiết một số trận động đất mạnh nói riêng trên cơ sở danh mục động đấtmới và thống nhất cho khu vực Biển Đông. 3. Nhiệm vụ của luận án
4 Đề tài tập trung vào bốn nhiệm vụ chính nhƣ sau: - Thành lập danh mục động đấtthống nhất khu vực nghiên cứu. - Phân tích các đặc điểm hoạt động động đất khu vực Biển Đông bằng cách xem xét phân bố chấn tâm động đất trong không gian, phân bố động đất cực đại theo thời gian, tần suất xuất hiện động đất, mức đại diện của động đất, tiến trình thời gian động đất. - Nghiên cứu chi tiết và làm sáng tỏ quá trình trong vùng nguồn một số trận động đất mạnh thuộc khu vực Biển Đông. - Đánh giá Mmax cho khu vực Biển Đông bằng phƣơng pháp phân bố cực trị tổng quát. Trên cơ sở các kết quả này, tiến hành so sánh với các kết quả từ các công bố trƣớc đây để kiểm tra tính phù hợp của phƣơng pháp phân bố cực trị tổng quát. 4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu - Đối tƣợng nghiên cứu: Đặc điểm hoạt động động đất và khả năng phát sinh động đất cực đại. - Phạm vi nghiên cứu: + Phạm vi thu thập số liệu:  = 11,20S - 35,5°N;  = 92,5°E - 1320E. + Phạm vi khu vực Biển Đông:  = 50S - 30°N;  = 100°E - 1270E. 5. Điểm mới của luận án - Thành lập đƣợc danh mục động đấtmới và thống nhất cho khu vực Biển Đông giai đoạn 1900 - 2017 với magnitude 3 ≤ Mw≤ 8,5. - Làm sáng tỏ quá trình trong vùng nguồn của 6 trận động đất mạnh trên cơ sở xem xét phân bố không gian, thời gian của các đám mây dƣ chấn của chúng. Khẳng định đƣợc sự tồn tại của một đứt gãy giả định, phác thảo đƣợc ba đoạn đứt gãy giả định khác. - Đã đánh giá trị magnitude động đất cực đại khu vực Biển Đông trên cơ sở áp dụng quy luật phân bố cực trị tổng quát (GEV) là Mw= 8.7 trong vòng 100 năm kể từ năm 2017 với xác suất 0.8. 6. Luận điểm bảo vệ
5 - Luận điểm 1: Tính mới và tính thống nhất củadanh mục động đất khu vực Biển Đôngđƣợc thành lập trên cơ sở quy chuẩn độ lớn động đất về một thang magnitude mômenMwduy nhấtgiai đoạn 1900 - 2017 (3 ≤ Mw≤ 8,5).Trên cơ sở danh mục nhận đƣợc, tính địa chấn khu vực Biển Đông đƣợc làm sáng tỏ với các đặc trƣng:Mức đại diện động đất Mw=4,7;Phần lớn các trận động đất xảy ra ở trong lớp vỏ Trái đất với độ sâu dƣới 75km;Chu kỳ lặp lại động đất mức M max 7,5 trong khu vực nghiên cứu là 3-5 năm. - Luận điểm 2: Giá trị độ lớn động đất cực đại khu vực Biển Đôngtheo phƣơng pháp cực trị tổng quátlà Mw= 8,7 trong vòng 100 năm kể từ năm 2017 với xác suất 0,8.Đây là thông số đầu vào quan trọng trong đánh giá nguy hiểm sóng thần khu vực Biển Đông. Kết quả này tƣơng đồng với các kết quả nghiên cứu trƣớc đây nhƣng khác căn bản bởi thời gian dự báo xác định. 7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Ý nghĩa khoa học Danh mục động đấtkhu vực Biển Đông đƣợc thành lập trong luận án mang tính khoa học và cập nhật số liệu đến hết năm 2017 sẽ là cơ sở dữ liệu quan trọng phục vụ cho nhiều nghiên cứu khác nhau nhƣ phân vùng động đất, đánh giá nguy hiểm động đất, sóng thần,..v.v. Các kết quả nghiên cứu một mặt đã làm sáng tỏ đặc điểm hoạt động động đất khu vực Biển Đông, mặt khác, chúng là tài liệu tham khảo quan trọng cho nhiều nghiên cứu khác nhau trong các lĩnh vực khoa học Trái đất, xây dựng, giao thông, quốc phòng. Kết quả đánh giá, dự báo Mmax bằng phƣơng pháp cực trị tổng quát không những cho thấy khu vực Biển Đông tiềm ẩn nguy cơ phát sinh động đất mạnh M 8,7 mà còn khẳng định tính khả thi của phƣơng pháp này nói chung, đối với khu vực Biển Đông nói riêng. Ý nghĩa thực tiễn
6 Kết quả dự báo Mmax trong tƣơng lai có ý nghĩa quan trọng để định hƣớng việc lựa chọn độ lớn cực đại đầu vào cho các mô hình cảnh báo sóng thần hiện có. Đồng thời đây là cơ sở khoa học cho các cơ quan chức năng quy hoạch các công trình trên biển và ven biển đảm bảo an toàn và hiệu quả. Việc vạch ra đƣợc các đoạn đứt gãy giả định và khẳng định đƣợc một đứt gãy giả định là đứt gãy hoạt động có ý nghĩa thực tiễn trong khoa học địa chất. 8. Cấu trúc của luận án Luận án gồm phần mở đầu, 4 chƣơng, kết luận, kiến nghị, danh mục tài liệu tham khảo và phụ lục. Toàn bộ luận án đƣợc trình bày trong 114 trang giấy khổ A4 với 49 hình vẽ và 14 bảng. Các chƣơng trong luận án: - Chƣơng 1: Giới thiệu tổng quan về các nghiên cứu đặc điểm hoạt động động đất, dự báo động đất, các thành tựu đã đạt đƣợc cùng với những hạn chế. Làm rõ tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu. - Chƣơng 2: Bao gồm hai nội dung, một là trình bày về các nguồn số liệu động đất đƣợc thu thập, hai là trình bày các phƣơng pháp để thu thập, xử lý số liệu động đất, phƣơng pháp cửa sổ không thời gian để tách TC - DC, các phƣơng pháp thống kê để đánh giá tính địa chấn và phƣơng pháp GEV dự báo độ lớn động đất cực đại. - Chƣơng 3: Dành cho việc thành lập danh mục động đất (DMĐĐ)thống nhất khu vực Biển Đông trên cơ sở thiết lập các hàm tƣơng quan giữa các loại magnitude khác nhau để thống nhất magnitude động đất về một thang độ lớn moment duy nhất (Mw). Để đảm bảo tính độc lập của các sự kiện, đã tiến hành tách các nhóm TC, DC bằng phƣơng pháp cửa sổ không gian thời gian. - Chƣơng 4: Làm sáng tỏ đặc điểm hoạt động động đất khu vực Biển Đông trên cơ sở xem xét phân bố chấn tâm động đất trong không gian, phân bố động đất cực đại theo thời gian, tần suất xuất hiện động đất, mức
7 đại diện của động đất, tiến trình thời gian động đất. Trên cơ sở phân tích diễn biến không gian, thời gian của các loạt TC, DC từ 6 trận động đất mạnh khu vực Biển Đông làm sáng tỏ quá trình phát triển trong vùng nguồn của chúng. Trên cơ sở áp dụng phƣơng pháp GEV cho tập số liệu từ DMĐĐ thống nhất, đã tiến hành đánh giá độ lớn động đất cực đại khu vực Biển Đông nói chung, cho vùng Philippine nói riêng và kiểm tra tính phù hợp của phƣơng pháp phân bố cực trị tổng quát trên cơ sở so sánh các kết quả nhận đƣợc với các kết quả từ các công bố trƣớc đây.
8 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ĐỘNG ĐẤT KHU VỰC BIỂN ĐÔNG VÀ LÂN CẬN Hoạt động kiến tạo địa động lực hiện đại là một trong các nguyên nhân chính gây ra động đất. Vì vậy, để nghiên cứu tính địa chấn và đánh giá độ lớn động đất cực đại cho một khu vực bất kì cần phải đánh giá sơ bộ các đặc điểm kiến tạo địa động lực hiện đại khu vực đó. 1.1. Đặc điểm kiến tạo - địa động lực hiện đại khu vực Biển Đông và kế cận Động đất thƣờng là kết quả của sự giải phóng đột ngột năng lƣợng trong vỏ trái đất. Năng lƣợng này đƣợc tích lũy từ những hoạt động kiến tạo địa động lực hiện đại không chỉ trong khu vực nghiên cứu mà còn cả những vùng lân cận. Do vậy khi nghiên cứu đặc điểm hoạt động động đất khu vực Biển Đông (BĐ) cần xem xét khu vực này trong bình đồ kiến trúc hiện đại của khu vực rộng hơn, khu vực Đông Nam Á. Đông Nam Á (ĐNA) đƣợc đánh giá là nơi có các hoạt động kiến tạo, địa động lực mạnh, đa dạng, phức tạp (Nguyễn Kim Lạp, 1983, 1986; Hayes D. E, 1980; Taylor B. and Hayes D. E, 1980; Xia K. and Huang C., 1994; Ngo Thi Lu, 2003; Ngô Thị Lƣ, Rogozhin E.A, 2008a, 2008b; Cao Đình Triều và nnk, 2009a, 2009b; Phan Trọng Trịnh 2010b; Lê Huy Minh và nnk, 2014). Trên cơ sở phân tích tính địa chấn và các hoạt động kiến tạo địa động lực hiện đại, các tác giả Ngô Thị Lƣ và Rogozhin E.A đã thành lập sơ đồ địa động lực hiện đại khu vực ĐNA (hình 1.1). Trong công trình này, khu vực ĐNA đƣợc chia thành 6 khối: I. Tibet-Hymalaya, II. Đông nam Trung Quốc, III. Đông Dƣơng, IV-Biển Nam Trung Quốc, V- Thềm Sunda, VI. Kalimantan-Java. Sự dịch chuyển tƣơng đối của các khối này khá đa dạng cả về hƣớng và độ lớn. Điểm đáng chú ý trong công trình này là các tác giả đã xây dựng sơ đồ phân bố chấn tâm các trận động đất mạnh và diễn biến
9 không gian-thời gian của quá trình DC chính động đất Sumatra ngày 26.12.2004 để xác định đƣợc hƣớng phát triển ứng suất của các khối mảng. Hình 1.1: Sơ đồ địa động lực hiện đại Đông Nam Á (Ngô Thị Lư, Rogozhin E.A, 2008b). Chú thích cho hình 1.1: 1-Chấn tâm các trận động đất mạnh và số thứ tự của chúng: a- thiếu lời