Luận án: Đặc điểm hoạt động động đất khu vực Biển Đông, HAY

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT
VŨ THỊ HOÃN
ĐẶC ĐIỂM HOẠT ĐỘNG ĐỘNG ĐẤT KHU VỰC BIỂN ĐÔNG
Ngành: Kỹ thuật Địa vật lý
Mã số: 9520502
LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA VẬT LÝ
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. TSKH. NGÔ THỊ LƢ
2. PGS. TS. PHAN THIÊN HƢƠNG
HÀ NỘI - 2018

i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu do tôi thu thập và xử lý, kết quả nghiên cứu nêu trong luận án là
trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất cứ công trình nào khác.
Tác giả luận án
VŨ THỊ HOÃN

ii
MỤC LỤC
Lời cam đoan...................................................................................................... i
Mục lục..............................................................................................................ii
Danh mục các chữ viết tắt,các ký hiệu.............................................................. v
Danh mục các bảng .......................................................................................... vi
Danh mục các hình vẽ, đồ thị..........................................................................vii
Lời cảm ơn ........................................................................................................ x
MỞ ĐẦU........................................................................................................... 1
Chƣơng1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ĐỘNG ĐẤT
KHU VỰC BIỂN ĐÔNG VÀ LÂN CẬN........................................................ 7
1.1. Đặc điểm kiến tạo - địa động lực hiện đại khu vực Biển Đông và kế cận. 7
1.2. Tình hình nghiên cứu đặc điểm hoạt động động đất khu vực Biển Đông15
1.2.1. Vài nét về việc thành lập danh mục động đất................................... 15
1.2.2. Tình hình nghiên cứu về đặc điểm hoạt động động đất khu vực Biển
Đông............................................................................................................ 24
1.2.3. Tình hình nghiên cứu dự báo độ lớn động đất cực đại khu vực Biển
Đông............................................................................................................ 29
KẾT LUẬN CHƢƠNG 1................................................................................ 32
Chƣơng 2: PHẠM VI KHU VỰC NGHIÊN CỨU, SỐ LIỆU SỬ DỤNG VÀ
PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU................................................................... 33
2.1. Phạm vi khu vực nghiên cứu.................................................................... 33
2.2. Số liệu sử dụng......................................................................................... 35
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu.......................................................................... 37
2.3.1. Phƣơng pháp so sánh, đối chiếu ....................................................... 37
2.3.2. Phƣơng pháp phân tích hồi quy ........................................................ 37
2.3.3. Phƣơng pháp cửa sổ không gian - thời gian ..................................... 39
2.3.4. Phƣơng pháp phân bố cực trị tổng quát ............................................ 40

iii
KẾT LUẬN CHƢƠNG 2................................................................................ 44
Chƣơng 3: THÀNH LẬP DANH MỤC ĐỘNG ĐẤT THỐNG NHẤT KHU
VỰC BIỂN ĐÔNG VÀ LÂN CẬN................................................................ 45
3.1. Phân tích và chỉnh lý số liệu phục vụ nghiên cứu.................................... 45
3.2. Xây dựng các hàm tƣơng quan giữa các loại magnitude......................... 45
3.2.1. Hàm tƣơng quan Mw = f(Ms) ............................................................ 45
3.2.2. Hàm tƣơng quan Mw = f(Mb) ............................................................ 45
3.2.3. Hàm tƣơng quan Mw = f(ML)............................................................ 50
3.3. Tách các nhóm tiền chấn - dƣ chấn khỏi danh mục động đất.................. 52
3.4. Thành lập danh mục động đất thống nhất khu vực Biển Đông ............... 53
KẾT LUẬN CHƢƠNG 3................................................................................ 54
Chƣơng 4: ĐẶC ĐIỂM HOẠT ĐỘNG ĐỘNG ĐẤT KHU VỰC BIỂN
ĐÔNG ............................................................................................................. 55
4.1. Đặc điểm hoạt động động đất khu vực Biển Đông.................................. 55
4.1.1. Bản đồ chấn tâm động đất khu vực Biển Đông ............................... 55
4.1.2. Đồ thị lặp lại động đất khu vực Biển Đông ...................................... 56
4.1.3. Phân bố động đất theo độ sâu chấn tiêu............................................ 58
4.1.4. Tiến trình thời gian - phân bố động đất theo năm............................. 59
4.1.5. Phân bố động đất cực đại theo thời gian........................................... 62
4.2. Nghiên cứu chi tiết một số trận động đất mạnh khu vực Biển Đông ...... 65
4.2.1. Trận động đất số 1 ngày 21/01/2007 tại Molucca, Indonesia M7.5. 67
4.2.2. Trận động đất số 2 ngày 12/09/2007 tại Southern Sumatra, Indonesia
M8.5. ........................................................................................................... 71
4.2.3. Trận động đất số 3 ngày 11/02/2009 tại Kepulauan Talaud, Indonesia
ngày 11/02/2009 với M7.1.......................................................................... 74
4.2.4. Trận động đất số 4 ngày 31/08/ 2012 tại Sulangan, Philippines với
magnitude M7.6. ......................................................................................... 74

iv
4.2.5. Trận động đất số 5 ngày 15/10/2013 tại Balilihan, Philippines
với magnitude M7.1. .................................................................................. 80
4.2.6. Trận động đất số 6 ngày 15/11/2014 tại Balilihan, Philippines
với magnitude M7.1.................................................................................... 83
4.3. Đánh giá độ lớn động đất cực đại khu vực nghiên cứu. .......................... 86
4.3.1. Đánh giá độ lớnđộng đất cực đại cho khu vực Biển Đông............... 86
4.3.2. Đánh giá độ lớnđộng đất cực đại cho vùng Philippine..................... 91
Thảo luận......................................................................................................... 93
KẾT LUẬN CHƢƠNG 4................................................................................ 94
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 96
DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ............................................... 98
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................... 99
PHỤ LỤC...................................................................................................... 112

v
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT, CÁC KÝ HIỆU
BĐ: Biển Đông
DC: Dƣ chấn; DMĐĐ: Danh mục động đất
ĐNA: Đông Nam Á
CCCT: Cơ cấu chấn tiêu
GEV: Generalized Extreme Value distribution (Phân bố cực trị tổng quát)
GPS:Global Positioning System (Hệ thống Định vị Toàn cầu)
ISC: International Seismological Centre (Trung tâm địa chấn quốc tế)
KĐC: Kích động chính
mB: Magnitude theo sóng khối chu kì dài
mb: Magnitude theo sóng khối chu kì ngắn
Mb: Magnitude theo sóng khối nói chung
Mmax: Moment magnitude cực đại
ML: Magnitude địa phƣơng
MS: Magnitude theo sóng mặt
Mw: Magnitude moment
NCS: Nghiên cứu sinh
nnk hoặc et al: Những ngƣời khác
RIMES: Regional Integrated Multi-Hazard Early Warning System for Africa
and Asia (Hệ thống cảnh báo sớm đa tích hợp khu vực châu Phi và châu Á)
TC: Tiền chấn
USGS: United State Geological Survey (Cục khảo sát địa chất Hoa Kỳ)
φ: Vĩ độ
: Kinh độ
NCS: Nghiên cứu sinh

vi
DANH MỤC CÁC BẢNG
Tên bảng Trang
Bảng 2.1: Giới hạn khu vực Biển Đông theo Tổ chức Thủy văn
Quốc tế. 33
Bảng 3.1: Các giá trị R1a , R1b và R1 tƣơng ứng với các giá trị
MS*. 47
Bảng 3.2: Tổng bình phƣơng sai số của các hàm Mw = f(MS) . 47
Bảng 3.3: Tổng bình phƣơng sai số của các hàm Mw = f(Mb) .
50
Bảng 3.4: Các giá trị cửa sổ không gian – thời gian dùng trong luận
án. 53
Bảng 4.1: Phân bố số lƣợng động đất theo magnitude.
55
Bảng 4.2: Phân bố động đất khu vực Biển Đông theo độ sâu chấn
tiêu. 56
Bảng 4.3: Danh mục các trận động đất mạnh nhất khu vực Biển
Đông giai đoạn 1900-2017.
58
Bảng 4.4: Phân bố số lƣợng động đất khu vực Biển Đông theo thời
gian (3 ≤ Mw ≤ 8,5). 60
Bảng 4.5: Phân bố magnitude động đất cực đại theo năm
62
Bảng 4.6a: Các tham số cơ bản của 6 trận động đất mạnh. 66
Bảng 4.6b: Các đặc điểm cơ bản của các nhóm TC-DC kèm theo
các KĐC. 67
Bảng 4.7: Giá trị các tham số T, λT, 1/ λT phục vụ tính Mmax. 89
Bảng 4.8: Các giá trị Q0,8() tƣơng ứng với các giá trị khác nhau. 91

vii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Tên hình Trang
Hình 1.1: Sơ đồ địa địa động lực hiện đại Đông Nam Á (Ngô Thị Lƣ,
Rogozhin E.A, 2008b).
8
Hình 1.2: Đặc điểm phân bố ứng suất kiến tạo khu vực Biển Đông và
lân cận (Nguyễn Văn Lƣơng và Cao Đình Triều, 2014).
10
Hình 1.3: Sơ đồ vận tốc chuyển dịch tuyệt đối trong IGS05 của các
trạm GPS trên Biển Đông (Phan Trọng Trịnh và nnk, 2011).
12
Hình 1.4: Bản đồ các hệ đứt gãy hoạt động trên Biển Đông và kế cận
(Bùi Công Quế chủ biên, 2010).
14
Hình 1.5: Sơ đồ các vùng nguồn động đất có khả năng gây sóng thần
trên Biển Đông (Nguyễn Hồng Phƣơng và nnk, 2012).
26
Hình 1.6: Tính địa chấn khu vực Biển Đông và lân cận (Xu,2014). 26
Hình 2.1: Giới hạn khu vực Biển Đông theo Tổ chức Thủy văn Quốc tế. 34
Hình 2.2: Phạm vi khu vực Biển Đông và lân cận. 36
Hình 3.1: Các đồ thị hàm số Mw = f(Ms) bậc nhất và bậc hai. 48
Hình 3.2: Các đồ thị hàm số Mw = f(Ms) với giá trị Ms* = 5.7. 48
Hình 3.3: Các đồ thị hàm số Mw = f(Ms) bậc nhất và bậc hai. 49
Hình 3.4: Các đồ thị hàm số Mw = f(Mb) bậc nhất và bậc hai. 50
Hình 3.5: Các đồ thị hàm số Mw = f(ML) bậc nhất và bậc hai. 51
Hình 3.6: Các đồ thị hàm số Mw =f(ML) bậc nhất và bậc hai theo
phân đoạn magnitude.
52
Hình 4.1: Đồ thị lặp lại động đất khu vực Biển Đông (1900 - 2017). 56
Hình 4.2. Phân bố số lƣợng động đất theo độ sâu chấn tiêu 57
Hình 4.3. Bản đồ chấn tâm động đất khu vực Biển Đông giai đoạn
1900 - 2017 (Mw ≥ 5.0).
59

viii
Hình 4.4. Tiến trình thời gian hoạt đông động đất khu vực Biển Đông
giai đoạn 1990 - 2017.
62
Hình 4.5. Phân bố magnitude động đất cực đại theo năm. 64
Hình 4.6: Sơ đồ chấn tâm của 6 trận động đất dùng để nghiên cứu chi
tiết động đất mạnh.
67
Hình 4.6a: Phân bố chấn tâm động đất số 1 và các DC của chúng. 69
Hình 4.6b: Mặt cắt độ sâu chấn tiêu các DC trận động đất số 1. 69
Hình 4.6c: Phân bố chấn tiêu động đất số 1 và các DC của chúng
trong không gian.
70
Hình 4.6d: Cơ cấu chấn tiêu động đất số 1 và các DC của nó. 70
Hình 4.7a: Phân bố chấn tâm động đất số 2 và các TC-DC của nó. 72
Hình 4.7b: Mặt cắt độ sâu chấn tiêu các TC-DC trận động đất số 2 72
Hình 4.7c: Phân bố chấn tiêu động đất số 2 và các TC-DC của nó
trong không gian.
73
Hình 4.7d: Cơ cấu chấn tiêu động đất số 2 và các TC-DC của nó. 73
Hình 4.7d’: Sơ đồ đứt gãy khu vực xung quanh động đất số 2 phía
Nam Sumatra, Indonesia M8.5 ngày 12 - 09 - 2007 (theo USGS).
73
Hình 4.8b: Mặt cắt độ sâu chấn tiêu các TC và DC trận động đất số 3. 75
trong không gian.
76
Hình 4.8e: Sơ đồ hệ thống đứt gãy xung quan chấn tâm động đất
M72 tại Talaud, Indonesia (Nguồn USGS).
77

ix
trong không gian.
79
Hình 4.9d’: Đứt gãy trong khu vực lân cận trận động đất số 4 79
Hình 4.10a: Phân bố chấn tâm động đất số 5 và các DC của nó. 79
Hình 4.10c: Phân bố chấn tiêu động đất số 5 và các DC của nó trong
không gian.
81
Hình 4.10d: Cơ cấu chấn tiêu động đất số 5 và các DC của nó. 82
Hình 4.11b: Mặt cắt độ sâu chấn tiêu các TC-DC trận động đất số 6. 84
trong không gian.
85
Hình 4.12: Đồ thị hàm (T) với magnitude ngƣỡng M* =5.0 88
Hình 4.13. Đồ thị hàm Qq() với q = 0,8 theo số liệu từ DMĐĐ khu
vực Biển Đông (M ≥ 5,0) giai đoạn 1917 - 2017.
90

x
LỜI CẢM ƠN
Luận án này đƣợc hoàn thành tại Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất, dƣới
sự hƣớng dẫn của TSKH Ngô Thị Lƣ và PGS. TS Phan Thiên Hƣơng. Tác
giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các giáo viên hƣớng dẫn, đặc biệt là
TSKH Ngô Thị Lƣ đã trực tiếp định hƣớng, chỉ dạy tận tình và liên tục động
viên, khích lệ nghiên cứu sinh trong suốt quá trình hoàn thành luận án. Tác
giả xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình và những góp ý quý báu từ
GS TS Phan Trọng Trịnh, GS TSKH Mai Thanh Tân, PGS TS Nguyễn Hồng
Phƣơng, PGS TS Cao Đình Triều, TS Nguyễn Văn Dƣơng. Tôi cũng xin chân
thành cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Vật lý Địa cầu, đặc biệt là TS Nguyễn Xuân
Anh - Viện trƣởng, đã quan tâm và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn
thành luận án này. Tác giả xin cảm ơn các đồng nghiệp Viện Vật lý Địa cầu,
đặc biệt là các đồng nghiệp phòng Vật lý kiến tạo đã giúp đỡ nhiệt tình, thiết
thực cho tôi trong quá trình thực hiện các nhiệm vụ cụ thể của luận án. Đồng
thời, nghiên cứu sinh xin chân thành cảm ơn bộ môn Địa vật lý, Khoa Dầu khí,
Trƣờng ĐH Mỏ - Địa chất và phòng Sau đại học của nhà trƣờng đã luôn ủng hộ
và tạo mọi điều kiện cho nghiên cứu sinh trong thời gian học tập tại trƣờng.
Nhân đây, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thành viên trong
gia đình đã luôn ủng hộ, động viên, hỗ trợ và tạo điều kiện thuận lợi nhất cho
tôi hoàn thành luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn!

1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Trong quan hệ về địa chấn kiến tạo và địa động lực, Biển Đông tham gia
vào thành phần của Đông Nam Á. Lãnh thổ Đông Nam Á nằm trên ranh giới
giữa 2 vành đai hoạt động địa chấn lớn liên quan với 2 vành đai phá huỷ kiến
tạo chính, hoạt động mạnh mẽ nhất trên Hành tinh: Vành đai động đất Thái
Bình Dƣơng và vành đai Địa Trung Hải - Hymalaya. Vì vậy, Đông Nam Á nói
chung và khu vực Biển Đông nói riêng cũng ít nhiều chịu ảnh hƣởng hoạt
động kiến tạo của hai vành đai này. Khu vực Biển Đông là vùng chuyển tiếp
giữa mảng biển Philippine ở phía đông, mảng Âu-Á ở phía tây và mảng
Australia ở phía đông nam. Sự dịch chuyển của các mảng này với vận tốc
khác nhau làm cho khu vực Biển Đông luôn có nguy cơ động đất và sóng
thần cao.
Việt Nam có hơn 3260 km bờ biển. Biển Việt Nam có diện tích khoảng
trên một triệu km2
, gấp 3 lần diện tích đất liền, chiếm gần 30% diện tích
Biển Đông (Biển Đông). Chúng ta đã và đang đƣợc hƣởng rất nhiều nguồn
lợi từ Biển Đông. Tuy nhiên, chúng ta cũng phải đối mặt với những bất cập
từ Biển Đông, mà một trong số đó là nguy cơ động đất - sóng thần cao nhƣ
nêu trên.
Để cảnh báo nguy hiểm động đất, sóng thần thì việc tối quan trọng là
nghiên cứu đánh giá độ lớn động đất cực đại (Mmax). Một mặt, độ lớn động
đất cực đại phụ thuộc vào trạng thái và khả năng tích lũy ứng suất tối đa
của môi trƣờng vật chất quanh khu vực mà động đất xảy ra. Tuy nhiên, rất
khó khăn và tốn kém để đánh giá Mmax dựa vào các yếu tố này, và càng khó
để xác định khi nào thì ứng suất tích lũy đƣợc giải phóng, đặc biệt là những
trận động đất ngoài khơi. Mặt khác, giá trị Mmax của một khu vực có thể
đƣợc đánh giá thông qua các đặc điểm hoạt động động đất của khu vực đó
nói chung và đặc trƣng của những trận động đất mạnh đã từng xảy ra trƣớc
đó, nói riêng nếu coi các trận động đất là những sự kiện độc lập ngẫu nhiên.

2
Cách đánh giá này rất phổ biến do tính hiệu quả và khả thi của nó. Với cách
này, chúng ta cần thành lập một danh mục các trận động đất, xem xét tính
quy luật của các trận động đất đó, chọn và áp dụng một phƣơng pháp toán
để đánh giá Mmax.
Các nghiên cứu về đặc điểm hoạt động động đất và đánh giá magnitude
động đất cực đại khu vực Biển Đông đã đƣợc tiến hành bởi rất nhiều tác giả
khác nhau với các nội dung, phƣơng pháp nghiên cứu, số liệu sử dụng và cả
giới hạn khu vực nghiên cứu khác nhau. Các kết quả nghiên cứu nhận đƣợc
cũng rất phong phú và đa dạng. Nhìn chung các nghiên cứu về hoạt động
động đất khu vực Biển Đông đều chỉ ra rằng khu vực này tiềm ẩn khả năng
phát sinh động đất mạnh ở phía Đông của Biển Đông dọc đới Manila
Trench. Tuy nhiên, do phần lớn các nghiên cứu nêu trên đều hoặc còn sử
dụng cả số liệu lịch sử và số liệu máy với chu kỳ số liệu không đủ dài, hoặc
sử dụng số liệu địa chấn từ các nguồn khác nhau mà chƣa có sự thống nhất
độ lớn động đất về một thang duy nhất. Điều này chắc chắn ảnh hƣởng đến
độ tin cậy của các kết quả nghiên cứu.
Nghiên cứu đánh giá magnitude động đất cực đại Mmax thì chủ yếu là các
phƣơng pháp xác suất hoặc phƣơng pháp địa chất kiến tạo. Các phƣơng pháp
xác suất đã đƣợc sử dụng để đánh giá magnitude động đất cực đại khu vực
Biển Đông trong các nghiên cứu trƣớc đây thì có nhƣợc điểm chung là không
xác định đƣợc mốc thời gian dự báo. Nhƣợc điểm này sẽ đƣợc khắc phục khi
sử dụng phƣơng pháp phân bố cực trị tổng quát (GEV). Còn các phƣơng pháp
địa chất kiến tạo thì đánh giá Mmax thông qua các biến trung gian nhƣ mặt đứt
gãy, chiều dài đứt gãy dựa trên những giả định ban đầu cố định cho các vùng
nguồn (mặt đứt gãy là hình chữ nhật có chiều dài gấp đôi chiều rộng….), mà
kết quả thực địa nhiều khi chƣa phản ánh đầy đủ và chính xác về các tham số
này. Những yếu tố này chắc chắn ảnh hƣởng tới độ chính xác của các kết quả
nghiên cứu.
Do đó, nghiên cứu đặc điểm hoạt động động đất và đánh giá

3
magnitude động đất cực đại khu vực Biển Đông là nhiệm vụ vô cùng quan
trọng,có tính cấp thiết và có ý nghĩa khoa học, thực tiễn trong việc đánh giá
độ nguy hiểm, dự báo động đất, sóng thần khu vực Biển Đông. Đặc biệt,
nghiên cứu đặc điểm hoạt động động đất khu vực Biển Đông trên cơ sở sử
dụng các số liệu địa chấn hoàn toàn là số liệu ghi nhận đƣợc bằng máy, với
việc thống nhất hóa số liệu từ các nguồn khác nhau về một thang
magnitude momen duy nhất chắc chắn sẽ cho kết quả với độ tin cậy cao
hơn. Đồng thời, việc đánh giá magnitude động đất cực đại khu vực Biển
Đông trên cơ sở các số liệu nhƣ vậy bằng phƣơng pháp phân bố các cực trị
tổng quát (GEV) với việc chỉ ra các mốc thời gian cụ thể cũng chắc chắn sẽ
khắc phục đƣợc nhƣợc điểm chung của các phƣơng pháp xác suất đã đƣợc
sử dụng trƣớc đây.
Từ những lý do trên, nghiên cứu sinh chọn đề tài “Đặc điểm hoạt động
động đất khu vực Biển Đông”. Đề tài nàyđƣợc thực hiện trên cơ sở thành
lập các danh mục động đất mới và thống nhất (danh mục động đất độc lập
và danh mục các nhóm tiền chấn(TC), dƣ chấn (DC) của các trận động đất
mạnh). Danh mục các trận động đất độc lập sẽ đƣợc dùng để nghiên cứu
đặc điểm hoạt động động đất và đánh giá độ lớn động đất cực đại khu vực
Biển Đông bằng phƣơng pháp GEV nhằm kiểm tra và so sánh các kết quả
đánh giá Mmax cũng nhƣ đánh giá tính khả thi của phƣơng pháp này. Còn
danh mục các nhóm TC - DC sẽ đƣợc dùng để nghiên cứu chi tiết diễn biến
không gian thời gian và quá trình phát triển trong vùng nguồn của các trận
động đất mạnh.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Làm sáng tỏ các đặc điểm hoạt động động đất khu vực Biển Đông và
đánh giá magnitude động đất cực đại khu vực Biển Đông nói chung, nghiên
cứu chi tiết một số trận động đất mạnh nói riêng trên cơ sở danh mục động
đấtmới và thống nhất cho khu vực Biển Đông.
3. Nhiệm vụ của luận án

4
Đề tài tập trung vào bốn nhiệm vụ chính nhƣ sau:
- Thành lập danh mục động đấtthống nhất khu vực nghiên cứu.
- Phân tích các đặc điểm hoạt động động đất khu vực Biển Đông bằng
cách xem xét phân bố chấn tâm động đất trong không gian, phân bố động
đất cực đại theo thời gian, tần suất xuất hiện động đất, mức đại diện của
động đất, tiến trình thời gian động đất.
- Nghiên cứu chi tiết và làm sáng tỏ quá trình trong vùng nguồn một
số trận động đất mạnh thuộc khu vực Biển Đông.
- Đánh giá Mmax cho khu vực Biển Đông bằng phƣơng pháp phân bố
cực trị tổng quát. Trên cơ sở các kết quả này, tiến hành so sánh với các kết
quả từ các công bố trƣớc đây để kiểm tra tính phù hợp của phƣơng pháp
phân bố cực trị tổng quát.
4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tƣợng nghiên cứu: Đặc điểm hoạt động động đất và khả năng
phát sinh động đất cực đại.
- Phạm vi nghiên cứu:
+ Phạm vi thu thập số liệu:  = 11,20
S - 35,5°N;  = 92,5°E - 1320
E.
+ Phạm vi khu vực Biển Đông:  = 50
S - 30°N;  = 100°E - 1270
E.
5. Điểm mới của luận án
- Thành lập đƣợc danh mục động đấtmới và thống nhất cho khu vực
Biển Đông giai đoạn 1900 - 2017 với magnitude 3 ≤ Mw≤ 8,5.
- Làm sáng tỏ quá trình trong vùng nguồn của 6 trận động đất mạnh
trên cơ sở xem xét phân bố không gian, thời gian của các đám mây dƣ chấn
của chúng. Khẳng định đƣợc sự tồn tại của một đứt gãy giả định, phác thảo
đƣợc ba đoạn đứt gãy giả định khác.
- Đã đánh giá trị magnitude động đất cực đại khu vực Biển Đông trên
cơ sở áp dụng quy luật phân bố cực trị tổng quát (GEV) là Mw= 8.7 trong
vòng 100 năm kể từ năm 2017 với xác suất 0.8.
6. Luận điểm bảo vệ

5
- Luận điểm 1: Tính mới và tính thống nhất củadanh mục động đất
khu vực Biển Đôngđƣợc thành lập trên cơ sở quy chuẩn độ lớn động đất về
một thang magnitude mômenMwduy nhấtgiai đoạn 1900 - 2017 (3 ≤ Mw≤
8,5).Trên cơ sở danh mục nhận đƣợc, tính địa chấn khu vực Biển Đông
đƣợc làm sáng tỏ với các đặc trƣng:Mức đại diện động đất Mw=4,7;Phần
lớn các trận động đất xảy ra ở trong lớp vỏ Trái đất với độ sâu dƣới
75km;Chu kỳ lặp lại động đất mức Mmax 7,5 trong khu vực nghiên cứu là
3-5 năm.
- Luận điểm 2: Giá trị độ lớn động đất cực đại khu vực Biển
Đôngtheo phƣơng pháp cực trị tổng quátlà Mw= 8,7 trong vòng 100 năm kể
từ năm 2017 với xác suất 0,8.Đây là thông số đầu vào quan trọng trong
đánh giá nguy hiểm sóng thần khu vực Biển Đông. Kết quả này tƣơng đồng
với các kết quả nghiên cứu trƣớc đây nhƣng khác căn bản bởi thời gian dự
báo xác định.
7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Ý nghĩa khoa học
Danh mục động đấtkhu vực Biển Đông đƣợc thành lập trong luận án
mang tính khoa học và cập nhật số liệu đến hết năm 2017 sẽ là cơ sở dữ
liệu quan trọng phục vụ cho nhiều nghiên cứu khác nhau nhƣ phân vùng
động đất, đánh giá nguy hiểm động đất, sóng thần,..v.v.
Các kết quả nghiên cứu một mặt đã làm sáng tỏ đặc điểm hoạt động
động đất khu vực Biển Đông, mặt khác, chúng là tài liệu tham khảo quan
trọng cho nhiều nghiên cứu khác nhau trong các lĩnh vực khoa học Trái đất,
xây dựng, giao thông, quốc phòng.
Kết quả đánh giá, dự báo Mmax bằng phƣơng pháp cực trị tổng quát
không những cho thấy khu vực Biển Đông tiềm ẩn nguy cơ phát sinh động
đất mạnh M 8,7 mà còn khẳng định tính khả thi của phƣơng pháp này nói
chung, đối với khu vực Biển Đông nói riêng.
Ý nghĩa thực tiễn

6
Kết quả dự báo Mmax trong tƣơng lai có ý nghĩa quan trọng để định
hƣớng việc lựa chọn độ lớn cực đại đầu vào cho các mô hình cảnh báo sóng
thần hiện có. Đồng thời đây là cơ sở khoa học cho các cơ quan chức năng
quy hoạch các công trình trên biển và ven biển đảm bảo an toàn và hiệu
quả.
Việc vạch ra đƣợc các đoạn đứt gãy giả định và khẳng định đƣợc một đứt
gãy giả định là đứt gãy hoạt động có ý nghĩa thực tiễn trong khoa học địa chất.
8. Cấu trúc của luận án
Luận án gồm phần mở đầu, 4 chƣơng, kết luận, kiến nghị, danh mục tài
liệu tham khảo và phụ lục. Toàn bộ luận án đƣợc trình bày trong 114 trang
giấy khổ A4 với 49 hình vẽ và 14 bảng. Các chƣơng trong luận án:
- Chƣơng 1: Giới thiệu tổng quan về các nghiên cứu đặc điểm hoạt
động động đất, dự báo động đất, các thành tựu đã đạt đƣợc cùng với những
hạn chế. Làm rõ tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu.
- Chƣơng 2: Bao gồm hai nội dung, một là trình bày về các nguồn số
liệu động đất đƣợc thu thập, hai là trình bày các phƣơng pháp để thu thập,
xử lý số liệu động đất, phƣơng pháp cửa sổ không thời gian để tách TC -
DC, các phƣơng pháp thống kê để đánh giá tính địa chấn và phƣơng pháp
GEV dự báo độ lớn động đất cực đại.
- Chƣơng 3: Dành cho việc thành lập danh mục động đất
(DMĐĐ)thống nhất khu vực Biển Đông trên cơ sở thiết lập các hàm tƣơng
quan giữa các loại magnitude khác nhau để thống nhất magnitude động đất
về một thang độ lớn moment duy nhất (Mw). Để đảm bảo tính độc lập của
các sự kiện, đã tiến hành tách các nhóm TC, DC bằng phƣơng pháp cửa sổ
không gian thời gian.
- Chƣơng 4: Làm sáng tỏ đặc điểm hoạt động động đất khu vực Biển
Đông trên cơ sở xem xét phân bố chấn tâm động đất trong không gian,
phân bố động đất cực đại theo thời gian, tần suất xuất hiện động đất, mức

7
đại diện của động đất, tiến trình thời gian động đất. Trên cơ sở phân tích
diễn biến không gian, thời gian của các loạt TC, DC từ 6 trận động đất
mạnh khu vực Biển Đông làm sáng tỏ quá trình phát triển trong vùng
nguồn của chúng. Trên cơ sở áp dụng phƣơng pháp GEV cho tập số liệu từ
DMĐĐ thống nhất, đã tiến hành đánh giá độ lớn động đất cực đại khu vực
Biển Đông nói chung, cho vùng Philippine nói riêng và kiểm tra tính phù
hợp của phƣơng pháp phân bố cực trị tổng quát trên cơ sở so sánh các kết
quả nhận đƣợc với các kết quả từ các công bố trƣớc đây.

8
CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ĐỘNG ĐẤT
KHU VỰC BIỂN ĐÔNG VÀ LÂN CẬN
Hoạt động kiến tạo địa động lực hiện đại là một trong các nguyên nhân
chính gây ra động đất. Vì vậy, để nghiên cứu tính địa chấn và đánh giá độ
lớn động đất cực đại cho một khu vực bất kì cần phải đánh giá sơ bộ các
đặc điểm kiến tạo địa động lực hiện đại khu vực đó.
1.1. Đặc điểm kiến tạo - địa động lực hiện đại khu vực Biển Đông và
kế cận
Động đất thƣờng là kết quả của sự giải phóng đột ngột năng lƣợng
trong vỏ trái đất. Năng lƣợng này đƣợc tích lũy từ những hoạt động kiến
tạo địa động lực hiện đại không chỉ trong khu vực nghiên cứu mà còn cả
những vùng lân cận. Do vậy khi nghiên cứu đặc điểm hoạt động động đất
khu vực Biển Đông (BĐ) cần xem xét khu vực này trong bình đồ kiến trúc
hiện đại của khu vực rộng hơn, khu vực Đông Nam Á. Đông Nam Á
(ĐNA) đƣợc đánh giá là nơi có các hoạt động kiến tạo, địa động lực mạnh,
đa dạng, phức tạp (Nguyễn Kim Lạp, 1983, 1986; Hayes D. E, 1980;
Taylor B. and Hayes D. E, 1980; Xia K. and Huang C., 1994; Ngo Thi Lu,
2003; Ngô Thị Lƣ, Rogozhin E.A, 2008a, 2008b; Cao Đình Triều và nnk,
2009a, 2009b; Phan Trọng Trịnh 2010b; Lê Huy Minh và nnk, 2014).
Trên cơ sở phân tích tính địa chấn và các hoạt động kiến tạo địa động
lực hiện đại, các tác giả Ngô Thị Lƣ và Rogozhin E.A đã thành lập sơ đồ
địa động lực hiện đại khu vực ĐNA (hình 1.1). Trong công trình này, khu
vực ĐNA đƣợc chia thành 6 khối: I. Tibet-Hymalaya, II. Đông nam Trung
Quốc, III. Đông Dƣơng, IV-Biển Nam Trung Quốc, V- Thềm Sunda, VI.
Kalimantan-Java. Sự dịch chuyển tƣơng đối của các khối này khá đa dạng
cả về hƣớng và độ lớn. Điểm đáng chú ý trong công trình này là các tác giả
đã xây dựng sơ đồ phân bố chấn tâm các trận động đất mạnh và diễn biến

9
không gian-thời gian của quá trình DC chính động đất Sumatra ngày
26.12.2004 để xác định đƣợc hƣớng phát triển ứng suất của các khối mảng.
Hình 1.1: Sơ đồ địa động lực hiện đại Đông Nam Á
(Ngô Thị Lư, Rogozhin E.A, 2008b).
Chú thích cho hình 1.1:
1-Chấn tâm các trận động đất mạnh và số thứ tự của chúng: a- thiếu lời

10
giải cơ cấu chấn tiêu, b- với lời giải cơ cấu chấn tiêu (vùng gạch-vùng sóng
nén); 2, 3- kích thƣớc và hình dạng của vùng chấn tiêu động đất với hƣớng
phân bố đám mây tiền chấn và dƣ chấn: 2- theo không gian, 3- theo tiến
trình thời gian; 4, 5- các đứt gãy chính, hoạt động trong Kainozoi muộn: 4-
Dịch chuyển ngang (a-Đới Benhiop, b- sụt lún khác); 6- các cấu trúc giãn:
a- Rãnh sâu ven biển, b- Bể trầm tích trong giới hạn lục địa và thềm lục
địa; 7- Vành đai hố nƣớc sâu ven bờ biển; 8, 9- Các vec tơ dịch chuyển: 8-
của mảng thạch quyển chính, 9- của các khối phần đông nam mảng Âu-Á.
Các mảng chính đƣợc ký hiệu bằng các chữ: EU- Âu-Á, IN- Ấn-Úc, P-Thái
Bình Dƣơng, PH-các vi mảng Phillipine. Các chữ số La Mã ký hiệu cho
các khối: I. Tibet-Hymalaya, II.Đông nam Trung Quốc, III. Đông Dƣơng,
IV-Biển Nam Trung Quốc, V- Thềm Sunda, VI. Kalimantan-Java. Các số
trong các ô vuông ký hiệu cho các đứt gãy: 1-Sụt lún tiếp giáp chính, 2-
Siaoiang, 3- Phancheng-Línan, 4- Đông Giang-Chingiangpy, 5- Sông
Hồng, 6- Sagaing, 7- Xuyên Đông Dƣơng, 8- Phillipine, 9- Hainanh-
Natuna, 10- Tuyến Lupar, 11- Sorong, 12- Semanko, 13- Sulavesi Palavan.
Trên hình 1.1 cũng cho thấy BĐ là phần trung tâm của ĐNA do đó BĐ
chịu tác động kiến tạo nhiều chiều và các bối cảnh địa động lực phức tạp
trong không gian và theo thời gian. Một mặt BĐ thuộc phần rìa Đông Nam
của mảng thạch quyển lục địa Âu - Á, nơi có sự giáp nối và cùng tác động
của các mảng thạch quyển Thái Bình Dƣơng và mảng Ấn - Úc. Mặt khác,
nó nằm trong đai động Tây Thái Bình Dƣơng, nơi đã và đang xảy ra quá
trình tiêu biến của vỏ đại dƣơng dƣới gầm lục địa Âu - Á (Lê Duy Bách,
2013).
Đặc trƣng động học của khu vực BĐ và kế cận đƣợc các tác giả
Nguyễn Văn Lƣơng và Cao Đình Triều nghiên cứu thông qua việc phân
tích số liệu cơ cấu chấn tiêu của 20 trận động đất 3.6 ≤ M ≤ 6.8 giai đoạn
1903 - 2006. Các hình thái phân bố ứng suất kiến tạo trong khu vực này

11
đƣợc thể hiện nhƣ hình 1.2 (Nguyễn Văn Lƣơng và Cao Đình Triều, 2014).
Hình 1.2: Đặc điểm phân bố ứng suất kiến tạo khu vực Biển Đông và
lân cận (Nguyễn Văn Lương và Cao Đình Triều, 2014).
Gần đây, sự phát triển bùng nổ của công nghệ viễn thám đã tạo cho các
nhà khoa học một công cụ hữu dụng để nghiên cứu sự dịch chuyển và biến
dạng vỏ trái đất. Trên cơ sở sử dụng các số liệu đo lặp lƣới GPS (Hệ thống
Định vị Toàn cầu-Global Positioning System) trong thời gian 4/2007-
4/2010 và 2012-2013, các tác giả đã nhận đƣợc các kết quả tính toán với sai
số nhỏ và cho phép đánh giá biến dạng khu vực Biển Đông Việt Nam với

12
một số đặc trƣng chính (Phan Trọng Trịnh và nnk, 2010a, 2010b, 2011,
2012; Lê Huy Minh và nnk, 2014) (hình 1.3):
- Biến dạng của khu vực BĐ chịu sự chi phối chủ yếu do sự đụng độ
giữa mảng Ấn Úc và mảng Âu Á với tốc độ biến đổi 2-15 nm/năm.
- Phía Bắc BĐ đang đóng lại theo phƣơng Tây Tây Bắc-Đông Đông
Nam với tốc độ cỡ 77mm/năm. Mảng Bắc BĐ cắm dƣới Philippine tại
trũng Manila về phía Đông-Đông Nam với tốc độ dịch chuyển không đều
30-39 mm/năm về phía Đông và 8-11 mm/năm về phía Nam.
- Phía Nam BĐ có tốc độ biến đổi nhỏ hơn phía Bắc và có hƣớng dịch
chuyển về phía Đông Nam với tốc độ 22 mm/năm về phía Đông và 7-11
mm/năm về phía Nam.
- Vùng Nam và Tây Nam BĐ hầu nhƣ không bị biến đổi lớn (đứt gãy
110 nếu đang hoạt động thì tốc độ dịch chuyển cũng rất nhỏ).
Hoạt động động đất, núi lửa và kiến tạo trẻ là minh chứng rõ ràng và cụ
thể về mức độ hoạt động của đứt gãy, đặc biệt là các đứt gãy hoạt động
trong hiện tại, đó là một tiêu chí quan trọng để xác định một đứt gãy có
phải là đứt gãy hoạt động và là đứt gãy sinh chấn hay không.
Các hệ thống đứt gãy hoạt động trên BĐ đƣợc nghiên cứu từ rất sớm.
Ban đầu là những công trình điều tra nghiên cứu về địa chất kiến tạo BĐ
Việt Nam và sau này là BĐ (Taylor B. and Hayes D.E.,1980; Bùi Công
Quế và Phạm Tiến Long, 1995;Bùi Công Quế và Phùng Văn Phách, 2001;
Bùi Công Quế và nnk, 2014; Le Van De (1986), Phan Văn Quýnh và Võ
Năng Lạc (1996),Tønnesson and Stein (2005), Galgana et al (2007), Hsu,
Y. J. (2009), Phạm Năng Vũ (2007), Phạm Năng Vũ và nnk (2008),
Nguyễn Văn Lƣơng và nnk (2003, 2005, 2013, 2014), Phùng Văn Phách và
nnk (2008), Cao Đình Triều và nnk (2013), Phan Trọng Trịnh& nnk
(2010), Dƣơng Quốc Hƣng và nnk (2013), Bùi Nhị Thanh (2012), Trần

13
Tuấn Dũng (2013), v.v…
Hình 1.3: Sơ đồ vận tốc chuyển dịch tuyệt đối trong IGS05 của các
trạm GPS trên Biển Đông (Phan Trọng Trịnh và nnk, 2011).
Các tác giả công trình (Phan Trọng Trịnh& nnk, 2010a, 2010b, 2012)
đã thu thập và kết hợp nhiều nguồn tài liệu khác nhau, đặc biệt là các số
liệu địa chấn dầu khí do các công ty tìm kiếm, thăm dò dầu khí trong và
ngoài nƣớc tiến hành ở vùng biển Việt Nam, các mặt cắt địa chấn nông

14
phân giải cao do nhiều cơ quan khác nhau thực hiện trong nhiều năm qua,
để thành lập sơ đồ phân bố các đứt gãy trẻ khu vực BĐ Việt Nam và các
vùng lân cận.
Trên cơ sở kế thừa và bổ sung vào các kết quả nghiên cứu trƣớc đây,
các tác giả Nguyễn Văn Lƣơng và Cao Đình Triều đã xác lập hệ thống các
đứt gãy chính khu vực BĐ và lân cận, bao gồm 37 đứt gãy, trong đó có 22
đứt gãy thuộc khu vực ven biển và thềm lục địa Việt Nam; 3 đứt gãy thuộc
khu vực Bắc BĐ (thềm lục địa Đông Nam Trung Quốc và 12 đứt gãy thuộc
các khu vực giữa và nam BĐ (Trũng sâu BĐ, các quần đảo Trƣờng Sa,
Hoàng Sa và thềm lục địa Nam BĐ). Chúng phát triển theo 3 hƣớng chính
Đông Bắc - Tây Nam và Đông Đông Bắc - Tây Tây Nam (19 đứt gãy), Tây
Bắc - Đông Nam (7 đứt gãy) và á kinh tuyến (12 đứt gãy) (Nguyễn Văn
Lƣơng và Cao Đình Triều, 2014) .
Tác giả Bùi Công Quế và cộng sự đã xem xét đặc điểm hoạt động địa
chấn cùng với các đặc điểm hoạt động kiến tạo, trên cơ sở đó đã xây dựng
đƣợc bản đồ các hệ thống đứt gãy hoạt động trên BĐ và kế cận (hình 1.4).
Các hệ đứt gãy chạy dọc theo rìa phía Đông và Đông Nam của BĐ gồm các
hệ đứt gãy Nam Đài Loan, Bắc Luzon, rãnh sâu Manila và Palawan -
Borneo. Các hệ đứt gãy này có độ dài hàng nghìn km, độ sâu đạt 200 km và
sâu hơn, góc cắm mặt đứt gãy thay đổi từ nghiêng lớn ở phần trên cho đến
gần thẳng đứng ở phần dƣới sâu. Đây là các hệ đứt gãy dạng đới hút chìm
với cơ chế địa động lực biến động theo bề mặt và theo chiều sâu nhƣng chủ
yếu là nén ép và nghịch chờm. Các hệ đứt gãy khác nhƣ hệ đứt gãy Bắc BĐ
phân bố trên rìa Bắc và Tây Bắc BĐ. Hệ đứt gãy trục tách dãn chạy dọc
theo vùng trung tâm BĐ và các hệ đứt gãy trên các vùng quần đảo Trƣờng
Sa, Hoàng Sa đều có phƣơng Đông Bắc-Tây Nam, có độ dài lớn, độ sâu
xuyên cắt vỏ trái đất, có cơ chế địa động lực chủ yếu là nén ép do trƣợt
bằng hoặc tách giãn cục bộ trên một số vùng hạn chế. Đáng chú ý là trên

15
bản đồ này, ngoài hệ thống các đứt gãy chính, các tác giả còn miêu tả cả sự
phân bố không gian của các chấn tâm động đất với các mức magnitude
khác nhau.
Từ hình 1.4 cho thấy, chấn tâm của hầu hết các trận động đất phân bố
dọc theo các đứt gãy chính hoặc tại nơi giao nhau của chúng,nhƣ hệ đứt
gãy máng sâu Manila, hệ đứt gãy Palawan-Borneo, đứt gãy Bắc Biển Đông
và đứt gãy 110.Đặc biệt chấn tâm của các trận động đất mạnh nhất tập
trung dọc đứt gãy Manila thuộc phía Đông Bắc khu vực BĐ.
Hình 1.4: Bản đồ các hệ đứt gãy hoạt động trên Biển Đông và kế cận
(Bùi Công Quế chủ biên, 2010).
Nhƣ vậy, qua các đặc điểm kiến tạo, địa động lực nêu trên cho thấy khu
vực BĐ là vùng có hoạt động kiến tạo, địa động lực phức tạp và tƣơng đối
tích cực. Đây là nguyên nhân chính làm cho khu vực này tiềm ẩn nguy cơ

16
động đất, sóng thần cao. Vì vậy, nghiên cứu tính địa chấn khu vực này từ
lâu đã dành đƣợc nhiều sự quan tâm của các tác giả trong và ngoài nƣớc.
Dƣới đây sẽ điểm qua về tình hình nghiên cứu tính địa chấn khu vực BĐ và
lân cận.
1.2. Tình hình nghiên cứu đặc điểm hoạt động động đất khu vực Biển
Đông.
1.2.1. Vài nét về việc thành lập danh mục động đất khu vực Biển Đông.
Để nghiên cứu về tính quy luật của bất kì hiện tƣợng tự nhiên nào thì
việc thiết yếu đầu tiên là thu thập số liệu về sự xuất hiện của các sự kiện đó
cùng với các thuộc tính của chúng. Nghiên cứu về động đất cũng không
ngoại lệ. Sự xuất hiện của động đất đƣợc ghi lại bởi ba loạt tham số là thời
gian (năm, tháng, ngày, giờ, phút, giây), vị trí (kinh độ, vĩ độ, độ sâu) và độ
lớn của động đất (magnitude). Việc thành lập DMĐĐ là việc tập hợp và
công bố các tham số nàytheo thứ tự thời gian. Cùng với sự phát triển của
khoa học công nghệ cũng nhƣ sự phát triển của khoa học tính toán thì việc
thành lập DMĐĐ ngày càng trở lên dễ dàng, nhanh chóng và chính xác
hơn. Tuy nhiên, việc tồn tại nhiều cách xác địnhđộ lớn động đất, với đa
dạng các loại máy mócđƣợc sử dụng ứng với những điều kiện nhất định của
mỗi quốc gia, mỗi tổ chức làm cho thông tin về động đất không phải lúc
nào cũng giống nhau cho cùng một trận động đất. Dƣới đây, NCS sẽ điểm
qua các cách xác địnhđộ lớn động đất phổ biến nhất và ƣu nhƣợc điểm của
từng cách xác định này.
Từ thế kỷ 19, ngƣời ta bắt đầu quy định cấp độ mạnh của động đất để
dễ hình dung mức độ nguy hiểm và đánh giá định lƣợng các ảnh hƣởng của
một trận động đất trên bề mặt trái đất, con ngƣời, và các yếu tố khác. Một
trong những thang địa chấn đầu tiên phản ánh cƣờng độ động đất là thang
Rossi- Forel 10 cấp độ đƣợc hai nhà địa chấn Rossi (ngƣời Italia) và Forel

17
(ngƣời Thuỵ Sĩ) đƣa ra vào năm 1878. Thang cƣờng độ này đã đƣợc nhà
nghiên cứu núi lửa Ý Giuseppe Mercalli chỉnh lý lại năm 1883 và 1902.
Vào năm 1902, thang đo Mercalli 10 cấp độ đã đƣợc nhà vật lý ngƣời Ý
Adolfo Cancani mở rộng lên tới mƣời hai cấp độ. Sau đó, nó đã đƣợc viết
lại bởi nhà địa vật lý Đức August Heinrich Sieberg và đƣợc biết đến nhƣ là
thang Mercalli-Cancani-Sieberg (MCS). Thang cƣờng độ này đã đƣợc
chỉnh lý và xuất bản bằng tiếng Anh bởi Harry O. Wood và Frank
Neumann, vào năm 1931, và đƣợc biết đến là thang Mercalli-Wood-
Neuman (MWN). Sau đó đƣợc cải tiến bởi Charles Richter, ngƣời sáng lập
ra thang cƣờng độ Richter. Thang này đƣợc biết đến ngày nay là thang
Modifid Mercalli (viết tắt là MM hoặc Io). Thang đo này sau đó tiếp tục
đƣợc cải tiến và phiên bản đƣợc dùng phổ biến nhất hiện nay là thang
MSK-64 do ba nhà khoa học Medvedev, Sponheuer, Karnik đề xuất vào
năm 1964.
Khi đánh giá mức độ ảnh hƣởng của trận động đất bằng các thang đo
cƣờng độ nhƣ ở trên không đòi hỏi bất kỳ phép đo cụ thể nào. Các nhà địa
chấn có thể sử dụng các thông tin từ báo chí, nhật ký thực địa, và các hồ sơ
lịch sử khác để đánh giá cƣờng độ các trận động đất trong quá khứ. Mặc dù
các thang đo cƣờng độ có hiệu quả để đo cƣờng độ trận động đất tại khu
vực có ngƣời ở của một quốc gia phát triển, nhƣng nó không đƣợc sử dụng
ở giữa sa mạc hay bất cứ nơi nào khác mà không có cây cối, nhà cửa.
Nhƣ vậy, bất kỳ trận động đất nào đều ghi nhận đƣợc nhiều giá
trị cƣờng độ tại những điểm quan sát khác nhau, nhƣng năng lƣợng của trận
động đất chỉ có một giá trị duy nhất. Tuy nhiên, việc xác định năng lƣợng
giải phóng từ một trận động đất là công việc khó khăn và phức tạp. Bởi
vậy, các nhà địa chấn thƣờng đánh giá năng lƣợng này thông qua một biến
trung gian là độ lớn của động đất hay còn gọi là magnitude động đất. Đến

18
lƣợt magnitude động đất cũng có nhiều thang magnitude, mà phổ biến nhất
là các thang: thang magnitude địa phƣơng (ML) hay còn gọi là thang
Richter, thang magnitude theo sóng mặt (Ms), thang magnitude theo sóng
khối (Mb), và thang magnitude moment Mw.
Cách tính độ lớn động đất đƣợc đề xuất lần đầu tiên bởi C.F. Richter -
nhà địa chấn Mỹ vào năm 1935 để đánh giá độ lớn cho những trận động đất
trung bình (độ lớn trong khoảng từ 3 đến 7) ở miền Nam California theo
công thức thực nghiệm nhƣ sau (Richter, 1935):
ML = log10 A - log10 A0 (1.1)
Trong đó A là biên độ lớn nhất của dao động nền đất đo bằng micron
trên băng ghi của máy đo chuẩn đặt cách chấn tâm 100 km.Công thức này
chỉ áp dụng đối với các chấn tiêu nông (động đất mặt có độ sâu chấn tiêu
nhỏ hơn 70 km tính từ mặt đất) và khoảng cách chấn tâm nhỏ hơn 1000km.
Do đó magnitude tính theo cách này đƣợc gọi là magnitude địa phƣơng
(local magnitude, ML). Những năm 30 của thế kỷ XX các trạm địa chấn ở
Mỹ phần lớn sử dụng máy ghi Wood-Anderson có độ khuếch đại lớn nhất
là 2800 lần, chu kỳ dao động riêng là 0,8 giây và hệ số tắt dần là 0,8 nên
máy chuẩn ở đây đƣợc hiểu là máy Wood-Anderson. Trên thực tế điều kiện
đặt trạm cách chấn tâm 100 km không thể thoả mãn, vì chúng ta chƣa biết
động đất sẽ xảy ra ở đâu, nên các nhà địa chấn phải tiến hành các tính toán
phức tạp để qui về khoảng cách chấn tâm 100 km. Ngoài ra, các nhà địa
chấn còn phải qui giá trị biên độ lớn nhất ghi đƣợc bởi các loại máy khác
nhau về máy ghi chuẩn theo định nghĩa của Richter.
Trên thực tế, mỗi khu vực có một điều kiện địa chất nhất định và
khoảng cách chấn tâm rất khác nhau đối với mỗi một trận động đất làm cho
sự tắt dần của sóng địa chấn theo khoảng cách là khác nhau. Do đó, vào
năm 1945, Gutenberg tiếp tục đề xuất công thức tính magnitude dựa trên

19
biên độ dao động cực đại theo phƣơng ngang của sóng bề mặt (Amax), đƣợc
ký hiệu là MS - magnitude theo sóng bề mặt (surface wave magnitude) có
chu kì 20 giây là (Gutenberg, 1945 a):
MS = log10 Amax + 1,656 log10∆ + 1,818 (1.2)
Trong đó, ∆ là khoảng cách chấn tâm có đơn vị là độ (1 độ gần bằng
111 km), Amax là biên độ dao động cực đại theo phƣơng ngang của sóng
mặt có đơn vị là μm. Công thức trên đƣợc thiết lập theo số liệu thu thập ở
trạm địa chấn Pasadena nên khi sử dụng nó cho các trạm khác cần có sự
thay đổi các hệ số sao cho phù hợp.
Nhiều công thức tính MS đã đƣợc đề xuất sau đó, một trong số đó là
công thức của Vanek và các cộng sự đƣa ra vào năm 1962 (Vanek et al.,
1962):
MS = log10(A/T)max + 1,66 log10∆ + 3,3 (1.3)
Trong đó, T là chu kì của sóng Rayleigh vào khoảng 10 giây đến 60
giây, ∆ là khoảng cách chấn tâm ở đơn vị độ với 200
≤∆≤ 1600
, độ sâu tối
đa của chấn tiêu động đất là 60 km.
Đến năm 1967, tổ chức quốc tế về địa chấn và vật lý bên trong Trái đất
đã chính thức công nhận công thức tính MS của Vanek là công thức đƣợc
sử dụng trong tổ chức này. Các năm sau đó, USGS và ISC cũng sử dụng
công thức này làm công thức chính thức để xác định MS của tổ chức mình
vào các năm 1968, 1978. Kể từ năm 1975, tỉ số (A/T)max không chỉ giới hạn
cho sóng Rayleigh mà cho tất cả các sóng mặt có chu kì khoảng 20 giây.
Việc sử dụng thang MS có hai điểm thuận lợi chính. Một là, kết quả
đƣợc lấy từ phép đo trực tiếp các đại lƣợng biên độ và chu kì từ băng sóng
mà không phải xử lý tín hiệu phức tạp nhƣ đối với việc sử dụng thang ML.
Hai là, cũng giống nhƣ công thức tính ML, công thức tính MS có ý nghĩa
trực quan. Tuy nhiên điểm hạn chế của thang MS là nó hoàn toàn mang tính

20
thực nghiệm mà không liên quan trực tiếp đến bản chất vật lý của động đất
và các hằng số không đƣợc chứng minh. Các phƣơng trình đƣợc sử dụng
không chính xác về thứ nguyên, cụ thể, A/T không có thứ nguyên nhƣng
vẫn lấy logarit.
Mặt khác, vì sóng mặt khó xác định đối với các trƣờng hợp chấn tiêu
sâu, vì vậy Gutenberg đề xuất thêm công thức xác định độ lớn dựa trên
biên độ cực đại và chu kỳ T của sóng khối. Độ lớn động đất xác định bằng
cách này đƣợc gọi là magnitude theo sóng khối (body wave magnitude), và
đƣợc ký hiệu là mB khi sử dụng máy địa chấn chu kì cỡ 10 giây, hoặc
mbkhi sử dụng máy địa chấn chu kì cỡ 1 giây (Gutenberg, 1945 b):
mB = log10 (A/T) + Q(∆,h) (1.4)
Trong đó Q là hàm hiệu chỉnh phụ thuộc khoảng cách chấn tâm, độ sâu
chấn tiêu và đƣợc cho sẵn bằng bảng số. Bảng số này đƣợc Gutenberg và
Richter hiệu chỉnh vào năm 1956 (Gutenberg and Richter, 1965). Theo
nghiên cứu của Abe, giữa mb và mB có mối liên hệ tuyến tính: mB = 1,5mb -
2,2 (Abe, 1981).
Điểm chung của các công thức xác định magnitude động đất (1.1- 1.4)
ở trên là độ lớn của động đất đƣợc xác định theo biên độ dao động cực đại
của sóng đến trạm trong khoảng thời gian xác định. Cách xác định nhƣ vậy
đƣợc tiến hành khá dễ dàng và trực tiếp thông qua các máy địa chấn. Đồng
thời, các công thức này tỏ ra phù hợp khi xác định magnitude của những
trận động đất yếu và vừa. Còn với động đất mạnh có bƣớc sóng dài thì máy
địa chấn hầu nhƣ không ghi đƣợc đúng giá trị biên độ cực đại của sóng. Do
đó, các giá trị magnitude ML, MS, mB, mb bị bão hòa ở giá trị lớn, tức là có
một giá trị mà độ lớn của các trận động đất mạnh gần nhƣ cùng cƣờng độ.
Các giá trị bão hòa của ML, MS, mb tƣơng ứng lần lƣợt là 6,8; 8,0; 7,0
(Sankar et al., 2017).

21
Hiện nay, công thức đƣợc sử dụng phổ biến và có tính chất tổng quát
hơn cả đƣợc đề xuất bởi Kanamori (Kanamori, 1977):
MW = log10 M0 / 1,5 - 6,03 (1.5)
Với M0 = μDS: là mômen địa chấn, các đại lƣợng μ, D, S, lần lƣợt là độ
rắn chắc của đất đá, độ chuyển dời và diện tích vùng đứt gãy tƣơng ứng.
Với cách xác định độ lớn động đất bằng công thức (1.5) ở trên thì giá trị
độ lớn động đất đƣợc quy đổi từ mômen địa chấn, là đại lƣợng không dễ
dàng xác định chính xác và nhanh chóng. Do vậy, trong những thông báo
địa chấn sớm nhất sau khi động đất xảy ra của các cơ quan chức năng, thì
magnitude moment không phải là ƣu tiên mà là magnitude địa phƣơng.
Việc xác định độ lớn động đất thông qua moment địa chấn thể hiện bản
chất vật lýcủa động đất vì nó liên hệ mật thiết với các yếu tố địa chất xung
quanh vùng nguồn xảy ra động đất. Ngoài ra, thang Mw không bị bão hòa
nhƣ các thang ML, MS, mB, mb. Do đó, thang Mwthƣờng đƣợc sử dụng cho
việc xác định độ lớn của các trận động đất mạnh phục vụ nghiên cứu đánh
giá động đất cực đại cũng nhƣ độ nguy hiểm động đất và cảnh báo sóng
thần. Chính vì vậy, trong luận án này, các giá trị độ lớn động đất sẽ đƣợc
quy chuẩn về thang Mw cho toàn bộ danh mục động đất khu vực nghiên
cứu.
Để quy chuẩn các loại magnitude khác nhau về thang Mw cần xác định
đƣợc hàm tƣơng quan giữa chúng. Đã có nhiều công trình nghiên cứu về
mối tƣơng quan giữa các giá trị magnitude khác nhau cho nhiều DMĐĐ
khác nhau. Mối liên hệ thực nghiệm giữa hai hay nhiều loại magnitude
trong các nghiên cứu này thƣờng đƣợc thể hiện dƣới dạng phƣơng trình hồi
quy tuyến tính bậc nhất (Gutenberg and Richter, 1956; Papazachos et al,
1997; Ngo Thi Lu, 1999; Ngô Thị Lƣ, 2003, Lê Tử Sơn, 2008; ...v.v) hoặc
bậc hai (Gutenberg and Richter, 1956; Ekstrom and Dziewonski, 1988).

22
Theo đó, các phƣơng trình tƣơng quan giữa các loại magnitude khác nhau
đã nhận đƣợc bởi các tác giả khác nhau nhƣ sau:
Trong nghiên cứu (Gutenberg and Richter, 1956), các tác giả đã đƣa ra
các hàm tƣơng quan nhƣ sau:
Mb = 0,63 Ms +2,5; (1.6)
Ms = 1,27 (ML - 1) - 0,016 ML
2
; (1.7)
Từ 395 trận động đất vùng biển Aegean và lân cận giai đoạn 1981 -
1993, Papazachos và các cộng sự đã thiết lập đƣợc hàm tƣơng quan
(Papazachos et al, 1997):
ML = (0,58 ± 0,02) Ms + 2,14± 0,07; (3,0 ≤ Ms ≤ 6,0) (1.8)
Theo số liệu của 119 trận động đất khu vực ĐNA, giai đoạn 1970 -
1993 tác giả Ngô Thị Lƣ đã đề xuất một loạt các hàm tƣơng quan (Ngo Thi
Lu, 1999), theo đó:
Msh = 0.79 Mb + 1,35; (1.9)
(với Msh là magnitude đƣợc tính theo biên độ trên thành phần nằm
ngang của sóng mặt)
Còn trong công trình (Ngô Thị Lƣ, 2003), theo số liệu của 111 trận
động đất lãnh thổ Việt Nam và lân cận, giai đoạn 1976 - 2002, hàm tƣơng
quan giữa magnitude theo sóng khối (Mb) và magnitude theo khoảng lâu
của dao động sóng (MT) đã đƣợc xây dựng nhƣ sau:
Mb = 0,89 MT + 0,42;
(1.10)
Trong đó, MT đƣợc tính theo khoảng lâu của dao động sóng (đƣợc tính
từ thời điểm tới của sóng P đến khi kết thúc dao động trên băng ghi).
Trong công trình (Lê Tử Sơn, 2008), với chu kì số liệu giai đoạn 1996 -
2002 ghi nhận đƣợc ở các trạm động đất Hà Nội và Điện Biên gồm 92 trận
động đất địa phƣơng, tác giả đã thiết lập đƣợc hàm tƣơng quan giữa ML và

23
MD (một kí hiệu khác của magnitude theo khoảng lâu của dao động sóng)
nhƣ sau:
ML = 0,877 MD +0,460; (1.11)
Trong công trình (Scordislis, 2006), tác giả đã đề xuất hàm tƣơng quan
giữa magnitude Mw với magnitude mb:
Mw = 0,85(±0,04) mb + 1,03(± 0,23)
(1.12)
Với 3,5 ≤ mb ≤ 6,2
Trong công trình của Dietrich Stromeyer và các cộng sự, hàm tƣơng
quan giữa các giá trị Mw và ML cho tập số liệu về độ lớn động đất ở Thụy
Sĩ đƣợc chia nhỏ thành 3 khoảng: khoảng ML<2, đồ thị là hàm bậc nhất,
khoảng 2 ≤ ML ≤ 4 đồ thị là hàm bậc hai, và khoảng ML>4 đồ thị là hàm
bậc nhất(Dietrich Stromeyer et al., 2004). Cách phân khoảng này giúp tăng
độ chính xác của các kết quả biểu diễn.
Mới đây, trong công trình (Sankar Kumar Nath et al, 2017), các tác giả
đã xây dựng 15 hàm tƣơng quan giữa các loại magnitude khác nhau công
bố bởi ISC và USGS cho DMĐĐ khu vực Nam Á giai đoạn 1900 - 2014
bằng phƣơng pháp phân tích hồi quy trực giao chuẩn với các dạng hàm số
bậc nhất. Quan hệ giữa 2 loại magnitude bất kỳ đa phần đƣợc biểu diễn bởi
cùng một hàm số, nhƣng cũng có khi nó đƣợc biểu diễn bởi hai hoặc ba
hàm số khác nhau do tác giả tách các dải magnitude thành hai hoặc ba dải
nhỏ, ví dụ (Sankar Kumar Nath et al, 2017):
mb,ISC = 0,962 ML,ISC - 0,000 với 2,0 ≤ ML ≤ 4,5 và
mb,ISC = 1,177 ML,ISC -1,393với 4,6 ≤ ML ≤ 7,6
Theo đánh giá độc lập từ các tác giả Deniz và Das, sử dụng phƣơng
pháp phân tích hồi quy trực giao chuẩn để tìm mối quan hệ giữa 2 tập số

24
liệu cho kết quả tốt hơn phƣơng pháp bình phƣơng tối thiểu và phƣơng
pháp bình phƣơng tối thiểu nghịch đảo (Deniz and Yucemen, 2010; Das
Ranjit et al, 2011). Tuy nhiên, ba phƣơng pháp phân tích hồi quy ở trên cho
kết quả sai khác không nhiều. Trong khi đó, phƣơng pháp bình phƣơng tối
thiểu đƣợc sử dụng phổ biến hơn cả.Do vậy trong luận án này, phép phân
tích hồi quy bằng phƣơng pháp bình phƣơng tối thiểu sẽ đƣợc áp dụng để
tìm mối quan hệ giữa các loại magnitude động đất chính trong DMĐĐ khu
vực BĐ giai đoạn 1900 - 2017.
Ngoài việc thống nhất thang đo độ lớn động đất, còn cần phải thống
nhất DMĐĐ về thời gian và tọa độ xảy ra động đất. Đã có nhiều tác giả tiến
hành thống nhất DMĐĐ nhƣ trong luận án tiến sĩ của Trần Thị Mỹ Thành,
khi tác giả đánh giá độ nguy hiểm địa chấn lãnh thổ Việt Nam và lân cận,
tác giả có nêu DMĐĐ đƣợc thành lập trong công trình này sau khi thống
nhất hóa (Trần Thị Mỹ Thành, 2002). Đáng tiếc là tác giả đã không trình
bày rõ đã thống nhất những tham số gì và bằng phƣơng pháp nào.
Trong một vài công trình khác, tác giả Cao Đình Triều và cộng sự đã
thống nhất ba DMĐĐ công bố bởi ISC, NEIC và NOAA cho khu vực
ĐNA(Cao Đình Triều và nnk, 2009a; Cao Đình Triều và nnk, 2009b ),
hoặc cho lãnh thổ Việt Nam (Cao Đình Triều và nnk, 2007), bằng cách loại
bỏ những trận động đất đƣợc xem là trùng nhau bởi chƣơng trình EDCAT
và CATAL. Các trận động đất đƣợc xem là trùng nhau khi khoảng cách
chênh lệch về thời gian T = 1 phút; tọa độ chấn tâm động đất chênh nhau
trong vòng 0.1° theo kinh độ và vĩ độ (Cao Đình Triều và nnk, 2009a; Cao
Đình Triều và nnk, 2009b). Cách thống nhất này mới chỉ đề cập đến ba
thông số động học của động đất (T, , ) mà chƣa đề cập đến việc thống
nhất thông số động lực của động đất (M). Thêm nữa, quy tắc này đƣợc tập
thể tác giả đƣa ra mà không có bất kì sự lý giải thỏa đáng nào.

25
Để khắc phục những hạn chế nhƣ đã nêu ở trên thì cần phải đƣa ra
những quy tắc cụ thể dựa trên cơ sở khoa học hoặc thực nghiệm trƣớc khi
nghiên cứu tính địa chấn và những vấn đề liên quan cho một khu vực bất kì.
Điều này về cơ bản đã đƣợc giải quyết trong một loạt các công trình của tác
giả Ngô Thị Lƣ (1999, 2000, 2003, 2005b). Tác giả đã đề xuất và thực hiện
một loạt các cách tiếp cận có tính phƣơng pháp luận để thành lập DMĐĐ
thống nhất đối với các khu vực khác nhau nhƣ miền Bắc Việt Nam, lãnh
thổ Việt Nam, hoặc khu vực ĐNA. Tác giả đã thiết lập các mối tƣơng quan
giữa các loại magnitude khác nhau để thống nhất magnitude, xây dựng các
ranh giới cửa sổ không gian - thời gian để tách các nhóm TC và DC từ
DMĐĐ thống nhất (Ngô Thị Lƣ, 1996, 2000, 2003, 2005b; Ngo Thi Lu and
Nguyen Quang, 1997; Ngô Thị Lƣ và Nguyễn Quang, 1998). Tuy nhiên,
điểm hạn chế trong các nghiên cứu này là số liệu thu thập đƣợc còn rất hạn
chế, điển hình nhƣ DMĐĐ lãnh thổ ĐNA giai đoạn 1970-1993 chỉ gồm 119
trận động đất có cả magnitude theo sóng khối - Mbvà magnitude theo thành
phần nằm ngang của sóng mặt - Msh (Ngo Thi Lu and Nguyen Quang,
1997). Để làm phong phú nguồn số liệu phục vụ nghiên cứu, trong luận án
này NCS sẽ thu thập và sử dụng số liệu động đất hoàn toàn bằng máy đƣợc
công bố bởi nhiều tổ chức khác nhau cho khu vực Biển Đông và lân cận.
1.2.2. Tình hình nghiên cứu về đặc điểm hoạt động động đất khu
vực Biển Đông.
Nghiên cứu đặc điểm hoạt động động đất có ý nghĩa quan trọng trong
việc dự báo, cảnh báo động đất, sóng thần khu vực BĐ. Các nghiên cứu về
đặc điểm hoạt động động đất khu vực BĐ rất phong phú và đa dạng. Trong
đó có các nghiên cứu trên diện hẹp hơn nhƣ là các vùng thuộc khu vực BĐ,
hoặc các nghiên cứu trên vùng rộng hơn, chứa BĐ nhƣ là một khu vực
thành phần của nó.
Ngay từ những năm 1965, tính địa chấn vùng ven biển miền Trung và

26
Nam Trung Bộ Việt Nam đã đƣợc xem xét trong mối liên quan với hoạt
động núi lửa và các biểu hiện bazan trẻ trong công trình nghiên cứu của
Saurin (Saurin, 1965). Đây có thể coi là những mảnh ghép đầu tiên góp
phần tái hiện bức tranh về tính địa chấn khu vực BĐ sau này.
Năm 1979, Nguyễn Hải đã xem xét sơ bộ tần suất biểu hiện hoạt động
động đất trên lãnh thổ ĐNA. Trong công trình này, các kết luận đƣợc nêu
ra mang tính lý thuyết và mới dừng lại ở mức phản ánh đặc trƣng khái quát
mà chƣa phản ánh đƣợc tính quy luật của hoạt động địa chấn khu vực
ĐNA.
Cũng trong thời gian này, Phạm Văn Thục trong tuyển tập “Các kết quả
nghiên cứu Vật lý Địa cầu năm 1979” trên cơ sở số liệu động đất giai đoạn
1912-1976 gồm 386 trận động đất với M ≥ 5.0, tác giả đã thành lập DMĐĐ
khu vực ĐNA và đánh giá một số đặc điểm hoạt động động đất khu vực
này(Phạm Văn Thục, 1979). Tuy nhiên khi sử dụng số liệu động đất, các
tác giả đã sử dụng đồng thời cả số liệu lịch sử lẫn số liệu máy và cũng
không có sự thống nhất hóa các tham số trong DMĐĐ (thống nhất về địa
niên biểu, vị trí, độ lớn động đất).
Năm 1998, Nguyễn Hồng Phƣơng đã thành lập DMĐĐ khu vực ven
biển và thềm lục địa Đông Nam Việt Nam giai đoạn 1903 - 1993, gồm 64
trận động đất đƣợc ghi nhận bằng máy. Tuy nhiên trong danh mục này có
11 trận động đất có độ lớn không xác định.
Cũng nghiên cứu khu vực này, gần đây trong luận án tiến sĩ của mình,
tác giả Bùi Nhị Thanh đã chính xác hóa 12 đứt gãy sinh chấn khu vực này.
Trong đó, các đứt gãy 110, Mãng Cầu - Phú Quý, Thuận Hải - Minh Hải,
Đông Côn Sơn có thể tiềm ẩn động đất 5.5≤ M max ≤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 (Bùi Nhị Thanh, 2012).
Điểm mới đáng chú ý trong công trình này là trƣờng ứng suất kiến tạo khu

27
vực thềm lục địa Đông Nam Việt Nam lần đầu tiên đƣợc nghiên cứu theo
số liệu động đất, núi lửa và địa vật lý giếng khoan làm cho các kết quả nhận
đƣợc trong luận án có độ tin cậy cao.
Một số tác giả khác đã dành nhiều quan tâm cho việc nghiên cứu phân
vùng động đất lãnh thổ Việt Nam và lân cận (Trần Thị Mỹ Thành, 2002;
Nguyễn Hồng Phƣơng, 1998, 2004; Phạm Văn Thục và Nguyễn Thị Kim
Thanh, 2004; Cao Đình Triều, 2002, 2013). Có thể nói bản đồ phân vùng
động đất Việt Nam đƣợc thực hiện lần đầu tiên ở Việt Nam vào năm 1985.
Bản đồ này đã phân chia các vùng nguồn phát sinh động đất mạnh với độ
lớn động đất cực đại tƣơng ứng. Ngoài ra, trong nghiên cứu này, các tác giả
đã xác định đƣợc độ sâu chấn tiêu trung bình toàn khu vực và đồ thị lặp lại
động đất khu vực nghiên cứu.
Hình 1.5: Sơ đồ các vùng nguồn động đất có khả năng gây sóng thần trên

28
Biển Đông (Nguyen Hong Phuong and Bui Cong Que, 2012).
Hình 1.6: Tính địa chấn khu vực Biển Đông và lân cận (Xu,2014).
Phạm Văn Thục và Nguyễn Thị Kim Thanh tiến hành đánh giá phân
vùng động đất BĐ Việt Nam và ven bờ tỷ lệ 1 :1.000.000. Dựa trên DMĐĐ
thu thập đƣợc giai đoạn 1524 - 2002 gồm 231 trận động đất với 13 trận
động đất lịch sử và 218 trận động đất đƣợc ghi nhận bằng máy, các tác giả
đã phân chia khu vực nghiên cứu thành 9 tiểu vùng với giá trị Mmax tƣơng
ứng nhƣ sau (Phạm Văn Thục và Nguyễn Thị Kim Thanh, 2004):
- Vùng động đất Tây bắc vịnh Bắc Bộ: Mmax = 6.
- Vùng động đất nam lục địa Trung Hoa - bắc Hải Nam: Mmax = 7,5.
- Vùng động đất phía bắc đảo Hoàng Sa: Mmax = 7,0.
- Vùng động đất thuộc các đới tách giãn đông biển Đông: Mmax = 6,5.
- Vùng động đất thuộc rìa chuyển tiếp tây và tây nam biển Đông: Mmax =
3-4.
- Vùng động đất đông nam biển Đông: Mmax = 7,0.
- Dải động đất Hà Tĩnh - ven biển Nam Bộ: Mmax = 5,5.

29
- Vùng động đất rất yếu thuộc trũng Kainozoi vịnh Bắc Bộ: Mmax = 3
- Dải động đất yếu tây nam: Mmax = 3-4
Có thể nói đây là công trình đầu tiên phân chia khu vực BĐ thành
những vùng kiến tạo - địa động lực khác nhau. Việc phân vùng này cho
thấy khu vực có động đất mạnh nhất trong vùng nghiên cứu là vùng phía
nam lục địa Trung Hoa - bắc Hải Nam với Mmax = 7,5 và vùng có động đất
yếu nhất là khu vực trũng Kainozoi vịnh Bắc Bộ với Mmax = 3.
Trong một loạt các công trình của tác giả Nguyễn Văn Lƣơng và cộng
sự đã thành lập DMĐĐ, nghiên cứu chi tiết cơ cấu chấn tiêu động đất,
trƣờng ứng suất kiến tạo và phân chia các vùng nguồn động đấtkhu vực BĐ
(Nguyễn Văn Lƣơng, 2003, 2005, 2008, 2013, 2014). Trên cơ sở sử dụng
nguồn tài liệu phong phú nhƣ tài liệu địa chấn giai đoạn 1900-2000, tài liệu
kiến tạo, tài liệu cấu trúc sâu vỏ Trái đất, các nghiên cứu này đã xác định
đƣợc 16 vùng nguồn động đất trên BĐ và đánh giá các đặc trƣng địa chấn
(bao gồm tần suất lặp lại động đất, chấn cấp động đất cực đại và chu kì lặp
lại động đất mạnh) và trƣờng ứng suất kiến tạo cho 5 nhóm vùng nguồn.
Trong đó, vùng nguồn Đông Triều - Bắc Hải Nam là vùng có chấn cấp
động đất cực đại lớn nhất Mmax = 7,5 độ Richter và độ dốc của đồ thị lặp lại
động đất là 0,76 (Nguyễn Văn Lƣơng và Nguyễn Văn Dƣơng, 2005). Cơ
cấu chấn tiêu của các trận động đất trong vùng nguồn này thuộc loại trƣợt
bằng trái - tách thuận với các trục ứng suất nén và giãn gần nằm ngang theo
các phƣơng á kinh tuyến và á vĩ tuyến. Với cơ chế này, khối vỏ Đông Nam
biến dạng theo xu hƣớng lún chìm và dịch chuyển tƣơng đối về Đông Bắc
so với khối đảo Hải Nam (Nguyễn Văn Lƣơng và nnk, 2008). Các nghiên
cứu này cũng chỉ ra sự phù hợp về cơ chế địa động lực trên các hệ đứt gãy
sinh chấn, điển hình là cơ chế nén ép nghịch chờm trên đới hút chìm
Manila, cơ chế nén ép, trƣợt bằng trên các hệ đứt gãy Bắc Đông Bắc và

30
Tây BĐ (Nguyễn Văn Dƣơng và Nguyễn Văn Lƣơng, 2007).
Sau trận động đất gây sóng thần Sumatra tháng 12 năm 2004, có nhiều
hơn các công trình nghiên cứu về động đất gây sóng thần này nhƣ Ngô Thị
Lƣ (2005a), Ngô Thị Lƣ và Rogozhin E.A. (2008b), Nguyễn Văn Lƣơng và
Nguyễn Văn Dƣơng (2005), Phan Trọng Trịnh (2006), Nguyễn Đình
Xuyên và nnk (2007a, 2007b), Yingchu Liu et al (2007), Cao Đình Triều
và Phạm Nam Hƣng (2008), Vũ Thanh Ca và nnk (2008), Phan Trọng
Trịnh (2006), Phan Trọng Trịnh và nnk (2010a, 2010b), Rogozhinvà nnk
(2009),Bùi Công Quế và nnk(2010, 2014), Nguyen Hong Phuong and Bui
Cong Que (2012), Zhiguo Xu (2014), Nguyen Hong Phuong (2015),
Nguyễn Hồng Phƣơng và Phạm Thế Truyền (2015), ...
Các vùng nguồn sóng thần trên BĐ đã đƣợc Nguyễn Hồng Phƣơng và
cộng sự xác định nhƣ trên hình 1.6, trong đó vùng có khả năng gây sóng
thần lớn nhất là vùng phía Bắc Manila Trench với Mmax
dự báo
= 8.7 ± 0.93
ứng với chu kì lặp lại 2658 năm(Nguyễn Hồng Phƣơng và nnk, 2012,
2014). Trong các công trình này, nguồn số liệu thu thập đƣợc bao gồm cả
số liệu động đất lịch sử, số liệu điều tra thực địa và số liệu ghi nhận đƣợc
bằng máy.
Trong một nghiên cứu khác của tác giả ngƣời Trung Quốc (Xu,2014)
cũng cho kết luận tƣơng đồng về khả năng phát sinh động đất mạnh của
Manila Trench khi sử dụng số liệu kết hợp từ DMĐĐ của NEIC giai đoạn
1900-2013 với số liệu từ Global CMT giai đoạn 1963-2013 (hình 1.7).
Nhìn chung các nghiên cứu về hoạt động động đất khu vực BĐ đều chỉ
ra rằng khu vực này tiềm ẩn khả năng phát sinh động đất mạnh ở phía
Đông của BĐ dọc đới Manila Trench - Philippine.
1.2.3. Tình hình nghiên cứu dự báo độ lớn động đất cực đại khu vực

31
Biển Đông.
Những trận động đất mạnh ngoài khơi là nguyên nhân trực tiếp và phổ
biến nhất gây nên sóng thần. Sức tàn phá của sóng thần phụ thuộc vào độ
cao của cột sóng đến bờ. Biên độ sóng này lại phụ thuộc vào nhiều yếu tố,
một trong những yếu tố quan trọng là vị trí và độ lớn (magnitude - M) của
trận động đất gây ra nó. Chính vì vậy, việc đánh giá độ lớn động đất cực
đại (Mmax) cũng là một trong những nhiệm vụ quan trọng phục vụ công tác
đánh giá nguy hiểm và cảnh báo sóng thần.
Có nhiều phƣơng pháp xác định độ lớn cực đại của động đất đã đƣợc áp
dụng bởi các tác giả khác nhau nhƣ: phƣơng pháp tính Mmax theo quy mô
vùng phát sinh động đất (Wyss, 1979; Wells và Coppersmith, 1994;
Stirling và nnk, 2002; Dowrich và Rhoades, 2003; Nguyễn Hồng Phƣơng
và Phạm Thế Truyền, 2007; Bùi Văn Duẩn và nnk, 2013, Phan Trọng Trịnh
và nnk, 2011,...v.v), phƣơng pháp ngoại suy địa chất (Phan Trọng Trịnh và
nnk, 2011, 2012, 2013); phƣơng pháp xác suất (Gumbel, 1958; Nguyễn
Hồng Phƣơng, 1991, 1997, 2001, Nguyễn Hồng Phƣơng và Phạm Thế
Truyền, 2014; Ngô Thị Lƣ và nnk, 2012, 2014, 2016; Trần Thị Mỹ Thành,
2002; Đặng Thanh Hải, 2003; Cao Đình Trọng và nnk, 2013,...v.v). Trong
các phƣơng pháp này thì phƣơng pháp xác suất luôn dành đƣợc sự quan
tâm đặc biệt của các nhà khoa học.
Nguyễn Hồng Phƣơng dùng phƣơng pháp bình phƣơng tối thiểu và hợp
lí cực đại cho các khu vực nghiên cứu khác nhau (Nguyễn Hồng Phƣơng,
1991, 1997, 1998, 2001, Nguyễn Hồng Phƣơng và Phạm Thế Truyền,
2014),...v.v. Năm 1998, trên cơ sở áp dụng mô hình xác suất thống kê
(phƣơng pháp bình phƣơng tối thiểu và hợp lý cực đại), phƣơng pháp
Cornell và thuật toán của Mc Guire, tác giả Nguyễn Hồng Phƣơng đã tính

32
toán độ nguy hiểm động đất khu vực ven biển và thềm lục địa lãnh thổ
Đông Nam Việt Nam với kết quả dự báo Mmax = 6,6 ± 0,6 (Nguyễn Hồng
Phƣơng, 1998). Trong công trình này, trên cơ sở sử dụng danh mục gồm 64
trận động đất giai đoạn 1903 - 1993 tác giả đã phân chia khu vực Đông
Nam Việt Nam thành ba vùng khác nhau theo hai kịch bản. Với số lƣợng
động đất khiêm tốn nhƣ vậy mà lại chia làm ba tiểu vùng làm cho số trận
động đất trong mỗi tiểu vùng rất ít (tiểu vùng có số trận động đất ít nhất là 6
trận (kịch bản 1) hoặc 10 trận (kịch bản 2)). Số lƣợng nhƣ vậy thậm chí
không đảm bảo điều kiện cơ bản của xác suất thống kê. Mặc dù có sự khác
biệt về vị trí của các tiểu vùng ở hai kịch bản nhƣng kết quả đánh giá độ lớn
động đất cực đại của các tiểu vùng này là nhƣ nhau. Kết quả không thay đổi
nhƣ trên có thể là do tập số liệu sử dụng có số lƣợng khá khiêm tốn, cũng
có thể do sự khác biệt không nhiều về vị trí không gian của các tiểu vùng
giữa hai kịch bản. Nhƣ vậy, rõ ràng là với số lƣợng động đất quá ít sẽ làm
cho kết quả dự báo Mmax theo phƣơng pháp bình phƣơng tối thiểu và hợp lý
cực đại có độ tin cậy không cao. Đây là một hạn chế chung của phƣơng
pháp xác suất khi đánh giá Mmax cho những vùng có ít số liệu địa chấn.
Ngoài phƣơng pháp bình phƣơng tối thiểu và hợp lý cực đại, một
phƣơng pháp xác suất khác cũng đƣợc dùng phổ biến là phƣơng pháp cực
trị, trong đó hàm Gumbel I và III đƣợc nhiều tác giả áp dụng nhất. Có thể
kể đến các nghiên cứu thuộc loại này nhƣ sau: tác giả Trần Thị Mỹ Thành
dùng hàm Gumbel III (Trần Thị Mỹ Thành, 2002); Nguyễn Kim Lạp dùng
hàm phân bố tiệm cận Gumbel I để tính độ nguy hiểm động đất cho khu
vực Đông Nam (Nguyễn Kim Lạp, 1986); Đặng Thanh Hải dùng hàm
Gumbel I cải tiến cho các vùng động đất ở miền Bắc Việt Nam (Đặng
Thanh Hải, 2003).

33
Có thể thấy rằng, trong việc sử dụng hàm Gumbel để đánh giá Mmax thì
việc chọn chu kì số liệu (mà dƣới đây gọi là bƣớc nhảy thời gian để tránh
nhầm lẫn với giai đoạn nghiên cứu) là rất quan trọng vì nó sẽ ảnh hƣởng
đến kết quả tính toán. Các tác giả khác nhau chọn bƣớc nhảy khác nhau.
Nguyễn Kim Lạp và Nguyễn Duy Nuôi đã sử dụng hàm phân bố tiệm cận
Gumbel I để tính độ nguy hiểm động đất cho khu vực ĐNA với bƣớc nhảy
là 6 tháng cho giai đoạn 1904-1952 và 1 năm cho giai đoạn 1903-1965
(Nguyễn Kim Lạp và Nguyễn Duy Nuôi, 1986). Trong khi đó, tác giả Đặng
Thanh Hải đã chọn bƣớc nhảy là 2 năm cho giai đoạn 1900-2000 để đánh
giá Mmax cho miền Bắc Việt Nam (Đặng Thanh Hải, 2003). Việc chọn bƣớc
nhảy thời gian của các tác giả này tuy rất khác nhau nhƣng lại chƣa có sự lý
giải hợp lý cho mỗi cách chọn.
Gần đây, trong các công trình (Pisarenko và nnk, 2010; Vũ Thị Hoãn
và nnk, 2014, 2016), việc chọn bƣớc nhảy thời gian đã đƣợc nghiên cứu
một cách chi tiết hơn. Một trong các điểm mới của các công trình này là
việc đánh giá Mmax đã đƣợc tiến hành theo phƣơng pháp kết hợp từ 3 hàm
phân bố cực trị (phân bố Frechet, phân bố Gumbel, và phân bố Weibull)
thành một hàm phân bố duy nhất - hàm phân bố cực trị tổng quát
(Generalized Extreme Value distribution - GEV). Phƣơng pháp GEV này
đƣợc Pisarenko cùng các cộng sự phát triển và áp dụng để đánh giá độ lớn
động đất cực đại cho nhiều danh mục nhƣ DMĐĐ Harvard (Pisarenko và
cộng sự, 2008, 2014), DMĐĐ Nhật Bản (Pisarenko et al, 2010), DMĐĐ
Việt Nam (Pisarenko et al, 2012), DMĐĐ Đông Nam Á (Vũ Thị Hoãn và
nnk, 2014), DMĐĐ ở miền bắc Việt Nam (Vu Thi Hoan et al, 2016).
Để tiếp nối hƣớng nghiên cứu trên đây và kiểm tra tính khả thi của
phƣơng pháp khi áp dụng cho các khu vực khác nhau, trong luận án này

34
NCS sẽ áp dụng hàm phân bố cực trị tổng quát GEV để đánh giá độ lớn
động đất cực đại Mmax cho khu vực Biển Đông.
Kết luận chƣơng 1:
Nhƣ vậy, các nghiên cứu về kiến tạo, địa động lực và địa chấn khu vực
Biển Đông đã đƣợc tiến hành bởi rất nhiều tác giả khác nhau với các nội
dung, phƣơng pháp nghiên cứu, số liệu sử dụng và cả giới hạn khu vực
nghiên cứu khác nhau. Các kết quả nghiên cứu nhận đƣợc cũng rất phong
phú và đa dạng. Tuy nhiên, điểm hạn chế của các nghiên cứu này là số liệu
địa chấn đƣợc sử dụng có chu kì tƣơng đối ngắn hoặc còn sử dụng đồng
thời cả số liệu động đất lịch sử và số liệu quan sát bằng máy. Ngoài ra,
DMĐĐ chƣa đƣợc thống nhất về một thang độ lớn duy nhất. Còn việc đánh
giá độ lớn động đất cực đại Mmax cũng đã đƣợc thực hiện bằng các phƣơng
pháp xác suất khác nhau. Tuy nhiên, nhƣợc điểm chung của các phƣơng
pháp này là không xác định đƣợc mốc thời gian dự báo. Vì vậy, để khắc
phục những hạn chế nêu trên, trong luận án này sẽ tiến hành thống nhất hóa
DMĐĐ khu vực nghiên cứu và sử dụng phƣơng pháp mới đánh giá Mmax
(phƣơng pháp GEV) phục vụ việc nghiên cứu đặc điểm hoạt động động đất
khu vực Biển Đông .
CHƢƠNG 2
PHẠM VI KHU VỰC NGHIÊN CỨU, SỐ LIỆU SỬ DỤNG VÀ
PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Phạm vi khu vực nghiên cứu
Biển Đông là một biển nửa kín nằm ở phía tây của Thái Bình Dƣơng,
đƣợc giới hạn bởi lãnh thổ hoặc một phần lãnh thổ của chín nƣớc là Trung
Quốc, Philippin, Inđônesia, Bruney, Malaysia, Singapore, Thái Lan,
Campuchia và Việt Nam. Tên gọi quốc tế của BĐ là “South China Sea”

35
hay Biển Nam Trung Hoa. Tổ chức Thủy văn Quốc tế (International
Hydrographic Organization) cũng gọi biển này là “Biển Nam Trung Hoa”,
dựa theo vị trí địa lý tƣơng đối gần nhất với một lục địa tiếp giáp lớn
nhất (Bảng 2.1 và Hình 2.1). Tuy nhiên, mỗi nƣớc có biên giới thuộc khu
vực này đều có tên gọi riêng của mình. Ví dụ, Philippine gọi vùng biển này
là “Biển Luzon”, trong khi Việt Nam gọi nó là Biển Đông,...v.v. Do đó,
trong nghiên cứu này, nghiên cứu sinh gọi tên biển theo tên truyền thống
của ngƣời Việt Nam vẫn thƣờng gọi là Biển Đông (BĐ).
Bảng 2.1: Giới hạn địa lý của Biển Đôngtheo Tổ chức Thủy văn Quốc tế.
(http://www.marineregions.org/)
Vĩ độ nhỏ nhất 3° 13' 8" S (-3.2189°)
Kinh độ nhỏ nhất 102° 13' 17.8" E (102.2216°)
Vĩ độ lớn nhất 25° 36' 23.4" N (25.6065°)
Kinh độ lớn nhất 122° 10' 1.6" E (122.1671°)
Trong công trình nghiên cứu hoạt động kiến tạo trẻ, kiến tạo hiện đại và
địa động lực BĐtheo đề tài KC-09-23, các tác giả chọn tọa độ vùng nghiên
cứu là:  = 1000
- 1180
E và φ = 40
30’ - 230
30’N (Trần Nghi (Chủ biên),
2006).Tác giả Nguyễn Hồng Phƣơng đã thành lập bản đồ độ nguy hiểm
động đất Việt Nam và BĐ năm 2004 khi chọn khu vực nghiên cứu trong
phạm vi kinh độ Đông:  = 1000
- 1220
E và vĩ độ: φ = 40
S - 260
N (Nguyễn
Hồng Phƣơng, 2004).Tiếp đó năm 2012 tác giả này đã mở rộng phạm vi
nghiên cứu giới hạn bởi kinh độ Đông:  = 1000
E - 1300
E và vĩ độ: φ =
40
S– 260
N để nghiên cứu về các nguồn động đất gây sóng thần có khả năng
ảnh hƣởng đến bờ biển Việt Nam (Nguyễn Hồng Phƣơng, 2012).

36
Hình 2.1: Giới hạn khu vực Biển Đông theo Tổ chức Thủy văn Quốc tế
(http://www.marineregions.org/).
Tác giả Nguyễn Văn Lƣơng và các cộng sự khi nghiên cứu trƣờng ứng
suất kiến tạo và các chuyển động hiện đại trong vỏ trái đất khu vực BĐ đã
chọn khu vực nghiên cứu giới hạn bởi λ = 1020
E - 1200
E và φ = 40
N -
250
N (Nguyễn Văn Lƣơng và nnk, 2008).
Tác giả Phan Trọng Trịnh và các cộng sự đã nghiên cứu sự phân bố các
đứt gãy trẻ và động đất khu vực BĐ và kế cận trong phạm vi khu vực giới

37
hạn bởi λ = 1000
- 1300
E; φ = 40
S - 260
N (Phan Trọng Trịnh và nnk, 2011).
Trong luận án tiến sĩ của mình tác giả Nguyễn Văn Hƣớng đã chọn khu
vực nghiên cứu giới hạn bởi λ = 1000
- 1260
E; φ = 00
- 260
N với khu vực
trọng tâm có tọa độ: λ = 1050
- 1180
E; φ = 00
- 250
N (Nguyễn Văn Hƣớng,
2012).
Trong luận án này, với mục đích đánh giá độ lớn động đất cực đại
(Mmax), nghiên cứu đặc điểm hoạt động động đất khu vực BĐ, và để phù
hợp với tập số liệu đã thu thập đƣợc, phạm vi khu vực nghiên cứu đƣợc
chọn giới hạn bởi các toạ độ:  = 50
S - 26°N;  = 100°E - 1270
E (hình
2.2).
2.2. Số liệu sử dụng
Số liệu động đất khu vực BĐ và lân cận đƣợc thu thập trong chu kỳ từ
năm 1900 đến 12/2017. Một thực tế là những trận động đất xảy ra trong
khu vực nghiên cứu có thể là TC hoặc DC của một trận động đất mạnh hơn
nằm ngoài khu vực, do vậy NCS thu thập thêm số liệu trong phạm vi:  =
11,20
S - 35,5°N;  = 92,5°E - 1320
E.
Thu thập và chỉnh lý số liệu về động đất có đƣợc từ các nguồn khác
nhau: Trung tâm địa chấn quốc tế - International Seismological Centre
(ISC)(gồm 283485 trận động đất), Cục khảo sát địa chất Hoa Kỳ - U.S.
Geological Survey (USGS) (gồm 86644 trận động đất), Hệ thống tích hợp
cảnh báo sớm rủi ro khu vực Châu Phi và Châu Á - Regional Integrated
Multi-Hazard Early Warning System for Africa and Asia (RIMES) (gồm
7655 trận động đất - tổ chức này mới thành lập nên chỉ có dữ liệu từ 2011
đến nay), cho phép thành lập đƣợc danh mục động đất khu vực BĐ và lân
cận giai đoạn 1900 - 2017 gồm 377784 trận động đất với độ lớn3 ≤ M ≤
9,1. Ở đây M là giá trị độ lớn động đất theo các thang khác nhau nhƣ ML,
MS, mb,Mw,…

38
Hình 2.2: Phạm vi khu vực Biển Đông và lân cận.
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu
Với những số liệu đã thu thập đƣợc ở trên, để thành lập DMĐĐ cho
khu vực BĐ trong nghiên cứu này sẽ sử dụng các phƣơng pháp: Phƣơng

39
pháp so sánh, đối chiếu số liệu để loại bỏ động đất ghi lặp; Phƣơng pháp
phân tích hồi quy để xác định mối tƣơng quan giữa các loại magnitude;
Phƣơng pháp hàm Phƣơng pháp cửa sổ không gian - thời gian để tách TC
và DC; và phƣơng pháp phân bố cực trị tổng quát để đánh giá Mmax.
2.3.1. Phƣơng pháp so sánh, đối chiếu
Nhƣ đã biết, tọa độ của các trận động đất đƣợc cho bởi hai thành phần
vĩ độ và kinh độ địa lý, còn độ lớn động đất đƣợc xác định bằng nhiều cách
khác nhau theo những thang đo khác nhau. Khi thu thập số liệu từ các tổ
chức địa chấn trên thế giới sẽ không tránh khỏi việc cùng một trận động đất
nhƣng các tổ chức khác nhau lại công bố các thông số về thời gian, tọa độ,
độ sâu và độ lớn của nó một cách khác nhau. Do đó, cần phải xem xét để
lựa chọn số liệu về trận động đất đó theo công bố của tổ chức nào. Trong
những trƣờng hợp nhƣ vậy, ở luận án này, việc lựa chọn số liệu đƣợc thực
hiện theo công bố của Trung tâm địa chấn quốc tế - ISC.
2.3.2. Phƣơng pháp phân tích hồi quy
Nhƣ đã trình bày ở phần tổng quan, tập số liệu địa chấn đƣợc thu thập
từ các nguồn khác nhau và giá trị độ lớn động đất cũng đƣợc công bố theo
các thang độ lớn khác nhau mà phổ biến nhất là các thang: Thang
magnitude địa phƣơng (ML) hay còn gọi là thang Richter, thang magnitude
theo sóng mặt (MS), thang magnitude theo sóng khối (Mb hoặc mb đƣợc kí
hiệu chung là MB), và thang magnitude moment (Mw). Vì vậy để đảm bảo
tính thống nhất trong kết quả nghiên cứu cần phải quy đổi các giá trị
magnitude động đất về một thang độ lớn duy nhất.Để chuyển đổi các giá trị
ML, MS, MB về giá trị Mw cần xây dựng các hàm hồi quy nhƣ đã trình bày ở
mục 1.2.1. Phép phân tích hồi quy bằng phƣơng pháp bình phƣơng tối thiểu
cũng đã đƣợc chỉ ra là phổ biến và khả thi. Do vậy phƣơng pháp này sẽ

40
đƣợc sử dụng trong luận án không chỉ để xây dựng các hàm hồi quy giữa
các giá trị ML, MS, MB với giá trị Mw mà còn đƣợc sử dụng cho cả việc xác
định hàm phân bố Gutenberg-Richter về mối liên hệ giữa số lƣợng động đất
với độ lớn động đất.
Để nghiên cứu các mối quan hệ tƣơng quan cần thực hiện các bƣớc sau:
+ Cần phải xác định đƣợc dạng tƣơng quan sát nhất với đƣờng hồi quy
thực nghiệm. Sau đó xác định các tham số của đƣờng hồi quy. Trong luận
án này,phƣơng pháp đƣợc sử dụng để xác định các tham số của đƣờng hồi
quylà phƣơng pháp bình phƣơng tối thiểu.
+ Kiểm định độ chặt chẽ và độ tin cậy của các hàm tƣơng quan.
+ Lựa chọn hàm tƣơng quan phù hợp nhấtdựa vào độ lệch tiêu chuẩn
(càng nhỏ càng tốt), hệ số tƣơng quan R (R càng lớn càng tốt) và các kiểm
định cần thiết.
Dƣới đây sẽ trình bày chi tiết phƣơng pháp bình phƣơng tối thiểu để
xác định các tham số của đƣờng hồi quytuyến tính đơn:
Có các cặp đôi dữ liệu thực nghiệm: (x1, y1), (x2, y2), (x3, y3),…, (xn, yn)
Gọi X = , Y = .
Phƣơng trình liên hệ giữa hai biến độc lập x và y là: y = a + bx
(2.1)
Phƣơng pháp bình phƣơng tối thiểu là việc xác định các giá trị a và b
làm cho tổng của (Yi – a – bXi)2
đạt giá trị nhỏ nhất. Các giá trị này đƣợc
tính bởi các công thức sau:
b =
∑ ̅ ̅
∑ ̅
(2.2)

41
a = ̅ - b ̅ (2.3)
2.3.3. Phƣơng pháp cửa sổ không gian - thời gian
Có nhiều phƣơng pháp tách TC, DC từ DMĐĐ. Dƣới đây chúng ta sẽ
điểm qua các phƣơng pháp phổ biến nhất:
Phương pháp mô hình và đánh giá thống kê(the modelling and
statistical estimation). Trong phƣơng pháp này, quá trình địa chấn đƣợc mô
tả bằng các mô hình giả định về các mối quan hệ không gian và thời gian
của TC, DC với KĐC. Bài toán mô hình phân bố thời gian - magnitude, mô
hình Omori, mô hình Omori cải biên, là các ví dụ cụ thể cho phƣơng pháp
này (Utsu, 2002).
Phương pháp cửa sổ (the window method). Phƣơng pháp này cho rằng,
TC và DC là những trận động đất xảy ra trong một khoảng thời gian và
không gian xác định phụ thuộc vào độ lớn của kính động chính (KĐC).
Theo đó, có hai hƣớng nghiên cứu.
Một là, coi thời gian và không gian của TC, DC là các biến đồng nhất
thỏa mãn điều kiện cửa sổ chung(Utsu, 2002):
d2
= c2
(t - t0)2
+ (g - g0)2
(2.4)
Trong đó: t, g lần lƣợt là thời gian, vị trí của TC hoặc DC; t0, g0 lần lƣợt
là thời gian, vị trí của KĐC; c là tham số, d là giá trị cửa sổ.
Xét phƣơng trình (2.4), ta thấy c là tham số thực nghiệm không có thứ
nguyên, do đó hai đại lƣợng trong biểu thức ở vế phải của phƣơng trình
không đồng thứ nguyên. Do vậy phƣơng trình này chỉ mang ý nghĩa là điều
kiện ràng buộc chủ quan mà không mang ý nghĩa vật lý.
Hai là, coi thời gian và không gian của TC, DC là các biến riêng biệt
thỏa mãn điều kiện cửa sổ thời gian riêng, không gian riêng(Ngô Thị Lƣ và
các cộng sự, 2000):
|t - t0| < T; |g - g0| < D; M < M0(KĐC) (2.5)

42
Trong đó: T, D lần lƣợt là giá trị cửa sổ thời gian và không gian ứng
với KĐC. M, M0 tƣơng ứng là độ lớn của TC hoặc DC và của KĐC.
Theo cách tiếp cận này, với một giá trị M0 xác định của KĐC sẽ có
cùng một giá trị cửa sổ cho TC và DC (Ngô Thị Lƣ và các cộng sự, 2000;
Vũ Thị Hoãn và các cộng sự, 2016).
Tuy nhiên, theo tác giả Ngô Thị Lƣ thì khoảng thời gian từ khi xảy ra
TC đến thời điểm xảy ra KĐC và khoảng thời gian từ khi xảy ra KĐC đến
khi xảy ra DC là rất khác nhau. Do đó, trong công trình (Ngô Thị Lƣ và
Trần Việt Phƣơng, 2013) các tác giả đã xây dựng một chƣơng trình tách TC
và DC khỏi DMĐĐ, cho phép lựa chọn cửa sổ thời gian riêng cho TC và
DC.
Ƣu việt của chƣơng trình này là nó bao gồm một hệ thống các cửa sổ
mở cho phép ngƣời dùng tùy chỉnh giá trị cửa sổ thời gian, không gian sao
cho phù hợp với tập số liệu và đặc tính địa chấn của khu vực nghiên cứu.
Do vậy, chƣơng trình này sẽ đƣợc nghiên cứu sinh sử dụng để tách TC -
DC cho DMĐĐ BĐ mở rộng.
2.3.4. Phƣơng pháp phân bố cực trị tổng quát để đánh giá Mmax
Nhƣ đã nêu trong phần tổng quan, nghiên cứu dự báo độ lớn động đất
cực đại (Mmax)đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá độ nguy hiểm
động đất và rủi ro địa chấn. Có nhiều phƣơng pháp xác định độ lớn cực đại
của động đất đã đƣợc áp dụng nhƣ: phƣơng pháp tính Mmax theo quy mô
vùng phát sinh động đất, phƣơng pháp ngoại suy địa chất, phƣơng pháp xác
suất. Trong các phƣơng pháp này thì phƣơng pháp xác suất luôn dành đƣợc
sự quan tâm đặc biệt của các nhà khoa học. Tuy nhiên, các phƣơng pháp
xác suất đƣợc áp dụng bởi các tác giả khác nhau cũng cho những kết quả
khác nhau. Đồng thời trong các công trình đánh giá Mmax cho khu vực BĐ
còn tồn tại một vài hạn chế nhƣ đã phân tích trong phần tổng quan. Một

43
trong những hạn chế là việc chọn bƣớc nhảy thời gian chƣa đƣợc lý giải
thỏa đáng. Mặt khác, các phƣơng pháp xác suất trƣớc đây có nhƣợc điểm
chung là không xác định đƣợc mốc thời gian dự báo. Vấn đề này đã đƣợc
giải quyết cơ bản trong lý thuyết hàm phân bố cực trị tổng quát (GEV).
Pisarenko cùng các cộng sự đã áp dụng và phát triển phân bố GEV trong
lĩnh vực địa chấn một cách hiệu quả (Pisarenko et al., 2008, 2010).
Vì vậy, trong luận án này, nghiên cứu sinh sẽ áp dụng hàm phân bố cực
trị tổng quát để đánh giá Mmax cho khu vực BĐ.
Dƣới đây sẽ trình bày cơ sở lý thuyết của phƣơng pháp.
Hàm phân bố cực trị tổng quát có dạng (Pisarenko et al., 2008, 2010):
( | )
{
( ( ) ( – ) –    
( – *
–
+) 
(2.6)
Trong đó, x là biến số (cụ thể trong nghiên cứu này x là các giá trị độ
lớn động đất), s là tham số tỉ lệ, m là tham số vị trí,  là tham số hình dạng.
Để xác định đƣợc hàm GEV ta cần xác định đƣợc 3 tham số , s, m
trong công thức (2.10). Các tham số , s, m đƣợc xác định trong từng
khoảng thời gian T, bằng cách giải hệ 3 phƣơng trình 3 ẩn sau:
∑ ( ) (2.7)
∑ ( ) ( ) * ( ) ( ( )) + (2.8)
∑ ( ) ( ) * ( ( )) ( ) ( ) ( )+
(2.9)
Với Γ(t) là hàm gamma: Γ(t) = ∫ , n là số trận động đất
trong từng khoảng thời gian T, k là chỉ số chạy, xk là giá trị độ lớn động đất.

Luận án: Đặc điểm hoạt động động đất khu vực Biển Đông, HAY

Luận án: Đặc điểm hoạt động động đất khu vực Biển Đông, HAY

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to Luận án: Đặc điểm hoạt động động đất khu vực Biển Đông, HAY

Similar to Luận án: Đặc điểm hoạt động động đất khu vực Biển Đông, HAY (20)

More from Dịch Vụ Viết Bài Trọn Gói ZALO 0917193864

More from Dịch Vụ Viết Bài Trọn Gói ZALO 0917193864 (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (17)

Luận án: Đặc điểm hoạt động động đất khu vực Biển Đông, HAY