Đại địa chấn và sóng thần phía đông Nhật Bản 1200km từ chấn tâm - Chương 1: Đại địa chấn biển phía đông Nhật Bản - Hà Ngọc Tuấn

Nội dung text: Đại địa chấn và sóng thần phía đông Nhật Bản 1200km từ chấn tâm - Chương 1: Đại địa chấn biển phía đông Nhật Bản - Hà Ngọc Tuấn

1. Đại địa chấn và sóng thần phía đông Nhật Bản. 1200km từ chấn tâm Hà Ngọc Tuấn D.Eng. 17 tháng 3-2011
2. Mục lục Disclaimer v Lời giới thiệu vii 1 Đại địa chấn biển phía đông Nhật Bản 1 1.1 Tên gọi, vị trí chấn tâm, thời gian và độ lớn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2 Sự rối trí của JMA-cơ quan khí tượng thủy văn Nhật Bản . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.3 Hệ thống đo địa chấn và cảnh báo sóng thần ở Nhật Bản . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.4 Diễn biến trận sóng thần . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.4.1 Cuộc đổ bộ đầu tiên của Tsunami . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.4.2 Và sức tàn phá khổng lồ của tsunami . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.5 Phân bố cường độ trận động đất chính và các cơn dư chấn . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.5.1 Phân bố cường độ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.5.2 Dư chấn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2 Khủng hoảng hạt nhân tại nhà máy điện nguyên tử Fukushima 1 13 2.1 Sơ lược về nhà máy điện nguyên tử Fukushima . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.2 Diễn biến của khủng hoảng Fukushima . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.3 Giải thích nguyên nhân sự cố . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.3.1 Nhiên liệu sử dụng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.3.2 Nguyên lý vận hành nhà máy nguyên tử . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.3.3 Nguyên lý an toàn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.3.4 Trục trặc ở hệ thống làm mát lò ở Fukushima . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.3.5 Nổ do phản ứng hóa học . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.3.6 Cháy do các thanh nhiên liệu đã qua sử dụng . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.4 Nguy cơ và mức độ rò rỉ phóng xạ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.4.1 Đơn vị đo nồng độ phóng xạ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.4.2 Diễn biến rò rỉ phóng xạ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.5 Khủng hoảng sẽ đi đến đâu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 3 Lời kết 25 iii
3. Disclaimer Bài viết này về thảm họa động đất và sóng thần xảy ra vào 11 tháng 3 năm 2011 vừa qua tại biển phía đông Nhật bản thuần túy mang tính chất tham khảo. Mọi đánh giá, quan điểm được nêu trong bài viết của tôi không đại diện cho bất kỳ một tổ chức cá nhân nào. Những ý kiến, đánh giá này của tôi chỉ đơn giản dựa trên kiến thức và kinh nghiệm của một người từng tham gia nghiên cứu trong nghành kháng chấn tại Nhật bản cũng như kiến thức về nhà máy điện nguyên tử tôi có được qua khóa huấn luyện về đề tài này. Bài viết này có thể phổ biến rộng rãi không giới hạn tuy nhiên tôi hoàn toàn không chịu trách nhiệm về nội dung và những thiệt hại có thể phát sinh cho bất kỳ tổ chức cá nhân nào do sử dụng nội dung bài viết này. Do bài viết có thể được truyền tải qua mội trường số hóa nội dung của nó có thể bị thay đổi và tôi hoàn toàn không chịu trách nhiệm về những thay đổi này. v
4. Lời giới thiệu Tôi bắt tay vào viết bài này vào 13 giờ 24 phút 14 tháng 3, gần 2 giờ sau khi vụ nổ thứ hai tại nhà máy điện nguyên tử Fukushima daiichi xảy ra do hậu quả của trận động đất và sóng thần lớn nhất trong lịch sử đo đạc của Nhật bản gây ra. Có lẽ tin tức này đã được truyền hình trên khắp thế giới trong lần đầu tiên của lịch sử nhân loại khi mà chúng ta được chứng kiến những hình ảnh thảm họa thiên nhiên và những hậu quá thứ cấp mà nó gây ra trực tuyến trên truyền hình. Nhưng có thể chính những hình ảnh đó có thể đã ám ảnh và gây nên nỗi lo sợ cho hành triệu người trên thế giới khi truyền thông chỉ đưa được những mặt tiêu cực nhất của nó. Tôi ở đây, tại miền nam nước Nhật 1200 km từ tâm chấn, may mắn nằm ngoài vùng ảnh hưởng của trận "đại hồng thủy" vừa xảy ra. Có thể chính vì thế tôi phần nào là người ngoài cuộc và đủ trấn tĩnh để viết bài này gửi bạn bè gần xa. Những gì mà động đất và sóng thần gây ra tất cả các bạn đã thấy và tôi tin các bạn đang theo dõi hàng ngày như cả tỷ người trên thế giới đang theo dõi. Về những tin tức này tôi không có gì để nói thêm tuy nhiên trong bài viết này tôi muốn truyền tải đến các bạn một thông điệp khác điều mà truyền thông ngoài nước Nhật có thể không đề cập tới cũng như những thông tin về kỹ thuật có thể không phải lúc nào các bạn cũng tiếp cận đến. Hy vọng với những thông tin này bạn đọc có một cái nhìn toàn cảnh hơn về khủng hoảng đang diễn ra tại Nhật. Nếu xét về khía cạnh này thì tôi lại là người trong cuộc để đem đến cho các bạn một góc nhìn từ chấn tâm thảm họa. Tôi xin đặt kết luận của bài viết này lên phần giới thiệu và đây cũng là niềm tin của tôi, của một người trong cuộc, đúng như thủ tướng Kan của Nhật Bản nói "nước Nhật sẽ vượt qua được khủng hoảng này" và có thể các bạn sẽ chứng kiến một nước Nhật hồi sinh rất sớm sau thảm họa. Chúng tôi tin rằng bình yên sẽ đến dù sóng gió trào lên nước Nhật. vii
5. Chương 1 Đại địa chấn biển phía đông Nhật Bản 1.1 Tên gọi, vị trí chấn tâm, thời gian và độ lớn Chiều thứ sáu ở thành phố Fukuoka, khí hậu mùa xuân làm cho mấy cậu đồng nghiệp của tôi la đà trong văn phòng. Cái vô tuyến lúc nào cũng tắt tiếng và nhấp nháy tin thời sự thì chẳng ai để ý đến, nhưng 14h 49 thì mọi thứ bỗng dưng thay đổi. Tin động đất và sóng thần phát trên tất cả các kênh truyền hình. Chưa đầy 3 phút sau động đất nhìn màn hình Tivi thấy báo độ lớn 7.9 Richter (tạm gọi tắt là 7.9R) và vị trí tâm chấn tương đối gần bờ xảy ra vào 14h 46 phút. Vị trí chấn tâm, như thấy ở Hình 1.2 thông thường được xác định thông qua 3 điểm đo để xác định tọa độ không gian tức là vị trị trên bề mặt trái đất và cả chiều sâu, cách Kesennuma một thành phố nhỏ có 74000 dân khoảng 100km, một thành phố khác là Rikizentadaka nhỏ hơn với 20000 dân cũng nằm trong khoảng cự ly này. Đây là hai thành phố có khoảng cách đến chấn tâm gần nhất nơi sóng thần phát sinh do động đất ập đến sớm nhất. Cách tâm chấn khoảng 130km là thành phố Sendai với dân số khoảng 1 triệu. Fukushima là một thành phố lớn khác tuy trung tâm của nó nằm sâu trong đất liền không ảnh hưởng bởi sóng thần nhưng hai nhà máy điện nguyên tử bên biển cách tâm chấn chừng 140km đã và đang bị ảnh hưởng nặng nề do động đất. Tất cả những trung tâm dân cư trên nằm rải trên ba tỉnh Iwate, Miyagi và Fukushima nơi bị sóng thần và động đất tàn phá nặng nề. Tokyo, Chiba cách chấn tâm 370km theo đường chim bay cũng rung chuyển rất mạnh nhưng không có thiệt hại do sóng thần gây ra. Trong những thông báo đầu tiên JMA gọi tên trận động đất là Sanrikuoki là tên vùng biển nơi có chấn tâm. Tên gọi này ngay lập tức bị lu mờ do qui mô của trận động đất. Truyền thông Nhật bản nay đã gọi là Higashinihondaizishin có nghĩa là đại động đất đông Nhật Bản. Cảnh bảo động đất và sóng thần thì không có gì lạ nếu bạn sống ở Nhật. Chuyện này xảy ra như cơm bữa ở đây. Hơn nữa hệ thống cảnh báo sóng thần của Nhật rất hiện đại chỉ những con sóng vài chục cm cũng được báo và báo rõ ràng sẽ đến đâu vào giờ nào. 1.2 Sự rối trí của JMA-cơ quan khí tượng thủy văn Nhật Bản Nhưng thứ sáu vừa rồi mọi việc khác hẳn. Lần đầu tiên tôi chứng kiến Trung tâm dự báo khi tượng thủy văn bối rối với việc báo chính xác độ lớn của trận động đất và chiều cao sóng thần. Sau hơn hai ngày JMA đã tính toán lại độ lớn thành 9.0R mặc dù các con số 7.9R, 8.4R và 8.8R đã được đưa ra. Ai đã từng làm về địa chấn chắc đều biết giữa sự khác biệt giữa một đơn vị Richter có ý nghĩa to lớn thế nào. Để hiểu được điều này xin minh họa bằng Hình 1.1. Ở Hình 1.1 trục hoành của đồ thị chỉ độ lớn của một trận động đất bằng đơn vị Richter. Ta có thể thấy ở thang đo này trận địa chấn lớn nhất lên đến 9.5 độ. Đây là trận động đất lớn nhất ghi được trong lịch sử nhân loại xảy ra ở biển Chile vào 22 tháng 5 năm 1960. Để các bạn có hình ảnh 1
6. Hình 1.1: Thang đo địa chấn bằng Richter (source: wikipedia) Hình 1.2: Bản đồ vị trí chấn tâm và các vùng ảnh hưởng 2
7. hơn nữa về độ lớn xin chỉ ra rằng động đất gây sóng thần Sumatra ở Indonesia có độ lớn 9.1 độ Richter xảy ra vào năm 2004 đã làm thiệt mạng 230000 người trên 14 nước quay mặt vào Ấn độ dương. Năm đó tôi cũng đã có dịp gửi tới Hội kỹ sư kết cấu Việt nam những tin đầu tiên dựa trên các phân tích bằng mô hình sóng thần của các phòng nghiên cứu ở Nhật bản. Không có trận động đất 10 độ Richter ở Hình 1.1 vì một trận động đất với năng lượng đó sẽ có qui mô toàn cầu và có thể xóa sạch sự sống. Trục tung bên phải của đồ thị chỉ năng lượng mà trận động đất giải phóng ra xung quanh bằng joule (J). Như vậy một trận động đất 3.5 độ Richter có năng lượng 1010J đại ý tương đương với một vụ nổ của 1 tấn thuốc nổ TNT. Một trận 7.5 độ sẽ có độ lớn là 1016J và trận 8.5 R sẽ có độ lớn hơn 100 lần trận 7.5 R. Ngày hôm đó JMA đã rối trí khi đưa ra tính toán độ lớn ban đầu là 7.9 sau đó khoảng 2 giờ trong bài phát biểu của thủ tướng Nhật con số đó được điều chỉnh thành 8.4 và sau đó hơn 2 ngày con số 9.0 được chính thức chốt lại. Như vậy là ngay những giây phút đầu tiên độ lớn của chấn động có thể đã làm bối rối Trung tâm khí tượng thủy văn Nhật bản một cơ quan có hệ thống đo đạc, tính toán và cảnh báo động đất, sóng thần tốt nhất trên thế giới và ít khi có những đánh giá bất nhất như vậy. Chỉ riêng điều này đã báo hiệu vấn đề của thảm họa vừa qua. Truyền thông thế giới sử dụng kết quả tính toán của cơ quan địa chất Hoa kỳ USGS cho rằng trận động đất vừa qua có độ lớn 8.9R. Như vậy đại động đất phía đông Nhật bản dù là 8.9R hay 9.0R cũng đã lọt vào top các trận động đất lớn nhất trong lịch sử ghi chép của nhân loại. 1.3 Hệ thống đo địa chấn và cảnh báo sóng thần ở Nhật Bản Có thể nói Nhật Bản có hệ thống và mạng lưới đo đạc địa chấn dày đặc nhất trên thế giới. Ngoài các mạng quan trắc chuyên môn của cơ quan khí tượng, Nhật còn có các mạng quan trắc độc lập khác mà ngay cả người bình thường cũng có thế tiếp cận được. Kyoshin net là một ví dụ. Một mạng như thế này có tới hàng trăm các máy gia tốc kế rải khắp lục địa và thềm biển Nhật bản. Nó cho phép theo dõi gia tốc nền mọi cơn địa chấn theo thời gian thực (real-time) nếu bạn tiếp cận vào hệ thống. Nhật Bản có một hệ thống như vậy không phải là điều ngạc nhiên. Đất nước mặt trời mọc này nằm trên giao tuyến của bốn mảng lục đia, lần lượt là mảng Thái Bình Dương, mảng bắc Mỹ, mảng Eurasian và mảng Philipin. Có thể nói đây là nơi nóng nhất của cái gọi là "Vành đai lửa-Ring of Fire" nơi mà các hoạt động kiến tạo mà cụ thể hơn là va chạm của các mảng lục địa gây ra động đất liên tục ở đất liền và thềm biển Nhật bản. Như chúng ta thấy ở Hình 1.3 giao tuyến bốn mảng lục địa nói trên cắt qua nước Nhật. Chúng di chuyển tương đối với nhau với tốc độ rất nhỏ (bằng tốc độ mọc móng tay của bạn). Tuy nhiên theo thời gian năng lượng khổng lồ (áp lực) tích tụ ở nền đá gốc tại giao tuyến các mảng này và khi áp lực đó vượt quá cường độ của đá gốc dưới lòng đất nền đá này sẽ vỡ tung giải phóng thế năng trong nó thành động năng là các cơn sóng địa chấn. Trận động đất 11 tháng 3 vừa qua là kết quả của sự kiện như vậy do tương tác của hai mảng lục địa Bắc Mỹ và Thái Bình Dương. Chính vì nằm trên vành đai lửa này nước Nhật hứng chịu liên tục các cơn địa chấn và cần một ngành kháng chấn với hệ thống quan trắc phát triển để phòng ngừa và giảm nhẹ thiên tai. Cùng với hệ thống quan trắc địa chấn này Nhật Bản phát triển hệ thống cảnh báo sóng thần. Khi phát hiện ra tâm chấn ngoài biển, nhờ vào công cụ tính toán mô phỏng nhanh công với các thiết bị đo biển, cơ quan khí tượng thủy văn Nhật bản JMA có thể đưa ra cảnh bảo trong vòng vài phút. Các cảnh báo này ở dạng bản đồ trực quan cho thấy vị trí tâm chấn các vùng duyên hải có thể có sóng thần và độ cao con sóng. Thông tin này được truyền trực tiếp lên các kênh truyền hình, đài phát thanh, điện thoại di động để người dân nhanh chóng rời khỏi bờ biển khi có sóng cao. Tất cả quá trình đó từ khi có động đất đến khi người dân nhận ra nguy hiểm chỉ trong vòng vài phút. Hình 1.4 là bản đồ cảnh báo sóng thần vào 14:49 đúng 3 phút sau khi động đất xảy ra được phát trên các 3
8. Hình 1.3: Bản đồ kiến tạo Nhật Bản kênh truyền hình Nhật Bản. Báo động bằng loa phóng thanh và còi hú cũng được tiến hành ở các miền duyên hải, xe tuần tra dọc đường bờ biển sẽ gọi mọi người tránh xa bờ. Một mạng lưới các camera an ninh ven biển sẽ nối trực tuyến với truyền hình để theo dõi tình hình sóng vào bờ. 1.4 Diễn biến trận sóng thần 14h51 phút màn hình vô tuyến chuyển sang các hình ảnh trực tuyến từ các camera ven biển tỉnh Iwate. Lúc này mọi sự vẫn bình yên trên màn hình, trong phút đầu tiên chiều cao sóng ở dọc bờ biển hai tỉnh Iwate là 3m, Miyagi được dự báo cao nhất là 6m và Fukushima là 3m như thấy ở Hình 1.5 nếu bạn biết đọc tiếng Nhật. Cũng có thể thấy là sóng đến Miyagi vào 3 giờ chiều đến fukushima vào 3:10 và đến Chiba gần Tokyo vào 3:20. Dựa vào khoảng cách từ chấn tâm đến các thành phố và khu dân cư nói trên có thế tính được vận tốc lan truyền sóng vào khoảng 400 đến 500km/h. Trên thực tế trận sóng thần vừa qua lan tới Mỹ bờ bên kia của Thái Bình Dương cách Nhật bản khoảng 8000km trong 10h. Nếu tính trên quãng đường dài này tốc độ lan truyền sóng có thể lên đến 800km/h. Nếu bạn cất cánh ở Nhật khi có động đất và bay sang bờ tây nước Mỹ bạn sẽ đón được con sóng vừa rồi. 1.4.1 Cuộc đổ bộ đầu tiên của Tsunami Nhưng mọi việc thay đổi chỉ trong vài phút sau. Kurokawa vị kiến trúc sư lâu năm ngồi gần màn hình nhất thốt lên "sao dự báo chuyển thành 10m hết nhỉ?" Lúc này là 15:00 Camera trên truyền hình NHK quay cận cảnh một cây cầu ở Kamaishi một thành phố nhỏ ở tỉnh Iwate. Lúc này ở góc quay hẹp dưới chân cầu đường cao tốc đô thị (elevated highway) này người ta có thể thấy ô tô và nhiều thứ khác trôi như những chiếc hộp xốp. 4
9. Hình 1.4: Bản đồ cảnh báo sóng thần 3 phút sau động đất Hình 1.5: Dự báo chiều cao sóng trên truyền hình trong những phút đầu tiên 5
10. Hình 1.6: Hình ảnh đầu tiên trên NHK khi sóng thần ập vào Kamaishi Phản ứng đầu tiên của tôi là gọi điện thoại di động cho vợ tôi, bà bầu sắp sinh con gái rượi của tôi. Vợ tôi biết tính tôi hay hiếu kỳ với tin tức trên truyền hình. Nhiều lần trước khi có cảnh báo sóng thần trong nhà chỉ có tôi dán mắt vào ti vi xem thực ra sóng thần trông thế nào khi nó vào bờ và lần nào cũng chỉ là những con sóng vài chục centimet. Nhưng lần này thì khác tôi nói với vợ. Em bật truyền hình lên xem động đất lớn lắm. Đặt ống điện thoại xuống là lúc trên màn hình tàu thuyền ở đâu bỗng dưng trôi ngược vào thành phố va vào cây cầu chui qua nó trong trạng thái nghiêng ngả. Có thể nhìn thấy vài vị tài xế lái xe tải trên cầu đã dừng lại nhìn cảnh nước cuồn cuộn dưới chân cầu nơi trước đó vài phút là đô thị và đường xá bỗng chốc trở thành dòng sông. Cuối cùng là cả một ngôi nhà to trôi tuột qua cây cầu đó. Có lẽ những người đứng trên cầu đã trải qua một phen hãi hùng hơn bất kỳ cảnh tượng nào mà các bộ phim hành động Mỹ thường dựng. Sóng thần hay Tsunami như cách gọi của người Nhật bắt đầu tàn phá toàn bộ bờ phía đông bắc Nhật bản từ 3 giờ chiều ngày 11 tháng 3 năm 2011. Đến lúc này các con số dự báo đã khác hẳn chiều cao sóng ở các điểm báo của Iwate và Miyagi đều quá 10m. Cũng phải nói thêm rằng trong thang cảnh báo của JMA sóng cao 3 m đã được liệt kê vào sóng rất lớn. Hình 1.7 là màn hình trên truyền hình vào khoảng 15:10 sau khi sóng ập đến đa số các thành phố ven biển phía đông bắc. Màn hình báo tất cả các con sóng đều cao hơn 10m ở Iwate, Miyagi,Fukushima và cả Chiba. 1.4.2 Và sức tàn phá khổng lồ của tsunami Có lẽ những hình ảnh đầu tiên ở Kamaishi mà NHK thu được đã quá sốc với phóng viên hiện trường của NHK họ đã ngay lập tức cất cánh từ các trung tâm truyền hình bằng trực thăng chuyên dụng. Và cũng chính vì thế cả thế giới đã được chứng kiến trực tuyến cảnh tượng hãi hùng khi sóng thần tàn phá thành phố làng mạc đông bắc Nhật Bản. Sau đoạn truyền hình trực tuyến ở Kamaishi là toàn cảnh sóng thần tràn vào vùng đồng bằng ven biển Sendai. Tất cả chúng ta có lẽ đã được thấy cảnh tượng này con nước đầu đen kịt đội trên nó là nhà cửa, ô tô và hằng hà vô số những mảnh gỗ có lẽ bị xé tung từ các căn nhà kéo vào đồng ruộng thành phố Sendai. Tốc độ lan trên đất liền nếu so với tốc độ của một số xe ô tô vội vã bứt khỏi con sóng khi chạy về phía lục địa khoảng độ 30 đến 40 km giờ. Tuy không nhanh như tốc độ 6
11. Hình 1.7: Chiều cao sóng thực tế được báo trên truyền hình Hình 1.8: Sóng thần tàn phá Sendai lan ngoài biển nó đủ nhanh để đuổi theo bất cứ cư dân nào còn sót lại trong vùng làng mạc mà nó tràn tới. Con sóng ở Sendai tràn qua đê biển lan nhanh vào đồng ruộng nuốt sạch những căn nhà vườn bằng nilong của nông dân tiến sát đến đường quốc lộ quật lại khi va vào đê nhào trộn toàn bộ các vật thể nó mang trên đầu. Có cảm tưởng những chiếc ô tô trong cơn sóng còn nhẹ hơn cả bao diêm. Từ truyền hình trực tuyến có thể thấy một số người xấu số không kịp lái xe chạy khỏi con sóng ngay trên đường quốc lộ nơi cách bờ biển vài kilomet điều mà chắc người lái xe khi đó không kịp nhân thức ra chuyện gì đang xảy ra xung quanh mình. Bờ biển miền đông bắc nước Nhật trong vòng 4 tiếng đồng hồ đã bị quét sạch nghiền nát thành các đống rác vụn khổng lồ. Không còn bóng dáng đô thị chỉ còn cả một vùng tan hoang với mấy ngôi nhà tầng bê tông cốt thép còn sống sót lại. Ngay trong chiều hôm đó các tổ hợp hóa dầu bốc cháy, cầu sập đường xá ngập sâu trong nước biển. Nhiều tàu cá và cả tàu trọng tải lớn bị cuốn trôi vào trong thành phố. Ô tô chất thành đống cháy nổ ngụt trời. Thành phố của Nhật trông giống hệt sau vụ nổ nguyên tử Hiroshima và Nagasaki và tệ hơn nữa là ngập sâu trong nước và bùn đất do có hiện tượng lún nền trên diện rộng. 7
12. 1.5 Phân bố cường độ trận động đất chính và các cơn dư chấn Trận động đất khổng lồ vừa rồi tuy rung chuyển toàn lãnh thổ Nhật Bản nhưng có lẽ không làm Việt Nam bị ảnh hưởng do nó không truyền tới đất nước ta. Nói cách khác cường độ động đất ở Việt Nam bằng không nên chúng ta không cảm thấy chấn động này. Khác với độ lớn (Magnitude) được đo bằng Richter đánh giá tổng năng lượng giải phóng từ trận động đất như đã thảo luận ở phần trên, cường độ hay còn gọi là cấp động đất(intensity) là thang đo ảnh hưởng của trận động đất đó lên một điểm quan trắc nhất định. Hình 1.9 là bản scan tôi vội vàng lấy từ thời báo Ashahi của Nhật biểu diễn phân bố cường độ của trận động đất chính (main shock) vào 14:46 ngày 11 tháng 3 vừa qua. Phải nói là phân bố cường độ của trận chính vì có trận "phụ" mà từ chuyên môn gọi là dư chấn (aftershocks). Gọi là dư chấn nhưng qui mô của chúng cũng rất lớn. Tôi sẽ quay lại điểm này ngay sau đây. 1.5.1 Phân bố cường độ Từ Hình 1.9, dù hơi khó nhìn và toàn tiếng Nhật, ta có thể thấy vùng đông bắc nước Nhật (trên thực tế toàn nước Nhật) đều đo được chấn động với cường độ khác nhau. Cường độ quan trắc được trong vụ vừa rồi lớn nhất là 7. Đây là cường độ kịch thang đo của Nhật. Tokyo hứng chịu cường độ 5+. Ba tỉnh Iwate, Miyagi và Fukushima hứng chịu cường độ 6+. Để độc giả có được hình ảnh về cường độ 5+ xin mô tả như sau. Năm 2004 một trận động đất xảy ra ở thành phố mà gia đình tôi đang sinh sống khi đó cường độ của nó ở khu vực nhà tôi là 5+. Khi động đất xảy ra có cảm tưởng như một đàn bò rừng châu Phi chạy qua cạnh nhà. Mọi thứ rung lên bần bật đồ đạc trên giá rơi xuống sàn chao đèn lắc và các khung cửa sổ rung lên ầm ầm. Một trận động đất cấp 7 theo thang đo của Nhật sẽ làm rung chuyển nền dưới chân người đứng đến mức người đó sẽ ngã xuống vì không thể đứng vững được với một giao động như thế. Định nghĩa đơn giản cấp động đất theo cơ quan khí tượng Nhật Bản JMA được trình bày ở Bảng 1.1. Tuy định nghĩa này đã cũ nhưng do nó đơn giản tôi xin được trình bày ở đây để độc giả dễ hiểu về cấp hay cường độ động đất. Bảng 1.1: Cấp động đất theo qui định của cơ quan khí tượng Nhật Bản Cấp Mô tả Gia tốc(gal) 0 Không cảm thấy chỉ được phát hiện nhờ thiết bị đo dưới 0.8 1 Chỉ người trong trạng thái rất tĩnh mới cảm thấy 0.8-2.5 2 Nhiều người cảm thấy chấn động tuy nhiên động đất rất nhỏ 2.5-8.0 3 Mái nhà rung, cửa đập, các đồ vật treo lắc, nước trong bể sóng sánh 8.0-25.0 4 Mái nhà rung mạnh, nước trong bể trào ra, người đang đi cũng cảm thấy 25.0-80.0 5 Tường nứt, bia đá đổ, tường đá ống khói sập 80.0-250 6 Dưới 1/3 nhà cửa hỏng, núi lở, nứt đất,đa số người không đứng được 250-400 7 Trên 1/3 nhà cửa hỏng, lở núi đứt gãy xuất hiện trên mặt đất hơn 400 Cấp 7 có gia tốc nền tương đương hơn 400gal. Về mặt vật lý gia tốc 400 gal (400cm/s2) là gần nửa gia tốc trọng trường (980cm/s2). Như vậy nói một cách hình tượng khi có động đất cấp 7 một ngôi nhà sẽ chịu một lực tác động ngang ít nhất bằng một nửa trọng lượng cuả ngôi nhà đó. Hay nếu bạn nặng 60kg bạn sẽ bị một lực 30kg đẩy. Và lưu ý rằng dao động nền đổi phương liên tục nên thực tế là bạn sẽ bị kéo đẩy liên tục với lực đó. Trên đây là khái niệm về cấp động đất và gia tốc nền tương đương. Thực tế trong trận động đất vừa qua số liệu đo gia tốc nền tức thời ở thành phố Kurihara thuộc tỉnh Miyagi thật đáng kinh ngạc trị số cực đại của nó là 2933 gal gấp 3 lần gia tốc trọng trường (3g). Với gia tốc này khó lòng một 8
13. Hình 1.9: Phân bố cường độ trận động đất lúc 14:46 phút 11 tháng 3 9
14. kết cấu nhân tạo nào có thể đứng vững được. Nếu bạn nặng 60kg bạn sẽ bị một lực 180kg kéo đâỷ liên tục. Ở Việt Nam ta không có động đất lớn. Các kỹ sư xây dựng hầu như không tính toán đến động đất và giả sử có tính đến theo tiêu chuẩn thì gia tốc sử dụng cũng chỉ trên dưới 0.1g (một phần mười gia tốc trọng trường) 1.5.2 Dư chấn Có thể bạn sẽ có hình ảnh về một trận động đất là một cú rung mạnh và sau đó mọi thứ kết thúc. Sự kiện thực ra không phải như thế. Những ai đã kinh qua động đất như ở Nhật Bản sẽ có một cái nhìn hoàn toàn khác. Một trận động đất, nhất là động đất lớn sẽ kèm theo dư chấn là những trận động đất nhỏ hơn trong nhiều ngày, tháng thậm chí cả năm sau đó. Trận động đất vừa rồi có số lượng dư chấn cũng như độ lớn dư chấn đáng kể. Trong vòng chưa đầy 1 giờ sau trận chính có tới 3 trận dư chấn lớn hơn 7 Richter có vị trí như Hình 1.10. Cần nhắc lại rằng một trận hơn 7R đã được xếp vào động đất lớn. Còn nhớ năm 1995 trận động đất gây thảm hoạ ở Kobe cũng chỉ có độ lớn 7.3R. Ba ngày sau trận chính quan trắc cho thấy có 200 dư chấn xảy ra. Như vậy trung bình có 3 trận trong một giờ đồng hồ. Tuy nhiên thống kê cho thấy hầu hết dư chấn xảy ra vào đầu giờ sáng và cuối giờ chiều trong ba ngày qua. Bạn vẫn có thể ngủ trưa mà không bị đánh thức vì động đất! Hình 1.10 biểu diễn vị trí các chấn tâm dư chấn bằng các đường tròn. Độ lớn của các đường tròn thể hiện độ lớn của trận động đất. Cũng có thể thấy ngay trên hình này vị trí các tâm trấn không gần tâm chấn của trận chính mà rải trên một diện rộng chừng 600km dài và 300km ngang dọc theo hướng bắc đông bắc biển Nhật Bản. Cả diện này (thực tế là khối) là đứt gãy (faul) của trận động đất vừa qua. Đá gốc trong cả khối này liên tục bị nén vỡ gây ra các trận động đất. Qui mô của đứt gãy này là tương đối lớn. Ở trận Sumatra năm 2004 đứt gãy có chiều dài lên đến 1500km. Theo tính toán các dư chấn lơn hơn 7R có thể lại xảy ra trong vòng vài ngày tới với xác xuất lớn tới 40%. Có lẽ với một trận động đất qui mô này dư chấn sẽ còn diễn ra trong vài năm tới.Dư chấn chỉ chấm dứt khi cân bằng áp lực (ứng suất) được thiết lập trong đứt gãy. Đá nền sẽ bị biến dạng, chuyển vị sau trận động đất. Quan trắc phát hiện ra hiện nay nước Nhật đã bị dịch chuyển 4m do trận đại động đất vừa rồi. Với tất cả những gì đã diễn ra do trận động đất chính và sóng thần cùng với những cú sốc nhồi thêm liên tục do dư chấn, ngay cả người tinh thần vững nhất cũng phải mệt mỏi nếu ở trong vùng động đất như trận này. 10
15. Hình 1.10: Dư chấn trong vòng những ngày qua 11