ĐỘNG ĐẤT Hãy hình dung, bạn đang ở Kôbê Nhật Bản vào ngày17 tháng 1 năm 1995. Bấy giờ là sáng sớm, 5 giờ 46 phút. Bạn đang ngồi trên một chiếc taxi chay dọc theo đường cao tốc Hanshin, con đường là một cầu vượt lớn, nằm trên hệ thống các trụ bê tông cao dày, chắc chắn. Thình lình bạn cảm thấy như chiếc taxi đang đung đưa. Người lái xe giảm tốc độ, một chiếc xe tải nhân cơ đó vượt lên trước và bạn thấy hình như nó bỗng loạng choạng rồi biến mất. Chiếc taxi của bạn dừng hẳn, bạn phóng tầm mắt ra ngoài xe xem chuyện gì xảy ra. Chiếc cầu vượt bây giờ trông giống một thanh ray khổng lồ đã bị vặn quăn queo sau các đợt rung chuyển kéo dài chừng gần một phút. Khu vực nơi bạn đang đứng, chiếc cầu vẫn còn là một khối liền thẳng nhưng phía trước nơi bạn đứng chừng một km nó đã bị sập xuống như nó đã từng bị cái gì đó giật mạnh dưới chân, lật nghiêng toàn bộ hệ thống các cột bê tông sang một bên. Bạn đã hiểu vì sao chiếc xe tải biến mất và cảm thấy thật may mắn vì chiếc xe của bạn đã dừng lại đúng lúc. Sự kiện kể trên là những gì một nhân chứng của trận động đất Kôbê nhìn thấy. Tác hại của nó là 5.500 người thiệt mạng, 300 000 người khác mất nhà cửa và 200 000 ngôi nhà bị hư hại. Khi các chấn động đã ngừng thì tai hoạ vẫn tiếp tục xảy ra, vì các ống dẫn khí ga bị gãy vỡ, rò rỉ hay biến dạng, dòng nhiên liệu này được xả tự do vào không khí. Dưới tác động của các va chạm mạnh do cơn chấn động ga và khí bùng lên thành các đám cháy khổng lồ. Đường ống dẫn nước cứu hoả cũng đã bị vỡ trước đó khiến cho việc dập lửa kéo dài nhiều ngày. Thành phố Kôbê bị tàn phá tan tành. Thiệt hại về vật chất ước chừng 100 tỉ Đôla Mĩ. Hình 10. Một góc thảm hoạ Kôbê Bản thân thuật ngữ động đất đã mô tả đầy đủ hiện tượng thiên nhiên này, nhưng động đất không chỉ đơn giản là hiện tượng nền đất lay động. Nghiên cứu hiện tượng này là một ngành khoa học lớn mang tên Địa chấn học. Kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học trong lĩnh vực này cho thấy rằng phần lớn các trận động đất xảy ra tại rìa các mảng kiến tạo, các mảnh vỏ lớn của Trái Đất, bao gồm các khối đất đá. Trên các bản đồ kiến tạo mảng, các nhà địa chấn học khoanh vùng, gọi tên các mảng và đánh dấu các khu vực rìa của chúng, nơi động đất thường xảy ra. Hình 11. Sơ đồ các mảng kiến tạo Các mảng này dịch chuyển theo các hướng và với vận tốc rất khác nhau. Hai mảng liền kề có thể xô vào hay tách ra khỏi nhau. Chúng cũng có thể lướt qua nhau như hai đoàn tầu hỏa đang chuyển dịch theo hướng đối ngược. Do hoạt động dịch chuyển này trên vỏ Trái Đất sẽ có hàng loạt đối tượng đặc biệt được gọi là đứt gãy nằm ở vị trí hai hay nhiều mảnh vỏ Trái Đất bị xê dịch vị trí tương đối mảnh này so với mảnh kia. Chính những va chạm, xê dịch của các mảnh đã gây ra các trận động đất. Khi các mảng kiến tạo va chạm, tách rời hay trượt lướt qua nhau, áp suất tại các rìa tăng lên khiến cho đất đá bị biến dạng. Biến dạng đất đá cũng có hai kiểu hoặc dẻo như đất sét nặn hoặc đàn hồi như cao su bị uốn, kéo. Biến dạng kiểu dẻo thường gây nên động đất vì khi bị kéo căng đất đá sẽ nứt vỡ ra ở một số vị trí nhất định. Còn trong trường hợp biến dạng đàn hồi, ta hình dung một dây cao su bị kéo về hai phía. Sợi dây sẽ dài ra cho đến khi tại điểm nào đó lực kéo thắng lực đàn hồi, sợi dây bị đứt thành hai nửa, mỗi nửa sẽ văng mạnh về vị trí của nó trước khi bị kéo. Lực văng này nếu diễn ra trên vỏ Trái Đất sẽ giải phóng năng lượng và gây động đất. Hình 12. Mô hình động đất Các trận động đất khác nhau về nhiều mặt do động đất phụ thuộc vào phương thức chuyển dịch của các mảng gây nên động đất: Nếu hai mảng va chạm vào nhau động đất sẽ rất mạnh và lan sâu; khi hai mảng trượt qua hoặc bị kéo ra xa nhau động đất xảy ra sẽ nhẹ và không ăn xuống sâu. Khi bị biến dạng, đất đá có xu hướng kháng cự lại và năng lượng được giải phóng trong quá trình này. Năng lượng này sẽ được truyền dẫn trong đất đá dưới dạng sóng địa chấn. Sóng địa chấn được chia thành hai loại căn bản là sóng P (sóng khởi đầu) và sóng S (sóng thứ cấp) (Hình 13). Sóng P là sóng truyền dẫn lực nén, kéo vào sâu trong đất đá. Nó được truyền rất nhanh, có khả năng xuyên qua hầu hết các loại vật liệu và được các máy đo chấn động phát hiện trước tiên. Vì vây, nó mang tên sóng khởi đầu (primary). Sau khi bị biến dạng tức là lúc sóng P đã tắt, các vật liệu được nới lỏng và co về trạng thái cũ. Quá trình này cũng giải phóng năng lượng và nó sẽ được truyền dẫn trong đất đá dưới dạng sóng S. Khác với sóng P, sóng S không truyền qua được mọi môi trường trong đất đá, đặc biệt các vật liệu lỏng. Vận tốc lan truyền của nó cũng nhỏ hơn nhiều so với sóng P. Nó thường được phát hiện sau sóng P và mang tên sóng thứ cấp (secondary). Hình 13. Các loại sóng động đất Khi động đất xảy ra, một số người có cảm giác chòng chành như đang đứng trên một con lăn. Cảm giác này là do sóng bề mặt gây nên khi nó truyền trên bề mặt đất. Sóng bề mặt không truyền nhanh như sóng căn bản nhưng sức tàn phá thì lớn hơn nhiều vì nó hoạt động ngay trên bề mặt đất, lay đổ các toà nhà từ phía dưới chân. Động đất được quan trắc và phát hiện nhờ một loại thiết bị gọi là máy đo địa chấn. Máy này cho phép xác định khoảng cách các loại sóng nói trên có thể truyền dẫn cũng như mức độ rung chuyển của mặt đất. Hình 14. Xác định tâm động đất Việc tiên định thời gian và địa điểm một trận động đất sẽ diễn ra dựa trên kết quả phân tích tính toán trên giản đồ lan truyền sóng P - S theo thời gian. Quan hệ giữa thời gian và khoảng cách hai loại sóng trên truyền đi trong lòng đất từ tâm chấn đến các trạm quan trắc (A, B, C trên hình vẽ) được đưa lên đồ thị có trục tung biểu diễn thời gian, trục hoành đánh dấu khoảng cách. Sau đó trên bản đồ khu vực người ta vẽ các vòng tròn có tâm là các trạm quan trắc bán kính là khoảng cách các sóng truyền đi được. Với ba địa chấn đồ sẽ có ba vòng tròn nói trên. Chúng giao nhau tại tâm chấn cần tìm. Độ lớn của động đất cũng được xác định trên địa chấn đồ căn cứ vào biên độ dao động của các sóng mà nó ghi được. Độ lớn của động đất thể hiện qua thang độ được Sáclơ Ríchte (Charles Ríchter) do một nhà địa chấn học người Mĩ đưa ra vào năm 1930. Ông ta sử dụng cùng một loại địa chấn đồ ghi lại hàng loạt các trận động đất sau đó chia khoảng cách giữa độ dao động cực đại (khoảng trên 1m) của mặt đất cách tâm chấn 100km và cực tiểu (khoảng từ 10 -5 mm) trên các địa chấn đồ thành các thang bậc logarit. Động đất ở một cấp độ nào đó sẽ mạnh hơn cấp trước nó 10 lần. Ví dụ, ở cấp 3 độ dao động của mặt đất sẽ lớn hơn cấp 2 hoặc nhỏ hơn của cấp 4 là 10 lần. Trên thang độ Ríchte ngày nay người ta còn in thêm kết quả thống kê trung bình của tần suất xảy ra các trận động đất ở các bậc khác nhau. Chẳng hạn, động đất cấp 1,4 thì rất nhẹ, chỉ các máy chấn địa cực nhạy mới phát hiện ra. Các trận động đất cấp này có thể xảy ra khoảng 800.000 đến 1.000.000 lần mỗi năm. Trong khi đó cấp độ 5,0 đến 5,5 mỗi năm chỉ còn chừng 1400 lần và ai cũng có khả năng cảm nhận thấy. Động đất cấp 8,0 có tần suất xảy ra chừng 5 đến 10 năm 1 lần, gây nên tác hại to lớn như: sập đổ nhà cửa, cầu cống, mặt đất rung chuyển dữ dội… Để phổ cập kiến thức cơ bản về động đất, người ta xây dựng các bản đồ biểu thị khả năng xảy ra động đất trên thế giới với 7 mức. Mức số 7 chỉ khu vực có nguy cơ xảy ra động đất lớn nhất. Nếu sống trong khu vực thường xảy ra động đất, bạn cần lưu ý một số điểm sau: Khi được báo sắp có động đất, bạn nên kê dọn lại đồ đạc trong nhà, đưa các vật nặng xuống thấp, chống dựng lại kèo cột cho chắc chắn nếu cần. Đặt kế hoạch hẹn gặp người thân, bạn bè tại đâu sau động đất để mọi người biết chắc ai bị nạn, ai an toàn. Khoá các vòi nước, bình ga, tắt điện ở hệ thống chung và các thiết bị thường để chế độ chờ, chuẩn bị túi cứu thương. Khi động đất diễn ra, nếu ở trong nhà bạn nên chui xuống gầm bàn úp mặt xuống đất. Nếu đang ở ngoài trời bạn nằm xuống hai tay ôm đầu, quay lưng về phía các toà nhà, các đường ống hay cây to. Nếu đang chạy xe, hãy dừng lại và ngồi yên trong đó. Sống sót sau động đất bạn chớ quá hoảng loạn, bình tĩnh tìm cách ra khỏi nơi bạn đang bị mắc kẹt. Nhớ lại kế hoạch của mình đã đặt ra và thực hiện nó. . Đất sẽ giải phóng năng lượng và gây động đất. Hình 12. Mô hình động đất Các trận động đất khác nhau về nhiều mặt do động đất phụ thuộc vào phương thức chuyển dịch của các mảng gây nên động đất: . Một góc thảm hoạ Kôbê Bản thân thuật ngữ động đất đã mô tả đầy đủ hiện tượng thiên nhiên này, nhưng động đất không chỉ đơn giản là hiện tượng nền đất lay động. Nghiên cứu hiện tượng này là một. của tần suất xảy ra các trận động đất ở các bậc khác nhau. Chẳng hạn, động đất cấp 1,4 thì rất nhẹ, chỉ các máy chấn địa cực nhạy mới phát hiện ra. Các trận động đất cấp này có thể xảy ra khoảng