Cấu tạo trái đất và động đất núi lửa sóng thần

Trang 1

KHOA VẬT LÝ – LỚP LÝ III

  

ĐỀ TÀI:

Giảng viên hướng dẫn:

Sinh viên thực hiện: Lưu Sỹ Hiệp

TP.Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 06 năm 2011

Trang 2

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU……….5

CHƯƠNG 1 CẤU TẠO TRÁI ĐẤT……… 9

1.1 CẤU TẠO TRÁI ĐẤT: 9

1.1.1 Lớp vỏ trái đất: 10

1.1.2 Quyển manti: 10

1.1.3 Nhân: 10

1.2 CÁC LOẠI RANH GIỚI : 11

1.2.1 Ranh giới hội tụ: 11

1.2.2 Ranh giới phân kỳ: 12

1.2.3 Ranh giới chuyển dạng: 12

CHƯƠNG 2 ĐỘNG ĐẤT………14

2.1 KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI: 14

2.1.1 Khái niệm: 14

2.1.2 Phân loại: 15

2.2 THANG ĐO VÀ CÁC THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU: 15

2.2.1 Các thang đo động đất: 15

2.2.2 Các thiết bị nghiên cứu động đất: 17

2.3 Các giai đoạn động đất: 20

2.3.1 Giai đoạn trước động đất: 20

2.3.2 Giai đoạn sắp động đất: 20

2.3.3 Giai đoạn xảy ra động đất: 21

2.3.4 Giai đoạn tiếp sau động đất: 22

2.4 Nguyên nhân gây ra động đất: 22

2.4.1 Động đất do kiến tạo: 22

2.4.2 Động đất do sụp lở: 23

2.4.3 Động đất do hồ chứa nước: 23

2.5 TÌNH HÌNH ĐỘNG ĐẤT THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 24

Trang 3

2.5.1 Thế giới 24

2.5.2 Tình hình động đất ở Việt Nam hiện nay 26

2.6 HẬU QUẢ VÀ MỘT SỐ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC: 30

2.6.1 Hậu quả: 30

2.6.2 Biện pháp khắc phục: 31

2.7 DỰ BÁO VÀ PHÒNG CHỐNG: 34

CHƯƠNG 3 NÚI LỬA………37

3.1 KHÁI NIỆM VỀ NÚI LỬA 37

3.1.1 Định nghĩa: 37

3.1.2 Phân loại: 38

3.2 CẤU TẠO NÚI LỬA: 38

3.2.1 Mặt cắt núi lửa 39

3.2.2 Sự hình thành phun trào núi lửa: 40

3.2.3 Các giai đoạn phun của núi lửa: 42

3.3 THẢM HỌA CỦA NÚI LỬA 43

3.3.1 Núi lửa Eyjafjallajokull, Iceland: 43

3.3.2 Núi lửa Mount Merapi, Indonesia 44

3.3.3 Núi lửa Tungurahua, Ecuador 45

3.3.4 Núi lửa Pacaya, Guatemala: 45

3.3.5 Núi lửa Santiaguito, Guatemala: 46

3.3.6 Núi lửa Mount Sinabung, Indonesia: 46

3.3.7 Núi lửa phun trào tại Nhật Bản 47

3.3.8 Núi lửa ở Việt Nam: 48

3.4 CÁCH DỰ BÁO 49

3.4.1 Trực thăng đồ chơi dự báo núi lửa phun trào 49

3.4.2 Mô hình mới dự báo mức độ tàn phá của núi lửa: 50

3.4.3 Dự báo dòng chảy núi lửa bằng mô hình 51

CHƯƠNG 4 SÓNG THẦN……… 52

Trang 4

4.2 NGUYÊN NHÂN: 53

4.3 ĐẶC ĐIỂM: 54

4.4 CẢNH BÁO: 54

4.5 LIÊN HỆ: 55

4.5.1 Các trận sóng thần trên thế giới: 55

4.5.2 Trận sóng thần Nhật Bản: 56

4.5.3 Các nước có nguy cơ sóng thần trên thế giới 57

4.5.4 Sóng thần tại Việt nam: 57

4.6 LỊCH SỬ SÓNG THẦN: 57

4.7 CÁC VÙNG CÓ NGUY CƠ SÓNG THẦN TẠI NƯỚC TA: 59

4.8 HỆ THỐNG DỰ BÁO SÓNG THẦN CỦA VIỆT NAM ĐẶT TẠI ĐÀ NẴNG:……… 59

TÀI LIỆU THAM KHẢO……….61

Trang 5

Động đất là những rung động hay chuyển động đột ngột của vỏ trái đất do sự vận độngcủa các mảng hay nhiều nguyên nhân khác.

Núi lửa là hiện tượng magma (hỗn hợp Silicat nóng chảy bão hòa các khí) từ tronglòng đất trào ra ngoài mặt đất dưới dạng dung nham (dạng lỏng) hoặc dưới dạng tro bụi(dạng rắn)

Động đất cùng những dịch chuyển địa chất lớn bên trên hoặc bên dưới mặt nước, núilửa phun và va chạm thiên thạch đều có khả năng gây ra sóng thần Sóng thần là một loạtcác đợt sóng tạo nên khi một thể tích lớn của nước đại dương bị chuyển dịch chớpnhoáng trên một quy mô lớn

Trong tình hình thế giới hiện nay khi động đất, núi lửa, sóng thần luôn xảy ra liên tiếpgây thiệt hại vô cùng to lớn đối con người Đặc biệt với trận động đất, sóng thần xảy raliên tiếp ở Nhật Bản hay vụ phun trào núi lửa ở Ice Land vào ngày 23 tháng 5 năm 2011vừa qua càng làm vấn đề trở nên bức thiết

Mặc dù, trong suốt nhiều thập kỉ qua, các nghiên cứu và phương pháp dự báo độngđất, núi lửa sóng thần ngày càng ưu việt hóa để công tác dự báo đạt hiệu quả cao nhằmhạn chế tối đa tổn thất về người và vật chất Tuy nhiên, vẫn chưa thể tìm được phươngpháp dự đoán hữu hiệu và chính xác nhất các thiên tai trong khoảng thời gian ngắn trướckhi chúng xảy ra

Các thiên tai này xảy ra khắp nơi trên thế giới và Việt Nam cũng là một trong sốnhững vùng có nguy cơ xảy ra động đất, núi lửa, sóng thần cao vì nước chúng ta nằm trênvùng đứt gãy sông Hồng, sông Chảy và có nhiều vùng ven biển

Trang 6

Nhóm chúng tôi thực hiện một nghiên cứu khảo sát về tình hình động đất, núi lửa sóngthần trên thế giới, tìm hiểu nguyên nhân, đặc điểm và các phương pháp dự đoán Mụcđích của nghiên cứu này nhằm cung cấp những thông tin cần thiết về động đất, núi lửasóng thần Từ đây, có thể xây dựng các biện pháp dự phòng và ứng cứu trong trường hợpthiên tai xảy ra.

Đề tài “Cấu tạo bên trong của trái đất và vấn đề động đất, núi lửa, sóng thần” Gồm 4phần chính:

Chương I: Cấu tạo bên trong của trái đất

Phần này giới thiệu về các phần khác nhau của trái đất Phần ngoài cùng là lớp vỏ tráiđất, kế đến là quyển Manti và trong cùng là nhân

Vỏ trái đất trung bình là 33 km

Quyển Manti gồm 3 phần chính: Manti trên, quyển mềm và Manti dưới

Nhân phân bố từ độ sâu 2900 km đến tâm trái đất 6370 km Gồm 2 phần: Nhân ngoài

và nhân trong

Phần này còn giới thiệu 3 loại ranh giới chính: ranh giới hội tụ, ranh giới phân kì vàranh giới chuyển dạng

Chương II: Động đất.

Phần này nêu các nguyên nhân gây ra động đất gồm: Động đất do kiến tạo, động đất

do sụp lở và động đất do hồ chứa nước Trong đó động đất do kiến tạo chiếm khoảng90% số lượng động đất, gồm động đất do đứt gãy, động đất do magma, động đất do biếnđổi tướng và động dất do núi lửa

Thang đo động đất

Thiết bị dự báo động đất gồm thiết bị cổ do nhà triết học Chang Hêng của Trung Quốcsáng chế vào khoảng năm 136 trước công nguyên và thiết bị dự báo mới là địa chấn ký,gồm 3 phần cơ bản: bộ phận biến năng, bộ phận cố định và bộ phận ghi Máy hoạt độngdựa trên nguyên tắc dao động của con lắc hoặc điện và từ trường

Phần này còn giới thiệu về những vùng thường xuyên xảy ra động đất trên thế giới vàbản đồ phân bố động đất ở Việt Nam

Trang 7

Chương III: Núi lửa.

Phần này nêu các nguyên nhân gây ra núi lửa, phân loại các dạng núi lửa, gồm 3 dạng:Núi lửa đang hoạt động, núi lửa đang ngủ và núi lửa đã tắt Các giai đoạn phun của núilửa

Giới thiệu về những vùng thường xuyên xảy ra núi lửa trên thế giới và các núi lửa ởViệt Nam

Chương IV: Sóng thần.

Phần này nêu các nguyên nhân gây ra sóng thần, đặc điểm của sóng thần, Những dấuhiệu nhận biết khi sắp xảy ra sóng thần từ đó có biện pháp cảnh báo thích hợp để giảmnhững thiệt hại do sóng thần đem lại

Phần này còn giới thiệu những vùng thường xuyên xảy ra sóng thần trên thế giới vànhững vùng có nguy cơ xảy ra sóng thần ở Việt Nam

Đó là những vấn đề chúng tôi tim hiểu được Chắc chắn trong chúng ta ai cũng khiếp

sợ những đứa con quỹ dữ này của mẹ thiên nhiên, nhưng một vấn đề thường có hai mặtcủa nó Bên cạnh những thảm họa khủng khiếp những thiên tai này cũng góp phần làmnên thành công cho khoa học, thế nhưng chính vì sức tàn phá của nó quá lớn nên người tachỉ nghĩ đến các tai họa mà ít khi ai đặt ra câu hỏi liệu từ những thiên tai này các nhàkhoa học có khám phá ra được đều gì không? Câu trả lời là có! Khi có chấn động xảy racác nhà khoa học đã dựa vào các sóng này để tìm hiểu được cấu tạo bên trong của trái đấtcũng như sự phun trào núi lửa, hơi nước được phun ra từ núi lửa được dẫn theo đườngống đến nhà máy thủy điện Một số sau khi phun hình thành các đảo, tro núi lửa sau khiphong hóa làm đất đai trở nên màu mỡ Ngoài ra, núi lửa là nguồn cung cấp nhiệt năngđược khai thác và đưa vào sử dụng như phát điện nhiệt, hình thành nên các cảnh quan dulịch như suối nước nóng hoặc là các hang động…và tạo ra các khoáng sản có giá trị chocông nghiệp như kim cương, vàng, bạc…

Nghiên cứu này thực hiện dựa trên việc sưu tầm, phân tích tổng hợp các tài liệu từnhiều nguồn khác nhau: internet, sách, báo,…

Trang 8

Đây là một vấn đề phổ biến hiện nay, lượng thông tin trên internet và báo chí có thểthu thập được là rất lớn Tuy nhiên chưa có nhiều bài viết chuyên môn về vấn đề trên nênquá trình chọn lọc và xử lý thông tin còn gặp nhiều khó khăn

Nghiên cứu này xây dựng cho ta một số kiến thức cơ bản về cấu tạo bên trong của tráiđất và các vấn đề động đất, núi lửa, sóng thần Bên cạnh đó giới thiệu các phương phápnhận biết và dự đoán động đất, núi lửa, sóng thần Từ đó xây dựng cho mỗi người kỹnăng bảo vệ bản thân và những người xung quanh để giảm thiểu tối đa những thiệt hại màcác thiên tai này đem lại

Trang 9

1 CHƯƠNG 1: CẤU TẠO TRÁI ĐẤT

Phần này giới thiệu về các phần khác nhau của trái đất Phần ngoài cùng là lớp vỏ tráiđất, kế đến là quyển Manti và trong cùng là nhân

Vỏ trái đất chiếm 1% thể tích và 0,5% khối lượng trái đất , có bề dày thay đổi: mỏng

ở đại dương và dày ở lục địa, nhưng trung bình là 33 km

Quyển Manti chiếm 83% thể tích và 67% khối lượng trái đất, có độ sâu 2900 km, dàykhoảng 2855 km Người ta chia quyển Manti thành 3 phần chính: Manti trên, quyển mềm

1.1.CẤU TẠO TRÁI ĐẤT:

Hình 1.1 Cấu tạo trái đất

Trang 10

Gồm 3 phần chính:

1.1.1 Lớp vỏ trái đất:

Chiếm 1% thể tích trái đất và 0,5% khối lượng trái đất, có bề dày thay đổi: mỏng ở đạidương và dày ở lục địa nhưng trung bình khoảng 33km

Vỏ đất được chia làm 2 kiểu:

Vỏ lục địa: có độ sâu từ 0 km đến 60 km, dày trung bình 45 km, ở trạng thái rắn

được cấu tạo bởi các silicat giàu ma-giê và nhôm.Gồm 3 lớp: lớp trầm tích có bề dày thayđổi từ 0 km đến 20 km, dưới là lớp granit có bề dày thay đổi từ 10 km đến 40 km và dướilớp granit là lớp badan có bề dày thay đổi từ 15 km đến 25 km

Vỏ đại dương: có độ sâu từ 0 km đến 10 km, có bề dày trung bình 7 km, ở trạng

thái rắn được cấu tạo bởi silicat giàu ma-giê và sắt Gồm 2 lớp chính: lớp trầm tích dàykhoàng 1 km và lớp badan dày khoảng 6 km đến 7 km

1.1.2 Quyển manti:

Mantle nằm giữa vỏ đất và lõi đất, trong khoảng sâu 33km - 2.900km chiếm 83,3% thểtích Trái đất Vì nó nằm giữa nên còn gọi là lớp trung gian Mantle còn chia ra thành 3phần:

Mantle trên Là thành phần trên cùng của Manti, nằm bên dưới lớp vỏ, có độ sâu từ

33 km đến 100 km Manti trên kết hợp với vỏ trái đất tạo thành thạch quyển Thạchquyển có tính chất rắn giòn

Quyển mềm: Phân bố trong khoảng từ độ sâu từ 100km đến 350 km, ở trạng thái

dẻo là nơi hình thành các lò magma và các quá trình magma

Mantle dưới: Phân bố trong khoảng từ độ sâu 350 km đến 2900 km Thành phần

vật chất chủ yếu là các oxitsilic, oxit sắt và oxit magiê Tỷ trọng của nó lớn hơn Mantletrên, ở dạng chất rắn

1.1.3 Nhân:

Chiếm 16% thể tích và 31% khối lượng trái đất, dày khoảng từ 2900 – 6370 km,gồm 2 phần chính:

Trang 11

Nhân ngoài: Phấn bố từ 2900 km đến 5150 km, ở dạng lỏng, thành phần chủ yếu

là sắt và niken

Nhân trong : ở dạng rắn, nằm ở độ sâu khoảng 5150-6370 km.

1.2.CÁC LOẠI RANH GIỚI :

Có 3 loại:

1.2.1 Ranh giới hội tụ:

Là một vùng biến dạng mà tại đó hai hay nhiều mảng kiến tạo hay

các mảnh vỡ của thạch quyển chuyển động ngược chiều hút vào

nhau, gây ra hầu hết các trận động đất, hình thành các rãnh đại

dương, cung núi lửa và cung đảo núi lửa Loại này có thể gặp ở ranh

giới giữa đại dương – đại dương, đại dương – lục địa, lục địa – lục địa

Hình 1.3 Đại dương – lục địa Hình 1.4 Lục địa – lục địa

Hình 1.5 Đại dương – đại dương

Hình 1.2 Ranh giới

hội tụ

Trang 12

1.2.2 Ranh giới phân kỳ:

Phản ánh điều kiện tách giãn khi hai mảng kiến tạo chuyển

động ra xa nhau, hình thành các sống núi giữa đại dương,

thung lũng rift, các quần đảo núi lửa Loại này có thể gặp ở

ranh giới giữa đại dương – đại dương, lục địa - lục địa

1.2.3 Ranh giới chuyển dạng:

Không có sự giãn hay nén ép Ranh giới biến

dạng là nơi một mảng này trượt qua một mảng

khác Loại này có thể gặp ở ranh giới giữa đại

dương – đại dương, lục địa - lục địa

Hình 1.7 Thung lũng rift

Hình 1.6 ranh giới phân kỳ

Hình 1.8 Ranh giới chuyển dạng

Trang 13

Hầu hết các đứt gãy chuyển dạng được tìm thấy trên đáy đại dương, thường là sốngnúi tách giãn hình thành các ranh giới mảng dạng zigzag Tuy vậy, các đứt gãy chuyểndạng được biết đến nhiều nhất thì được tìm thấy trên đất liền.

(trích Giáo trình Địa chất đại cương và địa chất lịch sử_Thạc sĩ Châu Hồng Thắng_2011)

Trang 14

2 CHƯƠNG 2: ĐỘNG ĐẤT

Phần này nêu các nguyên nhân gây ra động đất gồm: Động đất do kiến tạo, động đất

do sụp lở và động đất do hồ chứa nước Trong đó động đất do kiến tạo chiếm khoảng90% số lượng động đất, gồm động đất do đứt gãy, động đất do magma, động đất do biếnđổi tướng và động dất do núi lửa

Cấp độ động đất được xác định bằng thang đo độ richter với 12 cấp độ

Để dự báo động đất người ta sử dụng các thiết bị đo động đất Thiết bị đo động đất cổnhất được sáng chế vào khoảng năm 136 trước công nguyên do một nhà triết học TrungQuốc tên Chang Hêng Thiết bị này giống như một hũ rượu có đường kính 2m, xungquanh có 8 đầu rồng, mỗi đầu rồng ngậm một viên ngọc, dưới mỗi đầu rồng có một concóc đang ngẩng đầu há miệng Khi có động đất, thì viên ngọc phía trên sẽ rơi xuống vàomiệng của con cóc ngồi phía dưới Cùng với sự tiến bộ của khoa học, thiết bị dự báođộng đất mới ra đời và được sử dụng đến ngày nay có tên là máy địa chấn ký Một máyđịa chấn ký gồm 3 phần cơ bản: Bộ phận biến năng, bộ phận cố định và bộ phận ghi Máyhoạt động dựa trên nguyên tắc dao động của con lắc hoặc điện và từ trường

Ngoài ra trong phần này còn giới thiệu về những vùng thường xuyên xảy ra động đấttrên thế giới và bản đồ phân bố động đất ở Việt Nam

2.1.KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI:

Trang 15

các biến dạng của môi trường đất đá được truyền đi dưới dạng sóng đàn hồi và được gọi

là sóng động đất Sóng động đất sẽ tác động lên bề mặt đất làm cho mặt đất rung động

Hình 2.1 Tâm chấn động đất

Mặc dù rất chậm nhưng mặt đất vẫn luôn luôn chuyển động và động đất xảy ra tại cácđường ranh giới của các mảng kiến tạo là các phần thạch quyển của trái đất

2.1.2 Phân loại:

Có nhiều cách phân loại động đất nhưng phổ biến hơn cả là phân loại theo chấn tâm:

- Động đất có chấn tâm nông: chấn tâm cách mặt từ 0 – 70km, chiếm 72% số lượng chấn tâm Trong đó, chấn tâm có độ sâu từ 0-30km chiếm nhiều nhất

- Động đất có chấn tâm trung bình: chấn tâm phân bố ở độ sâu từ 70-300km chiếm 23,5%

số lượng các chấn tâm

- Động đất có chấn tâm sâu: chấn tâm phân bố ở độ sâu từ 300-700km, chiếm 4% số

lượng các chấn tâm Hiện nay chấn tâm được biết có độ sâu lớn nhất là 720km

2.2.THANG ĐO VÀ CÁC THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU:

2.2.1 Các thang đo động đất:

Nhà khoa học Mercallin là người đầu tiên dựa vào quan sát các hậu quả do các trậnđộng đất gây ra, dùng phương pháp phân loại để đưa ra một tang đo động đất có 12 cấp

Trang 16

Đến năm 1935 nhà địa chất Mỹ là Richter đã đưa ra thang đo động đất tính bằng độRichter Độ Richter là logarit thập phân của biên độ một chấn động được máy thu ghiđược Với thang đo Richter, người ta có thể tính được năng lượng được giải phóng trongmỗi trận động đất Mỗi một đơin vị trong thang đo Richter hơn kém nhau 30 lần Nhưvậy, một chấn động 6 độ Richter sẽ giải phóng năng lượng gấp 30 lần chấn động 5 độRichter và 90 lần chấn động 4 độ Richter Chấn động 5 độ Richter sẽ giải phóng nănglượng tương đương một quả bom nguyên tử thế hệ I, tuy nhiên mức độ tập trung nănglượng là khác nhau nên hậu quả cũng sẽ khác nhau.

Mối liên hệ giữa thang đo động đất Mercalli và thang Richter

nằm yên mới cảm thấy được

nước trong ly, cốc song sánh

hại lớn, cây cối bị gãy…

bị sập, nhiều vết nứt trên mặt đất

Cấp 10 6,5 - 7,75 độ Richter Tai họa Các nhà cao tầng bị sụp đổ, nhà

cửa bị phá hủy hoàn toàn, đất đá trượt lở…

Trang 17

( trích “Địa chất đại cương”)

2.2.2 Các thiết bị nghiên cứu động đất:

Phần lớn thông tin bên trong Trái đất được biết thông qua biểu đồ sóng địa chấn Cácchuyển động làm biến dạng mạnh vỏ Trái đất thường sử dụng gần hết năng lượng đượcgiải phóng từ một trận động đất Nếu động đất đủ mạnh, phần năng lượng còn lại đượcmang đi xa dưới dạng sóng, các sóng này có thể vượt xuyên qua Trái đất và có thể điquanh toàn bộ cả Trái đất Người ta cần những thiết bị đo đủ nhạy dặt ở những vị trí xanhau để đánh giá đường đi của sóng khi chúng lan truyền trong Trái đất Hiện nay, trênthế giới có khoảng hơn 400 trạm đo địa chấn để ghi lại những trận động đất và nhữngrung động khác của vỏ Trái đất

Trang 18

2.2.2.1 Thiết bị cổ:

Dụng cụ ghi Máy đo địa chấn Richter.Mặc dù đến năm 1935, thang đo địa chấnRichter mới được Charles Richter chế tạo, nhưng trước đó từ lâu người Trung Quốc đãtìm cách chế tạo chiếc máy dò động đất đầu tiên của thế giới – địa chấn kế

Hình 2.2 thiết bị đo động đất của Chang Hêng

Nhà thiên văn Chang Hêng đã phát minh ra một địa chấn kế vào thời nhà Hán khoảng

136 trước Công Nguyên, và đó là một dụng cụ bằng đồng rất tinh xảo Thiết bị này giốngmột hũ rượu có đường kính 2m, bên ngoài có gắn 8 con rồng cách đều nhau; phía dướimỗi con rồng là một con cóc há miệng, mặt ngước lên trên Một quả lắc được treo bêntrong chiếc bình, nó sẽ đứng yên cho tới khi nào có một chấn động Chấn động này sẽkích hoạt một đòn bẩy làm chuyển động 1 viên ngọc trong miệng của con rồng nằm ởphía hướng đến tâm chấn viên ngọc này sẽ rơi ra khỏi miệng rồng và rớt thẳng xuốngmiệng con cóc phía dưới

Trang 19

Chang Hêng nhấn mạnh rằng, khi con cóc ở phía Nam nhận được viên ngọc có nghĩa

là động đất xảy ra ở phía Bắc của thiết bị Tuy nhiên thiết bị này chỉ ghi nhận chấn độngchứ không ghi lại được cường độ chấn động

Nicolas Cirillo là người Châu Âu đầu tiên dùng thiết bị cơ học để nghiên cứu động đất.Thiết bị của ông được sử dụng để quan sát chuyển động của mặt đất từ một loạt trận độngđất ở Naple vào năm 1731 Thiết bị này là một con lắc đơn giản, sự dao động của nó phảnánh biên độ dao động của mặt đất

Năm 1783, một loạt các trận động đất xảy ra ở Clibria (Ý) làm cho 5000 người chết

Sự kiện này đã thúc đẩy sự phát triển những thiết bị cơ học khác để nghiên cứu đồng thờiđến những cuộc họp của Hội đồng về động đất đầu tiên Chỉ một thời gian ngắn sau đó,một thợ đồng hồ đồng thời là một nhà cơ khí tên Domenico Salsano đưa ra thiết bị vậnhành ở Naple, cách Calabria khoảng 320km.thiết bị này gồm một con lắc dài với một câychổi quét tẩm mực khô chậm dùng để đánh dấu chuyển động trên một bảng bằng ngà.Đây là một nổ lực để có bảng ghi chép đầu tiên, khởi đầu cho việc ghi các biểu đồ địachấn Thiết bị này còn có thêm một chuông, chuông này sẽ reo lên khi chuyển động đạtđến một cường độ nhất định

Ngoài ra, trong lịch sử còn biết một số thiết bị khác của Nicolas Cirillo hay JamesForbes đều dựa trên cơ sở dao động của con lắc

2.2.2.2 Thiết bị hiện đại:

Với sự khám phá ra khả năng di chuyển xa của sóng địa chấn, khoa học địa chấn hiệnđại đã ra đời

Những băng ghi chép đầu tiên được thực hiện trên các thiết bị nằm nghiêng nên rất

mờ, khó phân tích một cách chính xác Do vậy để nhận được những số liệu có độ chínhxác cao đòi hỏi phải có một thiết bị ghi sóng địa chấn có độ nhạy cao

Cuối thế kỉ 19, một nhóm giáo sư người Anh trong đó trưởng nhóm là giáo sư JohnMilne đã khởi xướng các thiết bị ghi địa chấn Và máy địa chấn ký ra đời có khả năng ghiđược những tín hiệu của những trận động đất ở xa Ông cũng chịu trách nhiệm thiết lậpmạng lưới các trạm ghi địa chấn toàn cầu

Trang 20

Một máy địa chấn ký gồm 3 phần cơ bản: bộ phận cố định, bộ phận biến năng và bộphận ghi Nguyên tắc hoạt động của máy địa chấn ký hiện đại có thể dựa trên cơ sở daođộng của con lắc đơn hoặc điện và từ trường Để ghi chấn động theo các hướng cần có bamáy ghi: một ghi chuyển động thẳng đứng, và hai ghi chuyển động ngang.

Hình 2.3 Máy địa chấn ký

Các sóng địa chấn lan truyền từ nơi xảy ra động đất đến các trạm ghi, tại đây sóng địachấn được máy địa chấn ký ghi lại dưới dạng các biểu đồ địa chấn Mô hình của địa chấn

đồ gồm một bộ ba sóng: sóng P (sóng dọc) là sóng đến trạm đầu tiên, kế đến là sóng S(sóng ngang) và sau cùng là sóng L (sóng mặt)

2.3.Các giai đoạn động đất:

2.3.1 Giai đoạn trước động đất:

Năng lượng được tích lũy do những tác dụng liên tục của chuyển động kiến tạo.Thời gian dài ngắn tùy thuộc tốc độ và cường độ của chuyển động của vỏ Trái đất, tùytheo tính chất của chuyển động và độ bền vững của đá

2.3.2 Giai đoạn sắp động đất:

Có thể xuất hiện một số dấu hiệu sau

- Địa hình thay đổi dị thường: đá có biểu hiện biến dạng, mặt đất lồi lõm, nâng hạ hoặcdịch chuyển ngang

Trang 21

- Biểu hiện có những rung động khác thường: khi sắp động đất xuất hiện một loạt chấnđộng nhỏ (do trước khi có đứt gãy thì xuất hiện một số nứt vỡ nhỏ tạo ra những rungđộng nhỏ).

- Sự khác thường về tốc độ truyền sóng: Trong điều kiện bình thường thì vp/vs= 1.73.Nếu tỉ số đó khác thường thì sẽ có động đất Động đất vùng Carmu (Liên Xô) năm 1966trước đó 3 tháng tỉ số này bắt đầu hạ thấp đến giới hạn thấp , sau đó lại tăng lên Sau khitrở lại trị số cũ chưa bao lâu thì xảy ra động đất cấp 5.5 (trích từ “Tài liệu tham khảo địachất đại cương”)

- Sự khác thường về địa từ, địa điện:

Trước khi có động đất độ từ thiên thay đổi Sau khi động đất thì trở lại bình thường.Tính dẫn điện, điện trở suất của đá có liên quan với độ rỗng và dung dịch trong lỗrỗng Khi có áp lực tác động ở vùng nguồn động đất sẽ làm cho các lỗ hổng bị khép kín,nước trong lỗ hổng bị đẩy ra ngoài, do đó làm thay đổi điện trở suất

- Dị thường về nước dưới đất: Trước khi xảy ra động đất xuất hiện nhiều nứt nẻ nhỏlàm cho nước trong các tầng chứa nước thông liền nhau dẫn tới kết quả là làm biến đổimực nước Xuất hiện các hiện tượng nguồn nước, giếng nước bị hạ thấp mực nước hoặckhô đi, có khi ngược lại đang khô lại trở nên ẩm ướt Nước ở giếng ở mạch bị đục hoặcnổi bọt, biến đổi vị hoặc có thêm dầu mỏ, khí mêtan, cacbonic…

2.3.3 Giai đoạn xảy ra động đất:

Thông thường chỉ xảy ra một đợt chấn động nhưng cũng có trường hợp liên tục xảy ranhiều đợt Ví dụ năm 1960 ở Chilê trận động đất cấp 8 xảy ra 3 đợt

Chấn động chỉ xuất hiện trong mấy phút thậm chí mấy mươi giây nhưng lại là thờigian giải thoát những năng lượng của quá trình động đất gây ra những tàn phá nặng nềtrên mặt

Khi có động đất , trước tiên là sóng P truyền tới mặt đất làm cho không khí rung độngđẩy lên cao, gặp chướng ngại vật sóng phản xạ lại tạo ra tiếng vang Sóng S và L đếnmuộn hơn, gây ra dao động trên mặt xô đẩy phá hoại các công trình kiến trúc

Trang 22

2.3.4 Giai đoạn tiếp sau động đất:

Một số năng lượng còm thừa lại sau giai đoạn kịch phát sẽ tiếp tục cho đến khikhông còn nữa trong giai đoạn này có thể sinh ra một số nứt vỡ nhỏ Ở những nơi không

ổn định, một số chấn động vẫn xuất hiện lặp lại liên tục tạo ra một loạt chấn động Thờigian hoạt động của giai đoạn này không cố định

Nhìn chung các giai đoạn động đất xảy ra ở mỗi nơi có thể khác nhau, thời gian xảy ra

và ngừng nghỉ không giống nhau Thông thường sau vài mươi năm yên nghỉ hoặc trămnăm hay trên trăm năm rồi lại động đất trở lại

2.4.Nguyên nhân gây ra động đất:

2.4.1 Động đất do kiến tạo:

Phần lớn động đất xảy ra dọc theo rìa của các mảng, tại đó phát triển lực căng kiến tạo

Sự dịch chuyển tương đối giữa các mảng là nguyên nhân phát sinh các đứt gãy, magma,biến chất…và là nguyên nhân phát sinh động đất Động đất do kiến tạo chiếm khoảng90% số lượng động đất

2.4.1.1 Động đất do đứt gãy

Năm 1902, A.Mekey đã nêu ra lý thuyết động đất do đứt gãy và được hầu hết mọingười chấp nhận Năm 1910, H.F Reid thuộc trường đại học Johns Hopkin, sau khinghiên cứu và phân tích số liệu động đất dọc theo đứt gãy San Andreas đã đưa ra thuyết

“Đàn hồi đẩy ngược” để giải thích cơ chế phát sinh do đứt gãy Theo lý thuyết này, dướitác động của lực đẩy kiến tạo, dọc theo bề mặt đứt gãy tích lũy một năng lượng ứng suấtđàn hồi năng lượng này liên tục gia tăng theo thời gian, đến một lúc nào đó sự trượt giữahai cánh đứt gãy xảy ra Khi đó năng lượng trong đá sẽ được giải thoát, một bộ phận nănglượng biến thành dạng đàn hồi đẩy ngược tạo ra các sóng đàn hồi và truyền vào vỏ TráiĐất gây ra động đất Như vậy, lực đẩy đàn hồi là kết quả của sự trượt của các cánh đứtgãy đi kèm sự giải phong năng lượng

Trang 23

2.4.1.4 Động đất núi lửa:

Núi lửa hoạt động làm đá xung quanh bị rung chuyển Chấn tâm động đất do núi lửasâu không quá 10km, cấp động đất tương đối lớn nhưng phạm vi ảnh hưởng rất nhỏthường không quá 30 – 50km

ma sát giữa các mặt đứt gãy, làm đứt gãy hoạt động và do đó giải thoát năng lượng ứngsuất để tạo ra động đất

Năng lượng của hai loại động đất do núi lửa và động đất do hồ chứa nước thường nhỏ

và gây ảnh hưởng trên phạm vi hẹp, cho nên trên 90% các trận động đất quan trắc được

Trang 24

nhà địa chấn tập trung vào việc làm sáng tỏ bản chất của các quá trình diễn ra trong lòngđất đã dẫn đến sự tích tụ năng lượng gây ra động đất.

(Trích: Giáo trình Địa chất đại cương và địa chất lịch sử_Thạc sĩ Châu HồngThắng_ 2011)

2.5.TÌNH HÌNH ĐỘNG ĐẤT THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM

2.5.1 Thế giới

Gutenberg và Richter, hai nhà địa chấn Mỹ nổi tiếng đã lập bản đồ phân bố chấn tâmcủa các trận động đất ghi nhận được trong 50 năm đầu năm đầu thế kỷ XX Nhờ sự pháttriển nhảy vọt của địa chấn học trong những năm 60, các nhà địa chấn đã lập bản đồ phân

bố chính xác vị trí của các chấn tâm Cho đến nay bản đồ do M.Barazangi và J Dormanthành lập dựa trên số liệu của 30.000 trận động đất được coi là bản đồ hoàn chỉnh nhất(hình 2) Trên bản đồ chấn tâm được đánh dấu bằng một chấm đen

Hình 2.4 Bản đồ phân bố chấn tâm trên toàn địa cầu

Từ bản đồ phân bố chấn tâm chúng ta có thể dễ dàng nhận thấy động đất không xảy rađều khắp mọi nơi trên Trái đất, mà chủ yếu tập trung vào các đới sau đây:

Trang 25

2.5.1.1 Vành đai động đất Thái bình dương

Đây là đới hoạt động địa chấn mạnh nhất Nếu đánh giá về mặt năng lượng động đất,thì khoảng 75 – 80% tổng năng lượng động đất đã giải tỏa tại đới này Nhìn trên bản đồchúng ta thấy đới này bao cả ven bờ Thái Bình Dương, nên gọi là vành đai động đất TháiBình Dương Ơ phía Tây Thái Bình Dương, từ Nhật Bản đới động đất chia làm 2 nhánhchính Đài Loan và quần đảo Philipin nằm trong nhánh gần rìa phía Đông của lục địaChâu Á

Các trận động đất có chấn tâm ở đáy đại dương xảy ra trên vành đai động đất TháiBình Dương là nguyên nhân trực tiếp gây ra những cơn sóng thần tàn phá nhiều vùng bờbiển hai bờ Thái Bình Dương

2.5.1.2 Đới động đất Địa trung hải – Xuyên Á hay còn gọi là đới Alpơ – Hymalaya.

Đới động đất này kéo dài từ Bắc Phi, ngang qua vùng Hymalaya và nối với vành đaiThái bình dương tại vùng quần đảo Indonesia Theo tính toán của các nhà địa chấn 15-20% năng lượng động đất trong một năm thuộc về đới động đất này

2.5.1.3 Đới động đất ngầm dưới sống núi giữa các đại dương.

Tại đới này thường xảy ra các trận động đất yếu hơn so với hai đới hoạt động địa chấn

kể trên Chỉ khoảng 3 -7% năng lượng trung bình năm của các trận động đất được giải toảtại đới này

Nói tóm lại, động đất chủ yếu xảy ra tại 3 đới hoạt động địa chấn Phần lớn bề mặt của Trái đất được xếp vào loại không có động đất thường xuyên Tất nhiên, chúng ta không nên coi kết luận này là quy luật có ý nghĩa tuyệt đối Thực tế, tại các vùng được xếp vào khối không động đất vẫn có những động đất mạnh xảy ra, nhưng năng lượng động đất giải toả trên toàn khối này chỉ khoảng 1%.

Trang 26

2.5.2 Tình hình động đất ở Việt Nam hiện nay

Hình 2.5 Bản đồ phân bố động đất ở Việt Nam

Việt Nam nằm xa nơi giao tiếp giữa mảng Á-Âu ở phía bắc, với mảng Ấn-Úc ở phíanam và mảng Philippin ở phía đông

Trang 27

Trên bảng đồ phân bố Việt Nam có bốn vùng phân bố khác nhau:

- Vùng tây bắc dọc theo đứt gãy sông Đà, có động đất nhiều nhất và mạnh nhất cóthể lên 7 độ Richter

- Vùng đứt gãy sông Hồng và các vùng đứt gãy sông Mã , sông Cả có động đấtkhông nhiều và không mạnh, khi mạnh có khi lên 6 độ Richter

- Vùng Duyên Hải NamTrung Bộ (phân bố từ bắc Nha Trang đến Phan Thiết) cóthể xảy ra động đất mạnh đến 5 độ Richter

- Vùng Đông Nam Bộ có thể xảy ra động đất mạnh đến 5 độ Richter

Các đứt gãy ở Việt Nam đáng quan tâm nhất là đứt gãy sông Hồng kéo dài từ VânNam (Trung Quốc) là một trong ba dãy đứt gãy sâu ở lục địa Á-Âu tạo nên dãyHimalaya

Tài liệu cho thấy nước ta có động đất rất nhiều, cường độ không mạnh Ngày nay chưa

đủ cơ sở và chuyên môn nghiên cứu Từ năm 1924, sau khi xây dựng trạm nghiên cứuPhù Liễn (Hải Phòng) thì hiện tượng động đất được quan sát, ghi chép thống kê đầy đủ.Đến năm 1957, trạm nghiên cứu ở Nha Trang cũng được xây dựng nhằm phục vụ tốt hơncho việc nghiên cứu

Hiện nay có đến 90% động đất diễn ra động đất ở “vành đai lửa Thái Bình Dương”trong đó vùng Đông Nam Á là nơi có nhiều động đất vì nằm ở nơi tiếp xúc giữa mảng Á-

Âu với mảng Philippin Từ bản đồ phát sinh động đất trên lãnh thổ Việt Nam của giáo sưNguyễn Đình Xuyên (2004) có thấy nước ta có khoảng 90 kkhu vực có thể phát sinhđộng đất và thời gian lập lại các trận động đất từ 1000 năm, 500 năm hoặc 20 năm Mức

độ chấn động của động đất nằm trong khoảng từ 5,5 đến 6,8 độ Richter, có thể gây ra hưhại nhẹ về nhà cửa Trong lịch sử từ năm 114 đến năm 2003 các nhà địa chấn nước ta đãghi nhận được 645 trận động đất mạnh từ 3 độ Richter trở lên Trước 1900, mặc dù chỉ có

ít tài liệu lịch sử, nhưng vẫn phát hiện được nhiều trận động đất mạnh Năm 114 trậnđộng đất cấp 8 đã xảy ra ở quận Nhật Nam (khu bắc Đồng Hới – Quảng Bình ngày nay).Các trận động đất cấp 7, cấp 8 đã xảy ở Hà Nội vào các năm 1277, 1278, 1285 Động đấtcấp 8 đã xảy ra ở khu vực Yên Định – Vĩnh Lộc – Nho Quan (thuộc tỉnh Thanh Hoá và

Trang 28

Ở vùng Phan Thiết các trận động đất cấp 7 đã xảy ra 1882, 1887… Và còn một số trậnđộng đất khác

Đặc biệt từ kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học đã phát hiện Hà Nội nằm trongvùng đứt gãy sông Hồng, sông Chảy, nơi từng xảy ra các trận động đất mạnh 5,1 đến 5,5

độ Richter Chu kì lặp lại Động đất 5,8 độ Richter ở Hà Nội là 1100 năm và trận Độngđất mạnh cưới cùng xảy ra cách đây đã hơn 700 năm Hiện tại Hà Nội đanh trong thời kìyên tĩnh nhưng trong tương lai động đất ở Hà Nội có thể tăng lên và động đất mạnh xảy

ra Ngoài ra Hà Nội còn phải chịu tác động của động đất mạnh xảy ra ở những vùng đứtgãy lân cận như đứt gãy sông Lô, Đông Triều, Sơn La

Gần đây nhất, từ năm 1900 tơi nay có 2 trận động đất cấp 8 ở Điện biên (1935) vàTuần giáo (1983), 17 trận động đất cấp 7 và 115 trận động đất cấp 6 – cấp 7 ở khắp cácvùng lãnh thổ nước ta

Ở Việt Nam, động đất ở miền Bắc nhiều và mạnh hơn so với miền Nam Động đấtthường xuyên nhất và mạnh nhất là ở Tây Bắc, tiếp theo là ở Đông Bắc và bắc Tây Bắc

Đến 17/7/2005 một trận động đất mạnh khoản 4,5 độ Richter xảy ra tại Lũng Cú(Đồng Văn-Hà Giang) nhưng không gây thiệt hại nhiều vì đây là vùng đá vôi ít người ở.Cũng năm 2005 vào lúc 14 giờ 57 phút ngày 2/8 một trận động đất có dư chấn 3,1 độRichter xảy ra tại phía Bắc thị xã Ninh Bình ở độ sâu 19,5km, phạm vi trong khoảng15km, và gây một tiếng nổ lớn do các khối đá dưới lòng đất va chạm khiến người dân thị

xã hoang mang, nhưng không thiệt hại gì về người và của Ngày 17/10/2005 thành phố

Hồ Chí Minh đã xảy ra hiện tượng rung lắc tại tòa nhà 7 tầng số 170 Hai Bà Trưng,phường ĐaKao, Q1 Nguyên nhân là lúc 8 giờ dưới lòng đất ngoài khơi vùng Hàm Tân-

Trang 29

Bình Thuận cách thành phố Hồ Chí Minh khoảng 120km đã có động đất mạnh 2,9 độRichter Sau đó đúng 28 phút sau dưới lòng đất ở ngoài khơi vùng biển Bà Rịa-Vũng Tàu

và Hàm Tân-Bình Thuận lại xảy ra trận động đất mạnh 4,3 độ Richter nhưng không gâythiệt hại gì về người và của

Nhìn chung động đất ở nước ta không gây thiệt hại lớn nhưng cũng cần được quan tâmxây dựng hệ thống quan sát và dự báo động đất cho các vùng như ở Hà Nội, nhà máythủy điện Sơn La, nhà máy điện Hòa Bình…Đồng thời phổ biến rộng rãi thông tin về khuvực có nguy cơ động đất bằng cách lập bản đồ nước ta dưới dạng như Atlat

Trên bản đồ nguy cơ động đất trên thế giới của Liên Hiệp Quốc theo các nhà khoa họcViệt Nam, nước ta nằm trong vùng ít nguy cơ xảy ra động đất, nếu có chỉ là mức độ trungbình và trung bình yếu thôi Thế nhưng, căn cứ vào hoạt động địa chấn thường xảy ratheo vết đứt gãy San Andreas (Hoa Kì) và công trình nghiên cứu năm 1984 về các chuyểnđộng của hệ thống đứt gãy sông Hồng, giáo sư người Mỹ Allan thuộc trường đại họcCalifornia ghi nhận rằng trong suốt 300 năm qua thuộc đứt gãy sông Hồng không có trậnđộng đất nào mạnh hơn 7 độ Richter

Đây là hiện tượng bất thường, vì trong quá khứ ở dọc đứt gãy sông Hồng thườngxuyên xảy ra các trận động đất mạnh 7 đến 9 độ Richter và hiện nay đứt gãy Andreas vẫnxảy ra động đất mạnh với chu kì 22 năm Vì thế giáo sư Allan cho rằng đứt gãy sôngHồng đã “ngủ” khá lâu phải chăng là đang tích lũy năng lượng ở trong lòng đất cho đếnkhi đủ lớn thì sẽ giải phóng ra ngoài mặt đất, gây ra những trận động đất có cường độ lớnhơn

Trang 30