NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC SÂU, ĐỊA ĐỘNG LỰC VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỘ NGUY HIỂM ĐỘNG ĐẤT VÀ SÓNG THẦN TRÊN VÙNGBIỂN VIỆT NAM VÀ KẾ CẬN

Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Biển; Tập 14, Số 2; 2014: 97-109 ISSN: 1859-3097 http://www.vjs.ac.vn/index.php/jmst NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC SÂU, ĐỊA ĐỘNG LỰC VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỘ NGUY HIỂM ĐỘNG ĐẤT VÀ SÓNG THẦN TRÊN VÙNG BIỂN VIỆT NAM VÀ KẾ CẬN Bùi Công Quế1*, Nguyễn Hồng Phương1, Trần Thị Mỹ Thành1, Trần Tuấn Dũng2 Viện Vật lý địa cầu-Viện hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam * Viện Địa chất địa vật lý biển-Viện hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Email: bcque2010@gmail.com Ngày nhận bài: 16-1-2014 TÓM TẮT: Để nghiên cứu xác định đặc trưng cấu trúc sâu địa động lực vùng biển Việt Nam kế cận, toàn số liệu kết điều tra, khảo sát địa chấn, kiến tạo, địa vật lý 50 năm qua thu thập, liên kết xử lý hệ phương pháp phân tích, minh giải tổng hợp nguồn số liệu xây dựng để xác định định lượng chi tiết đặc trưng cấu trúc phân lớp ngang thẳng đứng vỏ Trái đất Kết nghiên cứu tính tốn định lượng, có độ tin cậy đồng liên kết, xây dựng thành đồ trường dị thường địa vật lý trọng lực, từ, địa chấn, địa nhiệt, độ sâu đáy biển, cấu trúc mặt ranh giới vỏ Trái đất, đồ phân bố cấu trúc hệ đứt gãy, đặc trưng địa động lực phân bố ứng suất, đứt gãy hoạt động Sử dụng kết nghiên cứu cấu trúc sâu địa động lực cho phép xác định vùng nguồn động đất tham số nguồn, sở xây dựng tính tốn kịch động đất sóng thần xảy từ vùng nguồn Kết đánh giá độ nguy hiểm động đất sóng thần thể đồ cho thấy tranh độ nguy hiểm động đất sóng thần phân dị với khu vực có độ nguy hiểm tương đối cao hữu vùng biển ven biển Việt Nam Từ khóa: Cấu trúc sâu, địa động lực, mơ hình vùng nguồn, độ nguy hiểm động đất, sóng thần, độ rủi ro động đất, sóng thần MỞ ĐẦU Để đánh giá độ nguy hiểm động đất sóng thần, việc nghiên cứu xác định đặc trưng cấu trúc địa động lực có tầm quan trọng đặc biệt Cùng với đặc trưng khác trường chấn động, đặc trưng cấu trúc sâu địa động lực độ sâu nguồn, cấu tạo đứt gãy, hướng biên độ dịch chuyển, đặc điểm trường ứng suất kiến tạo … tham số đầu vào để xác định quy mô chế dịch chuyển vùng nguồn, lượng phát sinh lan truyền chấn động động đất môi trường Mức độ định lượng độ chi tiết đặc trưng cấu trúc sâu địa động lực cao độ xác việc đánh giá độ nguy hiểm động đất sóng thần lớn Đối với vùng lãnh thổ Việt Nam vùng biển kế cận, nơi ghi nhận không nhiều động đất mạnh chủ yếu động đất có magnitude nhỏ 5, việc nghiên cứu, đánh giá độ nguy hiểm dự báo nguy động đất, sóng thần chủ yếu dựa vào hiểu biết tin cậy chi tiết đặc trưng cấu trúc sâu địa động lực khác ngồi động đất Trên vùng Biển Đơng, khoảng 30 năm cuối thể kỷ XX có nhiều cơng trình nghiên cứu lịch sử tiến hố, chế hình thành phát triển kiến tạo với bình đồ 97 Bùi Cơng Quế, Nguyễn Hồng Phương, … cấu trúc kiến tạo quy mô khu vực, chủ yếu tác giả nước [1-3, 5, 6, 25, 31] Đây kết ban đầu quan trọng, sở định hướng cho nghiên cứu nhằm bổ sung, chi tiết xác hố đặc trưng cấu trúc sâu địa kiến tạo xác định Lịch sử điều tra nghiên cứu địa chất địa vật lý vùng biển Việt Nam kế cận nửa kỷ qua cho thấy đặc điểm gián đoạn, rời rạc thiếu đồng Đó bối cảnh hồn tồn khơng thuận lợi cho việc nghiên cứu xác định đặc trưng cấu trúc địa động lực Tuy có khảo sát thăm dò địa chấn chi tiết bể trầm tích kainozoi thềm lục địa Việt Nam độ sâu nghiên cứu phương pháp chưa vượt qua 10 km, đặc biệt chưa đâu có khảo sát địa chấn sâu (tới độ sâu hàng chục km) thực Các lỗ khoan thăm dò tập trung số bể dầu khí thềm lục địa đạt độ sâu trung bình 3-4 km Ở vùng ngồi khơi trung tâm Biển Đơng khơng có số liệu khảo sát địa chấn Các khảo sát trường dị thường trọng lực từ thực nhiều chủ thể vùng khác với độ chi tiết khác biệt Trong bối cảnh vậy, để xác định đặc điểm cấu trúc sâu địa động lực với độ chi tiết độ xác cần thiết, đặc biệt sâu làm rõ đặc điểm cấu trúc chia khối phân lớp vỏ thạch quyển, cơng trình nghiên cứu theo hướng [4, 7, 9, 11, 12, 17, 18, 30] xây dựng áp dụng hệ phương pháp nghiên cứu phù hợp, khắc phục thiết hụt số liệu chuẩn xác độ sâu mức độ không đồng độ chi tiết khảo sát địa chấn địa vật lý Kết nhận đặc trưng định lượng cấu trúc các mặt ranh giới sâu, cấu trúc đứt gãy, đặc điểm phân bố, tính phân đoạn, góc cắm, độ sâu bề rộng đứt gãy, đặc điểm phân bố ứng suất, hướng dịch chuyển biên độ dịch chuyển theo đứt gãy… Các đặc trưng số liệu đầu vào cần thiết cho việc xác định tham số vùng nguồn đánh giá độ nguy hiểm động đất, đặc điểm lan truyền chấn động sóng thần đánh giá độ nguy hiểm sóng thần thực cơng trình [11, 22, 23] Báo cáo trình bày sở lựa chọn, xây dựng ứng 98 dụng hệ phương pháp nêu với kết qủa chủ yếu sử dụng vào việc đánh giá độ nguy hiểm động đất sóng thần vùng biển ven biển Việt Nam TÀI LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nguồn số liệu sử dụng Yếu tố có ý nghĩa định kết nghiên cứu cấu trúc sâu địa động lực nguồn số liệu điều tra khảo sát trực tiếp địa chất trường địa vật lý Nguồn số liệu vùng biển Việt Nam kế cận hình thành chủ yếu khoảng 50-60 năm qua kể từ năm kỷ 20 với nhiều dự án, chương trình chuyến điều tra, khảo sát nhà nghiên cứu, tìm kiếm, thăm dị tài ngun, khống sản ngồi nước qua nhiều giai đoạn Các số liệu địa chấn sử dụng kết nghiên cứu lịch sử tiến hoá địa chất, kiến tạo, bình đồ cấu trúc kiến tạo khu vực, đặc điểm phân bố thành tạo trầm tích macma công bố đặc biệt nguồn số liệu khảo sát, đo đạc địa hình đáy biển bổ sung cập nhật liên tục [1-3, 5-7, 14, 25, 31] Nguồn số liệu địa vật lý khai thác sử dụng rộng rãi phong phú, đa dạng Nguồn số liệu điều tra khảo sát trực tiếp quy mô, phạm vi tỷ lệ khác trường trọng lực, từ, địa nhiệt, trường chấn động tự nhiên (phân bố chấn tâm đặc trưng trận động đất) đặc biệt kết số liệu thăm dò địa chấn thực vùng thềm lục địa Việt Nam, vùng quần đảo Trường Sa , Hoàng Sa kế cận, khảo sát địa chấn loại có độ sâu nghiên cứu chủ yếu tầng trầm tích kainozoi tối đa đạt tới móng trước kainozoi số bể trầm tích vùng phía Nam Đơng Nam [1, 2, 12, 17, 18, 22, 24] Trong trình thực nghiên cứu, tập hợp, xử lý số liệu để đánh giá đặc trưng cấu trúc sâu địa động lực, khối lượng lớn đo đạc khảo sát bổ sung trường địa vật lý triển khai khu vực vùng khác Các khảo sát có ý nghĩa quan trọng để bổ sung, liên kết thẩm định kết phân tích đạt Nghiên cứu cấu trúc sâu, địa động lực … Nguồn số liệu bao gồm khảo sát trọng lực vệ tinh, khảo sát trọng lực từ thành tàu, khảo sát địa chấn nơng có độ phân giải cao, số liệu quan sát động đất giai đoạn 1900 -2010 … [2, 16, 17, 21, 22, 24] Phân tích minh giải số liệu trọng lực từ Số liệu trọng lực từ khảo sát thu thập phủ rộng khắp đồng nhiều vùng Tuy nhiên, quy trình khảo sát phương pháp, thiết bị đo đạc dự án khác nên toàn số liệu, kết khảo sát thu thập, xử lý, liên kết để đưa thời điểm, bề mặt quan sát đúc kết, xử lý thống tỷ lệ đồ chung [1517, 19, 20] Trên sở số liệu trọng lực từ xử lý, liên kết đồng độ xác, phương pháp phân tích biến đổi trường truyền thống, sử dụng phần mềm tính tốn biến đổi bất đẳng hướng, biến đổi tương quan, tính đạo hàm bậc cao, tiếp tục giải tích trường, biến đổi xác định điểm đặc biệt, tính biến đổi gradien chuẩn hoá … áp dụng để phát xác định đặc trưng cấu trúc sâu ranh giới vỏ trái đất, ranh giới nằm ngang tầm trầm tích, đặc biệt vị trí, giới hạn phân bố cấu trúc (bề rộng, góc nghiêng hướng đổ) đứt gãy kiến tạo, thông số liên quan chủ yếu với phát sinh động đất vỏ manti [12, 17, 20, 22, 30] Có thể nói, việc phát triển ứng dụng phương pháp phân tích biến đổi số liệu trường trọng lực từ để xác định vị trí đặc trưng cấu trúc đứt gãy hướng nghiên cứu mới, lần đầu thực Việt Nam tạo kết định lượng tin cậy, phù hợp yêu cầu phục vụ nghiên cứu địa động lực đánh giá tính địa chấn Phân tích xử lý nguồn số liệu động đất Thu thập khai thác thông tin từ nguồn số liệu động đất (trường chấn động tự nhiên) lãnh thổ vùng biển Việt Nam để xác định đặc trưng địa động lực đồng thời làm số liệu tựa cho việc phân tích xử lý số liệu trọng lực từ hướng quan trọng hệ phương pháp nghiên cứu cấu trúc sâu địa động lực Do hạn chế phạm vi quy mô với khả xuống sâu khảo sát địa chấn thăm dò triển khai Việt Nam, việc thu thập số liệu quan trắc động đất để xây dựng danh mục động đất lãnh thổ vùng biển Việt Nam với số liệu bổ sung, cập nhật liên tục sở chủ yếu để triển khai phép phân tích tính tốn xác định đặc điểm phân bố chấn tâm động đất, xác định cấu chấn tiêu động đất mạnh, xác định bề mặt ứng lực (giải phóng ứng suất vùng nguồn mặt đứt gãy), xác định độ sâu chấn tiêu khai thác sóng mặt xác định độ sâu mặt phản xạ, khúc xạ sóng liên quan với ranh giới vỏ Trái đất [4, 7, 13, 18, 22] Số liệu động đất vùng ven biển Việt Nam lân cận vùng Hải Phòng, Nha Trang, dọc thềm lục địa miền Trung Nam Trung Bộ phân tích, xử lý cho phép xác định điểm có độ sâu chuẩn xác tới mặt ranh giới Moho, Conrad, xác định xác vị trí mặt đứt gãy với góc nghiêng hướng dịch trượt xảy động đất mạnh Phân tích tương quan hồi quy số liệu trọng lực địa chấn Phương pháp xác lập sử dụng mối quan hệ tương quan hồi quy dị thường trọng lực từ với đặc trưng cấu trúc sâu theo số liệu địa chấn phát huy hiệu điều kiện có đủ số liệu chuẩn địa chấn độ sâu mặt ranh giới mật độ bề mặt đứt gãy Các phương trình tốn tử thiết lập sở mối tương quan khảo sát đánh giá số liệu định lượng nói có dạng từ tuyến tính đơn giản đến phi tuyến phức tạp với phụ thuộc đặc trưng cấu trúc sâu cần tìm với nhiều tham số dị thường trọng lực từ [12, 14] Một điểm ưu việt phương pháp toán ngược trọng lực từ cho nghiệm ổn định với sở phép minh giải xác suất thống kê Độ xác kết xác định đặc trưng cấu trúc cao độ đại diện số liệu chuẩn mức độ tương quan đặc trưng cấu trúc cần tìm dị thường trọng lực từ lớn Phương pháp phân tích tương quan hồi quy phát triển ứng dụng để xác định độ sâu ranh giới Moho, Conrad móng trước kainozoi vùng biển Việt Nam, để xác định vị trí cấu trúc hệ đứt 99 Bùi Công Quế, Nguyễn Hồng Phương, … gãy theo dị thường trọng lực từ với số liệu chuẩm từ kết quan trắc địa chấn khảo sát địa chấn thăm dò [12, 13, 17, 18] Xây dựng mặt cắt cấu trúc tổng hợp Bản chất phương pháp xây dựng mặt cắt cấu trúc tổng hợp kết hợp quy trình giải tốn thuận nghịch trọng lực từ mặt cắt (bài toán chiều) với kết hay dịch chuyển D Như đồ độ nguy hiểm động đất cung cấp liệu xác định đặc trưng cấu trúc khác phương pháp nêu Kết xác định độ sâu ranh giới phân lớp ngang đứt gãy (phân lớp đứng) đưa lên mặt cắt với giá trị chênh lệch mật độ (đã xác định giả định) sở để tính hiệu ứng trọng lực tổng thể hiệu ứng từ tính, sử dụng phần mềm tính hiệu ứng trọng lực từ có phổ dụng Trên sở đối sánh giá trị tính với giá trị dị thường quan sát thực tế mặt cắt, đặc điểm cấu trúc điều chỉnh phù hợp để đạt trùng lặp tốt đường cong hiệu ứng tính tốn quan sát thực tế khẳng định độ tin cậy cao Các mặt cắt cấu trúc tổng hợp kết ứng dụng quan trọng hệ phương pháp nghiên cứu xác định đặc trưng cấu trúc sâu địa động lực Việt Nam nhiều cơng trình thực năm qua [4, 7, 12, 13, 17, 18, 30] Đánh giá độ nguy hiểm động đất sóng thần Đánh giá độ nguy hiểm động đất sóng thần cho vùng trình áp dụng phương pháp cơng cụ tính tốn để xác định hiệu ứng chấn động động đất gây khoảng thời gian cho trước Các kết đánh giá độ nguy hiểm động đất cho vùng thường biểu diễn dạng đồ đồ thị biểu thị phân bố không gian thông số rung động cấp chấn động bề mặt I, gia tốc A, vận tốc dịch chuyển V đầu vào cho tính tốn đánh giá rủi ro động đất Cho đến tồn song song hai cách tiếp cận chủ đạo phương pháp đánh giá độ nguy hiểm động đất Cách tiếp cận tất định cách tiếp cận xác suất Phương pháp tất 100 định áp dụng từ đầu kỷ 20 Trong phương pháp thông số rung động xác định chủ yếu công thức thực nghiệm Kết phương pháp tất định thường trình bầy dạng đồ phân vùng động đất phạm vi quốc gia khu vực lớn, phân định vùng có đặc trưng rung động cấp độ khác [9, 10, 26, 28, 29] Bắt đầu từ năm 70 kỷ 20, nhiều nước giới xuất đồ độ nguy hiểm động đất thành lập theo phương pháp xác suất Kết phương pháp trình bày dạng tập đồ biểu thị phân bố không gian thông số rung động gia tốc cực đại (PGA) với xác suất xuất không vượt giới hạn thời gian cho trước [ 10, 22, 23] Quy trình đánh giá độ nguy hiểm động đất phương pháp xác suất gồm bước thực Bước 1: Xác định nguồn chấn động Xác suất phát sinh động đất điểm vùng nguồn giả thiết Bước 2: Xác định độ lặp lại động đất Mỗi vùng nguồn gán giá trị magnitude động đất cực đại có khả phát sinh vùng đó, đồng thời độ lặp lại động đất xác định cho vùng nguồn sở tập hợp số liệu động đất quan sát thấy Bước 3: Xác định quy luật tắt dần chấn động dạng họ đường cong tắt dần chấn động, đường xác định ứng với khoảng giá trị magnitude Bước 4: Tính tốn độ nguy hiểm động đất Kết nhận dạng đồ thị biểu diễn xác suất cho giá trị ngưỡng thông số rung động (cấp chấn động I, gia tốc A, vận tốc V hay dịch chuyển D) bị vượt khoảng thời gian cho trước T Các tính tốn độ nguy hiểm động đất cho mạng lưới điểm tính cho phép xây dựng đồ nguy hiểm động đất (bản đồ rung động nền) [10, 22] Để đánh giá độ nguy hiểm động đất vùng biển ven biển Việt Nam sử dụng phương pháp đánh giá sác xuất theo Cornell (1976) chương trình tính tốn EQRISK R K McGuire xây dựng Theo phương pháp này, độ nguy hiểm động đất P tính cơng thức: Nghiên cứu cấu trúc sâu, địa động lực … PA rM P A / M , r f M (m) f r (r)d M dr Trong A biến cố có sác xuất cần tìm M, r biến cố ngẫu nhiên có ảnh hưởng tới biến cố A coi cường độ chấn động điểm xét M giá trị chấn cấp, r khoảng cách tới nguồn động đất Để có tham số làm sở tính tốn độ nguy hiểm động đất theo phương pháp phải thực theo quy trình thống gồm bước: xác định nguồn chấn động, ước lượng tham số động đất cho vùng nguồn thiết lập quy luật tính dần chấn động cho khu vực nghiên cứu Các bước xác định tham số nói hoàn toàn phải dựa kết xác định định lượng tham số cấu trúc theo mơ hình đứt gãy hoạt động [8-10, 22] Độ nguy hiểm sóng thần tính tốn đánh giá theo phương pháp sác xuất Aida (1988), theo độ nguy hiểm sóng thần điểm đánh giá sở tác động từ nhiều nguồn động đất khác với độ cao sóng thần cực đại hmax động đất từ nguồn gây Với n nguồn, xác suất để từ biên độ sóng thần lớn giá trị ho cho trước khoảng T năm tính theo công thức: n P(r, ho, T ) 1 P(r, rzone, ho,T) Để tính độ cao h sóng thần từ vùng nguồn sử dụng mơ hình số trị Okada (1985), theo đó, trận động đất đặc trưng thông số nguồn mô tả hướng vị trí đứt gãy toạ độ chấn tiêu, chiều dài đoạn đứt gãy L, bề rộng đứt gãy w, độ sâu chấn tiêu h, góc cắm , góc trượt , góc phương vị độ dài trượt trung bình Uo, cường độ moment động đất mơ hình tính theo Titov Gonzalet (1999) Mo = Uo.L.W, độ cứng vỏ trái đất 1-6.1010N/m2 Mơ hình lan truyền sóng thần từ vùng nguồn tính theo mơ hình Titov Gonzales (1997) [22, 23] MỘT SỐ KẾT QUẢ CHỦ YẾU Những đặc trưng dị thường trọng lực, từ, địa chấn, địa nhiệt địa hình đáy biển Các đặc điểm cấu trúc khu vực địa phương trường dị thường trọng lực toàn vùng biển Việt Nam kế cận thể rõ đồ dị thường trọng lực Bughe [19], dị thường trọng lực Fai [20] tính tốn xây dựng tỷ lệ thống 1:1.000.000 (như hình 1) cho số vùng tỷ lệ chi tiết sở đo đạc, khảo sát bổ sung [15, 16] Ngồi ra, kết tính toán liên kết, khảo sát bổ sung số liệu cho phép xây dựng đồ dị thường từ, địa nhiệt, đồ độ sâu đáy biển tỷ lệ tương tự đồ dị thường trọng lực tạo nên sở số liệu phong phú đồng trường địa vật lý địa hình đáy biển dùng để tính đặc trưng cấu trúc sâu đánh giá độ nguy hiểm động đất sóng thần [17, 18, 21, 22] Phân tích minh giải đồ phân bố chấn tâm động đất, phân bố dòng nhiệt dị thường trọng lực cho kết quan trọng tồn đới dị thường liên quan chặt chẽ với hệ đứt gãy hoạt động vùng biển Việt Nam kế cận [18, 22] Sự phân bố cặp dị thường từ dạng dải vùng trung tâm Biển Đông dải dị thường trọng lực tuyến tính dạng bậc thang trùng với chúng cho phép luận giải cụ thể hợp lý trình tiến hố theo chế tách giãn phân bố trục tách giãn Biển Đông [7] 101 Bùi Cơng Quế, Nguyễn Hồng Phương, … Hình Bản đồ dị thường trọng lực Bughe vùng biển Việt Nam kế cận (tỷ lệ 1: 1.000.000 thu nhỏ) Đặc điểm cấu trúc ranh giới tầng trầm tích kainozoi Sử dụng chủ yếu số liệu trọng lực, từ, địa chấn địa hình đáy biển ứng dụng phương pháp tính tốn xây dựng đồ với độ tin cậy đồng địa hình ranh giới Mơho, Conrad mặt móng granit, móng trước kainozoi 102 toàn vùng biển Việt Nam kế cận tỷ lệ 1:1.000.000 (hình 2) Trên số vùng nhỏ bể trầm tích kainozoi, số ranh gới mật độ tầng trầm tích xác định [13, 17] Trên sở phân tích đối sánh đồ, sơ đồ mặt cắt cấu trúc bề mặt ranh giới cấu trúc bên tầng trầm tích, đặc điểm biến đổi tương ứng cấu trúc trường dị Nghiên cứu cấu trúc sâu, địa động lực … thường trọng lực, địa hình bề mặt đáy biển, đặc điểm quy luật phân bổ bề dày lớp vỏ trái đất xác định cụ thể, chi tiết, theo lần xác định ranh giới phân chia kiểu vỏ “lục địa”, “đại dương” “chuyển tiếp” vùng biển Việt Nam Biển Đơng Phân tích luận giải sơ đồ phân vùng kiểu vỏ trái đất Biển Đơng cho thấy có phù hợp tương quan rõ với đặc điểm địa hình đáy biển, từ xác định thẩm định vị trí đường chân dốc lục địa làm sở cho việc xác định ranh giới thềm lục địa Việt Nam theo công ước luật biển 1982 Liên hợp quốc [7, 14, 17, 21] Hình Bản đồ độ sâu mặt ranh giới Moho vùng biển Việt Nam kế cận (tỷ lệ 1:1.000.000 thu nhỏ) Đặc điểm cấu trúc địa động lực hệ đứt gãy Các tác giả ngồi nước cơng bố nhiều kết nghiên cứu liên quan với đặc 103 Bùi Công Quế, Nguyễn Hồng Phương, … điểm kiến tạo đứt gãy vùng Biển Đông, đề cập đặc điểm phân bố cấu trúc số hệ thống đứt gãy có biểu địa chấn núi lửa rõ rệt hệ đứt gãy máng sâu Manila, hệ đứt gãy Palawan-Borneo, đứt gãy Bắc Biển Đông đứt gãy Tây Biển Đơng (cịn gọi đứt gãy kinh độ 109oE) [1-3, 5, 6, 25, 31] Kết nghiên cứu cho phép xây dựng đồ đứt gãy vùng biển Việt Nam kế cận với mức độ tin cậy chi tiết cao, đồng nhất, bao gồm 21 hệ thống đứt gãy phân bố theo nhóm với hướng chủ đạo Đông Bắc - Tây Nam, Tây Bắc Đông Nam, kinh tuyến, vĩ tuyễn vĩ tuyến (hình 3) Các đứt gãy phân theo cấp theo quy mô cấu trúc vai trị, vị trí đứt gãy hoạt động kiến tạo Các đứt gãy sâu khu vực xác định vị trí bề mặt, đặc trưng cấu trúc địa động lực chiều dài, bề rộng, hướng góc cắm bề mặt đứt gãy, độ sâu mép mặt đứt gãy, biên độ hướng dịch chuyển theo bề mặt đứt gãy … [17, 18, 21] Các đặc trưng cấu trúc địa động lực cho phép xác định mức độ hoạt động luận giải đánh giá chế phát sinh động đất đứt gãy Các kết nghiên cứu tổng hợp với đặc điểm phân bố chấn tâm động đất núi lửa, trường dị thường trọng lực, trường ứng suất kiến tạo cho phép xác định vùng nguồn động đất Biển Đơng (hình 4) xác định tham số cho kịch động đất sóng thần làm sở đánh giá độ nguy hiểm động đất sóng thần [11, 17, 18, 22, 23] Hình Bản đồ đứt gãy vùng biển Việt Nam kế cận (tỷ lệ 1:1.000.000 thu nhỏ) 104 Nghiên cứu cấu trúc sâu, địa động lực … Độ nguy hiểm động đất sóng thần vùng biển ven biển Việt Nam Năm 1985 Phạm Văn Thục Kijko A áp dụng phân bố cực trị loại I Gumbell để dự báo chu kỳ lặp lại magnitude động đất cực đại cho toàn lãnh thổ Việt Nam khu vực Đơng Nam Á [27] Tiếp cơng trình phân vùng động đất cho lãnh thổ Việt Nam nhà nghiên cứu Viện khoa học Việt Nam hoàn thành tỷ lệ 1:1.000.000 phương pháp đánh giá tất định [26] Năm 1993 Nguyễn Hồng Phương lần áp dụng phương pháp xác suất để tính tốn thành lập đồ độ nguy hiểm động đất cho lãnh thổ Việt Nam [8] Dựa đồ phân vùng địa chấn kiến tạo thuật toán A C Cornell với chương trình EQRISK McGuire tính tốn xác định gia tốc cực đại PGA cho lãnh thổ Việt Nam Ngoài phân bố cực trị Gumbell, phương pháp hàm hợp lý cực đại áp dụng để ước lược tham số nguy hiểm cho vùng nguồn Năm 2005 nhà khoa học Viện Vật lý địa cầu Việt Nam Nguyễn Đình Xun chủ trì hồn thành cơng trình nghiên cứu đánh giá độ nguy hiểm động đất lãnh thổ Việt Nam phương pháp xác suất khuôn khổ đề tài khoa học công nghệ độc lập cấp nhà nước “Nghiên cứu dự báo động đất dao động Việt Nam” [32] Trên vùng thềm lục địa Việt Nam va Biển Đông phương pháp đánh giá xác suất độ nguy hiểm động đất sóng thần lần thực khuôn khổ đề tài khoa học công nghệ đọc lập cấp nhà nước Bùi Công Quế chủ biên (2007- 2010) Các thông số đầu vào để đánh giá xác suất độ nguy hiểm động đất sóng thần kết xác định đặc điểm cấu trúc đứt gãy, đặc trưng địa động lực kiến tạo trẻ, đặc trưng tính địa chấn vùng nghiên cứu [11, 21, 22, 23] Kết xác định định lượng đặc trưng cấu trúc ranh giới sâu đứt gãy kiến tạo vùng biển Việt Nam kế cận cho phép phân chia xác định vùng nguồn động đất Biển Đông kế cận với đầy đủ tham số định lượng vùng nguồn động đất cực đại, đặc trưng kiến tạo thông số cấu trúc đứt gãy Các vùng nguồn động đất Biển Đơng máng sâu Manila, vùng đứt gãy Bắc Philipin (Tây Đài Loan, Rikyu, Bắc Borneo-Palawan, Tây Biển Đông, bắc Biển Đông nghiên cứu chi tiết xác định tham số cho kịch động đất Trên sở tham số cụ thể kịch động đất, sóng thần từ vùng nguồn tính tốn theo tính tốn xây dựng đồ độ nguy hiểm động đất độ nguy hiểm sóng thần vùng biển ven biển Việt Nam tỷ lệ 1:500.000 Đối với số vùng có độ nguy hiểm cao xây dựng đồ tỷ lệ 1:200.000 lớn [11, 22, 23] Kết tính tốn đánh giá độ nguy hiểm động đất sóng thần vùng biển thềm lục địa Việt Nam cho thấy tranh đa dạng phân dị, có vùng có độ nguy hiểm động đất cao, đạt chấn động cấp VII cấp VIII vùng ven biển Đông Bắc Việt Nam, vùng thềm lục địa Đông Nam, khu vực Vũng Tàu, Cơn Đảo, vùng có độ nguy hiểm sóng thần tương đối rõ hữu ven biển Đà Nẵng - Quảng Ngãi Nam Trung Bộ, vùng quần đảo Hoàng Sa Trường Sa… với độ cao sóng cực đại đạt từ m đến m với chu kỳ lặp lại 950 năm Định hướng công tác điều tra nghiên cứu Tại vùng nguồn động đất sóng thần đứt gãy hoạt động vùng thềm lục địa vùng ven bờ cần triển khai khảo sát địa chấn có độ sâu nghiên cứu lớn độ xác cao để xác định xác đặc trưng cấu tạo đứt gãy đặc điểm địa động lực liên quan với đứt gãy Cùng với khảo sát địa chấn có độ xác cao cần tiếp tục nghiên cứu nâng cao độ tin cậy việc xác định đặc trưng địa chấn vùng nguồn magnitude cực đại, chế phát sinh động đất sóng thần thơng số cấu, độ sâu chấn tiêu Khi có tham số cần thiết để có mơ hình nguồn động đất tin cậy sát thực tế việc lựa chọn mơ hình tính mơ phát sinh động đất lan truyền sóng thần biển tràn vào đất liền phù hợp xác yếu tố quan trọng Theo hướng cần tính tốn kịch động đất sóng thần với mơ hình khác để đánh giá lựa chọn mơ hình phù 105 Bùi Cơng Quế, Nguyễn Hồng Phương, … hợp Một mơ hình tính mơ sóng thần phát triển sử dụng rộng rãi Mỹ New Zealand số nơi khác mô hinh COMCOT [22, 23] Mơ hình cho phép tính mơ lan truyền sóng thần biển, vùng ven bờ độ sâu ngập lụt đất liền đồng thời với độ xác ổn định Quần đảo Hồng Sa Quần đảo Trường Sa Hình Bản đồ vùng nguồn động đất sóng thần Biển Đơng (tỷ lệ 1:1.000.000 thu nhỏ) 106 Nghiên cứu cấu trúc sâu, địa động lực … KẾT LUẬN Đặc điểm cấu trúc địa chất kiến tạo phức tạp vùng Biển Đông tính đa dạng nguồn số liệu điều tra, khảo sát địa chất, kiến tạo, địa vật lý toàn vùng sở để lựa chọn xây dựng hệ phương pháp nghiên cứu phù hợp xác định định lượng chi tiết đặc điểm cấu trúc sâu địa động lực phục vụ đánh giá độ nguy hiểm động đất sóng thần vùng biển Việt Nam kế cận Kết điều tra, khảo sát địa chất, địa vật lý khoảng 50 năm qua thu thập phân tích, liên kết đồng nhất, làm rõ đặc điểm cấu trúc phân dị phức tạp trường địa vật lý trọng lực, từ, địa chấn, địa nhiệt, địa hình đáy biển làm sở tính tốn xác định đặc trưng cấu trúc sâu địa động lực toàn vùng nghiên cứu Các kết xác định định lượng chi tiết đặc điểm cấu trúc ranh giới ranh giới tầng trầm tích, đặc điểm phân bố cấu trúc, địa động lực hệ đứt gãy làm rõ tính chất quy luật cấu tạo khối phân lớp mạnh mẽ phức tạp vỏ trái đất thạch Đặc điểm cấu trúc chia lớp ngang thẳng đứng sở để đánh giá định lượng đặc trưng địa động lực phân bố ứng suất kiến tạo, xác định chế phát sinh động đất hướng dịch chuyển từ vùng nguồn Kết nghiên cứu đặc trưng cấu trúc đứt gãy địa động lực cho phép xác định vùng biển Việt Nam Biển Đơng vùng nguồn động đất với tham số chế phát sinh động đất làm sở để tính tốn đánh giá độ nguy hiểm động đất sóng thần Các đồ độ nguy hiểm động đất sóng thần xây dựng cho thấy rõ tranh phân dị phức tạp với vùng, khu vực có độ nguy hiểm động đất sóng thần tương đối cao vùng biển ven biển Việt Nam Triển khai khảo sát địa chấn áp dụng phương pháp tính tốn để nâng cao độ xác mơ hình vùng nguồn Xác định tin cậy tham số địa chấn vả cấu chấn tiêu với nghiên cứu lựa chọn mơ hình tính phù hợp định hướng quan trọng để tiếp tục nâng cao hiệu đánh giá độ nguy hiểm dự báo, cảnh báo động đất sóng thần Việt Nam Lời cảm ơn: Bài báo thực với tài trợ Quỹ phát triển khoa học công nghệ quốc gia đề tài “Nghiên cứu mơ hình vùng nguồn động đất, sóng thần Biển Đơng đánh giá độ nguy hiểm rủi ro động đất, sóng thần vùng ven biển Việt Nam”, mã số 105.05-2013.14 TÀI LIỆU THAM KHẢO Atlas of geology and geophysics of South China Sea, 1987 Map publishing House Guangdong province Guangzhou Kulinhic R G (chủ biên), 1989 Tiến hóa vỏ Trái đất Kainozoi kiến tạo Đông Nam Á Nxb Nauka Moscơva (tiếng Nga) 270 tr Ludwig W J., 1970 The Manila Trench and west Luzon trough, III Seismic refraction measurement Deep Sea research 17, p 553-571 Nguyễn Văn Lương, Bùi Công Quế, Nguyễn Văn Dương, 2008 Trường ứng suất kiến tạo chuyển động đại vỏ trái đất khu vực Biển Đơng Tạp chí khoa học công nghệ biển Tập 8, Số Tr 45-58 Parke M L., Emery K O., Raymond Szymankiewics, Raynolds L M., 1971 Structural framework of continental margin in South China Sea AAPG bull P 723-751 Pautot G., Rangin C., Brias A., Wu Ji, Han Sq., Li Hx-Lu, Yx Zhao Jc., 1990 The axial ridge of the South China Sea: A Seabean and geophysical survey Oceanologica Acta Vol 13, No P 129-143 Phùng Văn Phách, Bùi Công Quế, 2001 Một số luận giải từ tài liệu địa vật lý cấu trúc lịch sử phát triển vỏ đại dương Biển Đơng Tạp chí khoa học công nghệ biển Tập Số Tr 1-8 Nguyen Hong Phuong, 1991 Probablistic assessment of earthquake hazard in Vietnam based on seismotectonic regionalization Tectonophysics 198, pp 81-93 Elsevier Publisher Nguyen Hong Phuong, Bui Cong Que, 2008 GIS application for deterministic 107 Bùi Công Quế, Nguyễn Hồng Phương, … seismic hazard assessment in Vietnam Journal of geology Series B N31-32, p 171-180 10 Nguyễn Hồng Phương, 2008 Những tiến phương pháp luận đánh giá độ nguy hiểm động đất Việt Nam Tr 70-87 Tuyển tập cơng trình nghiên cứu Vật lý địa cầu 2008 Nxb Khoa học tự nhiên Công nghệ Hà Nội 11 Phuong Hong Nguyen, Que Cong Bui, Xuyen Dinh Nguyen, 2012 Investigation of earthquake tsunami sources, capable of affecting Vietnamese coasts Natural Hazards Springer DOI 10-1007/S.11069012-0240-3 12 Bùi Công Quế, 1982 Hiệu địa chất phương pháp trọng lực nghiên cứu cấu trúc sâu vỏ trái đất Việt Nam Tạp chí khoa học Trái đất Tập 4, Số Tr 107-112 13 Bui Cong Que 1993 Some characteristics of the deep crustal structure and the geodynamics in the territory of Vietnam and neibouring sea areas Journal of geology Serie B N1-2, p 39-50 14 Bùi Công Quế, Nguyễn Thế Tiệp, 1996 Mối tương quan địa hình đáy biển cấu trúc sâu vỏ Trái đất Biển Đơng Việt Nam Tạp chí khoa học Trái đất Tập 18, Số Tr 356-360 15 Bui Cong Que, 1998 Characteristic of the geophysical anomaly fields in the Truong Sa Archipelago Review petro Vietnam Vol p 8-18 16 Bùi Công Quế, Trần Tuấn Dũng, Lê Trâm, 2008 Thành lập đồ dị thường trọng lực thống vùng biển Việt Nam kế cận Tạp chí khoa học cơng nghệ biển Tập 8, Số Tr 29-41 17 Bùi Công Quế, Trần Tuấn Dũng, 2008 Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc sâu địa động lực vùng biển Việt Nam kế cận Tạp chí khoa học Trái đất Tập 30, Số Tr 481-490 18 Bùi Công Quế, 2009 Nghiên cứu xác định đặc trưng cấu trúc địa động lực hệ đứt gãy thềm lục địa Việt Nam Biển Đông Tuyển tập công trình nghiên cứu vật lý địa cầu 2008 Nxb Khoa học tự nhiên Công nghệ Hà Nội Tr 231-245 108 19 Bùi Công Quế (chủ biên),Trần Tuấn Dũng, Nguyễn Văn Giáp, Nguyễn Như Trung, Lê Trâm, Nguyễn Thị Thu Hương, 2009 Bản đồ dị thường trọng lực Boughe Tập đồ đặc trưng điều kiện tự nhiên môi trường vùng biển Việt Nam kế cận Nxb Khoa học tự nhiên Công nghệ Hà Nội 20 Bùi Cơng Quế (chủ biên), Trần Tuấn Dũng, Hồng Văn Vượng, Hà Văn Chiến, Nguyễn Như Trung, Nguyễn Văn Dương, Trần văn Khá, 2009 Bản đồ dị thường trọng lực Fai Tập đồ đặc trưng điều kiện tự nhiên môi trường vùng biển Việt Nam kế cận Nxb Khoa học tự nhiên Công nghệ Hà Nội 21 Bùi Công Quế (chủ biên), Lê Trâm, Trần Tuấn Dũng, Nguyễn Thị Thu Hương, Phí Trường Thành, 2009 Bản đồ cấu trúc sâu vỏ trái đất Tập đồ đặc trưng điều kiện tự nhiên môi trường vùng biển Việt Nam kế cận Nxb Khoa học tự nhiên công nghệ Hà Nội 22 Bùi Cơng Quế (chủ biên), Nguyễn Đình Xun, Phạm Văn Thục, Nguyễn Hồng Phương, Trần Thị Mỹ Thành, Phan Trọng Trịnh, Cao Đình Triều, Ngơ Thị Lư, Vũ Thanh Ca, Trần Tuấn Dũng, Nguyễn Văn Lương, 2010 Nguy hiểm động đất sóng thần vùng ven biển Việt Nam Nxb Khoa học tự nhiên Công nghệ Hà Nội 320 tr 23 Bui Cong Que, Tran Thi My Thanh, Nguyen Dinh Xuyen, Le Tu Son, T Webb, K Berryman, Kent Gledhill, Noel Trustrum, M Sterling, A King, 2011 Vietnam New Zealand collaboration for Tsunami hazard, risk and preparedness assessment in coastal areas of Vietnam International Workshop proceedings on Investigation and research of marine natural resource and Environment Hanoi Sept 15-16, 2011 Natural science and Tech Publishing House, p 228-235 24 Sandwell D T and Smith W H F, 1997 Marine gravity anomaly from GEOSAT and ERS1 satellite altimetry Journal of geophysical research 102 P 10,03910,054 25 Taylor B Hayes D E., 1983 Origin and history of the South China Sea Basin Part Nghiên cứu cấu trúc sâu, địa động lực … Geoph.monograph AGU Washington 27 P 23-56 26 Pham Van Thuc, Nguyen Dinh Xuyen, Bui Cong Que, Nguyen Kim Lap, 1985 Seismic zoning of territory of Vietnam Acta geophysica Polonica Vol 33, No 2, pp 147- 167 27 Pham Van Thuc, Kijko A., 1985 Estimation of maximum magnitude and seismic hazard in Southeast Asia and Vietnam Acta geophysica Polonica Vol 33, No 4, pp 377-387 28 Cao Đình Triều, Lê Văn Dũng, Cao Đình Trọng, 2007 Bước đầu áp dụng phương pháp tất định nghiên cứu tai biến động đất Việt Nam Tạp chí Các khoa học Trái đất 29(4) Tr 337- 341 29 Cao Dinh Trieu, G F Panza, A Peresan, F Vaccari, F Romanelli, Nguyen Huu Tuyen, Pham Nam Hung, Le Van Dung, 2008 Seismic hazard assessment of Vietnam territory on the basis of Deterministic Approach Vietnam Journal of Geology Series B, No 3132 P 220-230 30 Nguyen Nhu Trung, Bui Cong Que, Sang Mook Lee, 2001 Tectonic features in the eastern Sea Basin from satellite gravity data Advances in Natural Sciences Vol 2, No 3, p 99-114 31 Wu Ji Min, 1994 Evolution and model of cenozoic sedimentation in the South China Sea Tectonophysics 235, p 77-98 Elsevier Publisher 32 Nguyễn Đình Xuyên, Lê Tử Sơn, 2008 Bản đồ phân vùng động đất lãnh thổ Việt Nam tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam Tuyển tập cơng trình nghiên cứu Vật lý địa cầu 2008 Tr 9-24 Nxb Khoa học tự nhiên Công nghệ Hà Nội STUDY OF THE CRUSTAL STRUCTURE, GEODYNAMICS AND THE EARTHQUAKE AND TSUNAMI HAZARD ASSESSMENT IN VIETNAM SEA AND ADJACENT AREAS Bui Cong Que1, Nguyen Hong Phuong1, Tran Thi My Thanh1, Tran Tuan Dung2 Institute of Geophysics-VAST Institute of marine geology and geophysics-VAST ABSTRACT: In order to study the characteristics of crustal structure and geodynamics in the Vietnam Sea and adjacent areas, all available data and results of survey and investigation on geology, geotectonics and geophysics for about 50 last years have been accumulated and the complex and systematic methods for analysis and interpretation of data sources have been built to determine the quantitative and detailed characteristics of horizontal and vertical layers of the Earth crust In the base of the comprehensive analysis of available and updated data, the map of geophysical fields (such as gravity, magnetic field, seismology, heat flow), bathymetry, structure of the main boundaries in the Earth crust, structure and geodynamic of the fault systems have been compiled With use of the deep crustal structure and geodynamics characteristics on the maps the earthquake source zones and their source parameters have been determined and in this base some tsunami scenarios that may be caused by these sources have been developed and calculated The results of the earthquake and Tsunami hazards assessment presented in the maps of scale 1:500,000 and larger scale reflect the picture of differenced earthquake and Tsunami hazard with some areas of relatively high and clear hazards in the Vietnam sea and coastal zones Keywords: Deep crustal structure, geodynamics, source model, earthquake tsunami hazard, earthquake tsunami risk 109