Luận văn thạc sĩ khoa học: Xây dựng mô hình vận tốc truyền sóng trong vỏ Trái đất cho khu vực miền Trung Việt Nam

Tìm hiểu phương pháp xây dựng mô hình vận tốc truyền sóng địa chấn trong vỏ Trái Đất trên cơ sở các tài liệu về thời gian truyền sóng địa chấn. Thu thập các tài liệu về thời điểm tới của sóng địa chấn cho khu vực nghiên cứu, phân tích, lựa chọn và chỉnh lý số liệu phục vụ nghiên cứu. Xây dựng các tốc đồ thời gian truyền sóng địa chấn trong vỏ Trái Đất cho khu vực miền Trung, Việt Nam. Xây dựng mô hình vận tốc truyền sóng địa chấn trong vỏ Trái Đất khu vực miền Trung, Việt Nam.

1

LỜI CẢM ƠN

Luận văn này được hoàn thành tại Viện Vật lý Địa cầu - Viện Hàn Lâm

KH&CN Việt Nam trên cơ sở giải quyết một trong các nhiệm vụ hợp tác quốc tế về KH&CN theo Nghị định thư cấp nhà nước Việt Nam - Liên Bang Nga “Nghiên cứu

đối sánh các mô hình vận tốc vỏ Trái đất Việt Nam và Bắc Kavkaz, nước Nga để xây dựng mô hình vận tốc vỏ Trái đất phù hợp với môi trường thực tế của Việt Nam” do TSKH Ngô Thị Lư làm chủ nhiệm Trong suốt quá trình hoàn thành luận

văn tôi đã nhận được sự hướng dẫn và chỉ bảo tận tình của TSKH Ngô Thị Lư Tôi xin bày tỏ sự kính trọng và lòng biết ơn sâu sắc tới cô Tôi cũng xin chân thành cảm

ơn Ban lãnh đạo Viện Vật lý Địa cầu đã quan tâm và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận văn này Cảm ơn các đồng nghiệp Viện Vật lý Địa cầu, các cán

bộ phòng Vật lý kiến tạo, đặc biệt là Ths Trần Việt Phương, Ths Vũ Thị Hoãn và Ths Phùng Thị Thu Hằng vì sự giúp đỡ nhiệt tình, thiết thực cho tôi trong suốt quá trình thực hiện các nhiệm vụ cụ thể của luận văn

Luận văn này là sự tiếp tục trau dồi, hoàn thiện và phát triển những kiến thức tôi đã tiếp thu được trong thời gian học tập tại trường ĐHKHTN - ĐHQGHN Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô ở bộ môn Vật lý Địa cầu, đặc biệt là TS Đỗ Đức Thanh, TS Nguyễn Đức Vinh, TS Nguyễn Đức Tân

Tôi vô cùng biết ơn gia đình đã luôn động viên, tạo điều kiện thuận lợi nhất cho tôi học tập và làm việc!

Mặc dù đã có nhiều cố gắng, song luận văn này không tránh khỏi những thiếu sót, tôi rất mong nhận được sự góp ý từ các thầy cô, các bạn đồng nghiệp!

Tôi xin chân thành cảm ơn!

2

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU……… 8

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 11

1.1 Tổng quan về các kết quả nghiên cứu, xác định mô hình vận tốc truyền sóng địa chấn trong vỏ Trái đất ở Việt Nam 11

1.2 Tình hình nghiên cứu, xác định mô hình lát cắt vận tốc vỏ Trái đất ở miền Trung, Việt Nam 28

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ SỐ LIỆU SỬ DỤNG 32

2.1 Cơ sở lý thuyết của phương pháp 32

2.1.1 Phương pháp xây dựng tốc đồ thời gian truyền sóng địa chấn 32

2.1.2 Phương pháp xây dựng mô hình vận tốc truyền sóng địa chấn trong vỏ Trái đất 33

2.2 Xử lý số liệu về thời gian truyền sóng địa chấn 35

2.2.1 Số liệu sử dụng trong tính toán: 35

2.2.2 Tiêu chuẩn xử lý và hiệu chỉnh số liệu quan sát: 36

CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG CÁC TỐC ĐỒ THỜI GIAN TRUYỀN SÓNG ĐỊA CHẤN TRONG VỎ TRÁI ĐẤT CHO KHU VỰC MIỀN TRUNG, VIỆT NAM……… 38

3.1 Các bước xử lý số liệu cho mỗi loại sóng địa chấn 38

3.2 Kết quả tính toán xây dựng tốc đồ thời gian truyền sóng địa chấn theo các tài liệu động đất đối với khu vực miền Trung, Việt Nam 47

CHƯƠNG 4 XÂY DỰNG MÔ HÌNH VẬN TỐC TRUYỀN SÓNG ĐỊA CHẤN TRONG VỎ TRÁI ĐẤT CHO KHU VỰC MIỀN TRUNG, VIỆT NAM……… 51

4.1 Giới thiệu về chương trình tính mô hình vận tốc truyền sóng địa chấn trong vỏ Trái đất 51

4.2 Tính toán các mô hình vận tốc truyền sóng địa chấn trong vỏ Trái đất khu vực miền Trung 53

KẾT LUẬN…… 60

TÀI LIỆU THAM KHẢO 61

Tp và Ts : Thời điểm tới của 2 pha P và S

Δr : Tương quan giữa khoảng cách

R : Hệ số tương quan

ĐCNPGC : Địa chấn nông phân giải cao

KH&CN : Khoa học và công nghệ

4

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

01 Hình 1.1 Kết quả xây dựng mô hình lát cắt vận tốc truyền sóng địa

chấn trong vỏ Trái đất cho 3 vùng thuộc khu vực miền Bắc, Việt Nam [30]

19

02 Hình 1.2 Kết quả xác định lát cắt vận tốc truyền sóng địa chấn

trong vỏ Trái đất theo tác giả công trình [3]

27

03 Hình 1.3 Tương quan giữa khoảng cách (Δr) và thời gian trễ (Δt)

của sóng khi lan truyền đến các điểm đo [6]

30

04 Hình 2 Mối tương quan giữa các cặp giá trị (X, T) 37

05 Hình 3.1 Tốc đồ thời gian truyền sóng thực nghiệm (theo tài liệu

quan sát thực tế) đối với khu vực Miền Trung, Việt Nam

39

06 Hình 3.2 So sánh các tốc đồ thời gian truyền sóng địa chấn của các

sóng P và sóng S đối với khu vực miền Trung, Việt Nam

40

07 Hình 3.3 Tốc đồ thời gian truyền sóng PN đối với khu vực Miền

Trung

41

08 Hình 3.4 Tốc đồ thời gian truyền sóng PN sau khi xử lý loại bỏ

các điểm “nhiễu” đối với khu vực Miền Trung, Việt Nam

42

09 Hình 3.5 Tốc đồ thời gian truyền sóng địa chấn trung bình đối với

khu vực miền Trung, Việt Nam

48

10 Hình 4.1 Giao diện của chương trình tính mô hình vận tốc truyền

sóng địa chấn trong vỏ Trái đất

51

11 Hình 4.2 Giao diện đầu vào của chương trình tính toán khi sử

dụng thời gian truyền sóng P

53

12 Hình 4.3 Giao diện đầu ra của chương trình tính toán khi sử dụng

thời gian truyền sóng P

54

13 Hình 4.4 Giao diện kiểm tra kết quả tính tốc đồ thời gian truyền

sóng P ở đầu ra của chương trình

54

5

14 Hình 4.5 Giao diện đầu vào của chương trình tính toán khi sử

dụng thời gian truyền sóng S

55

15 Hình 4.6 Giao diện đầu ra của chương trình tính toán khi sử dụng

thời gian truyền sóng S

55

16 Hình 4.7 Giao diện kiểm tra kết quả tính tốc đồ thời gian truyền

sóng S ở đầu ra của chương trình

56

17 Hình 4.8 Các mô hình vận tốc truyền sóng địa chấn trong vỏ Trái

đất đối với khu vực miền Trung, Việt Nam

56

18 Hình 4.9 Ví dụ về kết quả của chương trình ở dạng file text với

các bảng số liệu

58

6

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

01 Bảng 1.1 Kết quả nghiên cứu tốc đồ các sóng địa chấn Miền

Bắc Việt Nam (theo Vũ Ngọc Tân, Nguyễn Đình Xuyên, 1980 [20])

13

02 Bảng 1.2 Thống kê các kết quả xác định hệ số KTB theo [16] 16

03 Bảng 1.3 Kết quả xác định hệ số KTB theo tài liệu động đất

05 Bảng 1.5 Mô hình vận tốc truyền sóng địa chấn trong vỏ

Trái đất Miền Bắc Việt Nam theo tác giả công trình [8]

21

06 Bảng 1.6 Mặt cắt vận tốc của vỏ Trái đất ở Việt Nam theo

tác giả công trình [24]

21

07 Bảng 3.1 Quá trình xử lý và hiệu chỉnh số liệu về thời gian

truyền của sóng PN đối với khu vực Miền Trung, Việt Nam

42

08 Bảng 3.2 Các cặp số liệu thực nghiệm của các nhánh tốc đồ

thời gian truyền sóng địa chấn tương ứng đối với khu vực miền Trung, Việt Nam

49

09 Bảng 4 Các mô hình vận tốc truyền sóng địa chấn trong vỏ

Trái đất khu vực miền Trung và lân cận

57

7

CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ

Trong quá trình học tập và làm việc tại Viện Vật lý địa cầu để hoàn thành luận văn, tác giả luận văn đã tham gia và là đồng tác giả của các công trình đã được công bố dưới đây:

Ngô Thị Lư, Lê Thị Thuấn, Phùng Thị Thu Hằng, 2012 Tính địa chấn và

các đặc điểm hoạt động động đất khu vực Tây Bắc Bộ (Giai đoạn 1903-2011) //Tc

Địa chất số 331-332; 5-8/2012 Tr 124-130 ISSN 0866-7381

Ngô Thị Lư, Trần Việt Phương, Vũ Thị Hoãn, Lê Thị Thuấn, 2013 Xây

dựng mô hình vận tốc và các tốc đồ thời gian truyền sóng địa chấn trong vỏ Trái Đất cho các khu vực miền Bắc, miền Trung và miền Nam Việt Nam.//Tc Địa Chất loạt A (đang in)

2 Các đề tài dự án đã và đang tham gia

Ngô Thị Lư (Chủ nhiệm đề tài), Trần Việt Phương, Phùng Thị Thu Hằng, Nguyễn Hữu Tuyên, Lê Thị Thuấn và nnk, 2013 Nghiên cứu đối sánh các

mô hình vận tốc vỏ Trái đất Việt Nam và Bắc Kavkaz, nước Nga để xây dựng mô hình vận tốc vỏ Trái đất phù hợp với môi trường thực tế của Việt Nam //Nhiệm vụ hợp tác quốc tế giữa hai Viện Hàn lâm Khoa học Việt Nam và Viện HLKH Liên bang Nga theo Nghị định thư cấp Nhà nước (giai đoạn 2012-2013)

Ngô Thị Lư (Chủ nhiệm đề tài), Trần Việt Phương, Phùng Thị Thu

Hằng, Nguyễn Hữu Tuyên, Lê Thị Thuấn và nnk, 2013 Nghiên cứu hoạt động

địa chấn và quá trình trượt, sụt, lở đất trong khu vực thành phố Tuyên Quang và Khu công nghiệp Long Bình An //Đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ cấp tỉnh

do sở khoa học công nghệ Tuyên Quang quản lý (giai đoạn 2012-2014)

8

MỞ ĐẦU

Những năm gần đây, thảm họa động đất, sóng thần trên toàn cầu ngày một gia tăng, nhất là đối với khu vực Đông Nam Á Đặc biệt, thảm họa động đất sóng thần Sumatra ngày 26.12.2004, thảm hoạ do động đất Tứ Xuyên (12.05.2008) và động đất (04.2010) (Trung Quốc), thảm họa động đất Tohoku (Nhật Bản) vào ngày

11 tháng 3 năm 2011 đã gây tổn thất vô cùng nghiêm trọng về người, về của và cả

về sự phá huỷ môi trường Gần đây nhất, hiện tượng động đất liên tục xảy ra tại khu vực đập thủy điện sông Tranh 2 gây hoang mang trong dư luận trong cả nước nói chung và tỉnh Quảng Nam nói riêng Vì vậy việc xây dựng mô hình vận tốc truyền sóng địa chấn trong vỏ Trái đất phù hợp cho một vùng lãnh thổ có ý nghĩa vô cùng quan trọng giúp cho công tác định vị chấn tiêu động đất một cách chính xác Mô hình lát cắt vận tốc truyền sóng địa chấn của vỏ Trái đất là một trong những tài liệu quan trọng phục vụ cho công tác qui toán xử lý số liệu địa chấn và xác định các tham số cơ bản của động đất Chúng là các tài liệu tối cần thiết phục vụ cho việc giải quyết hàng loạt các nhiệm vụ quan trọng trong thực tế địa chấn như: phân vùng động đất, đánh giá độ nguy hiểm động đất, dự báo động đất và nhiều nhiệm vụ địa chấn kiến tạo khác Trên thế giới vấn đề xây dựng mô hình vận tốc truyền sóng trong vỏ Trái đất đã được đề cập rất sớm từ những năm 1935 [21] Ở Việt Nam, hệ thống trạm ghi động đất của Việt Nam đã phát triển và được qui hoạch tương đối hiện đại ngang tầm quốc tế (gần 30 trạm ghi số, chương trình xử lý số liệu tự động trên máy tính điện tử) Đặc biệt tại khu vực miền Trung Việt Nam, sau khi xảy ra động đất tại khu vực thủy điện sông Tranh 2, Viện Vật lý địa cầu đã xây dựng và thiết lập một hệ thống trạm địa chấn dày đặc với tổng số 15 trạm địa chấn Tuy nhiên, cho đến nay chưa có tác giả nào xây dựng mô hình vận tốc truyền sóng trong

vỏ Trái đất riêng cho khu vực miền Trung Việt Nam Điều này đòi hỏi phải xây dựng một mô hình vận tốc truyền sóng trong vỏ Trái đất cho khu vực này để phục

vụ công tác xác định các tham số cơ bản của động đất tại đây một cách chính xác

9

nhất Đó chính là lý do chúng tôi lựa chọn đề tài: “Xây dựng mô hình vận tốc truyền sóng trong vỏ Trái đất cho khu vực miền Trung Việt Nam ”

Mục tiêu của luận văn

Xây dựng mô hình vận tốc truyền sóng địa chấn trong vỏ Trái đất khu vực miền Trung, Việt Nam nhằm phục vụ thiết thực cho công việc quy toán, xử lý số liệu và xác định chính xác các tham số cơ bản của chấn tiêu động đất

Nhiệm vụ của luận văn

1 Tìm hiểu phương pháp xây dựng mô hình vận tốc truyền sóng địa chấn trong

vỏ Trái Đất trên cơ sở các tài liệu về thời gian truyền sóng địa chấn

2 Thu thập các tài liệu về thời điểm tới của sóng địa chấn cho khu vực nghiên cứu, phân tích, lựa chọn và chỉnh lý số liệu phục vụ nghiên cứu

3 Xây dựng các tốc đồ thời gian truyền sóng địa chấn trong vỏ Trái Đất cho khu vực miền Trung, Việt Nam

4 Xây dựng mô hình vận tốc truyền sóng địa chấn trong vỏ Trái Đất khu vực miền Trung, Việt Nam

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn

1 Việc xây dựng mô hình vận tốc truyền sóng địa chấn trong vỏ Trái đất phù hợp với môi trường địa chất thực tế của khu vực miền Trung, Việt Nam có ý nghĩa

vô cùng quan trọng giúp cho công tác định vị chấn tiêu động đất tại khu vực miền Trung đạt độ chính xác cao

2 Kết quả của luận văn là các tài liệu cần thiết phục vụ gián tiếp cho việc giải quyết hàng loạt các nhiệm vụ quan trọng trong thực tế địa chấn như: phân vùng động đất, đánh giá độ nguy hiểm động đất, dự báo động đất và nhiều nhiệm vụ địa chấn kiến tạo khác

3 Những nội dung đã được thực hiện trong luận văn này góp phần thiết thực vào việc giải quyết một trong các nhiệm vụ của đề tài hợp tác quốc tế về KH&CN

10

theo Nghị định thư cấp nhà nước Việt Nam - Liên Bang Nga: “Nghiên cứu đối

sánh các mô hình vận tốc vỏ Trái đất Việt Nam và Bắc Kavkaz, nước Nga để xây dựng mô hình vận tốc vỏ Trái đất phù hợp với môi trường thực tế của Việt Nam”

Cấu trúc của luận văn

Luận văn gồm phần mở đầu, 4 chương, kết luận và tài liệu tham khảo Toàn bộ các nội dung nêu trên được trình bày trên 64 trang đánh máy khổ A4, với

18 hình vẽ và 09 bảng biểu minh họa

Phần mở đầu gồm 3 trang trình bày tính cấp thiết và lý do chọn đề tài

nghiên cứu Trong phần này còn trình bày mục tiêu, nhiệm vụ, các kết quả nhận

được, các điểm mới, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn

Chương 1 gồm 20 trang: giới thiệu tổng quan về các kết quả nghiên cứu, xác định mô hình lát cắt vận tốc truyền sóng trong vỏ Trái đất ở Việt Nam và khu vực miền Trung, Việt Nam

Chương 2 gồm 6 trang: trình bày cơ sở lý thuyết của phương pháp và số liệu sử dụng trong nghiên cứu xây dựng mô hình vận tốc vỏ Trái đất

Chương 3 gồm 15 trang với 5 hình vẽ và 2 bảng biểu Nội dung chương này trình bày việc xây dựng tốc đồ thời gian truyền sóng địa chấn cho khu vực Miền Trung, Việt Nam

Nội dung của chương 4 gồm 9 trang trình bày kết quả xây dựng mô hình vận tốc truyền sóng trong vỏ Trái đất cho khu vực miền Trung, Việt Nam trên cơ sở

áp dụng chương trình xây dựng mô hình lát cắt vận tốc truyền sóng địa chấn trong

vỏ Trái đất.

11

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

Mô hình lát cắt vận tốc và tốc đồ thời gian truyền sóng tương ứng là một trong những vấn đề cơ bản trong xử lý số liệu động đất địa phương Việc xây dựng một mô hình vận tốc truyền sóng địa chấn phù hợp cho một vùng lãnh thổ có ý

nghĩa quan trọng giúp cho công tác định vị chấn tiêu động đất đạt độ chính xác cao

Vấn đề xây dựng mô hình lát cắt vận tốc của vỏ Trái đất và tính tốc đồ thời gian truyền sóng địa chấn đã được đề cập rất sớm từ những năm 1935 [21] Kết quả nhận được là mô hình lát cắt tốc vận trung bình của vỏ Trái đất và họ các tốc đồ thời gian truyền sóng tương ứng (Jefreys H and Bullen K.E 1940, 1958) [22, 23]; chúng được sử dụng phổ biến trên phạm vi toàn cầu

Hiện nay cùng với sự phát triển và tiến bộ không ngừng của khoa học kĩ thuật, đặc biệt là công nghệ tin học, các hệ thống máy ghi địa chấn ngày một hiện đại hơn, cho phép ghi và xử lý các số liệu một cách có hệ thống với độ chính xác cao Điều đó đòi hỏi các nước và từng khu vực phải có riêng cho mình một mô hình lát cắt vận tốc và họ các tốc đồ thời gian truyền sóng khu vực phù hợp nhất Vì vậy phương pháp nghiên cứu theo hướng này vẫn đang được quan tâm và tiến hành rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới

1.1 Tổng quan về các kết quả nghiên cứu, xác định mô hình vận tốc truyền sóng địa chấn trong vỏ Trái đất ở Việt Nam

Ở Việt Nam, nghiên cứu cấu tạo vỏ Trái đất nói chung, nghiên cứu mô hình lát cắt vận tốc của vỏ Trái đất lãnh thổ Việt Nam nói riêng đã được tiến hành bởi nhiều tác giả trong các công trình khác nhau [7 - 20, 27, 30]

Tuy nhiên, phần lớn những nghiên cứu này đều được tiến hành dựa trên các

số liệu về thời gian truyền sóng địa chấn, ghi được bởi hệ thống trạm cũ của Việt Nam (chỉ có từ 3 - 5 trạm ghi bằng máy ghi kiểu cơ học trên giấy ảnh) Kết quả của những nghiên cứu này cũng đã chỉ ra một số mô hình lát cắt vận tốc tương ứng Nhưng đến nay chưa có sự so sánh để khẳng định mô hình nào là phù hợp hơn cả và

12

có thể được sử dụng tối ưu đối với Việt Nam Mặt khác, hiện nay hệ thống trạm ghi động đất của Việt Nam đã phát triển trên một mức độ hiện đại ngang tầm quốc tế (gần 30 trạm ghi số, chương trình xử lý số liệu tự động trên máy tính điện tử) Đặc biệt tại khu vực miền Trung, Việt Nam, sau khi xảy ra động đất tại khu vực thủy điện sông Tranh 2, Viện Vật lý địa cầu đã xây dựng và thiết lập một hệ thống trạm địa chấn dày đặc với tổng số 15 trạm địa chấn Tuy nhiên, cho đến nay chưa có tác giả nào xây dựng mô hình vận tốc truyền sóng địa chấn trong vỏ Trái đất riêng cho khu vực miền Trung, Việt Nam Vì vậy đòi hỏi phải có một mô hình lát cắt tốc độ thực sự phù hợp với điều kiện thực tế của khu vực miền Trung, Việt Nam để tính toán họ các tốc đồ thời gian truyền sóng chuẩn, cho phép xác định chính xác hơn các tham số cơ bản của chấn tiêu động đất Chúng là các tài liệu tối cần thiết phục

vụ cho việc giải quyết hàng loạt các nhiệm vụ quan trọng trong thực tế địa chấn (phân vùng động đất, đánh giá độ nguy hiểm động đất, dự báo động đất và nhiều nhiệm vụ địa chấn kiến tạo khác ) Vì những lý do nêu trên, vấn đề xây dựng mô hình lát cắt vận tốc của vỏ Trái đất và tốc đồ thời gian truyền sóng địa chấn đối với khu vực miền Trung Việt Nam vẫn là một trong các nhiệm vụ cần được giải quyết

Có nhiều phương pháp nghiên cứu xây dựng mô hình lát cắt vận tốc của vỏ Trái đất Phương pháp mô hình hoá toán học là một phương pháp đóng vai trò rất quan trọng trong nghiên cứu cấu tạo vỏ Trái đất và mô hình lát cắt vận tốc của nó Việc mô hình hoá quá trình lan truyền các sóng địa chấn trong các môi trường địa chất phức tạp cho phép so sánh các tài liệu thực nghiệm (số liệu quan sát) với các kết quả tính toán lý thuyết và từ đó có thể đưa ra các kết luận về độ chính xác của các mô hình đã được lựa chọn

Có nhiều công trình nghiên cứu mô hình vận tốc truyền sóng địa chấn trong

vỏ Trái đất và tốc đồ thời gian truyền sóng tương ứng với nó, nhưng mỗi công trình nghiên cứu có những nét đặc trưng riêng Dưới đây chúng tôi sẽ trình bày tổng quan

về các kết quả nghiên cứu, xác định mô hình lát cắt vận tốc truyền sóng địa chấn trong vỏ Trái đất ở Việt Nam

13

Có thể thấy việc nghiên cứu xây dựng một tốc đồ thời gian truyền sóng địa chấn và mô hình lát cắt vận tốc truyền sóng địa chấn trong vỏ Trái đất cho Miền Bắc Việt Nam và các khu vực lân cận đã được các nhà địa chấn Việt Nam quan tâm ngay từ những năm đầu thập kỷ 70 [13, 14, 17]

Theo kết quả nghiên cứu của Phạm Văn Thục [17], dựa trên việc phân tích

số liệu địa chấn các trạm quốc tế và các quan trắc ghi nhận được từ 03 trạm địa chấn trên miền bắc là trạm Bắc Giang, Phủ Liễn và Sapa, đã xác định được vận tốc của các sóng địa chấn trong các lớp cơ bản của Vỏ trái đất; Sóng Pg, Sg được truyền trực tiếp từ chấn tiêu, Sóng P*, S* được truyền từ ranh giới giữa lớp Bazan

và lớp Granit (mặt Conrad), sóng Pn, Sn truyền từ mặt Mohor

Các nghiên cứu sau đó của Vũ Ngọc Tân, Nguyễn Đình Xuyên, 1980 [13,

18, 19] trên cơ sở các số liệu phong phú với độ chính xác cao hơn đã xây dựng tốc

đồ địa phương cho các sóng Pn, Sn, P*, S*, Pg và Sg (bảng 1.1)

Bảng 1.1 Kết quả nghiên cứu tốc đồ các sóng địa chấn Miền Bắc Việt Nam

(theo Vũ Ngọc Tân, Nguyễn Đình Xuyên, 1980 [20])

Như đã biết, tỷ số giữa vận tốc sóng dọc và sóng ngang (K = VP/VS) là một trong những thông số động học quan trọng của sóng địa chấn trong công tác nghiên cứu cấu trúc sâu vỏ Trái đất và manti, trong việc quy toán số liệu động đất và dự báo động đất Vì vậy, đánh giá định lượng thông số này sẽ góp phần quan trọng vào việc nghiên cứu độ sâu các ranh giới phân cách trong vỏ Trái đất nhất là khi áp

14 dụng nghiên cứu cấu trúc vào việc đánh giá các thông số của các trận động đất và vào việc nghiên cứu dị thường của tỉ số này nhằm mục đích dự báo động đất và nghiên cứu trường ứng suất sâu Trong công trình [16], trên cơ sở phân tích các tài liệu động đất đã ghi được ở các trạm địa chấn, tập thể tác giả đã tiến hành nghiên cứu và đánh giá định lượng thông số này

Vỏ Trái đất ở Việt Nam rất phức tạp do có nhiều hệ thống đứt gãy với những đứt gãy xuyên vỏ Trái đất và vì vậy sẽ có những ảnh hưởng rất khác nhau đến sự lan truyền của sóng dọc và sóng ngang, do đó để có thể đánh giá đúng đắn trị số của thông số KTB trung bình trong vỏ Trái đất, các tác giả đã sử dụng các nguồn tài liệu phong phú dưới đây để nghiên cứu: động đất địa phương, động đất gần và động đất

xa có các sóng trao đổi và sóng dọc lặp lại tạo thành do các ranh giới trong vỏ Trái đất Ngoài ra, việc đánh giá thông số KTB còn dựa vào các tốc đồ thực nghiệm đã nhận được từ các nghiên cứu khác trước đó như sau:

+ Nguồn thông tin từ những trận động đất địa phương có khoảng cách chấn tâm khoảng ∆ ≤ 50km Do khoảng cách chấn tâm nhỏ như thế nên rõ ràng những ảnh hưởng của môi trường đối với sự lan truyền của sóng ít hơn so với những thông tin từ các động đất gần với khoảng cách chấn tâm ∆ ≤ 800km Đồng thời, các tác giả [16] cũng đã sử dụng số liệu của trạm địa chấn trong khi xác định KTB

0

0

S TB p

Tp và Ts – thời điểm tới của 2 pha P và S

T0 – thời điểm xảy ra động đất

Vì vậy, những sai sót khi quy toán cũng sẽ ảnh hưởng khá cân bằng đến mẫu số của biểu thức trên và như vậy ít ảnh hưởng đến thông số KTB hơn so với việc sử dụng số liệu của hai trạm

+ Sử dụng số liệu của các trận động đất xa có khoảng cách chấn tâm từ 2000km đến 7000km Theo băng ghi của các trận động đất này tác giả đã phân tích

15 được các sóng trao đổi PS và sóng dọc lặp PL tạo thành tại các ranh giới địa chấn mạnh trong vỏ trái đất dưới các vùng trạm KTB được xác định theo công thức:

Tác giả đã xác định KTB theo công thức:

pg TB sg V K V

KTB, những số liệu này mang nhiều ảnh hưởng của môi trường mà sóng lan truyền,

do đó các tác giả [16] chỉ xếp chúng vào loại thứ yếu khi nghiên cứu

Theo đánh giá bước đầu của tác giả công trình này thì giá trị KTB trong vỏ Trái đất không nằm ngoài khoảng giá trị 1,6 ÷ 2,0

Từ tài liệu động đất địa phương giá trị KTB trong vỏ Trái đất được tính toán

và ghi lại như bảng 1.2 [16]:

16

Bảng 1.2 Thống kê các kết quả xác định hệ số K TB theo [16]

Giá trị KTB Số lần lặp lại n Giá trị KTB Số lần lặp lại n

Theo tài liệu các trận động đất xa tác giả đã nghiên cứu xác định được thông

số KTB trong vỏ Trái đất ở miền Bắc Việt Nam thay đổi trong khoảng 1,67 ± 0.03

Các tác giả của [16] đã tiến hành so sánh kết quả nghiên cứu của các tác giả khác nhau như sau:

Phạm Văn Thục (1970): KTB = Vpg/Vsg = 5,96/3,57 = 1,67

Nguyễn Đình Xuyên (1974): KTB = 6,57/3,69 = 1,68

Nguyễn Kim Lạp (1977): KTB = 5,70/3,35 = 1,70

Theo Vũ Ngọc Tân và Nguyễn Đình Xuyên (1979): KTB = 5,82/3,48 = 1,67

Trần Trung Đoàn và Nguyễn Kim Lạp (1982): KTB = 5,57/3,30 = 1,68

Như vậy tuy giá trị vận tốc biểu kiến thu được khác nhau nhưng các giá trị

KTB vẫn nằm trong khoảng 1,67 ÷ 1,70

Khi các tác giả sử dụng tài liệu từ động đất gần với khoảng cách chấn tâm không lớn hơn 800 km kết quả thu được như sau (bảng 1.3):

17

Bảng 1.3 Kết quả xác định hệ số K TB theo tài liệu động đất gần theo [16]

Trong các công trình nghiên cứu [14, 15], tác giả Nguyễn Kim Lạp đã dựa trên việc xác định tọa độ chấn tâm động đất đã biết để tính khoảng cách đến các trạm và sau đó từ thời điểm xảy ra động đất t0 và thời gian tới của sóng P (Tp) đã tính được thời gian truyền của các sóng địa chấn tới các trạm này Tập hợp trên một tốc đồ chung và dùng phương pháp bình phương tối thiểu để xác định phương trình tốc đồ Tuy nhiên tác giả này cũng chỉ ra việc xác định các sóng P* và S* là kém tin

18 cậy, do đó tác giả đã chỉ tập trung xây dựng các tốc đồ với các sóng Pn, Sn, Pg và

Sg và đã nhận được các kết quả tại bảng 1.4

Bảng 1.4 Bảng vận tốc truyền sóng địa phương (theo [14, 15])

Tên sóng Pn P* Pg Sn S* Sg Vận tốc truyền sóng

(km/s)

7.91 6.77 5.70 4.62 3.65 3.33

Tiếp theo, trong công trình nghiên cứu [30, 31], trên cơ sở áp dụng phương pháp mới của Kondorskaia N.V [28, 29] tác giả Ngô Thị Lư đã xây dựng tốc đồ thời gian truyền sóng P cho khu vực miền Bắc Việt Nam theo số liệu của 196 trận động đất ghi được tại các trạm địa chấn miền Bắc Việt Nam Bằng cách nghiên cứu và phân tích bức tranh sóng P cho 03 vùng riêng biệt trên lãnh thổ phía Bắc Việt Nam, tác giả này đã xây dựng được 3 lát cắt tốc độ theo các mô hình 3 và 4 lớp cùng với 3

họ tốc đồ thời gian truyền sóng địa chấn tương ứng đối với 3 vùng này (hình 1.1 a,

b , c) Trên cơ sở đó, tác giả này đã tiến hành so sánh các kết quả nhận được với mô hình lát cắt vận tốc trung bình (hình 1.1.e) của Jefreys H and Bullen K.E 1940,

1958 [22, 23] và mô hình được sử dụng tại Việt Nam vào thời gian đó (hình 1.1 (d)) Chi tiết hơn có thể tìm hiểu trong công trình [30]

19

Hình 1.1 Kết quả xây dựng mô hình lát cắt vận tốc truyền sóng địa chấn trong vỏ

Trái đất cho 3 vùng thuộc khu vực miền Bắc Việt Nam [30]

20

40

8 7 6

5

6.59 5.57

Vs(km/s)

H(km)

e

7.60 0

4

4 3 2 1

Vsn= 4.8 Vpg=5.52 Vp= 4.8

Vp*=6.86 Vsg= 3.48

5

7.24 6.59

6.09

7.48 5.66

60

8 7 6

Vs(km/s)

H(km)

b

8.5 7.75 0

50

60

8 7 6

5

4.75 4.84

20 Trên cơ sở 3 mô hình vận tốc truyền sóng địa chấn đã nhận được đối với 3 khu vực, tác giả công trình [30] đã tính được 3 họ các tốc đồ thời gian truyến sóng

P tương ứng đối với các độ sâu khác nhau với bước 10km:

Đối với mô hình I:

Năm 1996, tác giả Lê Tử Sơn [7, 8] đã nghiên cứu hệ thống tốc đồ thời gian truyền sóng địa chấn và mô hình lát cắt vận tốc của vỏ Trái đất khu vực Miền bắc

21 Việt Nam dựa trên số liệu động đất của Việt Nam và thế giới Từ đó đã xác định được các vận tốc của sóng P (Vp) trong mô hình 4 lớp (bảng 1.5) Mô hình này được kiểm nghiệm qua quy toán dư chấn của các trận động đất mạnh trong khu vực như Tuần Giáo (24.06.1983) Đồng thời tác giả này cũng đã xác định được tỷ số Vp/Vs = 1.68

Bảng 1.5

Mô hình vận tốc truyền sóng địa chấn trong vỏ Trái đất Miền Bắc Việt Nam

theo tác giả công trình [8]

phù hợp với cấu tạo môi trường 3 lớp:

Mặt phân cách: Móng kết tinh Conrad Moho

Độ sâu (km): 2 20 40 Trong những năm gần đây để xây dựng mô hình vận tốc truyền sóng địa chấn vỏ Trái đất và tốc đồ thời gian truyền sóng địa chấn phù hợp với thực tế địa

22 chấn Việt Nam, tác giả các công trình [10-12] đã đề nghị một cách tiếp cận mới để chính xác mô hình lát cắt tốc độ của vỏ Trái đất đối với lãnh thổ Việt Nam trên cơ

sở sử dụng các số liệu mới và áp dụng đồng thời các kết quả nghiên cứu thời gian truyền sóng P và mô hình hóa toán học quá trình lan truyền sóng địa chấn

Tác giả các công trình [10-12] đã áp dụng phương pháp bao gồm chu trình nhiều giai đoạn nghiên cứu các đặc điểm thời gian truyền sóng P áp dụng để giải bài toán định vị chấn tiêu động đất theo các quan sát địa chấn trong vùng gần để nhận được các tài liệu chi tiết về cấu tạo vỏ Trái đất Chu trình này có mối quan hệ ngược: trong quá trình chính xác các tọa độ chấn tiêu cũng đồng thời chính xác được cả thời gian truyền sóng địa chấn, cho phép làm sáng tỏ cả các bất đồng nhất trong môi trường địa chất Đặc thù của hệ phương pháp là ở chỗ nó cho phép sử dụng cả các số liệu về các trận động đất mà độ sâu chấn tiêu của chúng chưa được biết Có thể tóm lược các bước cơ bản của phương pháp hay cũng chính là các bước

để xây dựng thuật toán trong các công trình [10-12] như sau:

 Đối với mỗi trạm sẽ tính được độ lệch về thời gian truyền sóng P ở dạng gần đúng bậc nhất theo quan hệ với tốc đồ chuẩn:

f i = t pi – t p

Trong đó, t pi – thời gian truyền quan sát; t p

*

- thời gian truyền được tính theo

tốc đồ chuẩn Thực hiện việc lựa chọn nhiều lần các giá trị f i đối với các độ sâu chấn

tiêu hi khác nhau sẽ tìm được giá trị cực tiểu f i

min

của chúng

Khi giả thiết rằng, hàm phân bố f i

min

tuân thủ qui luật phân bố Jeffreys và tương tự

như trong các công trình sẽ tính được các tham số của nó: các sai số hệ thống đối với tốc đồ chuẩn (gọi là số hiệu chỉnh i ) và các sai số ngẫu nhiên

 Xây dựng đường cong phụ thuộc fi

23

 Việc tính f() = tp’; dtp’/d và d2tp’/d2

và xác định các điểm uốn của tốc

đồ cho phép tìm được mô hình tốc độ tương ứng

Khi đó, tác giả đã nhấn mạnh rằng đối với môi trường địa chất phức tạp bao gồm nhiều vùng khác nhau bởi vận tốc truyền sóng và cả bởi kích thước của vùng, việc nghiên cứu trường độ lệch thời gian truyền sóng địa chấn so với tốc đồ chuẩn

có thể được tiến hành đối với các vùng riêng biệt của lãnh thổ này Kết quả sẽ nhận được các đường cong phụ thuộc tpi’ = f() tương ứng đối với từng vùng phân chia

Phương pháp được áp dụng bởi tác giả các công trình [10-12] có ưu điểm nổi bật là nó cho khả năng xác định lát cắt tốc độ đối với môi trường nhiều lớp bất kỳ, thậm chí đối với cả môi trường mà trong nó bao gồm các khối riêng biệt khác nhau bởi tốc độ lan truyền của sóng địa chấn cũng như bởi kích thước

Tác giả đã tiến hành tìm cực tiểu của hàm mục tiêu F từ phương trình (1) theo phương pháp Monte-carlo, là một trong những phương pháp mô hình thống kê, dựa trên ý tưởng điều khiển “ô đen” Nó được áp dụng trong các trường hợp khi mà việc xây dựng mô hình tương tự là khó khăn hoặc hoàn toàn không thể thực hiện được,

ví dụ khi giải các nhiệm vụ lý thuyết phức tạp và hàng loạt các nhiệm vụ khác liên quan đến việc nghiên cứu các quá trình ngẫu nhiên

 ' 

1

n

i pi i



  

(1)

Để ổn định công việc của thuật toán tác giả đã sử dụng giới hạn tuyến tính đối với tốc độ và chiều dày của các lớp, nhưng số lượng các lớp không thay đổi (giới hạn tuyến tính là giới hạn của mô hình được cho ở dạng phương trình hoặc bất phương trình tuyến tính) với các đại lượng chưa biết (ẩn số) ở dạng bậc nhất Để đánh giá hàm mục tiêu F đã sử dụng tiêu chuẩn 2 Áp dụng chương trình nói trên

có thể xác định được mô hình tốc độ với các tham số Vi, hi, H (Vi, hi – vận tốc và chiều dày tương ứng của các lớp trong vỏ Trái đất)

24 Theo phương pháp được tiến hành bởi tác giả, việc cực tiểu hoá hàm mục tiêu

F có thể tiến hành theo các phương án khác nhau tuỳ thuộc vào việc lựa chọn hoặc đồng thời tất cả các tham số Vi, hi, H; hoặc riêng biệt từng tham số trong chúng Kết quả của việc lựa chọn như vậy sẽ chỉ ra sự trùng hợp hơn cả giữa các tốc đồ thực nghiệm và tốc đồ lý thuyết

Khi đó, tác giả các công trình [10 - 12] đã thực hiện việc nghiên cứu trường độ lệch về thời gian truyền sóng theo quan hệ với tốc đồ chuẩn bất kì để tìm được một

mô hình tốc độ phù hợp nhất với các tài liệu quan sát Chẳng hạn như trong công trình [12], tác giả đã sử dụng mô hình chuẩn nhận được trong công trình [24] để

tính toán

Khi đó, áp dụng phương pháp nêu trên với 196 trận động đất khu vực Tây Bắc đến năm 1998 với magnitude M ≥ 2.5 tác giả đã xác định được đường cong phụ thuộc của thời gian truyền sóng P (đã được hiệu chỉnh theo quan hệ với tốc đồ chuẩn) vào khoảng cách chấn tâm  như sau:

tp’ = 0.138  + 6.35

Như vậy, có thể thấy do được tính toán và lựa chọn theo chu trình lặp nhiều lần với việc tính đến các phương án sử dụng các mô hình lát cắt vận tốc khác nhau, đặc biệt do sự phù hợp với các chu kỳ số liệu quan sát địa chấn khác nhau, mô hình lát cắt tốc độ trung bình và họ các tốc đồ thời gian truyền sóng tương ứng đã nhận được trong các công trình [10 - 12] có thể sử dụng trong thực tế địa chấn Việt Nam

để xác định các tham số cơ bản của chấn tâm động đất Việt Nam với độ chính xác cao

Cần thấy rằng giành nhiều quan tâm đến việc nghiên cứu xây dựng các mô hình lát cắt vận tốc truyền sóng địa chấn trong vỏ Trái đất lãnh thổ Việt Nam còn có tác giả Đinh Văn Toàn [2 - 5] Trong nghiên cứu gần đây nhất trên cơ sở hợp tác với Đại học Texas (Mỹ) thông qua đo đạc và phân tích 02 tuyến thăm dò địa chấn sâu, tác giả này cũng đã xây dựng được mô hình cấu trúc vận tốc truyền sóng địa chấn trong vỏ Trái đất [3]

25 Trong công trình [3] tập thể tác giả đã xây dựng mặt cắt sóng dưới tuyến đo Thái Nguyên – Hòa Bình Thiết bị sử dụng trong nghiên cứu này là máy ghi địa chấn chuyên dụng Reftek - 125 do hãng Refraction Technology (Mỹ) chế tạo và được phòng thí nghiệm Địa Vật Lý J.Miller thuộc trường Đại học Texas ở E1 Paso cung cấp Có 200 máy được bố trí dọc tuyến đo với khoảng cách thay đổi trung bình trong khoảng từ 500 m đến 1000 m, phụ thuộc vào điều kiện địa phương Đây là loại máy gọn nhẹ, có dải động học đến 24bit và không cần dây cáp nối giữa các máy thu Mật độ ghi tín hiệu được thực hiện là 250 mẫu/giây Để tạo sóng địa chấn trên tuyến đo đã tiến hành 6 vụ nổ mìn tại 3 vị trí, mỗi vị trí có 2 vụ nổ trong các lỗ khoan đường kính lớn từ 220 mm đến 300 mm, sâu từ 26 đến 32 m Do phân bố dân

cư dọc theo tuyến đo không cho phép tiến hành các vụ nổ đầu mút Tây Nam xấp xỉ 80km Lượng thuốc nổ sử dụng cho các vụ nổ đầu

Dựa trên kinh nghiệm của các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực địa chấn dò sâu, khoảng thời gian truyền sóng được lựa chọn trong phép hiệu chỉnh này là cửa sổ 5-

6 giây

Trong xử lý số liệu địa chấn một số tác giả khác thường sử dụng phương pháp quét vận tốc, với những giá trị vận tốc khác nhau, theo công thức tổng quát:

2 2

Trong đó: T- thời gian truyền sóng địa chấn từ nguồn phát đến máy thu;

T0 - thời gian truyền sóng địa chấn pháp tuyến ngay dưới điểm nổ;

X - khoảng cách giữa nguồn phát và thu sóng;

V = 6.0 km/s – vận tốc truyền sóng địa chấn trung bình trong lớp vỏ lục địa phần phía trên vỏ Trái đất

Phương pháp quét vận tốc tương đối hiệu quả đối với vùng có cấu trúc địa chất phức tạp, bởi nó cho khả năng lựa chọn gần như trực tiếp giá trị vận tốc phù hợp với từng ranh giới địa chấn tồn tại trong vùng nghiên cứu Bằng phương pháp

26 quét vận tốc, đặc điểm phân dị trường sóng theo phương nằm ngang trong nhiều trường hợp cũng được phản ánh tốt hơn

Theo phương pháp mô hình hóa được áp dụng bới tác giả công trình [3] trên

cơ sở lý thuyết tia, thời gian sóng tới các máy thu theo đường truyền tia L được tính theo công thức:

0

1

n i i

i i

L t

Trong đó: t0i là thời gian truyền sóng địa chấn từ nguồn phát đến máy thu,

Li và Vi là độ dài đoạn tia và vận tốc sóng P trong khối cấu trúc thứ

i của mô hình cấu trúc,

n – số khối của mô hình

Phương pháp bình phương tối thiểu cần sử dụng trong những trường hợp cần thiết của phép mô hình hóa, theo đó thời gian truyền sóng lý thuyết từ nguồn phát đến máy thu được điều chỉnh theo công thức:

0 1

m i

27 6,56s Với việc sử dụng phần mềm Seismic Unix theo phương thức đối thoại người – máy các tác giả của công trình [3] đã xác định được chiều dày và vận tốc sóng P trong các lớp như trên hình 1.2

Hình 1.2 Kết quả xác định lát cắt vận tốc trong vỏ Trái đất theo tác giả công trình [3]

Qua kết quả tính toán của tác giả công trình [3] cho thấy dưới tuyến đo Thái Nguyên – Hòa Bình độ sâu móng kết tinh tăng dần từ La Hiên khoảng 2,6 km đến khoảng 4 km tại khu vực thị xã sông Công Vận tốc truyền sóng địa chấn trong phần mềm trên của lớp trầm tích tại đây đạt 4,6 km/s, còn lại phần dưới của lớp đạt đến xấp xỉ 6,0 km/s Tiếp theo đoạn từ Phổ Yên đến 64 km dọc theo tuyến đo thuộc huyện Tam Dương (Vĩnh Phúc) bề mặt móng kết tinh chìm rất từ từ và đạt đến độ sâu 1,5 km ở khu vực Tam Dương Ngay sau điểm này chỉ vài km tiếp về phía nam, móng kết tinh lại sụt rất nhanh đến xấp xỉ 3,5 km Vị trí sụt lún này tương ứng với phần không gian phân bố đới đứt gãy Vĩnh Ninh Kể từ đây về phía nam mặt móng kết tinh lại nâng lên từ từ và độ sâu chỉ còn khoảng 1,5 km tại khu vực thành phố Hòa Bình Vận tốc truyền sóng địa chấn trung bình trong phần trên và phần dưới của lớp trầm tích tại đoạn này đều nhỏ hơn so với đoạn phía Bắc, đạt 4,1 km/s và 5,0 km/s tương ứng Dưới móng kết tinh là lớp granit với bề dày trung bình đạt xấp

xỉ 14 km Phần phía trên của lớp granit vận tốc truyền sóng địa chấn tăng nhẹ dần từ

5

15

30

4 2

H(km)

6 8 km/s

10

25 0

28 6,1 km/s ở phía bắc đến 6,15 km/s tại khu vực dưới khối Phổ Yên – Tam Đảo và 6,2 km/s tại đoạn phía nam tuyến đo Phần dưới của lớp granit vận tốc trung bình đạt 6,4 km/s trên toàn tuyến Bề mặt moho tại khu vực La Hiên đạt 30,6 km, nâng dần lên phía nam và đạt đến 28,5 km tại khu vực thành phố Thái Nguyên Vùng có mặt Moho nâng lên cao nhất xấp xỉ 27 km là đoạn từ khu vực đứt gãy Vĩnh Ninh tại huyện Tam Dương đến lân cận phía nam của đới đứt gãy sông Hồng tại huyện Phúc Thọ Tại đoạn phía nam tuyến đo, mặt này lại tiếp tục chìm dần đến 29,7 km tại khu vực nam thành phố Hòa Bình Vận tốc truyền sóng địa chấn trong lớp basalt phản ánh đồng nhất ở phần trên là 6,6 km/s, còn phần dưới đạt đến 7,0 km/s tại bề mặt Moho

Từ những phân tích và kết quả cụ thể của tác giả nêu trên cho thấy mô hình cấu trúc vận tốc sóng P mà tập thể tác giả bước đầu xây dựng còn khá đơn giản nhưng nhìn chung vẫn phản ánh tương đối trung thực chiều sâu trung bình từng đoạn của ranh giới cơ bản trong vỏ Trái đất dưới tuyến đo; Phân tích các băng sóng địa chấn sau khi xử lý cũng cho thấy: ngoài sóng phản xạ sử dụng tính toán mô hình nêu trên, nhiều mặt cắt sóng phản ánh khá tốt sóng khúc xạ So với các kết quả nghiên cứu bằng sử dụng tài liệu trọng lực trong vài năm gần đây thì vỏ Trái đất theo kết quả địa chấn mỏng hơn từ 2 km đến khoảng hơn 4 km tại một số vị trí tuyến đo

1.2 Tình hình nghiên cứu, xác định mô hình lát cắt vận tốc vỏ Trái đất ở miền Trung – Việt Nam

Đối với khu vực miền Trung - Việt Nam, các công trình nghiên cứu của các tác giả mới dừng lại ở việc nghiên cứu tầng trên của lớp vỏ; đó là tầng Đệ tứ Tuy nhiên, các nghiên cứu này lại rất chi tiết, có tính chính xác cao Dưới đây xin giới thiệu một số công trình nghiên cứu về trầm tích Đệ tứ ở khu vực này[1, 6, 18] Các tác giả [1, 6, 18]chủ yếu đã áp dụng phương pháp địa chấn nông phân giải cao (ĐCNPGC) trong nghiên cứu của mình

29 Trong khuôn khổ đề án: “Điều tra địa chất, khoáng sản, địa chất môi trường

và tai biến địa chất vùng biển Nam Trung Bộ từ 0 – 30 m nước ở tỷ lệ 1/100.000 và một số vùng trọng điểm ở tỷ lệ 1/50.000”, tác giả đã sử dụng bộ chương trình RadExpro Plus 3.5 để xử lý nâng cao chất lượng tài liệu ĐCNPGC nhằm xác định chính xác các ranh giới phản xạ, các tập băng ghi địa chấn tương ứng với các tập trầm tích trong Đệ tứ Xử lý hạn chế các loại phông nhiễu nhằm xác định rõ các trường sóng trong các tập băng ghi địa chấn từ đó phân chia được các loại tướng địa chấn trong vùng khảo sát và đưa ra được thành phần vật chất và môi trường thành tạo các đối tượng địa chất Nâng cao chất lượng băng ghi ĐCNPGC để xác định được các hệ thống đứt gẫy hoạt động trong Đệ tứ Các vấn đề mà tác giả đã nghiên cứu trên đây góp phần to lớn, không thể thiếu được để giải quyết nhiệm vụ điều tra địa chất khoáng sản biển, địa chất môi trường và tai biến biển địa chất vùng biển Nam Trung Bộ nói riêng và các vùng biển Việt Nam nói chung

Các kết quả nghiên cứu về vận tốc truyền sóng địa chấn trong vỏ Trái đất khu vực Miền Trung cho thấy:

Mặc dù các tài liệu về khảo sát vận tốc truyền sóng địa chấn ở miền Trung còn khá ít song các công trình nghiên cứu của một số tác giả lại mang những nét riêng biệt, góp phần làm phong phú thêm nguồn số liệu và mở ra những hướng nghiên cứu mới phục vụ cho việc nghiên cứu toàn bộ lãnh thổ Việt Nam

Trong công trình [6], tác giả Hoàng Xuân Lượng đã mở ra một hướng nghiên cứu mới Đó là nghiên cứu và xác định tính chất cơ lý của san hô và nền san hô ở các khu vực nghiên cứu (khu vực quần đảo Trường Sa và khu vực lục địa ngoài khơi phía Nam nơi có các công trình DKI) để đề xuất các giải pháp thích hợp cho xây dựng các công trình trên nền san hô, áp dụng trực tiếp cho công trình trên các đảo thuộc quần đảo Trường Sa và các công trình tại khu vực DKI Trong công trình này, các số liệu khảo sát đo đạc và các số liệu thu thập được đã được xử lý, tính toán và xây dựng thành các dạng bản đồ số Trong đó, thí nghiệm nổ truyền sóng được thực hiện ở đảo Song Tử Tây Sóng địa chấn lan truyền sâu trong nền và

30 thường được phân ra làm sóng dọc (sóng nén) (sóng sơ cấp) và sóng cắt (sóng thứ cấp) Sóng dọc lan truyền nhanh hơn sóng cắt

Do sóng nén P lan truyền trong môi trường nhiều pha sẽ chịu ảnh hưởng của

cả pha rắn (cốt đất) và pha lỏng (nước trong đất) nên tốc độ lan truyền của sóng không phản ánh đúng đặc trưng độ cứng của cốt đất; ngược lại sóng cắt lan truyền chỉ trong pha rắn nên phản ánh đúng hơn đặc trưng độ cứng của môi trường Điểm

tự nhiên của đảo có mực nước ngầm thay đổi trong ngày theo thủy triều và độ cao mặt đất của đảo không lớn so với mặt nước biển nên để hạn chế ảnh hưởng của sự thay đổi điều kiện tự nhiên (độ ẩm, cao độ, mực nước ngầm) đến kết quả đo, trong phòng thí nghiệm cũng chỉ thí nghiệm sóng cắt Từ các số liệu đo đạc có thể thiết lập được mối tương quan giữa khoảng cách giữa các điểm đo và thời gian trễ của sóng khi lan truyền đến các điểm đo (hình 1.3)

Hình 1.3 Tương quan giữa khoảng cách (Δr) và thời gian trễ (Δt) của sóng khi lan

truyền đến các điểm đo [6]

31 Sau đó tác giả đã thiết lập phương trình tuyến tính liên hệ khoảng cách giữa các điểm đo và thời gian trễ của sóng (theo nhóm thời gian trễ nhỏ hơn), độ dốc của đường thẳng này (hình 1.3) là vận tốc lan truyền sóng cắt trong lớp cát san hô thí nghiệm Sử dụng phương pháp bình phương cực tiểu, tác giả đã tìm được phương trình đường thẳng ∆r = 454,58 ∆t, suy ra vận tốc truyền sóng cắt là Vs = ∆r /∆t (∆r - là khoảng cách từ điểm nổ đến các vị trí đặt điểm đo tương ứng) Từ đó tác giả

đã rút ra nhận xét về sự lan truyền sóng trong nền san hô tại khu vực đảo Song Tử Tây Đó là: Tốc độ lan truyền sóng cắt trong lớp cát san hô ở bề mặt đảo có thể lấy

là 454.58 m/s Sóng phản xạ từ lớp san hô cứng bên dưới làm tăng cường độ chấn động ở lớp bề mặt; Quá trình lan truyền sóng trong nền san hô rất phức tạp khi địa

chất nền có cấu tạo nhiều lớp và cường độ của sóng lớn có thể phản xạ từ nhiều lớp

Như vậy, cho đến nay hầu hết các mô hình vận tốc vỏ Trái đất đã nhận được

ở Việt Nam chủ yếu được xây dựng theo sóng P và đối với khu vực phía Bắc Việt Nam, và đa số là theo mô hình 2 chiều Vẫn còn những khác biệt đáng kể giữa các kết quả của công trình nghiên cứu khác nhau Khu vực miền Trung vẫn chưa có riêng một mô hình lát cắt vận tốc truyền sóng địa chấn trong vỏ Trái đất Do đó, cũng cần phải xây dựng một mô hình vận tốc truyền sóng địa chấn cho khu vực miền Trung nhằm nâng cao độ chính xác của việc xác định các tham số cơ bản của chấn tiêu động đất phục vụ cho các mục đích nghiên cứu khác nhau