CÁC VÙNG NGUỒN ĐỘNG ĐẤT - SÓNG THẦN TRÊN BIỂN ĐÔNG VÀ VÙNG VEN BIỂN VIỆT NAM
IV.1. CÁC VÙNG CÓ KHẢ NĂNG PHÁT SINH ĐỘNG ĐẤT VÀ SÓNG THẦN TRÊN BIỂN ĐÔNG VÀ VEN BIỂN VIỆT NAM
IV.1.1. Các đới hút chìm trên vùng rìa phía đông và đông nam Biển Đông
Trong vùng Biển Đông có các đới hút chìm Malina, Sulu, Selebes, Makasart, biển Banda Bắc, biển Banda Nam. Các đới đều đang hoạt động và phát sinh động đất, nhiều trận kèm theo sóng thần
IV.1.1.1. Các đới Tây Nam, Đông Nam Đài Loan và Bắc Luzon IV.1.1.1.1. Đặc trưng kiến tạo
Hình IV-1. Đới hút chìm Riukyu (Nam Đài Loan) và Tây Đài Loan
Phạm vi khu vực nghiên cứu được giới hạn giữa các vĩ độ 20-250N và kinh độ 120- 1300E và biểu diễn trên Hình IV-1.
Đây là một phần đới hút chìm Thái Bình Dương, ranh giới giữa mảng Thái Bình Dương và mảng Á - Âu, trong đó mảng mảng Á - Âu chuyển động về phía đông, chờm lên mảng Thái Bình Dương, đang chuyển động về phía đông với vận tốc trên 5cm một năm. Đới hút chìm cắm về phía tây và tây bắc tới độ sâu lớn, góc cắm thoải. Đới hút chìm là một hệ thống đứt gãy kiểu chờm nghịch, vận tốc dịch chuyển theo đứt gãy rất lớn (cỡ 8cm/năm).
IV.1.1.1.2. Trường ứng suất
Trạng thái ứng suất được xác định qua 3 ứng suất cơ bản: nén, dãn và trung gian (ký hiệu qua P, T và B ). Trường ứng suất hiện đại được xác định bằng nghiên cứu cơ cấu chấn tiêu động đất. Ngoài 3 ứng suất cơ bản nói trên, cơ cấu chấn tiêu động đất còn cho
Chương IV. Các vùng nguồn động đất-sóng thần trên Biển Đông và vùng ven biển VN 137 biết 2 mặt cơ động trong chấn tiêu (nP1, nP2) và hai góc dịch chuyển, thể hiện hướng véc tơ dịch chuyển trên các bề mặt cơ động (ψ1, ψ2). Trong các bài toán nghiên cứu cơ cấu chấn tiêu tuỳ thuộc vào mối tương quan không gian của các trục ứng suất cơ bản có thể phân biệt 3 dạng sau:
- Kiểu trượt bằng, đặc trưng bởi trục suất nén và giãn nằm ngang, δP,T = 0o, ứng suất trung gian dốc đứng, δB =90o; các ứng suất tiếp tuyến cực đại có góc dốc 90o ( δ1,2=90o), trên các bề mặt này véc tơ dịch chuyển ngằm ngang và song song với đường phương của chúng, ψ1,2=0 ±180o.
- Kiểu chờm nghịch, đặc trưng bởi các ứng suất nén và trung gian nằm ngang, δP,B=0o, ứng suất giãn dốc đứng, δT=90o. Các mặt cơ động tạo một góc 45o so với mặt phẳng ngang (δ12=45o) và véc tơ dịch chuyển hướng lên trên, vuông góc với đường phương các bề mặt này, ψ12=90o.
- Kiểu trượt sâu thuận, đặc trưng bởi các ứng suất giãn và trung gian nằm ngang, δT,B= 0o, ứng suất nén dốc đứng, δP =90o. Mặt cơ động dốc 45o so với phương ngang (δ1,2=45o) và các véc tơ dịch chuyển hướng xuống dưới, vuông góc với đường phương các bề mặt cơ động, ψ1,2=-0o.
Trong thực tế, phần lớn các cơ cấu chấn tiêu động đất thường bao gồm cả các thành phần trượt bằng lẫn các thành phần trượt chờm (chờm nghịch hoặc thuận). Các dạng cơ cấu chấn tiêu thể hiện các kiểu tương tác khác nhau giữa các khối tảng trong vỏ Trái đất: Dạng trượt bằng thể hiện quá trình biến dạng và dịch chuyển theo phương ngang, trong khi các dạng chờm nghịch (hay thuận) thể hiện quá trình hội tụ (hay phân tách) các khối tảng.
Trong phần này, để nghiên cứu trường ứng suất khu vực Đông Nam Á, ta sử dụng các danh mục cơ cấu chấn tiêu động đất đã có, đặc biệt là các kết quả xác định cơ cấu chấn tiêu bằng phương pháp giải bài toán ngược về moment tensơ của Trung tâm Havart. Trường ứng suất kiến tạo ở các vùng trong khu vực nghiên cứu được mô tả như sau:
Khu vực Nam Đài Loan
Cơ cấu chấn tiêu động đất cho thấy ngoài một phá huỷ địa chấn trượt bằng trái, phương ĐB-TN năm 1987 (M= 5,4), 4 động đất còn lại, năm 1990 (M= 5,6), năm 1993(M= 5,4), năm 1998 (M= 5,6) và năm 1999 (M= 5,7) có cơ cấu nguồn dạng chờm nghịch với trục ứng suất nén phương TTB-ĐĐN và ứng suất tiếp tuyến cực đại phương BĐB-NTN đến ĐB-TN gần với sự định hướng của đới Beniof.
Hệ đứt gãy Bắc luzon
Trường ứng suất ưu thế xác định bởi các cơ cấu chấn tiêu có trục ứng suất nén phương á vĩ tuyến (Đ-T, ĐĐB-TTN và TTB-ĐĐN) và mặt cơ động phương TB-ĐN và ĐB-TN. Các bề mặt trượt phương TB-ĐN được xác định là các bề mặt phá huỷ địa chấn thực khi động đất. Đó là các phá huỷ trượt bằng trái, do sự chuyển động tương đối hướng tây của khối Bắc Luzon so với khối phía nam. Ngoài ra, véc tơ dịch chuyển trong các chấn tiêu năm 1977 (M=5,6), năm 1985 (M=6,3), năm 1987 (M=6,3), năm 1990 (M=5,3) có chứa các thành phần chờm thuận, thể hiện sự lún chìm tương đối của khối Bắc Luzon so với khối phía nam.
IV.1.1.1.3. Hoạt động động đất
Hoạt động động đất trong đới rất cao, biểu hiện bởi tần suất động đất cao và động đất cực đại lớn, đạt tới 9 độ Richter.
Đồ thị lặp lại động đất khu vực nghiên cứu có dạng (Hình IV-2):
lgN*(M)= 5.4704-0.85733 M (IV.1)
Hình IV-2. Đồ thị lặp lại động đất khu vực nghiên cứu
Hình IV-3. Mặt cắt phân bố động đất theo độ sâu (Đông Đài Loan)
Chương IV. Các vùng nguồn động đất-sóng thần trên Biển Đông và vùng ven biển VN 139
Hình IV-4. Mặt cắt phân bố động đất theo độ sâu (Tây Đài Loan)
IV.1.1.2. Đới hút chìm Manila IV.1.1.2.1. Đặc trưng kiến tạo
Đới có tổng chiều dài từ bắc xuống nam trên 1150 km (Hình IV-5). Đới được tạo nên bởi các chuyển động từ từ của mảng Thái Bình Dương và các tiểu mảng khu vực quần đảo Philippine về phía tây và tây bắc làm cho các khối lục địa Philippine chờm trượt lên trên mảng vỏ đại dương Biển Đông Việt Nam. Chuyển động của mảng Philippine có tốc độ tới 98 mm/năm ở phía bắc và khoảng 52 mm/năm ở đoạn phía nam (theo tài liệu GPS toàn cầu). Tuy nhiên tốc độ của các khối lục địa Phlippine chờm trượt lên mảng vỏ đại dương biển Đông Việt Nam trung bình chỉ là 10mm/năm . Đới hút chìm này có thể phân đoạn hay không là điều cần làm rõ. Đây chính là đới nguồn động đất có thể gây sóng thần lớn nhất cho vùng biển Việt Nam, với các trận động đất cực đại có thể đạt tới 8.5 độ Richter.
Hình IV-5. Đới hút chìm Manila
IV.1.1.2.2. Trường ứng suất.
Phân tích thống kê trường ứng suất trong các nguồn, người ta đưa ra các đánh giá về trường ứng suất kiến tạo các vùng trong khu vực nghiên cứu.
Khu vực ven biển Tây Philippine
Tài liệu địa chấn hiện có cho phép xác định được trên 100 cơ cấu chấn tiêu trong vùng rìa Đông. Do đặc điểm cấu trúc và chế độ kiến tạo của vùng rìa Đông rất phức tạp, để làm sáng tỏ trường ứng suất và các cơ chế hoạt động đặc trưng trong vùng các phân tích tiếp theo sẽ được thực hiện riêng biệt đối với từng khu vực và trong từng hệ đứt gãy.
Khu vực Nam Đài Loan
Cơ cấu chấn tiêu động đất cho thấy ngoài một phá huỷ địa chấn trượt bằng trái, phương ĐB-TN năm 1987 (M= 5,4), 4 động đất còn lại, năm 1990 (M= 5,6), năm 1993(M= 5,4), năm 1998 (M= 5,6) và năm 1999 (M= 5,7) có cơ cấu nguồn dạng chờm nghịch với trục ứng suất nén phương TTB-ĐĐN và ứng suất tiếp tuyến cực đại phương BĐB-NTN đến ĐB-TN gần với sự định hướng của đới Beniof.
Vùng eo biển Luzon
Xác định được 4 cơ cấu nguồn dạng trượt bằng, 4 cơ cấu nguồn dạng chờm nghịch và 8 nguồn kiểu thuận. Nằm trong đới tiếp giáp giữa các mảng và các địa khối hoạt động (các mảng Âu- Á, Thái Bình Dương, Biển Đông, địa khối Đài Loan và Philippine) trường ứng suất ở đây phân dị phức tạp từ diện tích này sang diện tích khác. Trường ứng suất trượt bằng chiếm ưu thế trong các diện tích ven biển Đài Loan và Philippine và
Chương IV. Các vùng nguồn động đất-sóng thần trên Biển Đông và vùng ven biển VN 141 có các ứng suất nén TB-ĐN, xác định các phá huỷ địa chấn trượt bằng trái phương ĐB- TN và á kinh tuyến.
Cơ cấu chấn tiêu của các trận động đất năm 1987 (M=5,1); năm 1998 (M=5,3); năm 1999 (M=5,2) thuộc dạng chờm nghịch với trục ứng suất nén gần nằm ngang theo phương TTB-ĐĐN đến TB-ĐB, còn các mặt trượt á kinh tuyến hoặc ĐB-TN. Các phá huỷ địa chấn chờm nghịch xảy ra trên các bề mặt trượt dốc hướng đông hoặc đông nam.
Véc tơ dịch chuyển chờm nghịch tại chấn tiêu chứa thành phần trượt bằng trái thể hiện các chuyển động tương đối hướng TTN của các khối tảng phía đông.
Các cơ cấu nguồn kiểu thuận chỉ ra các phá huỷ địa chấn phương á kinh tuyến hoặc BĐB-NTN và mô tả các chuyển động phân tách các khối tảng theo hướng Đ-T hoặc ĐĐB-TTN. Các tâm tách giãn tập trung trong các giải độ sâu 10-20 km và 30-35 km và có thể liên quan đến các đới uốn cong và giãn căng vỏ Trái đất, một hệ quả của quá trình kiến tạo theo cơ chế Beniof.
Khu vực Tây Nam đảo Luzon
Trong đới hút chìm, cơ cấu nguồn dạng chờm nghịch chiếm ưu thế với trục ứng suất nén gần nằm ngang theo phương á vĩ tuyến trong các diện tích phía bắc và ĐB-TN trong các diện tích phía nam, còn mặt cơ động thay đổi từ á kinh tuyến đến TB-ĐN, gần trùng với đường phương đới Beniof. Các phá huỷ địa chấn thực xảy ra trên các bề mặt trượt dốc về đông, đông bắc, do khối Philippine chuyển động tương đối lên trên và về phía TTN so với mảng Biển Đông sụt lún và cuốn hút xuống dưới, tới các độ sâu 200-250 km như đã phân tích ở trên.
Các cơ cấu nguồn kiểu thuận năm 1981 (M=5,0) và năm 1981 (M=5,6) tập trung ở độ sâu khoảng 33 km, trong diện tích có sự thay đổi đột ngột về đường phương đới Beniof, từ á kinh tuyến sang TB-ĐN. Các phá huỷ dạng thuận có thể liên quan đến các diện tích giãn căng vỏ Trái đất trên bề mặt Beniof.
Các cơ cấu nguồn ở các độ sâu lớn chủ yếu liên quan đến các hệ đứt gãy Bắc Manila và đới Beniof. Trường ứng suất thể hiện sự thay đổi rõ rệt về dạng cũng như về sự định hướng của ứng suất cơ bản. Trong hệ đứt gãy Bắc Manila ngoài các trận động đất có cơ cấu nguồn kiểu trượt bằng thể hiện sự chuyển động về tây của khối Bắc Luzon, còn có các nguồn kiểu thuận thể hiện sự lún chìm và phân tách của khối Bắc Luzon về phía bắc.
Các trận động đất năm 1994 (M=5,8), năm 1997 (M=4,9) và năm 1998 (M=4,5) có nguồn tương tự với ứng suất nén á vĩ tuyến còn mặt cơ động phương ĐB-TN và TB- ĐN. Các trận động đất này nằm dọc theo phương ĐB-TN và có thể liên quan đến sự có mặt hệ đứt gãy ĐB-TN trong diện tích này. Đứt gãy hoạt động theo cơ chế trượt bằng phải và có thể liên quan với hệ đứt gãy ĐB-TN từ đông nam quần đảo Trường Sa.
Các trận động đất năm 1995 (M=5,0) và năm 1998 (M=4,5) là các phá huỷ địa chấn xảy ra trên các bề mặt ĐB-TN. Cơ cấu chấn tiêu của trận động đất đầu có cơ chế trượt bằng trái với ứng suất nén á kinh tuyến, trong khi cơ cấu chấn tiêu của trận động đất sau thuộc dạng chờm nghịch ứng suất nén TB-ĐN. Vị trí chấn tâm cũng như sự định hướng của các bề mặt phá huỷ cho phép giả định về sự có mặt hệ đứt gãy ĐB-TN giữa 117o30'- 119o E và 14o -15o 30' N, trên đó trường ứng suất thay đổi khá phức tạp, từ cơ chế trượt bằng trái sang trượt chờm nghịch.
IV.1.1.2.3. Hoạt động động đất IV.1.1.2.3.1. Đồ thị lặp lại động đất
Từ tập hợp số liệu động đất trong đới hút chìm Manila, trong khoảng thời gian quan sát từ năm 1977 đến 2005 ta xây dựng được đồ thị lặp lại động đất. Đồ thị lặp lại động đất khu vực nghiên cứu có dạng (Hình IV-6):
lgN*(M)= 5.3303-0.88311 M (IV.2)
Hình IV-6. Đồ thị lặp lại động đất đới hút chìm Manila
IV.1.1.2.3.2. Mặt cắt phân bố động đất theo độ sâu
Cấu trúc của đới hút chìm Manila có thể thấy qua các mặt cắt trình bày trên Hình IV-7.
Hình IV-7. Bản đồ chấn tâm động đất Bắc Luzon từ năm 1619 đến năm 1997 và đới Manila. (Các đường thẳng với các chữ cái in hoa là các mặt cắt địa chấn qua đới
Manila được biểu diễn ở Hình IV-8) [81]
Chương IV. Các vùng nguồn động đất-sóng thần trên Biển Đông và vùng ven biển VN 143
Hình IV-8. Các mặt cắt phân bố động đất theo độ sâu [81]
IV.1.1.2.3.3. Các đới đã xảy ra sóng thần
Hình IV-9. Sóng thần đã xảy ra ở vùng biển Philippine [81]
Theo thống kê chưa đầy đủ của [82], [83] thì từ năm 1677 đến năm 1999 trên đới hút chìm này đã xảy ra ít nhất 6 trận động đất gây sóng thần, gây nên những thiệt hại về người và của đáng kể (Hình IV-9) . Đó là các trận:
- Trận ngoài khơi Tây Luzon năm 1677 ( Ms 7.3; sóng thần cao khoảng 1 m).
- Trận Pasig River (Manila) năm 1828 (Ms 6.6; sóng thần cao khoảng 1 m?).
- Trận Agno năm 1872 ( Ms 6.8 sóng thần cao khoảng 1 m).
- Trận Agno năm 1924 ( Ms 7.0; sóng thần cao khoảng 1 m).
- Trận San Esteban năm 1934 ( Ms 7.6; sóng thần cao khoảng 1 m).
- Trận Iba-Palauig năm 1999 ( Ms 6.8; sóng thần cao khoảng 1.5 m).
IV.1.1.3. Đới hút chìm Sulu
Đới hút chìm biển Sulu gồm 2 đoạn với chiều dài 368km và 642 km. Động đất và phân bố động đất trong vùng Sulu được thể hiện trên Hình IV-10.
Hình IV-10. Động đất và phân bố động đất trong vùng nguồn Sulu