Chuong 15 dong dat dia chat dai cuong

1


ng t
Động đất là sự rung chuyển trên bề mặt của vỏ Trái đất do một nguồn năng
l-ợng đ-ợc phát sinh từ một nơi đất đá bị dập vỡ và dịch chuyển bên trong lòng
đất. ở đây chỉ đề cập đến những chấn động mặt đất có nguồn gốc nội sinh,
những chấn động liên quan đến hoạt động con ng-ời nh- việc xây dựng các hồ
chứa, nổ mìn khai thác đá hay nổ mìn theo các mục tiêu khác nhau

2


Những nơi phát sinh năng l-ợng động đất:
- * Ranh giới tiếp xúc của hai mảng kiến tạo (đụng độ hoặc tách giãn),
- * Trên bề mặt của đữt gãy đang hoạt động
- * V nơi khối magma (đặc biệt là magma giàu chất bốc tiêm nhập lên trên
phần vỏ cứng. Khi có sự dịch chuyển của hai mảng, hoặc sự dịch chuyển
t-ơng đối của hai cánh đứt gẫy hoặc khối magma sẽ phát sinh các bộ phận
vỏ cứng bị đổ vỡ, nghĩa là phát sinh năng l-ợng động đất.
3


Nguồn gốc của động đất
Động đất có liên quan đến sự dịch chuyển các mảng
kiến tạo

Động đất liên quan đến dịch chuyển của các khối
magma, chủ yếu là núi lửa (hot spot)
Động đất liên quan đến đới dập vỡ, phá huỷ kiến tạo

Động đất liên quan đến hồ chứa n-ớc, hoạt động tr-ợt
lở tự nhiên hoặc nhân sinh và các nguyên nhân khác

4


Các đai rộng lớn có lịch sử phát triển lâu dài, nh- đai Thái Bình

D-ơng (chiếm 80% chấn động), đai Địa Trung Hải (chiếm 15%
chấn động), các sống núi giữa đại d-ơng, các đứt gãy chuyển
dạng...
Mặt tiếp xúc của các mảng hoạt động: các dãy động đất bờ Tây
Nam Mỹ, các vùng Địa Trung Hải, vùng đảo Nhật Bản....

5


Các động đất thuộc kiểu nguồn gốc núi lửa th-ờng có
qui mô và c-ờng độ rung động giới hạn theo qui mô, độ
sâu phân bố lò macma và thành phần khối macmma. Nhìn
chung qui mô vùng bị động đất không lớn. Động đất phát
triển nhanh và tắt nghỉ cũng nhanh.

6


Động đất có liên quan đến đới dập vỡ phá hủy kiến tạo.

Dọc các đứt gãy sâu: đứt gãy San Andreas ở bờ tây n-ớc
Mỹ, đứt gãy sông Đà-Việt Nam.

Động đất thuộc hai nhóm nguồn gốc
này th-ờng phân bố tuyến tính, thời
gian hoạt động kéo dài, c-ờng độ
động đất mạnh, tạo thành những vùng
bị động đất lặp lại nhiều lần, sự lặp
lại này liên quan đến sự phát triển của
đứt gãy và của các mảng kiến tạo. Mỗi
đợt động đất, ngoài động đất chính
còn kéo theo hàng loạt d- chấn. Mặt
khác đi cùng với tuyến động đất chính
còn có các tuyến động đất nhỏ hơn về
qui mô và c-ờng độ (vùng động đất
thứ cấp) liên quan đến sự hoạt động
của đứt gãy cấp II, phân nhánh từ các
đứt gãy sâu hay bề mặt dịch chuyển
cấp I.
7


Động đất liên quan

Hồ chứa nhân tạo Lake Mead-Colorado (Mỹ)
Do áp lực của n-ớc tác động đến các tầng đất đá
d-ới sâu gây ra các trận động đất

đến hồ chứa n-ớc,
hoạt động tr-ợt lở tự
nhiên hoặc nhân sinh
và các nguyên nhân
khác: do sự tái hoạt

động trên mặt tr-ợt của
đứt gãy cổ (còn gọi là
động đất giật lùi), sự
sụt lở, hoặc nó có thể
phát sinh do sức tác
động của con ng-ời,
th-ờng gặp khi xây
dựng các đập/hồ chứa
n-ớc....
8


Các đặc điểm của động đất
Động đất xảy ra khi có sự giải phóng và lan truyền năng
l-ợng từ một nơi dập vỡ trong lòng đất, năng l-ợng này
tạm gọi là năng l-ợng động đất.
Lò động đất/tâm/ tâm
trong:(seismic
focus/
hypocentre): là nơi phát
sinh năng l-ợng động đất.
Th-ờng nằm trong lòng
đất tới độ sâu tới 700 km
(0-70 km chiếm đa số
(72%) trong đó phần lớn
từ 0-30 km; 70-300 km
(23,5%); 300-700 km
(4%)). Tâm động đất càng
Lò động đất
ở nông thì sức phá huỷ của

động đất càng lớn.
9


Chấn

tâm động đất
(epicentre) là điểm chiếu
của tâm (trong)/lò động
đất lên mặt đất. Chấn
tâm không chỉ tập trung
ở 1 điểm mà có biểu
hiện mang tính khu vực
nên còn đ-ợc gọi là
vùng chấn tâm.

Độ sâu lò động đất là

khoảng cách từ tâm chấn
đến lò động đất.
Khoảng cách chấn tâm:

khoảng cách từ tâm chấn
đến 1 trạm đo trên mặt
10


Sóng động đất và sự truyền sóng
Từ nơi phát sinh, năng lượng động đất được truyền đi ở dạng sóng gọi là sóng động đất
(seismic waves). Sóng động đất làm cho mặt đất vừa bị nhồi dập (vibrate) vừa bị xô đẩy lắc lư

(occilate) theo các phương khác nhau, kết quả làm cho các vật thể trên bề mặt vùng bị ảnh
hưởng mặt đất bị nứt vỡ, gãy và đổ sụt.
Do sự phân dị về thành phần và đặc tính vật lý của các phần khác nhau của Trái đất mà sự
truyền sóng địa chất cũng khác nhau. Có 2 loại sóng cơ bản phát sinh từ động đất: gồm body
wave (sóng thân) và sóng mặt (surface wave).
Sóng thân là sóng truyền qua tất cả các lớp, đi qua tâm, và lan toả đi tất cả các hướng. Sóng
mặt là sóng di chuyển trên mặt trái đất, xuất phát từ tâm chấn. Sự rung động của đá do sóng mặt
giảm dần theo độ sâu (tương tự ném 1 hòn sỏi xuống mặt nước).

11


Sự khác nhau giữa các loại sóng
Sóng bề mặt (L)

Sóng mặt ép nén vật chất theo
chiều thẳng đứng-Sóng Reyleyth

Sóng mặt uốn, trượt vật
chất theo chiều nằm
ngang-Sóng Love

Sóng sơ cấp/sóng dọc
(P-wave) ép nén vật
chất; tốc độ lớn 47km/s, chu kỳ nhỏ

Sóng thân

Sóng thứ cấp/sóng ngang
(S-wave) uốn trượt vật

chất theo phương thẳng
đứng, tốc độ 2-5km/s,
sóng ko đi qua môi trường
lỏng

12


Sóng địa chấn được ghi nhận
như thế nào?

Mô hình máy đo
địa chấn

Máy đo địa chấn cơ
bản nhất

Sóng trên biểu đồ địa chấn

Biểu đồ địa chấn
13


A- Biểu đồ ghi địa chấn của 1 trạm đo; B- Tâm chấn xác định bởi 3
trạm đo địa chấn

Từ biểu đồ ghi địa chấn tại một trạm đo chúng ta có thể xác định được
khoảng cách từ tâm chấn đến trạm đo và thời gian xảy ra nhưng biểu
đồ này không xác định được vị trí tâm chấn.
Vị trí tâm động đất được xác định bằng biểu đồ ghi chấn động của ít

nhất là 3 trạm khác nhau.

14


Cấp động đất (magnitude) và cường độ rung động (intensity)
Kết nối biên độ dao động với
khoảng cách trên biểu đồ

Cấp động đất : Được qui định bởi năng lượng
được giải phóng từ nơi phát sinh động đất (F)
và đo bằng biên độ dao động của sóng S. Có
nhiều phương pháp tính cường độ rung động,
trong đó thang cấp độ Richter được sử dụng
rộng rãi nhất.

15


Cấp động đất (magnitude) và cường độ rung động (intensity)
Cường độ rung động
là thông số phản ánh
mức độ ảnh hưởng của
sự rung động mặt đất
đến một vùng khu vực
cụ thể trên bề mặt vỏ
đất. Các yếu tố quyết
định của cấp độ qui mô
động đất là cường độ
rung động, cấu tạo nền

đất, độ sâu của tâm
(trong) và khoảng cách
từ vùng bị ảnh hưởng
đến vị trí chấn tâm (tâm
ngoài).

Cấp

Đặc điểm

I

Không cảm nhận được, trừ những đối tượng nhạy cảm và trong điều kiện rất đặc biệt

II

Những đồ vật treo tường mỏng nhẹ có thể lay động. Những người đang nằm nghỉ, đặc
biệt là ở các nhà cao tầng, mới cảm nhận được.

III

Rung động như có xe tải đi qua. Trong nhà, đặc biệt là trên lầu có thể cảm nhận được sự
rung động.

IV

Trong nhà nhiều người cảm nhận được, ở ngoài trời ít người cảm nhận được. Vào ban
đêm một số người bị đánh thức. Bát đĩa bị xáo động, tường có những tiếng nứt nét nẻ, xe
đang đậu bị xô đẩy. Sự rung động như có một chiếc xe tải nặng đi qua

V

Hầu hết mọi người đều nhận biết: nhiều người bị đánh thức, tường bị vỡ từng mảng, đồ
vật bị đổ nhào. cây cối, cột, đồ vật dạng tròn bị xáo trộn.

VI

Tất cả mọi người đều nhận thức được: nhiều người sợ hãi chạy ra đường, bàn ghế bị xê
dịch, vôi tường rơi từng mảng, các ống khói bị phá hủy, tổn thất nhẹ.

VII

Mọi người đổ xô ra đường. Nhà cửa xây dựng tốt bị thiệt hại không đáng kể, xây dựng kỹ
bị thiệt hại trung bình và nhà xây dựng-thiết kế kém bị hư hại nhiều, nhiều ống khói bị
đổ vỡ.

VIII

Một số cấu trúc có thíêt kế đặc biệt thì bị hư hại nhẹ, nhà cửa bình thường thì bị sụp đổ
từng phần, xây dựng kém thì phá vỡ hoàn toàn, vách nhà tách ra khỏi nhà chung, ống
khói, cột, tường bị đổ nhào, bàn ghế nặng bị nhào lộn

IX

Các cấu trúc có thiết kế đặc biệt bị hư hại đáng kể: các khung bị nghiêng, tòa nhà bị
nghiêng: mặt đất nứt nẻ, các đường ống ngầm bị đổ vỡ

X

Một số nhà gỗ được xây dựng kỹ bị tàn phá, nhà bê tông bị tàn phá do gãy đổ phần chân,

đường tàu bị xô lệch; ở bờ sông đất chồi, ở bờ dốc cát và bùn bị chảy trượt. Nước sông đổ
tràn bờ.

XI

Rất ít nhà còn đứng được, đường xá bị nứt nẻ, các hệ thống ống ngầm hoàn toàn bị phá
hủy. ở vùng đất xốp mềm đất bị chuồi trượt, đường tàu phần lớn bị xô lệch.

XII

Mặt đất hoàn toàn bị tàn phá, mặt đất nhấp nhô, đồ vật bị ném tung vào không khí.

Bảng qui mô động đất theo thang Modified Mercalli
16


Tương quan giữa cấp rung động và cường độ động đất
Cường độ rung động
(độ Richter)

Cường độ động đất
(Mercalli-gần epic.)

Tổn thất

2

I-II

Thường chỉ có máy phát hiện

3

III

Những người ở trong nhà nhận
biết

4

IV-V

Nhiều người nhận biết, có tổn thất
nhẹ

VI-VII

Mọi người đều biết, nhiều người
sợ và chạy ra khỏi nhà. Tổn
thất từ ít đến trung bình.

6

VII-VIII

Mọi người đều chạy ào ra khỏi
nhà, tổn thất từ trung bình
đến khá nhiều.

7

IX-X

Tổn thất nghiêm trọng

8+

X-XII

Toàn bộ vùng bị tổn thất nghiêm
trọng

5

17


Dự báo những khu vực có thể bị phá
hủy do sự rung chuyển trong một trận
động đất
Điểm đứt
gãy

Trượt lở
đất đá

Phá hủy
công trình

Những công trình

có cấu trúc ko
vững chắc trở nên
tồi tệ hơn

Loma Prieta

Những dư chấn là
nguyên nhân gây
phá hủy

Sóng thần
Cầu bị phá
hủy bởi các
vật chất đổ ra

Các vật chất
bị vỡ vụn
Loma Prieta

18


Sự phá hủy có thể xảy ra sau một trận động đất

Hỏa hoạn

Sóng thần và lũ lụt
Hạn chế rủi ro từ động đất bằng…..

Lập bản

đồ dự
báo tai
biến

Phải có
những thiết
kế cải tiến
trong xây
dựng

19


Major Japan,
World3/2011
Earthquakes
Nicaragua, 1972

Japan, 1999

Armenia, 1988

San Francisco, 1906

Turkey, 1999
Chile, 1960

Taiwan, 2004
20

Sóng thần hình thành
như thế nào?
Sóng sinh ra
và di chuyển đi
xa từ đứt gãy
Sự dịch chuyển
của đứt gãy đáy
đại dương

Chủ yếu từ các đứt
gãy ở đáy đại dương

Sóng cao gần
bờ

Sự thoát nước ngầm đột ngột

Sóng tràn ngập
vào đất liền

Phun trào núi lửa
21


Sự di chuyển của sóng thần

22

Thảm họa kép động đất-sóng thần tại Nhật Bản vào 11/3/2011
Sự phá hủy của
với cường độ 8.9 Richter
sóng thần

Chile, 1960

Hawaii, 1960

Japan, 1993

New Guinea, 1998
23


Nghiên cứu động đất
Nghiên cứu
những đứt gãy
chính

Đo các hệ thống khe nứt, nứt vỡ để nội
suy sự dịch chuyển, biến dạng của đứt
gãy chính

Những tư liệu về sự thay
đổi địa hình

Biên độ dịch chuyển
của đứt gãy và các dấu
hiệu trong quá khứ

24


Nghiên cứu đứt gãy thông
qua ảnh vệ tinh và bản đồ
Bản đồ thành phần vật
chất (màu vàng là các
trầm tích trẻ)

Bản đồ đặc điểm
cơ lý (màu đỏ là
rắn chắc)

Sự dịch chuyển lặp lại
của bề mặt đất được
ghi lại bằng ảnh vệ
tinh

25