Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Địa chất: Đặc điểm hoạt động kiến tạo trẻ vùng thềm lục địa Đông Nam Việt Nam và mối quan hệ với các tai biến địa chất trên cơ sở tài liệu địa chấn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT -------------------------------------------- BÙI NHỊ THANH ĐẶC ĐIỂM HOẠT ĐỘNG KIẾN TẠO TRẺ VÙNG THỀM LỤC ĐỊA ĐÔNG NAM VIỆT NAM VÀ MỐI QUAN HỆ VỚI CÁC TAI BIẾN ĐỊA CHẤT TRÊN CƠ SỞ TÀI LIỆU ĐỊA CHẤN Chuyên ngành: Mã số: Địa vật lý 62.44.61.01 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT HÀ NỘI - 2012 Công trìnhđược hoàn thành tại:Bộ môn Địa vật lý Khoa Dầu khí, TrườngĐại học Mỏ - Địa chất Người hướng dẫn khoa học: 1. GS.TSKH. Mai Thanh Tân, TrườngĐại học Mỏ - Địa chất 2. TS. NCVCC Nguyễn Văn Lương, Viện Địa chất & Địa vật lý biển 49 Long, Nam Côn Sơn và trũng sâu Trung tâm Biển Đông, với một bên là các kiến trúc liền kề, có tốc độ sụt lún phân dị yếu, thuộc đới Đà Lạt và gờ nâng Cô n Sơn, các đới đứt gãy này là nơi tập trung ứng suất giãn cực đại phương á vĩ tuyến và TB-ĐN. Sự giãn căng vỏ Trái Đất theo các hướng này, kết hợp với sự nâng trồi manti nhiệt dưới vỏ Trái Đất, tạo động lực thuận lợi cho hoạt động phun trào núi lửa, đặc biệt tại nơi giao cắt của các hệ đứt gãy sâu. DANH MỤC CÔNGTRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN Phản biện 1: GS.TS Bùi Công Quế, Viện Vật lýđịa cầu– Viện Khoa học và Côngnghệ Việt Nam Phản biện 2: TS.Đỗ Tử Chung, TrungtâmĐịa chất – Khoáng sản biển Phản biện 3: TS. Nguyễn Hồng Minh, Viện Dầu khí Việt Nam Luận ánsẽđược bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp Trường họp tại TrườngĐại học Mỏ - Địa chất, Đông Ngạc, Từ Liêm, Hà Nội. 1. Nguyễn Văn Lương, Dương Quốc Hưng, Bùi Thị Xuân, Bùi Nhị Thanh, Đặng Đình Thiết (1999), “Đặc điểm biến dạng vỏ trái đất trong các hệ đứt gẫy sâu hoạt động ven biển Việt Nam.”, Các công trình nghiên cứu Địa chất và Địa vật lý biển, T. V. Nxb KH & KT, Hà Nội. 2. Nguyễn Văn Lương, Dương Quốc Hưng, Bùi Nhị Thanh (2000), “Đặc điểm phân bố và mức độ nguy hiểm của động đất núi lửa trong dải ven biển Việt Nam.”, Các công trình nghiên cứu Địa chất và Địa vật lý biển, T. VI. Nxb KH & KT, Hà Nội. 3. Nguyễn Văn Lương, Dương Quốc Hưng, Nguyễn Thị Kim Vào lúc giờ ngày tháng năm 2012. Thanh, Bùi Nhị Thanh, Tống Duy Cương (2003) “Kết quả thành lập danh mục cơ cấu chấn tiêu động đất khu vực Biển Đông.”, Các công trình nghiên cứu Địa chất và Địa vật lý biển, T. VII. Nxb KH & KT, Hà Nội. Cóthể tìm hiểu luận án tại Thư viện Quốc gia, Hà Nội hoặc Thư viện TrườngĐại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội 4. Nguyễn Văn Lương, Nguyễn Thị Kim Thanh, Bùi Nhị Thanh, Nguyễn Văn Dương (2005) “Các đặc trưng địa chấn kiến tạo vùng rìa đông khu vực Bắc Biển Đông.”, Các công trình nghiên cứu Địa chất và Địa vật lý biển, T. VIII. Nxb KH & KT, Hà Nội. Số đặc biệt kỷ niệm 30 năm thành lập Viện KH&CN Việt Nam. 25 nghiên cứu có dạng: Log N*(M) = 3.48 - 0.95 M, hệ số b= 0.95 được gán chung cho tất cả các đứt gãy sinh chấn trong khu vực nghiên cứu. KẾT LUẬN 1) Bình đồ đứt gãy kiến tạo trẻ khu vực thềm lục địa Đông Nam Việt Nam đã được xây dựng và hoàn thiện, được làm chính xác hóa theo số liệu địa chấn và động đất. Bình đồ này bao gồm 7 đứt gãy trên đất liền, phát triển theo ba hướng ĐB-TN, TB-ĐN và á kinh tuyến; 10 đứt gãy trên thềm lục địa, phát triển theo hai hướng á kinh tuyến và ĐB-TN. Các đặc trưng cấu trúc, hình thái - động học và hoạt tính kiến tạo của các đứt gãy bước đầu được xác định. 2) Trường ứng suất kiến tạo Pliocen-Đệ Tứ thềm lục địa Đông Nam Việt Nam thay đổi phức tạp theo diện và theo độ sâu: - Trên các độ sâu < 5 km, trường ứng suất thuộc kiểu thuận với ứng suất nén cực đại dốc đứng; ứng suất giãn thay đổi từ á vĩ tuyến ở phía Tây sang TB-ĐN ở phía Đông; ứng suất trung gian từ á kinh tuyến ở phía Tây sang ĐB-TN ở phía Đông. Trường ứng suất này phản ánh tác động của trường ứng suất khu vực, cũng như các đặc điểm địa động lực dưới sâu. - Trên các độ sâu lớn, trường ứng suất thay đổi từ trượt bằng-thuận ở phía Tây, sang thuận hoặc thuận-trượt bằng ở phía Đông. Kiểu ứng suất đầu có trục nén và giãn gần nằm ngang phương BTB-NĐN và ĐĐB-TTN, còn kiểu thứ hai có ứng suất nén dốc đứng, ứng suất giãn và trung gian tương ứng với các ĐB-TN và TB-ĐN. 3) Dựa vào các quy luật biểu hiện động đất và đặc điểm cấu trúc kiến tạo khu vực, 12 đứt gãy sinh chấn đã được xác định. Trong đó các đứt gãy KT.1090, Mãng Cầu-Phú Quý, Thuận Hải-Minh Hải, Đông Côn Sơn có thể tiềm ẩn động đất 5.5 ≤ Mmax ≤6.1; các đứt gãy Mũi Né-Tây Mãng Cầu, Mũi Kê Gà, Hồng-Tây Mãng Cầu và Long Hải-Tuy Phong có thể tiềm ẩn động đất 5.0 ≤ Mmax < 5.5. 4) Hoạt động núi lửa chủ yếu xảy ra trong các đới đứt gãy Thuận Hải-Minh Hải, Mãng Cầu-Phú Quý và KT.109o. Đóng vai trò ranh giới phân cách giữa một bên là các trung tâm sụt lún mạnh thuộc bể Cửu 5. Nguyễn Văn Lương, Bùi Nhị Thanh, Bùi Thị Xuân “Kết quả thành lập bản đồ phân vùng động đất khu vực Biển Đông Việt Nam.”, Tạp Chí KH& CN biển, Phụ trương 2,2006. 6. Dương Quốc Hưng, Nguyễn Văn Lương, Bùi Nhị Thanh, Nguyễn Thị Kim Thanh, Bùi Thị Xuân (2006) “ Một số đặc điểm của các trầm tích Holocen khu vực vịnh Bắc Bộ trên cơ sở phân tích tài liệu địa chấn nông phân giải cao”, Tạp Chí KH & CN biển, Phụ trương 2,2006. 7. Bùi Nhị Thanh, Nguyễn Văn Lương, Bùi Thị Xuân, Nguyễn Thị Kim Thanh (2007),“Đặc điểm một số loại hình tai biến khu vực quần đảo Trường Sa và lân cận.”, Các công trình nghiên cứu Địa chất và Địa vật lý biển, T. IX. Nxb KH & KT, Hà nội. 8. Bùi Nhị Thanh (2008),“Một số kết quả nghiên cứu tai biến động đất và sóng thần khu vực quần đảo Trường Sa.”, Tuyển tập báo cáo khoa học “Hội nghị khoa học địa chất biển toàn quốc lần thứ nhất”,Nhà xuất bản Khoa học tựnhiên và Côngnghệ. 9. Bùi Nhị Thanh (2009),“Các quy luật biểu hiện động đất khu vực ven biển và thềm lục địa Đông NamViệt Nam.”, Các côngtrình nghiên cứu Địa chất vàĐịa vật lý biển,T. X. Nxb KH & KT, Hà nội. 10.Bùi Nhị Thanh (2010),“Nghiên cứu các quy luật hoạt động động đất, núi lửa trên thềm lục địa Đông NamViệt Nam và mối quan hệ giữa chúng với các đặc điểm cấu trúc kiến tạo khu vực.”, Tuyển tập Báo cáo Hội nghị khoahọc lần thứ 19, TrườngĐại học Mỏ- Địa chất, Hà Nội. 47 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của Đề Tài Thềm lục địa Đông Nam Việt Nam là khu vực có vị trí chiến lược, nơi đang diễn ra các hoạt động kinh tế như thăm dò và khai thác dầu khí, đánh bắt nuôi trồng thủy sản, dịch vụ du lịch và xây dựng các công trình biển (các giàn khoan dầu khí, các đường ống dẫn, đường cáp quang trên biển, các công trình quốc phòng, các công trình cầu cảng…). Trong những thập niên gần đây, cùng với sự phát triển của các hoạt động kinh tế biển, các tai biến địa chất như động đất, núi lửa, xói lở bờ biển, nứt đất, trượt lở đất… cũng không ngừng gia tăng. Hoạt động kiến tạo trẻ liên quan chặt chẽ đến nguồn gốc và điều kiện hình thành tai biến địa chất. Mối quan hệ này đã được xác định và kiểm chứng qua nhiều công trình nghiên cứu phân vùng dự báo tai biến địa chất, đặc biệt là trong các nghiên cứu dự báo độ nguy hiểm động đất trên lãnh thổ Việt Nam. Tuy nhiên, ở khu vực thềm lục địa Đông Nam Việt Nam, các nghiên cứu này còn hạn chế và còn nhiều vấn đề đặt ra cần giải quyết. Để phát triển bền vững nền kinh tế biển, các nghiên cứu hoạt động kiến tạo trẻ và mối quan hệ với tai biến địa chất ở khu vực này là hết sức cần thiết. Xuất phát từ những vấn đề đã nêu, tác giả lựa chọn đề tài “Đặc điểm hoạt động kiến tạo trẻ vùng thềm lục địa Đông Nam Việt Nam và mối quan hệ với các tai biến địa chất trên cơ sở tài liệu địa chấn”. 2. Mục tiêu của luận án Làm sáng tỏ các đặc điểm hoạt động kiến tạo trẻ và mối quan hệ với các hoạt động động đất, núi lửa khu vực thềm lục địa Đông Nam Việt Nam. 3. Nhiệm vụ của luận án - Nghiên cứu xác định hệ thống đứt gẫy kiến tạo trong giai đoạn Pliocen - Đệ Tứ. Xác định các đặc điểm hình thái - động lực và hoạt - Đặc điểm phân bố động đất theo độ sâu, động đất chủ yếu tập trung trong dải độ sâu, 4-5 km đến 18-20 km, với sự tập trung cao hơn ở 10-15 km. Các trận động đất mạnh có độ sâu khoảng 12-13 km trong đới đứt gãy Mũi Né-Tây Mãng Cầu và 17- 18 km ở các đứt gãy Mãng Cầu-Phú Quý và KT.1090. - Đặc điểm phân bố động đất theo diện: động đất mạnh tập trung chủ yếu trong các đới đứt gãy sâu hoạt động: Mũi Né-Tây Mãng Cầu (15 trận); Mãng Cầu-Phú Quý (14 trận); KT.1090 và Đông Côn Sơn (9 trận); Thuận Hải-Minh Hải (5 trận) và trong các đới đứt gãy khác (2-4 trận). Đó là các đứt gãy sâu đã tồn tại lâu dài, ranh giới giữa các khối, miền, đới hoặc phụ đới cấu trúc địa động lực, có biểu hiện tái hoạt động trong Pliocen-Đệ Tứ và hiện đại. - Động đất thềm lục địa Đông Nam Việt Nam thường xảy ra dưới dạng chuỗi. Trong khu vực nghiên cứu đã xảy ra 4 chuỗi động đất vào các năm 1877-1882, 1923, 1963-1964 và 2005-2007. Chu kỳ lặp lại của các chuỗi khoảng 40-41 năm/1 lần, thời gian kéo dài của mỗi chuỗi 5-7 năm. • Các đứt gãy sinh chấn và các tham số nguy hiểm động đất. - Theo nguyên tắc địa chấn-kiến tạo có thể xác định được 12 đứt gãy sinh chấn ở khu vực thềm lục địa Đông Nam. Đó là các đứt gãy KT.1090, Mãng Cầu-Phú Quý, Thuận Hải-Minh Hải, Sông Sài Gòn, Bình Long-Bình Châu, Đông Côn Sơn, Mũi Né-Tây Mãng Cầu, Mũi Kê Gà, Hồng-Tây Mãng Cầu, Long Hải-Tuy Phong, Lộc Ninh-Sài Gòn và Đak Mil-Bình Châu. - Động đất cực đại Mmax dự báo trong các đới đứt gãy sinh chấn được đánh giá theo tổ hợp 3 phương pháp: sử dụng hàm cực trị Gumbel III, theo quy mô đứt gãy và ngoại suy địa chất. Kết quả đánh giá cho thấy động đất cực đại 5.5 ≤ Mmax ≤6.1 có thể tiềm ẩn trong các đứt gãy cấp 1, 2, trong khi động đất cực đại 5.0 ≤ Mmax ≤5.5 có thể tiềm ẩn trong các đới đứt gãy cấp 3. - Từ tương quan tần suất-magnitude xác lập đối với khu vực 27 bởi các yếu tố động lực: Hoạt động sụt lún kiến tạo kết hợp với sụt lún do nguội nhiệt vỏ Trái Đất thời kỳ hậu rift xảy ra tại bể Cửu Long, Nam Côn Sơn và khối vỏ đại dương Tây Nam Biển Đông, với vai trò điều tiết là các đứt gãy sâu Thuận Hải-Minh Hải, Mãng Cầu-Phú Quý và KT. 109o; Sự dâng trồi của manti nhiệt dưới vỏ Trái Đất khu vực Đông Nam thềm lục địa Việt Nam; Sự hội tụ giữa mảng Thái Bình Dương và mảng Ấn Độ Dương với mảng Âu Á 4.2. Quan hệ giữa động đất, núi lửa và bình đồ kiến tạo trẻ 4.2.1. Mối quan hệ giữa núi lửa với bình đồ đứt gãy kiến tạo trẻ Hoạt động núi lửa hiện đại liên quan đến các trận động đất mạnh ở ven biển Bình Thuận vào cuối thế kỷ 19 và các trận động đất M 5.1-6.1 (1923) ở vùng đảo Hòn Nước (1923) và nhiều động đất khác xảy ra trong các năm (1928-2005) ở lân cận hòn đảo này. Dấu ấn về núi lửa hiện đại có thể phát hiện được ở Mũi Né, Mũi Kê Gà và Hòn Lan (ven biển Bình Thuận) và lân cận đảo Phú Quý dọc đứt gãy Mãng Cầu-Phú Quý. Núi lửa Pliocen-Đệ Tứ (chỉ núi lửa hình thành trong giai đoạn Pleistocen giữa-muộn-Holocen) chủ yếu xảy ra trên các đứt gãy Mãng Cầu-Phú Quý, KT.109o, Thuận Hải-Minh Hải và Bình Long-Bình Châu, trong khi núi lửa hiện đại chỉ phát hiện được ở đứt gãy Mãng Cầu-Phú Quý và Thuận Hải- Minh Hải, chủ yếu tại nơi giao cắt với các đứt gãy sâu khác cắt ngang qua. Các chuyển động sụt lún cường độ mạnh trong Pleistocen giữa-muộn-Holocen tại các trung tâm tác giãn ở các bể Cửu Long và Nam Côn Sơn làm tăng đáng kể bề dày và tải trọng trầm tích tại trung tâm các bể này, gia tăng ứng suất tách giãn tại các đới rìa, nơi chuyển động nâng hạ phân dị mạnh nhất, tạo điều kiện thuận lợi cho các hoạt động núi lửa, đặc biệt tại nơi giao cắt của các đứt gãy sâu. 4.2.2. Mối quan hệ giữa động đất với bình đồ kiến tạo trẻ  Các quy luật biểu hiện động đất: Trên cơ sở phân tích danh mục 179 trận động đất, giai đoạn 1877-2008, một số quy luật biểu hiện động đất khu vực thềm lục địa Đông Nam Việt nam đã được xác định. tính kiến tạo của các đứt gãy. - Nghiên cứu trường ứng suất kiến tạo hiện đại, xác định các điều kiện phát sinh động đất và núi lửa khu vưc thềm lục địa Đông Nam Việt Nam. - Nghiên cứu mối liên quan giữa các quy luật biểu hiện động đất, núi lửa với đặc điểm cấu trúc kiến tạo và địa động lực khu vực, xác định các đứt gãy sinh chấn và các tham số nguy hiểm động đất liên quan với chúng. 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án Ý nghĩa khoa học: Góp phần làm sáng tỏ các đặc điểm cấu trúc -kiến tạo và địa động lực thềm lục địa Đông Nam Việt Nam giai đoạn Pliocen - Đệ Tứ; xác định rõ các yếu tố động lực chi phối trường ứng suất kiến tạo khu vực và mối quan hệ giữa các tai biến địa chất với đặc điểm hoạt động kiến tạo trẻ . Ý nghĩa thực tiễn: Cung cấp cơ sở khoa học cho công tác phân vùng, dự báo độ nguy hiểm tai biến địa chất; phục vụ cho công tác quy hoạch, xây dựng công trình và phát triển kinh tế biển; đề xuất các giải pháp phòng tránh, giảm nhẹ thiên tai, phục vụ phát triển bền vững khu vực Đông Nam thềm lục địa Việt Nam. 5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Thềm lục địa Đông Nam Việt Nam, vùng biển nằm trong tọa độ địa lý: 70-11030’ vĩ độ Bắc và 106030’-109030’ kinh độ Đông. 6. Cơ sở tài liệu của luận án Các tài liệu đã công bố: - Báo cáo tổng kết đề tài KHCN cấp nhà nước, mã số KC09-09, do GS.TSKH. Mai Thanh Tân làm chủ nhiệm. - Báo cáo kết quả đề tài độc lập cấp nhà nước mã số ĐTĐL 2007G/45, do GS.TS. Bùi Công Quế làm chủ nhiệm. - Báo cáo kết quả đề tài trọng điểm cấp nhà nước, mã số ... - tailieumienphi.vn