Luận văn Xây dựng mô hình vận tốc truyền sóng trong vỏ trái đất cho khu vực miền trung Việt Nam

MỞ ĐẦU . .8

CHƯƠNG 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 .32

2.1. 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 ĐỊA

CHẤN TRONG VỎ TRÁI ĐẤT CHO KHU VỰC MIỀN TRUNG, VIỆT

NAM . .38

3.1. 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 .47

CHƯƠNG 4. XÂY DỰNG MÔ HÌNH VẬN TỐC TRUYỀN SÓNG ĐỊA

CHẤN TRONG VỎ TRÁI ĐẤT CHO KHU VỰC MIỀN TRUNG, VIỆT

NAM . .51

4.1. Giới thiệu về chương trình tính mô hình vận tốc truyền sóng địa chấn trong

vỏ 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 .60

TÀI LIỆU THAM KHẢO .61

pdf65 trang | Chia sẻ: mimhthuy20 | Lượt xem: 299 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận văn Xây dựng mô hình vận tốc truyền sóng trong vỏ trái đất cho khu vực miền trung Việt Nam, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
à khó khăn hoặc hoàn toàn không thể t hực hiện được, ví dụ khi giải các nhiệm vụ lý thuyết phức tạp và hàng loạt các nhiệm vụ khác liên quan đến việc nghiên cứu các quá trình ngẫu nhiên.  ' 1 n i pi i f t t    (1.5) Để ổn định công việc của thuật toán tác giả đã sử dụng giới hạn tuyến tính đối với tốc độ và chiều dày của các lớp, nhưng số lượng các lớp không thay đổi (giới hạn tuyến tính là giới hạn của mô hình được cho ở dạng phương trình hoặc bất phương trình tuyến tính) với các đại lượng chưa biết (ẩn số) ở dạng bậc nhất. Để đánh giá hàm mục tiêu f đã sử dụng tiêu chuẩn 2. Áp dụng chương trình nói trên có thể xác định được mô hình tốc độ với các tham số V i, hi (Vi, hi – vận tốc và chiều dày tương ứng của các lớp trong vỏ Trái đất). Theo phương pháp được tiến hành bởi tác giả, việc cực tiểu hoá hàm mục tiêu F có thể tiến hành theo các phương án khác nhau tuỳ thuộc vào việc lựa chọn hoặc đồng thời tất cả các tham số V i, hi; hoặc riêng biệt từng tham số trong chúng. Kết quả của việc lựa chọn như vậy sẽ chỉ ra sự trùng hợ p hơn cả giữa các tốc đồ thực nghiệm và tốc đồ lý thuyết. Khi đó, tác giả các công trình [10 - 12] đã thực hiện việc nghiên cứu trường độ lệch về thời gian truyền sóng theo quan hệ với tốc đồ chuẩn bất kì để tìm được một mô hình tốc độ phù hợp nhất vớ i các tài liệu quan sát. Chẳng hạn như trong công trình [12], tác giả đã sử dụng mô hình chuẩn nhận được trong công trình [24] để tính toán. Khi đó, áp dụng phương pháp nêu trên với 196 trận động đất khu vực Tây Bắc đến năm 1998 với magnitude M ≥ 2.5 tác giả đã xác định được đường cong phụ Luận văn thạc sỹ - 2014 Lê Thị Thuấn 24 thuộc của thời gian truyền sóng P (đã được hiệu chỉnh theo quan hệ với tốc đồ chuẩn) vào khoảng cách chấn tâm  như sau: tp’ = 0.138 X + 6.35 (1.6) Như vậy, có thể thấy do được tính toán và lựa chọn theo chu trình lặp nhiều lần với việc tính đến các phương án sử dụng các mô hình lát cắt vận tốc khác nhau, đặc biệt do sự phù hợp với các chu kỳ số liệu quan sát địa chấn khác nhau, m ô hình lát cắt tốc độ trung bình và họ các tốc đồ thời gian truyền sóng tương ứng đã nhận được trong các công trình [10 - 12] có thể sử dụng trong thực tế địa chấn Việt Nam để xác định các tham số cơ bản của chấn tâm động đất Việt Nam với độ chính xác cao. Cần thấy rằng giành nhiều quan tâm đến việc nghiên cứu xây dựng các mô hình lát cắt vận tốc truyền sóng địa chấn trong vỏ Trái đất lãnh thổ Việt Nam còn có tác giả [2 - 5]. Trong nghiên cứu gần đây nhất trên cơ sở hợp tác với Đại học Texas (Mỹ) thông qua đo đạc và phân tích 02 tuyến thăm dò địa chấn sâu, tác giả này cũng đã xây dựng được mô hình cấu trúc vận tốc truyền sóng địa chấn trong vỏ Trái đất [3]. Trong công trình [3] tập thể tác giả đã xây dựng mặt cắt sóng dưới tuyến đo Thái Nguyên – Hòa Bình. Thiết bị sử dụng trong nghiên cứu này là máy ghi địa chấn chuyên dụng Reftek - 125 do hãng Refraction Technology (Mỹ) chế tạo và được phòng thí nghiệm Địa Vật Lý J.Miller thuộc trường Đại học Texas ở E1 Paso cung cấp. Có 200 máy được bố trí dọc tuyến đo với khoảng cách thay đổi trung bình trong khoảng từ 500 m đến 1000 m, phụ thuộc vào điều kiện địa phương. Đây là loại máy gọn nhẹ, có dải động học đến 24bit và không cần dây cáp nối giữa các máy thu. Mật độ ghi tín hiệu được thực hiện là 250 mẫu/giây. Để tạo sóng địa chấn trên tuyến đo đã tiến hành 6 vụ nổ mìn tại 3 vị trí, mỗi vị trí có 2 vụ nổ trong các lỗ khoan đường kính lớn từ 220 mm đến 300 mm, sâu từ 26 đến 32 m. Do phân bố dân cư dọc theo tuyến đo không cho phép tiến hành các vụ nổ đầu mút Tây Nam xấp xỉ 80km. Lượng thuốc nổ sử dụng cho các vụ nổ đầu. Luận văn thạc sỹ - 2014 Lê Thị Thuấn 25 Dựa trên kinh nghiệm của các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực địa chấn dò sâu, khoảng thời gian truyền sóng được lựa chọn trong phép hiệu chỉnh này là cửa sổ 5 - 6 giây. Trong xử lý số liệu địa chấn một số tác giả khác thường sử dụng phương pháp quét vận tốc, với những giá trị vận tốc khác nhau, theo công thức tổng quát: 2 2 0 2 XT T V   (1.7) Trong đó: T- thời gian truyền sóng địa chấn từ nguồn phát đến máy thu; T0 - thời gian truyền sóng địa chấn pháp tuyến ngay dưới điểm nổ; X - khoảng cách giữa nguồn phát và thu sóng; V = 6.0 km/s – vận tốc truyền sóng địa chấn trung bình trong lớp vỏ lục địa phần phía trên vỏ Trái đất. Phương pháp quét vận tốc tương đối hiệu quả đối với vùng có cấu trúc địa chất phức tạp, bởi nó cho khả năng lựa chọn gần như trực tiếp giá trị vận tốc phù hợp với từng ranh giới địa chấn tồn tại trong vùng nghiên cứu. Bằng phương pháp quét vận tốc, đặc điểm phân dị trường sóng theo phương nằm ngang trong nhiều trường hợp cũng được phản ánh tốt hơn. Theo phương pháp mô hình hóa được áp dụng bới tác giả công trình [3] trên cơ sở lý thuyết tia, thời gian sóng tới các máy thu theo đường truyền tia L được tính theo công thức: 0 1 n i i i i L t V      (1.8) Trong đó: t0i là thời gian truyền sóng địa chấn từ nguồn phát đến máy thu, Li và Vi là độ dài đoạn tia và vận tốc sóng P trong khối cấu trúc thứ i của mô hình cấu trúc, n – số khối của mô hình. Luận văn thạc sỹ - 2014 Lê Thị Thuấn 26 Phương pháp bình phương tối thiểu cần sử dụng trong những trường hợp cần thiết của phép mô hình hóa, theo đó thời gian truyền sóng lý thuyết từ nguồn phát đến máy thu được điều chỉnh theo công thức: 0 1 m i i i j i t t t m    (1.9) Trong đó: m là tham số mô hình: độ sâu đến các mặt phản xạ, vận tốc truyền sóng trong các lớp. Để xây dựng mô hình ban đầu phục vụ cho giải bài toán thuận dọc theo cả chiều dài tuyến, ngoài sử dụng c ác thông tin sẵn có về cấu trúc môi trường, tác giả còn tiến hành bài toán mô hình hóa 1D tại các điểm nổ, có băng sóng thu được với chất lượng tốt. Kết quả là những thông tin bổ ích, đảm bảo cho mô hình ban đầu được xây dựng không quá xa với môi trường th ực tế. Đây là biện pháp nâng cao hiệu quả sử dụng phương pháp mô hình hóa. Đối với tuyến đo Thái Nguyên – Hòa Bình, băng sóng thu được do các vụ nổ tại Phổ Yên tạo ra có chất lượng tốt nhất, phản ánh khá rõ ba ranh giới phản xạ trong vỏ Trái đất đã được sử dụng theo bài toán 1 chiều, theo đó thời gian pháp tuyến từ điểm nổ đến mặt phản xạ lớp trên cùng là 0,38s, đến mặt giữa vỏ là 4,45s và đến mặt sâu nhất dự đoán Moho đạt 6,56s. Với việc sử dụng phần mềm Seismic Unix theo phương thức đối thoại người – máy các tác giả của công trình [3] đã xác định được chiều dày và vận tốc sóng P trong các lớp như trên hình 1.2. Luận văn thạc sỹ - 2014 Lê Thị Thuấn 27 Tên lớp h (km) v (km/s) Lớp trầm tích 0.9 5.0 Lớp granit 14 6.2 Lớp basalt 12.3 6.7 Vận tốc sóng P trong vỏ Trái đất theo bài toán 1D Hình 1.2. Kết quả xác định lát cắt vận tốc trong vỏ Trái đất theo tác giả công trình [3] Qua kết quả tính toán của tác giả công trình [3] cho thấy dưới tuyến đo Thái Nguyên – Hòa Bình độ sâu móng kết tinh tăng dần từ La Hiên khoản g 2,6 km đến khoảng 4 km tại khu vực thị xã sông Công. Vận tốc truyền sóng địa chấn trong phần mềm trên của lớp trầm tích tại đây đạt 4,6 km/s, còn lại phần dưới của lớp đạt đến xấp xỉ 6,0 km/s. Tiếp theo đoạn từ Phổ Yên đến 64 km dọc theo tuyến đo thuộc huyện Tam Dương (Vĩnh Phúc) bề mặt móng kết tinh chìm rất từ từ và đạt đến độ sâu 1,5 km ở khu vực Tam Dương. Ngay sau điểm này chỉ vài km tiếp về phía nam, móng kết tinh lại sụt rất nhanh đến xấp xỉ 3,5 km. Vị trí sụt lún này tương ứng với phần không gian phân bố đới đứt gãy Vĩnh Ninh. Kể từ đây về phía nam mặt móng kết tinh lại nâng lên từ từ và độ sâu chỉ còn khoảng 1,5 km tại khu vực thành phố Hòa Bình. Vận tốc truyền sóng địa chấn trung bình trong phần trên và phần dưới của lớp trầm tích tại đoạn này đều nhỏ hơn so với đoạn phía Bắc, đạt 4,1 km/s và 5,0 km/s tương ứng. Dưới móng kết tinh là lớp granit với bề dày trung bình đạt xấp xỉ 14 km. Phần phía trên của lớp granit vận tốc truyền sóng địa chấn tăng nhẹ dần từ 6,1 km/s ở phía bắc đến 6,15 km/s tại khu vực dưới khối Phổ Yên – Tam Đảo và 6,2 km/s tại đoạn phía nam tuyến đo. Phần dưới của lớp granit vận tốc trung bình đạt 6,4 km/s trên toàn tuyến. Bề mặt moho tại khu vực La Hiên đạt 30,6 km, nâng dần lên phía nam và đạt đến 28,5 km tại khu vực thành phố Thái Nguyên. Vùng có mặt 5 15 30 42 H(km) 6 8 km/s 10 25 0 Luận văn thạc sỹ - 2014 Lê Thị Thuấn 28 Moho nâng lên cao nhất xấp xỉ 27 km là đoạn từ khu vực đứt gãy Vĩnh Ninh tại huyện Tam Dương đến lân cận phía nam của đới đứt gãy sông Hồng tại huyện Phúc Thọ. Tại đoạn phía nam tuyến đo, mặt này lại tiếp tục chìm dần đến 29,7 km tại khu vực nam thành phố Hòa Bình. Vận tốc truyền sóng địa chấn trong lớp basalt phản ánh đồng nhất ở phần trên là 6,6 km/s, còn phần dưới đạt đến 7,0 km/s tại bề mặt Moho. Từ những phân tích và kết quả cụ thể của tác giả nêu trên cho thấy mô hình cấu trúc vận tốc sóng P mà tập thể tác giả bước đầu xây dựng còn khá đơn giản nhưng nhìn chung vẫn phản ánh tương đối trung thực chiều sâu trung bình từng đoạn của ranh giới cơ bản trong vỏ Trái đất dưới tuyến đo; Phân tích các băng sóng địa chấn sau khi xử lý cũng cho thấy: ngoài sóng phản xạ sử dụng tính toán mô hình nêu trên, nhiều mặt cắt sóng phản ánh khá tốt sóng khúc xạ. So với các kết quả nghiên cứu bằng sử dụng tài liệu trọng lực trong vài năm gần đây thì vỏ Trái đất theo kết quả địa chấn mỏng hơn từ 2 km đến khoảng hơn 4 km tại một số vị trí tuyến đo. 1.2. Tình hình nghiên cứu, xác định mô hình lát cắt vận tốc vỏ Trái đất ở miền Trung – Việt Nam. Đối với khu vực miền Trung - Việt Nam, các công trình nghiên cứu của các tác giả mới dừng lại ở việc nghiên cứu tầng trên của lớp vỏ; đó là tầng Đệ tứ. Tuy nhiên, các nghiên cứu này lại rất chi tiết, có tính chính xác cao . Dưới đây xin giới thiệu một số công trình nghiên cứu về trầm tích Đệ tứ ở khu vực này[1, 6, 18]. Các tác giả [1, 6, 18]chủ yếu đã áp dụng phương pháp địa chấn nông phân giải cao (ĐCNPGC) trong nghiên cứu của mình. Trong khuôn khổ đề án: “Điều tra địa chất, khoáng sản, địa chất môi trường và tai biến địa chất vùng biển Nam Trung Bộ từ 0 – 30 m nước ở tỷ lệ 1/100.000 và một số vùng trọng điểm ở tỷ lệ 1/50.000”, tác giả đã sử dụng bộ chương trình RadExpro Plus 3.5 để xử lý nâng cao chất lượng tài liệu ĐCNPGC nhằm xác định chính xác các ranh giới phản xạ, các tập băng ghi địa chấn tương ứng với các tập Luận văn thạc sỹ - 2014 Lê Thị Thuấn 29 trầm tích trong Đệ tứ. Xử lý hạn chế các loại phông nhiễu nhằm xác định rõ các trường sóng trong các tập băng ghi địa chấn từ đó phân chia được các loại tướng địa chấn trong vùng khảo sát và đưa ra được thành phần vật chất và môi trường thành tạo các đối tượng địa chất. Nâng cao chất lượng băng ghi ĐCNPGC để xác định được các hệ thống đứt gẫy hoạt động trong Đệ tứ. Các vấn đề mà tác giả đã nghiên cứu trên đây góp phần to lớn, không thể thiếu được để giải quyết nhiệm vụ điều tra địa chất khoáng sản biển, địa chất môi trường và tai biến biển địa chất vùn g biển Nam Trung Bộ nói riêng và các vùng biển Việt Nam nói chung. Các kết quả nghiên cứu về vận tốc truyền sóng địa chấn trong vỏ Trái đất khu vực Miền Trung cho thấy: Mặc dù các tài liệu về khảo sát vận tốc truyền sóng địa chấn ở miền Trung còn khá ít song các công trình nghiên cứu của một số tác giả lại mang những nét riêng biệt, góp phần làm phong phú thêm nguồn số liệu và mở ra những hướng nghiên cứu mới phục vụ cho việc nghiên cứu toàn bộ lãnh thổ Việt Nam. Trong công trình [6], tác giả đã mở ra một h ướng nghiên cứu mới. Đó là nghiên cứu và xác định tính chất cơ lý của san hô và nền san hô ở các khu vực nghiên cứu (khu vực quần đảo Trường Sa và khu vực lục địa ngoài khơi phía Nam nơi có các công trình DKI) để đề xuất các giải pháp thích hợp cho xây dựn g các công trình trên nền san hô, áp dụng trực tiếp cho công trình trên các đảo thuộc quần đảo Trường Sa và các công trình tại khu vực DKI. Trong công trình này, các số liệu khảo sát đo đạc và các số liệu thu thập được đã được xử lý, tính toán và xây dựng thành các dạng bản đồ số. Trong đó, thí nghiệm nổ truyền sóng được thực hiện ở đảo Song Tử Tây. Sóng địa chấn lan truyền sâu trong nền và thường được phân ra làm sóng dọc (sóng nén) (sóng sơ cấp) và sóng cắt (sóng thứ cấp). Sóng dọc lan truyền nhanh hơn sóng cắt. Do sóng nén P lan truyền trong môi trường nhiều pha sẽ chịu ảnh hưởng của cả pha rắn (cốt đất) và pha lỏng (nước trong đất) nên tốc độ lan truyền của sóng không phản ánh đúng đặc trưng độ cứng của cốt đất; ngược lại sóng cắt lan truyền chỉ trong pha rắn nên phản ánh đúng hơn đặc trưng độ cứng của môi trường. Điểm Luận văn thạc sỹ - 2014 Lê Thị Thuấn 30 tự nhiên của đảo có mực nước ngầm thay đổi trong ngày theo thủy triều và độ cao mặt đất của đảo không lớn so với mặt nước biển nên để hạn chế ảnh hưởng của sự thay đổi điều kiện tự nhiên (độ ẩm, cao độ, mực nước ngầm) đến kết quả đo, trong phòng thí nghiệm cũng chỉ thí nghiệm sóng cắt. Từ các số liệu đo đạc có thể thiết lập được mối tương quan giữa khoảng cách giữa các điểm đo và thời gian trễ của sóng khi lan truyền đến các điểm đo (hình 1.3). Hình 1.3. Tương quan giữa khoảng cách (Δr) và thời gian trễ (Δt) của sóng khi lan truyền đến các điểm đo [6] Sau đó tác giả đã thiết lập phương trình tuyến tính liên hệ khoảng cách giữa các điểm đo và thời gian trễ của sóng (theo nhóm thời gian trễ nhỏ hơn), độ dốc của đường thẳng này (hình 1. 3) là vận tốc lan truyền sóng cắt trong lớp cát san hô thí nghiệm. Sử dụng phương pháp bình phương cực tiểu, tác giả đã tìm được phương trình đường thẳng ∆r = 454,58 ∆t, suy ra vận tốc truyền sóng cắt là Vs = ∆r /∆t (∆r - là khoảng cách từ điểm nổ đến các vị trí đặt điểm đo tương ứng). Từ đó tác giả đã rút ra nhận xét về sự lan truyền sóng trong nền san hô tại khu vực đảo Song Tử Luận văn thạc sỹ - 2014 Lê Thị Thuấn 31 Tây. Đó là: Tốc độ lan truyền sóng cắt trong lớp cát san hô ở bề mặt đảo có thể lấy là 454.58 m/s. Sóng phản xạ từ lớp san hô cứng bên dưới làm tăng cường độ chấn động ở lớp bề mặt; Quá trình lan truyền sóng trong nền san hô rất phức tạp khi địa chất nền có cấu tạo nhiều lớp và cường độ của sóng lớn có thể phản xạ từ nhiều lớp. Như vậy, cho đến nay hầu hết các mô hình vận tốc vỏ Trái đất đã nhận được ở Việt Nam chủ yếu được xây dựng theo sóng P và đố i với khu vực phía Bắc Việt Nam, và đa số là theo mô hình 2 chiều. Vẫn còn những khác biệt đáng kể giữa các kết quả của công trình nghiên cứu khác nhau. Khu vực miền Trung vẫn chưa có riêng một mô hình lát cắt vận tốc truyền sóng địa chấn trong vỏ Trái đất. Do đó, cũng cần phải xây dựng một mô hình vận tốc truyền sóng địa chấn cho khu vực miền Trung nhằm nâng cao độ chính xác của việc xác định các tham số cơ bản của chấn tiêu động đất phụ c vụ cho các mục đích nghiên cứu khác nhau . Luận văn thạc sỹ - 2014 Lê Thị Thuấn 32 CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ SỐ LIỆU SỬ DỤNG Nhiệm vụ xác định mô hình lát cắt vận tốc của vỏ Trái đất được giải quyết trên cơ sở giải bài toán xây dựng tốc đồ thời gian truyền sóng (hay là biểu đồ thời khoảng của sóng địa chấn). Đó chính là xác định vận tốc lan truyền củ a sóng địa chấn theo các tốc đồ thời gian truyền của các sóng này. Trong tất cả các phương pháp nghiên cứu địa vật lý, các tốc đồ thời gian truyền các sóng địa chấn mang một lượng thông tin lớn hơn cả về cấu trúc của Trái Đất. Mục tiêu cơ bản của bài toá n này là xây dựng đường cong vận tốc V = V (Z) theo các tốc đồ thời gian truyền sóng (hay là biểu đồ thời khoảng) của các sóng khúc xạ, phản xạ và sóng đầu. Vì vậy, để xây dựng mô hình vận tốc vỏ Trái đất cho một khu vực bất kỳ, trước hết cần xây dựng các tốc đồ thời gian truyền sóng địa chấn cho khu vực đó. 2.1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp. 2.1.1. Phương pháp xây dựng tốc đồ thời gian truyền sóng địa chấn Để xây dựng các tốc đồ thời gian truyền sóng địa chấn, trong nghiên cứu này sẽ áp dụng phương pháp được đề nghị trong [28, 29] với cơ sở lý thuyết của phương pháp như sau: Hệ phương pháp bao gồm chu trình nhiều giai đoạn nghiên cứu các đặc điểm thời gian truyền sóng P áp dụng để giải bài toán định vị chấn tiêu động đất theo các quan sát địa chấn trong vùng gần để nhận được các tài liệu chi tiết về cấu tạo vỏ Trái đất. Chu trình này có mối quan hệ ngược là trong kết quả chính xác các toạ độ chấn tiêu cũng đồng thời chính xác được cả thời gian truyền sóng địa chấn, và chính chúng lại cho phép làm sáng tỏ cả các bất đồng nhất trong môi trường địa chất. Đặc thù của hệ phương pháp là ở chỗ nó cho phép sử dụng cả các số liệu về các trận động đất mà độ sâu chấn tiêu của chúng chưa được biết. Các bước cơ bản của phương pháp hay là các bước để xây dựng thuật toán như sau: Luận văn thạc sỹ - 2014 Lê Thị Thuấn 33 1) . Đối với mỗi trạm sẽ tính được độ lệch về thời gian truyền sóng P ở dạng gần đúng bậc nhất theo quan hệ với tốc đồ chuẩn: fi = tpi – tp* (2.1) trong đó, tpi – thời gian truyền quan sát; tp* - thời gian truyền được tính theo tốc đồ chuẩn. Thực hiện việc lựa chọn nhiều lần các giá trị fi đối với các độ sâu chấn tiêu hi khác nhau sẽ tìm được giá trị cực tiểu fimin của chúng. Khi giả thiết rằng, hàm phân bố fimin tuân thủ qui luật phân bố Jeffreys [19] và tương tự như trong các công trình [ 28, 29] sẽ tính được các tham số của nó: các sai số hệ thống đối với tốc đồ chuẩn (gọi là số hiệu chỉnh i ) và các sai số ngẫu nhiên. 2). Xây dựng đường cong phụ thuộc fimin = f(X) trên cơ sở trung bình hoá trường độ lệch fimin đối với tất cả các trạm trong sự phụ thuộc vào khoảng cách chấn tâm X. Kết quả là có thể tìm được các số hiệu chỉnh i trên các khoảng i tương ứng. 3). Tìm thời gian truyền hiệu chỉnh tp’ bằng cách đưa các số hiệu chỉnh  vào tốc đồ chuẩn. 4). Hoặc là tính f(X) = tp’; dtp’/dX và d2tp’/dX2 và xác định các điểm uốn của tốc đồ, hoặc là so sánh tốc đồ thực nghiệm với tốc đồ chuẩn sẽ cho phép tìm được mô hình tốc độ tương ứng. 2.1.2. Phương pháp xây dựng mô hình vận tốc truyền sóng địa chấn trong vỏ Trái đất. Bản chất của phương pháp là sử dụng số liệu về thời gian truyền của các sóng địa chấn từ chấn tiêu động đất đến các trạm địa chấn để xác định vận tốc và chiều dày của các lớp trong vỏ Trái đất theo các phương trình truyền sóng. Trong thực tế địa chấn hiện có một số mô hình vận tốc vỏ Trái đất chuẩn đã được xây dựng trên cơ sở các số liệu địa chấn thực nghiệm theo các phương trình truyền sóng lý thuyết [21 - 23, 25, 27, 28]. Một trong chúng là mô hình vận tốc ISAPEI [23], đã được công nhận và được sử dụng rộng rãi trên thế giới [ 25]. Tuy Luận văn thạc sỹ - 2014 Lê Thị Thuấn 34 nhiên, mô hình này được xây dựng theo số liệu địa chấn thực nghiệm quan sát được từ các trạm địa chấn quốc tế, nên khi áp dụng cho lãnh thổ Việt Nam chắc chắn phải tính hiệu chỉnh về thời gian truyền sóng để đảm bảo tính phù hợp với môi trường thực của Việt Nam. Trong khuôn khổ luận văn này, mô hình IASPEI91 sẽ được sử dụng với tư cách là mô hình lý thuyết chuẩn để tính toán. Nội dung cơ bản của cách tiếp cận này là thiết lập một chương trình tính toán cho phép lựa chọn chiều dày của các lớp trong vỏ Trái đất và vận tốc lan truyền của sóng địa chấn trong các lớp đó, trên cơ sở so sánh thời gian truyền sóng được tính theo tốc đồ lý thuyết với thời gian truyền quan sát như sau: Nếu cho trước một mô hình tốc độ bất kì và giả thiết rằng chấn tiêu động đất nằm ở độ sâu H nào đó, khi đó tốc đồ thời gian truyền sóng địa chấn lý thuyết có dạng: T = T (V, H, X) (2.2) trong đó: V - Tốc độ lan truyền của sóng địa chấn H - Độ sâu chấn tiêu X - Khoảng cách từ chấn tâm đến trạm địa chấn (gọi là khoảng cách chấn tâm). Nhiệm vụ của chúng ta là cần phải thay đổi hoặc đồng thời tất cả các biến số Vi, hi (Vi, hi – vận tốc và chiều dày tương ứng của các lớp trong vỏ trái đất) và tham số  hoặc thay đổi riêng mỗi một trong chúng để sao cho tốc đồ lý thuyết T = T (V, H, X) có thể gần hơn cả với thời gian truyền quan sát. Điều đó có nghĩa là cần phải cực tiểu hoá các độ lệch thời gian, được xác định bởi hàm số:  ' 1 n i pi i f t t    (2.3) trong đó: Ti – thời gian truyền của sóng P, nhận được tại điểm i theo tốc đồ lý thuyết. Tpi’ - thời gian truyền tương ứng của sóng P, được biểu thị bằng quan hệ với khoảng cách chấn tâm X, có dạng tương tự như ( 2.1). Luận văn thạc sỹ - 2014 Lê Thị Thuấn 35 n – Số điểm đã cho để cực tiểu hoá hàm f (hay là số sự kiện sử dụng trong tính toán). f gọi là hàm mục tiêu Chương trình được xây dựng trên cơ sở phương pháp này cho phép xác định được mô hình vận tốc với các tham số V i, hi (Vi, hi – vận tốc và chiều dày tương ứng của các lớp trong vỏ Trái đất). Cần chú ý rằng, việc cực tiểu hoá hàm mục tiêu f có thể tiến hành theo các phương án khác nhau tuỳ thuộc vào việc lựa chọn nhiều lần hoặc đồng thời tất cả các tham số V i, hi; hoặc riêng biệt từng tham số trong chúng. Kết quả của việc lựa chọn như vậy sẽ chỉ ra sự trùng hợp hơn cả giữa các tốc đồ thực nghiệm và tốc đồ lý thuyết. 2.2. Xử lý số liệu về thời gian truyền sóng địa chấn. 2.2.1. Số liệu sử dụng trong tính toán . Trước hết cần lưu ý rằng số lượng trạm địa chấn Việt Nam phân bố rất thưa thớt trong khu vực miền Trung (chỉ có 2-3 trạm), nên hầu như không thu thập được các tài liệu về thời gian truyền sóng đối với khu vực miền Trung. Do đó, nếu chỉ sử dụng tập hợp các cặp số liệu (x i, ti) thu thập được từ các trạm địa chấn Việt Nam thì không thể đủ để xây dựng tốc đồ thời gian truyền sóng địa chấn cho khu vực miền Trung. Vì vậy để khắc phục hạn chế này, tác giả luận văn đã sử dụng số liệu về thời gian truyền sóng địa chấn của các trạm địa chấn quốc tế lân cận đối với các trận động đất trong và xung quanh các khu vực này. Đối với khu vực miền Trung Việt Nam, đã thu thập được tập hợp các cặp giá trị (xi, ti) từ 275 sự kiện riêng biệt ghi được bởi các trạm địa chấn Việt Nam và các trạm địa chấn quốc tế trong khu vực lân cận để đảm bảo việc xây dựng các tốc đồ đến khoảng cách 800km. Đây là nguồn dữ liệu khá đầy đủ, chứa các thông tin cần thiết cho việc xây dựng tốc đồ thời gian truyền sóng địa chấn . Chúng bao gồm: thời gian xảy ra động đất t0, thời điểm tới của các loại sóng khác nhau (Pn, P, Pg, Sn, Sg, S, v.v), thời gian truyền của các sóng địa chấn từ chấn tiêu tới trạm (ti), các tọa độ chấn tâm động đất, độ sâu chấn tiêu và nhiều dữ liệu quan trọng khác.... Luận văn thạc sỹ - 2014 Lê Thị Thuấn 36 Trên thực tế, có rất nhiều nguyên nhân ảnh hướng tới quá trình ghi và thu thập số liệu nên dữ liệu thu được thường có rất nhiều “nhiễu”. Những nguyên nh ân làm cho chất lượng số liệu không tốt có thể là do thiết bị đo, do chủ quan hoặc sai sót của các quan trắc viên, do các mô hình lý thuyết dược sử dụng trong tính toán chưa thực sự phù hợp với môi trường truyền sóng thực tế.). Vì vậy số liệu thực tế quan sát được thường không thỏa mãn các điều kiện của bài toán lý thuyết do có chứa “nhiễu” là các sai số ngẫu nhiên hoặc hệ thống. Vì vậy, để tìm công thức chung nhất t = f(x) dựa trên tập hợp các số liệu thực tế thu được, nghĩa là tính tốc đồ thời gian truyền sóng địa chấn theo các tài liệu quan sát, trước hết cần tiến hành xử lý và hiệu chỉnh số liệu về thời gian truyền sóng địa chấn cho từng trạm ghi động đất đối với khu vực miền Trung Việt Nam và lân cận. Dưới đây là các bước xử lý số liệu và kết quả xử lý số liệu cho khu vực Trung Việt Nam và lân cận trong sự phù hợp với các công trình [10 - 12, 30]. 2.2.2. Tiêu chuẩn xử lý và hiệu chỉnh số liệu quan sát:  Xử lý số liệu theo từng loại sóng P, S, Pg, Sg, đảm bảo được tính tuyến tính cho mỗi cặp giá trị (xi, ti) (tương ứng cho từng loại sóng). Nghĩa là cần phải lọc đi những giá trị (xi, ti) có thể được coi là “nhiễu” mạnh trong mỗi loại sóng.  Theo tính chất vật lý của sóng địa chấn, sóng P đi nhanh hơn sóng S nên tốc đồ thời gian truyền sóng P sẽ nằm ở phía dưới tốc đồ thời gian truyền sóng S. Ví dụ về lọc nhiễu: Chúng tôi tiến hành vẽ đồ thị X, T. Từ đồ thị này, chúng tôi sẽ đưa ra được một phương trình bậc nhất cho mối quan hệ T = f(X). Sau mỗi lần xử lý như vậy, ta sẽ thu được các cặp giá trị mà giá tr ị T’ sau khi xử lý có độ sai lệch so với giá trị T ban đầu ở một giới hạn nào đó theo cách của người xử lý. Như vậy, chúng tôi sẽ dần dần loại bỏ được các giá trị nhiễu, các cặp giá trị (Xi, Ti) sau mỗi lần xử lý sẽ cho ta kết quả chính xác hơn về mối quan hệ giữa T = f(X). Luận văn thạc sỹ - 2014 Lê Thị Thuấn 37 Hình 2: Mối tương quan giữa các cặp giá trị (X, T) Sau đó bằng cách lọc dần những giá trị có độ lệch lớn, ta sẽ thu được những giá trị gần đúng nhất. Trên đồ thị (Hình 2), những điểm giá trị càng nằm sát đường thẳng thì càng tiến gần hơn về giá trị chuẩn, ngược lại những điểm giá trị nằm xa đường thẳng sẽ bị loại bỏ (các điểm giá trị thuộc khu vực hình elip sẽ dần dần được loại bỏ). Luận văn thạc sỹ - 2014 Lê Thị Thuấn 38 CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG CÁC TỐC ĐỒ THỜI GIAN TRUYỀN SÓNG ĐỊA CHẤN TRONG VỎ TRÁI ĐẤT CHO KHU VỰC MIỀN TRUNG – VIỆT NAM. Như đã trình bày ở trên, tốc đồ thời gian truyền sóng địa chấn là một t

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfluanvanthacsi_chuaphanloai_234_7357_1870135.pdf
Tài liệu liên quan