Bài giảng Địa chất cơ sở (Physical geology) - Chương 7: Động đất & cấu trúc trái đất

CHƯƠNG 7

ĐꢀNG ĐꢁT

& CꢁU TRÚC TRÁI ĐꢁT

1. Nguồn gốc động đất

2. Địa chấn học

3. Tổn thất do động đất

4. Sự phân bố động đất trên thế giới

5. Cấu trúc Trái đất

1

1. Nguồn gốc động đất

 Động đất: sự rung chuyển với tốc độ nhanh của Vỏ Trái

đất

 Động đất xảy ra do ứng suất căng được giải phóng từ đá

vào Vỏ Trái đất và manti trên. Ứng suất căng do sự ma

sát giữa các mảng “nổi” trên manti.

 Động đất cũng có thể do sự dịch chuyển của đứt gãy, núi

lửa phun hay các vụ nổ bom...

Hầu hết động đất xảy ra do sự dịch chuyển đột ngột ở

các đới đứt gãy, năng lượng được giải phóng gây

động đất.

2

2. Địa chấn học

 Khi động đất xảy ra, năng lượng đàn hồi được giải

phóng và truyền đi chấn động khắp Trái đất. Các

chấn động này gọi là sóng địa chấn

 Địa chấn học : nghiên cứu hành vi của sóng địa

chấn trong Trái đất

 Sóng địa chấn trên địa và địa chấn đồ

3

 Lꢀ động đất: nơi phát sinh động đất, tꢁp trung và giải

phóng năng lượng động đất

 Tâm trong (Focus center): nguồn phát sinh năng lượng

động đất

 Tâm ngoài (Epicenter): hình chiếu của tâm trong lên mặt

đất

 Đô

̣

sâu lꢀ động đất: từ chấn tâm đến lꢀ động đất

 Khoảng cách chấn tâm: tư

̀

chấn tâm đến trꢂm đo động

đất

 Theo độ sâu:

- Lꢀ động đất nông: tư

đất)

- Lꢀ động đất sâu trung bình: 70- 300km, chiếm 23%

- Lꢀ động đất sâu: tư 300- 700km, chiếm 4%

̀

0- 70km (chiếm 72% tổng lꢀ động

̀

4

Sóng trong lòng đất:

 Sóng nén ép P (press), sóng sơ cấp (Primary)

 Sóng cắt S (shear), sóng thứ cấp (Secondary)

Sóng mặt: lan truyền trên hay gần mặt đất

 Só ng L

 Só ng Rayleigh

5

 Só ng P

 Só ng phá t sinh và đến trꢂm đo trước tiên.

 Làm thay đổi khối lượng đá. Tí nh chất né n é p, xô

đẩy

 Vꢁn tốc lan truyền khoảng 6- 8km/s

 Có thể lan truyền qua cá c mô i trường rắn, lỏng, khí

Só ng S:

- Tác dụng lắc lư theo phương nằm ngang

- Truyền qua môi trường rắn, bị môi trường lỏng hấp

thu.

- Gây phá hủy mꢂnh,

- Vꢁn tốc lan truyền khoảng 3,5- 5km/s

6

7

8

Sóng mặt: lan truyền gần song song với bề mặt Trái đất,

di chuyển chꢁm hơn so với sóng S, nhưng có biên độ

sóng lớn nhất trên địa chấn đồ

 Sóng Love gồm toàn bộ các chấn động của sóng cắt

trong mặt phẳng nằm ngang tương tự như sóng S

 Sóng Rayleigh kết hợp giữa sóng cắt và nén ép theo

phương thẳng đứng và nằm ngang

9

10

Biểu thị độ lớn nhỏ của năng lượng được giải phó ng

từ tâ m F

Cấp độ Richter là logarith thꢁp phâ n của biên độ lớn

nhất của một vꢂch trên biểu đồ địa chấn (tí nh bằng

µm) nằm cá ch tâ m ngoài 100km”.

Mỗi cấp độ Richter có năng lượng gấp 10 lần cấp

liền trước đó.

 ➔ động đất cấp 7.0 Richter mꢂnh gấp 1000 lần so

với cấp 4.0

11

Khi tăng một cấp độ Richter, năng lượng giải phóng

tăng 31 lần. Động đất cấp 8.0 giải phóng 31x31 lần

năng lượng so với động đất cấp 6.0

Richter Magnitude

Energy (ergs) Factor

1

2

3

4

5

6

7

8

2.0 x 10¹³

31 x

6.3 x 10¹⁴

2.0 x 10¹⁶

31 x

6.3 x 10¹⁷

2.0 x 10¹⁹

31 x

6.3 x 10²⁰

2.0 x 10²²

6.3 x 10²³

31 x

12

Cấp độ Richter

Cấp

1- 2 Không nhận biết được

2-4 Có thể nhận biết nhưng không gây thiệt hại

4-5 Mặt đất rung chuyển, nghe tiếng nổ, thiệt hại không đáng kể

5-6 Nhà cửa rung chuyển, một số công trình có hiện tượng bị nứt

6-7 Mạnh, phá hủy hầu hết các công trình xây dựng thông thường,

có vết nứt lớn hoặc hiện tượng sụt lún trên mặt đất

7-8 Mạnh, phá hủy hầu hết các công trình xây dựng thông thường,

có vết nứt lớn hoặc hiện tượng sụt lún trên mặt đất

8-9 Rất mạnh, phá hủy gần hết cả thành phố hay đô thị , có vết nứt

lớn , vài tòa nhà bị lún

>9 Rất hiếm khi xảy ra

>10 Cực hiếm khi xảy ra

13

Phản á nh mức độ ảnh hưởng của sự rung động mặt đất đến một

khu vực cụ thể trên bề mặt Vỏ Trá i đất.

Thang gồm 12 cấp ảnh hưởng của động đất

Caáp

Ñaëc ñieåm

Khoâng caûm nhaän ñöôïc, tröø nhöõng ñoái töôïng nhaïy caûm vaø trong ñieàu kieän

raát ñaëc bieät.

I

Nhöõng ñoà vaät treo töôøng moûng nheï coù theå lay ñoäng. Nhöõng ngöôøi ñang

naèm nghæ, ñaëc bieät laø ôû caùc nhaø cao taàng, môùi caûm nhaän ñöôïc.

II

Rung ñoäng nhö coù xe taûi ñi qua. Trong nhaø, ñaëc bieät laø treân laàu coù theå caûm

nhaän ñöôïc söï rung ñoäng.

III

Trong nhaø nhieàu ngöôøi caûm nhaän ñöôïc, ôû ngoaøi trôøi ít ngöôøi caûm nhaän

ñöôïc. Vaøo ban ñeâm moät soá ngöôøi bò ñaùnh thöùc. Baùt dóa bò xaùo ñoäng, töôøng

coù nhöõng tieáng nöùt neû, xe ñang ñaäu bò xoâ ñaåy. Söï rung ñoäng nhö coù moät

IV

chieác xe taûi naëng ñi qua.

14

Haàu heát moïi ngöôøi ñeàu nhaän bieát : nhieàu ngöôøi bò ñaùnh

thöùc, töôøng bò vôõ töøng maûng, ñoà vaät bò ñoå nhaøo, caây coái,

coät, ñoà vaät daïng troøn bò xaùo troän.

V

Taát caû moïi ngöôøi ñeàu nhaän thöùc ñöôïc: nhieàu ngöôøi sôï haõi

chaïy ra ñöôøng, baøn gheá bò xeâ dòch, voâi töôøng rôi töøng

maûng, caùc oáng khoùi bò phaù huûy, toån thaát nheï.

VI

Moïi ngöôøi ñoå xoâ ra ñöôøng. Nhaø cöûa xaây döïng toát bò thieät

haïi khoâng ñaùng keå, xaây döïng kyõ bò thieät haïi trung bình

vaø nhaø xaây döïng - thieát keá keùm bò hö haïi nhieàu, nhieàu

oáng khoùi bò ñoå vôõ.

VII

Moät soá caáu truùc coù thieát keá ñaëc bieät thì bò hö haïi nheï,

nhaø cöûa bình thöôøng bò suïp ñoå töøng phaàn, xaây döïng keùm

thì bò phaù vôõ hoaøn toaøn, vaùch nhaø taùch ra khoûi khung,

oáng khoùi, coät, töôøng… bò ñoå nhaøo, baøn gheá naëng bò nhaøo

loän.

VIII

15

Caùc caáu truùc coù thieát keá ñaëc bieät bò hö haïi ñaùng keå: caùc

khung bò nghieâng, toøa nhaø bò nghieâng; maët ñaát nöùt neû, caùc

ñöôøng oáng ngaàm bò ñoå vôõ.

IX

X

Moät soá nhaø goã xaây döïng kyõ bò taøn phaù. Nhaø beton bò taøn

phaù do gaõy ñoå phaàn chaân, ñöôøng taøu bò xoâ leäch; ôû bôø soâng

ñaát chuoài, ôû bôø doác caùt vaø buøn bò chaûy tröôït. Nöôùc soâng

ñoå traøn bôø.

Raát ít nhaø coøn ñöùng ñöôïc, ñöôøng xaù bò nöùt neû, caùc heä

thoáng oáng ngaàm hoaøn toaøn bò phaù huûy. ÔÛ vuøng ñaát xoáp

meàm, ñaát bò chuoài tröôït, ñöôøng taøu phaàn lôùn bò xoâ leäch.

XI

Maët ñaát hoaøn toaøn bò taøn phaù, maët ñaát nhaáp nhoâ, ñoà vaät bò

neùm tung vaøo khoâng khí.

XII

16

3. Tổn thất do động đất

 “Động đất không giết chết người, các tꢀa nhà sụp đổ

làm chết người”➔ cần có tiêu chuẩn xây dựng cho

các khu vực thường xuyên xảy ra động đất.

 Td. Năm 1986 động đất cấp 7.1 xảy ra ở San

Francisco, California, 40 người chết (đa số do sup đổ

đường cao tốc)

 10 tháng sau , động đất cấp 6.9 xảy ra ở Armenia,

25,000 người chết do chưa có tiêu chuẩn xây dựng

nhà cao tầng.

 Năm 1976 động đất ở T’ang Shan, Trung Quốc,

240.000 người chết

17

Sự rung động mặt đất: sóng động đất truyền qua

gần tâm gây sụp đổ các công trình. Mức độ rung

động phụ thuộc vào khoảng cách từ tâm và tính

chất nền đá/

◦ Vꢁt liệu trầm tích bở rời thường bị rung động

mꢂnh hơn đá gốc.

◦ Kiến trúc betong và nhà gꢂch thường dꢀn, dễ bị

sụp đổ hơn kiến trúc gỗ và thép

Nứt đất xảy ra dọc theo các đứt gãy có dịch chuyển

➔ công trình nằm ngang qua đứt gãy bị sụp đổ

Chá y là tổn thất thứ cấp của động đất. Các hệ

thống dẫn gas, điện bị nứt vỡ gây cháy nổ. Cháy

nổ có thể chiếm đến 90% tổn thất do động đất

18

 Trượt lở xảy ra ở vùng núi do động đất kích

thích đá, đá vụn ... đổ xuống chân núi

 Cát chảy: vꢁt liệu bở rời bão hꢀa nước sẽ chảy

khi xảy ra sự chấn động do động đất

 Sóng thần là những đợt sóng rất cao, di chuyển

cực nhanh qua các đꢂi dương, xảy ra do động

đất ven biển, gây thiệt hꢂi hàng ngàn km dọc bờ

biển

19

4.Phân bố động đất trên thế giới

 Ở đới hút chìm thường xảy ra động đất mꢂnh.

 Khoảng 80% các trꢁn động đất xảy ra ở đai Thái Bình Dương

 Khoảng 15% xảy ra ở đai Địa Trung Hải- Hymalaya

20