ĐẠI HỌC QUỐC GIA H À NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ----------------------------------- Lª thÞ thuÊn XÂY DỰNG MÔ HÌNH VẬN TỐC TRUYỀN SÓNG TRONG VỎ TRÁI ĐẤT CHO KHU VỰC MIỀN TRUNG VIỆT NAM Chuyên ngành: Vật lý địa cầu Mã số: 60 44 0111 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TSKH NGÔ THỊ LƯ Hà Nội - 2014
65
Embed
xây dựng mô hình vận tốc truyền sóng trong vỏ trái đất cho khu vực ...
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN-----------------------------------
Lª thÞ thuÊn
XÂY DỰNG MÔ HÌNH VẬN TỐC
TRUYỀN SÓNG TRONG VỎ TRÁI ĐẤT CHO
KHU VỰC MIỀN TRUNG VIỆT NAM
Chuyên ngành: Vật lý địa cầu
Mã số: 60 44 0111
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TSKH NGÔ THỊ LƯ
Hà Nội - 2014
Luận văn thạc sỹ - 2014 Lê Thị Thuấn
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 d ẫn 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 tô i 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!
Luận văn thạc sỹ - 2014 Lê Thị Thuấn
2
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU……….. ......................................................................................................8CHƯƠNG 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 .......322.1. 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 ĐỊACHẤN TRONG VỎ TRÁI ĐẤT CHO KHU VỰC MIỀN TRUNG, VIỆT
NAM……………. ....................................................................................................383.1. 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 ..............................................47CHƯƠNG 4. XÂY DỰNG MÔ HÌNH VẬN TỐC TRUYỀN SÓNG ĐỊACHẤN TRONG VỎ TRÁI ĐẤT CHO KHU VỰC MIỀN TRUNG, VIỆTNAM………………………. ....................................................................................51
4.1. Giới thiệu về chương trình tính mô hình vận tốc truyền sóng địa chấn trongvỏ 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…….. ....................................................................................................60TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................61
Luận văn thạc sỹ - 2014 Lê Thị Thuấn
3
DANH MỤC THUẬT NGỮ, CHỮ VIẾT TẮT
P : Sóng dọc
S : Sóng ngang
H : Độ sâu chấn tiêu (km)
X : Khoảng cách chấn tâm
V : Tốc độ lan truyền của sóng địa chấn
KTB : Tỷ số giữa vận tốc sóng dọc và sóng ngang
trong vỏ Trái đất
Tp và Ts : Thời điểm tới của 2 pha P và S
Δr : Tương quan giữa khoảng cách
R : Hệ số tương quan
ID : Code của hàng dữ liệu
ĐCNPGC : Địa chấn nông phân giải cao
KH&CN : Khoa học và công nghệ
Luận văn thạc sỹ - 2014 Lê Thị Thuấn
4
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Stt Hình vẽ Tên hình vẽ Trang
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 t oán 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
Luận văn thạc sỹ - 2014 Lê Thị Thuấn
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
Luận văn thạc sỹ - 2014 Lê Thị Thuấn
6
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Stt Bảng biểu Tên bảng biểu Trang
01 Bảng 1.1 Kết quả nghiên cứu tốc đồ các sóng địa chấn Miền
Bắc Việt Nam [20]
13
02 Bảng 1.2 Thống kê các kết quả xác định hệ số KTB [16] 16
03 Bảng 1.3 Kết quả xác định hệ số KTB theo tài liệu động đất
gần [16]
17
04 Bảng 1.4 Bảng vận tốc truyền sóng địa phương [14, 15] 18
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
Luận văn thạc sỹ - 2014 Lê Thị Thuấn
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:
1. Các công trình đã công bố.
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).
Luận văn thạc sỹ - 2014 Lê Thị Thuấn
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 ngư ời, 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
Luận văn thạc sỹ - 2014 Lê Thị Thuấn
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
Luận văn thạc sỹ - 2014 Lê Thị Thuấn
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.
Luận văn thạc sỹ - 2014 Lê Thị Thuấn
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 [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 đượ c 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
Luận văn thạc sỹ - 2014 Lê Thị Thuấn
12
có thể được sử dụng tối ưu đối với Vi ệt 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 đị nh mô hình lát cắt vận tốc truyền sóng địa chấn
trong vỏ Trái đất ở Việt Nam.
Luận văn thạc sỹ - 2014 Lê Thị Thuấn
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 [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 [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 [20]
H (km) 0 - 2 2 - 20 20 - 40 40
Vp (Km/s) 1.80 - 3.9 -
Vs (km/s) - 5.82 6.86 8.18
Năm 1983 tập thể tác giả [16] cũng đã có những đánh giá định lượng về tỷ số
giữa vận tốc sóng dọc và sóng ngang trong vỏ Trái đất phần lãnh thổ Miền Bắc Việt
Nam khá chi tiết [16]:
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 l iệu 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
dụng nghiên cứu cấu trúc vào việc đánh giá các thông số của các trận động đ ất và
Luận văn thạc sỹ - 2014 Lê Thị Thuấn
14
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 gi á 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 K TB 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
STB
p
T TK
T T
(1.1)
Trong đó:
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
được các sóng trao đổi PS và sóng dọc lặp P L tạo thành tại các ranh giới địa chấn
mạnh trong vỏ trái đất dưới các vùng trạm. K TB được xác định theo công thức:
Luận văn thạc sỹ - 2014 Lê Thị Thuấn
15
22 2 24 1TB TB TBK a V C V C (1.2)
Phương pháp này hoàn toàn độc lập so với các phương pháp khác, nó dựa
vào việc thống kê các sóng trao đổi và sóng dọc lặp lại từ các ranh giới, và do việc
sử dụng các sóng trao đổi và sóng dọc lặp nên phương pháp này đã dùng các tia gần
như thẳng đứng dưới các vùng trạm nên những ảnh hưởng theo chiều ngang của
môi trường đến quá trình lan truyền sóng không đáng kể. Thông số K TB xác định
được theo phương pháp này sẽ phản ánh trung thực tỷ số giữa vận tốc sóng dọc,
sóng ngang và hạn chế được những sai lệch do môi trường gây lên khi sóng lan
truyền lâu trong vỏ Trái đất. Tỷ số KTB đã mang tính chất thống kê những số liệu
qui toán được vì vậy nó phản ánh giá trị K thực tế của môi trường.
Tác giả đã xác định K TB theo công thức:
pgTB
sg
VK
V (1.3)
Trong đó, Vpg và Vsg là giá trị vận tốc lan truyền của sóng địa chấn Pg và Sg
nhận được khi tích phân hai tốc đồ thực nghiệm của hai pha P g và Sg.
Đối với các tài liệu từ các trận động đất gần X ≤ 800km, tỷ số KTB được xác
định dựa vào đồ thị Vadati, tức là dựa vào tối thiểu số liệu của 2 trạm. Những sai
sót trong quy toán sẽ là một trong những ảnh hưởng lớn đến giá trị của thông số
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 K TB trong vỏ
Trái đất không nằm ngoài khoảng giá trị 1,6 ÷ 2,0.
Từ tài liệu động đất địa phương giá trị K TB trong vỏ Trái đất được tính toán
và ghi lại như bảng 1.2 [16]:
Luận văn thạc sỹ - 2014 Lê Thị Thuấn
16
Bảng 1.2
Thống kê các kết quả xác định hệ số KTB [16]
Giá trị KTB Số lần lặp lại n Giá trị KTB Số lần lặp lại n
1.6 1 1.69 15
1.64 3 1.7 1
1.66 1 1.77 1
1.67 7 1.79 2
1.68 31 1.92 1
Theo số liệu động đất địa phương tác giả nhận thấy thông số này chủ yếu
nhận giá trị từ 1,67 đến 1,69 vì vậy thông số K TB trong vỏ Trái đất là 1,68 với sai số
± 0.01.
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