Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc sâu và chuyển động hiện đại vỏ Trái đất miền Bắc Việt Nam bằng số liệu địa chấn dải rộng và hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu liên tục

Việt Nam nằm trong vành đai hoạt động kiến tạo và núi lửa Châu Á-Thái Bình Dương. Trong giai đoạn từ 15 triệu năm trước tới nay, mặc dù không bị ảnh hưởng trực tiếp của các hoạt động này, nhưng hoạt động kiến tạo ở Việt Nam lại chịu ảnh hưởng từ các va chạm của các mảng kiến tạo lớn xung quanh. Đó là sự va chạm giữa mảng Á-Âu và mảng châu Úc thông qua đới hút chìm Nam In-đô-nê-si-a; mảng Á-Âu và Ấn Độ phía Tây Bắc Việt Nam, mảng Thái Bình Dương và mảng Á-Âu ở phía Đông. Chính vì vậy, hoạt động kiến tạo và cấu trúc vỏ Trái Đất ở Việt Nam khá phức tạp, đặc biệt là khu vực miền Bắc Việt Nam.

Theo các nghiên cứu về địa chất kiến tạo, miền bắc Việt Nam gồm 4 miền cấu trúc chính đó là Đông Bắc, Tây Bắc, Bắc Trung bộ và Thượng Lào. Ranh giới giữa các miền cấu trúc này là các đứt gẫy lớn như: đứt gẫy Sông Hồng, đứt gãy Lai Châu – Điện Biên và đứt gãy Sông Mã. Trong các đứt gẫy này, đứt gẫy Sông Hồng có chiều dài lớn nhất và hoạt động mạnh mẽ trong giai đoạn Kainozoi, nó đóng vai trò quan trọng trong bình đồ kiến tạo hiện đại của khu vực này (Taponier và nnk, 1990, 2001). Theo các số liệu quan trắc và điều tra động đất cho thấy, miền bắc Việt Nam có hoạt động động đất mạnh nhất trên lãnh thổ Việt Nam. Tại khu vực này, đã xẩy ra hai trận động đất lớn nhất với độ lớn là 6,7 và 6,8 tại Điện Biên (1935) và Tuần Giáo (1983). Một số trận động đất xẩy ra trong thế kỷ thứ XX có độ lớn từ 5,0 - 6,0 như: Thanh Hóa (1958), Bắc Giang (1961), Yên Lạc (1958), Lai Châu (1985), Quảng Ninh (1988)… Gần đây nhất là hai trận động đất tại Điên Biên (2001) với độ lớn là 5,3. Điều này khẳng định rằng khu vực này có mức độ hoạt động địa chấn cao. Do đó, việc tiến hành các nghiên cứu chi tiết về cấu trúc sâu và dịch chuyển hiện đại vỏ trái đất miền Bắc Việt Nam là rất cần thiết nhằm hiểu rõ hơn về quá trình tiến hóa vỏ Trái Đất, các hoạt động địa chấn kiến tạo cho miền Bắc Việt Nam và khu vực lân cận. Nghiên cứu cấu trúc sâu và dịch chuyển hiện đại vỏ Trái Đất không những làm rõ các hoạt động địa động lực hiện đại vỏ Trái Đất mà còn góp phần quan trọng trong các nghiên cứu về tai biến địa chất như: động đất, sóng thần, trượt lở đất… cho khu vực nghiên cứu và lân cận.

Các nghiên cứu về cấu trúc sâu và chuyển động hiện đại của vỏ Trái Đất Việt Nam được nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu từ những năm 1970 cho đến nay. Việc nghiên cứu cấu trúc sâu trong từng thời kỳ đã dần xây dựng được các sơ đồ, bản đồ cấu trúc sâu ở các tỉ lệ khác nhau. Trên thực tế, nguồn số liệu cho các nghiên cứu trên chủ yếu vẫn là số liệu từ và trọng lực và một số ít các tuyến từ telua và một tuyến địa chấn dò sâu. Hạn chế chính của các nghiên cứu về 2 cấu trúc sâu hiện nay vẫn là thiếu các nguồn số liệu và hệ phương pháp nghiên cứu mới có tính định lượng cao hơn.

Nghiên cứu về chuyển động hiện đại ở Việt Nam bắt đầu từ 1963 với việc thiết lập một mạng lưới đo tam giác gồm 12 điểm đo phân bố trên hệ thống đứt gãy Sông Hồng. Việc nghiên cứu chuyển động hiện đại bằng cách khai thác số liệu đo GPS được áp dụng ở Việt Nam khoảng những năm 1990 trở lại đây thông qua nhiều đề tài nghiên cứu do Viện Địa chất và Viện Vật lý địa cầu thực hiện. Số liệu GPS thu thập trước đây chủ yếu được thu thập theo kỹ thuật trong đo lưới tam giác trong những năm 80 của thế kỷ XX và theo kỹ thuật đo lặp hàng năm trong những năm gần đây. Do những hạn chế về mặt kỹ thuật đó, rất cần thiết phải có các nghiên cứu mới nhằm cải thiện, nâng cao chất lượng các kết quả nghiên cứu trước đây.

Xuất phát từ thực tiễn trên, ThS.KSC. Đinh Quốc Văn cùng nhóm nghiên cứu tại Viện Vật lý địa cầu đã thực hiện “Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc sâu và chuyển động hiện đại vỏ Trái đất miền Bắc Việt Nam bằng số liệu địa chấn dải rộng và hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu liên tục” với mục tiêu: Triển khai quan trắc, tiếp tục thu thập thêm nguồn số liệu địa chấn dải rộng và GPS liên tục trong thời gian thực hiện đề tài thông qua mối hợp tác giữa Viện Vật lý địa cầu và Viện Các Khoa học trái đất Đài Loan (Trung Quốc) và khai thác nguồn số liệu địa chấn dải rộng và GPS có sẵn phục vụ các mục tiêu nghiên cứu; Đào tạo các chuyên gia, nâng cao năng lực nghiên cứu khoa học trong lĩnh vực khoa học trái đất, kỹ năng phân tích xử lý số liệu động đất và GPS cho cán bộ nghiên cứu phía Việt Nam. Tiếp thu, phát triển các phương pháp, công nghệ mới liên quan đến các nội dung nghiên cứu trong nhiệm vụ này. Sử dụng các thiết bị quan trắc động đất và GPS trong quá trình hợp tác (gồm 25 bộ máy đo động đất và 10 bộ máy đo GPS) để tiếp tục thu thập số liệu động đất và GPS có chất lượng cao đảm bảo các yêu cầu trong nghiên cứu này và các nghiên cứu tiếp theo.

Thông qua Nhiệm vụ Nghị định thư, nhóm thực hiện đề tài đã có cơ hội để phối hợp, hợp tác với các chuyên gia của Viện Các khoa học Trái đất Đài Loan để tiến hành triển khai các nghiên cứu về cấu trúc sâu và mô hình dịch chuyển vỏ trái đất khu vực miền Bắc Việt Nam. Từ các kết quả được trình bày ở các Chương trên, nhóm thực hiện đề tài có một số kết luận sau:

- Nhóm thực hiện đề tài đã phối hợp với các chuyên gia Đài Loan để vận hành 25 trạm địa chấn, lắp đặt bổ sung thêm 10 trạm đo GPS trên tuyến đứt gãy sông Hồng. Hệ các trạm địa chấn này được vận hành, thu thập và xử lý dữ liệu một cách đầy đủ trong thời gian thực hiện đề tài, kết hợp với số liệu thu thập từ các trạm địa chấn Quốc gia để tạo nên một bộ dữ liệu và danh mục động đất hoàn chỉnh phục vụ các nội dung nghiên cứu của đề tài.

- Đã tiến hành một số nghiên cứu cấu trúc sâu vỏ trái đất khu vực miền Bắc Việt Nam sử dụng phương pháp hàm thu, nhiễu tự nhiên địa chấn, cắt lớp địa chấn. Kết quả xác định cấu trúc vỏ Trái Đất khu vực miền bắc Việt Nam cho thấy, độ sâu mặt Moho trong khoảng từ 26km đến 36km, nâng lên ở phía đông nam và hạ xuống ở phía tây bắc.

- Tỉ số vận tốc Vp/Vs khu vực Tây Bắc có phổ giá trị từ 1.70-1.82, điều này thể hiện sự phức tạp trong cấu trúc vỏ ở khu vực này. Đặc biệt, tỉ số vận tốc cao (>1.73) thường liên quan đến sự nóng chảy trong vỏ hoặc sự dập vỡ của đất đá. Ngược lại, khu vực đông bắc và đồng bằng sông Hồng lại có tỉ số vận tốc Vp/Vs rất thấp, chỉ từ 1.64-1.72, điều này thể hiện sự ổn định về mặt kiến tạo cũng như đồng nhất về cấu tạo trong vỏ Trái đất ở những khu vực này.

- Cấu trúc vận tốc sóng P và S khu vực miền Bắc Việt Nam thể hiện rõ sự phân khối của các dị thường dương và âm, thể hiện vận tốc lan truyền nhanh và chậm và được phân cách bởi các đứt gãy chính. Khu vực Tây Bắc được đặc trưng bởi các lớp vận tốc sóng S thấp, điều này có thể liên quan đến các phá hủy đất đá bên dưới hoặc sự nóng chảy trong vỏ do các vận động kiến tạo khu vực tạo ra.

- Xác định cơ cấu chấn tiêu của 25 trận động đất xảy ra ở khu vực miền Bắc Việt Nam và lân cận. Các cơ cấu chấn tiêu này chủ yếu có cơ chế kiểu trượt bằng có hợp phần thuận góc cắm gần thẳng đứng, thể hiện rõ đặc trưng ứng suất kiến tạo khu vực, có phương nén ép là tây bắc - đông nam và phương tách rãn là đông bắc - tây nam. Thông tin cơ cấu chấn tiêu của 25 trận động đất đóng góp thêm vào danh mục cơ cấu chấn tiêu động đất Việt Nam, là nguồn tài liệu tham khảo để nghiên cứu đặc điểm nguồn phát sinh động đất, đặc điểm kiến tạo cũng như trường ứng suất ở Việt Nam và lân cận.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 18874/2021) tại Cục Thông tin khoa học công nghệ quốc gia.

Vista.gov.vn