ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH SỞ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG ĐỘNG ĐẤT, SÓNG THẦN VÀ CÁC BIỆN PHÁP GIẢM NHẸ THIỆT HẠI Mở đầu 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 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. Đề cập đến động đất chúng ta phải nói đến sóng thần, một tai họa thiên nhiên có liên hệ trực tiếp với động đất xảy ra trong lòng đất dưới đáy biển và đại dương. Sóng thần cũng có thể tàn phá những khu vực rộng lớn ven bờ biển, nhưng nếu cảnh báo kịp thời cho những vùng bị đe dọa, chúng ta có thể giảm nhẹ đáng kể thiệt hại. Đối với tai họa động đất, tuy chưa thể dự báo chính xác, nhưng chúng ta vẫn có các giải pháp hạn chế thiệt hại do động đất gây ra. Ngày nay, đối với những người không nghiên cứu động đất, dường như động đất xảy ra ngày càng nhiều và gây thảm hoạ ngày càng lớn. Thực ra, ấn tượng đó không đúng hay không hoàn toàn đúng. Hiện nay các nhà địa chấn học có rất nhiều trạm ghi động đất (tất nhiên vẫn chưa đủ và phân bố chưa đều khắp!) 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. 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. 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 động đất con người cảm nhận được, 100 trận động đất gây tác hại và chỉ 1 trận động đất gây thảm họa lớn, nghĩa là cứ nữa phút xảy ra một động đất. 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. Và điều này cũng đúng đối với nguy cơ sóng thần, bởi vì sóng thần là “sản phẩm phụ” của những động đất mạnh trên biển và đại dương. Tập tài liệu này nhằm giới thiệu những hiểu biết chính về động đất và sóng thần, về 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 và sóng thần gây ra. Tài liệu được sự cố vấn chuyên môn của GS Lê Minh Triết – Phân viện Vật lý tại TPHCM và GS.Nguyễn Đình Xuyên – Viện Vật lý Địa cầu, có thể được sử dụng làm tài liệu tham khảo ngoại khoá cho học sinh các trường tiểu học, trung học và làm tài liệu phổ biến kiến thức cho quần chúng đông đảo. Chương I ĐỘNG ĐẤT – NHỮNG HIỂU BIẾT CƠ BẢN Không kể những động đất rất yếu, con người không cảm nhận đựơc, nói chung động đất là hiện tượng thiên nhiên nguy hiểm, đôi khi là thảm họa đối với đời sống xã hội và con người. Do đó, động đất đã được con người chú ý nghiên cứu từ xa xưa. Các cuốn sử Trung hoa đã bắt đầu ghi nhận các trận động đất từ khoảng 3000 năm nay. Theo các nhà nghiên cứu lịch sử khoa học, vào năm 132 nhà khoa học cổ Trung hoa tên là Trương Hành đã chế tạo được một máy đo cho phép xác định hướng tới của động đất. Ở Nhật Bản, trong danh mục các trận động đất đã xảy ra, trận đầu tiên được ghi xảy ra vào năm 416 trước Công nguyên và từ năm 1600 đã mô tả khá chi tiết các đặc trưng của động đất. Ở Châu Âu mãi đến thế kỷ 17 mới có mô tả động đất. Tuy động đất đã được nghiên cứu từ lâu, nhưng bộ môn địa chấn học, môn khoa học của vật lý địa cầu chuyên nghiên cứu động đất mới thực sự hình thành và phát triển từ cuối thế kỷ 19 đến nay, nhờ sự phát triển kỹ thuật đo đạc và các phát triển lý thuyết đàn hồi củavật rắn. 1. Động đất là gì ? Nói một cách đơn giản, động đất là những rung động của mặt đất, mạnh yếu khác nhau và cảm nhận đựơc trên một vùng rộng. Chúng ta có thể so sánh động đất với vụ nổ bên trong lòng đất. Nhưng nói theo ngôn ngữ khoa học, thì 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. Thể tích tích tụ năng lượng đó gọi là vùng chấn tiêu hay lò động đất và tâm của vùng gọi là chấn tiêu. Vị trí hình chiếu trên bề mặt của Trái đất, nằm ngay trên chấn tiêu gọi là chấn tâm. Khoảng cách giữa chấn tiêu và chấn tâm gọi là độ sâu chấn tiêu (hình 1 ). Thời gian để năng lượng giải thoát tại vùng chấn tiêu rất ngắn, tính bằng giây, nên ta coi động đất gần như là một sự bùng nổ tức thời. Bên ngoài vùng chấn tiêu các biến dạng của môi trường đất đá được truyền đi dưới dạng sóng đàn hồi và được gọi là sóng động đất. Chịu tác động của sóng động đất đến bề mặt, mặt đất sẽ rung động. Biên độ của các rung động nói chung nhỏ cỡ phần mười milimet và chu kỳ rung động nằm trong khoảng 1/100 đến 100 giây. Do đó để ghi các rung động này các máy ghi động đất phải có bộ phận khuếch đại. Sóng động đất truyền năng lượng động đất đến các vị trí trên mặt đất (tất nhiên năng lượng sẽ giảm dần !). Đường nối các điểm có năng lượng động đất như nhau biểu thị qua cấp động đất (xem mục 2 ) gọi là đường đẳng chấn. Các trận động đất tự nhiên có thể chia thành 3 nhóm. a- Các rung động xuất hiện do hiện tượng sụt lở các lỗ rỗng trong vỏ Trái đất. b- Động đất gây ra do núi lửa phun trào. c- Động đất gây ra do các quá trình, các vận động bên trong Trái đất làm tích tụ năng lượng tại vùng phát sinh động đất và được gọi là động đất kiến tạo. Năng lượng của hai loại động đất a và b thường nhỏ và gây ảnh hưởng trên phạm vi hẹp, cho nên trên 90% các trận động đất quan trắc được đều thuộc loại động đất kiến tạo. Ngày nay, khi nghiên cứu nguyên nhân động đất, các nhà địa chấn tập trung trí tuệ vào việc làm sáng tỏ bản chất của các quá trình diễn ra trong lòng đất đã dẫn đến sự tích tụ năng lượng gây ra động đất. Ngoài cách phân loại động đất theo nguyên nhân trực tiếp nêu trên, các nhà địa chấn còn phân loại động đất theo độ sâu chấn tiêu: - Động đất nông hay động đất mặt có độ sâu chấn tiêu nhỏ hơn 70 km tính từ mặt đất. - Động đất trung gian có độ sâu chấn tiêu nằm trong khoảng 70-300 km. - Động đất sâu có độ sâu chấn tiêu nằm trong khoảng 300-720 km. Cho đến nay các nhà địa chấn chưa quan trắc được trận động đất nào có độ sâu chấn tiêu vượt quá 720km.Theo kết quả nghiên cứu thống kê, động đất sâu ít xảy ra và thường tập trung ở những vùng hẹp, mà chủ yếu là vùng Thái bình dương. Nếu phân tích theo tổng năng lượng do động đất giải toả trên toàn địa cầu, thì động đất nông chiếm khoảng 85%, động đất trung gian chiếm 12%, còn động đất sâu chỉ chiếm 3%. Khi động đất xảy ra bên dưới đáy đại dương, thì trên mặt đại dương có thể xuất hiện các sóng có bước sóng rất dài. Sự xuất hiện loại sóng này là do sự sụt lún hay nâng lên của đáy đại dương do tác động của động đất và có thể tàn phá dải ven bờ (có khi cách tâm động đất hàng chục ngàn kilômet). Hiện tượng tạo sóng này gọi là sóng thần, mà chúng ta sẽ tìm hiểu kỹ hơn trong chương III của tập tài liệu này. 2. Cấp động đất và độ lớn. Hai cách phân loại động đất trình bày trong mục 1 không cho chúng ta ý niệm cụ thể về sự rung động trên mặt đất và tác động của động đất lên các công trình xây dựng trên mặt đất, cũng như không cho phép so sánh các trận động đất. Vì thế các nhà địa chấn đã đưa ra các đơn vị đo đánh gía biểu hiện trên mặt đất của động đất và đánh giá năng lượng giải toả của động đất. Hai loại đơn vị thường dùng là cấp động đất và độ lớn (magnitude). Cấp động đất I: Cường độ chấn động mà động đất gây ra trên mặt đất được đánh giá theo các thang phân bậc mức độ tác động của động đất đối với các kiểu nhà cửa, công trình, đồ vật, con người và biến dạng mặt đất. Hiện nay, trừ ở một vài quốc gia, trên thế giới đều sử dụng thang 12 cấp để đánh giá cường độ chấn động. Ở Bắc Mỹ người ta dùng thang 12 cấp gọi là thang Mercalli cải biến MM (Modified Mercalli Scale). Liên Xô, các nước Châu Âu và nước ta sử dụng thang 12 cấp gọi là thang MSK-64, được Hội đồng địa chấn Châu Au thông qua năm 1964 ( M,S,K là 3 chữ cái đầu của tên các tác giả xây dựng thang cấp động đất này: Medvedev ( Liên Xô ), Sponhauer (Đức), Karnik (Tiệp)). Thang MM sử dụng ở Bắc Mỹ và thang MSK-64 nói chung trùng nhau. Thang MSK đã được bổ sung nhiều lần từ năm 1964 và năm 1992 Đại hội đồng địa chấn Châu Au họp ở Praha đã thông qua để áp dụng dưới tên “Thang cấp động đất Châu Au” EMS (European Macroseismic Scale 1992). Một số nước Châu Âu như Ý, Thụy Sĩ sử dụng thang 10 cấp thành lập từ cuối thế kỹ 19. Ở Nhật Bản người ta sử dụng thang JMA chỉ gồm có 7 cấp. Dưới đây là các đặc trưng chủ yếu của các cấp động đất trong thang cấp độ mạnh động đất quốc tế MSK-1964. Thang cấp động đất này được xây dựng dựa trên tập hợp các biểu hiện của tác động của động đất lên con người và ngoại cảnh, lên công trình các loại và lên hiện tượng tự nhiên. Cấp I – Động đất không cảm thấy, chỉ có máy mới ghi nhận được. Cấp II – Động đất ít cảm thấy (rất nhe). Trong những trường hợp riêng lẻ, chỉ có người nào đang ở trạng thái yên tĩnh mới cảm thấy được. Cấp III – Động đất yếu. Ít người nhận biết được động đất. Chấn động y như tạo ra bởi một ô tô vận tải nhẹ chạy qua. Cấp IV – Động đất nhận thấy rõ. Nhiều người nhận biết động đất, cửa kính có thể kêu lạch cạch. Cấp V – Thức tỉnh. Nhiều người ngủ bị tỉnh giấc, đồ vật treo đu đưa. Cấp VI – Sợ hãi. Đa số người cảm thấy động đất, nhà cửa bị hư hại nhẹ, lớp vữa bị rạn. Cấp VII – Hư hại nhà cửa. Đa số người sợ hãi, nhiều người khó đứng vững, nứt lớp vữa, tường bị rạn nứt. Cấp VIII – Phá hoại nhà cửa. Sợ hãi và khủng khiếp, ngay người lái ô tô cũng lo ngại, tường nhà bị nứt lớn, mái hiên và ống khói bị rơi. Cấp IX – Hư hại hoàn toàn nhà cửa. Khủng khiếp hoàn toàn, một số nhà bị sụp đổ, tường, mái, trần bị sập, nền đất có thể bị nứt rộng 10 cm. Cấp X – Phá hoại hoàn toàn nhà cửa. Nhiều nhà bị sụp đổ, nền đất có thể bị nứt rộng đến 1 mét. Cấp XI – Thảm họa. Nhà xây tốt, cầu, đập nước và đường sắt bị hư hại nặng, mặt đất bị biến dạng, vết nứt rộng, sụp đổ lớn ỏ núi. Cấp XII – Thay đổi địa hình. Phá huỷ mọi công trình ở trên và dưới mặt đất, thay đổi địa hình trên diện tích lớn, thay đổi cả dòng sông, nhìn thấy mặt đất nổi sóng. Tóm lại, cơ sở để xác định cấp động đất từ I đến IV là dựa vào sự cảm nhận của con người; từ V đến IX dựa vào mức độ phá huỷ các công trình xây dựng, còn từ X đến XII dựa vào mức độ huỷ hoại và biến dạng của mặt đất. Để tránh sai số lớn trong việc xác định cấp động đất dựa trên các đánh giá định tính và mang tính chủ quan của người khảo sát, ta phải thống kê, phân tích và so sánh với băng ghi địa chấn thu được ở các trạm động đất (nếu có) ở trong vùng xảy ra động đất. Nhờ thang cấp động đất MSK-64 nêu trên các nhà nghiên cứu động đất có thể xác định cấp động đất của các trận động đất xảy ra trong quá khứ xa và được mô tả trong các tài liệu lịch sử. Đối với mỗi trận động đất, chấn động tại chấn tâm có cấp động đất lớn nhất và thường được ký hiệu là I0 và cấp động đất I giảm dần khi ra xa chấn tâm. Thí dụ, trận động đất xảy ra vào ngaỳ 8-11-2005 ở ngoài khơi Vũng Tàu đã gây chấn động tại chấn tâm cấp VII (I¬0 = 7), nhưng tại TP. Hồ Chí Minh chỉ gây chấn động cấp IV (I¬ = 4 ). Liên quan trực tiếp đến cấp động đất I, một đặc trưng quan trọng của đọng đất là gia tốc dao động của nền đất. Đại lượng này cho chúng ta quan niệm rõ ràng nền đất rung động như thế nào dưới tác động của sóng động đất truyền đến địa điểm khảo sát. Để đo gia tốc nền các nhà địa chấn sử dụng đơn vị gia tốc trọng lực g (980 cm/s2) hoặc cm/s2. Các nhà thiết kế công trình cần biết giá trị gia tốc nền tại địa điểm xây dựng để đưa ra các giải pháp chống động đất, phòng khi động đất có thể xảy ra. Gia tốc theo phương nằm ngang luôn luôn lớn hơn gia tốc theo phương thẳng đứng. Do đó rung động ngang nguy hiểm hơn rung động thẳng đứng. Các nhà địa chấn nghiên cứu quan hệ định lượng giữa cấp động đất và các tham số vật lý đặc trưng cho dao động nền: gia tốc (a), vận tốc (v) và biên độ (A) và cho kết quả dưới đây: a- Gia tốc của đất đối với chu kỳ dao động từ 0,1 đến 0,5 giây (s) v- Tốc độ của đất đối với chu kỳ từ 0,5 đến 2s. A- Biên độ của tâm khối lượng con lắc có chu kỳ dao động riêng 0,25s. 2.2. Độ lớn của động đất M . Dựa vào thang cấp động đất nêu trên chúng ta chỉ có thể xác định mức độ tác động của động đất lên bề mặt trái đất, mà chưa cho thông tin gì về sức mạnh hay đúng hơn là năng lượng mà trận động đất phát ra và truyền vào môi trường xung quanh vùng chấn tiêu dưới dạng sóng đàn hồi. Để nghiên cứu đặc trưng của từng trận động đất và nhất là khi phải so sánh các trận động đất xảy ra ở các vùng khác nhau, các nhà địa chấn phải tìm một đơn vị đo động đất khác. Đơn vị đo này chỉ phụ thuộc vào năng lượng ban đầu giải toả tại chấn tiêu, mà không phụ thuộc tác đọng của động đất tại mỗi điểm quan trắc. Năm 1935, C.F.Richter, nhà địa chấn Mỹ đã đưa ra đơn vị như vậy và gọi là độ lớn hay còn gọi là độ Richter, ký hiệu bằng M. Ngày nay các nhà địa chấn sử dụng thang độ Richter để phân hạng động đất về độ lớn. Theo định nghĩa của Richter, độ lớn M của một trận động đất là logarit cơ số 10 của biên độ lớn nhất của dao động nền đất đo bằng micron (một phần ngàn milimet) trên băng ghi của máy đo chuẩn đặt cách chấn tâm 100 km. Những năm 30 của thế kỷ trước các trạm địa chấn ở Mỹ phần lớn sử dụng máy ghi Wood-Anderson có độ khuếch đại lớn nhất là 2800 lần, chu kỳ dao động riêng là 0,8 giây và hệ số tắt dần là 0,8, nên máy chuẩn ở đây nên hiểu là máy Wood-Anderson. Trên thực tế điều kiện đặt trạm cách chấn tâm 100 km không thể thoả mãn, vì chúng ta chưa biết động đất xảy ra tại đâu, nên các nhà địa chấn phải tiến hành các tính toán phức tạp để qui về khoảng cách chấn tâm 100 km. Ngoài ra, các nhà địa chấn còn phải qui giá trị biên độ lớn nhất ghi trên các loại máy khác nhau về máy ghi chuẩn theo định nghĩa của Richter. Về mặt lí thuyết thang độ Richter không có cận trên (trị số lớn nhất) và không có cận dưới (trị số nhỏ nhất). Nhưng cho đến nay các nhà địa chấn mới xác định đựơc trị số M lớn nhất là 9,0, của trận động đất xảy ra ngày 25 tháng 12 năm 2004 tại vùng Sumatra (Indonesia) và gây ra đợt sóng thần khủng khiếp làm cho khoảng 200 ngàn người thiệt mạng. Qua phần trình bày ở trên chúng ta đã thấy cấp động đất ( I ) và độ lớn ( M ) là hai đại lượng khác nhau, giữa chúng không có mối quan hệ trực tiếp, vì phụ thuộc vào độ sâu chấn tiêu. Chúng ta không thể nói M = 6 tương đương với I¬0 ( tại chấn tâm ) = 7 hay 8. Đối với các vùng khác nhau sự liên hệ này sẽ khác nhau. Người ta thường biểu diễn mối quan hệ giữa M và I0 bằng biểu thức gần đúng βM + αM = aI0 +b, hoặc I0 = = 1,7, đối với vùng Trung Âu a = 0,5, b = 1,8.α = -2,2 , βCác hệ số a và b được xác định bằng thực nghiệm riêng cho từng vùng. Thí dụ ở vùng Trung Á thuộc Liên Xô cũ người ta xác định 2.3 Năng lượng động đất và độ Richter M Độ Richter M liên quan chặt chẽ với năng lượng giải toả tại vùng chấn tiêu. Chỉ một phần nhỏ năng lượng này được truyền đến mặt đất dưới dạng sóng đàn hồi mà chúng ta gọi là sóng động đất. Chính các sóng này làm nền đất dao động và gây hư hại đối với các công trình xây dựng trên mặt đất; và do đó chúng ta coi năng lượng truyền qua môi trường xung quanh chấn tiêu và ghi nhận được trên mặt đất là năng lượng động đất E. Năng lượng động đất mới thực sự biểu thị độ lớn của động đất. Tuy nhiên xác định năng lượng động đất là công việc khó khăn và phức tạp. Bởi vậy các nhà địa chấn thường đánh giá năng lượng động đất theo độ Richter dựa vào công thức tương quan thực nghịêm giữa năng lượng động đất E và độ Richter M. Công thức thực nghiệm sau đây, do hai nhà địa chấn nổi tiếng Gutenberg và Richter thiết lập (* ) lg E = 11,8 + 1,5 MS lg E = 5,8 + 2,4 Mb được sử dụng rộng rãi trong các công trình nghiên cứu về động đất . Để hình dung cụ thể hơn về độ Richter, chúng ta có thể đưa ra so sánh sau: năng lượng của trận động đất mạnh 7,3 độ Richter tương đương với năng lượng nổ của quả bom 50 triệu tấn thuốc nổ TNT; trận đọng đất 8,5 độ Richter đã từng xảy ra năm 1950 trong dãy Hymalaya có năng lượng tương đương với năng lượng của 100.000 quả bom nguyên tử mà Mỹ ném xuống Hiroshima tháng 8 – 1945; Trận động đất mạnh M = 8,9 xảy ra năm 1950 ở vùng phía đông Nhật Bản đã làm cho đáy biển sụt xuống 400 mét. Năng lượng động đất là năng lượng toả ra của động đất nên nó cho chúng ta ý niệm về khả năng tàn phá của động đất rõ ràng hơn là độ Richter. Động đất 8,0 độ Richter nguy hiểm hơn động đất 7,0 độ Richter đến 35 lần chứ không phải 10 lần. Năng lượng của trận động đất 8,0 độ Richter tương đương với năng lượng của 2.800.000 lần 4,0 độ Richter. (*) Sóng động đất truyền xuyên qua lòng đất gọi là sóng khối, độ Richter xác định đối với sóng khối ký hiệu Mb. Sóng động đất truyền trên mặt đất từ chấn tâm gọi là sóng mặt, độ Richter xác định theo sóng mặt được ký hiệu MS. 3 - Hoạt động địa chấn toàn cầu. Trên hành tinh của chúng ta, không có vùng nào chưa từng xảy ra động đất trong suốt lịch sử văn minh của nhân loại, còn những rung đọng nhỏ được gọi là “vi địa chấn” thì hầu như xảy ra thường xuyên tại bất cứ điểm nào trên mặt đất. Hằng năm, Trung tâm địa chấn quốc tế thu thập kết quả xác định chấn tâm của 30.000 trận đọng đất ghi được tại tất cả các trạm động đất trên toàn thế giới. Căn cứ vào kết quả đánh giá độ lớn Richter và qui mô ảnh hưởng của các trận động đất, các nhà địa chấn đã chia các động đất làm 5 loại sau: - Động đất tai biến có qui mô hành tinh M 8 - Động đất mạnh qui mô khu vực 7 M < 8 - Động đất mạnh qui mô địa phương 6 M < 7 - Động đất địa phương cường độ trung bình 5 M < 6 - Động đất địa phương yếu thường không gây thiệt hại đáng kể 4 M < 5 Những động đất có M > 7 không xảy ra khắp mọi nơi, mà thường tập trung ở những vùng nhất định, gọi là đới hoạt động địa chấn mạnh. 3.1. Bản đồ phân bố chấn tâm trên toàn địa cầu Gutenberg và Richter, hai nhà địa chấn Mỹ nổi tiếng đã lập bản đồ phân bố chấn tâm của các trận động đất ghi nhận được trong 50 năm đầu năm đầu thế kỷ XX. Nhờ sự phát triển 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. Dorman thành 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. Từ bản đồ phân bố chấn tâm chúng ta có thể dễ dàng nhận thấy động đất không xảy ra đều khắp mọi nơi trên Trái đất, mà chủ yếu tập trung vào các đới sau đây: a. 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 đồ chúng ta thấy đới này bao cả ven bờ Thái bình dương, nên gọi là vành đai động đất Thái Bình Dương. Ơ phía Tây Thái Bình Dương, từ Nhật Bản đới động đất chia làm 2 nhánh chính. Đài Loan và quần đảo Philipin nằm trong nhánh gần rìa phía Đông của lục địa Châu Á. Các trận động đất có chấn tâm ở đáy đại dương xảy ra trên vành đai động đất Thái Bình Dương là nguyên nhân trực tiếp gây ra những cơn sóng thần tàn phá nhiều vùng bờ biển hai bờ Thái Bình Dương. b. Đới động đất Địa trung hải – Xuyên Á hay còn gọi là đới Alp – Hymalaya. Đới động đất này kéo dài từ Bắc Phi, ngang qua vùng Hymalaya và nối với vành đai Thái 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. c. 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 toả tại 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 qui 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%. Các nhà địa chấn còn nghiên cứu độ sâu chấn tiêu của các trận động đất và rút ra kết luận: tại đới giữa đại dương hầu như chỉ có các động đất có độ sâu chấn tiêu nhỏ hơn 100 km, các động đất sâu chủ yếu tập trung ở vành đai Thái bình dương và đới Địa trung hải – Xuyên Á. 3.2 Kiến tạo mảng và các đới động đất Động đất xảy ra ở nơi mà ứng suất được tích lũy từ các quá trình bên trong Trái đất vượt quá giới hạn chịu đựng của môi trường đất đá. Nhưng câu hỏi được đặt ra: Tại sao trên toàn địa cầu hoạt động địa chấn mạnh chỉ tập trung chủ yếu ở một số đới như đã trình bày ở trên? Sự phân bố động đất theo các đới hoạt động địa chấn chắc chắn không phải là hiện tượng ngẫu nhiên. Tuy nhiên mãi đến những năm 60 của thế kỷ 20 các nhà địa chấn mới có thể giải thích dựa trên thuyết kiến tạo mảng hay còn gọi là thuyết mới về kiến tạo toàn cầu. Thuyết kiến tạo mảng là một lý thuyết tổng hợp các ngành khoa học về Trái đất, có khả năng giải thích một cách thống nhất các hiện tượng địa chấn và vật lý địa cầu, trong đó các hiện tượng động đất, xảy ra với qui mô hành tinh. Nội dung chính của thuyết kiến tạo mảng có thể tóm tắt như sau: a. Thạch quyển – lớp vỏ bọc bên ngoài của Trái đất, tương đối rắn và giòn – không phải là khối nguyên vẹn, mà bao gồm một số không lớn các mảng thạch quyển được gọi là mảng kiến tạo (hình 3) có kích thước thay đổi từ vài trăm đến vài ngàn kilomet cụ thể là gồm 12 mảng kiến tạo chính: mảng Nam cực, mảng Châu Phi, mảng Á – Au, mảng An Độ, mảng Châu Uc, mảng Arập, mảng Philippin, mảng Bắc Mỹ, mảng Nam Mỹ, mảng Thái bình dương, mảng Nazca và mảng Cocos. Ranh giới phân chia các mảng không trùng với ranh giới phân cách các châu lục và các đại dương. b. Các mảng kiến tạo dịch chuyển nằm ngang đối với nhau với các tốc độ khác nhau, trung bình vài chục milimet trong một năm. Tốc độ dịch chuyển giữa mảng Nam Mỹ và mảng Nazca khoảng 80 milimet/năm, còn tốc độ dịch chuyển giữa mảng Thái bình dương và mảng Nazca lên đến 160 milimet/năm. Dịch chuyển tương đối giữa các mảng kiến tạo diễn ra ít nhất từ khoảng 200 triệu năm nay. Sự dịch chuyển này là nhân tố quyết định trong lịch sử địa chất của Trái đất, tuy nguyên nhân của các lực gây ra sự dịch chuyển còn chưa được giải thích đầy đủ. c. Hoạt động kiến tạo, hoạt động địa chấn, hoạt động núi lửa chủ yếu tập trung tại ranh giới của các mảng kiến tạo: Các đới hoạt động địa chấn mạnh trùng với ranh giới giữa các mảng. Gần 95% xảy ra tại ranh giới của các mảng. Đặc điểm của các quá trình hoạt động này tuỳ thuộc vào kiểu ranh giới: tách xa, tiến đến gần nhau hay cắt trượt lên nhau. d. Khi hai mảng tiến đến gần nhau thì phần đại dương của một mảng sẽ hút chìm xuống mảng kia và nơi đây hoạt động địa chấn là mạnh nhất. Vành đai động đất Thái bình dương xuất hiện do chính quá trình này. Tại vành đai này hoạt động núi lửa cũng mạnh nhất, nên vành đai Thái bình dương đôi khi được gọi là được gọi là “vòng cung lửa”. Quá trình hút chìm của các mảng được bù trừ với quá trình gia tăng lớp vỏ mới ở các đới tách dãn, nên thể tích chung của Trái đất hầu như không thay đổi. 4. Dự báo và phòng chống động đất Dự báo và phòng chống các tai hoạ thiên nhiên, nhất là đối với động đất, không chỉ là trách nhiệm của các nhà địa chấn và các chuyên gia của nhiều ngành kỹ thuật có liên quan, mà còn là vấn đề được cả xã hội quan tâm. Các nhà khoa học và các chuyên gia kỹ thuật đã tốn rất nhiều công sức và trí tuệ, đặc biệt là ở Mỹ, Nhật Bản, Trung Quốc và Liên Xô, cho hoạt động nghiên cứu dự báo động đất, nhưng đến nay . tên các tác giả xây dựng thang cấp động đất này: Medvedev ( Liên Xô ), Sponhauer (Đức), Karnik (Tiệp)). Thang MM sử dụng ở Bắc Mỹ và thang MSK-64 nói chung trùng nhau. Thang MSK đã được bổ sung. động. Ở Bắc Mỹ người ta dùng thang 12 cấp gọi là thang Mercalli cải biến MM (Modified Mercalli Scale). Liên Xô, các nước Châu Âu và nước ta sử dụng thang 12 cấp gọi là thang MSK-64, được Hội đồng. đất rất yếu, con người không cảm nhận đựơc, nói chung động đất là hiện tượng thiên nhiên nguy hiểm, đôi khi là thảm họa đối với đời sống xã hội và con người. Do đó, động đất đã được con người