Nghiên cứu phát hiện các đứt gãy địa chất lưu vực sông cả rào nậy trên cơ sở phân tích tài liệu ảnh viễn thám

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Mai Thị Hồng Nguyên NGHIÊN CỨU PHÁT HIỆN CÁC ĐỨT GÃY ĐỊA CHẤT LƢU VỰC SÔNG CẢ - RÀO NẬY TRÊN CƠ SỞ PHÂN TÍCH TÀI LIỆU ẢNH VIỄN THÁM LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội- Năm 2013 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Mai Thị Hồng Nguyên NGHIÊN CỨU PHÁT HIỆN CÁC ĐỨT GÃY ĐỊA CHẤT LƢU VỰC SÔNG CẢ - RÀO NẬY TRÊN CƠ SỞ PHÂN TÍCH TÀI LIỆU ẢNH VIỄN THÁM Chuyên ngành: Vật lý địa cầu Mã số: 60440111 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS CAO ĐÌNH TRIỀU Hà Nội - Năm 2013 LỜI CẢM ƠN Luận văn đƣợc thực môn Vật lý địa cầu- Khoa Vật lý - trƣờng Đại Học Khoa Học Tự Nhiên- ĐHQGHN, Viện Vật lý địa cầu- Viện Hàn Lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Trƣớc hết, Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS TS Cao Đình Triều, ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn, bảo ban theo suốt trình tạo điều kiện tốt để tơi hồn thành luận văn Thầy ln quan tâm, giúp đỡ tôi, cho học thật bổ ích Tôi xin chân thành cảm ơn thầy, cô môn Vật lý địa cầu trang bị cho kiến thức bản, tảng trình học tập, rèn luyện Tơi xin cảm ơn bác, chú, anh, chị cán nghiên cứu Viện Vật lý địa cầu- Viện Hàn Lâm Khoc học Công nghệ Việt Nam giúp đỡ máy móc, phần mềm, tài liệu để tơi hồn thành luận văn Cuối cùng, xin cảm ơn đến gia đình, bạn bè, ngƣời quan tâm, giúp đỡ tơi suốt q trình thực luận văn Hà Nội, tháng năm 2013 Học viên Mai Thị Hồng Nguyên MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG : VIỄN THÁM TRONG NGHIÊN CỨU ĐỊA LÝ –ĐỊA CHẤT .2 1.1 Khái niệm chung viễn thám 1.1.1 Đặc trưng phản xạ phổ đối tượng tự nhiên 1.1.2 Một số yếu tố ảnh hưởng tới khả phản xạ phổ đối tượng tự nhiên 1.2 Các phƣơng pháp giải đoán ảnh viễn thám 10 1.2.1 Phương pháp giải đoán mắt 11 1.2.2 Phương pháp xử lý ảnh số 14 1.3 Đánh giá độ xác phân loại phƣơng pháp viễn thám 21 1.3.1 Phương pháp thứ 21 1.3.2 Phương pháp thứ hai 22 CHƢƠNG : HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ VỚI CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM 24 2.1 Khái niệm Hệ thông tin địa lý (GIS) 24 2.2 Cấu trúc mơ hình liệu GIS 26 2.2.1 Các điểm, đường, vùng 26 2.2.2 Định nghĩa đồ 26 2.2.3 Dữ liệu máy tính 27 2.2.4 Cấu trúc liệu raster 27 2.2.5 Cấu trúc liệu vector 29 2.2.6 Cấu trúc liệu cho đồ lựa chọn raster vector CHƢƠNG : CÔNG NGHỆ TÍCH HỢP TƢ LIỆU VIỄN THÁM VÀ HỆ THƠNG TIN ĐỊA LÝ (HTTĐL) 3.1 Khái niệm 3.2 Lý tích hợp tƣ liệu viễn thám HTTĐL 3.3 Khả ứng dụng cơng nghệ tích hợp tƣ liệu v 3.4 Ứng dụng cơng nghệ tích hợp viễn thám hệ t CHƢƠNG : ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TÍCH HỢP VIỄN THÁM VÀ HTTĐL THÀNH LẬP BẢN ĐỒ ĐỨT GÃY ĐỊA CHẤT KHU VỰC SÔNG CẢ - RÀO NẬY 4.1 Phƣơng pháp luận phân tích ảnh vệ tinh nghiên Sơng Cả - Rào Nậy tỷ lệ 1:200.000 4.1.1 Tài liệu sử dụng 4.1.2 Phương pháp xử lý để thành lập đồ hệ thống đứt gãy địa chất 4.2 Các đứt gãy có biểu hoạt động khu vực Sơ 1:200.000 KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO Danh mục hình vẽ Hình 1.1 : Đặc tính phản xạ phổ thực vật Hình 1.2 : Đặc tính phản xạ thổ nhưỡng Hình 1.3 : Khả phản xạ hấp thụ nước Hình 1.4 : Nguyên lý phân loại theo khoảng cách tối thiểu 15 Hình 1.5: Nguyên lý phân loại theo xác suất cực đại 17 Hình 3.1 : Vai trị Viễn thám việc xây dựng cập nhật CSDL HTTĐL 34 Hình 3.2 : Mơ hình chuyển đổi liệu Viễn thám HTTĐL 36 Hình 4.1: Ảnh nguyên thủy chưa qua xử lý 49 Hình 4.2: Ảnh qua giãn tuyến tính 49 Hình 4.3: Phương pháp lọc tần số cao làm rõ ranh giới đứt gãy địa chất 51 Hình 4.4: Quy trình công nghệ thành lập đồ hệ thống đứt gãy địa chất 55 Hình 4.5: Ảnh vệ tinh Landsat khu vực Sông Cả - Rào Nậy 56 Hình 4.6: Bản đồ đứt gãy địa chất khu vực Sông Cả - Rào Nậy 57 Hình 4.7: Đứt gãy hoạt động lưu vực Sông Cả - Rào Nậy 59 MỞ ĐẦU Đứt gãy địa chất tiền đề gây nên hàng loạt dạng tai biến địa chất khác Do đó, xác định vị trí đứt gãy, đới đứt gãy đứt gãy hoạt động việc làm có ý nghĩa đặc biệt quan trọng mặt lý luận thực tiễn nghiên cứu tai biến địa chất (trƣợt - lở, nứt - sụt đất, động đất, núi lửa ) Đã có nhiều phƣơng pháp đƣợc sử dụng rộng rãi nghiên cứu đứt gãy địa chất nhằm xác định xác vị trí, nghiên cứu đặc điểm cấu trúc đứt gãy đặc điểm hoạt đông chúng Trong đó, phƣơng pháp viễn thám - ảnh vệ tinh (ảnh viễn thám) đƣợc đặc biệt ý, vì: Vệ tinh bay độ cao 700 km nên ảnh có tầm bao qt rộng, tính khái qt hóa tự nhiên rõ rệt Các loại ảnh chụp có vùng diện tích lớn: ảnh LANDSAT 185 x 185 km, ảnh SPOT 60 x 60 km Ảnh đƣợc chụp tỷ lệ nhỏ với dải phổ khác nên chúng có tính chất tổng qt hóa tự nhiên mặt hình học quang học rõ rệt Trên ảnh vệ tinh hình ảnh đối tƣợng đƣợc khái quát hóa, số chi tiết nhỏ riêng lẻ bị nhịe hợp thành hình ảnh thể thống với quy mô lớn Ảnh vệ tinh thể cấu trúc lớn, có ý nghĩa khu vực toàn cầu Hơn ảnh phản ánh quy luật tƣợng tự nhiên cách khách quan xác Bởi vậy, đứt gãy địa chất khu vực, cấu trúc địa chất lớn đƣợc thể ảnh rõ nét Để phân tích, phát đứt gãy địa chất ảnh số vệ tinh cần phải đo vẽ giá trị phổ phản xạ, phân tích đặc trƣng phổ sử dụng thuật toán khác để lọc giá trị dạng tuyến… Luận văn “Nghiên cứu phát đứt gãy địa chất lƣu vực sông Cả- Rào Nậy sở phân tích tài liệu ảnh viễn thám”, đƣợc nghiên cứu phân tích ảnh viễn thám nhằm phát đứt gãy địa chất khu vực Sông Cả - Rào Nậy tỷ lệ 1:200.000 CHƢƠNG : VIỄN THÁM TRONG NGHIÊN CỨU ĐỊA LÝ – ĐỊA CHẤT 1.1 Khái niệm chung viễn thám Viễn thám thu thập phân tích, xử lý thơng tin đối tƣợng mà khơng có tiếp xúc trực tiếp đến vật thể đối tƣợng, đƣợc phát triển dựa thành tựu khoa học công nghệ tin học, công nghệ vũ trụ Viễn thám môn khoa học liên ngành nhằm cung cấp thông tin nhanh khách quan đối tƣợng phục vụ cho phát triển kinh tế, an ninh quốc phòng nghiên cứu khoa học, đặc biệt lĩnh vực địa chất – kiến tạo Hầu hết đối tƣợng tự nhiên hấp thụ, phản xạ hay xạ sóng điện từ với cƣờng độ theo cách khác Các đặc trƣng thƣờng đƣợc gọi đặc trƣng phổ Thông tin thu đƣợc viễn thám có liên quan trực tiếp đến lƣợng phản xạ từ đối tƣợng việc nghiên cứu đặc trƣng phản xạ phổ đối tƣợng tự nhiên bƣớc sóng khác đóng vai trị quan trọng việc khai thác, ứng dụng có hiệu thông tin thu đƣợc 1.1.1 Đặc trưng phản xạ phổ đối tượng tự nhiên Do thông tin viễn thám có liên quan trực tiếp đến lƣợng phản xạ từ đối tƣợng tự nhiên việc nghiên cứu tính chất quang học đối tƣợng tự nhiên đóng vai trị quan trọng việc ứng dụng có hiệu phƣơng pháp viễn thám Sự đời phát triển kỹ thuật viễn thám gắn với kết nghiên cứu lĩnh vực phổ phản xạ đối tƣợng Phần lớn phƣơng pháp ứng dụng viễn thám đƣợc sử dụng có liên quan trực tiếp gián tiếp với việc nghiên cứu đặc trƣng phản xạ phổ nhóm đối tƣợng hay đối tƣợng tự nhiên Việc giải đoán tƣ liệu viễn thám để xác định thông tin ảnh phụ thuộc nhiều vào hiểu biết mối tƣơng quan đặc trƣng phản xạ phổ chất, trạng thái tự nhiên đối tƣợng Từ thông tin đặc trƣng phản xạ phổ cho phép nhà chuyên môn chọn kênh phổ chứa thông tin tối ƣu đối tƣợng nghiên cứu, đồng thời sở để phân tích tính chất đối tƣợng địa lý – địa chất tiến tới phân loại đối tƣợng Nghiên cứu đặc trƣng phản xạ phổ đối tƣợng tự nhiên dựa mục tiêu sau đây: o Xác định quy luật phản xạ phổ đối tƣợng tự nhiên dải sóng nhìn thấy gần hồng ngoại o Xác định thay đổi đặc trƣng phản xạ phổ đối tƣợng tự nhiên o Đánh giá mức độ ảnh hƣởng yếu tố ngoại cảnh, điều kiện sinh thái cảnh quan tới khả phản xạ phổ đối tƣợng tự nhiên vùng, miền cụ thể Chính nhờ vào đặc trƣng cho phép loại trừ ảnh hƣởng số yếu tố mà điều kiện ngồi thực địa khơng thực đƣợc Đặc trƣng phản xạ phổ đối tƣợng tự nhiên phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ điều kiện chiếu sáng, môi trƣờng, điều kiện thời tiết bề mặt đối tƣợng (hiện trạng sử dụng đất, lớp phủ hực vật, cấu trúc bề mặt ) Nhƣ vậy, đối tƣợng khác có khả phản xạ phổ khác Phƣơng pháp viễn thám dựa nguyên lý để nhận biết phát đối tƣợng, tƣợng tự nhiên Các thông tin đặc trƣng phản xạ phổ đối tƣợng tự nhiên giúp nhà chuyên môn lựa chọn đƣợc kênh phổ chứa thông tin tối ƣu đối tƣợng nghiên cứu Đây sở để phân tích nghiên cứu tính chất đối tƣợng, tiến tới phân loại chúng Năng lƣợng mặt trời (E0) chiếu xuống mặt đất dƣới dạng sóng điện từ, lƣợng tác động lên bề mặt đối tƣợng phần bị phản xạ trở lại (EPX), phần bị đối tƣợng hấp thụ chuyển thành dạng lƣợng khác (EKH), phần lại bị truyền qua hay gọi tƣợng thấu quang lƣợng (ETQ) Có thể mơ tả q trình theo công thức: Eo = EPX + EKH + ETQ Phụ thuộc vào cấu trúc bề mặt đối tƣợng lƣợng phản xạ phổ mà có thể: phản xạ toàn phần, phản xạ phần tán xạ tồn phần Vì vậy, cần phải lƣu ý giải đoán ảnh vệ tinh, ảnh máy bay, cần thu thập thông tin địa lý, địa chất khu vực tiến hành xử lý nhƣ thông số kỹ thuật thiết bị sử dụng điều kiện bay chụp yếu tố có vai trị định việc giải đoán xử lý ảnh Đồng thời, lƣơng phản xạ từ đối tƣợng phụ thuộc vào cấu trúc bề mặt đối tƣợng mà phụ thuộc vào bƣớc sóng lƣợng chiếu tới Do đó, hình ảnh đối tƣợng đƣợc ghi nhận lƣợng phản xạ phổ bƣớc sóng khác khác Xét tổng thể, đối tƣợng tự nhiên mặt đất đa dạng phức tạp, song xét cho đƣợc cấu thành ba loại đối tƣợng bản, là: thực vật, thổ nhƣỡng nƣớc a Đặc trưng phản xạ phổ thực vật: Lineament thƣờng đƣợc biểu thông qua đặc điểm lớp phủ thực vật, lớp vỏ thổ nhƣỡng, kiểu phong hóa riêng Do đó, việc sử dụng phƣơng pháp viễn thám để nghiên cứu đứt gãy địa chất công nghệ viễn thám nghiên cứu gián tiếp thông qua đối tƣợng bề mặt Đó nghiên cứu đặc điểm lớp phủ thực vật, lớp phủ thổ nhƣỡng, bề mặt nƣớc… Đối với lớp phủ thực vật, đặc tính chung thực vật khả phản xạ phổ phụ thuộc vào chiều dài bƣớc sóng giai đoạn sinh trƣởng khác thực vật Đây đối tƣợng đƣợc quan tâm Các trạng thái lớp phủ thực vật khác có tính chất phản xạ phổ khác Bức xạ mặt trời (E 0) tới bề mặt phần bị phản xạ (E1) Bức xạ vùng sóng chàm sóng đỏ bị chất diệp lục hấp thụ để thực q trình quang hợp Bức xạ vùng sóng lục gặp diệp lục phản xạ trở lại (E G) Bức xạ vùng sóng hồng ngoại (E IR> 720nm) phản xạ gặp chất diệp lục Nhƣ vậy, lƣợng phản xạ từ thực vật (EPX) bao gồm: b Phương pháp lọc nét ảnh: Phƣơng pháp giãn ảnh tăng cƣờng độ tƣơng phản toàn cục ảnh, nhiên khu vực có đặc điểm độ xám khác chi tiết chƣa đƣợc cải thiện Để phục vụ cho việc giải đoán cách chi tiết cần phải tiến hành lọc nét ảnh Lọc ảnh phƣơng pháp tăng cƣờng chất lƣợng ảnh mà giá trị xám độ pixel đƣợc nội suy mối quan hệ phụ thuộc vào pixel xung quanh Vì vậy, phép lọc đƣợc coi nhƣ phép toán cho vùng, khác với phép giãn phép tốn cho điểm khơng có phụ thuộc vào pixel xung quanh Lọc ảnh liên quan đến biến đổi giá trị xám độ điểm ảnh Mỗi ảnh số chứa thông tin tần số thấp thông tin tần số cao Tần số thấp thông tin mô tả đôi tƣợng có thay đổi xám độ số lƣợng lớn pixel cách từ từ nhƣ hồ nƣớc, rừng, ruộng lúa…Tần số cáo thông tin mô tả đối tƣợng có thay đổi xám độ cách đột ngột từ pixel sang pixel khác bên cạnh nhƣ đƣờng cao tốc, kênh mƣơng, sân bay,…Do phép lọc ảnh chia lọc ảnh tần số thấp, lọc ảnh tần số cao, lọc cấu trúc, lọc tƣơng thich Lọc tần số thấp làm cho đƣờng nét sức trở nên mềm mại hơn, hình ảnh dịu Do đặc điểm phép lọc làm giảm cung độ phân bố xám độ ảnh phải sử dụng phép giãn để tăng cƣờng độ tƣơng phản sau lọc Lọc tần số cao Laplace, lọc Furie: Phƣơng pháp đƣợc áp dụng việc xử lý làm tăng thay đổi xám độ pixel làm tăng đƣờng gờ đối tƣợng Nhờ phƣơng pháp mà ranh giới đứt gãy địa chất đƣợc rõ địa hình chung (Hình 4.3) 50 Hình 4.3: Phương pháp lọc tần số cao làm rõ ranh giới đứt gãy địa chất Giải đoán ảnh số: Giải đốn số dựa phƣơng pháp phân loại có giám định phân loại không giám định Phƣơng pháp phân loại có giám định hình thức phân loại mà tiêu phân loại đƣợc xác lập dựa vùng mẫu Các vùng mẫu khu vực mà ảnh ngƣời giải đoán biết chắn thuộc vào lớp cần tìm Dựa vào vùng mẫu, tham số thống kê đƣợc xác định tiêu thống kê sử dụng trình phân loại sau Sự khác phƣơng pháp phân loại có giám định không giám định chỗ giảm tối đa cơng tác ngoại nghiệp mà thay vào việc sử dụng tài liệu tƣ liệu phục vụ cơng tác giải đốn ảnh a Giải đốn tự động phần mềm PCI 51 + Chọn vùng mẫu: Việc chọn vùng mẫu quan trọng xử lý ảnh số, đặc biệt việc phân loại có kiểm định, chất lƣợng ảnh phân loại đƣợc xác định trình chọn vùng mẫu cho loại đối tƣợng khác Các vùng mẫu đƣợc chọn dựa vào đặc điểm ảnh nhƣ màu, bố cục mẫu hình số liệu khảo sát thực tế Các vùng mẫu nên đƣợc chọn vùng đồng (có màu cấu trúc đồng ảnh) nên có giá trị lớn nhất, nhỏ nhất, trung bình định Với dấu hiệu khác thể ảnh vệ tinh, việc chọn vùng mẫu cho kết tốt + Phân loại có kiểm định (Supervised classification): Phân loại có giám định hình thức kết hợp giải đốn nhờ trợ giúp máy tính với kết điều tra thực địa tiêu phân loại đƣợc xác lập dựa vùng mẫu Các vùng mẫu khu vực ảnh mà ngƣời giải đoán biết chắn thuộc vào lớp cần tìm Độ xác việc phân loại phụ thuộc vào diện tích, mật độ phân bố độ xác mẫu khu vực nghiên cứu Trong phƣơng pháp phân loại có giám định, ngƣời giải đốn ảnh “kiểm tra” q trình phân loại pixel việc quy định cụ thể theo thuật toán máy tính, chữ số mơ tả số thể loại lớp phủ mặt đất khác có mặt ảnh Để làm việc này, điểm lấy mẫu đại diện loại đối tƣợng biết (gọi vùng mẫu) đƣợc sử dụng để biên tập thành “khố giải đốn” số mơ tả thuộc tính phổ cho thể loại điển hình Sau pixel tập hợp liệu đƣợc so sánh với chủng Loại “khoá giải đoán” đƣợc gán tên chủng loại mà “có vẻ giống nhất” Nếu nhƣ phƣơng pháp phân loại khơng giám định, đặc tính lớp phủ bề mặt đƣợc phân loại từ ảnh không qua hiểu biết thực tế đối tƣợng bề mặt đƣợc xác định khơng tốt phƣơng pháp phân loại có giám định khắc phục đƣợc nhƣợc điểm 52 Ngƣời xử lý sử dụng phân loại không giám định để xây dựng số lƣợng thông tin tƣơng số lớp trạng có khu vực, sau sử dụng phƣơng pháp “che lấp” đối tƣợng để tiến hành phân loại việc lựa chọn vùng mẫu bổ sung cơng tác xử lý nhanh nhiều lựa chọn vùng mẫu từ đầu Các bƣớc bao gồm:  Định nghĩa lớp  Chọn vùng mẫu  Tính số thống kê  Phân lớp sơ  Phân tích, kiểm tra ghép nhóm đối tƣợng + Phân loại ảnh: Tính diện đối tƣợng Lọc ảnh: biện pháp xử lý ảnh nhằm tăng cƣờng khả suy giải chi tiết cảu ảnh Có hai phƣơng pháp xử lý nhiễu: - So sánh với tín hiệu chuẩn hình ảnh mẫu - Lấy trung bình hình ảnh chụp khu vực nghiên cứu để giảm bớt nhiễu + Đánh giá độ xác phân loại ảnh Độ xác ảnh phân loại đƣợc tính tốn máy tính dùng hệ số Kapa Hàm hệ số Kapa đƣợc thể dƣới - Tạo ma trận so sánh ảnh đƣợc phân loại (hàng) vùng mẫu (cột) - Tính q: - Tính hệ số Kapa (Kapa = hay 100% độ xác cao nhất) Kappa = (d - q) (N - q) 53 Trong đó:  n (hàng) tổng số hàng cho lớp  m (cột) tổng số cột cho lớp  N tổng số điểm kiểm tra  d đƣờng chéo tổng ô + Xử lý sau phân loại: Ảnh sau phân loại xuất sai lạc thay đổi phổ vốn có bắt gặp phân loại sử dụng phân loại theo pixel-by-pixel Ví dụ nhƣ vài phần tử ảnh phân tán vùng thổ cƣ nơng thơn trở thành đất trống, bụi hay ngƣợc lại Trong trƣờng hợp cần phải làm cho nhẵn ảnh sau phân loại thấy lớp trội Mặt khác ảnh phân loại chứa dãy vị trí phần tử ảnh phục vụ cho hàm chứa nhãn không đƣợc định lƣợng trƣớc phân loại Do hàng loạt phép lọc đƣợc thực để làm phẳng ảnh sau phân loại Trên ảnh có đối tƣợng khác mặt phản xạ phổ nhƣng đối tƣợng mặt đất Khi chọn vùng mẫu, đối tƣợng phải đƣợc chọn lớp khác Sau phân loại, lớp đƣợc gộp lại thành lớp đối tƣợng Một số đối tƣợng tách đƣợc xử lý ảnh số cần đƣợc tách riêng cách sử dụng mặt nạ (Mask) 54 Bản đồ địa hình & Các tƣ liệu khác Tƣ liệu vệ tinh Nhập ảnh Tổ hợp màu Nắn chỉnh hình học Nâng cao chất lƣợng ảnh Biến đổi độ tƣơng phản ảnh Giải đoán mắt Xử lý tổng hợp – Đối sánh đối chiếu Bản đồ Hệ thống đứt gãy địa chất khu vực Hình 4.4: Quy trình cơng nghệ thành lập đồ hệ thống đứt gãy địa chất 55 Hình 4.5: Ảnh vệ tinh Landsat khu vực Sơng Cả - Rào Nậy b Xác định đứt gãy địa chất ảnh Dấu hiệu tổng hợp tiến hành xử lý: Đây tổng hợp dấu hiệu giải đoán theo trật tự định phản ánh cách khách quan tính chất đối tƣợng Biểu dấu hiệu điều vẽ tổng hợp “kiến trúc hình ảnh” Kiến trúc (structure) phân loại theo số nguyên tắc sau: Về hình học: gồm tập hợp điểm đƣờng mảng xếp theo trình tự định Về quang học: cấu trúc ảnh dựa hình thái sắc bậc độ xám Về nội sinh: kiến trúc ảnh phản ánh thực chất quần thể đối tƣợng đƣợc hình thành mối quan hệ mật thiết với Tuy nhiên, dấu hiệu mang tính kinh nghiệm giải đoán 56 Đối với đứt gãy địa chất lineament, dấu hiệu để nhận biết điểm ảnh xếp theo dãy dài theo dạng tuyến tính, đƣờng thẳng thẳng có giá trị xám độ khoảng giá trị định với hình thái sắc ảnh tƣơng đối đồng Việc xác định đứt gãy địa chất việc xử lý phân loại nhƣng phân loại nhằm tách đối tƣợng chủ yếu – vị trí diện phân bố đứt gãy Thông thƣờng, dấu hiệu đơn vị đứt gãy địa chất việc xác định vùng mẫu mang tính đặc thù – khác với vùng xung quanh Đó phân bố thành dải hẹp kéo dài theo đƣờng thẳng Ở đây, thƣờng trùng với hệ thống sông suối, hẻm núi không cắt qua đƣờng phân thủy Trên ảnh, giá trị xám độ dải hẹp thay đổi Hình 4.6: Bản đồ đứt gãy địa chất khu vực Sông Cả - Rào Nậy 57 Kết phân tích: Kết phân tích ảnh vệ tinh phát đứt gãy đƣợc mơ tả hình 4.6 Theo kết phân tích chúng tơi cho thấy hầu hết đứt gãy đƣợc phát theo tài liệu ảnh vệ tinh trùng với đứt gãy địa chất đƣợc phát đồ địa chất tỷ lệ 1:200.000 Tính liên tục đứt gãy có biểu rõ nét sở phân tích ảnh số 4.2 Các đứt gãy có biểu hoạt động khu vực Sơng Cả - Rào Nậy tỷ lệ 1:200.000 Thông thƣờng, đới tập trung lineament dày đặc trùng với đới đứt gãy có biểu hoạt động [10] Vì vậy, ngƣời ta thƣờng sử dụng tài liệu lineament nhƣ dấu hiệu nhận dạng đới đứt gãy hoạt động Việc phân tích kết hợp đồ lineament với tài liệu địa chất - địa vật lý khác đƣợc tiến hành phòng nghiên cứu Địa động lực thuộc Viện Vật lý Địa cầu Kết xây dựng đƣợc đồ đứt gãy hoạt động khu vực Sông Cả - Rào Nậy Đới đứt gãy hoạt động mạnh thƣờng ranh giới khối địa động lực đại có biểu hoạt động khác biệt đặc trƣng địa động lực nội khối liền kề Các đới có biểu rõ nét về: hoạt động động đất; xuất điểm nƣớc khống, nƣớc nóng; chi phối cắt gọt rõ rệt phƣơng địa hình đại; biểu rõ ảnh vệ tinh, máy bay với dị thƣờng photolineament kéo dài tuyến tính; biểu khí (Rn, Th) (hỗn hợp khí Radon Thori) cao; có biểu chuyển động thẳng đứng phƣơng ngang khác hai cánh lớn mm/năm; biểu rõ nứt đất, trƣợt - lở đất xói mịn ngun nhân kiến tạo; có biểu biến dạng trẻ nhƣ uốn nếp, oằn võng; tập trung dày đặc khe nứt, vết xƣớc mặt trƣợt trẻ; biến đổi đơn vị địa hình địa mạo rõ rệt; có biểu hoạt động núi lửa trẻ (phun trào basan Pliocen - Đệ Tứ thoát khí, phun tro, phun bùn vv ) 58 Hình 4.7: Đứt gãy hoạt động lưu vực Sơng Cả - Rào Nậy Chú thích: 1- Đứt gãy cấp II; 2- Đứt gãy cấp III; 3- Ranh giới khối cấp IV; 4, 5, 6, 7- Chấn tâm động đất phân chia theo cấp độ mạnh khác Chỉ tiêu nhận dạng đứt gãy hoạt động đƣợc mô tả chi tiết công bố trƣớc [2- 6] Danh mục động đất khu vực nghiên cứu đƣợc sử dụng đến hết năm 2012 Các đứt gãy hoạt đông khu vực nghiên cứu đƣợc mô tả chi tiết luận văn gồm (Hình 4.7): a/ Đứt gãy cấp III (cấp II Việt Nam): Điện Biên – Sầm Nƣa – Thƣờng Xuân (FIII.5): Đứt gãy Thƣờng Xuân có phƣơng phát triển tây bắc – đơng nam, cắm phía đơng bắc Độ sâu ảnh hƣởng đứt gãy cỡ 30 - 40 km Trên đồ dị thƣờng trọng lực Bouguer đứt gãy thể nhƣ ranh giới phân chia cấu trúc, cắt qua điểm uốn đƣờng đồng mức biến đổi gần nhƣ đặn, có giá trị dị thƣờng trọng lực Bouguer 60 ÷ - mGal Gradient ngang dị thƣờng trọng lực thể đứt gãy có giá trị trung bình 1,0÷ 2,0 mGal /km Dọc theo đứt gãy quan sát thấy có trận động đất xảy với Magnitude cực đại Ms quan sát ở mức xấp xỉ 4,0 59 Đứt gãy Sơng Cả (nhánh chính, chạy qua Đô Lƣơng – Nghi Lộc, F III.9): Đứt gãy Sơng Cả có phƣơng phát triển Tây bắc - Đơng nam, cắm phía Tây nam.Độ sâu ảnh hƣởng đứt gãy 30 - 40 km Các thành tạo địa chất hai bên cánh đứt gãy bị cắt xén lớp đột ngột Đặc biệt uốn cong theo phƣơng Đông bắc - Tây nam thành tạo Paleozoi Có thể vào trƣớc Kainozoi, có lẽ vào Mesozoi muộn, đứt gãy hoạt động dịch chuyển theo chế trƣợt phải Dọc đứt gãy từ Đô Lƣơng, Anh Sơn, Mƣờng Xén gặp đới dập vỡ mạnh Các khe nứt sinh kèm đổ phía Tây nam với xu cánh Tây nam sụt xuống Từ Đơ Lƣơng đến Kỳ Sơn hồn tồn trùng với thung lũng Sông Cả Trong Kainozoi tạo nhiều bồn trũng cạnh kề đứt gãy kéo dài theo phƣơng Tây bắc - Đông nam, đặc biệt trũng chứa than Khe Bố Đới đứt gãy tạo nên sụt lớn rõ nét mặt ranh giới vỏ Trái đất Từ cánh Tây nam sang Đông bắc sụt bậc mặt Moho km (32 - 34 km), bậc Conrad nâng lên km (16 - 14 km) mặt móng kết tinh nâng lên - km ( - km) Dọc đứt gãy quan sát thấy có động đất xảy quan sát thời gian gần cỡ xấp xỉ 5.0 Đặc biệt lịch sử ghi nhận trận động đất năm 1821 xảy dọc đới đứt gãy với Ms = 6,0 Vinh Đứt gãy Rào Nậy (FIII.11): Đứt gãy Rào Nậy có phƣơng phát triển Tây bắc - Đơng nam, có độ sâu ảnh hƣởng 30 - 40 km Đới bao gồm loạt đứt gãy tính chất trƣợt phải, hƣớng cắm thay đổi tạo thành dạng cấu trúc nâng mặt móng kết tinh phƣơng phát triển đới Độ sâu mặt Moho biến đổi phạm vi 30 - 34 km, mặt Conrad biến đổi giới hạn 12 - 15 km mặt kết tinh tƣơng ứng - km Dọc theo đứt gãy quan sát thấy có trận động đất xảy có Magnitude cực đai 4,3 b/ Đứt gãy cấp IV (cấp III Việt Nam) gồm: 60 Đứt gãy Nậm Nơn (F IV.2); Đứt gãy Nậm Chou (F IV.1); 3.Đứt gãy Quỳ Hợp (FIV.6); 4.Đứt gãy Sầm Nƣa – Thái Hòa (F IV.3); 5.Đứt gãy Nghi Sơn (F IV.4) 6.Đứt gãy Thanh Chƣơng - Kỳ Anh (FIV.5) 61 KẾT LUẬN Phân tích ảnh vệ tinh nghiên cứu đứt gãy đƣợc nhà địa chất Việt Nam giới sử dụng rộng rãi năm gần Áp dụng thƣ nghiệm luận văn khẳng định tính ƣu việt tài liệu nhận dạng đứt gãy hoạt động Đứt gãy cấp III (Điện Biên – Sầm Nƣa – Thƣờng Xuân, Sông Cả Rào Nậy) đứt gãy cấp IV (Nậm Nơn, Nậm Chou, Quỳ Hợp, Sầm Nƣa –Thái Hòa Nghi Sơn, Thanh Chƣơng – Kỳ Anh) đứt gãy hoạt động tích cực tai Chúng ranh giới khối có biểu biến dạng địa động lực phân dị Đây đới phát sinh động đất lƣu vực Sông Cả - Rào Nậy Động đất quan sát đƣợc phạm vi lƣu vực Sông Cả - Rào Nậy đến hết năm 2012 có cấp độ mạnh đạt 6,0 Tuy vậy, với mức độ biệu hoạt động mạnh tại, khu vực nghiên cứu đƣợc dự báo có nguy phát sinh động đát cấp độ mạnh 6,5 – 7,0 dọc theo đới phát sinh: Điện Biên – Sầm Nƣa – Thƣờng Xuân, Sông Cả, Rào Nậy, Nậm Nơn, Nậm Chou, Quỳ Hợp, Sầm Nƣa – Thái Hòa, Nghi Sơn Thanh Chƣơng - Kỳ Anh Kết nghiên cứu học viên cao học đƣợc sử dụng nghiên cứu đứt gãy hoạt động khu vực Sông Cả - Rào Nậy báo khoa học đƣợc chấp nhận đăng số năm 2013 Tạp chí Khoa học Công nghệ Biển với tiêu đề: MỘT SỐ NÉT VỀ ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤN KIẾN TẠO LƢU VỰC SƠNG CẢ RÀO NẬY Tác giả: CAO ĐÌNH TRIỀU, LÊ VĂN DŨNG, BÙI ANH NAM, CAO ĐÌNH TRỌNG, MAI THI HỒNG NGUYÊN 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Cao Đình Triều (2008), Động đất, Nxb KH & KT, Hà Nội, 312 tr Cao Đình Triều (2010), Tai biến động đất Việt Nam, Nxb KH & KT, Hà Nội, 304 tr Cao Đình Triều, Nguyễn Đức Vinh (2012), “Phân đoạn đứt gãy đánh giá động đất cực đại Việt Nam”, Tạp chí Địa chất, Số 331-332, Hà Nội, tr 5968 Cao Đình Triều, nnk (2012), “Đặc điểm địa động lực đại vùng ven biển Việt Nam”, Tạp chí Địa chất, Số 331-332, Hà Nội, tr 10-21 Cao Đình Triều, Phạm Văn Hùng (2012), Tai biến Địa chất Nghệ An Hà Tĩnh, Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 171 trang Phan Trọng Trịnh (Chủ nhiệm) (2010), Nghiên cứu hoạt động kiến tạo trẻ, kiến tạo đại địa động lực Biển Đông làm sở khoa học cho việc dự báo phòng tránh tai biến liên quan đề xuất giải pháp phòng tránh, Báo cáo tổng kết Đề tài cấp nhà nƣớc KC09-11/06-10, Hà Nội, 300 tr Liên đoàn Vật lý Địa chất (1985), “Bản đồ dị thƣờng từ hàng không thành phần ∆Ta tỷ lệ 1:500000”, Lƣu trữ Liên đoàn Địa vật lý, Hà Nội Nguyễn Ngọc Thạch, (2005), Cơ sở viễn thám, Nxb Nông Nghiệp, Hà Nội, tr 144- 145 Tiếng Anh Bruce A.B (1999), Earthquake, W.H.Freeman and Company, New York, 366 pp 10 http://usgsprojects.org/coulomb/ 63 ... nghiên cứu phân tích ảnh viễn thám nhằm phát đứt gãy địa chất khu vực Sông Cả - Rào Nậy tỷ lệ 1:200.000 CHƢƠNG : VIỄN THÁM TRONG NGHIÊN CỨU ĐỊA LÝ – ĐỊA CHẤT 1.1 Khái niệm chung viễn thám Viễn thám. .. - Mai Thị Hồng Nguyên NGHIÊN CỨU PHÁT HIỆN CÁC ĐỨT GÃY ĐỊA CHẤT LƢU VỰC SÔNG CẢ - RÀO NẬY TRÊN CƠ SỞ PHÂN TÍCH TÀI LIỆU ẢNH VIỄN THÁM Chuyên ngành: Vật lý địa cầu Mã số: 60440111 LUẬN... xạ, phân tích đặc trƣng phổ sử dụng thuật toán khác để lọc giá trị dạng tuyến… Luận văn ? ?Nghiên cứu phát đứt gãy địa chất lƣu vực sông Cả- Rào Nậy sở phân tích tài liệu ảnh viễn thám? ??, đƣợc nghiên