10 năm kể từ sau trận động đất và sóng thần kinh hoàng vào năm 2004, hiểu biết của chúng ta về những trận siêu động đất đã tăng thêm rất nhiều. Từ những vệ tinh giám sát các thay đổi trên bề mặt Trái Đất cho đến những giàn khoan xuống sâu bên dưới đáy đại dương, các kỹ thuật mới đang không ngừng được phát triển để giúp chúng ta tìm hiểu lý do tại sao đôi lúc các trận động đất có thể lớn và có sức tàn phá khủng khiếp như vậy.

Trận động đất năm 2004 đã làm vỡ đường đứt gãy đánh dấu mặt tiếp xúc giữa hai mảng kiến tạo [1] tại một đới hút chìm [2], khi một mảng dịch trượt xuống bên dưới mảng khác, và đây chính là những địa điểm hình thành nên những trận động đất và sóng thần khủng khiếp nhất trên địa cầu.

new_map
Các mảng kiến tạo trên Trái Đất. Giáp ranh giữa hai mảng kiến tạo là địa điểm tiềm năng xảy ra động đất và sóng thần.

Trước năm 2004, trận động đất gần đây nhất với cường độ 9 độ Richter hoặc lớn hơn đã xảy ra ở Alaska, Mỹ vào năm 1964. Tuy nhiên trong thập kỷ vừa qua đã xuất hiện một số trận động đất rất lớn, bao gồm trận động đất tại Chile vào năm 2010 và trận động đất Tohoku-oki (Nhật Bản) năm 2011. Riêng trận động đất Tohoku-oki đã gây nên hiện tượng nóng chảy lõi lò phản ứng hạt nhân của nhà máy điện hạt nhân Fukushima.

Chúng ta biết thêm rất nhiều về những sự kiện gần đây so với trận động đất Alaska khi trước, không có gì đáng ngạc nhiên, công nghệ mà chúng ta đã sử dụng tiên tiến hơn nhiều so với những năm 1960. Các vệ tinh hiện nay có thể theo dõi sự chuyển động của bề mặt Trái Đất trước, trong và sau quá trình diễn biến của một trận động đất nhờ vào hệ thống định vị toàn cầu GPS, cũng như theo dõi một trận sóng thần trong đại dương sâu thẳm. Các kỹ thuật dùng để ghi nhận các sóng động đất và để phân tích chi tiết sự chuyển dịch trên bề mặt đứt gãy của trận động đất hiện vô cùng tinh vi. Chúng ta có thể thu thập các hình ảnh chi tiết có độ phân giải cao hơn của các lớp và cấu trúc địa chất dưới đáy biển, từ đó giúp chúng ta hiểu nhiều hơn về những đoạn đứt gãy gây nên động đất.

Sự dịch, trượt

Trận động đất năm 2004 xảy ra do mảng (kiến tạo) Ấn Độ dịch trượt xuống bên dưới mảng (kiến tạo) Sunda. Mặc dù các nhà khoa học biết rõ đây là một đường đứt gãy hoạt động, nhưng mảng kiến tạo này đã dịch trượt lên trên một diện tích lớn hơn rất nhiều so với dự đoán vào đới đứt gãy nông.

Trận động đất và sóng thần năm 2011 ở Nhật Bản sau đó thậm chí còn bất ngờ hơn về đặc điểm: khi đứt gãy trượt vào khu vực nông nhất và chiều dài lần dịch trượt này là lớn nhất từng được ghi nhận trên đứt gãy, khiến đường đứt gãy (rồi đến lượt đáy biển phủ phía trên) di chuyển lên trên từ 50-60m. Để đặt nó trong bối cảnh thích hợp, thì trong một trận động đất lớn “điển hình”, một đoạn dịch chuyển chỉ cần khoảng từ 5-10m là đã đủ để gây ra các hiệu ứng tàn phá khủng khiếp.

Lần đầu tiên vào năm 2011, thiết bị trên bề mặt đáy biển nằm ngoài khơi Nhật Bản đã đo được những thay đổi về áp suất khi đáy biển di chuyển, đồng thời có khả năng đo đạc cường độ của chuyển động dịch trượt đoạn đứt gãy. Đoạn dịch trượt rất lớn và nông này chắc chắn đã góp phần khuếch đại cơn sóng thần, dẫn tới những hậu quả tàn phá kinh hoàng.

Những trận động đất gần đây thật sự đã đặt dấu hỏi cho các mô hình hiện tại nhằm mô phỏng sự hình thành động đất cỡ siêu lớn và thúc đẩy các nhà khoa học nhanh chóng đề xuất các ý tưởng mới và xem xét lại mối nguy hại tiềm tàng ở những đới hút chìm khác trên khắp thế giới.

Khoan để tìm câu trả lời?

Mặc dù chúng ta hiện có những kỹ thuật tinh vi để ghi lại từ xa quá trình xảy ra động đất và địa chất bên dưới đáy biển, nhưng chúng ta vẫn thực sự cần phải lấy mẫu đá ở các đứt gãy, nơi khởi nguồn và xảy ra các trận động đất. Thông thường chúng nằm dưới bề mặt hay đáy biển khoảng tầm 5km.

Việc lấy mẫu khu vực này “ngay tại chỗ” là một trong những kỳ tích của nghiên cứu hiện đại về động đất và đứt gãy. Cách duy nhất để làm được việc này là bằng cách khoan đại dương với các loại kỹ thuật tương tự như trong ngành khai thác dầu mỏ.

Trong khoảng từ 10 đến 15 năm qua, các dự án xử lý các vết đứt gãy đang hoạt động và quá trình xảy ra động đất, đặc biệt ở các đới hút chìm, đã gia tăng về mặt số lượng và trong tính chất táo bạo của các mục tiêu, khi tiến hành khoan trong những điều kiện vô cùng thách thức.

Hoạt động khoan đang diễn ra trên rìa mảng kiến tạo của Nhật Bản, ở miền nam khu vực chịu ảnh hưởng của trận động đất năm 2011, như một phần trong chương trình NanTroSEIZE. Các nhà khoa học đã khoan rất nhiều lỗ khoan dò để lấy mẫu các phần khác nhau của hệ thống. Dự án hiện nay đang được tiến hành cách đới đứt gãy mục tiêu chủ yếu là 2km. Phần này của đường viền bản khối lục địa Nhật Bản sinh ra những trận động đất có thể tạo sóng thần khoảng từ 150-200 năm một lần. Dự án không chỉ lấy mẫu đá ở đoạn đứt gãy mà cũng liên tục giám sát tình trạng vết đứt gãy để giúp giảm thiểu nguy cơ tiềm ẩn.

Hướng lên phía bắc dọc theo bờ biển Nhật Bản, không lâu sau trận động đất năm 2011, một nhóm các nhà khoa học đã nhanh chóng chuẩn bị một con tàu để khoan xuyên qua vết đứt gãy nông nơi hoạt động dịch trượt mảng cực lớn đã diễn ra. Mẫu đá họ mang về thuyền lại yếu một cách không ngờ và chúng ta hiện nay tin rằng đây chính là nguyên nhân xảy ra tình trạng dịch trượt mảng nông và lớn như vậy.

Dự đoán về trận siêu động đất tiếp theo

Tình trạng mỏng manh của đứt gãy do động đất có thể là câu trả lời cho trận động đất bất ngờ vào năm 2011, nhưng nguyên nhân của những đới hút chìm khác thì sao?

Một đội khoan sẽ đi thuyền đến ranh giới mảng kiến tạo ở ngoài khơi đảo Sumatra, Indonesia vào năm 2016 để khoan các lớp trầm tích cung cấp cho đới đứt gãy mà đã gây nên trận động đất năm 2004. Ở đây chúng ta giả thuyết rằng các khối trầm tích có thể cực kỳ chắc và điều này dẫn tới sự dịch trượt đứt gãy có phần nông hơn kỳ vọng, trái ngược với giả thuyết được đề xuất cho đứt gãy gây động đất năm 2011 ở Nhật Bản.

Nếu cả hai giả thuyết đều chính xác, chúng ta sẽ cần ghé thăm lại các đới hút chìm trên toàn cầu để tái đo lường các tính chất của trầm tích và đứt gãy, và cách mà những đứt gãy này có thể trượt đi trong tương lai.

Kể từ trận động đất và sóng thần năm 2004, chúng ta đã học được rất nhiều điều, nhưng như điều thường thấy trong khoa học, lại có những câu hỏi mới cần được giải đáp. Tuy nhiên công nghệ mới đang cung cấp cho chúng ta khả năng trả lời chúng – đây là thời điểm rất quan trọng để trở thành một nhà nghiên cứu về Trái Đất.

Chú thích của người dịch:
[1] Mảng kiến tạo, xuất phát từ thuyết kiến tạo mảng, là một phần của lớp vỏ Trái Đất (tức thạch quyển). Bề mặt Trái Đất có thể chia ra thành bảy mảng kiến tạo chính và nhiều mảng kiến tạo nhỏ. Sự tương tác giữa các mảng kiến tạo tại ranh giới tiếp xúc giữa chúng đã tạo ra các dãy núi và núi lửa, cũng như tạo ra các trận động đất và các hiện tượng địa chất khác.

[2] Đới hút chìm là một khu vực trên Trái Đất, nơi mà hai mảng kiến tạo chuyển động theo hướng va hút nhau và xảy ra sự hút chìm. Tốc độ hút chìm được đo đạc khoảng vài cm một năm, với tốc độ hội tụ trung bình khoảng 5 cm mỗi năm.Các đới hút chìm liên quan đến một mảng đại dương dịch trượt bên dưới một mảng lục địa hoặc một mảng đại dương khác. Các đới hút chìm thường được ghi nhận là có hoạt động núi lửa, động đất và tạo núi với mức độ cao.

Bởi Lisa McNeill, trường Đại học Southhampton

Clip hay:



Advertising:

loading...