Nằm ở rìa bắc của khối nâng Kontum, khu vực hồ thủy điện Sông Tranh 2 (ST2), Quảng Nam có tính địa chấn yếu. Ngay sau khi tích nước, (11/2011) động đất kích thích hồ chứa đã xẩy ra với tần suất và độ lớn (magnitude) ngày một tăng. Trong nghiên cứu này sử dụng 1366 động đất trong thời gian từ 8/2013 đến 10/2015 và áp dụng thuật toán LOTOS-12 để thực hiện cắt lớp địa chấn 3-D cho sóng địa chấn P, S, tỷ số Vp/Vs.
Kỷ yếu Hội nghị: Nghiên cứu “Khoa học Trái đất Môi trường” DOI: 10.15625/vap.2019.000115 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CẮT LỚP ĐỊA CHẤN TẠI VÙNG HỒ THỦY ĐIỆN SÔNG TRANH Lê Tử Sơn, Hà Thị Giang, Đinh Quốc Văn Viện Vật lý địa cầu, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Email: letuson@yahoo.com, hagiangvast@gmail.com , vandqigp@gmail.com TĨM TẮT Nằm rìa bắc khối nâng Kontum, khu vực hồ thủy điện Sông Tranh (ST2), Quảng Nam có tính địa chấn yếu Ngay sau tích nước, (11/2011) động đất kích thích hồ chứa xẩy với tần suất độ lớn (magnitude) ngày tăng.Trong nghiên cứu này, sử dụng 1366 động đất thời gian từ 8/2013 đến 10/2015 áp dụng thuật toán LOTOS-12 để thực cắt lớp địa chấn 3-D cho sóng địa chấn P, S, tỷ số Vp/Vs Kết cho thấy phần phía Đơng hồ có vận tốc cao phần trung tâm phần phía Tây phía Nam Tại rìa Tây Bắc hồ chứa, tồn dải dị thường vận tốc cao theo hướng Tây Bắc – Đông Nam Dị thường vận tốc ngyên nhân cho việc tập trung đến 70% động đất động đất với M ≥ 4.0 Đứt gẫy Hưng Nhượng – Tà Vi biểu dải dị thường tỉ số vận tốc Vp/Vs cao có giá trị từ 1.72 – 1.74 Ở mức độ rõ ràng hơn,dải dị thường Vp/Vs cao tương đối rìa Bắc hồ sang phía Tây từ trung tâm hồ chạy xuống phía Nam Đối với đá kết tinh rắn vùng hồ ST2, tỉ số Vp/Vs cao thường phản ánh tình trạng nứt nẻ cao Dựa lập luận dự đốn/giải thích việc tập trung động đất khu vực lân cận đứt gẫy Hưng Nhương – Tà Vi áp lực nước hồ chứa theo đới dập vỡ cao tác động đến đứt gẫy gây nên Từ khóa: Cắt lớp địa chấn, dị thường vận tốc, tỉ số vận tốc Vp/Vs, hồ Sông Tranh GIỚI THIỆU Đập thủy điên Sông Tranh (ST2) nằm huyện Bắc Trà My, Quảng Nam cao 96 m, dung tích hồ chứa 730 triệu m3.Cho đến trước tích nước (29/11/2010), ghi nhận động đất vào năm 1715 (tài liệu lịch sử) Ngay sau tích nước, từ 12/2010 vùng hồ xuất nhiều động đất, liên tục kéo dài nhiều năm Trong thời gian từ 12/2012 đến 10/2015, mạng lưới gồm 10 trạm địa chấn xung quanh hồ ST2 ghi 3000 trận động đất [3] tạo khả cho việc nghiên cứu cắt lớp địa chấn cho vùng hồ PHƢƠNG PHÁP Trong nghiên cứu sử dụng phần mềm LOTOS-12 [2].Chương trình LOTOS-12 sử dụng tập số liệu chính: tọa độ mạng trạm địa chấn thời gian tới trạm sóng P sóng S từ động đất địa phương.Chương trình tính tốn bao gồm bước sau: 1) Tính tốn mơ hình vận tốc 1-D vị trị động đất ban đầu tối ưu; 2) Xác định vị trí động đất mơ hình động đất 3D 3) Nghịch đảo đồng thời thông số động đất mô hình vận tốc Các bước (2) (3) tính cho vài bước lặp dừng lại đạt tới giá trị định trước Trong LOTOS-12, Koulakov [2] sử dụng thuật tốn uốntia để tìm cực tiểu thời gian truyền sóng dùng phương pháp gradient để tìm cực trị hàm mục tiêu việc xác định vị trí động đất mơ hình vận tốc 3-D tiến hành nghịch đảo với vài lưới có hướng khác (0º,22º,45º,67º) nhằm giảm ảnh hưởng phân bố nút Để tiến hành cắt lớp địa chấn vùng hồ ST2 lựa chọn 1366 động đất thỏa mãn điều kiện sau: a) Chấn tiêu động đất xác định với số liệu trạm địa chấn có pha sóng P pha sóng S rõ ràng; b) Góc hở tính từ chấn tiêu đến trạm địa chấn liên tiếp lớn không vượt 1800 Phần lớn chấn tâm (đến 75%) tập trung phía Bắc hồ chứa, đứt gẫy nhỏ tạo thành dải hẹp theo theo hướng TB-ĐN Độ sâu chấn tiêu động đất < 10 km (chủ yếu từ 5-7 km) 198 Kỷ yếu Hội nghị: Nghiên cứu “Khoa học Trái đất Môi trường” Các động đất lại, phần tập trung quanh đứt gẫy Hưng Nhượng – Tà Vi (HN-TV) phân bố rải rác đứt gẫy HN-TV đứt gẫy Trà Bồng Mơ hình vận tốc vùng hồ ST2 xác định theo phương pháp VELEST [1] KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Nghiên cứu cắt lớp địa chấn hồ ST2 tiến hành tính tốn phân bố thay đổi vận tốc Vp tỉ số Vp/Vs theo mặt cắt ngang độ sâu: 1, 3, 5, km Kết nghiên cứu chủ yếu biểu diễn hình hình Hình Kết cắt lớp địa chấn theo vận tốc sóng dọc Vp vùng hồ ST2 theo mặt cắt ngang độ sâu km (a), km (b) , km (c) km (d) Các chấm đỏ hình vẽ biểu thị vị trí chấn tiêu có độ sâu – 2km (a), 2-4 km (b), 4-6 km (c) 6-8 km (d) Trên tất mặt cắt ngang hình1 phản ánh phần phía Đơng phía Bắc hồ ST2có Vp cao trung bình, phần phía Tây trung tâm Vp nhỏ trung bình từ 1% - 1.5% tồn dải dị thườngVp cao trung bình đến > 5% rìa phía Bắc hồ Tại đây, động đất xẩy thường xuyên nhiều bao gồm toàn động đất với M ≥ 4.0 Trên hình 2, mặt cắt ngang độ sâu 1, km thể giá trị Vp/Vs nằm khoảng từ 1.65 đến 1.69 dải giá trị Vp/Vs với giá trị từ 1.72 đến 1.74 xung quanh vị trí phân bố đứt gãy HN-TV Mặc dù vậy, mặt cắt ngang độ sâu km (hình 2b) dải giá trị Vp/Vs cao thể Tại mặt cắt ngang độ sâu km, xuất dải giá trị Vp/Vs cao so với lân cận theo hướng Nam từ trung tâm hồ dến đứt gẫy HN-TV dải theo hướng Tây theo rìa vùng hồ phía Bắc 199 Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2019 Hình2 Kết cắt lớp địa chấn theo tỉ số vận tốc sóng dọc Vp sóng ngang Vs vùng hồ ST2 theo mặt cắt ngang độ sâu km (a), km (b) , km (c) km (d) Các đá phân bố vùng hồ thủy điện ST2 đá kết tinh, rắn chắc, có mật độ vận tốc truyền sóng cao Đối với đá kết tinh rắn chắc, tỉ số Vp/Vs cao thường phản ánh tình trạng nứt nẻ cao, nước lấp đầy khe nứt làm cho Vs giảm, không ảnh hưởng nhiều đến Vp Như vậy, áp lực nước hồ làm tăng áp lực lỗ rỗng đới nứt nẻ Chính động đất thường tập trung đới có giá trị Vp/Vs cao Điều giải thích xu hướng tập trung dịch chuyển động đất từ trung tâm hồ lên rìa phía Bắc phía Đơng Nam theo hướng đứt gẫy HNTV Mặt khác, không thấy nhiều động đất đứt gẫy Trà Bồng đứt gẫy đánh giá hoạt động khu vực nghiển cứu kiến tạo Trên hình hình cho thấy khơng có dị thường Vp Vp/Vs đứt gẫy KẾT LUẬN Nghiên cứu cắt lớp địa chấn vùng hồ ST2 xác định vùng tập trung động đất có liên quan đến dị thường vận tốc tỉ số vận tốc Vp/Vs Tuy nhiên, kết bước đầu cần thêm số liệu để kết chi tiết Đến nay, nhiều vấn đề hồ ST2 chưa giải tập trung váo vài vùng kéo dài động đất kích thích Các động đất hồ ST2 có chế chấn tiêu thuận phản ánh trường ứng suất địa phương khác hẳn với trường ứng suất khu vực với trục nén hướng kinh tuyến trục dãn theo phương vĩ tuyến [3] vấn đề đáng quan tâm 200 Kỷ yếu Hội nghị: Nghiên cứu “Khoa học Trái đất Môi trường” TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Kissling E., Ellworth W.L., EberhartPhillips D and Kradolfer U., 1994: Initialreference models in local earthquake tomography.J Geophys Res., 99, 19635-19646 [2] Koulakov, I., 2009 LOTOS Code for Local Earthquake Tomography Inversion: benchmarks for testing algorithms Bull Seism Soc Am., 99(1), 194–214, doi:10.1785/0120080013 [3] Lê Huy Minh nnk, 2016 Báo cáo tổng kết đề tài độc lập cấp nhà nước 2012-G/57“Nghiên cứu tác động địa chấn kiến tạo đến ổn định cơng trình thủy điện Sông Tranh 2, khu vực Bắc Trà My, tỉnh Quảng Nam” LOCAL SEISMIC TOMOGRAPHY FOR SONG TRANH HYDROPOWER RESERVOIR REGION Le Tu Son, Ha Thị Giang, Dinh Quoc Van Institute of Geophysis, 18 Hoang Quoc Viet Str., Hanoi Email: letuson@yahoo.com, hagiangvast@gmail.com, vandqigp@gmail.com ABSTRACT Located in the northern margin of KonTum uplift, the Song Tranh hydropower reservoir's region (in the Center Vietnam) has low seismicity Just after filling water (11/2011), induced earthquakes frequently occurred in this region.In this study, we revise data of 1366 events recorded by the reservoir network from 8/2013 to 10/2015 and applied LOTOS-12 algorism for3-D local seismic seismic tomography Results showed that the eastern part of the reservoirs has higher velocity than central, western and southern parts At the northwest edge of the reservoir there is an existence of high velocity anomaly that extends from the Northwest to Southeast This velocity anomaly could be the cause for the concentration to 70% induced earthquakes and all events with magnitude larger than 4.0 in the region The Hung Nhuong - Ta Vi fault expresses as a trip of high ratio Vp/Vs anomalies with values of 1.72 - 1.74 At a less clear than above there is the existence of high Vp/Vs anomaly at the northern edge of the reservoir that goes to the west and of another anomaly runs from the center of reservoir down to the south For crystalline rock in the Song Tranh reservoir, the high Vp/Vs ratio often reflects the high crack status Based on this argument we can predict/explain the concentration of earthquakes in the neighborhood of the Hung Nhuong - Ta Vi fault is due to increasing pore pressure in the broken zones that concerned with the fault Key words: Local seismic tomography, velocity anomaly, Vp/Vs ratio, Song Tranh hydropower reservoir 201 ... tâm hồ dến đứt gẫy HN-TV dải theo hướng Tây theo rìa vùng hồ phía Bắc 199 Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 20 19 Hình2 Kết cắt lớp địa chấn theo tỉ số vận tốc sóng dọc Vp sóng ngang Vs vùng hồ ST2 theo... theo mặt cắt ngang độ sâu: 1, 3, 5, km Kết nghiên cứu chủ yếu biểu diễn hình hình Hình Kết cắt lớp địa chấn theo vận tốc sóng dọc Vp vùng hồ ST2 theo mặt cắt ngang độ sâu km (a), km (b) , km (c)... tốc vùng hồ ST2 xác định theo phương pháp VELEST [1] KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Nghiên cứu cắt lớp địa chấn hồ ST2 tiến hành tính tốn phân bố thay đổi vận tốc Vp tỉ số Vp/Vs theo mặt cắt ngang độ sâu: