đề tài động đất và các hiện tượng liên quan

Động đất là một sự rung chuyển hay chuyển động lung lay của mặt đất .Theo ngôn ngữ khoa học, động đất là sự giải thoát đột ngột một lượng năng lượng lớn tích tụ trong một thể tích nào đ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

KHOA MÔI TRƯỜNG - 10KMT

- -CHAPTER 7: ĐỘNG ĐẤT VÀ CÁC HIỆN

TƯỢNG LIÊN QUAN

NHÓM 10 -10KMT

 Họ và tên MSSV

 1 Trần Ngô Quyền 1017237

 2 Nguyễn Chí Tân 1017252

 3 Nguyễn Hồng Quân 1017230

 4 Phạm Tiến Quảng 1017229

 5 Mai Thanh Tài 1017247

 6 Huỳnh Thị Kim Nhàn 1017186

 7 Nguyễn Thị Ngọc Tú 1017322

 8 Trần Thị Hồng Nhung 1017201

TP.HCM, 3/2012

-7.1 Giới thiệu về động đất :

Những trận động đất thảm khốc đang phá hủy những thành phố lớn và cướp đi sinh mạng của hàng ngàn người Sau một cơn động đất thuộc thế kỷ

16 ở Trung Quốc thì số lượng tử vọng đã lên tới con số 850,000 người Trong thế kỷ của chúng ta , 1 cơn động đất vào năm 1923 đã phá hủy hoàn toàn Tokyo và đã giết chết 143,000 người (Đúng trưa ngày 1/9/1923, một trận động đất mạnh 7,9 Richter làm rung chuyển toàn bộ khu vực Tokyo-Yokohama Rung chấn khiến hầu hết các tòa nhà sụp đổ và kéo theo một cơn sóng thần cao 12 m Nhưng hậu quả của nó còn kéo dài trong nhiều ngày, một loạt trận hỏa hoạn diễn ra sau vụ động đất khiến 90% các tòa nhà của Yokohama bị hư hỏng nặng, khoảng 2/5 thành phố Tokyo bị phá hủy, một nửa dân số bị mất nhà cửa Gần 143.000 người chết.) , và 1 cơn động đất vào năm 1976 ở Trung Quốc đã giết chết hơn 300,000 người (Trận động đất mạnh thứ hai trong lịch sử cũng xảy ra tại Trung Quốc, lần này là ở tỉnh Đường Sơn, vào năm 1976 Đây được coi là trận động đất kép bởi cơn dư chấn xảy ra 16 tiếng sau cơn rung chuyển đầu tiên cũng mạnh 7,8 độ

Richter Số người thiệt mạng ước tính lên tới 250.000.) Mới đây , cơn động đất năm 1995 đã tàn phá Kobe , Nhật (Có khoảng 6.434 người bị thiệt mạng (ước tính vào ngày 22 tháng 12 năm 2005); trong đó khoảng 4.600 người ở Kobe Trong số các thành phố bị ảnh hưởng, Kobe có dân số khoảng 1,5 triệu, nằm gần chấn tâm nhất và chịu ảnh hưởng rung động mạnh nhất Đây

là trận động đất tồi tệ nhất ở Nhật Bản kể từ động đất Kanto 1923 với

khoảng 140.000 thiệt mạng Trận động đất gây thiệt hại khoảng 10.000 tỷ yên bằng khoảng 2,5% GDP của Nhật Bản lúc đó, tương đương khoảng 102,5 tỷ USD).Gần đây nhất là vào ngày 11/3/2011, trận động đất 8,9 độ Richter ngoài khơi đông bắc Nhật Bản gây ra cơn sóng thần cao 10 mét, gây thiệt hại nặng nề về kinh tế xã hội, làm ô nhiễm phóng xạ một vùng lớn của Nhật bản

Báo chí và truyền hình đã tường thuật lại cường độ cơn động đất lúc bấy giờ Cường độ cơn động đất lúc bấy giờ phản ánh năng lượng mà cơn động đất phóng thích , với mỗi thay đổi đại diện về một sự gia tăng gấp 30 trong năng lượng Một trận động đất với cường độ 8.0 hoặc hơn được gọi là 1 trận động đất lớn Một trận động đất với cường độ 7.0 đến 7.9 được gọi là 1 trận động đất vừa Những trận động đất được đề cập đến ở trên đều là những trận động đất lớn Nhưng cường độ chỉ là 1 trong những yếu tố xác định mức tàn phá của trận động đất Tương tự như cường độ , thì con người là 1 yếu tố quan trọng , ví dụ như mật độ dân số , phần đất sử dụng và các kiểu xây dựng

Bởi vì những trận động đất thường bắt đầu gần những ranh giới mảng , có những đường thẳng và đường cong lập thành khu vực – nơi mà những hoạt động địa chấn diễn ra

Động đất là một sự rung chuyển hay chuyển động lung lay của mặt đất Theo ngôn ngữ khoa học, động đất là sự giải thoát đột ngột một

lượng năng lượng lớn tích tụ trong một thể tích nào đó bên trong Trái đất Nguyên nhân :

• Nội sinh :hoạt động phun trào núi lửa , vận động kiến tạo của đới hút chìm, các hoạt động đứt gãy

• Ngoại sinh : thiên thạch va chạm vào trái đất ,các vụ trượt lỡ đất với khối lượng lớn

• Nhân sinh : Hoạt động làm thay đổi áp suất chất lỏng ,các vụ thử hạt nhân trong lòng trái đất , xây dựng cơ sở hạ tầng

7.2 Quá trình Động đất :

Thảo luận của chúng ta về thế giới kiến tạo được thành lập rằng : trái đất

là một hệ thống phát triển năng động Động đất là hậu quả tự nhiên của quá trình hình thành các lưu vực đại dương , lục địa , dãy núi của trên thế giới ,

và hầu hết chúng xảy ra dọc theo ranh giới của các mảng thạch quyển

7.2.1 Đứt gãy và hoạt động đứt gãy

Quá trình đứt gãy có thể được ví như hai tâm ván trượt qua nhau Ma sát dọc theo ranh giới giữa các mảng tạm thời có thể làm chậm chuyển động của chúng, nhưng các cạnh nhọn bị phá vỡ và chuyển động dọc theo ranh giới Tương tự, những tấm thạch quyển di chuyển qua nhau đang chậm lại do ma sát dọc theo ranh giới của chúng Kết quả là, đá biến dạng dọc

theo ranh giới do trải qua quá trình nén ép (biến dạng là kết

quả từ sự nén ép ) Khi bị nén quá sức chịu đựng thì đá bị vỡ

ra thành nhiều mảnh nhỏ Đứt gãy là một khe nứt hoặc một hệ

thống khe nứt nơi mà đá đã được di dời , điều đó có nghĩa là,

một phần của bề mặt đã di chuyển tương đối so với phần còn

lại Sự vỡ đột ngột của các loại đá tạo ra các sóng động đất,

sóng địa chấn, rung chuyển mặt đất Nói cách khác, năng

lượng của việc sự dồn nén đá được phóng thích dưới dạng một

trận động đất ,sự đứt gãy đó là do nguồn địa chấn, và xác định

chúng là bước đầu tiên trong việc đánh giá nguy cơ động đất

trong một khu vực nhất định Ví dụ như

Động đất trong mảng kiến tạo tại New Madrid

Trong mùa đông 1811-1812 , một loạt các trận động đất mạnh xảy ra trung tâm thung lũng Mississippi, gần như phá huỷ thị trấn New Madrid , Missouri, và giết chết ko biết bao nhiêu người dân Những trận động đất đủ

mạnh làm cho các chuông nhà thờ đổ chuông ở Boston trong hơn 1600km ! Chúng làm biến dạng bề mặt với cường độ cao, bao gồm cả vỡ mặt đất, trên một diện tích rộng từ Memphis, Tennessee, phía bắc để hợp lưu với những con sông ở Mississippi và Ohio Rừng đã được san bằng, những đường mòn được mở rộng - nơi mọi người đã chặt phá cây để băng qua chúng.và đất bị lún xuống vài mét trong một số khu vực gây ra lũ lụt Nó thậm chí còn được báo cáo rằng : con sông Mississippi đã bị đảo ngược dòng chảy của nó trong khi quá trình bắt đầu

Có nhiều loại đứt gãy , sau đây là các dạng đứt gãy phổ biến “

• Đứt gãy thuận

• Đứt gãy nghịch

• Đứt gãy ngang

Đới đứt gãy và đoạn đứt gãy

Sự dứt gãy như không bao giờ xảy ra các vết nứt đơn lẻ Đúng hơn, chúng có dạng các đới đứt gãy - một nhóm các vứt đứt gãy gần như song song với nhau trên bản đồ Chúng thường chồng lên nhau 1 phần hoặc tạo thành mô hình viền Các đới đứt gãy khác nhau về chiều rộng , vành đai từ 1m hoặc hơn một vài km

7.2.2 Mảng kiến tạo và thuyết kiến tạo

Mảng kiến tạo xuất phát từ thuyết kiến tạo mảng, là một phần của lớp vỏ

Trái Đất Bề mặt Trái Đất có thể chia ra thành:

+ Các m ảng kiến tạo chính gồm: mảng châu Phi, mảng Nam Cực, mảng Australia, mảng Ấn độ, mảng Á – Âu, mảng Bắc Mĩ, mảng Nam Mĩ, mảng Thái Bình Dương

+ Và nhiều mảng kiến tạo nhỏ gồm : mảng Caribe , mảng Ả rập , mảng Cocos

Các mảng kiến tạo có độ dày khoảng 100 km và bao gồm hai loại cơ bản: lớp vỏ đại dương và lớp vỏ lục địa.Ranh giới giữa các mảng kiến tạo không trùng với ranh giới các châu lục Hiện nay người ta biết rằng Trái Đất là hành tinh duy nhất trong hệ Mặt Trời có hiện tượng kiến tạo mảng

Thuyết kiến tạo

là nền tảng hình

thành dựa trên

thuyết trôi lục địa,

là nguyên nhân dẫn

đến các hiện tượng

động đất, núi lửa,

hiện tượng kiến tạo

do sự chuyên dịch

của một số mảng

kiến tạo

Ví dụ về mảng

kiến tạo Thái Bình

Dương

7.2.3 Sóng địa chấn và tâm chấn động

Sóng động đất được chia làm 2 nhóm chấn động

- Chấn động bên trong địa cầu (Sóng thân)

+ Sóng gây ra do sự nén ép-Sóng P (sóng sơ cấp: Primary waves –

compressional waves): đây là sóng phát sinh đầu tiên Sóng P truyền trực

tiếp từ tâm động đất theo chiều thẳng đứng, có khả năng lan truyền trong môi trường chất rắn, lỏng hay khí, với sự nén và giãn nở luân phiên của vật chất nằm ngang so với phương truyền sóng Tốc độ lan truyền sóng P trong

đá như granit xấp xỉ 5.5km/s, trong chất lỏng chậm hơn, và trong nước là khoảng 1.5km/s Khi những sóng P với tần số cao hơn 15 hec/s được truyền trong không khí thì tai người có thể nghe được

+ Sóng gây ra do sự rung chuyển-Sóng S (sóng thứ cấp: secondary waves – shear waves): xuất phát chậm hơn sóng P vài giây Sóng S di

chuyển theo các phương nằm ngang, làm cho các vật trên bề mặt bị lắc lư

theo phương ngang và tạo nên ứng suất cắt Sóng S chỉ truyền qua môi

trường rắn với tốc độ khoảng 3km/s

- Chấn động bên ngoài địa cầu (Sóng mặt)

Những sóng lan truyền trên bề mặt vỏ trái đất gọi là sóng bề mặt, gây ra những thiệt hại về tài sản (những công trình xây dựng) Sóng L lan truyền qua tất cả mọi vật liệu với vận tốc lan truyền nhỏ nhưng diện tích lớn, do vậy nên sóng này truyền đến trạm địa chấn muộn nhất Sóng L tạo nên sóng thần khi có động đất ở biển

Gồm sóng Love và sóng Rayleigh

+ Sóng Rayleigh mang tên Lord Rayleigh (John William Strutt), nhà vật lý

người Anh, người đã tiên đoán sự tồn tại của loại sóng này dựa trên các tính toán toán học vào năm 1882 Sóng Rayleigh truyền dọc trên mặt đất tương

tự như sóng truyền trên mặt đại dương hay mặt hồ Khi sóng Rayleigh truyền trên mặt đất nó khiến mặt đất vừa nhấp nhô lên xuống vừa dao động dọc theo phương truyền Ở khoảng cách xa chấn tâm, Sóng Rayleigh là sóng

có biên độ lớn nhất và cũng là loại sóng có tốc độ chậm nhất

+ Sóng Love mang tên của nhà toán học người Anh, A.E.H Love, người đã

xây dựng mô hình toán học cho loại sóng này vào năm 1911 Sóng Love truyền dọc theo lớp từ mặt đất đến một ranh giới phân lớp trong vỏ Trái đất

Nó được tạo thành bởi sự dao thoa của các sóng phản xạ từ mặt đất và khúc

xạ, phản xạ qua giới hạn của một lớp nhất định trong vỏ Trái đất

ĐỊA CHẤN KẾ VÀ ĐỊA CHẤN ĐỒ (nói thêm)

Dựa vào các đo đạc sóng địa chấn, ta

có thể xác định được cấu tạo bên

trong của vỏ trái đất

Do :

sóng S chỉ truyền qua môi trường rắn trong khi sóng P có thể truyền qua cả rắn, lỏng, khí

Nên khi ta đo đạc sóng địa chấn của một trận động đất (nhất là những trận động đất lớn) với quy mô toàn cầu có thể phát hiện được những vùng không

ghi nhận được sóng S mà chỉ có sóng P, đó gọi là đới bóng râm (như hình trên) Xác định được đới bóng râm này, người ta có thể suy ra đựơc:

1/ Cấu tạo bên trong Trái Đất ngoài cấu trúc rắn bên ngoài có phần có cấu trúc dạng lỏng (nhân ngoài và một phần manti)

2/ Chiều dày và vị trí của vùng có cấu trúc ở dạng lỏng đó

Đới bóng râm

Độ Richter

Thang đo Richter là một loại thang để xác định sức tàn phá của các

cơn động đất (địa chấn) Thang đo này được Charles Francis Richter đề xuất vào năm 1935 Đầu tiên nó được sử dụng để sắp xếp các số đo về cơn động đất địa phương tại California Những số đo này được đo bằng một địa chấn

kế đặt xa nơi động đất 100 km

Báo chí không chuyên môn về khoa học thường nói ra độ lớn động đất

"theo thang Richter" Tuy nhiên, phần nhiều độ lớn được tính ngày nay thực

sự là tính toán theo thang độ lớn mô men, tại vì thang Richter cũ hơn không thích hợp với các độ lớn hơn 6,8 Trung tâm Khảo sát Địa chất Hoa

Kỳ (USGS) không sử dụng thang này đối với các trận động đất có cường độ nhỏ hơn 3,5

Nguyên tắc: Thang đo Richter là một thang lôgarit với đơn vị là độ

Richter Độ Richter tương ứng với lôgarit thập phân của biên độ những sóng địa chấn đo ở 100 km cách chấn tâm của cơn động đất Độ Richter được tính như sau:

ML = lg(A) − lg(A0)

với A là biên độ tối đa đo được bằng địa chấn kế và A0 là một biên độ chuẩn

Theo thang Richter, biên độ của một trận động đất có độ Richter 6 mạnh bằng 10 lần biên độ của một trận động đất có độ Richter 5 Năng lượng được phát ra bởi trận động đất có độ Richter 6 bằng khoảng 31 lần năng

lượng của trận động đất có độ Richter 5.

Các mức độ

Thang Richter là một thang mở và không có giới hạn tối đa Trong thực tế, những trận động đất có độ Richter lớn hơn hoặc bằng 9 là những trận động đất kinh khủng Thí dụ trận động đất tại Chile ngày 22 tháng 5 năm 1960 với

độ Richter bằng 9,5

Mô tả

Độ Richte

r

Tác hại Tần số xảy ra

không nhỏ động đất thật nhỏ, không cảm nhận được khoảng

đáng kể hơn 2,0 8.000 lần mỗi ngày Thật

nhỏ 2,0-2,9 thường không cảm nhận nhưng đo được

khoảng 1.000 lần mỗi ngày Nhỏ 3,0-3,9 cảm nhận được nhưng ít khi gây thiệt hại

khoảng 49.000 lần mỗi năm Nhẹ 4,0-4,9 rung chuyển đồ vật trong nhà Thiệt hại khá quan trọng.

khoảng 6.200 lần mỗi năm

trung

bình 5,0-5,9

có thể gây thiệt hại nặng cho những kiến trúc không theo tiêu chuẩn phòng ngừa địa chấn Thiệt hại nhẹ cho những kiến trúc xây cất đúng tiêu chuẩn

khoảng

800 lần mỗi năm mạnh 6,0-6,9 có sức tiêu hủy mạnh trong những vùng đông dân trong chu vi 180 km bán kính.

khoảng

120 lần mỗi năm rất

mạnh 7,0-7,9

có sức tàn phá nghiêm trọng trên những diện tích to lớn

khoảng 18 lần mỗi năm cực

mạnh 8,0-8,9

có sức tàn phá vô cùng nghiêm trọng trên những diện tích to lớn trong chu vi hàng trăm km bán kính

khoảng 1 mỗi năm

cực kỳ

mạnh 9,0-9,9 Sức tàn phá vô cùng lớn

khoảng 1 lần mỗi 20 năm

kinh

hoàng 10+

Gây ra hậu quả khủng khiếp nhất cho Trái Đất

Có thể không xảy ra

Mỗi trận động đất có một độ Richter duy nhất xác định sức tàn phá của

nó trong khi cường độ thì thay đổi tùy theo khoảng cách xa hay gần đối với chấn tâm Có thể so sánh với một cây pháo: kích thước của cây pháo nói lên sức mạnh lúc nổ (tương ứng với độ Richter) và tiếng nổ nghe được (tương ứng với cường độ của trận động đất)

Thang đo Mercalli

Thang đo Mercalli là một loại thang để phân loại các cơn động đất dựa trên những thiệt hại nhìn thấy được của chúng

Các mức cường độ

Thang Mercalli có 12 mức:

• Mức 1: Không một rung động nào có thể nhận ra

• Mức 2: Một vài người có thể cảm nhận được khi họ đang nằm nghỉ

hoặc trên một tòa nhà cao tầng

• Mức 3: Một vài người có thể cảm nhận được nếu đang ở trong nhà;

ngược lại, họ sẽ không thấy gì nếu đang ở bên ngoài

• Mức 4: Một số đồ vật nhỏ như đĩa, bát có thể bị dịch chuyển

• Mức 5: Phần lớn mọi người đều có thể cảm nhận được ngay cả khi

đang ngủ Những cánh cửa sẽ bị đóng sập lại, bình hoa bị vỡ

• Mức 6: Mọi người sẽ cảm thấy được cơn địa chấn này khiến cho việc

đi lại khó khăn, đồ vật hư hỏng, thậm chí phá hủy các ngôi nhà có kiến trúc tồi

• Mức 7: Gây ra trở ngại trong việc di chuyển, thậm chí ngay cả khi

đang trong ô tô, rất nguy hiểm đối với các ngôi nhà tồi

• Mức 8: Phá hủy các ngôi nhà có nền yếu và một số công trình như

cầu cống

• Mức 9: Khá nguy hiểm đối với những tòa nhà cao tầng, phá hủy các

công trình giao thông dưới lòng đất

• Mức 10: Phần lớn các ngôi nhà đều bị phá hủy, có thể gây ra các hiện

tượng như sạt lở đường

• Mức 11: Hầu hết các công trình trên đường lẫn dưới mặt đất đều bị hư

hỏng nặng

• Mức 12: Gần như mọi thứ đều bị phá hủy, mặt đất dịch chuyển theo

những đường cong, có thể làm sạt lở các mỏm đá

Mối quan hệ giữa độ Richter và Mercalli (Chỉ mang tính chất minh hoạ)

7.3.Ảnh hưởng của động đất

Rung động không phải là nguyên nhân duy nhất dẫn đến sự tàn phá và gây thiệt hại trong trận động đất Thảm họa động đất ảnh hưởng rất rộng bởi

sự phá hoại trực tiếp khi gây ra các chỗ đứt gãy trên mặt đất (và các hiệu ứng của nó trên con người và cấu trúc) và bề mặt vỡ Các hiện tượng khác gây ra sự đứt gãy và rung động bao gồm lở đất, hỏa hoạn, hóa lỏng của mặt đất, sóng thần,…

7.3.1 Rung lắc và đứt gãy (shaking and ground rupture)

Những tác động tức thời của một trận động đất bao gồm các thảm họa kèm với các chấn động mạnh bởi các vết đứt gãy rộng lớn trên bề mặt và sự

di chuyển của các đứt gãy Ví dụ, trận động đất ở San Francisco năm 1906