Luận án mô hình cấu trúc vỏ trái đất miền bắc việt nam trên cơ sở tài liệu địa c

Nghiên cứu cấu trúc vỏ Trái Đất sâu ở miền Bắc Việt Nam có lịch sử lâu dài. Các phương pháp từ Tellua đã được áp dụng để xác định các lớp sâu, cung cấp cái nhìn ban đầu về các dị thường dẫn điện. Thăm dò từ và trọng lực cũng cung cấp dữ liệu quan trọng về dị thường địa chất, giúp khoanh vùng các cấu trúc ngầm. Các khảo sát địa chấn ban đầu sử dụng sóng tự nhiên và nguồn nổ để xác định các ranh giới chính như Moho và Conrad. Công trình trước đây đã xây dựng một số mô hình vận tốc 1D, nhưng các mô hình này còn hạn chế về độ phân giải và tính 3D, đặc biệt trong việc thể hiện sự phức tạp của đới đứt gãy Sông Hồng. Yêu cầu một cái nhìn toàn diện hơn về cấu trúc vỏ Trái Đất miền Bắc Việt Nam trở nên cấp thiết. Nghiên cứu hiện tại tổng hợp và nâng cao những kết quả trước đó, đưa ra một mô hình cấu trúc vỏ chi tiết hơn.

Miền Bắc Việt Nam là một khu vực kiến tạo phức tạp, nằm trên rìa đông nam mảng Á-Âu. Các đặc điểm chính bao gồm đới đứt gãy Sông Hồng lớn, một cấu trúc kiến tạo quan trọng với hoạt động mạnh mẽ, ảnh hưởng đến toàn bộ cấu trúc vỏ. Đới khâu Sông Mã cũng là một cấu trúc quan trọng, đánh dấu sự va chạm giữa các khối kiến tạo cổ. Cấu trúc địa chất bề mặt phản ánh sự phân bố của các khối nền và các thành phần khác nhau, từ các khối kiến tạo cổ đến các trầm tích trẻ hơn. Việc hiểu rõ cấu trúc sâu là cần thiết vì nó chi phối sự hình thành các địa hình, phân bố tài nguyên khoáng sản, và ảnh hưởng đáng kể đến hoạt động địa chấn trong vùng, đặc biệt là các trận động đất tiềm tàng. Luận án này hướng tới việc lấp đầy khoảng trống kiến thức về cấu trúc sâu.

Nghiên cứu sử dụng dữ liệu địa chấn khúc xạ và dò sâu, thu thập từ các tuyến đo chiến lược tại miền Bắc Việt Nam. Phương pháp địa chấn khúc xạ đã được áp dụng để xác định cấu trúc vận tốc sóng địa chấn, cung cấp thông tin về sự thay đổi vận tốc sóng P và S theo chiều sâu. Nó cũng giúp xác định các mặt ranh giới chính trong vỏ Trái Đất như Conrad và Moho. Mô hình hóa tài liệu địa chấn dò sâu được thực hiện chi tiết, bao gồm cả mô hình hóa tia sóng và phương pháp cắt lớp. Quá trình này giúp xây dựng mặt cắt cấu trúc vận tốc 2D có độ chính xác cao. Kết quả này cung cấp thông tin quý giá về bề dày vỏ Trái Đất cũng như sự phân bố vận tốc sóng, rất quan trọng để hiểu cấu trúc manti trên và các quá trình địa động lực.

Phân tích dị thường trọng lực Bouguer được thực hiện rộng rãi, bổ sung cho dữ liệu địa chấn. Phương pháp này giúp phát hiện các cấu trúc mật độ bất thường trong lòng đất. Các phương pháp xử lý tài liệu trọng lực tiên tiến như nâng trường, tính gradient ngang cực đại được áp dụng. Chúng giúp khoanh vùng chính xác hơn các đới đứt gãy kiến tạo và các ranh giới địa chất lớn. Phân tích định lượng tài liệu trọng lực cung cấp thông tin mật độ đá, vốn có mối quan hệ chặt chẽ với vận tốc sóng địa chấn. Dữ liệu trọng lực giúp giải quyết các bài toán ngược và hỗ trợ việc xây dựng mô hình cấu trúc sâu có độ tin cậy cao, đặc biệt hữu ích khi dữ liệu địa chấn hạn chế hoặc không có sẵn.

Phân tích tài liệu địa chấn phản xạ cho thấy các ranh giới cấu trúc chi tiết trong vỏ trên và vỏ giữa, xác định được các mặt phản xạ sâu rõ nét. Tài liệu địa chấn khúc xạ cung cấp các mặt cắt vận tốc sóng có độ phân giải cao, thể hiện sự thay đổi vận tốc sóng P theo độ sâu và theo phương ngang. Từ đó, xây dựng được các mặt cắt cấu trúc vỏ Trái Đất dọc theo các tuyến đo, chỉ ra sự không đồng nhất rõ rệt về cấu trúc và thành phần. Các kết quả này giúp xác định sự phân lớp của vỏ Trái Đất, từ lớp granit trên đến lớp bazan dưới, đồng thời định vị các đới có vận tốc sóng bất thường.

Dữ liệu trọng lực đóng vai trò then chốt trong việc khoanh vùng và mô tả các đới đứt gãy kiến tạo. Đặc biệt, đới đứt gãy Sông Hồng được xác định chi tiết hơn, thể hiện rõ qua các gradient trọng lực lớn. Các dị thường trọng lực tương ứng với các vùng có mật độ đá khác nhau, chỉ ra vị trí, chiều sâu và phương của các đứt gãy chính. Phân tích này cũng giúp làm rõ sự phân bố các đứt gãy phụ và các cấu trúc kéo dài trong vùng. Sự phân bố các đứt gãy có ý nghĩa quan trọng trong địa động lực học khu vực, cung cấp thông tin về ứng suất và biến dạng vỏ.

Sự kết hợp giữa dữ liệu địa chấn và trọng lực tăng cường độ tin cậy và độ chính xác của mô hình cấu trúc. Mối quan hệ giữa vận tốc truyền sóng địa chấn và mật độ đá được thiết lập và sử dụng để ràng buộc các mô hình. Việc giải bài toán ngược trọng lực cho các tuyến xa tuyến địa chấn sâu đã mở rộng phạm vi nghiên cứu, cho phép xây dựng mô hình cấu trúc vỏ Trái Đất trên một diện rộng hơn. Các kết quả tích hợp cung cấp cái nhìn toàn diện hơn về cấu trúc vỏ Trái Đất, làm rõ các dị thường địa chất không thể giải thích riêng lẻ bằng một phương pháp. Điều này dẫn đến một mô hình cấu trúc vỏ trái đất miền Bắc Việt Nam chặt chẽ hơn.

Nghiên cứu xác định rõ ranh giới Moho miền Bắc Việt Nam, ranh giới quan trọng giữa vỏ và manti. Bề mặt Moho có độ sâu thay đổi đáng kể, từ nông đến sâu, phản ánh sự biến động của bề dày vỏ Trái Đất. Độ sâu Moho thường nông hơn ở các khu vực hoạt động kiến tạo mạnh, như đới đứt gãy Sông Hồng. Nó sâu hơn ở các khối ổn định hoặc các vùng có quá trình lắng đọng trầm tích dày. Bề mặt Moho tại vùng Đông Bắc, vùng Tây Bắc và các khu vực còn lại đều được mô tả chi tiết, cho thấy sự khác biệt rõ rệt. Sự thay đổi độ sâu Moho phản ánh các quá trình kiến tạo vùng, đặc biệt là sự nâng hạ vỏ và các biến đổi nhiệt.

Bề mặt Conrad là ranh giới quan trọng giữa vỏ trên và vỏ dưới, thường được đánh dấu bởi sự thay đổi đột ngột về vận tốc sóng. Bề mặt này không phải lúc nào cũng rõ ràng trên toàn khu vực. Trong vùng Đông Bắc, mặt Conrad được xác định khá tốt với độ sâu ổn định. Trong đới Sông Hồng, do hoạt động kiến tạo phức tạp, mặt Conrad có thể bị biến dạng hoặc mờ nhạt, thậm chí không thể hiện rõ. Ở vùng Tây Bắc và các vùng còn lại, đặc điểm mặt Conrad có sự khác biệt tùy thuộc vào lịch sử địa chất. Sự hiện diện hoặc vắng mặt của Conrad cung cấp thông tin quý giá về thành phần vỏ và lịch sử kiến tạo nhiệt của khu vực, đồng thời là một yếu tố quan trọng trong mô hình cấu trúc vỏ Trái Đất.

Nghiên cứu mô tả đặc điểm bề mặt móng kết tinh miền Bắc Việt Nam, đại diện cho nền đá gốc cổ nhất trong khu vực. Bề mặt này có độ sâu và hình thái rất đa dạng, chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của các đứt gãy lớn và các cấu trúc kiến tạo. Các dị thường trọng lực và địa chấn giúp vạch ra đường đi của móng kết tinh. Sự biến đổi của bề mặt móng kết tinh có ý nghĩa quan trọng, liên quan đến sự phát triển của các bể trầm tích phía trên và sự phân bố của các đới nén ép hoặc giãn nở. Việc xác định móng kết tinh là cơ sở để hiểu cấu trúc vỏ Trái Đất tổng thể và đánh giá tiềm năng tài nguyên khoáng sản, đặc biệt là các mỏ liên quan đến đá móng.

Dữ liệu tổng hợp từ địa chấn khúc xạ, dò sâu và dị thường trọng lực đã giúp xây dựng một mô hình vận tốc 3D vỏ Trái Đất chi tiết. Mô hình này thể hiện sự phân bố cấu trúc vận tốc sóng địa chấn và các dị thường mật độ trong toàn bộ vỏ Trái Đất miền Bắc Việt Nam. Các vùng có vận tốc sóng cao hoặc thấp, phản ánh sự thay đổi thành phần và nhiệt độ, được khoanh vùng rõ ràng. Mô hình này cung cấp cái nhìn toàn diện về sự không đồng nhất của vỏ Trái Đất, đặc biệt là xung quanh đới đứt gãy Sông Hồng và đới khâu Sông Mã, hai cấu trúc kiến tạo chủ đạo. Kết quả này vượt trội so với các mô hình 1D hoặc 2D trước đây, mang lại độ chính xác cao hơn.

Mô hình mới cho thấy chi tiết hơn về bề dày vỏ Trái Đất trên khắp miền Bắc Việt Nam. Bề dày vỏ Trái Đất có sự dao động đáng kể, từ khoảng 28 km đến hơn 40 km. Vỏ Trái Đất mỏng hơn đáng kể ở một số khu vực, đặc biệt là các vùng gần đới đứt gãy Sông Hồng, cho thấy sự giãn nở và nâng lên của manti. Các đới đứt gãy kiến tạo chính được mô tả chi tiết, cho thấy chúng không chỉ là các cấu trúc bề mặt mà còn ảnh hưởng sâu rộng đến toàn bộ vỏ Trái Đất, thậm chí đến cấu trúc manti trên. Sự liên kết giữa các đứt gãy lớn và các dị thường sâu dưới vỏ được làm rõ, cung cấp bằng chứng cho quá trình địa động lực hiện tại của khu vực.

Luận án cung cấp một mô hình cấu trúc vỏ trái đất miền Bắc Việt Nam chi tiết và toàn diện, đây là cơ sở khoa học quan trọng cho các nghiên cứu địa động lực học tiếp theo. Mô hình này giúp cải thiện đáng kể hiểu biết về quá trình kiến tạo khu vực, sự hình thành các khối lục địa và các cơ chế gây ra động đất. Thông tin về cấu trúc vỏ Trái Đất và cấu trúc manti trên có giá trị lớn trong tìm kiếm và thăm dò tài nguyên, đặc biệt là các mỏ khoáng sản kim loại, dầu khí và các nguồn năng lượng địa nhiệt. Nó cũng đóng góp vào việc đánh giá rủi ro động đất, giúp xây dựng các bản đồ nguy hiểm địa chấn chính xác hơn, mang lại ứng dụng thực tiễn quan trọng cho sự phát triển bền vững của miền Bắc Việt Nam.