Tóm tắt Luận án Đặc điểm biến dạng, trường ứng suất kiến tạo hiện đại và mối quan hệ của chúng với các tai biến địa chất khu vực Biển Đông Việt Nam và các vùng lân cận

g có hoạt động kiến tạo trẻ mạnh nhất trong vùng nghiên cứu với mật độ đứt gãy trẻ cao và hoạt động động đất dày đặc. 1.2. LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU 1.2.1. NGHIÊN CỨU VỀ VẬN TỐC BIẾN DẠNG KIẾN TẠO HIỆN ĐẠI Các nghiên cứu sử dụng các thành quả trắc địa để định lượng vận tốc biến dạng vỏ trái đất và sự tích luỹ biến dạng trên các đứt gãy chủ yếu nhờ PP dựa trên việc chia nhỏ các KVNC thành các đa giác khép kín tạo bởi các điểm quan trắc và tính vận tốc biến dạng bên trong mỗi đa giác từ vận tốc chuyển dịch của từng điểm [Frank (1966), Feigl (1990)]. Một số chương trình máy tính phục vụ tính biến dạng từ số liệu GPS bằng cách tiếp cận này đã được phát triển, đáng chú ý hơn cả là bộ phần mềm QOCA [Dong & nnk, (1998)]. Trần Đình Tô (2004) trên cơ sở phân tích kết quả nhận được từ GEODYSSEA cho rằng lãnh thổ VN nằm trong khối Sundaland, vận tốc biến dạng 15 nano-strain/năm. Dương Chí Công (2005, 2006) sử 5 dụng phương pháp tính biến dạng trong từng tam giác đánh giá chuyển động ngang đứt gẫy Sông Hồng và Lai Châu - Điện Biên. Có thể thấy, trong các công bố về biến dạng vỏ trái đất ở ĐNA, KV Biển Đông là vùng trống số liệu đo GPS nên không cho phép xác định các đặc trưng biến dạng chi tiết hơn trong KV này. Mạng lưới GPS của VN thuộc đề tài KC09-11/06-10 lần đầu tiên bố trí 3 điểm trên BĐ, với sự hỗ trợ của các điểm đo trên đất liền, sẽ là chìa khoá quan trọng để giải bài toán vận tốc biến dạng chi tiết trong KVBĐ. 1.2.2. NGHIÊN CỨU VỀ TRƯỜNG ỨNG SUẤT KIẾN TẠO HIỆN ĐẠI Các công trình tiêu biểu khái quát về đo đạc ứng suất trong vỏ trái đất trên thế giới thể hiện trong các chuyên khảo gồm: [Amadei (1997), Zoback (2007) và Zang (2009)]. Tại VN, các nghiên cứu chủ yếu cũng tập trung xác định α[SHmax] và độ lớn ứng suất tương đối, thể hiện trong công bố của Ng.T. Yêm (1996), P.T. Trịnh (1993), C.Đ. Triều & nnk. (2007), Ng. Đ. Xuyên & nnk. (2007a), Ng.V. Dương (2007)... Các nghiên cứu về giá trị tuyệt đối của các thành phần ứng suất chỉ được thể hiện ở bể CL và NCS [Ng.T.T. Bình & nnk. (2007, 2011)]. Các nghiên cứu cả phương và độ lớn ứng suất tuyệt đối mới được thực hiện trong quy mô nội bể. 1.2.3. NGHIÊN CỨU VỀ TAI BIẾN ĐỊA CHẤT Nghiên cứu phân vùng động đất trên Biển Đông có công trình của Ng.V. Lương & nnk. (2003). Ng.H. Phương (2004) đánh giá độ nguy hiểm động đất Biển Đông từ cách tiếp cận xác suất. Nghiên cứu về sóng thần và cổ sóng thần ở Biển Đông được tiến hành bởi P.V. Thục (2001; 2004), P.T. Trịnh (2005), Ng.Đ. Xuyên & nnk. (2007), V.T. Ca & nnk. (2008), P.T. Trịnh & nnk. (2010a,b), và Rogozhin & nnk. (2009)... 6 CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. KHÁI NIỆM KIẾN TẠO-ĐỊA ĐỘNG LỰC HIỆN ĐẠI Theo Chu Văn Ngợi (2007), những quá trình địa chất xảy ra hiện nay hoặc đã xảy ra trong thời gian lịch sử có con người gọi là các quá trình địa động lực hiện đại. Luận án sử dụng khái niệm kiến tạo- địa động lực hiện đại với ý “hiện đại” theo định nghĩa trên. 2.2. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PP XÁC ĐỊNH VẬN TỐC BIẾN DẠNG THEO SỐ LIỆU CHUYỂN DỊCH GPS 2.2.1. CƠ SỞ LÝ LUẬN NGHIÊN CỨU VẬN TỐC BIẾN DẠNG THEO SỐ LIỆU CHUYỂN DỊCH GPS Biến dạng từ từ và lâu dài của một KV có thể được phát hiện thông qua việc quan trắc GPS trong thời gian dài, giúp phát hiện và đánh giá chuyển dịch, cũng như biến dạng vỏ trái đất của KVNC. Do độ chính xác xác định chuyển dịch thẳng đứng của vỏ trái đất từ số liệu GPS còn nhiều hạn chế nên luận án chỉ xem xét tới các vận động theo phương ngang. PP tính biến dạng từ số liệu chuyển dịch GPS được thể hiện trong bài toán về mô hình tham số biến dạng trong không gian hai chiều [Feigl & nnk (1990); Dương Chí Công (2005)]. 2.2.2. BIẾN DẠNG MỘT CHIỀU Biến dạng được định nghĩa là tỉ số của sự thay đổi chiều dài của vật thể so với chiều dài ban đầu của nó. Biến dạng vô cùng bé là gradient không gian của dịch chuyển. 2.2.3. BIẾN DẠNG HAI CHIỀU 2.2.3.1. Các vận tốc biến dạng Giả sử trong không gian Đề-các hai chiều, trên mặt phẳng xy theo trục x và trục y, dịch chuyển của chất điểm A là rất nhỏ. Vận tốc 7 chuyển dịch u là một hàm theo vị trí của điểm A(x,y) có thể được viết dưới dạng: AgAuAAu δδ +=+ )()( với g là tensor gradient vận tốc dịch chuyển ngang: Ω+=⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ Ω Ω+⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡= &&& & && && Eg yx xy yyx xyx 0 0 εε εε E& là được gọi là tensor vận tốc biến dạng hay tensor đối xứng; Ω& là tensor vận tốc xoay hay tensor phản đối xứng; xε& và yε& là vận tốc biến dạng pháp tuyến trên mặt phẳng xy theo trục x và trục y. Chúng được gọi là vận tốc giãn nở (hay căng giãn) khi có giá trị dương và vận tốc nén ép khi giá trị âm. xyyxxy γεε &&& 2 1== là vận tốc biến dạng trượt không kèm theo sự xoay. Tensor vận tốc biến dạng E& không phụ thuộc vào sự tịnh tiến của hệ toạ độ và ảnh hưởng không đáng kể vào phép xoay toạ độ. Do đó, người ta thường sử dụng các tham số tính từ các thành phần của nó, để mô tả biến dạng bề mặt vỏ trái đất. 2.2.3.2. Biểu diễn tensor vận tốc biến dạng theo biến dạng chính Biến dạng đặc trưng bởi một biến dạng chính lớn nhất, một biến dạng chính nhỏ nhất và góc θ. Theo quy ước, biến dạng giãn mang dấu dương, biến dạng nén mang dấu âm. Hai trục biến dạng chính luôn vuông góc với nhau. 2.2.3.3. Chuyển đổi ngược Để tính giá trị biến dạng pháp tuyến và biến dạng trượt trong hệ toạ độ Oxy từ các biến dạng chính và góc θ, ta thực hiện phép xoay tensor vận tốc biến dạng chính một góc –θ sử dụng ma trận xoay. 2.2.3.4. Biểu diễn biến dạng trượt cực đại 8 Biến dạng trượt cực đại được tính theo 1ε& , 2ε& 2.2.3.5. Các đại lượng bất biến của biến dạng: Do tensor vận tốc biến dạng là một tensor bậc 2 nên nó có 3 đại lượng bất biến: Vận tốc trương nở hoặc co ngót diện tích; “Độ lớn biến dạng”; Định thức của tensor biến dạng. 2.2.4. KHÁI QUÁT VỀ PHẦN MỀM QOCA TÍNH BIẾN DẠNG QOCA là gói phần mềm cho phép kết hợp các lời giải vận tốc chuyển dịch khác nhau nhằm thu được thông tin về biến dạng của vỏ trái đất [Dong D. & nnk. (1998)]. QOCA đã trải qua nhiều phiên bản khác nhau chạy trên hệ điều hành họ UNIX. Kết quả tính biến dạng được biểu diễn đồ hoạ bằng phần mềm GMT. 2.3. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TRƯỜNG ỨNG SUẤT KIẾN TẠO HIỆN ĐẠI 2.3.1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN 2.3.1.1. Ứng suất Do bề mặt trái đất tiếp xúc với chất lưu, các chất lưu này không thể hỗ trợ lực kéo cắt, nên bề mặt trái đất được coi là một mặt ứng suất chính. Bởi vậy, một ứng suất chính thường vuông góc với bề mặt trái đất với hai thành phần ứng suất chính còn lại tác dụng trên một mặt gần nằm ngang. Do đó chỉ phải xác định các thông số sau để miêu tả một cách đầy đủ trạng thái ứng suất dưới sâu: ba độ lớn ứng suất chính: Sv, ứng suất thẳng đứng; SHmax, ứng suất ngang cực đại; Shmin, ứng suất ngang cực tiểu và một phương ứng suất, thường lấy phương của trục nén ép ngang cực đại, α[SHmax]. 2.3.1.2. Chỉ thị ứng suất trong giếng khoan Sơ đồ phân loại Anderson xác định các độ lớn ứng suất chính theo phương ngang so với ứng suất thẳng đứng. Ứng suất thẳng đứng 9 (Sv) là ứng suất chính cực đại (S1) trong cơ chế đứt gãy thuận, là ứng suất chính trung gian (S2) trong cơ chế trượt bằng và là ứng suất chính nhỏ nhất (S3) trong cơ chế đứt gãy nghịch. Trình tự xác định trường ứng suất kiến tạo hiện đại như sau: - Định hướng ứng suất chính xác định từ hình ảnh thành giếng khoan. - Sv xác định từ tích phân của log mật độ đo trong giếng khoan. - Shmin thu được từ phép đo phá huỷ thuỷ lực/leak-off test. - Áp lực lỗ rỗng - Pp đo trực tiếp hoặc tính từ các log địa vật lý. - Các giới hạn về sức bền ma sát của vỏ cung cấp biên SHmax. 2.3.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ỨNG SUẤT 2.3.2.1. Phương pháp xác định α[SHmax] từ tài liệu hình ảnh thành GK BO là phá huỷ do ứng suất trên thành giếng khoan, xảy ra khi ứng suất quanh giếng vượt quá ứng suất cần thiết để gây phá huỷ nén ép của thành giếng. Trục dài của BO xấp xỉ vuông góc với phương SHmax. DIF được tạo ra khi ứng suất tập trung quanh giếng khoan vượt quá giá trị cần thiết gây phá huỷ căng giãn trên thành giếng. DIF phát triển gần song song với α[SHmax]. 2.3.2.2. Phương pháp xác định độ lớn ứng suất thẳng đứng - Sv từ log mật độ Thành phần ứng suất trong đá gây ra bởi trường trọng lực của trái đất gọi là ứng suất thẳng đứng (Sv) và bị khống chế bởi khối lượng của cột đá phía trên ρgz. Ứng suất này là tích phân mật độ nước biển và mật độ khối của đá theo độ sâu được xác định bằng: ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ += ∫ ∫B B Z Z Z zseaV dzdzgS 0 )( ρρ 10 Trong đó: zB là độ sâu đáy biển, ρ(z) là khối lượng riêng của đá theo carota mật độ tại độ sâu z, ρsea là khối lượng riêng nước biển, và g là gia tốc trọng trường. 2.3.2.3. Phương pháp xác định áp suất lỗ rỗng - Pp Áp suất lỗ rỗng được thu được bằng cách sử dụng số liệu đo trực tiếp trong giếng khoan như số liệu áp suất đo từ RFT, MDT, DST. Để tránh ảnh hưởng của sự suy giảm áp suất vỉa trong quá trình khai thác, không sử dụng tài liệu đo áp suất của các giếng khai thác. 2.3.2.4. Phương pháp xác định độ lớn ứng suất ngang cực tiểu - Shmin từ tài liệu thử vỡ vỉa Độ lớn ứng suất ngang cực tiểu (Shmin) được đo bằng các kỹ thuật nứt vỉa thủy lực như thử vỡ vỉa (LOT). Trong quá trình thử, áp suất cột dung dịch được nâng dần lên bằng cách bơm dung dịch vào khoảng thử. Khi thành giếng khoan bắt đầu nứt có hiện tượng mất dung dịch thì dừng bơm và theo dõi sự suy giảm áp suất. Ranh giới dưới của các LOP trong các giếng khoan tương đối thẳng đứng cho ta ước lượng hợp lý về Shmin. 2.3.2. 5. Phương pháp xác định độ lớn ứng suất ngang cực đại Ứng suất ngang cực đại (SHmax) được ước lượng khoảng độ lớn của SHmax nhờ việc sử dụng lý thuyết về giới hạn ma sát và sự có mặt của DIF trong một số giếng khoan. CHƯƠNG 3 VẬN TỐC BIẾN DẠNG KHU VỰC BIỂN ĐÔNG VN VÀ CÁC VÙNG LÂN CẬN THEO SỐ LIỆU CHUYỂN DỊCH GPS 3.1. CƠ SỞ DỮ LIỆU Dữ liệu đầu vào để tính biến dạng là vận tốc chuyển dịch tuyệt đối của các điểm đo GPS. Trong KVNC, vận tốc chuyển dịch của 21 11 điểm đo có chất lượng tốt nhất được lựa chọn làm số liệu đầu vào. Trong số các điểm được lựa chọn, chủ đạo là các điểm lưới Biển Đông thuộc các đề tài KC09-11/06-10 và KC09-11BS/06-10. Vận tốc chuyển dịch của 4 điểm IGS cũng được khai thác. Số liệu chuyển dịch của 5 điểm GPS KV Đài Loan-Luzon tính trong khung toạ độ ITRF2005 cũng được lựa chọn. Ngoài ra, đã khai thác thêm số liệu của 7 điểm khác trong KV tính trong khung toạ độ ITRF2000. 3.2. PHÂN CHIA LƯỚI ĐA GIÁC TÍNH TOÁN Trên cơ sở 21 điểm đo GPS được lựa chọn, đã tiến hành phân chia KVNC thành một mạng lưới 19 đa giác. Việc này được tiến hành thủ công, dựa trên nguyên tắc: lấy bốn điểm nằm trên các đảo làm trung tâm để kết nối với các điểm trên đất liền và các đảo khác ở xung quanh Biển Đông sao cho diện tích của các đa giác không quá chênh lệch nhau, phù hợp với quy mô lưới tính biến dạng. 3.3. NỘI SUY TRƯỜNG VẬN TỐC CHUYỂN DỊCH Nhằm mô tả trường vận tốc biến dạng liên tục, Ncs tiến hành nội suy vận tốc chuyển dịch theo lưới 1×1o cho toàn vùng trên cơ sở vận tốc chuyển dịch của 21 điểm đã chọn. Nội suy được tiến hành bằng PP Kriging cho từng thành phần vận tốc, sử dụng phần mềm Surfer. 3.4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Biến dạng được tính bằng phần mềm QOCA với số liệu đầu vào là vận tốc chuyển dịch tuyệt đối của các điểm GPS. Kết quả thu được hai tham số biến dạng cơ bản là: vận tốc biến dạng chính và vận tốc biến dạng xoay. Ngoài ra, từ trường vận tốc nội suy cũng cho phép tính thêm một số đại lượng khác cũng đặc trưng cho biến dạng, bao gồm: độ lớn của biến dạng, độ lớn biến dạng trương nở hai chiều và độ lớn biến dạng trượt cực đại. 3.4.1. BIẾN DẠNG CHÍNH 12 Biến dạng chính trong các đa giác nội mảng thường ở mức dưới 10 nano-strain/năm. Các kết quả về độ lớn này về cơ bản không khác nhiều so với công bố trước đây mặc dù sử dụng các PP ít nhiều khác nhau, tuy nhiên thể hiện mức độ chi tiết cao hơn. Có thể nhận thấy có sự khác nhau rõ rệt về phương của biến dạng chính ở phía bắc và trung tâm của KVNC so với KV phía nam. Các đa giác ở phía bắc và trung tâm KVNC có phương nén ép ngang TB-ĐN. Các đa giác ở phía nam KVNC có phương nén ép ngang ĐB-TN. Các đa giác ở rìa mảng, biến dạng tính được thường > 100 nano-strain/năm với phương nén ép ngang cực đại là TB - ĐN và ưu thế hoàn toàn của hoạt động nén ép thể hiện hoạt động hút chìm ở KV phía tây Philippin. 3.4.2. ĐỘ LỚN BIẾN DẠNG Độ lớn biến dạng tính được cho phép nhận dạng các KV biến dạng mạnh yếu khác nhau trong KVNC. Theo đó, biến dạng lớn nhất là ở ngoài khơi và đất liền Nam Trung Bộ (8 nano-strain/năm) và ở vịnh Bắc Bộ - đất liền Bắc VN (6 nano-strain/năm). Biến dạng yếu nhất nằm ở phía bắc Biển Đông và đất liền ở Nam Trung Quốc (< 2 nano-strain/năm)). Ngoại trừ phía bắc BĐ, các KV có biến dạng lớn đều trùng với diện phân bố của CCCT theo danh mục CMT. 3.4.3. BIẾN DẠNG TRƯƠNG NỞ HAI CHIỀU Các vùng có giá trị dương lớn nhất là trên đất liền và ngoài khơi Trung Trung Bộ (6 nano-strain/năm) và phía TB đảo Palawan (8 nano-strain/năm). Giá trị dương biểu thị biến dạng thuận lợi cho phát triển đứt gãy thuận. Giá trị dương của biến dạng trương nở hai chiều ở phía TB đảo Palawan phù hợp với sự có mặt của các trận động đất với cơ chế đứt gãy thuận ở lân cận đảo này. Đặc biệt, ở phía cửa sông Mekong trên thềm lục địa ĐN VN, xuất hiện một vùng có giá 13 trị âm (-8 nano-strain/năm). Giá trị âm biểu thị biến dạng thuận lợi cho phát triển đứt gãy nghịch. Vùng này trùng với sự phân bố của đứt gãy nghịch Thuận Hải – Minh Hải phương ĐB- TN. Các vùng có giá trị biến dạng trương nở hai chiều dao động trên dưới ngưỡng 0 chiềm phần lớn diện tích KV 14 đa giác nghiên cứu cho thấy cơ chế biến dạng trượt bằng là chủ đạo trong KV này. 3.4.4. BIẾN DẠNG TRƯỢT CỰC ĐẠI Biến dạng trượt cực đại lớn nhất là ở ngoài khơi và đất liền Nam Trung Bộ (22 nano-strain/năm), ở vịnh Bắc Bộ và đất liền Bắc VN (16 nano-strain/năm) và ở phía TB đảo Palawan (19 nano- strain/năm). Độ lớn biến dạng trượt cực đại và phương của nó đặc trưng cho tính cục bộ của biến dạng trượt lẫn phương mà dọc theo đó hoạt động đứt gãy trượt bằng dễ xảy ra nhất. Các vùng ở phía ĐN Trung Quốc, Trung Trung Bộ và phía tây quần đảo Trường Sa thể hiện không thuận lợi cho phát triển đứt gãy trượt bằng. 3.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 - Biến dạng chính trong các đa giác nội mảng thường ở mức dưới 10 nano-strain/năm; Phía bắc và trung tâm KVNC có phương nén ép ngang cực đại TB-ĐN với chế độ trượt bằng chủ đạo. Phía nam KVNC có phương nén ép ngang cực đại là ĐB-TN với chế độ tách giãn chủ đạo; Ở KV rìa mảng, biến dạng chính tính được thường nằm ở mức trên 100 nano-strain/năm với phương nén ép ngang cực đại là TB- ĐN; Độ lớn biến dạng tính từ vận tốc chuyển dịch nội suy nằm <8 nano-strain/năm; Các vùng có giá trị biến dạng trương nở hai chiều dao động trên dưới ngưỡng 0 chiếm phần lớn diện tích nghiên cứu cho thấy cơ chế biến dạng trượt bằng đóng vai trò chủ đạo trong KV này; Độ lớn biến dạng trượt cực đại <24 nano-strain/năm. 14 CHƯƠNG 4 TRƯỜNG ỨNG SUẤT KIẾN TẠO HIỆN ĐẠI KHU VỰC BIỂN ĐÔNG VN VÀ CÁC VÙNG LÂN CẬN 4.1. PHƯƠNG ỨNG SUẤT NGANG CỰC ĐẠI (α[SHmax]) 4.1.1 KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH α[SHmax] BỂ CỬU LONG VÀ NCS Bộ tài liệu về hình ảnh thành giếng của hơn 30 giếng khoan thuộc các bể Sông Hồng, Phú Khánh, CL và NCS được thu thập tại Tập đoàn Dầu khí Quốc gia VN. Trong đó chỉ phát hiện dấu hiệu BO và DIF tin cậy tại bể CL và NCS. Tài liệu chất lượng tốt tại hai bể này gồm ba loại: FMS, FMI và CBIL, phổ biến nhất là FMI. Để đảm bảo thu được thông tin trực tiếp nhất về trường ứng suất, giếng được lựa chọn là giếng khoan trong giai đoạn tìm kiếm-thăm dò có độ nghiêng ≤ 20o. Ở bể CL, trong số 13 giếng có chỉ thị tin cậy, 10 giếng phát hiện DIF còn lại 3 giếng phát hiện BO. Trong 5 giếng chất lượng A thì 3 giếng dựa trên DIF và 2 giếng dựa trên BO. Các chỉ thị hầu hết có phương biến đổi từ BTB-NĐN đến TB-ĐN. Cá biệt, chỉ thị CL4 (hạng B) phía bắc CL, phương xấp xỉ Đông-Tây, trong khi đó chỉ thị CL6 (hạng C) phía nam bể, phương xấp xỉ Bắc-Nam. Giá trị trung bình 13 chỉ thị mới xác định là 316o (độ lệch chuẩn 22,2o) cho thấy phương chung của SHmax trong bể CL là TB-ĐN. Kết quả này phù hợp với nghiên cứu α[SHmax] trong đá móng dựa trên BO và DIF, phù hợp với chỉ thị từ CCCT động đất và phù hợp với Trường ứng suất KV, tuy nhiên thiên về phía tây nhiều hơn so với các chỉ thị từ tài liệu khoan. Ở bể NCS, có 5 giếng phát hiện được các chỉ thị tin cậy, trong đó có 3 giếng xuất hiện cả BO và DIF. Các chỉ thị này có giá trị trung 15 bình là 34o (độ lệch chuẩn 38,4o) cho thấy phương chung của ứng suất ngang cực đại là ĐB-TN. Kết quả này phù hợp với nghiên cứu α[SHmax] trong bể NCS dựa trên BO và DIF [Ng.T.T. Bình (2007)]. 4.1.2. ĐẶC ĐIỂM PHÂN BỐ α[SHmax] TRÊN TOÀN BỘ KVNC Kết hợp các kết quả nghiên cứu mới của luận án với các số liệu của WSM, trong phạm vi từ kinh độ 100 đến 130oĐ và -5 đến 26oB, có tổng số 1309 chỉ thị các loại. Số liệu về định hướng của SHmax cho phép phân tích về Trường ứng suất kiến tạo hiện đại ở ĐNA và đặc biệt là ở KV BĐVN. Số liệu về định hướng ứng suất và các “tỉnh” ứng suất KV cho thấy một kiểu phân bố phức tạp ở KV ĐNA. 4.1.2.1. Khu vực TN BĐ α[SHmax] được xác định trong bể CL và NCS. Ở bể CL, các chỉ thị hầu hết có phương biến đổi từ BTB-NĐN đến TB-ĐN. Giá trị trung bình của 13 chỉ thị mới xác định là 316o cho thấy phương chung của SHmax trong bể CL là TB-ĐN. Kết quả này phù hợp với chỉ thị từ CCCT động đất và phù hợp với Trường ứng suất KV. Trong khi đó, ở bể NCS, các chỉ thị có giá trị trung bình là 34o cho thấy phương chung của SHmax là ĐB-TN. Ở vịnh Thái Lan, trong bể Mã Lay- Thổ Chu, chỉ thị BO và DIF từ tài liệu giếng khoan chất lượng tốt cho thấy α[SHmax] chủ yếu là BTB-NĐN đến TB-ĐN. 4.1.2.2. Khu vực Nam Biển Đông - Bắc Borneo BO và DIF trên tài liệu giếng khoan ở hệ châu thổ Baram cho thấy định hướng của SHmax chủ yếu theo phương TB-ĐN ở Borneo, mặc dù cũng có một số chỉ thị cho phương ĐB-TN ở phần rìa ngoài của châu thổ Baram và từ ba lời giải CCCT động đất ở phía ĐB Borneo. Định hướng TB-ĐN của SHmax ở Borneo từ lâu đã được biết tới với sự định hướng của các cấu trúc địa chất dạng tuyến hiện đại và sự nghịch đảo phương TB-ĐN của nhiều cấu trúc địa chất lớn. 16 4.1.2.3. Khu vực Đông BĐ KV Đài Loan-Luzon: Đây là KV xuất hiện nhiều trận động đất mạnh và ghi nhận được CCCT, cho thấy ở phía đông Đài Loan, các chỉ thị ứng suất chiếm ưu thế là chỉ thị cơ chế nghịch với định hướng của SHmax phương Đông-Tây đến TTB-ĐĐN. KV Trung Luzon: Ở phía bắc tới trung Luzon trục SHmax chủ yếu theo phương TTB- ĐĐN với hoạt động đứt gãy nghịch là chủ đạo ở đới hút chìm Manila. Hoạt động đứt gãy trượt bằng trong đất liền của trung Luzon lại tuân theo cơ chế thuận đi kèm thành phần trượt bằng. KV Nam Luzon: KV phía nam Luzon chỉ có các chỉ thị từ tài liệu CCCT động đất. Ở phía đông của KV này xuất hiện nhiều chỉ thị ứng suất với cơ chế động đất nghịch và phương chủ đạo của SHmax là TTB – ĐĐN- phù hợp với xu thế dịch dịch chuyển về phía TTB của mảng đại dương Philippin với mảng Âu Á 4.1.2.4. Khu vực Bắc BĐ KV phía bắc Biển Đông thuộc chủ yếu thềm lục địa ĐN Trung Quốc. Trên đất liền ở ĐN Trung Quốc, gần như tất cả các chỉ thị ứng suất đều cho thấy cơ chế trượt bằng với định hướng của SHmax phương TB – ĐN. Các chỉ thị xác định từ tài liệu khoan có phương không ổn định nhưng đa số vẫn phù hợp với phương chung TB – ĐN. 4.1.2.5. Khu vực trũng trung tâm BĐ Tại KV này, chỉ có duy nhất một chỉ thị ứng suất xác định từ CCCT động đất. Đó là CCCT động đất 1965 (M 5,8) thể hiện trạng thái ứng suất kiểu chờm nghịch với trục nén ngang cực đại là TB – ĐN. Các mặt cắt địa chấn cắt qua KV tâm của trận động đất này cho thấy không có dấu hiệu của đứt gãy hoạt động trong KV. Chế độ ứng suất nén ép có thể chỉ phản ánh Trường ứng suất nội mảng. 17 4.2. ĐỘ LỚN BA THÀNH PHẦN ỨNG SUẤT CHÍNH 4.2.1. ĐỘ LỚN ỨNG SUẤT THẲNG ĐỨNG – SV Kết quả cho thấy, gradient Sv thấp nhất là 19,2 -19,4 MPa/km nằm ở hai giếng khoan ở phía nam bể Sông Hồng (SH-9V và SH- 10V) và cao nhất 23,4-23,5 MPa cũng là các giếng ở phần bắc của bể Sông Hồng và trũng Hà Nội (SH-1V và HN-6V). Gradient Sv trung bình cho tất cả các bể là là 21,3 MPa/km. Giá trị này thấp hơn một ít so với giá trị trung bình thường gặp trong các bể trầm tích Đệ tam trên thế giới (22,6 MPa/km hay 1psi/ft), tuy nhiên phù hợp với công bố trước đó của Nguyễn T.T. Bình & nnk (2011) ở bể CL và NCS, phù hợp với Tingay & nnk (2007) ở TB Borneo và King &nnk. (2010) ở TN Australia. 4.2.2. ĐẶC ĐIỂM ÁP SUẤT LỖ RỖNG Giá trị áp suất lỗ rỗng được xác định bổ sung từ tài liệu thử vỉa RFT và DST ở các giếng thăm dò và khai thác. Hiện tượng dị thường áp suất tương đối cao đến rất cao ở trung tâm hai bể Sông Hồng và NCS. Chế độ áp suất trong hai bể được nghiên cứu còn lại là Phú Khánh và CL chủ yếu là thuỷ tĩnh. 4.2.3. ĐỘ LỚN ỨNG SUẤT NGANG CỰC TIỂU - Shmin Kết quả cho thấy, tại các bể Sông Hồng, CL và NCS, Shmin đều nhỏ hơn Sv. Trong đó trong bể Sông Hồng và Hà Nội (gọi chung là bể Sông Hồng) độ chênh lớn nhất với tỉ số Shmin/Sv là 0,76 và lớn nhất là tại bể NCS với tỉ số Shmin/Sv là 0,84. Các tỉ số này có xu hướng lớn hơn giá trị 0,68 thường gặp trong bể CL, nhưng lại nhỏ hơn giá trị 0,92-0,96 ở bể Nam Sôn Sơn theo công bố của Nguyễn T.T. Bình & nnk. (2011). Các giá trị này cho phép khảng định không tồn tại chế độ ứng suất nén ép trong các bể trầm tích này. 4.2.4. ĐỘ LỚN ỨNG SUẤT NGANG CỰC ĐẠI – SHmax 18 SHmax tính được cho thấy tỉ số của Sv/SHmax = 0,6. Các giếng khoan khác trong ba bể trầm tích còn lại được ước lượng theo lý thuyết giới hạn ma sát, với giả thuyết rằng trạng thái ứng suất trong các giếng này là trượt bằng và hệ số ma sát µ=0,6. Riêng trong giếng khoan PK-2 trong bể Phú Khánh có Shmin>Sv, thể hiện trạng thái ứng suất nén ép. Tuy nhiên độ chênh giữa Sv và Shmin vẫn nằm trong khoảng sai số nên khó có thể kết luận chính xác trạng thái ứng suất trong giếng khoan này. Các kết quả ước lượng SHmax cho thấy tỉ số của Sv/SHmax thường biến đổi trong khoảng 0,5 đến 0,75. 4.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 Về định hướng của ứng suất nén ngang cực đại: Trong phạm vi KVNC, dựa trên chỉ thị ứng suất các loại, có thể phân chia ra các KV với các đặc điểm về chế độ ứng suất và định hướng SHmax khác nhau. - KV phía TN BĐ, định hướng của hầu hết các chỉ thị ứng suất thể hiện phương TB- ĐN tới gần Bắc-Nam, ứng suất trượt bằng chủ đạo. - KV Nam Biển Đông - Bắc Borneo, SHmax định hướng theo phương TB - ĐN với chế độ ứng suất trượt bằng là chủ đạo. - KV phía đông BĐ, SHmax định hướng chủ yếu theo phương TTB – ĐĐN; chế độ ứng suất bao hàm cả tách giãn, nén ép và trượt bằng với chế độ ứng nén ép đóng vai trò chủ đạo. - KV bắc BĐ, SHmax định hướng phương BTB- NĐN đến TB- ĐN. - KV trung tâm BĐ, SHmax định hướng theo phương TB- ĐN. Tuy còn một số biến đổi khác nhau nhưng có thể nhận định rằng Trường ứng suất mang tính KV ở BĐVN là SHmax định hướng theo phương BTB – NĐN đến TB – ĐN, phù hợp với ứng suất KV. Về độ lớn của 3 thành phần ứng suất 19 - Gradient Sv trung bình cho tất cả các bể là 21,3 MPa/km. Gradient Sv thấp nhất là 19,2 -19,4 MPa/km nằm ở phía nam bể Sông Hồng và cao nhất 23,4-23,5 MPa phần bắc bể Sông Hồng. - Shmin đều nhỏ hơn Sv tại các bể Sông Hồng, CL và NCS. Tỉ số Shmin/Sv nhỏ nhất xuất hiện tại bể Sông Hồng (Shmin/Sv = 0,76) và lớn nhất là tại bể NCS (Shmin/Sv = 0,84). Các giá trị này cho phép khảng định không tồn tại chế độ ứng suất nén ép trong các bể trầm tích này và trạng thái ứng suất chủ đạo là trượt bằng. - SHmax được tính được nhờ sự có mặt của DIF tại bể NCS cho thấy tỉ số của Sv/SHmax = 0,6. - SHmax được tính bằng PP giới hạn ma sát với giả thiết trạng thái ứng suất là trượt bằng và hệ số ma sát µ=0,6, cho thấy tỉ số của Sv/SHmax thường biến đổi trong khoảng 0,5 đến 0,75. CHƯƠNG 5 TAI BIẾN ĐỘNG ĐẤT – SÓNG THẦN KHU VỰC BIỂN ĐÔNG VIỆT NAM 5. 1. LÝ THUYẾT VỀ ĐỘNG ĐẤT VÀ SÓNG THẦN 5.1.1. ĐỘNG ĐẤT Động đất là kết quả của sự giải phóng đột ngột năng lượng trong vỏ trái đất và tạo ra các sóng địa chấn. Luận án chỉ xem xét đến động đất do nguyên nhân tự nhiên, liên quan đến hoạt động đứt gãy. 5.1.2. SÓNG THẦN Sóng thần sinh ra khi đáy biển biến dạng đột ngột và làm dịch chuyển khối nước phía trên theo phương thẳng đứng. Dịch chuyển trên các đứt gãy thuận cũng gây dịch chuyển thẳng đứng của đáy biển nhưng độ lớn của các trận động đất trên các đứt gãy này thường không đủ để gây sóng thần mạnh. 20 5.2. SO SÁNH VÀ PHÂN TÍCH BIẾN DẠNG XÁC ĐỊNH TỪ CHUYỂN