Tài liệu Đề tài tai biến động đất (môn địa chất môi trường)

Môn Địa chất môi trường Nhóm thực hiện : 01 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH............................................................................................................3 DANH MỤC BẢNG...........................................................................................................4 KÝ HIỆU VIẾT TRONG BÀI...........................................................................................5 I. GIỚI THIỆU....................................................................................................................5 1. Tổng quan...................................................................................................................7 1.1. Sơ lược về động đất.............................................................................................7 1.1.1. Định nghĩa....................................................................................................7 1.1.2. Đặc điểm......................................................................................................8 1.1.2.1. Tâm động đất.........................................................................................8 1.1.2.2. Sóng địa chấn.........................................................................................8 a. Sóng bên trong đất......................................................................................8 a.1. Sóng P - sóng sơ cấp............................................................................9 a.2. Sóng S- sóng thứ cấp...........................................................................9 b. Sóng trên bề mặt đất.................................................................................10 b.1. Sóng Love..........................................................................................10 b.2. Sóng Rayleigh hay sóng L.................................................................10 1.1.2.3. Cường độ rung động............................................................................10 1.1.2.4. Quy mô rung động...............................................................................11 1.2. Hiện trạng động đất............................................................................................13 1.2.1. Trên thế giới...............................................................................................13 1.2.1.1. Hiện trạng động đất trên thế giới.........................................................13 1.2.1.2. Các vụ động đất xảy ra trên thế giới....................................................15 1.2.2. Tại Việt Nam..............................................................................................17 1.2.2.1. Hiện trạng động đất tại Việt Nam........................................................17 1.2.2.2. Các vụ động đất xảy ra tại Việt Nam[15]............................................20 a. Động đất trước 1900.................................................................................20 b. Động đất từ 1900 đến 2007.......................................................................21 2. Nguyên nhân động đất.............................................................................................23 3. Hậu quả.....................................................................................................................24 3.1. Tai biến sơ cấp...................................................................................................24 3.1.1. Sụp đổ nhà cửa, công trình........................................................................24 3.1.2. Cháy nổ......................................................................................................26 3.1.3. Ô nhiễm môi trường - dịch bệnh................................................................26 3.1.4. Lụt lội.........................................................................................................26 Đề tài Tai biến động đất 1 Môn Địa chất môi trường Nhóm thực hiện : 01 3.2. Tai biến thứ cấp.................................................................................................26 3.2.1. Sóng thần...................................................................................................26 3.2.2. Trượt lở......................................................................................................28 4. Đánh giá tai biến động đất........................................................................................28 4.1. Xác định vùng có nguy cơ động đất..................................................................29 4.1.1. Xác định vị trí những “ổ động đất”............................................................29 4.1.2. Dự báo quy mô rung động.........................................................................29 4.2. Quy mô vùng động đất.......................................................................................30 4.3. Lập bản đồ phân vùng quy mô rung động.........................................................30 4.4. Đánh giá mức độ tổn thất...................................................................................30 5. Dự báo và giảm thiểu tai biến động đất....................................................................31 5.1. Phân vùng dự báo nguy cơ tai biến động đất.....................................................31 5.2. Dự báo thời điểm xuất hiện động đất.................................................................33 5.2.1. Phương pháp thống kê...............................................................................33 5.2.2. Phương pháp thay đổi điện trường (phương pháp VAN)..........................34 5.2.3. Phương pháp gia tăng thể tích....................................................................34 5.3. Các biện pháp giảm thiểu tổn thất do tai biến động đất.....................................34 5.3.1. Biện pháp làm giảm thiểu sự sụp đổ..........................................................34 5.3.2. Biện pháp làm giảm thiểu cháy nổ.............................................................35 5.3.3. Biện pháp làm giàm thiểu đứt vỡ hệ thống đường ống .............................36 5.3.4. Biện pháp làm giảm thiểu thiệt hại về người ............................................36 III. KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ........................................................................................36 1. Kiến nghị...................................................................................................................36 1.1. Đối với các cơ quan chức năng có thẩm quyền.................................................36 1.2. Đối với môi trường giáo dục..............................................................................37 1.3. Đối với người dân..............................................................................................37 1.3.1. Trước khi xảy ra động đất..........................................................................37 1.3.2. Khi xảy ra động đất....................................................................................37 1.3.3. Sau khi xảy ra động đất..............................................................................38 2. Kết luận.....................................................................................................................38 TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................39 1. TÀI LIỆU WEB........................................................................................................39 1.1. Tài liệu tiếng việt...............................................................................................39 1.2. Tài liệu tiếng anh...............................................................................................40 2. TÀI LIỆU SÁCH - BÁO..........................................................................................40 Đề tài Tai biến động đất 2 Môn Địa chất môi trường Nhóm thực hiện : 01 DANH MỤC HÌNH Hình 1: Tâm động đất [1] ...................................................................................................8 Hình 2 : Sóng P đi qua một phương tiện bằng cách nén và giãn nở [2].............................9 Hình 3: Một làn sóng S đi qua môi trường [3]....................................................................9 Hình 4: Một làn sóng Love đi qua môi trường [3]............................................................10 Hình 5: Một làn sóng Rayleigh đi qua môi trường [3].....................................................10 Hình 6 : Diễn biến động đất trên thế giới từ năm 1980 – 1989 [8]...................................14 Hình 7 : Diễn biến động đất trên thế giới từ năm 1990 – 1999 [8]...................................14 Hình 8 : Diễn biến động đất từ năm 2000 – 2009 [8].......................................................14 Hình 9 : Diễn biến động đất năm 2010 [8].......................................................................14 Hình 10 : Phân bố động đất lớn (M 7 richter) trong năm 2005 [12].................................16 Hình 11 : Các đới phát sinh động đất ở Việt Nam và các khu vực kế cận[15].................19 Hình 12 : Bản đồ các vùng phát sinh động đất mạnh khu vực Tây Bắc...........................20 Hình 13 : Biểu hiện quy luật yếu-mạnh của một số trận động đất đặc trưng[15].............20 Hình 14 : Các tâm động đất kèm theo sóng thần trong Thái Bình Dương [17].............27 Hình 15 : Sự lan truyền sóng thần liên quan đến động đất ngày 25/05/1960 ở Chilê[18]27 Đề tài Tai biến động đất 3 Môn Địa chất môi trường Nhóm thực hiện : 01 Hình 16 : Vị trí trận động đất gây sóng thần ngày 26/12/2004 và trận động đất kích thích ngày 28/3/2005. Mũi tên thể hiện hướng và tốc độ chuyển dịch của mảng Ấn Độ so với mảng Burma [19]..............................................................................................................28 Hình 17 : Bản đồ chấn tâm động đất Việt Nam - Biển Đông [20]...................................30 Hình 18 : Bản đồ phân vùng dự báo cấp độ rung động [21].............................................32 Hình 19 : Hệ thống cô lập và giảm sốc ở các công trình[22]...........................................35 Hình 20 : Hệ thống giảm chấn ở các công trình [22]........................................................35 DANH MỤC BẢNG Bảng 1 : Quy mô động đất theo thang Modified Mercalli [4]..........................................11 Bảng 2 : Quy mô động đất theo thang Rossi Forel [4].....................................................12 Bảng 3 : Tương quan giữa thang San Francisco, Rossi Forel và Modified Mercalli [5]..12 Bảng 4 : Tương quan giữa thang MSK-64 , Modified Mercalli, JMA [6].......................13 Bảng 5 : Tương quan giữa cường độ rung động và quy mô rung động đất [5]................13 Bảng 6 : Diễn biến động đất trên thế giới từ năm 1990 (1990- 1999) [9].......................14 Bảng 7 : Diễn biến động đất trên thế giới từ năm 2000 - 2005 [10]................................15 Bảng 8 : Một số trận động đất lớn gây tổn thất lớn trên thế giới từ 1980 -2010 [11].......16 Bảng 9 : Danh sách các vùng có nguy cơ động đất mạnh tại Việt Nam [13] ..................18 Bảng 10 : Tần suất động đất ở các vùng lãnh thổ Việt Nam [6].......................................32 Bảng 11 : Các vùng phát sinh động đất mạnh trên lãnh thổ Việt Nam [6].......................32 Đề tài Tai biến động đất 4 Môn Địa chất môi trường Nhóm thực hiện : 01 KÝ HIỆU VIẾT TRONG BÀI USGS: Trung tâm Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ Tâm F : Tâm Focus center Tâm E : Tâm Epicenter Sóng P : Sóng Primary Sóng S : Sóng Secondary Sóng L : Sóng Lateral wave VLĐC : Viện Vật Lý Địa Cầu I. GIỚI THIỆU Trong lịch sử tồn tại và phát triển, nhân loại luôn luôn phải đương đầu với các tai họa thiên nhiên, như lũ lụt, hạn hán, bão tố, động đất, sóng thần, núi lửa… Trong các tai họa thiên nhiên đó, có lẽ động đất là tai họa khủng khiếp nhất, bởi vì chỉ trong vài giây đồng hồ cả một thành phố có thể bị sụp đổ hoàn toàn, cả một khu vực có thể bị sụt lún và đôi khi những dòng sông cũng bị đổi dòng do hậu quả của những trận động đất cực mạnh. Điều đáng sợ hơn cả là cho đến nay khoa học và kỹ thuật đương đại vẫn chưa dự báo chính xác thời điểm và địa điểm động đất sẽ xảy ra. Do đó, con người chưa có biện pháp phòng chống chủ động đối với từng trận động đất như phòng chống bão hay lũ lụt, dù vậy, chúng ta vẫn có các giải pháp hạn chế thiệt hại do động đất gây ra. Dường như động đất xảy ra ngày càng nhiều và gây thảm hoạ ngày càng lớn. Hiện nay các nhà địa chấn học có rất nhiều trạm ghi động đất có khả năng ghi nhận các trận động đất với các cường độ khác nhau, trong đó có những động đất mà con người không cảm thấy được. Đề tài Tai biến động đất 5 Môn Địa chất môi trường Nhóm thực hiện : 01 Những thông tin về động đất như vậy được đưa lên các trang báo, lên các bản tin phát thanh, truyền hình, lên mạng internet. Và điều đó đã tạo cho công chúng ấn tượng về “sự nổi loạn” của hiện tượng động đất trong thời gian mấy thập niên gần đây. Mặt khác, từ những năm 50 của thế kỷ 20, tiến trình công nghiệp hoá, đô thị hoá diễn ra mạnh mẽ hầu như ở tất cả các quốc gia, nên động đất gây ra những thiệt hại to lớn cũng là điều dễ hiểu, nếu động đất xảy ra tại vùng đô thị có mật độ dân cư cao. Động đất là một dạng tai biến địa động lực nội sinh gây ra nhiều tổn thất nghiêm trọng cho con người. Bên cạnh những tổn thất trực tiếp, tức thời, động đất còn gây ra nhiều tai biến thứ cấp, kéo dài, không những trên các khu vực cận tâm ngoài mà còn trên những vùng phụ cận cách xa tâm ngoài, có khi cách xa đến hàng trăm km. Động đất là dạng tai biến mà sức người hầu như không chống chọi được, do vậy để giàm thiểu tổn thất do các tai biến này mang tới cho con người, công tác dự báo – phòng tránh đóng vai trò rất quan trọng. Từ những dự báo các vùng có thể xuất hiện tai biến và mức độ phát triển của chúng, con người có thể lựa chọn cách tổ chức sinh sống hợp lý và đầu tư hợp lý cho các biện pháp làm giảm nhẹ tổn thất , cũng như hạn chế tai biến thứ cấp. Hiện tượng động đất đã được quan tâm từ rất lâu trong lịch sử phát triển văn minh con người, cho đến nay đã có nhiều công trình nghiên cứu về động đất được công bố. Ở đây , các vấn đề về bản chất động đất được phân tích và xem xét theo mục tiêu đánh giá những tổn thất về môi trường làm cơ sở xây dựng các biện pháp phòng chống – giảm thiểu tổn thất. Có thể nói động đất yếu xảy ra ở mọi nơi trên địa cầu, vì lòng đất không lúc nào yên tĩnh. Tuy nhiên động đất mạnh có khả năng gây thiệt hại chỉ tập trung trong những đới nhất định. Đó là những đới phân cách các địa khối đang vận động tương đối với nhau. Nói khác đi, nguy cơ động đất khác nhau đối với các vùng khác nhau. Bài thuyết trình của nhóm nhằm giới thiệu những hiểu biết chính về động đất, các vụ động đất trên thế giới và ở nước ta và về các giải pháp đơn giản, dễ thực hiện nhằm giảm nhẹ thiệt hại do động đất gây ra. Đề tài Tai biến động đất 6 Môn Địa chất môi trường Nhóm thực hiện : 01 II. NỘI DUNG 1. Tổng quan 1.1. Sơ lược về động đất 1.1.1. Định nghĩa Động đất là sự rung chuyển trên bề mặt của vỏ đất do một phần năng lượng được phát sinh từ một nơi đổ vỡ đất đá bên trong lòng đất. Về nguồn gốc phát sinh năng lượng động đất, có thể phân biệt[23]: • Động đất liên quan tới sự dịch chuyển của các mảng kiến tạo: thuộc nhóm này là các đai động đất lớn có lịch sử phát triển lâu dài, như đai Thái Bình Dương (chiếm 80% chấn động), đai Địa Trung Hải (chiếm 15% chấn động). • Động đất liên quan tới đới đập vỡ, phá hủy kiến tạo. • Động đất liên quan tới sự dịch chuyển của các khối macma: chủ yếu là núi lửa. • Động đất liên quan tới hoạt động trượt tương đối của hai khối do sự tái hoạt động trên mặt trượt của đứt gãy cổ (động đất kích thích). Nó có thể phát sinh do sự tác động của con người, thường gặp khi xây dựng các đập có hồ chứa nước lớn. Đề tài Tai biến động đất 7 Môn Địa chất môi trường Nhóm thực hiện : 01 1.1.2. Đặc điểm Thành phần cơ bản của một hoạt động động đất bao gồm: tâm động dất, sóng địa chấn, cường độ động đất và quy mô động đất.[23] 1.1.2.1. Tâm động đất Tâm động đất chính là vị trí mà phát sinh năng lượng động đất. Trong các kiểu nguồn phát sinh động đất thì tâm của động đất hay là nguồn gốc đứt gãy tương đối dễ xác định hơn cả. Bởi tâm của động đất được xác định bằng biểu đồ ghi chấn động của ít nhất ba trạm đo khác nhau. Theo vị trí đó người ta phân biệt[23]: - Tâm trong - tâm F là nguồn phát sinh năng lượng động đất. Chấn tâm càng nông thì sức phá hủy của động đất càng lớn. - Tâm ngoài - tâm E là hình chiếu của tâm trong lên mặt đất. Hình 1: Tâm động đất [1] 1.1.2.2. Sóng địa chấn Là sóng đàn hồi truyền trong Trái Đất từ nguồn tự nhiên như động đất, nguồn nhân tạo như nổ mìn được lan truyền qua các vật liệu. Đây là yếu tố phá hủy nguyên vật liệu trên bề mặt.  Các loại sóng địa chấn: a. Sóng bên trong đất Khi nguồn tác động sự cân bằng trong môi trường bị phá huỷ sẽ hình thành hai loại sóng đàn hồi là sóng dọc và sóng ngang, kí hiệu là P và S. Sóng dọc dao động theo phương truyền sóng, còn sóng ngang dao động vuông góc với phương truyền. Tốc độ truyền sóng trong môi trường chất rắn không giống nhau. Tốc độ truyền sóng dọc trong Trái Đất lớn hơn sóng ngang khoảng 1,7 lần. Trong môi trường lỏng không có sóng ngang. Trong địa chấn học, tốc độ các sóng địa chấn giúp phân tích cấu trúc các địa tầng hoặc cấu trúc của toàn bộ Trái Đất. Đề tài Tai biến động đất 8 Môn Địa chất môi trường Nhóm thực hiện : 01 a.1. Sóng P - sóng sơ cấp Về bản chất đây là sóng truyền trực tiếp từ tâm động đất theo chiều thẳng đứng, có tính chất nén ép, làm cho mặt đất bị xô đẩy nhấp nhô. Sóng P có thể di chuyển qua chất rắn và chất lỏng, như nước hoặc các lớp chất lỏng của trái đất.[2] Sóng P di chuyển theo chiều thẳng đứng, có khả năng đi qua tất cả các vật liệu và có thể tạo nên âm thanh. Những tiếng ì ầm trước khi xảy ra động đất, thường được các sinh vật cảm nhận được chính là sản phẩm của sóng P. Vận tốc lan truyền của sóng P là 5,5 km/s, do vậy trong một trận động đất sóng P sẽ là sóng đầu tiên đến các trạm địa chấn. Hình 2 : Sóng P đi qua một phương tiện bằng cách nén và giãn nở [2] Vận tốc của sóng P trong một hướng nhất định được xác định bằng công thức[3]: Trong đó K là số lượng môđun, μ là mô đun trượt (môđun độ cứng, đôi khi ký hiệu là G và cũng được gọi là tham số Lame thứ hai ), ρ là mật độ của vật liệu mà sóng truyền qua đó , và λ là tham số Lame thứ nhất. Trong đó, mật độ cho thấy sự biến động nhất, vì vậy, vận tốc được kiểm soát chủ yếu bởi K và μ. Các giá trị tiêu biểu cho P - sóng vận tốc trong trận động đất nằm trong khoảng 5-8 km/s. Tốc độ chính xác thay đổi tùy theo khu vực của Trái Đất, từ ít hơn 6 km/s trong lớp vỏ Trái Đất là đến 13 km/s. [3] a.2. Sóng S- sóng thứ cấp Xuất phát chậm hơn sóng P vài giây, vận tốc lan truyền ở môi trường rắn bề mặt là 3 km/s, do vậy sẽ đến trạm địa chấn chậm hơn sóng P. Về bản chất, sóng S di chuyển theo các phương nằm ngang, sóng S di chuyển các hạt đá lên và xuống, làm cho các vật trên bề mặt trái đất bị lắc lư theo phương nằm ngang, và tạo nên hiệu ứng xuất cắt nên còn được gọi là sóng cắt. Các làn sóng S chuyển động vuông góc với phương truyền sóng. Hình 3: Một làn sóng S đi qua môi trường [3] Đề tài Tai biến động đất 9 Môn Địa chất môi trường Nhóm thực hiện : 01 Do đó, trong động đất, sóng S là sóng gây phá huỷ mạnh mẽ, đặc biệt là công trình càng cao thì sức công phá càng lớn. Sóng S di chuyển theo phương nằm ngang, chỉ truyền qua môi trường rắn và hoàn toàn không bị môi trường lỏng hấp thụ. b. Sóng trên bề mặt đất Lan truyền chỉ thông qua lớp vỏ, sóng bề mặt có một tần số thấp hơn so với sóng bên trong lòng đất.. Mặc dù lan truyền sau khi sóng trong lòng đất, nhưng sóng bề mặt là nguyên nhân của những thiệt hại và tiêu huỷ của động đất. b.1. Sóng Love Loại đầu tiên của sóng bề mặt được gọi là sóng Love, do nhà toán học người Anh tìm ra năm 1911. Đó là các sóng bề mặt nhanh nhất . Giới hạn ở bề mặt của lớp vỏ, sóng Love hoàn toàn chuyển động ngang. Hình 4: Một làn sóng Love đi qua môi trường [3] b.2. Sóng Rayleigh hay sóng L Loại khác của sóng bề mặt là sóng Rayleigh, đặt tên theo John William Strutt, Lord Rayleigh, nhà toán học đã dự đoán sự tồn tại của loại sóng này vào năm 1885. Một làn sóng Rayleigh truyền trên mặt đất giống như một cuộn sóng trên hồ nước hay đại dương.. Bởi vì nó khi lan truyền, nó di chuyển mặt đất lên và xuống. Hầu hết những rung cảm từ một trận động đất là do các sóng Rayleigh, có thể lớn hơn nhiều so với những con sóng khác. Hình 5: Một làn sóng Rayleigh đi qua môi trường [3] Vận tốc lan truyền của sóng L nhỏ nhưng diện tích lan truyền lớn, do vậy còn có tên là Large wave, sóng này đến trạm địa chấn muộn nhất. Sóng L lan truyền qua tất cả các loại vật liệu: rắn, lỏng, khí. Các sóng động đất được thu và ghi nhận bằng thiết bị chuyên dùng, máy địa chấn ký. Trên máy này các dao động vạch thành đồ thị gọi là biểu đồ địa chấn. 1.1.2.3. Cường độ rung động Đề tài Tai biến động đất 10 Môn Địa chất môi trường Nhóm thực hiện : 01 Cường độ rung động được quy định bởi năng lượng được giải phóng từ nơi đổ vỡ (tâm F). Có nhiều phương pháp tính cường độ rung động trong đó thang cấp độ richter được sử dụng rộng rãi nhất. Thang độ richter là logarit thập phân của biên độ lớn nhất của một vạch trên biểu đồ địa chấn (tính bằng μm) ghi trên máy địa chấn ký Wood Anderson nằm cách tâm ngoài 100km. Thang độ richter được B.Guttenberg và C.F. Richter xác lập năm 1956, đến 1967 được International Committee on Magnitude hoàn thiện. 1.1.2.4. Quy mô rung động Là thông số phản ánh mức độ ảnh hưởng của sự rung động mặt đất đến một vùng cụ thể trên bề mặt vỏ đất. Các yếu tố quyết định của cấp độ và quy mô động đất là cường độ rung động, cấu tạo nền đất, độ sâu của tâm trong va khoảng cách từ vùng bị ảnh hưởng tới vị trí tâm ngoài. Ba cấp độ quy mô động đất thường được sử dụng là thang Modified Mercalli , thang Rossi Forel và thang San Francissco. Bảng 1 : Quy mô động đất theo thang Modified Mercalli [4] Cấp I Đặc điểm Không cảm nhận được, trừ những đối tượng nhạy cảm và trong trường II hợp đặc biệt. Những đồ vật treo tường mỏng nhẹ có thể lay động. Những nguồi đang III nằm nghỉ, đặc biệt là các nhà cao tầng mới cảm nhận được. Rung động như có xe tải đi qua. Trong nhà, đặc biệt là trên lầu có thể IV cảm nhận được sự rung động. Trong nhà nhiều người cảm nhận được, ở ngoài trời ít có người cảm nhận được. Vào ban đêm một số người bị đánh thức. Bát dĩa bị xáo động, tường có những tiếng nứt nẻ, xe đang đậu bị xô đẩy. Sự rung động như V có một chiếc xe tải đi qua. Hầu hết mọi người đều nhận biết được: nhiều người bị đánh thức, tường bị vỡ từng mảng, đồ vật bị đổ nhào, cây cối, cột đồ vật dạng tròn bị xáo VI trộn. Tất cả mọi người đều nhận biết được,tất cả mọi người đổ xô ra đường, VII vôi tường rơi từng mảng, tổn thất nhẹ. Mọi người đổ xô ra đường. Nhà cửa xây dựng tốt thiệt hại không đáng kể, xây dưng kĩ thuật trung bình, kém bị hư hại nhiều, nhiều ống khói bị Đề tài Tai biến động đất 11 Môn Địa chất môi trường VIII Nhóm thực hiện : 01 vỡ. Một số có cấu trúc đặc biệt thì bị hư hại nhẹ, nhà cửa bình thường bị sụp đổ từng phần, xây dựng kém thì bị phá hủy hoàn toàn, vách nhà tách ra IX khỏi khung, ống khói, cột tường bị đổ nhào… Các cấu trúc đặc biệt bị hư hại đáng kể: các khung bị nghiêng, tòa nhà bị X nghiêng, mặt đất nứt nẻ, các đường ống ngầm bị vỡ… Một số nhà gỗ xây dựng kĩ bị tàn phá. Nhà bê tông bị tàn phá, dường tàu XI bị xô lệch… Rất ít nhà còn đứng được, đường xá bị nứt nẻ, các hệ thống ngầm hoàn XII toàn bị phá hủy... Mặt đất hoàn toàn bị tàn phá, mặt đất nhấp nhô, đồ vật bị ném tung vào không khí. Bảng 2 : Quy mô động đất theo thang Rossi Forel [4] Cấp I Đặc điểm Khẻ rung động chỉ cảm nhận được bằng máy địa chấn kí. Chỉ có những II người thật kinh nghiệm mới cảm nhận được. Rung động cực kì yếu: ghi nhận được bằng máy. Một số ít người nằm III nghỉ cảm nhận được Rung động rất yếu: một số người đang nằm nghỉ cảm nhận được, thấy IV được hướng chuyển động và thời gian chuyển động Rung động yếu: người đang di chuyển có thể cảm nhận được, đồ vật bị V dịch chuyển, cửa lay động, trần nhà bị nứt Rung động trung bình: hầu hết mọi người đều cảm nhận được, bàn ghế, tủ VI giường bị xê dịch Rung động hơi mạnh: người đang ngủ bị đánh thức, đèn treo lắc lư, cây VII VII IX X cối, bụi rậm bị rung động Rung động mạnh; đồ vật bị rơi đổ Rung động rất mạnh: các ống khói, tường nhà bị nứt Rung động cực mạnh: nhà cửa bị phá hủy từng phần Rung động cực kì mạnh: tàn phá rộng rãi, nền đất bị xáo trộn, mặt đất nứt nẻ, trên núi có đá lở. Bảng 3 : Tương quan giữa thang San Francisco, Rossi Forel và Modified Mercalli [5] San Francisco Cấp A Cấp B Cấp C Đề tài Tai biến động đất Rossi forel 10 9+ + 8 -9 Modified Mercalli X-XI IX VIII 12 Môn Địa chất môi trường Nhóm thực hiện : 01 7+ - 8 6-7 Cấp D Cấp E VII VI Bảng 4 : Tương quan giữa thang MSK-64 , Modified Mercalli, JMA [6] MSK-64 Cấp 2 Cấp 3 Cấp 4 Cấp 5 Cấp 6 Cấp 7 Cấp 8 Cấp 9 Cấp 10 -12 Modified Mercalli Cấp 2 Cấp 3 Cấp 4-5 Cấp 5-6 Cấp 6-7 Cấp 7 Cấp 8 Cấp 9 Cấp 10 -12 JMA Cấp 1 Cấp 2-3 Cấp 3-2 Cấp 3 Cấp 4 Cấp 4-6 Cấp 5 Cấp 6-5 Cấp 6-7 Bảng 5 : Tương quan giữa cường độ rung động và quy mô rung động đất [5] Cường độ Quy mô động đất rung động(M) (I) (độ richter) 2 3 4 5 (ở gần tâm ngoài) I-II III IV-V VI-VII Thường chỉ có máy phát hiện Những người trong nhà nhận biết Nhiều người nhận biết, có tổn thất nhẹ Mọi người đều biết, nhiều người sợ và chạy ra 6 VII-VIII khỏi nhà Mọi người chạy ra khỏi nhà, tổn thất từ trung 7 8+ IX-X X-XII Tổn thất tâm ngoài bình tới khá nhiều Tổn thất nghiêm trọng Toàn bộ vùng bị tổn thất nghiêm trọng 1.2. Hiện trạng động đất 1.2.1. Trên thế giới 1.2.1.1. Hiện trạng động đất trên thế giới Theo các kết quả thống kê tỉ mỉ của các nhà địa chấn, hằng năm trên toàn địa cầu xảy ra hơn 1 triệu trận động đất với các độ mạnh khác nhau, trong số đó có khoảng 100 ngàn trận động đất con người cảm nhận được, 100 trận động đất gây tác hại và chỉ 1 trận động Đề tài Tai biến động đất 13 Môn Địa chất môi trường Nhóm thực hiện : 01 đất gây thảm họa lớn, nghĩa là cứ nửa phút xảy ra một trận động đất. Và trung bình mỗi năm trên thế giới lại có 10.000 người chết do động đất.[7] Trong thập niên 90 hoạt động của động đất bộc phát mạnh mẽ trên toàn cầu. Riêng phía Đông châu Á đã có rất nhiều trận động đất mạnh, trong đó có 10 trận động đất cường độ lớn hơn 7,5 độ richter. Thập niên 2000 tuy mới bắt đầu nhưng cũng đầy sôi động với sự bùng phát của hàng loạt các trận động đất mạnh gây thiệt hại lớn về nhân mạng và tài sản. Ở vùng Thái Bình Dương thường xuất hiện các động đất cường độ mạnh, đặc biệt là trong những năm gần đây: - Năm 2002: 10/19 động đất với cường độ ≥ 6 richter, tỷ lệ 52,6%. - Năm 2003: 17/28 động đất với cường độ ≥ 6 richter, tỷ lệ 60%. - Năm 2004: 27/35 động đất với cường độ ≥ 6 richter, tỷ lệ 75%. - Năm 2005: Tính đến 10/8/2005,14/18 động đất với cường độ ≥ 6 richter, tỷ lệ 77%. Hình 6 : Diễn biến động đất trên thế giới từ năm 1980 – 1989 [8] Hình 7 : Diễn biến động đất trên thế giới từ năm 1990 – 1999 [8] Hình 8 : Diễn biến động đất từ năm 2000 – 2009 [8] Hình 9 : Diễn biến động đất năm 2010 [8] Bảng 6 : Diễn biến động đất trên thế giới từ năm 1990 (1990- 1999) [9] Magnitude (Cấp độ 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 richter) 8.0 – 9.9 7.0 – 7.9 6.0 – 6.9 5.0 – 5.9 4.0 – 4.9 0 18 109 1617 4437 0 16 96 1457 4335 0 13 166 1498 5128 0 12 137 1426 4999 2 11 146 1542 4518 2 18 183 1318 8003 1 14 149 1222 8756 0 16 120 1113 7903 1 11 117 979 7303 0 18 116 1104 6972 3.0 – 3.9 2517 2990 4692 4326 5041 5151 4923 4513 5945 5605 Đề tài Tai biến động đất 14 Môn Địa chất môi trường Nhóm thực hiện : 01 2.0 – 2.9 1.0 – 1.9 0.1 – 0.9 Tổng cộng Tổn thất 2364 474 0 11536 2925 801 1 12621 3066 886 3 15527 5393 1170 9 17479 5371 779 17 17427 3842 645 19 19181 2391 295 1 17752 2400 388 4 16457 4091 805 10 19262 4201 715 5 18736 nhân mạng 52056 3210 3920 10096 1634 7980 589 3069 9430 22662 (người) Bảng 7 : Diễn biến động đất trên thế giới từ năm 2000 - 2005 [10] Magnitude (cấp độ richter) 8.0 – 9.9 7.0 – 7.9 6.0 – 6.9 5.0 – 5.9 4.0 – 4.9 3.0 – 3.9 2.0 – 2.9 1.0 – 1.9 0.1 – 0.9 Tổng cộng Tổn thất nhân mạng (người) 2000 2001 2002 2003 2004 2005 1 14 158 1345 8045 4784 3758 1026 5 1913 1 15 126 1243 8084 6151 4162 944 1 2059 0 13 130 1218 8584 7005 6419 1137 10 2457 1 14 140 1203 8462 7624 7727 2506 134 2781 2 13 140 1475 10934 7931 6317 1344 103 28259 1 5 107 1098 8605 4703 2520 15 0 17054 6 6 2135 1 1 3381 28401 9 0 231 7 1685 1952 1.2.1.2. Các vụ động đất xảy ra trên thế giới Những trận động đất lớn nhất trên thế giới thường xảy ra tại ranh giới hội tụ của hai mảng, nơi có sự xiết ép mạnh mẽ. Dọc đới hút chìm ở bờ đông và bờ tây Thái Bình Dương đã từng xảy ra nhiều trận động đất lớn. Chẳng hạn động đất năm 1960 với chấn cấp 9,4-9,5 ở Chi Lê. Động đất xảy ra năm 1964 ở Alaska có chấn cấp 9,1-9,2. Một trận động đất khác cũng xảy ra ở Alaska năm 1957 có chấn cấp 9,0 – 9,1. Trong số 10 trận động đất lớn nhất xảy ra trong thời gian gần đây, 9 trận trước đều gắn liền với hoạt động xiết ép của đới hút chìm ở rìa Thái Bình Dương. Trận động đất tại Sumatra cũng không phải ngoại lệ, nó liên quan tới đới hoạt động xiết ép của đới hút chìm Sunđa giữa mảng Ấn Độ và mảng Burma. Sóng thần hầu như không được biết đến ở bờ biển Ấn Độ Dương do tần suất xảy ra rất thấp. Trận sóng thần xảy ra năm 1883 do hoạt động núi lửa Krakatoa gây ra sóng cao 1 m ở Sri Lanka không gây ra thiệt hại đáng kể. Tuy nhiên, Đề tài Tai biến động đất 15 Môn Địa chất môi trường Nhóm thực hiện : 01 người dân Inđonesia đã gặp một số trận sóng thần trong quá khứ. Chẳng hạn các trận sóng thần liên quan tới động đất xảy ra vào các năm 1833, 1843 và 1861, dịch về phía đông nam so với trận động đất xảy ra năm 2004. Bảng 8 : Một số trận động đất lớn gây tổn thất lớn trên thế giới từ 1980 -2010 [11] Thời gian Địa điểm Cường độ (richter) Tổn thất Ghi chú 1.655 chết 22/05/1960 23/11/1980 Chile, phía nam Conception El Asnam 9,6 7,3 7/12/1988 (Bắc Angeri) Tây Bắc Amenia 21/6/1990 Iran 7,7 17/1/1995 Kobe (Nhật) 6,5 4/2/1998 25/1/1999 26/9/2003 Takhar (Afganistan) Columbia Phía Nam Iran 6,9 Không rõ 6,2 6,6 tây ở phía bắc 9 đảo Sumatra 28/3/2005 Bắc Sumatra thuộc Indonesia 12/01/2010 Haiti Hawaii, Nhật Bản 2.500 chết Cường độ 330.000 mất nhà 25.000 chết 35.000 chết đo ở Naples >500.000 mất nhà 6.500 chết Thành phố cảng 3.000 chết 50 làng bị phá hủy 1.200 chết Ít nhất 30.000 chết 30.000 bị thương Quy mô rung động cấp 8 - 9 Hơn 283.000 chết, Ngoài khơi bờ 26/12/2004 Gây sóng thần ở 14.100 mất tích,1.126.000 mất nhà cửa Ít nhất 1000 chết 8,7 300 bị thương, 300 7 cao ốc bị phá hủy 230.000 chết Sóng thần cao 3m Hình 10 : Phân bố động đất lớn (M ≥ 7 richter) trong năm 2005 [12] Đề tài Tai biến động đất 16 Môn Địa chất môi trường Nhóm thực hiện : 01 Các thống kê trên cho thấy, quy mô tổn thất của tai biến động đất không chỉ phụ thuộc vào cường độ rung động mà còn phụ thuộc vào các yếu tố tự nhiên và nhân tạo khác nhau. Do vậy cùng một cường độ rung động, nhưng trên các vùng nền có độ ổn định khác nhau quy mô động đất sẽ khác nhau, vùng nền ổn định thì quy mô động đất sẽ ít hơn. Cùng một quy mô động đất nhưng vùng dân cư đông, kinh tế phát triển thì quy mô tổn thất sẽ lớn rất nhiều so với vùng dân cư không tập trung, không có các công trình kinh tế quan trọng. 1.2.2. Tại Việt Nam 1.2.2.1. Hiện trạng động đất tại Việt Nam Thông tin về động đất trên lãnh thổ Việt Nam được thu thập từ các trạm quan trắc địa chấn. Trên toàn quốc hiện có 26 trạm quan trắc địa chấn, bao gồm vùng Tây Bắc 10 trạm, Hòa Bình 4 trạm, Hà Nội 9 trạm, Huế 1 trạm và 2 trạm ở Đà Lạt và Nha Trang. Trạm quan trắc địa chấn Nha Trang bắt đầu hoạt động từ năm 1957, trạm địa chấn Đà Lạt hoạt động từ năm 1981. Ngoài ra còn có các trạm địa chấn tạm thời ở Trị An, Yali, Thác Bà. Đầu mối trung tâm của các trạm địa chấn là Viện Vật lí địa cầu. Ngoài ra thông tin về địa chấn ở Việt Nam còn được cung cấp từ trung tâm địa chấn quốc tế (ISC – International Seismic Center, từ 1917 – 1995). Nhìn chung, kết quả đã tập hợp các thông tin về động đất lịch sử và xây dựng được các danh mục động đất ở các nước lân cận. Qua phân tích đặc điểm kiến tạo khu vực và đặc điểm phát triển địa chất trên lãnh thổ Việt Nam, các chuyên gia nghiên cứu động đất Việt Nam đã cùng thống nhất xác định: - Việt Nam được biết đến như một đất nước có mối hiểm họa động đất cao. Trong lịch sử đã ghi nhận những trận động đất mạnh 6,7 - 6,8 độ Richter tại khu vực Tây Bắc, trong khi ở ngoài khơi, trên thềm lục địa đông nam đất nước cũng đã xuất hiện động đất mạnh 6,1 độ Richter. Vùng phía Nam cũng không nằm ngoài vùng ảnh hưởng của động đất. - Động đất trên lãnh thổ Việt Nam thuộc nhóm động đất kiến tạo, phân bố dọc theo các đứt gãy khu vực và các đứt gãy phân nhánh, do vậy tập trung thành các đới động đất phân bố dọc theo các đới phá hủy sâu. Từ năm 114 - 2003 đã có 1654 trận động đất được ghi nhận (có M >=3 richter). Đề tài Tai biến động đất 17 Môn Địa chất môi trường Nhóm thực hiện : 01 Từ năm 1990 - 2005 có 2 trận động đất quy mô rung động cấp 8 (theo thang MSK – 64) là Điện Biên (1935) và Tuần Giáo (1983), 17 trận động đất nhỏ, quy mô rung động cấp 7 và 115 trận động đất có quy mô rung động cấp 6 -7 phân bố ở nhiều nơi. Trung bình ở Việt Nam có từ hàng chục đến hàng trăm vụ động đất mỗi năm (1-2 độ richter), hơn 10 chấn động với cường độ xấp xỉ 3 độ richter. Bảng 9 : Danh sách các vùng có nguy cơ động đất mạnh tại Việt Nam [13] Trận động Diện tích Sơn La Đông Triều Song Ca - Khe Bo Cao Bằng, Tiên Yên Cẩm Phả Phong Thổ - Than Uyên Mường La - Chợ Bo Mường Nhé Sông Hiếu Trà Bồng Đà Nẵng Sông POCO Ba To - Cung Sơn Tuy Hoà - Củ Chi Vũng Tàu - Ton Le Sap Phú Quý 1 đất tối đa Trận động Diện tích đất tối đa (Richter) (Richter) 6.8 Sông Mã - Fumaytun 6.5 6.0 Sông Hồng, sông Chảy 6.0 6 Rao Nay 5.5 5.5 của khu vực đông bắc Hà Nội chìm đắm 5.5 5.5 Sông Lô 5.5 5.5 Sông Đà 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 Sông Mã của hạ Khe Giua - Vĩnh Linh Huế Tam Kỳ - Phước Sơn Sông Ba 109,5 kinh tuyến Thuận Hải - Minh Hải Sông Hậu Phú Quý 2 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 Một số đô thị lớn của Việt Nam hiện đang nằm trong khu vực nhạy cảm cao trước những rung động địa chấn. Hà Nội hiện đang nằm trong vùng được dự báo là phải chịu chấn động cấp 8. Ở TP.HCM, rủi ro địa chấn lớn nhất có thể phát sinh từ sự lan truyền chấn động địa chấn từ các trận động đất mạnh ở phạm vi khu vực và sự khuếch đại rung động nền do tác động hiệu ứng nền địa phương gây ra dưới tải trọng của động đất. Nền đất yếu tại khu vực TP.HCM có thể là một yếu tố góp phần không nhỏ vào sự khuyết đại rung động địa chấn do các trận động đất gây ra ở cả phạm vi khu vực và địa phương Theo Cao Đình Chiều trên lãnh thổ Việt Nam có 10 đới phát sinh động đất gắn liền với các đới đứt gãy chính [14]: Đề tài Tai biến động đất 18 Môn Địa chất môi trường Nhóm thực hiện : 01 Đới Lai Châu – Điện Biên: phát triển dọc theo đứt gãy Lai Châu – Điện Biên, phương á kinh tuyến, đây là đới hoạt động đất mạnh. Đã có trên 10 trận động đất có M= 4,6 – 5,0 và 2 trận có M= 5,1 – 5,5. Đới Cao Bằng – Lạng Sơn: phương TB – ĐN, đã ghi nhận được 3 trận động đất có M= 4,6 – 5,5. Đới Đông Triều – Cẩm Phả: dạng cánh cung, chạy tứ Tuyên Quang đến Bắc Giang – Đông Triều – Cẩm Phả. Đã ghi nhận được 9 trận động đất có M= 4,6 – 5,0 và 3 trận động đất có M= 5,1 – 6,0. Đới Sông Hồng: phương TB – ĐN, dài khoảng 500km, chủ yếu phát triển dọc theo đứt gãy sông Hồng va đứt gãy sông Chảy. Động đất mạnh nhất được ghi nhận trong đới này có M= 5,1 – 5,5. Đới động đất Sơn La: phương TB – ĐN, phát triển dọc theo hệ thống đứt gãy Sơn La và đứt gãy sông Đà. Đã ghi nhận được 30 động đất có M> 4,5, đặc biệt là động đất Yên Định (1635) có M= 6,7 và động đất Tuần Giáo (1983) có M= 6,7. Đới động đất Sông Mã: phương TB – ĐN, kéo từ Điện Biên đến Tĩnh Gia (Thanh Hóa). Đã ghi nhận được một trong những trận động đất mạnh nhất Việt Nam, động đất Điện Biên – 1935 cường độ 6,35 độ richter, tâm động đất cách thị xã Điện Biên 50 km về phía ĐN. Theo tài liệu lịch sử ở hạ lưu sông Mã vào thế kỉ 19 đã có động đất có quy mô rung động I0= 7 – 8. Đới Sông Cả: phương TB –ĐN, phát triển trong phạm vi đứt gãy sông Cả và đứt gãy Rào Nậy. Đã ghi nhận được 13 trận động đất có M> 4,5, trong đó có trận động đất mạnh M= 6,0 (1821). Đới Huế - Đà Nẵng: động đất xảy ra không thường xuyên như các đới vùng Tây Bắc, nhưng cường độ động đất thường lớn, đạt 6,0 độ richter. Đới Ba Tơ – Củng Sơn: phương á kinh tuyến, phát triển trong đới phá hủy Ba Tơ – Củng Sơn và đứt gãy sông Ba. Đặc trưng là động đất xuất hiện khá thường xuyên, cường độ rung động M= 5,3. Đới Thuận Hải – Minh Hải: phát triển dọc bờ biển từ Thuận Hải đến Minh Hải. Động đất được ghi nhận khá liên tục, cường độ động đất khá lớn M= 5,1. Hình 11 : Các đới phát sinh động đất ở Việt Nam và các khu vực kế cận[15] Đề tài Tai biến động đất 19 Môn Địa chất môi trường Nhóm thực hiện : 01 Các vùng có nguy cơ động đất mạnh (M> 6,5) là: - Tĩnh Gia, Vĩnh Lộc và Quan Hóa thuộc Thanh Hóa. - Mộc Châu và Sơn La thuộc tỉnh Sơn La. - Điện Biên, Tuần Giáo và Phong Thổ thuộc tỉnh Lai Châu. Hình 12 : Bản đồ các vùng phát sinh động đất mạnh khu vực Tây Bắc Trên lãnh thổ Việt Nam, động đất thường xuất hiện theo quy luật tĩnh – động, và quy luật yếu – mạnh: Nghĩa là trên một vùng trước khi xảy ra động đất mạnh, thì chung quanh vùng xuất hiện nhiều trận động đất có cường độ nhỏ. Hướng phát triển các vùng động đất là hướng ngược chiều kim đồng hồ. Hình 13 : Biểu hiện quy luật yếu-mạnh của một số trận động đất đặc trưng[15] 1.2.2.2. Các vụ động đất xảy ra tại Việt Nam[15] a. Động đất trước 1900 Trận động đất quận Nhật Nam (114): Theo tư liệu lịch sử Trung Quốc thì năm 114 tại quận Nhật Nam (miền Bắc Việt Nam) đã xảy ra một trận động đất lớn làm đất nứt xé ra dài hơn trăm dặm (35-36 km). Theo Viện VLĐC thì trận động đất này có cường độ chấn động I 0 = 8,0 và chấn cấp MS = 6,0 độ Richter. Trận động đất Kinh đô (Hà Nội) (1278): Theo tư liệu lịch sử Việt Nam thì trong năm này, động đất đã xảy ra ba lần trong một ngày, nhiều trâu bò, gia súc bị chết. Theo Viện VLĐC thì trận động đất này có cường độ chấn động I 0 = 7,0 (Nguyễn Khắc Mão cho là 8,0) và chấn cấp MS = 5,0 độ Richter. Trận động đất chùa Báo Thiên (Hà Nội) (1285): Theo tư liệu lịch sử Việt Nam: Bia ở chùa Báo Thiên (ở vị trí Nhà thờ lớn hiện nay) gẫy làm đôi, núi Cao Sơn lở xuống. Đề tài Tai biến động đất 20