Mô hình kết hợp các số liệu đia chấn với các số liệu địa chất vật lý để dự báo động đất

52(4): 6 - 63 Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 4 - 2009

1

MÔ HÌNH KẾT HỢP CÁC SỐ LIỆU ĐỊA CHẤN VỚI CÁC SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT - ĐỊA

VẬT LÝ ĐỂ DỰ BÁO ĐỘNG ĐẤT

Trần Thị Ngân, Trần Mạnh Tuấn, Phạm Bích Trà (Khoa Công nghệ thông tin - ĐH Thái Nguyên)

Tóm tắt

Bài toán dự báo động đất là một trong những bài toán được quan tâm trong nhiều năm qua. Khi nghiên

cứu về bài toán này người ta đặc biệt chú ý đến những khu vực cần dự báo tiềm năng động đất trong tương

lai và những khu vực động đất hoạt mạnh, số liệu quan sát khá phong phú

Khi đó hình thành hai xu hướng ứng dụng các phương pháp toán học để dự báo động đất tách biệt nhau là:

- Dự báo động đất bằng các số liệu địa chất - địa vật lý.

- Dự báo động đất bằng các số liệu địa chấn (catalog)

Dựa trên các kết quả nghiên cứu từ hai xu hướng trên, mô hình kết hợp giữa các số liệu địa chấn với các số

liệu địa chất - địa vật lý để dự báo động đất được đề xuất.)

I. Đặt vấn đề

Việc sử dụng các phương pháp toán học để tiến

hành dự báo động đất đang là vấn đề thời sự được

các chuyên gia toán học và địa chất quan tâm. Sự

phức tạp của vấn đề là ở chỗ khó kết hợp được

những nghiên cứu định tính của các nhà địa chấn

với các mô hình toán học bởi hai đặc điểm:

+ Tại những khu vực cần dự báo tiềm năng

động đất trong tương lai (để xác định các hệ số an

toàn cho những công trình xây dựng công nghiệp

và dân dụng lâu dài) thường ít hoặc chưa xuất hiện

động đất trong lịch sử thì các thông tin về các nhân

tố địa chất - địa vật lý liên quan đến động đất được

cung cấp khá đầy đủ.

+ Tại những khu vực động đất hoạt động

mạnh, số liệu quan sát khá phong phú (ít ra là trên

các catalog động đất của thế giới từ năm 1965) lại

thiếu những nhân tố địa chất - địa vật lý liên quan.

Đặc biệt là các thông tin được cung cấp trên các

catalog động đất có thời gian ngắn ngủi so với các

quá trình động đất (có tới hàng triệu năm lịch sử).

II. Các kết quả liên quan

Những đặc điểm trên đã hình thành hai xu

hướng ứng dụng các phương pháp toán học để dự

báo động đất tách biệt nhau là:

1.Xu hướng dự báo động đất bằng các số liệu địa

chất - địa vật lý.

2.Xu hướng dự báo động đất bằng các số liệu địa

chấn (catalog)

Với xu hướng thứ nhất, các tác giả N.Đ Xuyên,

N.Q Hỷ, N.V Hữu, T.Đ Quỳ, N.X Bình, T.Cảnh

[2] sử dụng các số liệu quan sát về các nhân tố địa

chất - địa vật lý (dựa vào khảo sát trên cấu trúc địa

chất) để dự báo chấn cấp cực đại của các trận động

đất sẽ xuất hiện trong tương lai trên mỗi khu vực.

Từ những năm 1973 đến 1975, người ta đã sử dụng

các công cụ của phép tính biến phân, đường dốc

nhất và hồi quy để giải quyết bài toán này nhưng

do hạn chế của công cụ giải tích số nên các kết quả

dự báo không hoàn hảo [4]. Người ta đã cải tiến bằng

cách sử dụng phương pháp xấp xỉ ngẫu nhiên thay

cho phương pháp đường dốc nhất trong những năm

gần đây cho kết quả dự báo chính xác hơn [2], [3].

Liên quan đến xu hướng thứ hai khi dùng các

phương pháp toán học để dự báo động đất chủ yếu

sử dụng các số liệu địa chấn thống kê trong các

catalog động đất (về chấn tâm, chấn cấp, thời điểm

xuất hiện các trận động đất) để xây dựng mô hình

dự báo động đất bằng các số liệu địa chấn, nhằm

dự báo số những trận động đất trung bình sẽ xuất

hiện trên một khu vực nào đó, chấn cấp, thời gian

diễn ra động đất.

Bước đầu giải quyết các vấn đề này là các công

trình của D.JackSon – Y.Kagan [1] xuất phát từ giả

thiết về tính độc lập giữa chấn tâm và chấn cấp của

mỗi trận động đất và chuyển bài toán dự báo nói

trên về việc xác định hàm chấn suất (hàm mật độ

đồng thời của vectơ ngẫu nhiên biểu thị chấn tâm

và chấn cấp) trên mỗi dải khu vực với bài toán đặt

ra là xác định các tham số cho hàm mật độ của

chấn tâm trên dải khu vực được xét (bằng phương

pháp hợp lý cực đại) [5].

Khi mở rộng các kết quả này người ta đã sử

dụng lý thuyết quá trình điểm và lý thuyết đổi mới