c. Thảo luận các kết quả
4.4.3. Mô hình hóa quá trình biến dạng và biến đổi ứng suất Coulomb khi xảy ra động đất cực đạ
ra động đất cực đại
Khi có động đất, sẽ xảy ra chuyển dịch dọc đứt gãy. Các đứt gãy SH1, SH2, SH3 và SC1, SC2 nhưđã biết có tính chất trượt bằng phải. Biên độ chuyển dịch cực
đại khi xảy ra động đất cực đại tính theo Well – Coppersmit [157] đối với đứt gãy SH1, SH2, SH3 và SC1, SC2 tương ứng là 0.222m; 0,182m; 0.338, 0.332 và 1.287m. Đây là những tham số được đưa vào mô hình quá trình biến dạng và biến
đổi ứng suất. Chuyển dịch của đứt gãy là chuyển dịch trượt bằng phải với thành phần siết ép nhẹ. Hệ số ma sát Coulomb là ẩn số, với trường hợp trượt bằng nó thay
đổi từ 0.4 tới 0.7. Hệ số Poision được chọn chung cho vỏ trái đất là 0.25. Modul trượt được chọn 3.2x1010 Nm-2.
Hình 4.14: Mô hình biến đổi ứng suất COULOMB trên bề mặt địa hình khi xảy ra
động đất cực đại ở các chấn đoạn đứt gãy hoạt động chính dọc sông Hồng khu vực từ Lào Cai-Việt Trì. (Mũi tên mầu trắng chỉ vị trí thân đập Thác Bà).
Mô hình biến vị do Okada xây dựng đã được kiểm chứng nhờ kết quả giao thoa ảnh vệ tinh RADAR trước và sau khi xảy ra động đất, cho thấy quá trình biến dạng xảy ra giống hệ mô hình 3 chiều do Okada dự báo. Việc chọn mô hình tốt nhất
ở đây không dễ dàng vì chúng ta không biết rõ hệ số ma sát Coulomb. Tuy nhiên, do mục đích lấy an toàn là cơ bản nên sử dụng các tham số cực trị trong tính toán. Mặc dù các tính toán cho các giá trị cụ thể vềứng suất nhưng do các hệ số Poision
và modul trượt chưa được xác định chắc chắn lên NCS đã chuẩn hoá với những giá trị cực đại và cực tiểu để đưa ra bức tranh thay đổi ứng suất Coulomb bằng hệ số. Việc tính toán được tiến hành trên không gian 3 chiều vuông góc sau đó được chỉnh nắn trong hệ thống thông tin địa lý với sai số của hệ thống bản đồđịa hình 1/50.000 (mức độ chi tiết) và 1/100.000 (mức độ tổng quát).
Hình 4.15: Mô hình biến đổi ứng suất COULOMB ở độ sâu 10km khi xảy ra động
đất cực đại ở các chấn đoạn đứt gãy hoạt động chính dọc sông Hồng khu vực từ
Lào Cai-Việt Trì (Mũi tên mầu trắng chỉ vị trí thân đập Thác Bà).
Mô hình biến đổi ứng suất COULOMB được trình bày cho cả 5 chấn đoạn
đứt gãy hoạt động chính (Hình 4.14 và Hình 4.15) ứng với các độ sâu khác nhau, từ
trên bề mặt địa hình đến độ sâu 30km với khoảng cách tính là 5km. Hình 4.14 và Hình 4.15 thể hiện biến dạng Coulomb ở trên bề mặt địa hình và ở độ sâu 10km. Các mô hình trên (Hình 4.14 và Hình 4.15) thể hiện rõ miền tăng ứng suất Coulomb (miền có gam màu “nóng” lân cận đứt gãy), hay chính xác hơn là miền tăng biến dạng hay miền chịu ứng suất căng giãn ở các mức độ khác nhau và miền giảm ứng suất Coulomb (miền thể hiện bởi mầu xanh lân cận đứt gãy) hay nói khác đi chịu nén ép ở các mức độ khác nhau. Các miền còn lại là ứng suất không đổi. Miền tăng
ứng suất Coulomb cao nhất là miền nguy hiểm nhất vì dễ xảy ra động đất nhất và độ
Hình 4.16: Mô hình hóa các véc tơ biến dạng trên bề mặt địa hình khi xảy ra động
đất cực đại ở các chấn đoạn đứt gãy hoạt động chính dọc sông Hồng khu vực từ
Lào Cai-Việt Trì (Mũi tên mầu trắng chỉ vị trí thân đập Thác Bà).
Hình 4.17: Mô hình hóa các véc tơ biến dạng ở độ sâu 10km khi xảy ra động đất cực đại ở các chấn đoạn đứt gãy hoạt động chính dọc sông Hồng khu vực từ Lào Cai-Việt Trì (Mũi tên mầu trắng chỉ vị trí thân đập Thác Bà).
Hình 4.14 là mô hình biến đổi ứng suất COULOMB trên bề mặt địa hình khi xảy ra động đất cực đại ở các chấn đoạn đứt gãy hoạt động chính (SH1, SH2, SH3, SC1 và SC2) dọc đới ĐGSH khu vực từ Lào Cao-Việt Trì. Đáng lưu ý là các đứt gãy SC2, SC1 và SH3, khi xảy ra động đất cực đại thì phù hợp với nó là sự biến đổi
ứng suất khá lớn ở các khu vực lân cận đứt gãy. Vì thân đập Thác Bà nằm khá gần vị trí đứt gãy (cách đứt gãy SC2 ~2km) nên cho dù thân đập nằm trong vùng giảm
ứng suất nhưng nó vẫn rất nguy hiểm nếu động đất xảy ra ở đoạn đứt gãy SC2 này (do chuyển dịch biến dạng khá lớn ở khu vực đập, xem Hình 4.16 và Hình 4.17).
Tương ứng với các mô hình biến đổi ứng suất COULOMB, NCS cũng xây dựng mô hình các véctơ chuyển dịch tương ứng, từ trên bề mặt địa hình đến độ sâu 30km (Hình 4.16 và Hình 4.17). Các mô hình đó thể hiện sự phân bố không gian cả
về hướng và độ lớn của sự biến dạng chuyển dịch phải dọc đới đứt gãy này. KẾT LUẬN CHƯƠNG 4
Có nhiều minh chứng cho mối liên quan giữa đặc điểm phát triển địa hình và
địa động lực hiện đại trong khu vực nghiên cứu dọc đới ĐGSH.
- Về hoạt động nâng trẻ đó là sự tồn tại của các BMSB trẻ có độ cao dưới 600m và các bậc thềm sông và bãi bồi dọc thung lũng sông Hồng, sông Chảy và các sông suối nhánh của chúng. Các bề mặt này hiện tại vẫn đang trong quá trình hoạt
động nâng mạnh và xen giữa chúng là những vùng hạ lún tương đối.
- Chuyển động theo phương ngang với cơ chế trượt bằng phải, tương ứng với trường ứng suất nén ép Bắc-Nam và có thể quan sát thấy rõ trên địa hình đó là sự
biến vị của các sông suối nhánh, của các bề mặt thềm với cường độ khác nhau và phân bố rộng khắp dọc các đứt gãy hoạt động.
- Hoạt động nâng và chuyển dịch trượt bằng khu vực có quan hệ chặt chẽ với nhau. Trong giai đoạn từ Pliocen đến nay, mối quan hệ này theo xu thế hoạt động nâng tăng dần và chuyển dịch trượt bằng phải yếu dần.
- Trong khu vực Lào Cai - Việt Trì và lân cận có khả năng xảy ra động đất cực đại với magnitude từ 6.3 đến 7.0 độ Richter. Các hoạt động này có thể gây biến dạng địa hình và tác động rất lớn đến các trung tâm đô thị và các công trình quan trọng nằm dọc đới đưt gãy như hồ thủy điện Thác Bà, các thành phố như Lào Cai, Yên Bái, Việt Trì và thậm chí cả thủđô Hà Nội.
KẾT LUẬN
Nghiên cứu đặc điểm phát triển địa hình và địa động lực hiện đại dọc đới
ĐGSH đoạn Lào Cai tới Việt Trì có thểđưa ra một số kết luận chính sau:
1. Đặc trưng của địa hình khu vực dọc đới ĐGSH đoạn từ Lào Cai đến Việt Trì là tính khối tảng, tính phân bậc và tính bất đối xứng. Các đặc trưng này phản ánh đúng chếđộđịa động lực hiện đại của khu vực.
2. Khu vực nghiên cứu có thể phân chia thành 10 kiểu KTHT với 22 phụ
kiểu. Theo nguồn gốc bao gồm 3 nhóm: kiến tạo, kiến tạo nham thạch và kiến tạo bóc mòn. Theo tính chất nâng-hạ bao gồm 2 nhóm: KTHT nâng TKT và KTHT hạ
tương đối - sụt lún TKT.
3. Khu vực nghiên cứu được phân chia thành 32 dạng địa hình với 4 kiểu có nguồn gốc và tuổi khác nhau là kiểu địa hình có nguồn gốc kiến tạo; kiểu địa hình có nguồn gốc bóc mòn tổng hợp; kiểu địa hình có nguồn gốc hòa tan-rửa lũa và kiểu
địa hình do dòng chảy.
4. Trong giai đoạn hoạt động trẻ từ Pliocen cho đến nay, đới ĐGSH đoạn Lào Cai-Việt Trì đã trải qua 3 giai đoạn phát triển địa hình với 9 thời kỳ nâng tích cực và xen giữa là 9 giai đoạn bình ổn tương đối của địa hình khu vực, được minh chứng qua sự tồn tại của 3 bậc địa hình san bằng và 4 thế hệ thềm sông và 2 loại bãi bồi có độ cao và tuổi khác nhau.
5. Khu vực nghiên cứu đang trong xu thế nâng và tính chất nâng không đồng nhất. Tốc độ nâng trung bình của địa hình khu vực trong giai đoạn Pliocen là khoảng 0.11-0.24mm/năm, trong giai đoan từ cuối Pleistocen sớm đến cuối Pleistocen giữa có tốc độ nâng từ 0.17-0.30mm/năm và trong giai đoạn từ cuối Pleistocen muộn đến nay, tốc độ nâng trung bình vào khoảng từ 0.70mm/năm đến 1.25mm/năm.
6. Các đứt gãy hoạt động thường không liên tục. Trong khu vực xác định
được 5 đoạn đứt gãy hoạt động chính có khả năng sinh chấn cao đó là SH1, SH2, SH3 (thuộc ĐGSH) và SC1, SC2 (thuộc ĐGSC) với nhiều minh chứng biến dạng trên địa hình đó là các biến vị của sông suối, của bậc thềm sông và các mặt trượt, viết xước trong lớp trầm tích trẻ và vỏ phong hóa,... thể hiện cơ chế trượt bằng phải. 7. Biên độ biến dạng của sông suối và các dạng địa hình thềm sông từ
khoảng ~100m đến khoảng ~1300m, tốc độ chuyển dịch tính được ở các chấn đoạn
đới ĐGSH phần phía đông nam thuộc lãnh thổ Việt Nam vẫn tiếp tục theo cơ chế
trượt bằng phải với tốc độ dưới 1mm/năm.
8. Hoạt động nâng và chuyển dịch trượt bằng khu vực có quan hệ chặt chẽ
với nhau. Trong giai đoạn từ Pliocen đến nay, mối quan hệ này theo xu thế hoạt
động nâng tăng dần và chuyển dịch trượt bằng phải yếu dần.
9. Hoạt động động đất khu vực có liên quan mật thiết với các biểu hiện kiến tạo và địa động lực trẻ. Trong khu vực Lào Cai - Việt Trì và lân cận có khả năng xảy ra động đất cực đại với magnitude từ 6.3 đến 7.0 độ Richter. Động đất có thể
gây biến dạng địa hình và tác động rất lớn đến các trung tâm đô thị và các công trình quan trọng nằm dọc đới đưt gãy như hồ thủy điện Thác Bà, các thành phố như