XÂY DỰNG SƠ ĐỒ KHỐI VÀ CHƯƠNG TRÌNH PHÂN LOẠI VỎ TRÁI ĐẤT PHỤC VỤ DỰ BÁO ĐỘNG ĐẤT CỰC ĐẠI LÃNH THỔ VIỆT NAM

Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Lu n án Th c s ậ ạ ĩ
Lời cảm ơn
Luận án này được hoàn thành tại Viện Vật lý Địa cầu - Viện KH&CN Việt
Nam trên cơ sở giải quyết một trong các nội dung của Nhiệm vụ Hợp tác quốc
tế về KHCN theo Nghị định thư giữa hai Nhà nước Việt Nam và Liên bang Nga
giai đoạn 2008-2010: “Đánh giá tiềm năng địa chấn lãnh thổ Việt Nam theo tổ
hợp các tài liệu địa chất - địa vật lý và địa chấn” do TSKH. Ngô Thị Lư làm
chủ nhiệm. Trong suốt quá trình hoàn thành luận án tôi đã nhận được sự
hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của TSKH Ngô Thị Lư. Tôi xin bày tỏ niềm kính
trọng và lòng biết ơn sâu sắc về sự soi đường chỉ lối này. 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 án này. Tôi xin chân thành cảm ơn PGS
TS Cao Đình Triều (Viện Vật lý Địa cầu - Viện KH&CN Việt Nam), TS Nguyễn
Văn Lương (Viện Địa chất và Địa Vật lý biển - Viện KH&CN Việt Nam), TS
Nguyễn Đức Vinh (ĐH Khoa học Tự nhiên - ĐH Quốc Gia Hà Nội (ĐHKHTN
- ĐHQGHN) đã có những góp ý quý báu trong quá trình hoàn thiện luận án.
Cảm ơn các đồng nghiệp Viện Vật lý Địa cầu, các cán bộ phòng Nghiên cứu
địa chấn, phòng Địa động lực, đặc biệt là CN Trần Việt Phương, KS Phùng Thị
Thu Hằng vì sự giúp đỡ nhiệt tình, thiết thực cho tôi trong quá trình thực hiện
các nhiệm vụ cụ thể của luận án.
Luận án 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 án này không tránh khỏi những
thiếu sót, tôi rất mong nhận được sự góp ý từ các thầy cô, các bạn đồng
nghiệp!
Vũ Thị Hoãn

1
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-------------------
Vũ Thị Hoãn
XÂY DỰNG SƠ ĐỒ KHỐI VÀ CHƯƠNG TRÌNH PHÂN
LOẠI VỎ TRÁI ĐẤT PHỤC VỤ DỰ BÁO ĐỘNG ĐẤT
CỰC ĐẠI LÃNH THỔ VIỆT NAM
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Hà Nội - 2009
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Lu n án Th c s ậ ạ ĩ
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Vũ Thị Hoãn
2
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-------------------
Vũ Thị Hoãn
XÂY DỰNG SƠ ĐỒ KHỐI VÀ CHƯƠNG TRÌNH PHÂN
LOẠI VỎ TRÁI ĐẤT PHỤC VỤ DỰ BÁO ĐỘNG ĐẤT
CỰC ĐẠI LÃNH THỔ VIỆT NAM
Chuyên ngành : Vật lý Địa cầu
Mã số : 60 44 15


LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Người hướng dẫn khoa học:
TSKH. Ngô Thị Lư
Hà Nội – 2009

Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Lu n án Th c s ậ ạ ĩ
môc lôc
MỞ ĐẦU.............................................................................................3
Chương 1: TỔNG QUAN...............................................................................7
1.1. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU DỰ BÁO ĐỘNG ĐẤT.....................7
1.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VÙNG PHÁT SINH ĐỘNG
ĐẤT MẠNH ................................................................................15
Chương 2: PHƯƠNG PHÁP PHÂN LOẠI VỎ TRÁI ĐẤT VÀ SỐ LIỆU
SỬ DỤNG...................................................................................21
2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP............................21
2.2. SỐ LIỆU SỬ DỤNG.....................................................................24
Chương 3: THIẾT LẬP CHƯƠNG TRÌNH PHÂN LOẠI VỎ TRÁI ĐẤT27
3.1. THUẬT TOÁN PHÂN LOẠI VỎ TRÁI ĐẤT.............................27
3.2. SƠ ĐỒ KHỐI CỦA CHƯƠNG TRÌNH PHÂN LOẠI VỎ
TRÁI ĐẤT ...................................................................................28
3.3. NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH ...........................................................31
3.4. THIẾT LẬP CHƯƠNG TRÌNH PHÂN LOẠI VỎ TRÁI ĐẤT...32
3.5. MÔ TẢ CÁC BƯỚC LÀM VIỆC CƠ BẢN VÀ HƯỚNG DẪN
SỬ DỤNG CHƯƠNG TRÌNH........................................................41
Chương 4: ÁP DỤNG THỬ NGHIỆM CHƯƠNG TRÌNH PHÂN LOẠI
VỎ TRÁI ĐẤT ĐỐI VỚI LÃNH THỔ VIỆT NAM VÀ LÂN CẬN
...............................................................................................47
KẾT LUẬN..................................................................................................52
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................54
Vũ Thị Hoãn
2
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Lu n án Th c s ậ ạ ĩ
MỞ ĐẦU

Lãnh thổ Việt Nam nằm gần nơi tiếp xúc giữa 2 vành đai hoạt động địa chấn
lớn nhất trên Trái đất: Vành đai động đất Thái Bình Dương và vành đai Địa
Trung Hải – Hymalaya. Vì vậy, nó chịu ảnh hưởng lớn của hoạt động kiến
tạo của hai vành đai này. Các tài liệu lịch sử cùng với các tài liệu điều tra
thực địa và quan sát bằng máy móc cho thấy trên lãnh thổ nghiên cứu đã xảy
ra những trận động đất mạnh như: trận động đất cấp 8 xảy ra vào năm 114 ở
bắc Đồng Hới; các trận động đất cấp 7, cấp 8 xảy ra ở Hà Nội vào các năm
1277, 1278, 1285; động đất cấp 8 ở khu vực Nho Quan vào năm 1635; động
đất cấp 8 vào năm 1821 ở Nghệ An, cấp 7 ở Phan Thiết vào các năm 1882,
1887. Từ năm 1900 đến nay, đã có hai trận động đất cấp 8 ở Điện Biên
(1935) và Tuần Giáo (1983), 17 trận động đất cấp 7 và 115 trận cấp 6-7 ở
khắp các vùng miền [2]. Với tình hình kinh tế - xã hội của nước ta hiện nay,
khi mà dân số gia tăng đáng kể trong phạm vi cả nước, nhà cửa bằng tre, gỗ
dần được thay bằng gạch vữa là những vật liệu có phạm vi biến dạng đàn
hồi hẹp, dễ bị nứt nẻ, đổ vỡ khi bị chấn động mạnh thì nguy cơ động đất
ngày càng trở nên đáng lo ngại. Chính vì thế mà nghiên cứu dự báo động đất
trở thành nhiệm vụ thiết thực và cấp bách. Một trong những nhiệm vụ quan
trọng khi nghiên cứu dự báo động đất là phải tìm ra vùng phát sinh động đất
mạnh. Trên thế giới cũng như ở Việt Nam có nhiều phương pháp nghiên
cứu dự báo vùng phát sinh động đất mạnh như: xác định vùng nguy hiểm
động đất theo dị thường đẳng tĩnh, theo ngoại suy địa chấn, theo kiến tạo vật
lý hay bằng cách đánh giá cấp năng lượng K
max
,vv…. Nhưng nói chung thì
việc xác định và phân vùng phát sinh động đất mạnh không liên quan đơn trị
Vũ Thị Hoãn
3
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Lu n án Th c s ậ ạ ĩ
tới một dấu hiệu riêng nào nên việc dự báo theo một trong những phương

pháp trên đều chưa tối ưu. Vì vậy việc tìm và áp dụng một phương pháp dự
báo ưu việt hơn là cần thiết, và phương pháp phân loại vỏ Trái đất đáp ứng
được yêu cầu này . Ý tưởng khởi nguồn của phương pháp này được kế thừa
từ ý tưởng của ngoại suy địa chấn nhưng nó lại được thực hiện bởi những
quy tắc tính toán chính xác hơn. Trong phương pháp này, tất cả các yếu tố
địa chất, địa vật lý liên quan đến đặc trưng địa chấn đều được liên kết lại để
tạo thành các dấu hiệu nhận biết đặc điểm riêng của từng kiểu vỏ Trái đất.
Trên cơ sở phân loại các kiểu vỏ Trái đất như thế, có thể đưa ra dự báo động
đất cực đại cho mỗi khu vực có cùng một kiểu vỏ. Ưu điểm nổi trội của
phương pháp này là khả năng dự báo động đất theo các dấu hiệu đặc trưng
của vỏ Trái đất cả ở những nơi thiếu số liệu địa chấn. Tuy nhiên, để dự báo
động đất một cách thành công theo phương pháp này, trước hết cần giải
quyết bài toán phân loại các kiểu vỏ Trái đất khu vực nghiên cứu một cách
khoa hoc và chính xác. Đó chính là lý do đề tài: “Xây dựng sơ đồ khối và
chương trình phân loại vỏ Trái đất phục vụ dự báo động đất cực đại lãnh
thổ Việt Nam” được chúng tôi lựa chọn khi giải quyết một trong các nhiệm
vụ Hợp tác quốc tế theo Nghị định thư Việt – Nga cấp nhà nước giai đoạn
2008-2010. Để phù hợp với yêu cầu của nhiệm vụ Nghị định thư và thực
trạng số liệu hiện có của Việt Nam, chúng tôi chọn khu vực nghiên cứu giới
hạn bởi các tọa độ: φ = 4° - 24°N, λ = 100° - 117°E.
Mục tiêu của luận án
1. Xây dựng thuật toán mới và thiết lập chương trình phân loại vỏ Trái
đất phục vụ dự báo động đất cực đại.
2. Áp dụng thử nghiệm chương trình được thiết lập đối với lãnh thổ Việt
Nam và lân cận để kiểm tra khả năng ứng dụng của nó.
Nhiệm vụ của luận án
Vũ Thị Hoãn
4
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Lu n án Th c s ậ ạ ĩ

1. Tìm hiểu phương pháp dự báo động đất cực đại (M
max
) bằng cách
phân loại vỏ Trái đất trên cơ sở tổ hợp các tài liệu địa chất, địa vật lý và địa
chấn.
2. Thu thập các tài liệu liệu địa chất, địa vật lý và địa chấn có được đến
hết năm 2008 đối với khu vực nghiên cứu, phân tích, lựa chọn và chỉnh lý
số liệu phục vụ nghiên cứu.
3. Nghiên cứu, cải biến thuật toán phân loại vỏ Trái đất.
4. Xây dựng sơ đồ khối, lựa chọn ngôn ngữ lập trình phù hợp và thiết
lập chương trình phân loại vỏ Trái đất trên máy tính điện tử.
5. Áp dụng thử nghiệm chương trình đã được thiết lập đối với khu vực
nghiên cứu, nhận xét và đánh giá khả năng ứng dụng của chương trình.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
1. Đã chuyển giao, áp dụng một cách sáng tạo phương pháp phân loại
vỏ Trái đất góp phần giải quyết nhiệm vụ dự báo động đất cực đại trong
thực tế địa chấn Việt Nam.
2. Những nội dung đã được thực hiện trong luận văn này góp phần
thiết thực vào việc giải quyết một trong các nhiệm vụ Hợp tác quốc tế theo
Nghị định thư Việt – Nga cấp nhà nước.
Những điểm mới của luận án
1. Lần đầu tiên ở Việt Nam phương pháp phân loại vỏ Trái đất được
thực hiện bằng cách cải biến thuật toán và xây dựng chương trình tự động,
cho phép liên kết, tổ hợp các tài liệu địa chất, địa vật lý và địa chấn phục vụ
dự báo động đất cực đại.
2. Các kết quả nhận được không những khẳng định khả năng sáng tạo
của tác giả luận án và tập thể cán bộ thực hiện đề tài: “Đánh giá tiềm năng
địa chấn lãnh thổ Việt Nam theo tổ hợp các tài liệu địa chất - địa vật lý và
Vũ Thị Hoãn
5

Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Lu n án Th c s ậ ạ ĩ
địa chấn” mà còn khẳng định ý nghĩa quan trọng của hợp tác quốc tế trong
việc ứng dụng và chuyển giao khoa học công nghệ.
Cấu trúc của luận án
Luận án gồm phần mở đầu, 4 chương, kết luận, tài liệu tham khảo và
phụ lục. Toàn bộ nội dung được trình bày trên 60 trang đánh máy khổ A4,
với 14 hình vẽ và 2 bảng biểu.
Phần mở đầu gồm 4 trang trình bày tính cấp thiết và lý do chọn đề tài:
“Xây dựng sơ đồ khối và chương trình phân loại vỏ Trái đất phục vụ dự
báo động đất cực đại lãnh thổ Việt Nam”. 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 án.
Chương 1 gồm 14 trang với 4 hình vẽ: giới thiệu tổng quan về tình hình
nghiên cứu dự báo động đất trên thế giới và ở Việt Nam, các phương pháp
xác định magnitude cực đại của động đất và vùng phát sinh động đất mạnh.
Chương 2 gồm 5 trang trình bày cơ sở lý thuyết của phương pháp phân
loại vỏ Trái đất và các số liệu sử dụng.
Chương 3 gồm 20 trang với 7 hình vẽ và 2 bảng biểu. Nội dung chương
này trình bày thuật toán, sơ đồ khối, những đoạn mã (code) chính trong
chương trình phân loại vỏ Trái đất, và hướng dẫn sử dụng chương trình.
Nội dung của chương 4 trình bày kết quả áp dụng thử nghiệm chương
trình đã lập để phân loại vỏ Trái đất lãnh thổ Việt Nam và lân cận. Trên cơ
sở các kết quả này đã đưa ra những nhận xét và đánh giá về khả năng áp
dụng và các ưu điểm của chương trình đã lập.
Theo hướng nghiên cứu của đề tài, đã và đang công bố các công trình
nghiên cứu sau đây:
Vũ Thị Hoãn
6
Website: Email : Tel (: 0918.775.368

Lu n án Th c s ậ ạ ĩ
1. Ngô Thị Lư, Vũ Thị Hoãn, 2008. Xây dựng thuật toán và sơ đồ khối
của chương trình phân loại vỏ Trái đất phục vụ đánh giá tiềm năng địa
chấn lãnh thổ Việt Nam. Tc. “Các khoa học về Trái đất” T.30, số 4. Hà
Nội, 2008.Tr. 350-355.
6. Ngô Thị Lư, Lê Văn Dũng, Nguyễn Hữu Tuyên, Vũ Thị Hoãn, Trần Việt
Phương. Tính địa chấn lãnh thổ Việt Nam và các vùng lân cận (giai đoạn
1137-2008) (magnitude M
≥
3.5). Tc. Địa chất (Đang in).
2. Ngô Thị Lư, Belousov T.P., Kurtasov S.F , Ngô Gia Thắng, Vũ Thị Hoãn
và nnk.. 2009. Kết quả nghiên cứu khe nứt trong đất đá, trạng thái cổ ứng suất
và các qui luật địa động lực của vỏ Trái đất vùng tây bắc Việt Nam. Tc. “Các
khoa học về Trái đất” (Đang in).
Gửi bài tham gia Hội nghị KHKT ĐVL (từ ngày 11 đến 13 tháng 12 năm 2009 tại
Vũng Tàu : ″Ngô Thị Lư, Vũ Thị Hoãn, Trần Việt Phương, 2009. ″Nghiên cứu
cơ cấu chấn tiêu (CCCT) động đất phục vụ đánh giá tiềm năng địa chấn lãnh thổ
Việt Nam và các vùng lân cận”.
Ngoài ra, một số kết quả nhận được trong quá trình thực hiện đề tài đã được báo
cáo tại hội thảo khoa học tại Viện Vật lý địa cầu Viện KH&CN VN khi công bố kết
quả thực hiện Nhiệm vụ của Chương trình HTQT – Việt Nam – Liên Bang Nga (ngày
13. 04. .2009):
Phương pháp phân loại các kiểu vỏ Trái đất phục vụ dự báo động đất cực đại.
Phương pháp – Thuật toán – chương trình (Vũ Thị Hoãn – Trần Việt Phương)
Chương I
TỔNG QUAN
1.1. Tình hình nghiên cứu dự báo động đất
Trải qua một thời gian rất dài, ngành khoa học địa chấn đã chuyển từ
một ngành khoa học mô tả sang nghiên cứu định lượng. Từ xuất phát điểm
chỉ là những thông báo về hiện tượng động đất trước năm 1841, cho tới

những quan sát bằng máy bắt đầu được tiến hành từ năm 1899, các nhà khoa
Vũ Thị Hoãn
7
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Lu n án Th c s ậ ạ ĩ
học đã tính toán được thời gian xảy ra động đất, vị trí và độ lớn của chúng.
Cho tới nay hệ thống quan sát động đất đã có mặt ở khắp nơi trên thế giới
với khả năng kết nối các trạm quan trắc thông qua những công nghệ hiện đại
đã tạo điều kiện thuận lợi hơn cho các nhà khoa học trong nghiên cứu động
đất. Từ lâu các nhà khoa học đã thống kê và tổng kết được những nguyên
nhân chính gây ra động đất, nơi nào thường xuyên xảy ra động đất và tính
toán được những thông số cơ bản của một trận động đất khi nó diễn ra. Tuy
nhiên, vấn đề dự báo sớm động đất sẽ xảy ra ở đâu, khi nào và có độ lớn bao
nhiêu là điều mà các nhà khoa học hướng đến thì vẫn là một bài toán chưa
có lời giải trọn vẹn.
Chúng ta biết rằng các trận động đất được gây ra bởi sự đứt đoạn và phá
hủy đột ngột của thạch quyển, làm thoát ra một lượng năng lượng bị dồn
nén gây ra một vụ nổ lớn, bất ngờ và làm rung chuyển mặt đất (động đất
kiến tạo). Sự phá hủy đột ngột này gây ra sóng đàn hồi lan truyền trong
thạch quyển, gọi là sóng địa chấn. Sóng địa chấn còn có thể được tạo ra từ
các quá trình phun trào núi lửa hay các vụ sập hang động, nổ mìn,…Tuy
nhiên, những động đất lớn và mang tính phá hủy hầu hết là những trận động
đất kiến tạo với năng lượng giải phóng lớn và có ảnh hưởng trên diện rộng.
Chính vì vậy mà trong nghiên cứu địa chấn chúng ta thường đề cập chủ yếu
đến địa chấn kiến tạo. Trên thế giới, động đất mạnh không phân bố đều
khắp nơi mà tập trung thành từng dải gọi là vành đai động đất. Vành đai
động đất lớn nhất là vành đai Thái Bình Dương (từ bờ Tây châu Mỹ vòng
qua châu Á, xuống phía Nam biển Nhật Bản, Philippin, Papua New Guinea
rồi tới New Zealand), nơi đây chiếm tới 80% toàn bộ năng lượng động đất
toàn thế giới. Tiếp đến là vành đai Địa Trung Hải – Hymalaya tập trung

khoảng 15% số lượng động đất mạnh. Ngoài ra còn phải kể đến các dải
động đất nông khác nằm tại các mạch núi ngầm giữa các đại dương như Đại
Tây Dương, Tây Ấn Độ Dương, Nam Thái Bình Dương và Đông Châu Phi
(hình 1.1).
Vũ Thị Hoãn
8
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Lu n án Th c s ậ ạ ĩ
Hình 1.1: Phân bố động đất trên thế giới
[
52
]
.
Cường độ và thời gian xảy ra động đất (động đất kiến tạo) phụ thuộc
vào mức độ đứt gãy, độ cứng và độ nén của đá tại điểm đứt gãy đó. Lý
thuyết là như vậy nhưng đến nay các nhà khoa học vẫn chưa thể dự báo
được chính xác trận động đất sẽ xảy ra như thế nào. Qua nhiều thế kỷ, người
ta đã dựa trên những căn cứ khác nhau, từ các hoạt động khác thường của
một số loài vật tới những hình thù kỳ lạ của các đám mây, sự biến đổi đột
ngột của mực nước giếng, hay sự thay đổi hàm lượng radon hoặc hydro
trong đất đá để tìm cách dự báo động đất. Một trong những lần người ta đã
dự báo được chính xác là trận động đất tại Haicheng, Trung Quốc, năm
1975. Lệnh di tản đã được phát đi một ngày trước khi trận động đất mạnh
7,3 độ Richter tàn phá thành phố. Trong nhiều tháng trước đó, người ta đã
đo được hàng loạt những trận động đất nhỏ, cùng với nó là sự thay đổi mực
nước ngầm và sự dâng lên của bề mặt địa hình. Tuy nhiên, rất ít trận động
đất có những dấu hiệu tiền báo như thế. Sau thành công ở Haicheng, cũng
Vũ Thị Hoãn
9
Website: Email : Tel (: 0918.775.368

Lu n án Th c s ậ ạ ĩ
chính các nhà địa chấn học Trung Quốc đã không thể dự báo một trận động
đất với sức hủy diệt còn lớn hơn tại Tangshan năm 1976. Với cường độ 7,6
độ Richter, trận động đất này đã cướp đi sinh mạng của 250 nghìn người.
Ngày nay, với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, công nghệ dự báo thiên tai
ngày càng được hoàn thiện hơn. Các trận động đất thường là kết quả chuyển
động của các bộ phận đứt gãy trên vỏ Trái đất, cấu tạo chủ yếu từ chất rắn.
Tuy rất chậm nhưng mặt đất vẫn luôn chuyển động và động đất xảy ra khi
ứng suất (nội lực phát sinh trong vật thể biến dạng do các tác nhân bên
ngoài tác dụng) cao hơn sức chịu đựng của đất đá. Các nhà khoa học nhận
thấy rằng việc đo những sự thay đổi trong các đoạn đứt gãy khó hơn nhiều
so với việc đo biến thiên ứng suất, đặc biệt là các đứt đoạn nằm sâu bên
trong thạch quyển. Gần đây, các chuyên gia khoa học của Viện nghiên cứu
Carnegie - Mỹ đã tìm ra cách để kiểm tra và giám sát chiều dài của các đoạn
đứt gãy, cũng như sự dịch chuyển của chúng trên vỏ Trái đất. Phát hiện này
có thể là một phương pháp mới đầy hữu ích, giúp cho việc dự báo các trận
động đất bằng cách định vị chính xác các đứt gãy có khả năng làm rung
chuyển mặt đất và gây ra các trận động đất. Trong khi đó, các chuyên gia
của Viện Nghiên cứu vũ trụ thuộc Viện Hàn lâm khoa học Nga lại tiếp cận
việc dự báo động đất sớm từ vũ trụ bằng việc lắp đặt thiết bị dự báo động
đất trên trạm không gian quốc tế. Thiết bị này có thể ghi nhận những biến
đổi của các dòng điện tử và proton có năng lượng trung bình trong khoảng
không gian gần Trái đất. Các nhà khoa học cho rằng những thay đổi của các
dòng điện tử và proton này có liên quan tới các quá trình địa vật lý trên Trái
đất như dông tố, động đất, vv… Do vậy, khi ghi nhận được những thay đổi
này, chúng ta có thể dự báo động đất với độ chính xác cao [52].
Ở Việt Nam nghiên cứu dự báo động đất được tiến hành theo các hướng
chính sau: dự báo thời gian phát sinh động đất và phân vùng động đất.
Dự báo thời gian phát sinh động đất ở Việt Nam chỉ là dự báo trung hạn
và dài hạn dựa trên các quy luật phát sinh động đất thông qua thuật toán

Vũ Thị Hoãn
10
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Lu n án Th c s ậ ạ ĩ
thống kê, như dự báo tần suất lặp lại động đất [15, 18, 30, 31, 32], mô hình
thời gian – magnitud [1, 2], quy luật hoạt động tiền chấn [33]...
Muốn nghiên cứu dự báo động đất và áp dụng các biện pháp kháng chấn
đối với các công trình xây dựng một cách hiệu quả và khoa học thì cần phải
biết động đất mạnh sẽ xảy ra ở đâu và ảnh hưởng như thế nào đến các vùng
khác của lãnh thổ. Tức là, phải phân vùng động đất lãnh thổ Việt Nam. Phân
vùng động đất một lãnh thổ là phân chia lãnh thổ ấy thành từng phần với độ
nguy hiểm động đất khác nhau. Độ nguy hiểm động đất tại một điểm là xác
suất xảy ra chấn động cường độ I và lớn hơn tại điểm đó trong các khoảng
thời gian nhất định. Các phương pháp đánh giá độ nguy hiểm động đất đều
xuất phát từ nguyên lý sau: chấn động ở mỗi địa điểm là do động đất trong
những vùng nguồn (vùng phát sinh động đất) địa phương và xung quanh
gây ra. Cường độ và tần suất lặp lại động đất tại một điểm phụ thuộc vào độ
lớn và tần suất lặp lại động đất của các vùng nguồn và vào khoảng cách từ
điểm đó đến nguồn.
Trước đây một số tác giả đã xây dựng một vài sơ đồ phân vùng động đất
cho từng phần và toàn phần của lãnh thổ Việt Nam. Sơ đồ phân vùng động
đất phần phía Bắc lãnh thổ Việt Nam lần đầu tiên được công bố bởi Nha
Khí Tượng năm 1968, (hình 1.2) [13]. Trên cơ sở các số liệu lần đầu tiên
được hệ thống hoá từ nhiều nguồn khác nhau, các tác giả của [13] đã nghiên
cứu các qui luật cơ bản của tính địa chấn miền Bắc Việt Nam và đưa ra
những kết luận về tính địa đới và sự khác biệt của động đất ở các vùng khác
nhau. Sau đó các tác giả đã nghiên cứu mối liên hệ giữa tính động đất và đặc
điểm địa chấn kiến tạo để đưa ra kết luận rằng hoạt động động đất liên quan
chặt chẽ với bình đồ kiến tạo, đặc biệt là kiến tạo trẻ.
Sơ đồ phân vùng động đất miền Bắc Việt Nam được một trong các tác

giả của nó, Nguyễn Khắc Mão hiệu chỉnh lại vào năm 1979, sau khi tác giả
này tiến hành phân vùng động đất nước Lào [14]. Năm 1980, Lê Minh Triết
và những người khác đã tiến hành nghiên cứu tỉ mỉ hơn về phân vùng động
Vũ Thị Hoãn
11
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Lu n án Th c s ậ ạ ĩ
đất miền Nam Việt Nam [23]. Các tác giả đã tiến hành những cuộc khảo sát
thực địa, tìm kiếm thông tin về động đất mạnh và động đất cảm thấy, đã sưu
tầm những số liệu động đất ghi được bằng máy ở trạm Nha Trang. Trên cơ
sở đó, lần đầu tiên các tác giả đã lập được một danh mục đầy đủ hơn về
động đất phần phía Nam lãnh thổ Việt Nam và nghiên cứu quy luật biểu
hiện động đất ở khu vực này.
Đến năm 1983, bản đồ phân vùng động đất Việt Nam (phần đất liền) đã
được thành lập bởi nhóm tác giả của công trình [19] (hình 1.3).
Sau một thời gian dài nghiên cứu, các tác giả của công trình [20] đã
thành lập được bản đồ phân vùng động đất biển Đông Việt Nam và ven bờ
vào năm 2003( hình 1.4).
Vũ Thị Hoãn
12
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Lu n án Th c s ậ ạ ĩ
Hình 1.2: Sơ đồ phân vùng động đất phần phía Bắc lãnh thổ Việt Nam
(1968) [13].
Vũ Thị Hoãn
13
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Lu n án Th c s ậ ạ ĩ
Hình 1.3: Bản đồ phân vùng động đất Việt Nam(phần đất liền) –
1983[19]

Vũ Thị Hoãn
14
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Lu n án Th c s ậ ạ ĩ
Hình 1.4: Bản đồ phân vùng động đất biển Đông Việt Nam và ven bờ
Vũ Thị Hoãn
15
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Lu n án Th c s ậ ạ ĩ
năm 2003 [20].
Từ các kết quả đã trình bày, rõ ràng rằng để nghiên cứu, đánh giá tiềm
năng địa chấn hoặc phân vùng dự báo động đất đối với một lãnh thổ bất kỳ
thì nhiệm vụ quan trọng là xác định các vùng nguồn (các đới phát sinh động
đất mạnh) trên lãnh thổ đó. Dưới đây sẽ trình bày một số phương pháp cơ
bản xác định vùng phát sinh động đất mạnh đã và đang được áp dụng ở Việt
Nam.
1.2. Các phương pháp xác định vùng phát sinh động đất mạnh
Có nhiều phương pháp xác định các vùng phát sinh động đất đã được
đề xuất trên thế giới.
Phương pháp địa chấn kiến tạo quan niệm rằng, động đất mạnh không
xảy ra khắp mọi nơi mà tập trung trong những đới hẹp, đặc trưng bởi sự
phân dị cao của chuyển động kiến tạo. Đó là những đới phá hủy kiến tạo, là
nơi tiếp xúc của những khối có chuyển động hoặc là ngược chiều nhau hoặc
là với vận tốc khác nhau. Mức độ chuyển động, tính chất và kích thước của
đới xác định năng lượng của động đất cực đại và tần suất lặp lại động đất.
Khi xác định các vùng phát sinh động đất người ta dựa vào các đặc trưng đó
của các vùng. Còn để đánh giá mức độ nguy hiểm của động đất người ta sử
dụng số liệu về động đất mạnh xảy ra ở đâu đó trong đới, động đất như thế
có thể xảy ra ở những phần khác trong cùng một đới và cả những đới khác
có đặc trưng kiến tạo tương tự. Phương pháp này có thể ứng dụng thuận lợi

với những vùng lãnh thổ mà động đất có chấn tiêu nông. Độ tin cậy của kết
quả phụ thuộc vào số liệu động đất và mức độ hiểu biết về các đặc trưng của
các đới phá hủy kiến tạo ở vùng nghiên cứu.
Phương pháp định lượng đánh giá cấp năng lượng K
max
của động đất
cực đại có thể xảy ra ở các vùng khác nhau của lãnh thổ dựa vào độ hoạt
Vũ Thị Hoãn
16
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Lu n án Th c s ậ ạ ĩ
động A (tức là mật độ động đất với cấp năng lượng K nhất định), thường
được xác định theo số liệu thống kê về động đất yếu, quan trắc trong thời
gian ngắn. Nhưng còn tồn tại nhiều vấn đề liên quan đến việc áp dụng
phương pháp này. Một là, có nhiều thí dụ chứng tỏ bản đồ K
max
không hoàn
toàn phù hợp với thực tế: động đất rất mạnh tới cấp 9 đã xảy ra ở những nơi
có độ hoạt động A thấp. Hai là A biến động trong không gian và thời gian
nên việc sử dụng A xác định theo số liệu quan trắc trong một thời gian ngắn
có thể dẫn tới sai lầm trong việc đánh giá K
max
. Tóm lại, bản đồ K
max
xác
định theo A không phải trong trường hợp nào cũng phản ánh khách quan
khả năng phát sinh động đất mạnh trên một lãnh thổ.
Phương pháp kiến tạo vật lý cho rằng, vị trí, năng lượng của động đất
mạnh cực đại của mỗi vùng phụ thuộc vào gradient vận tốc chuyển động
kiến tạo thẳng đứng trong thời kì tân kiến tạo. Trong đó nếu gradient vận tốc

lớn hơn 10
-8
/năm thì trên diện tích 1000 km
2
có thể xảy ra động đất cấp 7
một lần trong 1000 năm. Sau đó gradient vận tốc cứ tăng lên 3 lần thì độ
mạnh động đất tăng lên 1-2 cấp. Song cần lưu ý rằng, động đất trước hết là
hệ quả của các chuyển động hiện đại mà gradient vận tốc trung bình trong
cả chu kỳ tân kiến tạo có thể không phản ánh được, do đó có thể gradient
của vận tốc ấy không phản ánh mức độ nguy hiểm động đất hiện nay. Thêm
nữa động đất mạnh không chỉ là hệ quả của chuyển động thẳng đứng mà
thường là hệ quả của các chuyển động ngang. Trong trường hợp đó gradient
vận tốc chuyển động thẳng đứng không nói lên điều quan trọng nhất.
Ngoài các phương pháp trên, người ta cũng thử xác định mức độ nguy
hiểm động đất theo lịch sử, cấu trúc, theo dị thường đẳng tĩnh, theo sự phân
bố động đất theo chiều sâu,….Nhưng nói chung thì việc tìm kiếm và phân
vùng phát sinh động đất mạnh nhất định không liên quan đơn trị với một
dấu hiệu riêng nào. Gần đây đã phát triển phương pháp định lượng xác định
các vùng phát sinh động đất theo tập hợp các số liệu địa chất và địa vật lý
bằng máy tính điện tử [8, 11, 15, 27, 36, 48] . Trong phương pháp này tất cả
Vũ Thị Hoãn
17
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Lu n án Th c s ậ ạ ĩ
các dấu hiệu địa chất và địa vật lý có chứa thông tin về động đất đều được
định lượng hoá bằng cách phân bậc. Sau đó xác định magnitude M
max
của
động đất trên cơ sở mối tương quan của nó với các đặc trưng nói trên.
Phương pháp này thực sự kết hợp tất cả các phương pháp khác trừ đặc trưng

của hoạt động kiến tạo dưới sâu.
Đồng thời với việc xác định các vùng phát sinh động đất mạnh là xác
định giá trị magnitude cực đại của động đất trong vùng đó. Có nhiều phương
pháp đã được áp dụng để tính M
max
như là phương pháp tính theo quy mô
vùng phát sinh động đất, phương pháp hợp lý cực đại và áp dụng hàm phân
bố cực trị Gumbel, phương pháp ngoại suy địa chấn…
Trong phương pháp tính M
max
theo quy mô vùng phát sinh động đất thì
người ta dựa vào sự liên hệ giữa kích thước của đoạn đứt gãy sinh chấn (L)
cũng như bề dày tầng sinh chấn (H) với M
max
động đất [31, 32]:
M
max
≤ 2lg L(km) + 1.77
M
max
≤ 4lg H(km) + 0.48
Độ chính xác của phương pháp phụ thuộc vào độ chính xác của việc xác
định kích thước đoạn đứt gãy sinh chấn và bề dày tầng sinh chấn. Phương
pháp này áp dụng tốt cho vùng có đứt gãy hoạt động nhưng nó lại không thể
dự báo được M
max
cho những vùng khác không có đứt gãy hoạt động.
Phương pháp hợp lý cực đại [2, 18] có thể tính được giới hạn chặn hai
phía của dãy những trận động đất chính và hoạt động địa chấn theo luật
phân bố Poisson và biểu thức Gutenberg-Richter. Phương trình biểu diễn

quan hệ giữa tần suất xuất hiện động đất N
M
và chấn cấp M là phương trình
nổi tiếng Gutenberg-Richter [37]:
lg

N
M
= a - bM
Quy luật xuất hiện động đất tuân theo quy luật phân bố Poisson. Trong
mỗi vùng nguồn, coi động đất là các sự kiện độc lập (loại bỏ tiền chấn và dư
chấn), xác suất P
N
xảy ra N trận động đất có chấn cấp M ≥ m
0
, gây ra
Vũ Thị Hoãn
18
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Lu n án Th c s ậ ạ ĩ
cường độ chấn động I lớn hơn mức i nào đó, trên toàn vùng nguồn trong
khoảng thời gian t năm thỏa mãn phương trình:
P
N
= P [
N
= n ] =
!
)(
n

te
nt
ν
ν
−
n = 0, 1, 2 ...
Trong đó, ν là vận tốc trung bình xuất hiện động đất có chấn cấp M ≥
m
0
. Nếu xem p
i
là xác suất xuất hiện một trận động đất có chấn cấp M ≥ m
0
,
thì xác suất để xuất hiện N trận động đất sẽ là:
N
= P [
N
= n ] =
e p t
n
p t
i
n
i
−
ν
ν
( )
!

n = 0, 1, 2 ...
Trong trường hợp đặc biệt, phân bố xác suất của cường độ chấn động
cực đại trong khoảng thời gian t năm được xem như:
P [ I
max
( )i
≤ i ] = P [ N = 0 ] = e
tp
i
ν
−
trong đó I
max
( )i
là cường độ chấn động cực đại trong khoảng thời gian t
năm đối với vùng nguồn.
Phương pháp cũng thường xuyên được sử dụng để tính M
max
là phương
pháp tính theo hàm phân bố cực trị của Gumbel. Cơ sở lý thuyết các hàm
phân bố cực trị của Gumbel đã được trình bày trong nhiều công trình nghiên cứu
ở Việt Nam và thế giới [16, 17, 35].
Nếu ta coi X là các biến ngẫu nhiên có hàm phân bố là F(X)
F(X) = P{X ≤ x} thì xác suất để cho x là lớn nhất trong n sự kiện độc lập sẽ
là:
G(x) = P{ X1 ≤ x, X2 ≤ x,..., Xn ≤ x } = Fn (x)
G(x) chính là hàm phân bố của các cực trị. Nếu như ta biết được hàm phân
bố ban đầu F(X) thì sẽ rất đơn giản để nhận được chính xác phân bố của các cực
trị. Nhưng thông thường ta không biết được hàm phân bố ban đầu, nên cần phải

xem xét dạng tiệm cận của sự phân bố các cực trị. Khi áp dụng lý thuyết phân
Vũ Thị Hoãn
19
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Lu n án Th c s ậ ạ ĩ
bố cực trị Gumbel để đánh giá độ nguy hiểm động đất luôn phải tuân thủ 2 giả
thiết sau đây [2]:
- Các cực trị quan sát được trong một khoảng thời gian cho trước độc lập đối
với nhau.
- Các điều kiện đã xảy ra trong quá khứ vẫn có thể xảy ra trong tương lai.
Gumbel đã xây dựng được 3 loại hàm phân bố tiệm cận các cực trị, trong đó
hàm phân bố cực trị loại I có dạng:
]exp[)(
)(1 ux
exG
−−
−=
β
với β > 0
ở đây: u - là đặc trưng các cực trị; β- là hàm cường độ cực trị ; u và β là các
tham số cần xác định.
Phân bố loại II có dạng:
])(exp[)(
2 k
x
u
xG
ε
ε
−

−
−=
với k > 0, x ≥ ε , u > ε ≥ 0
Trong đó: k – là đại lượng hình dạng;
ε – là giá trị cận dưới của các cực trị,
u – đặc trưng các cực trị;
u, k, ε là các tham số cần xác định.
Phân bố loại III có dạng:
])(exp[)(
3 k
uw
xw
xG
−
−
−=
với k > 0, x ≤ w, u < w
Trong đó: w – là giá trị cận trên của các cực trị;
u, k, w là các tham số cần xác định.
Từ 3 hàm phân bố tiệm cận trên ta thấy phân bố tiệm cận loại II có tồn tại giá
trị cận dưới ε nên chúng không được sử dụng để đánh giá chấn cấp cực đại động
đất. Thông thường chúng ta chỉ dùng 2 hàm còn lại để giải quyết nhiệm vụ trên.
Các tác giả Nguyễn Kim Lạp và Nguyễn Duy Nuôi [5] đã sử dụng hàm
phân bố tiệm cận loại I của Gumbel để tính độ nguy hiểm động đất cho các
vùng ở khu vực Đông Nam Á với chu kỳ khoảng số liệu cực trị là 6 tháng và
1 năm. Còn tác giả Nguyễn Hồng Phương lại sử dụng hàm phân bố loại III
của Gumbel kết hợp với hợp lý cực đại và phân bố Bêta để tính cho các
vùng nhỏ trên lãnh thổ Việt Nam [16] …
Vũ Thị Hoãn
20

Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Lu n án Th c s ậ ạ ĩ
Hai phương pháp: hợp lý cực đại và sử dụng hàm phân bố Gumbel nêu
trên đều mang bản chất của xác suất thống kê. Ưu điểm của các phương
pháp này là áp dụng thuận tiện, dễ dàng. Nhưng nó cũng mang nhược điểm
chung của phương pháp xác suất là các mô hình được xây dựng trên giả
định rằng lịch sử lặp lại, độ tin cậy của kết quả phụ thuộc vào tính đầy đủ và
độ chính xác của số liệu sử dụng.
Phương pháp ngoại suy địa chấn dựa trên cơ sở là động đất cực đại đã
xảy ra trên một vùng nào đó tại một đoạn của đứt gãy thì nó cũng có thể xảy
ra ở những đoạn khác của đứt gãy đó, hoặc ở trên những đoạn đứt gãy khác
tương đương với nó về vai trò cũng như đặc trưng của chúng trong kiến tạo
khu vực. Nguyên lý này có thể dẫn đến đánh giá sai về M
max
vì động đất
mạnh nhất đã quan sát thấy có thể chưa phải là động đất cực đại có khả năng
xảy ra, thêm vào đó, điều kiện địa chấn kiến tạo khó có thể xem là đồng
nhất. Để khắc phục hạn chế thứ nhất, chúng ta cần mở rộng vùng nghiên
cứu để có thể đánh giá tính tương đồng của vỏ Trái đất trên quy mô lớn hơn,
điều này sẽ làm tăng tính đúng đắn khi lấy M
max
là đại diện cho những mảnh
có đặc trưng kiến tạo tương đồng. Để khắc phục hạn chế thứ hai, chúng ta
cần phải thu thập và sử dụng một lượng lớn các tham số liên quan đến đặc
trưng địa chấn, đặc điểm kiến tạo của khu vực, ví dụ như tài liệu từ, trọng
lực, móng kết tinh, các mặt gián đoạn, các đứt gãy và số liệu về động đất…
Có nghĩa là, chúng ta phải sử dụng tổ hợp các tài liệu địa chất, địa vật lý và
địa chấn để có thể đánh giá một cách đúng đắn nhất về tiềm năng địa chấn
khu vực nghiên cứu. Phương pháp này đã được chúng tôi triển khai trong
khuôn khổ nhiệm vụ Hợp tác quốc tế theo Nghị định thư Việt – Nga do

TSKH. Ngô Thị Lư làm chủ nhiệm: "Đánh giá tiềm năng địa chấn lãnh
thổ Việt Nam theo tổ hợp các tài liệu Địa chất - Địa vật lý và địa chấn".
Luận văn này được hoàn thành trên cơ sở giải quyết một trong các nhiệm vụ
của đề tài nêu trên.
Vũ Thị Hoãn
21
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Lu n án Th c s ậ ạ ĩ
Chương II
PHƯƠNG PHÁP PHÂN LOẠI VỎ VÀ SỐ LIỆU SỬ DỤNG
2.1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp
Trong nghiên cứu kiến tạo người ta thường phân chia các cấu trúc có
đặc trưng chế độ hoạt động tương đồng về không gian, thời gian. Cách phân
chia như vậy dựa vào đặc trưng của quá trình vận động kiến tạo, quá trình
hoạt động xâm nhập và phun trào xảy ra trong vỏ Trái đất. Về bản chất cách
phân chia này gắn liền với các quá trình hoạt động địa nhiệt xảy ra trong
manti và vỏ Trái đất. Quá trình hoạt động kiến tạo xảy ra chậm chạp và đan
xen lẫn nhau theo không gian và thời gian. Kết quả của quá trình hoạt động
này đã tạo ra một bức tranh phức tạp về địa chất và địa hóa gây nhiều khó
khăn trong việc khôi phục lại quá trình hoạt động trước đây của vỏ Trái đất.
Hướng nghiên cứu đặc điểm kiến tạo-địa động lực hiện đại đang được các
nhà địa chất quan tâm đặc biệt bởi vì quá trình vận động này là nguyên nhân
xảy ra các tai biến địa chất trên bề mặt Trái đất. Trước năm 1985, các nhà
khoa học thường sử dụng tài liệu địa chất và địa hóa để tái thiết lập chế độ
hoạt động trong quá khứ. Những năm sau này người ta chủ yếu sử dụng đặc
trưng cấu trúc của vỏ Trái đất và chế độ hoạt động hiện đại trong phân chia
kiến tạo.
Cấu trúc vỏ Trái đất phản ánh kết quả hoạt động của một quá trình liên
tục, lâu dài vì vậy nó phản ánh cả quá trình trong quá khứ và hiện tại. Mỗi
một nhóm loại vỏ Trái đất vừa phản ánh đặc điểm địa chất, địa hóa, vừa

phản ánh kết quả của một quá trình hoạt động kiến tạo trong lịch sử. Vì vậy
phương pháp phân loại đặc điểm cấu trúc vỏ Trái đất để nghiên cứu dự báo
Vũ Thị Hoãn
22
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Lu n án Th c s ậ ạ ĩ
động đất cực đại trên một lãnh thổ nào đó, vừa phải dựa trên cơ sở đặc điểm
cấu trúc, vừa dựa trên cơ sở đặc trưng hoạt tính kiến tạo - địa động lực.
Cách phân loại như vậy sẽ đồng thời phản ánh được: sự khác biệt trong quá
trình hoạt động kiến tạo; đặc điểm kiến tạo - địa động lực hiện đại; và môi
trường tích lũy ứng suất và giải phóng năng lượng thông qua hoạt động
động đất. Trong luận án này, chúng tôi sẽ tiến hành cải tiến thuật toán và
xây dựng chương trình phân loại vỏ Trái đất theo phương pháp, được đề
nghị bởi các nhà khoa học Nga [48, 49].
Để phục vụ cho việc tính toán, giải quyết nhiệm vụ phân loại vỏ Trái đất
theo các đặc trưng cấu trúc của nó, trước hết cần quy chuẩn giá trị số liệu
ban đầu. Trên cơ sở kinh nghiệm thực tế giải quyết nhiệm vụ này ở một loạt
lãnh thổ thuộc Châu Âu, các nhà khoa học Nga đã đưa ra một số quy chuẩn
sau đây:
1. Các giá trị số liệu ban đầu được chuyển về một thang điểm quy chuẩn
tới 32000 đơn vị.
2. Sử dụng 20 cấp phân chia giá trị, như vậy 1/20 khoảng phân chia sẽ
tương đương với 1600 đơn vị.
3. Quy chuẩn các giá trị của tài liệu ban đầu theo khoảng phân chia và
giá trị chuẩn của số liệu. Ví dụ giá trị thấp nhất của số liệu là Min, giá trị
cao nhất là Max ta có giá trị vật lý là (Max - Min)/ 20 = 32 000/20 = 1 600
đơn vị quy chuẩn. Chẳng hạn, đối với lục địa Châu Âu, có các giá trị tương
đương quy đổi như trong bảng 2.1.
Vũ Thị Hoãn
23