địa chấn học và động đất tại việt nam

bộ sách chuyên khảo TI NGUYÊN THIÊN NHIÊN V MÔI TRƯờNG VIệT NAM Nh xuất Bản khoa học tự nhiên v công nghệ Viện khoa học v công nghệ việt nam địa chấn học v động đất tại việt nam ViÖn khoa häc vμ c«ng nghÖ viÖt nam bé s¸ch chuyªn kh¶o TμI NGUY£N THI£N NHI£N Vμ M¤I TR¦êNG VIÖT NAM VIệN KHOA HọC V CÔNG NGHệ VIệT NAM Bộ SáCH CHUYÊN KHảO HộI ĐồNG BIÊN TậP Chủ tịch Hội đồng: GS.TSKH Đặng vũ minh Phó Chủ tịch Hội đồng: GS.TSKH Nguyễn Khoa Sơn pgs.tskh Nguyễn Tác An, pgs.ts Lê Trần Bình, pgs.tskh Nguyễn Văn C, gs.tskh Vũ Quang Côn, ts. Mai Hà, gs.vs Nguyễn Văn Hiệu, gs.TSKH Hà Huy Khoái, gs.tskh Nguyễn Xuân Phúc, gs.ts Bùi Công Quế, gs.tskh Trần Văn Sung, pgs.ts Phạm Huy Tiến, gs.ts Trần Mạnh Tuấn, gs.tskh Nguyễn ái Việt Lời giới thiệu Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam là cơ quan nghiên cứu khoa học tự nhiên và công nghệ đa ngành lớn nhất cả nớc, có thế mạnh trong nghiên cứu cơ bản, nghiên cú và phát triển công nghệ, điều tra tài nguyên thiên nhiên và môi trờng Việt Nam. Viện tập trung một đội ngũ cán bộ nghiên cứu có trình độ cao, cơ sở vật chất kỹ thuật hiện đại đáp ứng các yêu cầu về nghiên cứu và thực nghiệm của nhiều ngành khoa học tự nhiên và công nghệ. Trong suốt 30 năm xây dựng và phát triển, nhiều công trình và kết quả nghiên cứu có giá trị của Viện đã ra đời phục vụ đắc lực cho sự nghiệp xây dựng và bảo vệ Tổ quốc. Để tổng hợp và giới thiệu có hệ thống ở trình độ cao, các công trình và kết quả nghiên cứu tới bạn đọc trong nớc và quốc tế, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam quyết định xuất bản bộ sách chuyên khảo. Bộ sách tập trung vào ba lĩnh vực sau: Nghiên cứu cơ bản; Phát triển và ứng dụng công nghệ cao; Tài nguyên thiên nhiên và môi trờng Việt Nam. Tác giả của các chuyên khảo là những nhà khoa học đầu ngành của Viện hoặc các cộng tác viên đã từng hợp tác nghiên cứu. Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam xin trân trọng giới thiệu tới các quý đọc giả bộ sách này và hy vọng bộ sách chuyên khảo sẽ là tài liệu tham khảo bổ ích, có giá trị phục vụ cho công tác nghiên cứu khoa học, ứng dụng công nghệ, đào tạo đại học và sau đại học. Hội đồng Biên tập Hμ NéI - 2007 ®Þa chÊn häc ®éng ®Êt t¹i viÖt nam vμ Mục lục Trang Lời nói đầu i Chương I. Ứng suất đàn hồi và biến dạng 1 11. Ứng suất và đàn hồi 1 1.2.Ứng suất và biến dạng 10 Chương II. Phương trình sóng, sóng dọc và sóng ngang 15 2.1 Khái niệm về phương trình sóng, sự hình thành sóng dọc và sóng ngang 15 2.2. Sự phản xạ và khúc xạ của sóng phẳng 25 2.3. Sóng mặt 33 Chương III. Phân tích phổ của một số dao động 41 3.1. Dao động điều hoà 41 3.2. Phổ của một số dao động đơn giản 50 Chương IV. Mô hình nguồn chấn tiêu động đất 57 4.1. Các loại nguồn chấn tiêu động đất đơn giản 57 4.2. Cơ cấu chấn tiêu của động đất 71 4.3. Môment địa chấn (Seismic moment) 84 Chương V. Sóng địa chấn bên trong trái đất 89 5.1. Trường sóng khối bên trong trái đất 89 5.2. Cấu trúc bên trong của trái đất theo tài liệu địa chấn 108 Chương VI. Địa chấn đo đạc 121 6.1. Những lý thuyết cơ bản của địa chấn đo đạc 121 6.2. Thang magnitude, năng lượng và cấp động đất 128 6.3.Áp dụng lý thuyết cực trị vào việc xác định chu kỳ xuất hiện và magnitude cực đại 135 Chương VII. Động đất và các ngành khoa học có liên quan 139 7.1.Vài nét về lịch sử phát triển của ngành khoa học địa chấn 139 ii 7.2. Kiến tạo mảng và sự phân bố động đất toàn cầu 140 7.3. Các ngành khoa học có liên quan 152 Chương VIII. Các biện pháp phòng tránh nhứng tác hại của động đất 171 8.1. Công tác phân vùng động đất 171 8.2. Điều kiện nền đất và các công trình xây dựng 175 8.3. Các phương pháp đánh giá ảnh hưởng của điều kiện nền đất 186 8.4. Tác động của động đất tới các công trình xây dựng 188 Chương IX. Vài nét về lịch sử nghiên cứu động đất ở nước ta 203 9.1. Quá trình nghiên cứu động đất ở Việt Nam 204 9.2. Bản đồ phân vùng động đất lãnh thổ Việt Nam năm 1983 216 9.3. Bản đồ phân vùng động đất khu vực biển Đông Việt Nam và ven bờ 237 Chương X. Việt Nam trong bình đồ chung về động đất ở Đông Nam Á 251 10.1. Những nét chung về kiến tạo và động đất cực đại khu vực Đông Nam Á 252 10.2. Trạng thái ứng suất khu vực Đông Nam Á 257 Chương XI. Nghiên cứu phân vùng động đất lãnh thổ Việt Nam (phần đất liền và lãnh hải) 267 11.1. Chế độ động đất và các yếu tố kiến tạo trên lãnh thổ và lãnh hải Việt Nam 267 11.2. Danh mục và sự phân bố động đất trên lãnh thổ Việt Nam 285 Chương XII. Núi lửa và sóng thần 303 12.1. Hoạt động của núi lửa trên lãnh thổ Việt Nam 303 12.2. Sóng Thần ở biển Đông 311 Kếtt luận 341 Tài liệu tham khảo 343 Phụ lục 1 353 Phụ lục 2 373 Chương . Kết luận và kiến nghị iii LỜI NÓI ĐẦU Sau hơn 80 năm kể từ khi trạm quan sát động đất Phủ Liễn (Kiến An) được thành lập và 50 năm nước ta chính thức tham gia năm Vật Lý Địa Cầu Quốc Tế (năm 1957) ngành khoa học vật lý địa cầu nói chung và bộ môn địa chấn học nói riêng đã có những phát triển khá nhanh đặc biệt trong gần 20 năm đổi mới vừa qua. Đến nay ta đã có một đội ngũ cán bộ được đào tạo khá bài bản và có trình độ cao cộng với các quá trình hợp tác với các nước, ta cũng đã có một mạng lưới các trạm quan trắc khá dầy với độ chính xác cao, cùng các thiết bị phụ trợ như các thiết bị thông tin, máy tính hiện đại và nhiều thiết bị khác, đồng thời với sự phát triển và đạt được nhiều thành tựu của các ngành khoa học liên đới khác như địa chất, kiến tạo, các lĩnh vực địa vật lý thăm dò… ngành địa chấn học cũng đã có nhiều công trình khoa học được công bố rải rác trong các sách, tạp chí khác nhau. Một trong những đặc điểm của đội ngũ cán bộ làm công tác nghiên cứu về địa chấn của nước ta hiện nay là được đào tạo từ nhiều nguồn và đến từ nhiều bộ môn khoa học khác nhau có liên quan như địa chấn thăm dò, vật lý và kỹ thuật …cho nên quyển sách: " Địa Chấn Học và Động Đất tại Việt Nam" được biên soạn nhằm cung cấp các kiến thức cơ bản về ngành khoa học này đồng thời cũng là một dịp để trình bầy một số kết quả nghiên cứu về địa chấn ở nước ta trong 50 năm qua. Những kiến thức về khoa học địa chấn cũng là những kiến thức rất cơ bản về các khoa học trái đất và việc phát triển rất nhanh của các ngành khoa học đặc biệt là ngành khoa học thông tin trong những năm gần đây đã kéo theo các bộ môn địa chấn như địa chấn lớn (nghiên cứu về động đất), địa chấn thăm dò trong việc tìm kiếm khoáng sản có ích (đặc biệt là ngành thăm dò và khai thác dầu khí) và các ngành khoa học khác phát triển nhờ vào những phần mềm trong việc sử dụng máy tính để minh giải các tài liệu khảo sát . Đặc biệt trong thời gian gần đây với những thảm hoạ rất to lớn về động đất và sóng thần tại các nước nam Á¸đã cho thấy viêc nắm vững đầy đủ các kiến thức về truyền sóng để hiểu được các nguyên nhân tác hại cũng như có các biện pháp khắc phục hoặc hạn chế những tác hại do động đất và sóng thần gây ra và đặc biệt công việc này cũng đòi hỏi sự hiểu biết đầy đủ các quá trình truyền sóng đàn hồi trong trái đất cũng như các quá trình vật lý tại các nguồn chấn tiêu của động đất. Quyển sách gồm 2 phần: Phần 1: Địa chấn học (những vấn đề chung về địa chấn), với những kiến thức về ứng suất và biến dạng, dao động đàn hồi và truyền sóng, các loại sóng đàn hồi, sóng địa chấn bên trong trái đất, những quá trình xẩy ra tại chấn tiêu động đất, đồng thời là những khái quát về các hoạt động động đất trên thế giới. Phần 2: Động đất tại Việt Nam gồm một số kết quả nghiên cứu về động đất ở nước ta cho đến nay như: mạng lưới các trạm quan sát, các nghiên cứu phụ trợ gồm thang magnhitude, cơ cấu chấn tiêu, bản đồ phân vùng động đất và các hoạt động khác có liên quan như núi lửa và sóng thần. Việc biên soạn quyển sách được tiến hành trong một thời gian ngắn cho nên chắc chắn không tránh khỏi những sai sót và tác giả mong bạn đọc lượng thứ. Tác giả [...]... số động đất được coi là mẫu có giá trị p* (Δ) tức sự phụ thuộc của mật độ dòng năng lượng dao động từ khoảng cách chấn tâm Δ Nếu một vài động đất khác ta xác định được mật độ dòng năng lượng p, và nếu quá trình dao động của cả 2 loại động đất là giống nhau như đặc trưng dao động và độ kéo dài thì khi biết được khoảng cách chấn tâm ta có thể tìm tỷ số p/p* và từ đó ta có thể xác định những động đất. .. đất này mạnh hơn động đất mẫu là bao nhiêu lần Với sóng đàn hồi x u = A cos ω (t - ⎯ ) , vp thì mật độ dòng năng lượng trung bình p sẽ là p = 2 π2 vp ρA2/T2 Với các động đất có thể đặc trưng bằng các dao động điều hoà thì thay cho mật độ dòng năng lượng ta sử dụng đại lượng ( A/T )* cho động đất mẫu còn đại lượng (A/T ) cho động đất cần đánh giá khi đó ta có giá trị magnhitude của động đất này như sau:... chuyển sẽ nhỏ hơn x,y và z nên bỏ qua các thừa số bình phương của u,v và w 10 Phạm Văn Thục và biểu thức trên có thể viết: _ r1 = √ x2 + 2ux + y2 + 2vy + z2 + 2 wz , cũng do u,v và w nhỏ hơn x,y,z nên: r1 = r + ux + vy + wz ⎯⎯⎯⎯⎯ r Biễu diễn các giá trị u ,v và w từ (1.4) và (1.5) ta có: 2ϕ γrr = ⎯⎯ r2 Ta biết rằng x/r, y/r và z/r là cosin của góc giữa phương của r và trục toạ độ, công... lỏng và khí thì phản ứng chỉ còn lại là chống lại sự biến đổi thể tích Sự truyền các dao động này được gọi là sóng âm hay sóng dọc Trong một môi trường thực do sự phân lớp nên các dao động khi truyền sẽ trở nên phức tạp hơn nhiều, các lớp trong vỏ trái đất khi một sóng dọc truyền tới thì tại mặt phân giới sẽ xuất hiện tới 4 loại sóng gồm 2 sóng phản xạ dọc và ngang và cũng ngần ấy sóng khúc xạ, và điều... đàn hồi và cả biến dạng dẻo, điều này phụ thuộc vào tính chất của vật chất cấu tạo nên vật và cả độ lớn cũng như tính chất của lực tác động vào như độ kéo dài, nhiệt độ và áp suất cũng như độ nhanh chậm của sự thay đổi lực và lúc đó vật chịu chủ yếu là biến dạng đàn hồi hoặc biến dạng dẻo (Savarenski E F., Kirnos D.P.1955, Jaeger J.C.,1956, Jeffreys H 1959, Savarenski E F.,1972.) 1.1 Ứng suất và đàn... trục x và có độ dài trước khi bị biến dạng là Δx và sau khi bị biến dạng là Δx + Δu = Δx (1 + γxx) cũng tương tự ta có γyy và γzz, chúng đặc trưng cho sự kéo dài của các đoạn Δy và Δz hướng theo trục y và z Hình hộp thể tích V với các cạnh Δx, Δy và Δz có thể tích trước khi bị biến dạng là V= Δx Δy Δz và sau khi bị biến dạng là: V+ ΔV = Δx ( 1 + γxx) Δy ( 1 + γyy ) Δz ( 1 + γzz ) Khi thừa số γxx và các... đàn hồi .3 1.2 Ứng suất và biến dạng .10 1.2.1 Sự liên hệ giữa ứng suất và biến dạng 10 1.2.2 Hệ số đàn hồi .12 Chương II PHƯƠNG TRÌNH SÓNG, SÓNG DỌC VÀ SÓNG NGANG Sóng địa chấn là một dạng dao động rất phức tạp được truyền qua một môi trường vật chất, nếu môi trường là rắn sẽ gây ra 2 loại lực cản, một là chống lại sự biến đổi thể tích và hai là chống lại sự xê dịch của... cơ chế của động đất cả về mặt vĩ mô và vi mô 1.1.1 Ứng suất và các biểu diễn Một vật rắn có thể tích V, bị giới hạn trong một mặt S và có mật độ ρ, dưới tác dụng của một ngoại lực vật bị biến dạng, trong vật thể có chỗ bị nén ép ,có chỗ bị kéo căng và có chỗ bị uốn cong tức vật đã ở trong trạng thái ứng suất, cho nên người ta nói biến dạng đàn hồi là 2 Phạm Văn Thục hệ quả của ứng suất và được gọi... Sóng phẳng đồng nhất là tại mỗi thời điểm t sóng có vị trí hình học với biên độ và pha bằng nhau so với sóng ban đầu Xét một sóng phẳng đồng nhất truyền dọc theo trục ξ ≥ 0, đối với sóng dọc ta có thể viết ξ u ( ξ, t ) = f ( t - ⎯ ) vp Hình 2.1 Biểu diễn một sóng phẳng đồng nhất Giả sử trục ξ (hình 2.1) hợp với trục x1 ,y1 và z các góc α, β và γ Tại điểm C có chiều dài là ξ và là tổng hình chiếu của... mật độ ρ và các modul đàn hồi λ và μ, trong đó đặt dọc theo trục x một hình lăng trụ có chiều dài là Δx và tiết diện ngang S Sóng dọc phẳng có dịch chuyển u và sóng ngang có dịch chuyển là v tức: x x v = f(t - ⎯ ) u = f ( t - ⎯ ) và vp vs Đối với sóng phẳng sự liên hệ giữa ứng suất và biến dạng được thể hiện: ∂u τxx = ( λ + 2μ) γxx γxx = ⎯ , ∂x ∂v τxy = μ γxy γxy = ⎯ , ∂x 22 Phạm Văn Thục và do đó . NHIÊN V MÔI TRƯờNG VIệT NAM Nh xuất Bản khoa học tự nhiên v công nghệ Viện khoa học v công nghệ việt nam địa chấn học v động đất tại việt nam ViÖn khoa häc vμ c«ng nghÖ viÖt nam bé s¸ch chuyªn. hồi, sóng địa chấn bên trong trái đất, những quá trình xẩy ra tại chấn tiêu động đất, đồng thời là những khái quát về các hoạt động động đất trên thế giới. Phần 2: Động đất tại Việt Nam gồm. từ nhiều nguồn và đến từ nhiều bộ môn khoa học khác nhau có liên quan như địa chấn thăm dò, vật lý và kỹ thuật …cho nên quyển sách: " Địa Chấn Học và Động Đất tại Việt Nam& quot; được biên