Bởi Peter L. Stavinoha, Sara Au
Giới thiệu về cuốn sách này
Động đất hay địa chấn là sự rung chuyển trên bề mặt Trái Đất do kết quả của sự giải phóng năng lượng bất ngờ ở lớp vỏ Trái Đất và phát sinh ra Sóng địa chấn. Nó cũng xảy ra ở các hành tinh có cấu tạo với lớp vỏ ngoài rắn như Trái Đất.
Nguồn gốcTheo nghĩa rộng thì động đất dùng để chỉ các rung chuyển của mặt đất mà tạo ra sóng địa chấn. Chúng được gây ra bởi các nguyên nhân[1]:
Nội sinh: Do vận động kiến tạo của các mảng kiến tạo trong vỏ Trái Đất, dẫn đến các hoạt động đứt gãy và/hoặc phun trào núi lửa ở các đới hút chìm. Xem thêm: Cấu trúc Trái Đất.Ngoại sinh: Thiên thạch va chạm vào Trái Đất, các vụ trượt lở đất đá với khối lượng lớn. Xem thêm: Thiên thạchNhân sinh: Hoạt động của con người gồm cả gây rung động không chủ ý và các kích động có chủ ý trong khảo sát hoặc trong khai thác hay xây dựng, đặc biệt là các vụ thử hạt nhân dưới lòng đất.Trong quan niệm thông thường, động đất được hiểu là các rung chuyển đủ mạnh trên diện tích đủ lớn, ở mức nhiều người cảm nhận được, có để lại các dấu vết phá hủy hay nứt đất ở vùng đó. Về mặt vật lý, các rung chuyển đó phải có biên độ đủ lớn, có thể vượt giới hạn đàn hồi của môi trường đất đá và gây nứt vỡ. Nó ứng với động đất có nguồn gốc tự nhiên, hoặc mở rộng đến các vụ thử hạt nhân. Chú ý rằng các địa chấn kế tại các trạm quan sát địa chấn được thiết kế để ghi nhận các động đất dạng như vậy, và lọc bỏ các chấn động do nhân sinh gây ra.
Nguyên nhân tự nhiên nội sinh liên quan đến vận động của các lớp và khối của Trái Đất. Tuy rất chậm, các lớp vỏ và trong lòng Trái Đất vẫn luôn chuyển động. Khi ứng suất cao hơn sức chịu đựng của thể chất Trái Đất thì sự đứt gãy xảy ra, giải phóng năng lượng và xảy ra động đất.
Hầu hết mọi sự kiện động đất tự nhiên xảy ra tại các đường ranh giới của các mảng kiến tạo là các phần của thạch quyển của Trái Đất. Các nhà khoa học dùng dữ kiện về vị trí các trận động đất để tìm ra những ranh giới này. Nó dẫn đến phân loại:
Những trận động đất xảy ra tại ranh giới được gọi là động đất xuyên đĩaNhững trận động đất xảy ra trong một đĩa [hiếm hơn] được gọi là động đất trong đĩa.Ngoài ra, những nghiên cứu gần đây của các nhà địa chất học cho thấy sự ấm lên toàn cầu là một trong những nguyên nhân dẫn tới sự gia tăng của các hoạt động địa chấn. Theo các nghiên cứu này, băng tan và mực nước biển dâng gây ảnh hưởng đến áp lực tác động lên các mảng kiến tạo của Trái Đất, dẫn đến sự gia tăng về tần suất và cường độ của động đất.
Đặc điểmĐộng đất diễn ra hàng ngày trên Trái Đất. Chúng có thể có sự rung động rất nhỏ để có thể cảm nhận cho tới đủ khả năng để phá hủy hoàn toàn các thành phố. Hầu hết các trận động đất đều nhỏ và không gây thiệt hại.
Tác động trực tiếp của trận động đất là rung cuộn mặt đất [Ground roll], thường gây ra nhiều thiệt hại nhất. Các rung động này có biên độ lớn, vượt giới hạn đàn hồi của môi trường đất đá hay công trình và gây nứt vỡ. Tác động thứ cấp của động đất là kích động lở đất, lở tuyết, sóng thần, nước triều giả, vỡ đê. Sau cùng là hỏa hoạn do các hệ thống cung cấp năng lượng [điện, ga] bị phá hủy.
Trong hầu hết trường hợp, động đất tự nhiên là chuỗi các vụ động đất có cường độ khác nhau, kéo dài trong thời gian nhất định, cỡ vài ngày đến vài tháng. Trong chuỗi đó thì trận động đất mạnh nhất gọi là động đất chính [mainshock], còn những lần yếu hơn thì gọi là dư chấn. Dư chấn trước động đất chính gọi là tiền chấn [Foreshock], còn sau động đất chính gọi là "Aftershock" nhưng trong tiếng Việt hiện dùng từ "dư chấn".
Năng lượng của động đất được trải dài trong một diện tích lớn, và trong các trận động đất lớn có thể trải hết toàn cầu. Các nhà khoa học thường có thể định được điểm mà các sóng địa chấn được bắt đầu. Điểm này được gọi là chấn tiêu [hypocentre]. Hình chiếu của điểm này lên mặt đất được gọi là chấn tâm [epicenter].
Các trận động đất xảy ra dưới đáy biển có thể gây ra lở đất hay biến dạng đáy biển, làm phát sinh sóng thần.
Các nhà địa chấn phân chia ra bốn loại sóng địa chấn, được xếp thành 2 nhóm: hai loại gọi là sóng khối [Body waves] và hai loại gọi là sóng bề mặt [Surface waves].
Sóng khối phát xuất từ chấn tiêu và lan truyền ra khắp các lớp của Trái Đất. Tại chấn tâm thì sóng khối lan đến bề mặt sẽ tạo ra sóng mặt. Bốn sóng này có vận tốc lan truyền khác nhau, và tại trạm quan sát địa chấn ghi nhận được theo thứ tự đi đến như sau:
Sóng P: Sóng sơ cấp [Primary wave] hay sóng dọc [Longitudinal wave].Sóng S: Sóng thứ cấp [Secondary wave] hay sóng ngang [Shear wave].Sóng Love: Một dạng sóng mặt ngang phân cực ngang.Sóng Rayleigh: còn gọi là rung cuộn mặt đất [Ground roll]Tùy theo tình trạng ghi nhận sóng của trạm, nhà địa chấn tính ra cường độ, khoảng cách và độ sâu chấn tiêu với mức chính xác thô. Kết hợp số liệu của nhiều trạm quan sát địa chấn sẽ xác định được cường độ và tọa độ vụ động đất chính xác hơn.
Các thang cường độĐộ Richter1–2 trên thang RichterKhông nhận biết được2–4 trên thang RichterCó thể nhận biết nhưng không gây thiệt hại4–5 trên thang RichterMặt đất rung chuyển, nghe tiếng nổ, thiệt hại không đáng kể5–6 trên thang RichterNhà cửa rung chuyển, một số công trình có hiện tượng bị nứt6–7 trên thang Richter 7–8 trên thang RichterMạnh, phá hủy hầu hết các công trình xây dựng thông thường, có vết nứt lớn hoặc hiện tượng sụt lún trên mặt đất.8–9 trên thang RichterRất mạnh, phá hủy gần hết cả thành phố hay đô thị, có vết nứt lớn, vài tòa nhà bị lún>9 trên thang RichterRất hiếm khi xảy ra>10 trên thang RichterCực hiếm khi xảy raCác thang đo khácThang độ lớn mô men [Mw]Thang Rossi-Forel [viết tắt là RF]Thang Medvedev-Sponheuer-Karnik [viết tắt là MSK]Thang Mercalli [viết tắt là MM]Thang Shindo của cơ quan khí tượng học Nhật BảnThang EMS98 tại châu ÂuẢnh hưởng của động đấtRung lắc, vỡ bề mặtĐây chính là ảnh hưởng chính của động đất. Mức độ nghiêm trọng của nó dựa trên cường độ, khoảng cách tính từ chấn tâm, và các điều kiện về địa chất, địa mạo tại nơi bị ảnh hưởng. Độ rung lắc được đo bằng PGA [Earthquake prediction] là nỗ lực được nhiều thế hệ nhà địa chấn học hướng đến thực hiện, nhằm dự báo thời gian, địa điểm, cường độ và các tính trạng khác, kể cả xây dựng ra phương pháp dự báo như phương pháp VAN [VAN method]. Song mục tiêu chính cần đạt là đánh giá nguy cơ xảy ra động đật của từng vùng, thể hiện ở bản đồ phân vùng nguy cơ động đất. Hiện vẫn chưa đạt được dự báo cho từng vụ, nghĩa là động đất là một thiên tai chưa thể dự báo trước được.[2] Cho nên những người sống ở vùng có nguy cơ động đất không thể tránh nó được.
Có những thông tin nói về một số loài động vật như voi, chó, chồn, mèo, v.v. có hành vi lánh nạn trước khi xảy ra động đất và sóng thần, bằng chứng là chúng ít bị thiệt mạng trong tai biến này, song chưa được nghiên cứu đầy đủ.
Sự chuẩn bị, ứng phó với động đấtKỹ thuật động đất [earthquake engineering] là một kỹ thuật với mục tiêu dự báo sự ảnh hưởng của động đất lên các tòa nhà,các công trình, kiến trúc và đồng thời thiết kế các kết cấu mới nhằm có thể hạn chế tối đa các thiệt hại. Các công trình, kiến trúc đã được xây dựng có thể dùng tới phương pháp trang bị địa chấn [seismic retrofitting] để nâng cao khả năng chống chịu động đất. Bảo hiểm động đất [earthquake insurance] có thể giúp cho các chủ tòa nhà, công trình tránh khỏi những thiệt hại về kinh tế do động đất gây ra.
Nên làm gì khi có động đấtĐộng đất không thể dự báo trước, song có một số điều ta có thể làm để trước, trong lúc, và sau động đất để tránh hoặc giảm thương tích và thiệt hại do động đất gây ra.
Do vùng bán đảo Đông Dương nằm trong một mảng kiến tạo và xa với vùng rìa mảng, nên tại Việt Nam rất hiếm những trận động đất mạnh, và gần như không có động đất và sóng thần ở mức hủy diệt. Chỉ một số ít trận động đất được ghi nhận trong lịch sử.
Trận động đất 6,1 độ Richter xảy ra ở ùng ngoài khơi Nam Trung Bộ năm 1923, đi cùng hiện tượng phun trào núi lửa Hòn Tro.[3]
Hai trận trận động đất mạnh ghi nhận là động đất Điện Biên năm 1935 cường độ 6,75 độ Richter, và động đất Tuần Giáo năm 1983 cường độ 6,8 độ Richter. Những động đất này có chấn tiêu nông, nên vùng rung động phá hủy hẹp, không gây thiệt hại đáng kể.
Những động đất ở vùng lân cận gây ra rung lắc ở vùng đất Việt Nam gần đây, thì có động đất cường độ khoảng 7,0 độ Richter xảy ra năm 2011 tại khu vực biên giới Myanmar - Lào - Thái Lan, gây rung động cảm nhận được ở các tỉnh miền bắc Việt Nam.
Những động đất cỡ dưới 6 độ Richter trên vùng đất Việt Nam thì mỗi năm có cỡ chục vụ. Gần đây nhất là vào lúc 08:18:23 ngày 25/11/2019, ở khu vực huyện Trùng Khánh, tỉnh Cao Bằng xảy ra một trận động đất với cường độ 5,4 độ Richter, độ sâu chấn tiêu 17km, khiến cho các tỉnh thành như Hà Nội, Phú Thọ, Lạng Sơn, Bắc Giang, Quảng Ninh, Hải Dương xảy ra hiện tượng rung lắc.
Chúc bạn học tốt.