Chương 3 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤN - KIẾN TẠO KHU VỰC NGHIÊN CỨU
3.3. Đặc điểm hoạt động địa chấn khu vực và lân cận
3.3.1. Khái quát lịch sử hoạt động địa chấn khu vực nghiên cứu và lân cận
Số liệu động đất lịch sử trong khu vực nghiên cứu được thu thập từ các nguồn chính: các tài liệu ghi chép lịch sử, số liệu điều tra thực địa của các nghiên cứu trước đây và số liệu được ghi bởi mạng lưới các trạm địa chấn của Việt Nam và các trung tâm địa chấn quốc tế như: ISC,USGS,NEIS,BEJ.
Động đất lịch sử khu vực Tây bắc nói chung và khu vực nghiên cứu nói riêng được điều tra qua nhiều đợt khảo sát khác nhau như: Khảo sát phục vụ phân vùng động đất miền Bắc Việt Nam năm 1964 (Nguyễn Hữu Thái, 1964); Khảo sát phục vụ xây dựng công trình thuỷ điện Hoà Bình năm 1972 – 1976 (Phạm Văn Thục, Nguyễn Đình Xuyên, Nguyễn Văn Lương, 1976); Khảo sát phục vụ phân vùng động đất Việt Nam năm 1980 (Nguyễn Đình Xuyên và nnk, 1985); Khảo sát nghiên cứu động đất Tuần Giáo (Nguyễn Ngọc Thuỷ và nnk, 2000).Các cuộc khảo sát trên đã giúp phát hiện các trận động đất cấp 7 (MSK - 64) ở Lai Châu, 1914; Điện Biên 1920, Sơn La; 1926 và hầu hết các trận động đất cấp 6 (MSK - 64) và nhiều trận động đất cấp 5 (MSK - 64) từ năm 1983 về trước. Các cuộc khảo sát cũng đã giúp làm chính xác vị trí chấn tâm động đất Ms 63/4 Điện Biên, 1935; động đất Ms 6.7 ở Tuần Giáo 1983, động đất Lai Châu Ms 4.9 ngày 29/3/1993, 30/3/1993, động đất Mường Luân Ms 4.9 ngày 27/6.1996 và đã cho phép xây dựng bản đồ đường đẳng chấn của nhiều trận động đất nhờ đó có thể nghiên cứu các đặc trưng động lực của chấn tiêu một số trận động đất mạnh và cảm thấy [05].
Số liệu quan sát bằng máy từ mạng lưới trạm địa chấn Việt Nam bao gồm:
Số liệu của trạm địa chấn Phủ Liễn thời gian 1924 – 1944, 1957 – 1975; trạm của
84
Sa Pa thời gian 1961 – 1975; trạm Bắc Giang 1967 – 1975; trạm Hoà Bình 1972 – 1975. Tuy chúng không cho phép định vị chấn tiêu động đất ghi được, nhưng đã giúp khẳng định các tài liệu động đất sau 1924 phát hiện qua điều tra thực địa. Từ năm 1976, mạng lưới trạm địa chấn miền Bắc Việt Nam có thêm trạm Tuyên Quang, được đồng nhất hoá máy địa chấn chu kỳ ngắn, đã giúp xác định được các thông số động đát Ms ≥ 3.0 xảy ra trong khu vực [05],[06];[26];[29].
Từ năm 1990 trong khu vực có thêm hai trạm điạ chấn Lai Châu và Điện Biên, năm 1995 được bổ xung thêm trạm Sơn La. Để phục vụ nghiên cứu khả thi công trình thuỷ điện Sơn La, từ tháng 5/1997 Viện Vật lý Địa cầu đã đặt thêm 6 trạm địa chấn chu kỳ ngắn, độ nhạy cao xung quanh khu vực công trình. Đó là các trạm Cò Nòi, Trạm Tấu, Tuần Giáo, Quỳnh Nhai, Than Uyên, Mường La. Đặc biệt, từ tháng 9/1997 đến tháng 10/1998 Viện Vật lý Địa cầu Strasbourg (Pháp) đã giúp thiết lập hệ thống trạm địa chấn đo xa ở khu vực công trình thuỷ điện Sơn La. Nhờ các hệ thống trạm nói trên, từ năm 1997 có thể quan sát đầy đủ động đất Ms ≥ 2 trong khu vực nghiên cứu.
Những sự kiện điển hình của hoạt động động đất hiện đại trong khu vực nghiên cứu và lân cận được mô tả dưới đây:
Động đất Điện Biên 1935, M=6.3/4, xảy ra ở phía Đông Nam thành phố Điện Biên, trong dãy Pu Mây Tun. Động đất đã gây ra nứt đất rộng tới 20 cm, kéo dài từng đoạn tới 50m, trong vùng chấn tâm và gây hư hại nhà trong một vùng rộng tới 13.000Km 2.
Động đất mạnh xảy ra ở Phương Pi (trong vùng chấn tâm động đất Tuần Giáo) vào cuối thế kỷ trước và ở Mường Ten, Sông Mã vào năm 1942.
Động đất Tuần Giáo 6/ 1983, Ms = 6.7, có chấn tâm cách thị chấn Tuần Giáo 11 km về phía Bắc. Vùng cực Đông kéo dài chừng 30km theo hướng TB-ĐN với bề rộng chừng 10km. Trong vùng xảy ra biến dạng lớn mặt đất: nứt đất rộng 15-20 cm, kéo dài từng đoạn trên một chiều dài quan sát được là 22km trượt lở lớn trong núi, sụt lớn trên mặt đất, nứt đất nhỏ hơn còn xảy ra ở ngoài vùng này. Diện tích vùng
85
phá huỷ cấp 8 rộng tới 2500km2, còn vùng cấp 7 và mạnh hơn phủ một diện tích 13000km2 trong đó có các thị xã Lai Châu, Điện Biên, Tủa Chùa, Quỳnh Nhai, Thuận Châu, Sơn La...Khu vực công trình thuỷ điện Trung Sơn cũng nằm trong vùng này.
Động đất xảy ra trong vùng núi Nam Oun (thuộc Lào) dư chấn lan truyền đến Điện Biên 19-2-2001 có độ mạnh 5.3 độ richter, cách thành phố Điện Biên khoảng 15 Km về phía Tây, dưới độ sâu 12Km, trên đường đứt gãy Lai Châu-Điện Biên. Cường độ chấn động ở vùng chấn tâm, kéo dài chừng 15-20Km theo hướng BĐB-NTN, có thể đạt tới cấp 7-8 (MSK), gây ra trượt lở đá trong núi, nhà sàn rung chuyển mạnh, nhà xây dựng kiên cố bị hư hại nặng. Ở Hua Pe (thuộc Lai Châu) gần biên giới Việt-Lào bị chấn động mạnh làm xập mái hầm, gây nứt đất ở sườn dốc, sân nhà và làm nứt các bật thềm làm bằng đá hộc. Đập Pe Luông cách chấn tâm khoảng 10km về phía đông bị nứt ở vai đập và phần tiếp xúc giữa đập và nới thoát lũ. Thị xã Điện Biên nằm trong vùng biên độ ảnh hưởng cấp 7, phần lớn nhà xây bị nứt tường, một số nhà bị hư hại nặng, có nhà bị sụp đổ. Động đất gây chấn động cấp 6 (chấn động mạnh như không gây hư hại nhà của) ở Tây Trang, Na Pheo, Tuần Giáo và các địa phương nằm trong phạm vi 15-33 Km từ chấn tâm, chấn động ở Lai Châu và các địa phương trong phạm vi bán kính 33-73 Km từ chấn tâm là cấp 5 còn Sơn La, Quỳnh Nhai, Thuận Châu, Mương La, Pa Vinh, Tạ Bú ... nằm trong vùng cấp 4 [28]. Sau kích động chính xảy ra hàng trăm dư chấn, trong số đó nhiều trận mạnh từ 4.1 đến 4.8 độ richter gây chấn động cấp 5 cấp 6 ở thị xã Điện Biên, như các dư chấn 4.2 và 4.8 độ richter ngay trong đêm 19-02-2001, dư chấn 4.1 độ richter sáng 24-02-2001 và dư chấn 4.7 độ richter rạng sáng 04-03-2001
Ngoài những trận động đất có tính phá huỷ trên, trong khu vực nghiên cứu còn xảy ra nhiều trận động đất khác, như trận động đất cấp 7 ở Lai Châu 1914, Điện Biên 1920, Sơn La 1926, Lai Châu 1993....
Trong hai ngày 29-30 tháng 03 năm 1993 đã tiếp tục xảy ra hai trận động đất Lai Châu có chấn cấp Ms = 5.0 (cường độ chấn động I=6-7) với độ sâu chấn tiêu
86
13Km. Chấn tâm hai trận động đất này nằm trên đứt gãy Lai Châu-Điện Biên kéo dài từ Mường Tong (cách Lai Châu 10 Km) đến Na Pheo. Sau trận động đất xảy ra mạng lưới trạm Tây Bắc Việt Nam ghi nhận gần bốn trăm dư chấn từ Ms=1 đến Ms=3.5. Hai trận động đất chính và hàng loạt dư chấn đã gây ra tiếng nổ ở khu vực chấn tâm dài gần 30Km dọc đứt gãy Lai Châu-Điện Biên làm chấn động 3 tháng liền mà các khu vực dân cư xung quanh đều cảm nhận được.
Ngày 17-01-1996 một trận động đất mạnh xảy ra ở Mường Luân và chấn tâm trận động đất này nằm trên hình chiếu mặt đứt gãy Sông Mã.
Số liệu nói trên chứng tỏ khu vực Tây bắc Việt Nam nói chung và khu vực nghiên cứu nói riêng có hoạt động động đất. Những trận động đất mạnh nhất nước ta đều xảy ra ở khu vực nay.
3.3.2. Quy luật phân bố động đất khu vực nghiên cứu và lân cận
Quy luật phân bố động đất là cơ sở để phân định các vùng phát sinh động đất, xác định các đặc trưng địa chấn của chúng và đánh giá độ nguy hiểm động đất đó là mối liên quan với cấu trúc kiến tạo và quy luật phân bố theo độ sâu.
Sự phân bố động đất theo độ sâu biểu thị bằng các mặt cắt sâu trong đó toàn bộ chấn tiêu động đất trong đới nghiên cứu được đưa về một mặt phẳng thẳng đứng quy ước. Chúng giúp xác định tầng sinh chấn và bề dày của nó trong từng vùng phát sinh động đất, cần thiết cho việc đánh giá động đất cực đại và độ sâu chấn tiêu của nó. Vùng phát sinh động đất, như trên đã thấy liên quan với các đới đứt gãy kiến tạo hoạt động, vì vậy sự phân bố động đất theo độ sâu cần được xem xét cho từng đới.
Theo phân bố chấn tiêu theo độ sâu trong các đới đứt gãy chính ở miền bắc: đới đứt gãy Sông Hồng - Sông Chảy, Sông Đà, Sơn La và Sông Mã, Lai Châu - Điện Biên.
Chấn tiêu động đất quan sát thấy trong từng đới được đưa lên mặt phẳng thẳng đứng chạy dọc theo đứt gãy. Sự phân bố chấn tiêu động đất theo độ sâu trong các đới:
+ Độ sâu chấn tiêu lớn nhất h = 30Km quan sát thấy trong các đới Sông Mã, Pu Mây Tun. Ở vùng Sông Hồng - Sông Chảy độ sâu chấn tiêu lớn nhất không vượt
87
quá 25Km. Ở các vùng Sông Đà, Lai Châu-Điện Biên, độ sâu chấn tiêu không vượt quá 20 Km
+ Trong phạm vi từng đới, độ sâu chấn tiêu lớn nhất nói chung ít thay đổi.
+ Từ sự phân bố chấn tiêu theo độ sâu có thể xác định bề dày tầng sinh chấn trong các đới như sau. Tầng sinh chấn chiếm phần vỏ Trái đất từ mặt móng kết tinh đến giới hạn độ sâu phân bố chấn tiêu. Theo số liệu về sự phân bố chấn tiêu theo độ sâu và độ sâu mặt móng kết tinh có thể xác định bề dày tầng sinh chấn trong các đới như sau ,[05]: Trong đới Sông Đà H=20 km - H’, H’=1-3km; trong đới Sơn La, Sông Mã, Pu Mây Tun H = 30km -H’, H’=0 - 4km từ nơi lộ móng kết tinh ở nếp lồi Sông Mã đến phần Đông Nam của đới; trong đới Lai Châu-Điện Biên H = 20Km- H’, H’=0-4km.
3.3.3. Các vùng nguồn phát sinh động đất khu vực nghiên cứu và lân cận
Các vùng nguồn động đất khu vực nghiên cứu và lân cận được xác định trên cơ sở mối tương quan giữa địa chấn và các yếu tố địa chất - kiến tạo (sẽ được trình bày ở phần tiếp theo). Đầu tiên, ranh giới các vùng phát sinh động đất mạnh được vạch ra dọc theo các đứt gãy hoạt động liên quan theo nguyên tắc sau:
Các vùng phát sinh động đất được coi là tổng cộng các vùng cực động của tất cả các trận động đất cực đại có khả năng xảy ra trong mỗi đới phá hủy kiến tạo. Đó chính là hình chiếu của các mặt đứt gãy kiến tạo (kể từ ranh giới bên dưới của tầng hoạt động) lên mặt đất. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp, do không đủ tài liệu địa chất, địa vật lý và động đất nên ranh giới xác định theo nguyên tắc nêu trên được mở rộng ra tùy theo mật độ phân bố các chấn tâm quan sát được, hay căn cứ vào tổ hợp phân bố của các đứt gãy, các cung núi lửa liên quan. Ranh giới cuối cùng nhận được, vẫn phản ánh trung thực các đặc trưng địa chấn kiến tạo cơ bản của đới như thế nằm, phương của các cấu trúc chính và phân bố không gian của các chấn tâm, sẽ xác định các vùng nguồn động đất trong khu vực nghiên cứu.
Áp dụng nguyên tắc trên đây, ranh giới của 6 vùng nguồn chấn tâm động được vạch ra trên lãnh thổ miền Bắc Việt Nam, [05];[28].
88
Hình 3.10. Bản đồ phân bố chấn tâm động đất miền Bắc Việt Nam và lân cận 1) Vùng nguồn Đông bắc Việt nam, với động đất cực đại quan sát thấy có magnitude Mmax.qs= 4.9;
2) Vùng nguồn Bắc trũng Hà nội, Mmax.qs= 5.9;
3) Vùng nguồn Sông Hồng, Mmax.qs= 5.5;
4) Vùng nguồn Sông Đà, Mmax.qs= 5.4;
5) Vùng nguồn Sông Mã, Mmax.qs.= 6.8;
6) Vùng nguồn Sông Cả, Mmax.qs= 6.3;
Trong đó có tới 4 vùng nguồn chạy qua khu vực nghiên cứu và vùng kế cận được đánh số trên sở đồ ở (hình.3.10) bao gồm:
2) Vùng nguồn Bắc trũng Hà nội;
3) Vùng nguồn Sông Hồng;
89
4) Vùng nguồn Sông Đà;
5) Vùng nguồn Sông Mã;
Hình 3.11. Sơ đồ phân vùng các đới phát sinh động đất trong khu vực nghiên cứu Với cách phân chia như trên, vùng Thủy điện Trung Sơn nằm ở ranh giới của 2 vùng nguồn là vùng nguồn Sông Mã và vùng nguồn Sông Đà.