Động đất, một trong những thảm họa tự nhiên đáng sợ nhất, luôn khiến con người kinh hoàng bởi sức tàn phá khủng khiếp của nó. Mỗi khi mặt đất rung chuyển, nhà cửa đổ sập, đường sá nứt toác, chúng ta lại tự hỏi: động đất hình thành như thế nào và điều gì đã tạo ra sức mạnh ghê gớm đến vậy? Để hiểu rõ hơn về hiện tượng này, chúng ta cần tìm hiểu về cấu trúc bên trong của Trái Đất và sự vận động không ngừng của các mảng kiến tạo.
Để hiểu động đất hình thành như thế nào, trước tiên cần nắm rõ cấu trúc của hành tinh chúng ta. Trái Đất không phải là một khối rắn chắc đồng nhất, mà được cấu tạo từ nhiều lớp đồng tâm, mỗi lớp có thành phần và trạng thái vật lý riêng biệt:
Sự vận động của các mảng kiến tạo trên lớp manti lỏng chính là nguyên nhân sâu xa nhất của hầu hết các trận động đất.
Hầu hết các trận động đất, đặc biệt là những trận có cường độ lớn, đều bắt nguồn từ sự tương tác giữa các mảng kiến tạo. Có ba loại ranh giới mảng chính, mỗi loại tạo ra một kiểu động đất đặc trưng:
Ranh giới hội tụ (Convergent Boundaries): Đây là nơi hai mảng kiến tạo va chạm vào nhau.
Ranh giới phân kỳ (Divergent Boundaries): Là nơi hai mảng kiến tạo tách rời nhau, cho phép magma từ lớp manti trồi lên tạo thành lớp vỏ mới. Hiện tượng này thường xảy ra ở các sống núi giữa đại dương. Động đất ở ranh giới phân kỳ thường nông và có cường độ trung bình.
Ranh giới biến dạng (Transform Boundaries): Là nơi hai mảng kiến tạo trượt ngang qua nhau. Các ranh giới này thường tạo ra các đứt gãy lớn trên lớp vỏ (ví dụ: đứt gãy San Andreas ở California). Động đất ở đây thường nông và có thể rất mạnh, do năng lượng tích tụ khi các mảng bị kẹt rồi đột ngột giải phóng.
Vậy cụ thể động đất hình thành như thế nào theo trình tự các bước?
Các mảng kiến tạo không ngừng di chuyển, nhưng sự di chuyển này không hề trơn tru. Tại các ranh giới mảng hoặc dọc theo các đứt gãy trong lớp vỏ, các khối đá thường bị kẹt lại do ma sát. Tuy nhiên, lực đẩy từ sự chuyển động của các mảng bên dưới vẫn tiếp tục tác động, làm cho ứng suất (stress) tích tụ dần trong các khối đá. Hãy hình dung như bạn đang cố gắng bẻ cong một que củi khô: bạn cần một lực đủ lớn để bẻ gãy nó. Củi càng cứng, lực bạn cần càng lớn, và năng lượng tích trữ trong đó càng nhiều trước khi nó gãy.
Khi ứng suất tích tụ vượt quá giới hạn chịu đựng của đá, tại một điểm yếu nào đó dọc theo đứt gãy, đá sẽ đột ngột bị phá vỡ và dịch chuyển. Điểm mà sự phá vỡ đầu tiên xảy ra dưới lòng đất được gọi là chấn tiêu (focus), hay tâm chấn. Độ sâu của chấn tiêu có thể từ vài km đến hàng trăm km.
Mô hình 3D về lòng đất biểu diễn chấn tiêu và cách sóng địa chấn lan truyền từ nguồn gây rung chuyển.
>>> Cùng tìm hiểu: Sấm sét được hình thành như thế nào
Ngay tại thời điểm đá bị phá vỡ, toàn bộ năng lượng ứng suất khổng lồ đã tích tụ trong nhiều năm (thậm chí hàng trăm năm) đột ngột được giải phóng. Năng lượng này truyền đi dưới dạng sóng địa chấn (seismic waves) theo mọi hướng từ chấn tiêu. Giống như khi bạn ném một viên đá xuống hồ nước, sóng sẽ lan tỏa ra xung quanh.
Có hai loại sóng địa chấn chính:
Tâm chấn (epicenter) là điểm trên bề mặt Trái Đất nằm ngay phía trên chấn tiêu. Đây là nơi thường cảm nhận được rung động mạnh nhất và chịu thiệt hại lớn nhất trong một trận động đất. Các nhà khoa học xác định vị trí tâm chấn bằng cách sử dụng dữ liệu từ nhiều trạm đo địa chấn (máy đo địa chấn) trên khắp thế giới.
Mặc dù phần lớn động đất có liên quan đến các mảng kiến tạo, một số trận động đất có thể được gây ra bởi các nguyên nhân khác:
Khi một trận động đất xảy ra, các nhà khoa học sử dụng các thang đo để đánh giá mức độ mạnh yếu của nó:
Cần lưu ý rằng cường độ (intensity) của một trận động đất là khác với độ lớn (magnitude).
Độ lớn là thước đo năng lượng giải phóng tại nguồn, là một giá trị cố định cho mỗi trận động đất. Trong khi đó, cường độ đo mức độ rung chuyển và thiệt hại tại một địa điểm cụ thể, có thể khác nhau tùy thuộc vào khoảng cách đến tâm chấn, loại đất, và chất lượng xây dựng. Thang đo cường độ phổ biến là Thang cường độ Mercalli (Modified Mercalli Intensity - MMI).
Cho đến nay, với những tiến bộ của khoa học công nghệ, con người vẫn chưa thể dự đoán chính xác thời gian, địa điểm và cường độ của một trận động đất lớn sắp xảy ra. Tuy nhiên, chúng ta có thể:
>>> Nắm rõ thêm: Lốc xoáy hình thành như thế nào
Động đất hình thành như thế nào là một quá trình tự nhiên phức tạp, bắt nguồn từ sự vận động không ngừng của các mảng kiến tạo bên dưới lớp vỏ Trái Đất. Năng lượng tích tụ dần theo thời gian và đột ngột giải phóng tại các đứt gãy, tạo ra sóng địa chấn gây rung chuyển mặt đất. Việc hiểu rõ cơ chế này giúp chúng ta không chỉ giải thích được hiện tượng động đất mà còn phát triển các biện pháp phòng ngừa và giảm thiểu rủi ro, nhằm bảo vệ tính mạng và tài sản của con người trước sức mạnh khủng khiếp của tự nhiên.
Bình Luận