Kết quả bước đầu quan trắc động đất nhỏ bằng mạng máy địa phương guralp-6td bố trí tại vùng Thanh Hoá

36 35(1), 36-46 Tạp chí CÁC KHOA HỌC VỀ TRÁI ĐẤT 3-2013 KẾT QUẢ BƯỚC ĐẦU QUAN TRẮC ĐỘNG ĐẤT NHỎ BẰNG MẠNG MÁY ĐỊA PHƯƠNG GURALP-6TD BỐ TRÍ TẠI VÙNG THANH HOÁ ĐINH VĂN TOÀN1, CHAU-HUEI CHEN2, STRONG WEN2, LẠI HỢP PHÒNG1, TRẦN ANH VŨ1, NGUYỄN THỊ HỒNG QUANG1, DƯƠNG THỊ NINH1 E - mail: dvantoanvdc@yahoo.com 1Viện Địa chất, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam 2Viện Địa chấn, Đại học quốc gia Chung Cheng, Đài Loan Ngày nhận bài: 20 - 11 - 2012 1. Mở đầu Đới đứt gãy Sông Mã và đứt gãy Sơn La - Bỉm Sơn là hai đứt gãy hoạt động có quy mô thuộc loại lớn nhất ở vùng Tây Bắc. Cả 2 đới đứt gãy đều gồm nhiều nhánh và có độ sâu xuyên vỏ Trái đất được phản ánh bằng dấu hiệu biến dạng trên bề mặt Moho và tài liệu địa chấn [9]. Trong đó, đứt gãy Sông Mã là ranh giới phân chia địa kiến trúc Tây Bắc với địa kiến trúc Trường Sơn và được xếp vào cấp I trong bảng phân cấp của các nghiên cứu gần đây [7, 9]. Các đứt gãy này đều có phương tây bắc - đông nam với chiều dài đạt trên dưới 400 km, bắt đầu từ đứt gãy á kinh tuyến Điện Biên - Lai Châu và đều chạy qua vùng Thanh Hoá trước khi đổ ra biển. Tại đây chúng được phân ra nhiều nhánh theo kiểu tỏa tia và càng về phía bờ biển càng mở rộng. Đây cũng là 2 nguồn phát sinh động đất được đánh giá thuộc loại mạnh nhất trong cả nước với magnitude cực đại có thể đạt đến 7,1 độ Richter [8, 13-15]. Các nghiên cứu nhiều năm qua đều cho thấy hai đới đứt gãy này có biểu hiện hoạt động mạnh trong tân kiến tạo và hiện đại. Các biểu hiện dịch chuyển với biên độ lớn trong thời kỳ Đệ Tứ, các tai biến nứt sụt đất, trượt lở đất quy mô lớn lặp đi lặp lại nhiều lần được ghi nhận xảy ra ở nhiều đoạn dọc theo suốt chiều dài của hai đới đứt gãy [1, 2, 7- 10, 16]. Riêng về động đất thì đoạn ở phần tây bắc thuộc các tỉnh Điện Biên, Sơn La mức độ hoạt động địa chấn cao hơn nhiều so với đoạn ở phần đông nam. Hai trận động đất mạnh nhất mang tính phá hủy xảy ra trong thế kỷ vừa qua cũng được xác nhận thuộc đới Sông Mã năm 1935 và đứt gãy Sơn La - Bỉm Sơn với magnitude 6,8 và 6,7 độ Richter tương ứng. Trong đới đứt gãy Sơn La - Bỉm Sơn thì tại phần đông nam của đới tại Vĩnh Lộc cũng đã xác nhận trận động đất lịch sử năm 1635 được đánh giá đạt đến 6,8 độ Richter. Khác với đới Sơn La - Bỉm Sơn, tại đoạn đông nam của đới Sông Mã chỉ ghi nhận được động đất nhỏ hơn 6,0 độ Richter, đó là động đất năm 1948 xảy ra ở Quan Sơn, Thanh Hóa với magnitude 5,7 độ Richter [8, 13]. Cũng giống như nhiều nguồn phát sinh động đất khác, hoạt động động đất trong các đới đứt gãy Sông Mã và Sơn La - Bỉm Sơn không phân bố đều dọc theo chiều dài đới đứt gãy mà mức độ biểu hiện ở từng đoạn cũng khác nhau (hình 1). Đối với đứt gãy Sông Mã thì hoạt động động đất tích cực nhất được xác nhận tại đoạn đầu mút tây bắc của đới, từ phần tây bắc tỉnh Sơn La đến khu vực Điện Biên, dài khoảng hơn 70km. Tại đây ngoài trận động đất 6,8 độ Richter năm 1935 đã ghi nhận được hàng chục trận động đất có cấp độ 4,0< M<5,0 Richter; các trận động đất cấp độ nhỏ hơn còn ghi được nhiều hơn. Tại đoạn đông nam thuộc địa phận Thanh Hóa, hoạt động động đất cũng ghi nhận mức độ tích cực tại đoạn chạy qua huyện Quan Sơn, Lang Chánh và Ngọc Lặc dọc theo chiều dài cũng khoảng hơn 70km [8, 13]. Động đất ghi nhận được gần đây nhất xảy ra ở huyện Quan Sơn ngày 19/9/2010 đạt hơn 4 độ Richter. Tại vùng chấn tâm khu vực xã Sơn Hà, động đất đã gây nứt đất và nứt một số tường nhà cấp IV [11]. 37 Trong phạm vi các phần còn lại thì đoạn từ trung tâm tỉnh Sơn La chạy qua Lào và về biên giới nước ta tại khu vực huyện Mường Lát mức độ hoạt động địa chấn ghi nhận được thấp hơn. Chỉ có một số ít, khoảng 10 trận động đất 3,0 < M < 4,0 ghi nhận được từ khoảng những năm 1980 trở lại đây. Tuy nhiên, ngày 30/12/2010 đã ghi nhận trận động đất gần 5,0 độ Richter xảy ra ở vùng biên giới Việt - Lào và ngày 7/5/2011 ghi được động đất tại khu vực huyện Sông Mã với magnitude 4,2 độ Richter. Trong thực tế thì mạng trạm của ta hiện tại nhiều khi cũng khó ghi được các trận động đất magnitude khoảng <3,0 độ Richter dọc đoạn chạy qua đất Lào. Đoạn còn lại từ khu vực huyện Ngọc Lặc ra vùng bờ biển dài đến hơn 100 km với cấu trúc nhiều nhánh tỏa tia chỉ ghi nhận được lẻ tẻ, một vài trận động đất <4,0 độ Richter. Do tính hoạt động động đất quan sát được thấp hơn nhiều so với các đoạn ở phần tây bắc nên đoạn này được đánh giá có chế độ địa chấn khá bình ổn (hình 1) và động đất cực đại cũng được đánh giá thấp hơn đạt khoảng Mmax = 5,5 độ Richter [13]. Hình 1. Phân bố chấn tâm động đất trên sơ đồ đứt gãy theo mạng trạm khu vực (theo Nguyễn Đình Xuyên 2004, có bổ sung) Bức tranh hoạt động động đất trong đới đứt gãy Sơn La - Bỉm Sơn tại phần tây bắc cũng tương tự như trong đới Sông Mã. Tại đoạn từ khu vực thành phố Sơn La đến thị xã Lai Châu cũ dài khoảng 115km mức độ hoạt động địa chấn quan sát được ở mức cao. Ngoài động đất Tuần Giáo năm 1983 thì tại đoạn này nhiều trận động đất từ 4,0 đến xấp xỉ 5,0 độ Richter đã ghi nhận được, mật độ cao nhất là xung quanh khu vực Tuần Giáo. Đoạn thứ hai có mức độ hoạt động động đất mức trung bình là đoạn từ huyện Thạch Thành, Cẩm Thủy ra đến bờ biển tại khu vực Hậu Lộc - Thanh Hoá. Tại đây, ngoài trận động đất lịch sử 6,8 độ Richter xảy ra năm 1635 tại Vĩnh Lộc, các nghiên cứu còn tìm được 38 hai trận động đất lịch sử cũng được đánh giá đến 5,5 độ Richter xảy ra tại khu vực gần thành phố Thanh Hóa năm 1584 và tại khu vực Thạch Thành năm 1587 [13]. Đáng lưu ý là động đất 5,2 độ Richter cũng đã ghi nhận xảy ra ở huyện Vĩnh Lộc vào năm 1958. Gần đây còn ghi nhận được động đất Cẩm Thủy 4,0 độ Richter năm 2005 [8] và động đất Vĩnh Lộc, Thọ Xuân ngày 7/11/2011 với Magnitude 3,6 độ Richter [17]. Như vậy, tại phần động nam của cả hai đới đứt gãy Sông Mã và Sơn La - Bỉm Sơn, mức độ hoạt động địa chấn ghi nhận được đều thấp hơn nhiều so với đoạn ở phần tây bắc, đặc biệt là đới đứt gãy Sông Mã. Đặc điểm này có thể do tính chất của các đứt gãy tại đoạn đông nam có sự thay đổi, mặt khác cũng còn một khả năng, do mạng máy ghi động đất ở đây quá thưa, không ghi được đầy đủ các trận động đất nhỏ, ngay cả động đất đạt xấp xỉ 3,0 độ Richter. Cả vùng Thanh Hoá và Nghệ An rộng lớn cho đến nay chỉ có 03 máy ghi được đặt tại khu vực Tp. Vinh, Tp. Thanh Hoá và gần đây thêm được trạm ở Con Cuông. Điều này cho thấy, việc triển khai tại khu vực này một mạng máy địa phương đủ dày, cho phép đánh giá chi tiết và đầy đủ hơn tính hoạt động địa chấn ở phần đông nam của hai đới đứt gãy, không những có ý nghĩa cho các nghiên cứu về động đất mà cả các tai biến địa chất nội sinh khác. 2. Triển khai mạng máy thu thập số liệu Guralp-6TD tại Thanh Hóa Như đã trình bày ở trên, trong nhiều năm trước 2009 cả vùng Thanh Hóa và Nghệ An rộng lớn chỉ được bố trí 3 máy ghi động đất. Mạng máy quá thưa, không cho khả năng ghi được đầy đủ động đất nhỏ mang tính địa phương. Từ tháng 11/2009 trong khuôn khổ hợp tác giữa Viện Địa chất với các nhà khoa học của Trường Đại học Chung Cheng - Đài Loan, một mạng máy địa phương đã được lắp đặt tại vùng Thanh Hoá. Mạng máy gồm 12 chiếc Guralp-6TD có chu kỳ 30 giây do Vương quốc Anh chế tạo. Máy có 3 thành phần ghi vận tốc với độ phân giải cao đến 24 bit. Các thiết bị này chủ yếu được bố trí dọc hai bên sườn của đới đứt gãy Sông Mã, trên một đoạn dài khoảng hơn 80km, từ bắc huyện Thường Xuân đến phía đông huyện Nông Cống. Nhằm ghi được cả các trận động đất nhỏ trong đới đứt gãy Sông Mã nên các thiết bị trên được bố trí cách nhau khoảng từ 14 đến 18km (hình 2). Tuy các thiết bị được bố trí bao quanh đới Sông Mã nhưng khả năng ghi được các động đất nhỏ trong các đới đứt gãy Sơn La - Bỉm Sơn và các đứt gãy khác vẫn là hiện thực, vì khoảng cách từ các trạm đến các đứt gãy vừa nêu cũng chỉ thường < 40km. Vị trí lắp đặt các thiết bị ghi trong bảng 1. Hình 2. Mạng trạm máy Guralp-6TD dọc đới Sông Mã tại Thanh Hoá 19°30 105° 106° 20° 39 Bảng 1. Mạng trạm máy địa chấn tại Thanh Hóa TT Ký hiệu Tên trạm Vỹ độ Kinh độ Loại cảm biến 1 NGKB Ngọc khê 20,081382 105,36979 CMG-6TD 2 LASB Lam Sơn 20,010782 105,42333 CMG-6TD 3 THXB Thọ Xương 19,914697 105,39011 CMG-6TD 4 XUCB Xuân Cẩm 19,897063 105,30697 CMG-6TD 5 LGSB Lương Sơn 19,968602 105,28221 CMG-6TD 6 LTHB Luận Thành 19,806285 105,39723 CMG-6TD 7 TGNB Thượng Ninh 19,711243 105,44066 CMG-6TD 8 HALB Hải Long 19,645188 105,57326 CMG-6TD 9 VAHB Vạn Hoà 19,618213 105,63321 CMG-6TD 10 TRUB Trung Thành 19,705701 105,67802 CMG-6TD 11 NTGB Nông Trường 19,783412 105,62675 CMG-6TD 12 THCB Thọ Cường 19,866121 105,51549 CMG-6TD Kể từ khi các thiết bị được lắp đặt, mạng máy luôn hoạt động tốt. Số liệu được thu thập đầy đủ, định kỳ khoảng 2 tháng 1 lần. Phần tín hiệu liên quan đến động đất được tách ra thành các tệp số liệu độc lập từ các băng ghi sóng nhờ phần mềm chuyên dụng Scream 4.4 do hãng Guralp cung cấp. Xem xét sơ bộ các tệp số liệu dựa vào độ dài tồn tại tín hiệu động đất trên băng ghi cũng như thời gian tới của sóng P và sóng S có thể thấy nhiều trận động đất địa phương có magnitude nhỏ mạng máy vẫn ghi được tín hiệu khá rõ đồng thời ở nhiều trạm. Nhìn chung, các băng ghi trường sóng động đất phần lớn có chất lượng đảm bảo. Có thể thấy điều này trên ví dụ băng sóng động đất Quỳ Hợp ngày 19/10/2010 có magnitude M = 1,25 với khoảng cách xa đến 90km tín hiệu vẫn ghi được rất rõ (hình 3). Trong 3 năm qua mạng máy đã ghi được gần 300 trận động đất lớn nhỏ, trong đó các trận động đất nhỏ mang tính địa phương chiếm một tỉ lệ lớn. Khai thác tài liệu này là cơ sở bước đầu để ta hiểu chi tiết hơn về tính hoạt động địa chấn của vùng nghiên cứu. Hình 3. Băng sóng ghi tại trạm Hải Long động đất Quỳ Hợp ngày 19/10/2010 3. Phân tích xử lý tài liệu định vị chấn tiêu động đất Xác định các thông số của bài toán định vị chấn tiêu động đất gồm tọa độ, độ sâu chấn tiêu và thời điểm phát sinh động đất là một công việc quan trọng trong nghiên cứu động đất. Bài toán định vị chấn tiêu động đất nhìn chung là bài toán phản ánh mối quan hệ giữa thời gian truyền sóng từ nguồn đến các máy thu với các tham số: tọa độ, độ sâu của nguồn và đặc điểm mô hình vận tốc truyền sóng từ nguồn đến máy thu. Có nhiều thuật toán được sử dụng để định vị chấn tiêu 40 động đất nhưng về cơ bản chúng đều được chuyển về giải các hệ phương trình đại số tuyến tính, phản ánh mối quan hệ giữa thời gian tới của các loại sóng từ nguồn đến các trạm ghi tín hiệu với các thông số nguồn và mô hình tốc độ truyền sóng trong vỏ Trái Đất. Nghiệm của hệ phương trình như trên được tìm bằng nhiều phương pháp giải, trong đó có giải bài toán thuận theo mô hình ước lượng cho trước, kết quả tính toán lý thuyết thời gian sóng tới các trạm được so sánh với thời gian quan sát, nếu độ lệch chưa đủ nhỏ các thông số mô hình được thay đổi và quy trình tính lặp được thực hiện cho đến khi độ lệch đủ nhỏ. Kết quả định vị chấn tiêu các trận động đất trình bày trong bài báo này được thực hiện bằng sử dụng thuật toán do W.H.K Lee và C.M Valdes phát triển vào năm 1971 và được hoàn thiện nâng cấp vào những năm 1985 - 1995, với bộ chương trình tính HYPO71PC được viết bằng ngôn ngữ FORTRAN [4, 5]. Theo đó, thời gian sóng tới các trạm từ nguồn phát sinh động đất phụ thuộc vào khoảng cách và đặc điểm môi trường truyền sóng từ nguồn đến các trạm máy ghi, độ sâu chấn tiêu và thời điểm phát sinh động đất được mô tả bằng phương trình: d = F( x, y, z, t ) (1) Trong công thức trên d - là thời gian sóng tới các máy ghi, trong trường hợp có n máy d = (d1, d2,...,dn ); (x, y) là tọa độ nguồn phát sinh động đất; z là độ sâu chấn tiêu; t là thời điểm phát sinh động đất. Bài toán định vị chấn tiêu động đất thường được bắt đầu bằng giải bài toán thuận tính thời gian sóng tới các trạm ghi theo một mô hình cho trước gọi là mô hình ban đầu. Khả năng hội tụ của các thông số nguồn về giá trị thực của nó cũng phụ thuộc vào thông số cho trước trong mô hình ban đầu. Trong những trường hợp mô hình này có các thông số quá xa so với thực tế thì khả năng tiến về thông số thực sẽ rất khó thực hiện, bởi vậy để xây dựng mô hình ban đầu, cần tận dụng tối đa các hiểu biết về môi trường truyền sóng, dựa vào các băng ghi sóng để ước lượng được tốt nhất các thông số nguồn. Việc thay đổi các thông số nguồn cho lần tính tiếp theo nhằm giảm giá trị độ lệch giữa kết quả tính toán lý thuyết với giá trị quan sát sẽ được thực hiện trên cơ sở phân tích hàm số lý thuyết với biến số nguồn (x, y, z, t) vào chuỗi Taylor trong lân cận điểm chứa các thông số nguồn ban đầu (x0, y0, z0, t0) và chỉ giới hạn đến đạo hàm bậc nhất [4, 5]. Cách làm này làm cho bài toán trở nên có quan hệ tuyến tính: fi = di - Fi( x0, y0, z0, t0 ) = = ∂F ∂x0 δx0 + ∂F ∂y0 δy0 + ∂F ∂z0 δz0 + ∂F ∂t0 δt0 Ta ký hiệu ma trận chứa các phần tử là đạo hàm riêng của hàm F theo thông số nguồn là Gij, khi đó: Gij = ∂F ∂mj (3) m là tập hợp các thông số nguồn, m = 4; j = 1,, 4. Các phần tử sai phân: δx0, δy0, δz0, δt0 được ký hiệu dưới dạng ma trận ∆m, khi đó ta sẽ có hệ phương trình sau: f = G∆m (4) Việc xác định các thông số nguồn được thực hiện bằng quá trình tính lặp, trong đó phương pháp bình phương tối thiểu cũng đã sử dụng [3, 5, 12 ]. Cùng với định vị chấn tiêu, các tác giả cũng đã tiến hành xác định Magnitude của động đất theo công thức của Nguyễn Đình Xuyên [13]: Ms = 2,67 log(F-P ) - 2,49 (5) Trong đó ( F-P) là độ dài của khoảng thời gian xuất hiện tín hiệu động đất trên băng sóng. Các thông số đầu vào của bài toán định vị chấn tiêu động đất được sử dụng gồm: Thời gian tới các trạm ghi của sóng P và sóng S; mô hình vận tốc truyền sóng trong vỏ Trái Đất hoặc thạch quyển; khoảng thời gian từ lúc xuất hiện tín hiệu động đất trên băng sóng đến khi kết thúc và tỷ số tốc độ Vp/Vs trong vỏ Trái Đất. Trong các thông số trên thì thời gian sóng tới của sóng P, sóng S và khoảng thời gian tồn tại tín hiệu động đất trên băng ghi sóng được lấy trực tiếp từ số liệu quan sát. Như đã nói ở phần trên, phần lớn các băng sóng động đất phản ánh khá rõ thời điểm tới của sóng P trên băng, tuy nhiên tính phân cực của nó đôi khi cũng khó phân biệt. Ngoài ra, có một số ít trận động đất chỉ ghi được ở một trạm. Việc xử lý phân tích định vị chấn tiêu lần này chỉ tiến hành cho các trận động đất ghi được tín hiệu từ 2 trạm trở lên. Mô hình vận tốc truyền sóng trong vỏ Trái Đất cũng là một thông số rất quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng hội tụ của bài toán. Ở nước ta, thông số này đã được một số nhà địa chấn quan tâm nghiên cứu trong nhiều năm qua trên cơ sở sử dụng các số liệu ghi động đất và các kết quả nghiên (2 ) 41 cứu về cấu trúc vỏ Trái Đất lãnh thổ Việt Nam, có tham khảo mô hình tốc độ truyền sóng của lãnh thổ một số nước khác trong khu vực gần với ta, trong đó có mô hình cấu trúc vận tốc cho lãnh thổ Vân Nam Trung Quốc. Trong số đó, mô hình vận tốc cho vỏ Trái Đất lãnh thổ Bắc Việt Nam của tác giả Nguyễn Đinh Xuyên và Lê Tử Sơn đã được sử dụng khá phổ biến ở Việt Nam. Do số liệu quan trắc lần này bao gồm cả trận động đất Quan Sơn, Thanh Hóa ngày 19/9/2010 với magnitude được đánh giá > 4,0 độ Ricter. Đây là trận động đất đã xác định khá chính xác vị trí chấn tâm tại xã Sơn Hà, huyện Quan Sơn bằng điều tra thực địa chi tiết và được tất cả các máy trong mạng trạm ghi nhận tín hiệu. Tập thể tác giả bài báo đã sử dụng kết quả điều tra để thử nghiệm tính phù hợp của các mô hình vận tốc nêu trên trong tính toán định vị đối với trận động đất này. Đáng tiếc là kết quả cho giá trị sai lệch đáng kể về vị trí chấn tâm xác định theo tính toán và điều tra thực tế. Điều này có thể xảy ra, do các mô hình vận tốc như vừa nêu, được xây dựng mang tính khái quát cho toàn lãnh thổ phía Bắc, trong khi động đất và mạng trạm quan sát hầu hết nằm trên đất Thanh Hóa và lân cận nên mô hình cấu trúc vận tốc mang nhiều yếu tố địa phương. Nhằm tìm kiếm một mô hình vận tốc phù hợp hơn với vùng nghiên cứu, các tài liệu liên quan bao gồm tài liệu về tốc độ truyền sóng trong vỏ Trái Đất theo kết quả của tuyến địa chấn dò sâu được thực hiện trong đề tài nhà nước: KC.08.06/06-10. Tuyến địa chấn này cắt qua nhiều vùng trong phạm vi nghiên cứu [9]. Để tận dụng nguồn số liệu tại chỗ, tập thể tác giả cũng đã tiến hành tính toán bước đầu cấu trúc vận tốc theo bài toán 1D, sử dụng số liệu của mạng trạm ghi được trong vùng nghiên cứu [17]. Hai kết quả nêu trên về cơ bản khá tương đồng nên có thể coi là có cơ sở tin cậy. Phần sâu hơn nữa đề tài đã tham khảo các tài liệu liên quan đến cấu trúc thạch quyển lãnh thổ Việt Nam như tốc độ truyền sóng ngang trong thạch quyến, mô hình cấu trúc vỏ Trái Đất và thạch quyển ở các vùng khác [18]. Bằng cách làm trên, một mô hình cấu trúc vận tốc cho vùng nghiên cứu đã được xây dựng, sau một số lần điều chỉnh thông qua tính toán thử nghiệm đã cho kết quả xác định chấn tâm khá phù hợp với điều tra thực tế trận động đất Quan Sơn ngày 19/9/2010 (bảng 2). Mô hình cấu trúc vận tốc này cũng đã được sử dụng tính toán định vị chấn tiêu các trận động đất còn lại do mạng máy Thanh Hoá ghi được. Bảng 2. Mô hình cấu trúc vận tốc Thạch quyển vùng nghiên cứu Thứ tự lớp Độ sâu mặt trên và mặt dưới ( km) Vận tốc sóng P (km/s ) 1 0 - 1 4,6 2 1 - 4 5,4 3 4 - 20 6,4 4 20 - 38 6,9 5 38 - 97 8,02 6 > 97 8,30 Thông số cuối cùng cần cho trước trong tính toán định vị chấn tiêu động đất là tỷ số tốc độ Vp/Vs. Tham khảo các kết quả của các nhà nghiên cứu động đất thuộc Viện Vật lý Địa cầu, tập thể tác giả đã lựa chọn tỷ số Vp/Vs = 1,76 để sử dụng tính toán trong nghiên cứu này. 4. Kết quả định vị chấn tiêu các trận động đất do mạng máy Thanh Hóa ghi được Trong khoảng thời gian từ tháng 11/2009 đến tháng 10/2012 mạng máy đã ghi được gần 300 động đất, phần lớn là động đất nhỏ [11]. Trong nghiên cứu này tập thể tác giả đã thực hiện định vị được gần 190 trận động đất với số liệu quan trắc cho đến tháng 9/2011. Trong số đó hơn 70 trận động đất có magnitude >1,0 Richter, số còn lại là <1,0 độ Richter (hình 4). Số trận động đất có từ 3 trạm trở lên ghi được là 101 trận (phụ lục 1 ). Cũng cần nhắc lại rằng, việc đánh giá magnitude động đất thực hiện trong nghiên cứu này theo công thức Nguyễn Đình Xuyên bao giờ cũng có độ lệch so với các thang magnitude khác. Các động đất ghi được do mạng máy Thanh Hóa trong khoảng thời gian 3 năm qua lại hầu hết là các động đất nhỏ nên độ lệch so với giá trị các thang khác có thể càng lớn. Việc đồng nhất hóa thang magnitude động đất trong các nghiên cứu ở Việt Nam có lẽ là một việc làm cần thiết trong thời gian sắp tới. Gần đây cũng đã có một vài nghiên cứu [6] thiết lập thang magnitude địa phương ML và mối quan hệ của nó với magnitude MD xác định theo độ dài thời gian của tín hiệu động đất trên băng ghi (coda duration) cho lãnh thổ Bắc Việt Nam. Có thể coi đây là kết quả bước đầu nhưng hiệu quả của nó còn phụ thuộc cả vào độ chính xác của việc đánh giá magnitude MD. Thông số này cho đến nay được dùng khá phổ biến ở Việt Nam nhưng nhiều khi xác định chính xác độ dài thời gian tồn tại tín hiệu sóng động đất trên băng ghi sóng cũng không thật dễ dàng. Ngoài giá trị magnitude cần phải được điều chỉnh tiếp tục, trong danh mục các trận động 42 đất đã xác định vẫn có một số trận động đất chỉ ghi được ở 2 trạm nên có thể bắt gặp những trường hợp sai số đáng kể trong tính toán xác định các thông số chấn tiêu động đất. Có thể coi, kết quả nêu trong nghiên cứu này là kết quả bước đầu, cần được tiếp tục nâng cao độ tin cậy vào những năm tiếp theo. Dù phần lớn động đất ghi được bởi mạng máy Thanh Hóa có magnitude khá nhỏ, nhưng gần 190 trận xảy ra trong vùng nghiên cứu trong khoảng thời gian khoảng chưa đến 2 năm cho thấy, vùng này cũng không yên tính về hoạt động địa chấn. Liên kết với tài liệu về đứt gãy có thể thấy, động đất ghi được nhiều nhất xảy ra trong đới Sông Mã so với các đới đứt gãy khác vùng lân cận (hình 4). Trong thực tế mạng máy được bố trí chủ yếu dọc hai bên sườn đứt gãy chính của đới Sông Mã, khoảng cách từ đứt gãy này đến các trạm gần hơn nên số lượng các trận động đất nhỏ ghi được nhiều hơn cũng là điều dễ hiểu. Trong khi đó khoảng cách từ các trạm gần nhất đến đứt gãy Sơn La - Bỉm Sơn và đứt gãy Sông Hiếu tương tự như nhau nhưng số động đất ghi được xảy ra trong đới Sơn La - Bỉm Sơn nhiều hơn hẳn. Có thể nói mức độ hoạt động địa chấn trong đới Sơn La - Bỉm Sơn cao hơn đới Sông Hiếu. Hình 4. Phân bố chấn tâm động đất ghi bởi mạng máy địa phuơng tại Thanh Hoá Ngoài các đứt gãy nêu trên, mạng trạm cũng ghi được một số trận động đất xảy ra trong các đới đứt gãy xa hơn. Trong số đó động đất ghi được nhiều hơn dọc đới đứt gãy Sông Đà, số ít hơn cũng ghi nhận được đã xảy ra trong các đới đứt gãy: Sông Chảy, Sông Hồng, Sông Lô, Sông Cả và các đứt gãy trẻ phương kinh tuyến nằm kẹp giữa hai đới đứt gãy Sơn La - Bỉm Sơn và đứt gãy Sông Mã [11]. Đáng lưu ý là mạng trạm cũng đã ghi được không ít số trận động đất nhỏ xảy ra trong hai đới đứt gãy trẻ phương kinh tuyến là đứt gãy Thường Xuân - Bá Thước và đứt gãy Thạch Thành - Nông Cống. Trong đó số, động đất ghi được xảy ra trong đới Thạch Thành - Nông Cống còn dày hơn so với đới Thường Xuân - Bá Thước [10, 11]. Đáng tiếc là hai đới đứt gãy này còn ít được quan tâm nghiên cứu bằng các phương pháp địa chất - kiến tạo. Trong đó đới đứt gãy Thường Xuân - Bá Thước cũng mới được đề cập đến trong một số công trình nghiên cứu hiếm hoi trong vài năm qua [7, 9 ], còn đới Thạch Thành - Nông Cống đến nay vẫn rất ít được biết đến. Theo thống kê từ các kết quả quan trắc của mạng trạm động đất mang tính khu vực cho lãnh thổ Bắc Việt Nam do Viện Vật lý Địa cầu vận hành trong nhiều năm qua và các kết quả nghiên cứu khác thì động đất trong đới đứt gãy Sông Mã tại phần nằm trên đất Thanh Hóa tập trung chủ yếu dọc theo đoạn từ tây bắc huyện Ngọc Lặc đến biên 43 giới Việt - Lào, nhiều nhất là khu vực huyện Quan Sơn. Tuy nhiên, các trận động đất nhỏ do mạng máy địa phương ghi được trong thời gian vừa qua đã cho thấy hoạt động địa chấn của đới đứt gãy này tương đối tích cực và không chỉ giới hạn trong đoạn vừa nêu. Tại đoạn từ khu vực huyện Thường Xuân ra phía gần bờ biển, đoạn trước đây được coi bình ổn thì các trận động đất nhỏ phân bố tương đối đều và khá dày dọc theo đới đứt gãy (hình 4). Có thể thấy, trong nhánh chính của đới đứt gãy và các nhánh phụ đều quan sát thấy động đất nhỏ, nhưng trong các nhánh ở sườn tây nam xảy ra nhiều động đất hơn. Đối với đứt gãy Sơn La - Bỉm Sơn do khoảng cách đến mạng trạm xa hơn nên số lượng các trận động đất nhỏ ghi được cũng ít hơn. Chúng phân bố tập trung chủ yếu tại đoạn từ huyện Vĩnh Lộc ra phía biển. Một số trận ghi được có chấn tâm ở ngoài biển cũng có thể nằm trong phần kéo dài của đới đứt gãy này [11]. Đặc điểm trên tương đối phù hợp với hoạt động động đất trong các kết quả nghiên cứu khu vực từ trước. Độ sâu chấn tiêu của các trận động đất hầu hết đều nằm trong độ sâu giới hạn của vỏ Trái Đất. Phần lớn động đất xảy ra trong khoảng độ sâu từ 10 đến 25km, có một số trận trận xảy ra trong các tầng nông 5-7km. Như vậy, các giá trị độ sâu chấn tiêu nhận được trong nghiên cứu này cũng khẳng định thêm kết quả nghiên cứu đánh giá về độ sâu của chấn tiêu động đất ở hầu hết các vùng ở lãnh thổ Việt Nam giới hạn trong vỏ Trái Đất [13, 14]. 5. Kết luận Kết quả bước đầu quan trắc động đất tại vùng Thanh Hóa bằng mạng máy địa phương cho thấy, đoạn đông nam đới đứt gãy Sông Mã và Sơn La - Bỉm Sơn không yên tĩnh về hoạt động địa chấn. Nhiều động đất nhỏ đã được ghi nhận xảy ra tại đoạn từ Thường Xuân ra phía biển trong đới Sông Mã, đoạn mà trước đây theo mạng quan trắc khu vực được đánh giá gần như yên tĩnh. Tuy vậy, các kết quả này không mâu thuẫn với các kết quả nghiên cứu từ trước, bởi mạng máy khu vực thưa, ít khả năng ghi được các trận động đất nhỏ mang tính địa phương. Kết quả quan trắc cũng đã ghi được một số động đất xảy ra trong các đới đứt gãy khác xa hơn như: đứt gãy Sông Đà, Sông Hồng, Sông Chảy, Sông Lô, Sông Hiếu, Sông Cả. Đáng lưu ý là có không ít động đất nhỏ xảy ra trong một số đới đứt gãy kinh tuyến còn rất ít được nghiên cứu là đứt gãy Thường Xuân - Bá Thước và đứt gãy Nông Cống - Thạch Thành . Đặc điểm hoạt động địa chấn do mạng máy tại Thanh Hóa ghi nhận như trên cũng chỉ mới là kết quả bước đầu, mối quan hệ với các yếu tố địa chất - kiến tạo mang tính chất địa phương hiện chưa có nhiều cơ sở để minh giải. Điều này cho thấy việc đẩy mạnh nghiên cứu chi tiết hơn hoạt động của các đới đứt gãy bằng phương pháp địa chất - kiến tạo và phương pháp khác làm cơ sở cho liên kết giải thích đặc điểm hoạt động địa chấn là rất cần thiết. Song song với nghiên cứu về đứt gãy cần bố trí lại mạng máy địa chấn bằng cách mở rộng vùng quan trắc để có thể ghi được đầy đủ hơn các trận động đất nhỏ xảy ra không chỉ trong đới Sông Mã mà cả các đới đứt gãy lân cận như Sơn La - Bỉm Sơn, Sông Đà, TÀI LIỆU DẪN [1] Trần Trọng Huệ, 2002: Nghiên cứu đánh giá tổng hợp các loại hình tai biến địa chất lãnh thổ Việt Nam và các giải pháp phòng tránh (Giai đoạn I - Phần Bắc Trung Bộ). Báo cáo Đề tài độc lập cấp nhà nước - 2001. Lưu trữ Viện Địa chất. [2] Nguyễn Văn Hùng, 2002: Một số đặc điểm đứt gãy Tân kiến tạo khu vực Tây Bắc. Luận án Tiến sĩ địa chất. Lưu trữ Viện Địa chất. [3] Lay Thorne, Terry C. Wallace, 1995: Modern global Seismology. Academic Press. Inc., San Diego, California, 521pp. [4] Lee, W. H. K. and J.C Larh, 1972: HYPO71: a computer program for determining hypocenter, magnitude, and the first motion pattern of local earthquakes, USGS, Open-File report, 29pp. [5] Lee, W.H.K. and C.M. Valdes, 1985: HYPO71PC: a perconal computer version of the HYPO71 earthquake location program, USGS, Open-File report 85-749, 43pp. [6] Le Minh Nguyen, Tin-Li Li, Yih-Min W, Bor-Shouh Huan, Chien-Hsin Chan,Win-Gee Huan, Tu Son Le, and Dinh Van Toan, 2011: The first ML scale in North of Vietnam. J. of Asian Earth Sciences 40, 279-286. [7] Trần Văn Thắng (chủ biên), 2011: Nghiên cứu mối liên quan của các loại hình tai biến địa chất với sự hoạt động hiện đại của các đới phá hủy 44 kiến tạo á kinh tuyến khu vực Tây Bắc Việt Nam. Báo cáo đề tài cấp VKH&CNVN. Lưu trữ Viện Địa chất. [8] Nguyễn Ngọc Thuỷ (chủ biên), 2005: Nghiên cứu chi tiết động đất Tây Bắc. Báo cáo Đề tài độc lập cấp nhà nước, mã số: KC.08.10. Lưu trữ Viện VLĐC. [9] Đinh Văn Toàn (chủ biên), 2010: Nghiên cứu cấu trúc sâu vỏ Quả đất miền Bắc Việt Nam bằng địa chấn dò sâu và từ tellua nhằm nâng cao độ tin cậy các dự báo thiên tai địa chất. Báo cáo đề tài nhà nước: KC.08.06/06-10. Lưu trữ Trung tâm Thông tin KHCN Quốc gia. [10] Đinh Văn Toàn, Chau - Huei Chen, Strong Wen, Lại Hợp Phòng, Trần Anh Vũ, Trịnh Việt Bắc, Nguyễn Thị Hồng Quang, Dương Thị Ninh, 2011: Kết quả bước đầu định vị chấn tiêu các trận động đất ghi bởi mạng trạm máy địa phương hệ Guralp-6TD, bố trí dọc đoạn phía nam đới đứt gãy Sông Mã - địa phận Thanh hóa. Báo cáo HNQT: “Nguy hiểm động đất - sóng thần và các hệ thống cảnh báo sớm khu vực Châu Á - Thái Bình Dương”, Hà Nội, 5-6 tháng 9 năm 2011, 98-103. [11] Đinh Văn Toàn (chủ biên), 2012: Nghiên cứu đánh giá chi tiết hoạt động địa chấn đới đứt gãy Sông Mã (Đoạn Thanh Hoá - Nghệ An) và đặc điểm một số thông số động học nền đất các khu vực quan trọng về kinh tế - xã hội trong vùng nghiên cứu. Báo cáo tổng kết đề tài cấp VKHCNVN, 2012. Thư viện VKH&CNVN. [12] Agustin Udias, 1999: Principles of Seismology.Cambridge University Press, 475pp. [13] Nguyễn Đình Xuyên, 2004: Dự báo động đất và dao động nền ở Việt Nam. Báo cáo tổng kết đề tài độc lập cấp nhà nước, Viện Vật lý Địa cầu, VKH&CNVN, Hà Nội. [14] Nguyễn Đình Xuyên, Lê Tử Sơn, 2005: Đánh giá độ nguy hiểm động đất lãnh thổ Việt Nam. Tuyển tập báo cáo HNKHKT Địa vật lý lần thứ 4, 281-303. [15] Nguyễn Đình Xuyên, 2009: Động đất trên lãnh thổ Việt Nam. Trong: “Địa động lực Kainozoi miền Bắc Việt Nam. Tuyển tập kỷ niệm 10 năm hợp tác nghiên cứu khoa học địa chất Việt Nam - Ba Lan (1999-2009), 165-177. [16] Nguyễn Trọng Yêm (chủ biên), 1998: Nghiên cứu thiên tai nứt đất lãnh thổ Việt Nam. Báo cáo Đề tài Độc lập cấp Nhà nước 1994-1998. Lưu trữ Viện Địa chất. [17] Wen Strong, Lai Hop Phong, Tran anh Vu, Dinh Van Toan, Wen Yen Chang, Chau-Huei Chen, 2011. The seismicity and focal mechanism analysis of the Ma River fault area, Vietnam. Section 3: Geohazards & applied geophysics, International Workshop on Advances research in Geosciences in Asia, Hanoi November 19-22, 2011, p. 102-103. [18] Wu H.H., Tsai Y.B., Lee T.Y., Lo C.H., Hsieh C.H., Toan D.V., 2005: 3-D shear wave velocity structure of the crust and upper mantle in South China Sea and its surrounding regions by suface wave dispersion analysis. J. Marine Geophysics Researches, Springer, V.25, 5-27. Phụ lục 1. Danh mục động đất ghi được từ 3 trạm trở lên của mạng máy Thanh Hóa Thời gian Tọa độ Độ sâu (km) Magnitude TT Năm/ tháng/ ngày Giờ phút giây Kinh độ Vỹ độ 1 2010/4/16 11:32:47.58 105.037 19.022 7,0 1,9 2 2010/4/27 20:28:23.37 105.085 20.313 7,0 2,7 3 2010/5/05 16:34:08.77 105.575 19.646 11,2 0,4 4 2010/5/09 06:03:34.56 105.575 19.004 7,0 1,2 5 2010/5/17 04:19:17.37 105.594 20.135 10.9 1,2 6 2010/5/20 18:59:09.78 105.005 19.011 7,0 1,1 7 2010/5/26 03:56:22.34 105.575 19.646 11,6 1,3 8 2010/6/03 05:39:19.84 105.222 20.045 7,0 0,8 9 2010/6/11 17:05:03.04 105.724 20.015 35,3 0,7 10 2010/6/12 19:30:53.24 105.233 19.545 16,3 1,3 11 2010/6/26 18:9:24.63 105.421 19.524 30,5 0,4 12 2010/7/05 19:40:33.67 105.575 19.646 7,0 1,4 13 2010/7/06 19:13:41.23 105.392 19.480 7,0 1,2 14 2010/9/07 15:48:14.45 105.372 19.483 7,0 3,1 15 2010/7/13 22:25:34.46 105.283 19.698 7,0 1,7 16 2010/7/23 04:21:19.31 105.526 20.074 11.9 0,9 17 2010/8/02 06:43:23.31 105.361 20.024 7,0 1,6 45 18 2010/8/17 04:22:47.25 105.312 19.362 7,0 1,1 19 2010/9/03 11:26:52.24 105.076 19.495 27,3 0,9 20 2010/9/04 04:54:43.92 105.222 20.045 7,0 2,6 21 2010/9/05 17:40:17.12 105.385 19.371 7,0 3,0 22 2010/9/06 17:20:35.57 105.372 19.771 35,5 0,9 23 2010/9/07 15:48:13.13 105.222 19.290 7,0 3,1 24 2010/9/10 04:07:03.52 105.312 20.003 34,3 2,1 25 2010/9/10 13:26:39.12 105.222 20.045 7,0 2,9 26 2010/9/13 04:23:13.26 105.160 20.003 2,1 2,1 27 2010/9/17 19:27:23.67 105.072 19.797 7,0 0,9 28 2010/9/18 10:09:25.13 105.195 20.142 4,0 2,6 29 2010/9/19 08:58:27.02 105.222 20.045 7,0 2,3 30 2010/9/19 15:58:45.67 104.947 20.220 10,3 4,2 31 2010/10/10 20:47:23.51 105.309 19.753 7,0 2,3 32 2010/10/19 20:21:53.79 105.159 19.305 9,7 1,3 33 2010/10/20 03:20:34.21 105.441 18.927 17,3 3,8 34 2010/11/19 22:06:45.89 105.555 19.806 35,2 0,8 35 2010/11/21 12:35:56.12 105.883 20.130 11,8 0,9 36 2011/1/09 15:29:45.21 105.042 20.045 8,7 1,0 37 2011/2/10 05:04:26.55 105.770 19.181 7,3 0,7 38 2011/2/10 14:43:44.37 105.862 19.647 16,3 1,0 39 2011/2/10 14:49:41.02 106.059 19.291 23,3 1,4 40 2011/2/15 07:21:18.66 106.886 20.096 15,4 1,9 41 2011/2/16 18:51:30.68 105.139 19.432 14,4 2,2 42 2011/2/20 14:36:11.02 104.808 17.553 19,8 0,9 43 2011/2/20 21:51:51.50 105.309 21.921 23,9 2,8 44 2011/2/21 11:09:07.19 105.962 19.731 27,2 0,9 45 2011/2/23 15:54:05.83 105.201 19.806 20,7 1,0 46 2011/2/24 20:04:56.63 105.350 19.938 6,8 1,6 47 2011/3/07 00:19:31.43 106.220 19.551 19,5 2,1 48 2011/3/09 02:51:42.84 102.798 19.847 12,8 0,8 49 2011/3/09 21:28:20.39 105.374 20.742 30,5 2,4 50 2011/3/10 17:13:42.93 105.654 19.498 21,8 1,7 51 2011/3/11 11:43:21.43 106.626 21.077 18,9 2,7 52 2011/3/11 15:20:08.38 105.502 19.823 18,7 0,9 53 2011/3/11 15:26:07.84 106.062 20.284 19,5 2,1 54 2011/3/11 18:17:55.50 106.383 20.633 21,8 1,9 55 2011/3/11 22:58:13.20 106.345 20.480 13,7 1,7 56 2011/3/12 13:21:50.33 105.003 20.160 39,1 0,8 57 2011/3/12 14:49:57.08 105.991 20.144 14,5 1,4 58 2011/3/12 23:31:43.91 105.631 19.972 10,2 1,3 59 2011/3/13 01:32:48.99 105.706 19.871 15,8 2,4 60 2011/3/15 13:34:56.78 105.559 19.921 16,1 0,9 61 2011/3/15 15:31:07.77 105.691 19.969 7,08 1,6 62 2011/3/17 04:20:50.45 105.942 20.329 24,7 1,7 63 2011/3/17 13:01:40.32 105.565 19.912 15,9 1,0 64 2011/3/19 02:38:13.99 105.433 19.652 15,1 0,9 65 2011/3/19 10:03:26.66 105.938 20.143 14,8 1,4 66 2011/3/20 08:29:26.72 106.104 19.847 11,0 2,4 67 2011/3/22 07:25:44.66 106.257 20.504 15,1 2,4 68 2011/3/24 13:56:15.60 104.672 19.971 26,8 2,6 69 2011/3/27 22:30:29.52 105.946 20.081 27,3 1,7 70 2011/3/29 11:01:14.22 104.720 19.827 18,4 1,9 71 2011/4/01 17:10:47.75 105.731 20.357 10,5 0,7 72 2011/4/03 20:12:23.26 105.696 18.838 15,1 2,6 73 2011/4/06 14:01:14.46 106.486 20.759 21,9 2,5 74 2011/4/07 14:39:32.09 105.622 20.119 33,8 1,9 75 2011/4/09 13:03:11.91 105.734 19.997 12,9 0,8 76 2011/4/11 08:22:36.86 106.281 20.719 17,5 2,5 77 2011/4/11 23:14:47.07 106.104 20.187 18,4 0,9 46 78 2011/4/12 05:14:25.26 105.686 20.090 9,2 1,2 79 2011/4/13 20:04:13.90 106.605 20.714 14,2 0,8 80 2011/4/13 20:39:08.17 106.396 20.660 18,5 0,6 81 2011/4/14 21:09:29.35 105.065 20.031 17,9 1,3 82 2011/4/20 12:45:32.78 105.497 20.077 6,1 0,7 83 2011/4/21 02:01:42.77 105.727 20.506 19,4 1,5 84 2011/4/21 13:43:20.14 106.284 20.246 17,5 0,8 85 2011/4/23 04:26:56.16 106.173 19.766 27,2 2,3 86 2011/4/23 21:20:14.19 105.966 19.600 18,1 1,4 87 2011/4/29 03:16:37.52 105.259 19.874 5,1 1,7 88 2011/4/29 20:29:02.09 104.087 17.452 26,7 2,5 89 2011/4/30 08:39:17.35 105.587 19.869 4,9 0,9 90 2011/5/05 15:05:26.61 105.752 20.109 33,5 1,5 91 2011/5/05 17:08:55.10 105.912 20.378 18,7 1,8 92 2011/5/06 06:51:07.68 108.327 18.727 16,5 2,9 93 2011/5/10 15:31:16.21 106.353 20.791 16,4 2,3 94 2011/5/13 23:42:37.89 105.322 19.586 24,4 1,6 95 2011/5/14 21:13:31.10 104.807 20.303 30,8 1,7 96 2011/5/21 13:11:11.43 106.723 20.458 25,8 2,7 97 2011/5/21 20:32:14.39 105.304 20.109 20,6 1,8 98 2011/6/03 07:29:58.36 103.050 17.210 24,2 3,1 99 2011/6/05 12:03:15.91 105.190 19.203 16,3 1,5 100 2011/6/07 18:11:36.55 104.687 19.736 17,8 0,9 101 2011/11/07 06:25:48.64 105.486 19.960 8,5 3.5 SUMMARY The preliminary results of earthquake observation by deployment of the local seismic network Guralp-6TD in the region of Thanh Hoa province Ma River and Son La - Bim Son active faults predicted as the strongest seismogenic zones in Vietnam with the maximum earthquake can be reached 7.1 degree on Richter scale. The seismicity of these fault zones at several segments in Northwest regions is much more active than that at the southeast segments of the Thanh Hoa province. The low seismicity in these segments may be related to the sparse network of the instruments in these areas. A large region of Thanh Hoa and Nghe An provinces is distributed only three instruments, thus it is very difficult for us to sufficiently record small earthquakes. Since November 2009, in the framework of the cooperation between the Institute of Geological Sciences - VAST and the Chung Cheng National University - Taiwan, we connected a local seismic network Guralp-6TD with 12 instruments along the south-eastern of Ma River fault in Thanh Hoa Province to study more detail the seismic activity of the Ma River and Son La - Bim Son Faults. Our equipment recorded about 300 earthquakes during the past three years, and located near 190 earthquakes among them, the greatest part of them is small earthquakes. According to the study the segments of Ma River and Son La - Bim Son faults in Thanh Hoa province are not quite by seismic activity. The correlation to the tectonic fault distribution is revealed the small earthquakes happened in all the branches of the Ma River fault and the density of the earthquakes in the southwest branches is higher than in the northeast ones. The high density of the small earthquakes is detected in the section from Thuong Xuan district to the sea bank, where accepted as a stable section in the previous studies. A not small portion of the earthquakes is occured in the Son La - Bim Son, Hieu River faults, etc... Much more interesting result is the detection of a large number of small earthquakes inside the young submeridian tectonic faults Thuong Xuan - Ba Thuoc and Thach Thanh - Nong Cong. These faults are sill not well studied up to now by both tectonics and earthquake observation.