CHUYỂN ĐỘNG KIẾN TẠO HIỆN ĐẠI VÀ ĐỊA ĐỘNG LỰC HIỆN ĐẠI BIỂN ĐÔNG VÀ KHU VỰC KẾ CẬN

Từ đó, trên cơ sở chuỗi số liệu đo các chu kỳ, có thể tính được biên độ dịch chuyển của điểm xẩy ra trong khoảng thời gian giữa các chu kỳ đo và tiếp theo khái quát được vận tốc chuyển d

Chương 5

CHUYỂN ĐỘNG KIẾN TẠO HIỆN ĐẠI VÀ ĐỊA ĐỘNG LỰC

HIỆN ĐẠI BIỂN ĐÔNG VÀ KHU VỰC KẾ CẬN

5.1 CHUYỂN ĐỘNG KIẾN TẠO HIỆN ĐẠI TRÊN BIỂN ĐÔNG VÀ KHU VỰC KẾ CẬN 5.1.1 Chuyển động kiến tạo hiện đại xung quanh khu vực nghiên cứu

Để xác định được tốc độ chuyển dịch kiến tạo hiện đại, các phương pháp trắc địa truyền thống từng được sử dụng như phương pháp đo thuỷ chuẩn và phương pháp tam giác đạc Trong qui mô nhỏ các phương pháp trên có độ chính xác cao nhưng tỏ ra hạn chế trên một qui mô rộng lớn Để liên kết trên diện rộng, các phương pháp trắc địa không gian như DOPPLER, VLBI, định vị toàn cầu GPS đã được áp dụng Ngày nay, GPS đã trở thành công nghệ chủ đạo trong nghiên cứu định lượng chuyển động hiện đại vỏ Trái đất, đó là nhờ những tính năng vượt trội của nó so với các thiết bị đo đạc kinh điển như quang cơ hay quang điện (máy kinh vĩ, máy đo xa điện quang, toàn đạc điện tử, v.v ) Công nghệ GPS cho phép đo tới khoảng cách tuỳ ý và với độ chính xác rất cao, sai số tương đối có thể đạt đến 10-9 Đo đạc bằng GPS không đòi hỏi tầm nhìn thông giữa các điểm như khi sử dụng các thiết bị kinh điển; điều này có nghĩa là không cần thiết phải bố trí điểm đo trên đỉnh núi, không phải xây dựng tháp để đặt máy và tiêu ngắm, ngược lại có thể chọn bố trí điểm đo ở những nơi mà mục tiêu nghiên cứu yêu cầu và tiện lợi cho công tác đo đạc

Số liệu đo GPS tại mỗi chu kỳ cho phép xác định các thành phần toạ độ của điểm đo cùng với sai số trung phương toạ độ ứng với thời gian đo Từ đó, trên cơ sở chuỗi số liệu đo các chu kỳ, có thể tính được biên độ dịch chuyển của điểm xẩy ra trong khoảng thời gian giữa các chu kỳ đo và tiếp theo khái quát được vận tốc chuyển dịch trung bình hàng năm của điểm, của khối cấu trúc và vận tốc biến dạng tại một địa phương cụ thể Tuỳ thuộc hệ quy chiếu mà đây có thể là chuyển dịch tuyệt đối trong Khung quy chiếu Trái đất quốc tế (ITRF) hay chuyển dịch tương đối giữa các khối kiến tạo

Trên phạm vi toàn cầu, thông qua mạng lưới quan trắc liên tục, IGS (Intemational

GPS Service - Tổ chức dịch vụ GPS Quốc tế phục vụ Địa động lực) đã thu được hệ thống các

số liệu và được xử lý tại trường Đại học Công nghệ California (California Institute of Technology) với sự hợp tác chặt chẽ với cơ quan Hàng không và Vũ trụ Mỹ, đã xác định được vận tốc và xây dựng được sơ đồ chuyển dịch trên quy mô toàn cầu và của nhiều khu vực (mảng) khác nhau (Hình 5.1)

Hình 5.1: Vận tốc và hướng dịch chuyển của các mảng kiến tạo được xử lý bởi Tổ chức Dịch

vụ GPS Quốc tế phục vụ địa động lực

Nghiên cứu về khu vực Đông Nam Á, đề án GEODYSSEA đánh dấu một bước ngoặt

quan trọng trong việc ứng dụng công nghệ GPS vào nghiên cứu sự chuyển động của các mảng

và biến dạng vỏ Trái đất nhằm giảm thiểu tai biến thiên nhiên trong khu vực Đề án này là sự hợp tác giữa các nhà khoa học của Châu Âu (với sự tham gia của 19 cơ quan nghiên cứu khoa học thuộc 6 nước Châu Âu: Đức, Pháp, Hà Lan, Bỉ, Anh và Ý) và các nhà khoa học thuộc 8 nước ASEAN, với sự tài trợ của Liên hiệp Châu Âu Đề án này đã thiết lập mạng lưới 43 trạm

đo GPS tại các nước Indonesia, Malaysia, Philipin, Brunei và Việt Nam (Hình 5.2) Đề án đã tiến hành 2 chu kỳ đo GPS đồng thời tại các điểm với 5 ca đo liên tục 24 giờ vào cuối tháng

11 năm 1994 và cuối tháng 4 năm 1996 và đã xử lý, tính toán các chuỗi số liệu đo

Tháng 4 năm 1998, Đề án GEODYSSEA đã tổ chức hội nghị tổng kết đã thông qua báo cáo chung cùng các báo cáo chuyên đề và đã kiến nghị thêm một chu kỳ đo trên toàn lưới Công việc này đã được thực hiện vào tháng 11/1998 với chương trình đo giống như hai lần trước

Theo báo cáo chung (Wilson và nnk., 1998) [267] thì kết quả của Đề án đã xây dựng được trường vận tốc chuyển động ngang của các điểm đo trong ITRF-94 với sai số trong khoảng ~3mm/năm (Hình 5.2) Trường vận tốc này là khung cảnh toàn diện về chuyển động hiện đại khu vực lần đầu tiên có được Kết quả này đã thể hiện các đặc điểm động học đo được ở khu vực Đông Nam Á liên quan đến chuyển động của 3 mảng chính là SUNDA, INDO-AUSTRALIA và PHILIPIN Vị trí hội tụ của 3 mảng nằm ngay phía đông đảo Sulawesi của Indonesia Xét trên hệ tọa độ toàn cầu ITRF 94 thì mảng INDO-AUSTRALIA đang chuyển động về phía trước và chui dưới SUNDA theo hướng đông bắc với vận tốc khoảng 7cm/năm, dọc theo địa hào Java; trong khi đó, từ phía đông nam, mảng Philipin đang trượt chui xuống dưới Sunda theo hướng tây bắc với vận tốc 7cm/năm ở phía bắc và 9cm/năm

ở phần phía nam (Chamot-rooke và nnk., 1998; Rangin và nnk., 1999) [44][209]

Hình 5.2: Độ lớn và hướng của các vector chuyển dịch kiến tạo hiện đại khu vực Đông Nam

Á và kế cận (kết quả đề án GEODYSSEA chu kỳ 94-96), [267]

Mặc dù mạng lưới được phân tích trong đề án GEODYSSEA (Hình 5.2), có kích thước 4000 x 4000 km đã bao phủ các đới kiến tạo mảng chính ở Đông Nam Á Các kết quả của Michel & nnk [2001] [140] từ 3 chu kỳ đo trong các năm 1994, 1996 và 1998 vẫn thiếu

độ phủ và độ chính xác cần thiết để phân biệt tại những nơi bất kỳ giữa các trạm đo trên các khối và các trạm trong các đới đang biến dạng Bởi vậy từ năm 1998 hệ thống GPS ở Đông Nam Á đã được mở rộng đáng kể với cả các điểm đo theo chu kỳ và các trạm đo lặp liên tục Điều này được hoàn thành nhờ việc triển khai các đo đạc GPS mới với các cơ quan địa

phương và nhờ việc chia sẻ dữ liệu trong khu vực EU-ASEAN nhờ Đề án SEAMERGES

(Southeast Asia: Mastering Environmental Research with Geodetic Space Techniques) Việc này tạo nên một tập hợp số liệu thống nhất kéo dài trong một thập kỷ và bao gồm các số liệu

từ hơn 100 điểm Tất cả các số liệu này đã được Altamimi & nnk., (2002) [5] xử lý lại, sử dụng các phần mềm, các kỹ thuật xử lý tối tân nhất khi đó để thu được trường tốc độ GPS khu vực trong khung quy chiếu ITRF 2000

Trong đó, phần lưới đo được mở rộng trong 3 khu vực (các khung trong Hình 5.3), với tổng số ~60 điểm: 6 điểm THAICA và 6 trạm đo GAME-T liên tục [Takiguchi & nnk, 2000; Iwakuni & nnk, 2004] [227] [99] ở Thái Lan (Khung 1), 4 điểm mới ở Myanmar [Vigny & nnk, 2003] [250] (Khung 1), 18 trạm đo liên tục MASS tại Malaysia (Khung 2), 20 điểm đo theo chu kỳ và 6 trạm đo liên tục tại Sulawesi (Khung 3), và 2 trạm đo liên tục (Java và Sumatra) tại Indonesia Bảng 5.1 thể hiện khối lượng hàng năm của cơ sở dữ liệu GPS của mạng lưới trên Các số liệu được thu thập trong khoảng từ 27/11/1994 đến 25/12/2004 Các điểm được đo từ 3 đến 9 ngày theo kiểu đo lặp theo chu kỳ hoặc liên tục từ 5 đến 7 năm (Indonesia, Malaysia, và Thái Lan)

Hình 5.3: Mạng lưới GPS ở Đông Nam Á từ 1994-2004 Các tam giác nhạt thể hiện các điểm

GEODYSSEA, các tam giác đậm thể hiện các điểm mới thiết lập Các trạm IGS liên tục tính trong ITRF2000 được đánh dấu bằng các dấu vuông đậm Ba khung đánh số thể hiện cho 3

khu vực: (1) Thái Lan, (2) Malaysia, và (3) Sulawesi, Indonesia TheoSimons và nnk., [219]

Bảng 5.1 Tổng hợp các điểm có thể có dữ liệu GPS giai đoạn 1994–2004

Các số liệu GPS 2 tần từ các mạng lưới đầy đủ (Đông Nam Á + IGS toàn cầu) được

xử lý lại một cách đồng bộ sử dụng phần mềm GIPSY-OASIS II được phát triển tại Jet Propulsion Laboratory (JPL) Thủ thuật định vị điểm chính xác PPP-(Precise Point Positioning strategy) được áp dụng do nó thích hợp một cách lý tưởng với mạng lưới lớn và không đều Thủ thuật PPP yêu cầu quỹ đạo và đồng hồ GPS phù hợp, cùng với các thông số quay của Trái đất lấy từ JPL

Hình 5.4: Tốc độ SEAMERGES GPS so với Sundaland [219]

Kết quả xử lý và tính toán dữ liệu GPS khu vực Đông Nam Á sau 10 năm từ

1994-2004 bao gồm dữ liệu của cả đề án GEODYSSEA với một mạng lưới GPS dày đặc hơn các nghiên cứu trước đây, Simons và nnk., (2007) [219] cho rằng:

Kết quả về trường vector vận tốc ở Đông Nam Á có độ chính xác chưa từng thấy (unprecedented) ~1 mm/yr với độ tin cậy 95%, phủ toàn bộ Đông Nam Á, và bao gồm các kết quả chưa được công bố từ các mạng lưới nhỏ hơn của Malaysia, Thái Lan, và Sulawesi (Hình 5.4 và các hình kết quả khác xem Simons và nnk., 2007) [219]

Từ phân tích cặp (coupled analysis) về các tensor tốc độ biến dạng và tốc độ dư, ta có thể định ra một đới có tốc độ biến dạng rất thấp và 28 độ dư nhỏ hơn 3 mm/yr, chúng cấu thành nên nhân không biến dạng của khối Sundaland, khối mà trước đây được phát hiện thành công với mạng lưới GEODYSSEA Mật độ các trạm của mạng lưới này kết hợp với các đợt

đo lặp tạo nên một lời giải tốt hơn cho ranh giới của Sundaland cũng như vận động tương đối của nó so với vùng kiến tạo vây quanh

Nhân của Sundaland chiếm Indochina, Malaysian peninsula, Sunda shelf, phần ĐN của Sumatra, phần tây và bắc của Java, và phần lớn Borneo Khối này được bao ở phía tây bởi đứt gãy Sagaing ở Myanmar, đứt gãy mà nối đứt gãy Great Sumatra qua Andaman pull-apart

Về phía nam các ranh giới là máng Sunda và phía đông của kinh tuyến 110o E đới đứt gãy trượt bằng Java Về phía đông của Borneo Makassar Strait bao Sundaland và ngoại trừ Sulawesi Đầu mút phía bắc của Borneo bị ngăn cách khỏi Sundaland bởi hoạt động đứt gẫy ngang qua Borneo- ‘‘Trans-Borneo’’ tiến về phía máng Borneo TB đang hoạt động và ra xa ngoài khơi hoạt động đứt gãy phương TB-ĐN nối với Sulu Ridge Phần bắc của Moluccas, các ranh giới phía đông của khối Sundaland là các máng Sulu, Negros, và Manila nằm ở phía tây của quần đảo Philippine Về phía bắc, giới hạn này đặc trưng bởi đới biến dạng quanh Eastern Himalayan Syntaxis và đông của kinh tuyến 103oE bởi đứt gãy Sông Hồng với Nam Trung Hoa Mặc dù khối Sundaland thể hiện là một thực thể kiến tạo độc lập, tốc độ biến dạng nội mảng cao trong các ranh giới mảng rộng (>600 km) đặc biệt ở đới hút chìm nông của mảng Australia bên dưới Sumatra Kiểu biến dạng phổ biến này (1-3 mm/yr) bên trong nhân Sundaland chủ yếu do quá trình tích luỹ đàn hồi (elastic loading) ở các ranh giới được nêu trước đó

Tính toán cực xác nhận rằng khối Sundaland đang quay theo chiều kim đồng hồ so với

Âu Á (nghĩa là platform European-Siberian xác định từ GPS của Calais & nnk [2003]) với tốc

độ lần lượt 6 đến 9 mm/yr từ phía nam tới phía bắc, hoặc nhanh hơn ~1–2 mm/yr nếu so với

Âu Á trong NUVEL-1A-NNR So với Nam Trung Hoa, vận động của Sundaland là nhỏ hơn (<5 mm/yr) nhưng vẫn đáng kể và thể hiện bởi một cực xoay tương đối nằm gần ranh giới của chúng, đứt gãy Sông Hồng Bởi vậy, vận động trượt bằng phải ~2 mm/yr được accommodated bởi RRF ở phía đông kinh tuyến 103o, đi kèm bởi thành phần ép ngang (transpressive), thành phần này giảm gần như tới không ở Biển Đông Bởi vậy khối Sundaland được ngăn cách khỏi nền Siberian (vẫn là một phần của Âu Á) bởi ít nhất một (khối bắc và Nam Trung Hoa [Calais

& nnk 2003]) [36] nhưng có thể là hai (Amuria/Bắc Trung Hoa và khối Nam Trung Hoa độc lập [Shen & nnk, 2005]) [216] Sự có mặt của các vi khối này xác nhận rằng toàn bộ lục địa Châu Á biến dạng chủ yếu liên quan với đụng độ Ấn Độ - Âu Á Các kết quả mới này chỉ ra rằng ít nhất ở xa so với bản thân đới đụng độ collision, thạch quyển không thể hiện là môi trường nhớt (viscous medium) mà cho thấy rõ là các vi khối cứng nằm ở khoanh vùng biến dạng dọc theo các đới đứt gãy hẹp Tuy nhiên, các kết quả được trình bày ở đây cũng cho thấy rằng vận động được accommodated bởi các đứt gãy này, đặc biệt là đứt gãy Sông Hồng, là nhỏ hơn nhiều những gì dự đoán bởi mô hình thúc trượt Bởi vậy có thể kết luận rằng cả quá trình làm dày vỏ ở khu vực đụng độ và thúc trượt của các khối ở Đông Á (Sundaland, Nam Trung Hoa, Amuria) đóng góp vào sự tương tác kiến tạo mảng trong bối cảnh đụng độ Ấn Úc

- Âu Á

Trong phạm vi quốc gia, đặc biệt là Trung Quốc để giám sát sự biến dạng lớp vỏ Trái đất và giảm thiểu tai biến động đất, mạng lưới quan sát chuyển động lớp vỏ Trái đất (Crustal Movement Observation Network of China-CMONOC) giai đoạn 1 đã được thiết lập trong suốt thời kỳ từ năm 1997 đến năm 2000 Mạng lưới này bao gồm 27 trạm đo GPS liên tục phục vụ làm trạm chuẩn và hơn 1100 các trạm chiến dịch khác phân bố khắp nơi trên lục địa Trung Quốc, với mật độ tương đối cao hơn ở xung quanh các đới đứt gãy hoạt động Các trạm liên tục được quan sát từ năm 1998, trong đó có 6 trạm (BJFS, LHSA, KMIN, SHAO, URUM, WUHN) đang được dùng làm trạm IGS Hơn 1100 các trạm chiến dịch đều được

thiết kế giống nhau cả về kiểu máy thu và ăng ten đã hoàn thành 3 chiến dịch đo vào các năm

1999, 2001 và 2004

Trong mỗi chiến dịch đo, các trạm đo liên tục ít nhất là 4 ngày và chất lượng được đảm bảo tốt Dữ liệu GPS đó được phân tích theo 3 bước [Shen và nnk., 2000] [217] Thứ nhất, dữ liệu về phase được giải quyết “ép buộc lỏng lẻo” theo từng ngày cho từng vị trí trạm

và cho quỹ đạo vệ tinh bằng việc sử dụng phần mềm GAMIT [King and Bock, 2000] [103] Thứ 2, những lời giải hàng ngày cho vùng được kết hợp với những lời giải toàn cầu được tính toán bởi trung tâm Scripps Orbital and Position Analysis Center (SOPAC, http://sopac.ucsd.edu/) sử dụng phần mềm GLOBK Thứ 3, vị trí và tốc độ các trạm đo là được ước tính nhờ phép lọc Kalman bằng việc sử dụng phần mềm QOCA (http://gipsy.jpl.nasa.gov/qoca/) Giải quyết về vận tốc được xử lý trong hệ toạ độ toàn cầu ITRF2000-NNR [Altamimi và nnk., 2002] [5], chúng được thực hiện bởi sự chọn lựa cẩn thận

16 trạm IGS trên phạm vi toàn thế giới (7 ở Bắc Mỹ, 3 ở Australia, 4 ở Châu Âu, 1 ở Thái Bình Dương và 1 ở Antarctica) Các trạm chuẩn này có độ lệch chuẩn của các thành phần năm ngang là nhỏ hơn 0.5mm/năm trong hệ tọa độ toàn cầu ITRF 2000 Khi ràng buộc giá trị tốc

độ của các trạm thuộc mạng lưới CMONOC trong hệ toạ độ toàn cầu ITRF2000-NNR với sai

số theo thứ tự theo hướng đông, hướng bắc và chiều cao lần lượt là 2, 2, và 4mm/ năm Trường vận tốc có thể được chuyển đổi trong khung tham chiếu tham khảo có tính chất vùng (ví dụ với sự lưu tâm với mảng Âu Á hoặc mảng Nam Trung Hoa) - điểm đó phải tương đối

ổn định và chuyện động của điểm đó là đại diện cho khối

Nhiều nhà nghiên cứu đã sử dụng các dữ liệu GPS của mạng lưới CMONOC này và kết hợp với các dữ liệu GPS từ các dự án khác thực hiện trên dãy Himalaya và vùng lân cận

để xử lý, phân tích và tính toán biến dạng hiện đại của vỏ Trái đất khu vực, nó cung cấp cho chúng ta những cách hiểu cơ bản về các mô hình biến dạng của lớp vỏ trong vùng [Chen và nnk., 2000; Wang và nnk., 2001, Vigny và nnk., 2003; Zhang và nnk., 2004] [46] [261] [250] [276] (Hình 5.5)

Hình 5.5: Trường vận tốc chuyển dịch lớp vỏ theo tài liệu GPS của dự án CMONOC kết thúc

giai đoạn 1

Đặc biệt trong công bố gần đây Zheng-Kang Shen và nnk., (2005) [216], bằng việc tổng hợp các dữ liệu GPS của mạng lưới CMONOC và các dự án khác từ 1998-2004 và đã tính toán tốc độ chuyển dịch hiện đại xung quanh rìa đông nam cao nguyên Tây Tạng Kết quả thể hiện trường biến dạng phức tạp của lớp vỏ là các chấn đoạn trong các khối kiến tạo ở nhiều mức độ khác nhau, được phân cắt bởi các đứt gãy trượt bằng và các đứt gãy trượt ngang tách (Hình 5.6) Đáng kể nhất là biến dạng trượt trái dọc đứt gãy Xianshuihe với tốc độ 10-11mm/năm, dọc đới đứt gãy Anninghe-Zemuhe-Xiaojiang là 7mm/năm, chuyển động trượt phải 2mm/năm dọc theo đới đứt gãy tây bắc gần phía nam chấn đoạn đứt gãy sông Lancang

và trượt trái 3mm/năm dọc đứt gãy Lijiang Kết quả cũng thể hiện sự biến dạng dọc chấn đoạn phía nam của đứt gãy Sông Hồng xuất hiện không đáng kể ở hiện tại Khu vực phía nam và phía tây của hệ thống đứt gãy Xianshuihe-Xiaojiang chuyển động về phía đông bị chặn bởi khối nam Trung Hoa ở phía đông - chuyển động từ phía đông về phía nam so với phần nam Trung Hoa, kết quả nó bị chuyển động quay theo chiều kim đồng hồ so với khối bên trong Hoạt động biến dạng đó đã làm biến dạng hai khu vực mà trước đó không biến dạng: một là khu song song với đứt gãy Longmenshan 150km về phía tây bắc bị chuyển dịch phải với tốc

độ 4-6mm/năm và phần lục địa phía nam-tây nam của đứt gãy Xiaojiang giới hạn bởi đứt gãy Sông Hồng chuyển dịch trái với tốc độ 7mm/năm

Hình 5.6: Trường vận tốc theo tài liệu GPS của mảng Vân Nam - Sichuan

(Z.K.Shen và nnk., 2005) [216]

Để tiếp tục theo dõi sự biến dạng lớp vỏ với độ phân giải cao hơn cả về không gian và thời gian, và tạo cơ sở dữ liệu trên toàn Trung Quốc cho nhiều ứng dụng của GPS như nghiên cứu khí tượng, thời tiết, Hiện giờ giai đoạn 2 của mạng lưới CMONOC đã và đang được tiến hành từ cuối năm 2006 Theo kế hoạch thì sẽ mở rộng thêm 260 trạm đo GPS liên tục và các chiến dịch đo với khoảng 1000 trạm GPS khác (Hình 5.7)

Hình 5.7: Các trạm GPS của dự án CMONOC giai đoạn 2

Ở Nhật Bản, cũng đã đầu tư rất lớn cho việc xây dựng mạng lưới đo GPS ở rìa Tây

Thái Bình Dương, đồng thời xây dựng mạng lưới quan sát GPS liên tục được thiết lập từ tháng 10/1994 nhằm giám sát biến dạng lớp vỏ Trái đất và các hệ quả của nó như động đất, núi lửa, với 215 trạm đo GPS liên tục trên toàn thể quần đảo Nhật Bản Đến tháng 3/1996, số trạm GPS đã lên tới 640 trạm; và đến cuối năm 1996 đã có 1000 trạm GPS Với sự mở rộng này, quần đảo Nhật Bản đã được bao phủ mạng lưới các trạm GPS dày đặc với khoảng cách trung bình giữa các trạm là 20km Như vậy, hiện nay mạng lưới GPS quốc gia Nhật có mật độ lớn nhất trên thế giới Dữ liệu các trạm đo được truyền trực tiếp bằng modem về trung tâm tại thủ đô Tokyo và được xử lý theo hai cách là xử lý theo thời gian thực - xử lý trực tuyến với lịch thiên văn quảng bá và xử lý độc lập với lịch thiên văn chính xác Các dữ liệu được xử lý

tự động trực tuyến bằng phần mềm BERNESE cứ sau khoảng thời gian đo là 12 giờ và xử lý độc lập với lịch thiên văn chính xác bởi phần mềm GAMIT với thời gian đo là 24 giờ Kết quả tính toán độ lớn và véc tơ chuyển dịch trên toàn lãnh thổ Nhật Bản từ 01/04/1996 đến 24/02/2001 được thể hiện như hình 5.8

Ở Philippin cũng đã tiến hành đo GPS tại hàng chục điểm thuộc các đảo của quần đảo Philipin Đặc biệt, các dữ liệu đo GPS khu vực đảo Luzon và vùng kế cận được Gerald Galgana và nnk, (2007) [68] thu thập và tính toán xử lý trong công trình nghiên cứu phân tích biến dạng khu vực đảo Luzon bao gồm các chu kỳ đo lặp của lưới GPS khu vực Luzon cũng như các mạng lưới nhỏ hơn quanh đứt gãy Marikina và các núi lửa hoạt động Taal, Pinatubo,

và Mayon ([Thibault, 1999], [Beavan và nnk., 2001], [Bartel và nnk., 2003]) [235] [19] [13] Toàn bộ mạng lưới GPS Luzon bao gồm 52 trạm (Hình 5.9 và 5.10), hầu hết trong số đó được lựa chọn từ các mốc của Mạng quy chiếu GPS Philippine (thành lập năm 1992) Các điểm đo

sử dụng máy đo 2 tần số qua các chu kỳ đo 1996, 1998, 1999 và 2002 Các trạm này được kết nối với các trạm GPS đo liên tục PIMO và MMA8, cả hai nằm ở Metro Manila Quá trình xử

lý số liệu đo các chu kỳ đã được tiến hành bước đầu bởi Thibault (1999) và Bartel (2003) [235] [13], sử dụng phần mềm BERNESE Trong công trình nghiên cứu phân tích biến dạng khu vực đảo Luzon của Gerald Galgana và nnk, (2007) [68] đã tiếp quản quá trình xử lý các

số liệu năm 2002, cũng như xử lý lại số liệu GPS các năm từ 1996-1999 sử dụng phần mềm GIPSY-OASIS II

Hình 5.8: Tốc độ chuyển dịch trung bình hàng năm theo dữ liệu của mạng lưới quan sát GPS

liên tục Nhật Bản chu kỳ từ 4/1996 đến 2/2001 (theo Gamal El-Fiky và Teruyuki Kato, 2006)

Trường vận tốc GPS quan sát được (Hình 5.9), được thể hiện trong khung quy chiếu với trạm MMA8 ở Manila được cố định, cung cấp bằng chứng về biến dạng nội cung mạnh

mẽ Trường vận tốc ngang chỉ ra vận động tương đối phương BTB với tốc độ 35–45 mm

yr− 1 ở ĐB Luzon, có lẽ do kết quả của trượt cắt dọc theo đứt gãy Philippine, trong khi vận tốc của các điểm ở TB Luzon thể hiện vận động thiên về phía TB hơn với tốc độ giảm nhẹ Sự vận động tương phản này có thể do dịch trượt khác nhau dọc theo các đứt hãy nhánh thuộc đứt gãy Philippine (Hình 5.9 và 5.10) Vận động quan sát được ở ĐN Luzon chỉ ra phương gần như về phía bắc với tốc độ 35 mm yr− 1, một lần nữa, do kết quả của sự trượt cắt dọc theo phần trung tâm của đứt gãy Philippine, trong khi các trạm ở TN Luzon thể hiện tốc độ theo phương đông và bắc vận tốc 4–10 mm yr− 1 có thể liên quan với biến dạng chậm tương đối dọc theo Macolod Corridor Các điểm ở trung Luzon gần đứt gãy Philippine thể hiện vận tốc phương TB với độ lớn 20–30 mm yr− 1 Điều này làm giảm vận tốc từ biến dạng đàn hồi liên quan với quá trình kết cặp dọc theo các đoạn bị khoá của đứt gãy Philippine

Hình 5.9: Bản đồ các vector vận tốc GPS quan sát được, với các elip sai số 95% tương ứng

Vận tốc được thể hiện so với trạm MMA8 ở (trên khối CLUZ) Gerald Galgana và nnk,

(2007) [68]

Hình 5.10: Bản đồ các vector vận tốc GPS quan sát được, với các elip sai số 95% tương ứng

Vận tốc được thể hiện so với SUND Gerald Galgana và nnk, (2007) [68]

Ở Đài Loan hiện đang triển khai hệ thống đo gia tốc rung động và hàng trăm trạm đo GPS liên tục cùng với hàng trăm trạm địa chấn băng thông rộng được sự trợ giúp của Nhật Bản (JICA) và Cộng đồng chung Châu Âu Theo Shui-Beih Yu và nnk (1996) [273b] thì trong chu kỳ 1990-1995, mạng lưới 131 trạm đo GPS của Đài Loan đã tiến hành được từ 4-6 chiến dịch đo lặp Kết quả đã tính được tốc độ chuyển dịch khu vực phía nam Đài Loan vào khoảng từ 56-82mm/năm và phía bắc vào khoảng 30mm/năm

Hình 5.11: Trường vận tốc GPS Đài Loan đối với khu vực Paisha (trạm S01R) (Ya-Ju Hsu và

nnk., 2009)[93]

Tiếp đến Ya-Ju Hsu và nnk., (2009) [93] cũng bằng việc tính toán dữ liệu GPS của

195 trạm chiến dịch và 17 trạm liên tục từ năm 1993-1999 do Viện Khoa học Trái đất (IES),

Bộ Nội vụ (MOI-Ministry of the Interior) và các Viện khoa học khác thu thập Hầu hết các trạm chiến dịch được đo lặp ít nhất là 5 lần trong suốt chu kỳ 1993-1999 Các dữ liệu được xử

lý bằng phần mềm BERNESSE 4.2 với khung tham chiếu là ITRF 97 Kết quả (so với trạm GPS liên tục S01R) cho thấy hầu hết khu vực phía bắc Đài Loan có tốc độ nhỏ hơn 5mm/năm,

~25mm/năm ở khu vực trung tâm và lên tới ~40mm/năm ở khu vực phía nam Đài Loan (Hình 5.11)

Tại Indonesia, đã từ lâu các nhà khoa học của Mỹ, Anh, Pháp, Đức đã quan tâm nghiên chuyển động kiến tạo trẻ Các nghiên cứu của Mỹ tập trung vào đo GPS và các ám tiêu san hô để suy ra tốc độ nâng hay lún hạ của vùng liên quan tới đới hút chìm, từ đó suy ra tốc

độ hút chìm của mảng Ấn - Úc vào mảng Âu -Á Đáng lưu ý là công trình của Bock và nnk., (2003) [25], bằng việc tổng hợp các kết quả đo GPS từ năm 1991 đến năm 2001, với hơn 150 trạm đo trên khắp lãnh thổ Indonesia và được xử lý trong Hệ quy chiếu toàn cầu ITRF 2000 bởi phần mềm GAMIT 9.94 (King and Bock, 2000) [103] và GLOBK/GLORG 5.0 Kết quả thể hiện kiến tạo khu vực Indonesia bị chi phối bởi sự tương tác của bốn khối quay rời rạc bao gồm các khu vực quan trọng: Sunda Shilf, nam Banda, khu vực đầu chim New Guine và đông Sulawesi Khối Sunda Shilf (SSH), chuyển động ước tính đạt 6±3mm/năm theo hướng đông nam đối với mảng Âu Á Khối nam Banda chuyển động quay theo chiều kim đồng hồ đối với

cả khối SSH và mảng Australia, kết quả là chuyển động dọc máng Timo với tốc độ 15±8mm/năm và 60±3mm/năm dọc biển Flores Nam New Guine là một phần của mảng Australia, từ đó khối Bird’S Head (BHB) chuyển động nhanh chóng theo hướng tây tây nam, hút chìm xuống dưới máng Seram Khối đông Sulawesi chuyển động quay theo chiều kim đồng hồ gần với trục đối với khối Sunda Shilf, do đó chuyển hướng từ Đông-Tây rút ngắn giữa Thái Bình Dương và mảng Á-Âu thành hướng bắc-nam rút ngắn qua rãnh Bắc Sulawesi Ngoại trừ thềm Sunda, các khối vỏ đều đang trải qua biến dạng nội bộ đáng kể Về phương diện này, lớp vỏ chuyển động ở những vùng không phù hợp với mô hình kiến tạo vi mảng

(XIAN) cũng được thu dữ liệu vào cùng thời gian Kết quả thể hiện hầu hết các trạm có tốc độ chuyển dịch theo hướng đông vào khoảng 31-35mm/năm (Hình 5.13) Các kết quả của Makiko Iwakuni và nnk., (2004) [99], Michel và nnk., (2001) [140] đều thể hiện các véc tơ chuyển động ở Thái Lan và khu vực lân cận thuộc bán đảo Đông Dương hầu hết có cùng phương song song với nhau và độ lớn gần như tương đồng thể hiện sự biến dạng trên bán đảo Đông Dương là rất nhỏ và nó được cho là nằm trong khối Sunda và Thái Lan là một phần của khối Sunda đó

Hình 5.13: Trường vận tốc GPS ở Thái Lan trong hệ tham chiếu ITRF 2000

(Makiko Iwakuni và nnk., 2004) [99]

Ở Việt Nam, thông qua đề án GEODYSSEA, công nghệ GPS lần đầu tiên đã được ứng dụng vào nghiên cứu địa động lực ở nước ta từ những năm 90 Tham gia vào đề án này, đại diện cho phía Việt Nam là Viện Địa chất thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam Kết quả của Đề án đã đưa ra những nét khái quát về độ lớn và hướng của các vector chuyển dịch kiến tạo hiện đại của lãnh thổ Việt Nam trong bối cảnh toàn cầu cũng như trong khu vực thông qua 3 chu kỳ đo GPS (Hình 5.2)

Bằng những kiến thức và kinh nghiệm thực tế có được khi tham gia đề án GEODYSSEA, các nhà khoa học Việt Nam (nhóm của PGS.TS Trần Đình Tô, TS Vy Quốc Hải, TS Dương Chí Công,…) tiếp tục kế thừa và phát triển việc ứng dụng công nghệ GPS

vào nghiên cứu chi tiết các quá trình địa động lực hiện đại cho các đứt gãy thuộc các khu vực khác nhau của lãnh thổ nước ta Kết quả đã xây dựng được một hệ thống mạng lưới các sơ đồ GPS như lưới GPS Lai Châu, lưới GPS Sơn La, lưới GPS Thác Bà, lưới GPS Tam Đảo - Ba Vì

Việc xử lý dữ liệu và tính toán đo lặp nhiều chu kỳ khác nhau ở trên các mạng lưới này đã thu được nhiều kết quả đáng trân trọng về tốc độ và hướng chuyển dịch của nhiều đứt gãy thuộc lãnh thổ nước ta, từ đó góp phần giải thích nguyên nhân của nhiều dạng tai biến đi kèm Đáng lưu ý là trong công trình “Tiếp tục quan trắc và nâng cao độ chính xác, xác định chuyển dịch Đới đứt gãy Sông Hồng bằng công nghệ GPS” của TS.Vy Quốc Hải (Chủ nhiệm) [256] Công trình đã tiến hành đo lặp lại thêm được 2 chu kỳ năm 2006 và 2007 kết hợp với

dữ liệu các đợt đo trước (trên 10 năm) của lưới GPS Thác Bà Các dữ liệu được xử lý bằng 2 phần mềm là GPSurvey 2.35 và BERNESSE 4.2 trong hệ quy chiếu toàn cầu ITRF 2000 Một trong những các kết quả của đề án là đã tính được tốc độ chuyển dịch tuyệt đối của khu vực dọc Đới đứt gãy Sông Hồng (đại diện là điểm HUN1) đang chuyển động về hướng đông 33.9

± 0.9mm/năm, chuyển động theo hướng nam với tốc độ 12.6 ± 0.6mm/năm

Ngoài các công trình của các nhà khoa học Viện Địa chất, công nghệ GPS cũng đã được ứng dụng trong nhiều nghiên cứu của các Trung tâm, các trường Đại học và các Viện nghiên cứu khác như Viện Công nghệ Địa chính, Viện Vật lý Địa cầu, Trung tâm Viễn thám, Trung tâm Trắc địa Ảnh - Bản đồ, Trường Địa học Mỏ - Địa chất, và cũng đã thu được nhiều kết quả quan trọng có ý nghĩa trong khoa học và thực tiễn Đặc biệt trong đề tài “Xây dựng hệ thống các điểm trắc địa sử dụng công nghệ GPS độ chính xác cao trong việc quan trắc biến dạng lớp vỏ Trái đất và cảnh báo thiên tai tại khu vực Việt Nam” do KS Nguyễn Tuấn Anh làm chủ nhiệm đã xây dựng được mạng lưới 11 trạm đo GPS ở khu vực Hà Nội và lân cận Từ đó đã tiến hành đo, xử lý và tính toán dữ liệu GPS của các trạm này trong 2 năm

2005 và 2006 Kết quả cho thấy, hầu hết các trạm đang bị chuyển dịch về phía đông nam với tốc độ từ 2,2 đến 3,2 cm/năm

5.1.2 Đo đạc chuyển động hiện đại vùng Biển Đông bằng GPS

Nội dung nghiên cứu chuyển động hiện đại bằng công nghệ GPS bao gồm (1) thiết lập trên vùng nghiên cứu một lưới các điểm quan trắc – trong văn liệu nước ta gọi là lưới GPS địa động, (2) tiến hành đo đạc theo từng thời gian (chu kỳ đo), (3) tiến hành xử lý số liệu các chu

kỳ đo để tính biên độ hoặc vận tốc chuyển động hiện đại khu vực nghiên cứu

Xây dựng lưới GPS Biển Đông

Việc xây dựng và đo đạc lưới GPS địa động vốn dĩ là phức tạp và khó khăn, nay cần tiến hành trên Biển Đông thì độ khó lại càng tăng thêm Sơ đồ lưới thích hợp nhất là lưới sẽ bao gồm các điểm nằm trên một số đảo trên biển và các điểm nằm trên lục địa Việt Nam và một số nước bao quanh

Nhiệm vụ đầu tiên là lựa chọn bố trí các điểm trên Biển Đông Đã bố trí ba điểm sau:

- Điểm Bạch Long Vĩ, ký hiệu là BLV1 (Hình 5.14), được bố trí trên nóc một lô cốt bê tông kiên cố trên đảo Bạch Long Vĩ, huyện đảo Bạch Long Vĩ thuộc thành phố Hải Phòng Điểm mốc này có độ thông thoáng tốt, xa các vật cản tín hiệu vệ tinh;

- Điểm Song Tử Tây, ký hiệu là STT1 (Hình 5.15), được bố trí trên nóc một lô cốt bê tông kiên cố trên đảo Song Tử Tây, thuộc huyện đảo Trường Sa, tỉnh Khánh Hòa Điểm này cũng đảm bảo tốt các điều kiện cho việc thu tín hiệu vệ tinh;

- Điểm Côn Đảo, ký hiệu là CDA1 (Hình 5.16), được đặt trên đảo Côn Đảo, thuộc huyện đảo Côn Đảo, tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu Mốc được gắn vào đá gốc rắn chắc, trên một doi

bờ cao hơn mặt nước biển khoảng 4 m, có độ thông thoáng ba phía lý tưởng, trừ phía tây bị đồi chắn nhưng cũng đảm bảo góc ngưỡng không trên 20 0

Hình 5.14: Điểm đo GPS trên đảo Bạch Long

Ở phía tây Biển Đông, các điểm dĩ nhiên sẽ chọn bố trí tại một số địa điểm trên lục địa nước ta Từ 2002, Viện Địa chất đã lắp đặt một trạm thu thường trực trên nóc nhà 5 tầng của Viện, thiết bị gồm 1 máy thu hai tần số Trimble 4000 SSE và ăng ten Compact L1/L2 gắn vành chống phản xạ Tên điểm đo được gọi là LANG Từ 2007, Viện Vật lý địa cầu cũng đã lắp đặt 3 điểm đo với các máy thu hai tần số của hãng Novatel tại Hà Nội, Huế (tên điểm là HUES) và Thành phố Hồ Chí Minh (tên điểm đo là HOCM) Tại HUES được lắp đặt máy thu NOV OEM4-G2 và ăng ten NOV 503+CR; tại HOCM: máy thu NOV OEM-G2 với ăng ten NOV 533+CR Các máy thu trên vận hành khá ổn định và cung cấp số liệu đo hàng ngày với tần suất ghi 30 giây Ngoài 3 trạm thu thường trực LANG, HUES, HOCM, đã bố trí thêm một điểm, ký hiệu là DOHO (Hình 5.17), trong khuôn viên Trạm Nghiên cứu đa ngành Tài nguyên và Môi trường Miền Trung của Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam được đặt tại Đồng Hới, Quảng Bình

Để kết nối với các điểm trên lãnh thổ Việt Nam này, có thể chọn các điểm IGS sau: ở phía bắc là LHAZ (Tây Tạng, Trung Quốc), KIT3 (Kitab, Tagijkistant), ở phía tây là IISC và HYDE (Ấn Độ) và nam là COCO, DARW (Darwin, Australia)

Lưới GPS Biển Đông – tên gọi nhằm nhấn mạnh địa bàn nghiên cứu – đã được hình thành như vậy Lưới gồm 3 điểm đo liên tục tại Việt Nam (LANG, HUES và HOCM), 4 điểm

đo chu kỳ (DOHO, BLV1, STT1, CDA1) và kết nối với một số điểm IGS đã nói tới ở trên Để phân biệt với các điểm lưới IGS, các điểm tại Việt Nam là LANG, HUES, HOCM, DOHO, BLV1, STT1 và CDA1 được gọi là điểm địa phương Sơ đồ vị trí các điểm lưới GPS Biển Đông được giới thiệu trên Hình 5.18

Hình 5.18: Sơ đồ lưới GPS Biển Đông Kết quả của đề tài KC.09.11/06-10

Xét về quy mô, lưới GPS Biển Đông thuộc lưới khu vực Khoảng cách trung bình giữa hai điểm liền kề khoảng 500 km Sự phân bố của các điểm lưới là khá hợp lý đáp ứng mục tiêu nghiên cứu

Xét về cách thức, tuy lưới này là sự kết hợp giữa các điểm đo thường trực với các điểm đo chu kỳ, song chỉ nên xếp nó là lưới các điểm đo chu kỳ, vì tại các điểm thường trực,

ta không có đầy đủ số liệu đo liên tục mà chỉ có số liệu đo đồng thời gian với các ngày đo các điểm chu kỳ Đây là cơ sở để đề xuất chương trình đo từng chu kỳ

Đo lưới GPS Biển Đông

Trước khi tiến hành đo lưới, đã tiến hành nghiên cứu tổng hợp những nội dung liên quan đến tổ chức đo đạc như chọn độ dài và số lượng ca đo trên mỗi điểm, chọn thiết bị đo,

đề xuất quy trình đo tại mỗi điểm và chương trình đo lưới

Điểm đo GPS Biển Đông Điểm IGS

Xét trên các điều kiện cụ thể của lưới GPS Biển Đông, ba chu kỳ đo được thực hiện vào tháng 4 năm 2007, tháng 4 năm 2008 và tháng 4 năm 2009 với các lựa chọn sau đây:

a) Thiết bị đo: ba bộ máy thu hai tần số Trimble 4000 SSi và ăng ten Compact L1/L2 gắn vành chống phản xạ (Ground Plane)

b) Các thông số cài đặt máy thu: tần suất ghi tín hiệu 30 giây, góc ngưỡng cao 10 độ,

số vệ tinh tối thiểu 3

c) Độ dài ca đo 23 giờ 30 phút, bắt đầu từ 7 h 05’ sáng và kết thúc vào 6h35’ sáng hôm sau (giờ Việt Nam) để trút số liệu và kiểm tra lại độ cao ăng ten trước khi khởi động ca đo tiếp theo

d) Số lượng ca đo tại mỗi điểm: 7 - 9 ca

Lịch đo từng chu kỳ được giới thiệu tương ứng trên Bảng 5.2, Bảng 5.3 và Bảng 5.3 dưới đây

Xử lý số liệu và kết quả đo GPS lưới Biển Đông

Công việc đầu tiên cần phải làm là chuẩn bị số liệu để đưa vào phần mềm, bao gồm các nhiệm vụ cụ thể sau:

(1) Chuyển đổi số liệu đo từng ca đo tại các điểm địa phương sang dạng RINEX, kiểm tra và riêng đối với hai điểm HUES và HOCM chỉnh lý các sai sót về tên điểm, tên máy thu và ăng ten theo chuẩn IGS, tính chuyển độ cao nghiên ăng ten

về độ cao đứng (đối với bốn điểm DOHO, BLV1, STT1, CDA1) và chỉnh lý lại trong tệp RINEX

(2) Thu thập từ Internet các tệp toạ độ chính xác vệ tinh sp3 của IGS của tất cả những ngày đo trên lưới địa phương

(3) Thu thập từ Internet các tệp thông tin đạo hàng BRDC của IGS của tất cả những ngày đo trên lưới địa phương

(4) Thu thập số liệu đo tại các điểm IGS đã lựa chọn vào các ngày đo trên lưới địa phương

Nhiệm vụ kế tiếp là cập nhật các thông tin cần thiết tương ứng với thời gian đo chu kỳ, tên máy thu, ăng ten được sử dụng tại các điểm địa phương vào các phần mềm

Nhằm đảm bảo độ chính xác và độ tin cậy cần thiết, số liệu đã chuẩn bị trên được chúng tôi xử lý độc lập theo 4 nhóm khác nhau (Bảng 5.5) bằng hai phần mềm được ưu tiên lựa chọn trong các ứng dụng GPS nghiên cứu địa động lực là BERNESE và GAMIT/GLOBK Với tính toán trên BERNESE 4.2, giả thiết các giá trị chuyển dịch tại các điểm IGS coi như đã biết, sai số coi như bằng không Nói cách khác trong quá trình tính toán các điểm IGS coi như cố định (Fixed) với tốc độ đã biết Các chuyển dịch thẳng đứng tại các

điểm coi như bằng không Sai số sẽ dồn hết cho các điểm cần tính như BLV1, LANG, STT1,

v v

Các tính toán trên GAMIT và trên BERNESE 5.0 của Viện Địa chất – Viện Khoa học

và Công nghệ Việt Nam (VĐC) và Viện Địa chất và Hạt nhân New Zeland (GNS) đều dàn sai

số cho cả các tram IGS và các trạm đo tại Việt Nam Nói cách khác tại các điểm đo IGS khớp nối với các trạm đo Việt Nam theo “Constraint” chứ không phải khớp cố định (Fixed) (Bảng 5.5) Mỗi điểm đo được lần lượt trình bày kết quả tính theo phần mềm BERNESE 4.2, GAMIT, BERNESE 5.0 do Viện Địa chất và Hạt nhân New Zealand thực hiện (GNS), BERNESE 5.0 do Viện Địa chất-Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam thực hiện (VĐC) Kết quả này có sai lệch nhẹ với kết quả sơ bộ trước đây, có bổ sung thêm số liệu của các trạm Đồng Hới, Huế và Thành phố Hồ Chí Minh (Phan Trọng Trịnh và nnk., 2009) (Bảng 5.5 và Hình 5.21)

Bảng 5.5: Sai số danh nghĩa thành phần toạ độ chu kỳ (theo BERNESE 4.2)

Sai số độ cao [mm]

Sai số độ

vĩ [mm]

Sai số độ kinh [mm]

Sai số độ cao [mm]

Xét dưới góc độ xử lý, có hai khác biệt giữa 4 nhóm xử lý, đó là (1) số lượng điểm IGS kết nối vào xử lý với điểm địa phương và (2) cách thức ràng buộc các điểm IGS trong các bước xử lý Cụ thể:

Nhóm tính toán trên GAMIT kết nối với 12 điểm IGS (BAKO/COCO, DAEJ, DARW, GUAM, IISC/HYDE, KIT3, KUNM, LHAZ, NTUS, PIMO, TNML, TSKB, WUHN) Trong bước xử lý 1 và 2, các điểm IGS trên được nhận làm các điểm tựa nhưng toạ độ của nó được phép biến động trong một miền giá trị giới hạn, chẳng hạn ở bước 1 là 10 m, còn ở bước 2 là 1m Đến bước cuối tính vận tốc chuyển động mới ràng buộc chặt toạ độ (< 10 mm) và vận tốc (< 5mm/năm) của các điểm IGS trong ITRF05

Trong khi đó, nhóm tính toán trên BERNESE 4.2 kết nối với 6 điểm IGS (BAKO, COCO, KUNM, PIMO, TNML, WUHN) và trong cả ba bước xử lý đã cố định toạ độ cả 6 điểm IGS này, nghĩa là giữ nguyên toạ độ điểm ứng với thời gian giữa chu kỳ đo nhận từ IGS

và coi toạ độ này không có sai số Toạ độ ca đo, toạ độ chu kỳ của điểm địa phương được tính theo toạ độ các điểm IGS này

Hai nhóm tính toán sử dụng BERNESE 5.0 của Viện Địa chất và Hạt nhân New Zealand (GNS) kết nối với 12 điểm IGS (BAKO, COCO, KUNM, TCMS, GUAM, HYDE, LHAZ, PIMO) và của Viện Địa chất – Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam (VĐC) kết nối với 4 điểm IGS (BAKO, KUNM, PIMO, TCMS hoặc COCO, HYDE, KUNM, PIMO) Cả hai nhóm này đều áp dụng cách thức ràng buộc các điểm IGS tương tự như nhóm xử lý bởi phần mềm GAMIT

Theo yêu cầu chung và cũng theo kinh nghiệm, số lượng điểm IGS kết nối trong xử lý với lưới GPS địa phương nhìn chung càng nhiều càng tốt, song 4 điểm là đủ, điều quan trọng

là lựa chọn được các điểm chất lượng tốt

Cả hai cách tính (ràng buộc các điểm IGS) trên đều có cơ sở lý thuyết đúng và đều được sử dụng rộng rãi trong các nghiên cứu chuyển động hiện đại Và đối với lưới GPS Biển Đông với 7-9 ca đo 24 giờ mỗi chu kỳ, ảnh hưởng ràng buộc các điểm IGS là không đáng kể, nhất là với ITRF05 đã xác định toạ độ thành phần và vận tốc thành phần điểm IGS với sai số tương ứng 2-3 mm và <1 mm/năm Thực tế đối sánh kết quả tính toán từ ba nhóm đã đạt được

là minh chứng cho quan điểm này

Công việc xử lý của từng nhóm đều thực hiện theo ba bước sau:

Bước 1: xử lý số liệu từng ca đo tại các điểm địa phương và các điểm IGS

Với chu kỳ đo 2007, đã xử lý riêng biệt số liệu 18 ca đo tại các điểm địa phương kết hợp với số liệu đo tại các điểm IGS đã được lựa chọn Đối với mỗi ca đo, phần mềm sẽ cung cấp tệp kết quả tính toạ độ các điểm lưới ứng với thời gian trung bình của ngày đo Trong quá trình xử lý ca đo này, phần mềm hiệu chỉnh ảnh hưởng của các tham số khí tượng, môi trường điện ly, địa triều, thuỷ triều, tìm và loại bỏ các đoạn số liệu đo kém chất lượng, sửa chữa ảnh hưởng trượt chu kỳ, ảnh hưởng đa đường dẫn,v.v Tóm lại, lời giải toạ độ ca đo là sản phẩm tốt nhất mà phần mềm có thể cung cấp từ dữ liệu đo Phần mềm đồng thời cung cấp một số thông báo khác để người xử lý rút ra kết luận lời giải nhận được đã đạt chuẩn hay chưa Lời giải chỉ được chấp nhận khi đã đạt chuẩn Trong trường hợp lời giải chưa đạt chuẩn, phải tiến hành xử lý lại ca đo với việc điều chỉnh một số lựa chọn trên cơ sở xem xét các thông báo của phần mềm trong các tệp kết quả ca đo

Đối với số liệu đo năm 2008 và 2009, đã xử lý 15 ca đo Quá trình xử lý ca đo giống như đã nói ở trên

Quá trình xử lý các ca đo nhìn chung suôn sẻ Việc phải xử lý lại rất ít Giải pháp khắc phục cuối cùng trong những trường hợp này là loại bỏ điểm có số liệu đo xấu hoặc quá ít trong ca đo đó Nhận xét sơ bộ là số liệu đo 2007 cung cấp các lời giải chính xác hơn Tất cả các ca đo của hai chu kỳ đo cuối cùng đều đã cung cấp lời giải đạt chuẩn để đưa vào xử lý bước tiếp theo

Trong quá trình xử lý ca đo, GAMIT/GLOBK cung cấp hai loại lời giải toạ độ là lời giải tự do (bias-free) và lời giải cố định (bias-fixed) Thông thường loại lời giải cố định chính xác hơn Song trong một số trường hợp, lại xẩy ra điều ngược lại Cho nên, việc đầu tiên phải làm là lựa chọn loại lời giải nào để đưa vào tính toạ độ điểm chu kỳ GAMIT/GLOBK cung cấp công cụ để tính tham số gọi là độ lặp lại (repeatability) – là độ lệch giữa toạ độ điểm từng

ca đo so với toạ độ trung bình điểm của chu kỳ Đây là nguồn thông tin quan trọng để đánh giá chất lượng kết quả tính toạ độ điểm ca đo Phần mềm tổng hợp hiển thị sự phân tán của độ lệch này cho từng chu kỳ đo và trên cơ sở đó xác định sai số trung phương trọng số (WRMS) thành phần toạ độ trung bình của chu kỳ Dưới đây là hai minh hoạ cho kết quả xử lý số liệu chu kỳ 2007 (Hình 5.19) và chu kỳ 2009 (Hình 5.20)

Hình 5.19: Biểu đồ sai số trung phương thành phần toạ độ của lời giải tự do và lời giải cố

định của tất cả các ngày đo chu kỳ 2007 (Tính theo GAMIT) Kết quả của đề tài KC.09.11/06

Hình 5.20: Biểu đồ sai số trung phương thành phần toạ độ của lời giải tự do và lời giải cố định

của tất cả các ngày đo chu kỳ 2009 (Tính theo GAMIT) Kết quả của đề tài KC.09.11/06-10

Bước 2: xử lý kết hợp kết quả tính cả các ca đo trong từng chu kỳ

Nhiệm vụ của bước xử lý này là kết hợp lời giải riêng lẻ của từng ca đo trong mỗi chu

kỳ để tính toạ độ điểm trong một hệ toạ độ chung, đại diện cho vị trí điểm của chu kỳ ứng với thời điểm giữa chu kỳ đo cùng với sai số trung phương toạ độ Sai số trung phương thành phần toạ độ nhìn chung phải là số đo chất lượng của lời giải toạ độ điểm chu kỳ, song về giá trị sai số nhận được cũng có sự khác biệt giữa phần mềm BERNESE và phần mềm GAMIT/GLOBK

GAMIT/GLOBK lấy đầu vào là các lời giải cố định của tất cả các ca đo của chu kỳ để tính toạ độ điểm trung bình của chu kỳ và sai số toạ độ tương ứng Lúc này các điểm IGS phù hợp nhất được lựa chọn làm các điểm tựa để tạo nên hệ toạ độ chung cho chu kỳ đo Tiêu chuẩn lựa chọn là độ phù hợp toạ độ thành phần trong khoảng 5-10mm cũng như số lượng điểm IGS được chọn (tối thiểu là 5) và phân bố của chúng so với các điểm địa phương Trong

hệ toạ độ chung này, qua bình sai tự do các trị đo của tất các ca đo trong chu kỳ, toạ độ điểm đại diện cho chu kỳ ứng với thời điểm giữa chu kỳ đo được xác định Như vậy, với bước xử lý

1, ta nhận được toạ độ điểm ca đo - mỗi ca đo là một tệp toạ độ trong một hệ riêng tuy khác nhau không đáng kể Với bước xử lý 2, ta nhận được toạ độ điểm chu kỳ trong một hệ duy nhất

Phần mềm còn cho phép xác định đường làm trơn biểu thị sai số trung phương trọng

số của thành phần độ vĩ (N-S WRMS), độ kinh (E-W WRMS), độ cao (U-D WRMS) và sai số

đo chiều dài cạnh (Length WRMS) trong mối liên quan đến chiều dài cạnh đo (Baseline Length) của chu kỳ 2007 (Hình 5.21) và chu kỳ 2009 (Hình 5.22)

Có thể nhận thấy, sai số trung phương thành phần độ vĩ và độ kinh tương tự nhau và

đạt khoảng 3,5 mm, trong khi sai số độ cao lớn gấp 3 lần, khoảng 9,3 mm

Đối với số liệu đo 2009, sai số trung phương thành phần độ vĩ đạt 3,5 mm, độ kinh đạt trong khoảng 7,0 mm, sai số độ cao khoảng 8,1 mm Như vậy so với số liệu đo 2007, chỉ có

thành phần độ kinh là kém chính xác hơn

Phần mềm BERNESE cung cấp các thành phần toạ độ điểm của chu kỳ trên cơ sở độ lặp lại Kết quả xử lý bằng BERNESE 4.2 được giới thiệu trên Bảng 5.5 và bằng BERNESE 5.0 được giới thiệu ở Bảng 5.6

Phần mềm cũng khái quát sai số thành phần toạ độ điểm của chu kỳ như sau:

Đối với số liệu đo chu kỳ 07 sai số độ vĩ là 2,3 mm, độ kinh là 3,0 mm và độ cao là 6,7 mm

Đối với chu kỳ 09, sai số độ vĩ là 2 mm, sai số độ kinh là 3,3 mm và độ cao là sai số 6,6 mm

Có thể nhận xét rằng, các giá trị sai số trung phương thành phần tọa độ điểm do GAMIT/GLOBK cung cấp và do phần mềm BERNESE cấp có độ chính xác tương tự nhau

Hình 5.21: Biểu đồ sai số thành phần toạ độ và sai số đo cạnh theo số liệu đo 2007 (Tính theo

GAMIT) Kết quả của đề tài KC.09.11/06-10

Bước 3: tính vận tốc chuyển dịch tuyệt đối trong ITRF05 cùng sai số trung phương

vận tốc từ kết quả xử lý ba chu kỳ đo 2007, 2008 và 2009

Hình 5.22: Biểu đồ sai số thành phần toạ độ và sai số đo cạnh theo số liệu đo 2009 (Tính theo

GAMIT) Kết quả của đề tài KC.09.11/06-10

Bảng 5.6: Sai số danh nghĩa thành phần toạ độ chu kỳ (theo BERNESE 5.0)

Sai số độ

vĩ [mm]

Sai số độ kinh [mm]

Sai số độ cao [mm]

Sai số độ

vĩ [mm]

Sai số độ kinh [mm]

và BERNESE 5.0 (John Beavan và Ngô Văn Liêm) áp dụng ràng buộc tương đối lỏng (constraint) các điểm IGS đã chọn, nghĩa là vẫn cho phép chúng thay đổi cả toạ độ và vận tốc (so với giá trị chính xác do IGS cung cấp) trong một miền giá trị hẹp đối với toạ độ và vận tốc nhưng tuân thủ điều kiện tổng bình phương các trị hiệu chỉnh này phải là tối thiểu Cách ràng buộc này sẽ giảm được ảnh hưởng của sai số số liệu gốc (toạ độ và vận tốc các điểm IGS) đến giá trị vận tốc cần xác định của các điểm địa phương Tuy nhiên, đối với mục tiêu xác định vận tốc tuyệt đối, hai sự lựa chọn cách ràng buộc này ảnh hưởng không đáng kể vào kết quả tính vận tốc

Kết quả tính vận tốc chuyển dịch bằng tuyệt đối của ba nhóm xử lý được tổng hợp giới thiệu ở Bảng 5.7 và được thể hiện trên không gian như Hình 5.21

Nhận xét: So với kết quả đo của Trung Quốc và các nước Châu Á và Thái Bình

Dương, kết quả đo lặp của 3 kỳ đo trong khoảng thời gian 2007-2009 của chúng tôi là tương đối ngắn, tuy nhiên với sai số nhỏ nên giá trị chuyển dịch tuyệt đối hoàn toàn có ý nghĩa Chúng ta đã có thể rút ra một số nhận xét về đặc điểm biến dạng của Biển Đông Việt Nam:

- Tiếp tục với xu thế chuyển dịch về phía đông - đông nam đã quan sát thấy trên đất liền của Việt Nam, chúng ta quan sát thấy toàn bộ các trạm đo GPS đều chuyển dịch về phía đông - đông nam Kết quả trên cũng phù hợp với quan sát ở đảo Hải Nam, Quảng Tây, Quảng Đông cũng như toàn rìa đông nam Trung Quốc Điều này cho thấy biến dạng trên Biển Đông Việt Nam chịu sự chi phối chủ yếu của đụng độ giữa mảng Ấn Úc và mảng Âu Á

- Sự suy giảm tốc độ chuyển dịch theo hướng từ tây sang đông của các trạm đo GPS phía bắc (Láng, Bạch Long Vĩ, Hải Nam) cho thấy hiện nay vịnh Bắc Bộ bị biến dạng nén và chịu xiết ép theo phương á vĩ tuyến hoặc lệch một chút về phía đông đông nam Trường lực này không thuận lợi cho hệ thống đứt gãy đang hoạt động tách dãn phương á kinh tuyến và cũng không thuận lợi cho các đứt gãy trượt bằng phương Tây bắc – Đông Nam Các hướng chính và giá trị chính của trục ứng suất - biến dạng sẽ được chúng tôi chính xác hoá ở các chu

kỳ đo sau Theo tính toán sơ bộ của chúng tôi, tốc độ biến dạng nén tính từ trạm Láng tới trạm Bạch Long Vĩ đạt giá trị xấp xỉ 10-8 /năm (~10 nano biến dạng/năm)

- Phía bắc Biển Đông đang đóng lại theo phương tây tây bắc - đông đông nam với tốc

độ cỡ 77 mm/năm Hướng của véc tơ chuyển dịch tại Láng, Bạch Long Vĩ, Hải Nam, Hoàng