ĐẶC ĐIỂM HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG ĐẤT GÂY SÓNG THẦN ANDAMAN-NICOBAR (26/12/2004) VÀ DIỄN BIẾN DƯ CHẤN CỦA NÓ

NGÔ THỊ LƯ

Viện Vật lý địa cầu, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam,
Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội

 Tóm tắt: Động đất Andaman-Nicobar là một trong những trận động đất gây sóng thần có sức phá huỷ lớn nhất trong lịch sử. Nó đã gây ra các thiệt hại khủng khiếp về người và của đối với các nước trong khu vực, ảnh hưởng đến toàn thế giới và cả loài người. Trên cơ sở các số liệu thu thập được từ ngày 26/12/2004 (ngay sau khi xảy ra động đất) đến ngày 02/01/2005 về 98 dư chấn, đã xem xét và phân tích các đặc điểm biểu hiện và mối liên quan đến sự dịch chuyển các mảng kiến tạo lớn khu vực Đông Nam Á. Các đặc điểm hoạt động, diễn biến không gian, thời gian rất đặc biệt của loạt dư chấn của động đất này phản ánh quá trình phát triển rất phức tạp trong vùng nguồn của nó. Hiện tại, dư chấn của động đất vẫn đang tiếp tục xảy ra. Chúng được ghi lại hàng ngày tại hệ thống trạm địa chấn quốc tế và khu vực. Việc tiếp tục thu thập số liệu, theo dõi diễn biến và nghiên cứu chi tiết hơn về trận động đất này vẫn là một nhiệm vụ quan trọng và cần thiết.

I. MỞ ĐẦU

Ngày 26/12/2004 vào lúc 00g 58p 50,76gy (giờ GMT) đã xảy ra một trận động đất phá hủy với chấn cấp (magnitude) M = 8,9 tại toạ độ j = 3,30⁰ B; l = 95,78⁰ Đ thuộc khu vực đảo Andaman-Nicobar, đông nam châu Á (ĐNÁ) [1]. Đây là một trong những trận động đất gây ra sóng thần rất mạnh có sức phá huỷ lớn nhất trong lịch sử. Nó đã gây ra các thiệt hại khủng khiếp về người và của không chỉ riêng đối với các nước trong khu vực Nam và Đông Nam Á mà còn đối với nhiều nước khác trên thế giới. Theo ước tính sơ bộ của các nhà địa chấn quốc tế, năng lượng được giải phóng bởi trận động đất này tương đương với năng lượng của 9500 quả bom nguyên tử. Do ảnh hưởng của động đất và sóng thần, tính đến ngày 17/1/2004, trên 170 ngàn người tại Indonesia, Thái Lan, Malaysia, Srilanca, Ấn Độ, Bangladesh và du khách của nhiều nước trên thế giới (Thụy Điển, Hà Lan, Na Uy...) đã bị thiệt mạng, hàng trăm ngàn người bị thương và rất nhiều nhà cửa, công trình dân sinh, quốc phòng và các khu du lịch quốc tế vùng ven biển của một loạt các nước Nam và Đông Nam Á đã bị phá huỷ một cách tàn khốc. Ngoài ra, do đây là trận động đất rất mạnh gây sóng thần, lại xảy ra tại vùng đảo liền kề với bờ biển của trên 10 nước Nam và Đông Nam Á, nên các hậu quả và các di hại về kinh tế, vật chất, về ô nhiễm môi trường và mất cân bằng sinh thái chưa thể xác định hết được. Hiện tại, chưa có dấu hiệu gì về ảnh hưởng của trận động đất này đối với Việt Nam. Tuy nhiên, nghiên cứu chi tiết các biểu hiện hoạt động và diễn biến dư chấn của nó cùng với các trận động đất mạnh khác trong bối cảnh địa động lực khu vực luôn là nhiệm vụ rất quan trọng và cần thiết để dự báo động đất và sóng thần đối với Việt Nam và các vùng lân cận, nhằm ngăn ngừa và hạn chế tối đa các hậu quả.

¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ 

 Ban Biên tập rất hoan nghênh các tác giả đã kịp thời gửi bài về “Sự kiện động đất – sóng thần Andaman- Nicobar” (). Tuy một số quan điểm và nhận định về sự kiện này ở một số bài còn khác nhau, nhưng Ban Biên tập sẽ giới thiệu dần trong mục”Trao đổi ý kiến” vào các số sau để độc giả quan tâm cùng tham khảo (BBT).

 

Hình 1. Băng ghi số về trận động đất kèm sóng thần 26/12/2004 thu được
tại các trạm địa chấn Việt Nam

II. CÁC NGUỒN SỐ LIỆU VỀ TRẬN ĐỘNG ĐẤT

Số liệu về trận động đất này đã được trên 20 trạm địa chấn thuộc hệ thống trạm địa chấn Việt Nam ghi nhận. Các băng ghi số về trận động đất này được truyền về Trung tâm Xử lý số liệu động đất của Viện Vật lý địa cầu tại Hà Nội từ 9 trạm địa chấn ngay sau khi xảy ra động đất.

Các băng ghi nói trên được trình bày ở Hình 1, trong đó, các kí hiệu HNZ, HNL, HNT là băng ghi dao động nhận được tại Trạm địa chấn Hà Nội trên cả ba thành  phần (2 thành phần nằm ngang và một thành phần thẳng đứng Z). Các kí hiệu còn lại BVZ, YTU, MTZ, PLZ, DHZ, BGV, TDZ và DSZ là các băng ghi số về trận động đất này trên thành phần thẳng đứng Z, ghi được tại các trạm địa chấn Ba Vì, Yên Tử, Mẹt, Phủ Liễn, Đoan Hùng, Bắc Giang, Tam Đảo và Đọi Sơn. Theo các kết quả xác định sơ bộ của USGS* [1], chấn tâm trận động đất này và các dư chấn của chúng được chỉ ra trên Hình 2.

Ngoài ra, theo các kết quả xác định ban đầu của các cơ quan Địa chấn quốc tế USGS [1] và NEIC** [4] mà chúng tôi thu thập được trên Internet thì tính đến 15g 35p 56gy ngày 02/01/2005, sau kích động chính đã có 98 dư chấn với chấn cấp M = 4,6 – 7,1 xảy ra trong khu vực nghiên cứu. Các số liệu về chúng được chỉ ra trong Bảng 1.

 Bảng 1. Số liệu về kích động chính và các dư chấn của chúng
(Theo tài liệu trên Internet của  NEIC)

          Tiếp theo bảng 1.                                                                                             

III. MỘT SỐ KẾT QUẢ TÍNH TOÁN VÀ DIỄN BIẾN DƯ CHẤN ĐỘNG ĐẤT ANDAMAN- NICOBAR

Trên cơ sở các số liệu về thời gian tới của sóng P ghi được tại các trạm địa chấn Việt Nam với việc sử dụng các tốc đồ thời gian truyền sóng của Jeffreys H., Bullen K. E. [2], chúng tôi đã xác định các tham số cơ bản của chấn tiêu động đất này nhờ chương trình chấn tiêu đơn [3] như sau:

Thời gian ở chấn tiêu t₀ = 00g 58p 51,36gy (giờ GMT); j = 3,3250⁰ N; l = 95,776⁰ E; h = 33 km.

Cần lưu ý rằng, giá trị độ sâu h ở trên được lấy theo giá trị độ sâu của tốc độ thời gian truyền sóng lý thuyết đã sử dụng khi tính toán.

Các kết quả tương đối phù hợp với tài liệu của NEIC** [4] và của USGS* [1] (Bảng 2).

Bảng 2. Các số liệu về kích động chính
(Theo các tài liệu khác nhau)

 

¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯

* Sở Địa chất
** Trung tâm Thông tin - Động đất quốc gia

   

Nếu so sánh với kết quả nghiên cứu đã nhận được trong các công trình [5, 6] thì thấy rằng trận động đất này xảy ra tại vùng gần với trận động đất Bắc Sumatra, Indonesia ngày 04/04/1983 với chấn cấp M = 7,1. Như trước đây đã chỉ ra trong [6], chấn tâm của các trận động đất mạnh nhất khu vực ĐNÁ chủ yếu phân bố dọc theo các đới phá huỷ kiến tạo xác định và giả định, trước hết là dọc theo đới Benioff trên phần rìa hoạt động của các mảng và các dịch chuyển ngang lớn trong khu vực. Trận động đất gây sóng thần này đã xảy ra tại đới hút chìm (subduction) chính của khu vực ĐNÁ, liên quan với hoạt động và sự dịch chuyển mạnh của mảng Ấn-Úc. Theo đánh giá của các nhà khoa học trên thế giới cũng như các phương tiện thông tin đại chúng, do ảnh hưởng của trận động đất mà một số đảo đã bị dịch chuyển đi vài chục mét, làm thay đổi bản đồ Châu Á.

Ngay sau trận động đất này, vào lúc 04g 21p 29gy cùng ngày, có một dư chấn mạnh nhất với chấn cấp M = 7,1 đã xảy ra tại tọa độ j = 6,88⁰ N; l = 92,93⁰ E (Bảng 1). Tiếp theo là hàng loạt dư chấn khác với chấn cấp M = 4,6 - 6,6 đã xảy ra trong khu vực nghiên cứu. Các số liệu về trận động đất và các dư chấn chính trình bày trong Bảng 1. Theo Hình 3, các dư chấn phân bố chủ yếu theo phương á kinh tuyến. Chấn tâm của dư chấn mạnh nhất hơi dịch về phía tây bắc so với kích động chính. Các dư chấn yếu hơn tập trung thành một dải với diện tích khoảng trên 300.000 km², trên chiều dài chừng 1500 km và chiều rộng khoảng 200 km, chủ yếu phân bố ở đảo Andaman. Loạt dư chấn mạnh đầu tiên có các chấn tâm phân bố cũng theo hướng này. Đám mây dư chấn tiếp theo phân bố theo phương á kinh tuyến và các dư chấn có xu hướng yếu dần về phía bắc theo hướng này (Hình 3). Xét diễn biến không gian của các hoạt động dư chấn theo tài liệu của USGS trên Hình 2 thì thấy rằng: dư chấn mạnh nhất dịch về tây bắc hơn so với kích động chính một đoạn khoảng gần 500 km. Đồng thời chiều của mũi tên tại đới hút chìm Sunda Trench trên Hình 2 rõ ràng chỉ ra sự dịch chuyển của toàn bộ mảng Ấn-Úc về phía bắc - đông bắc, với tốc độ trung bình là 61 mm/năm. Ngoài ra, sự tích luỹ năng lượng quá lớn như đã nêu trên, ở thời điểm giải phóng năng lượng đã tạo ra một sự bùng phát mạnh trong vùng chấn tiêu. Đồng thời, sự dịch chuyển đột ngột với biên độ tối đa của các mảng thạch quyển đã tạo nên trận động đất gây sóng thần lịch sử này. Cũng do sự dịch chuyển đột ngột với biên độ lớn của toàn mảng Ấn-Úc va chạm mạnh vào mảng lục địa mà các đám mây dư chấn của động đất này có khuynh hướng dàn trải (gần 1500 km) dọc theo ranh giới rìa mảng và diễn biến không gian - thời gian của chúng tương đối đặc biệt hơn so với diễn biến không gian - thời gian của dư chấn các trận động đất mạnh tại khu vực này đã được nghiên cứu trước đây [5, 6, 7]. Điều đó chỉ ra tính chất và các đặc điểm rất phức tạp của quá trình trong vùng chấn tiêu động đất.

Nếu áp dụng cách tiếp cận như đã trình bày trong [5] để tính toán kích thước vùng chấn tiêu theo các phương pháp và công thức trình bày trong [8], chúng ta nhận được các kết quả về kích thước vùng chấn tiêu động đất này như sau:

lg L     =    0,55 M   -   2,0       (1)

lg W    =    0,30 M  -   0,75      (2)

Hình 2. Phân bố chấn tâm động đất kèm sóng thần 26/12/2004 và các dư chấn chính của nó
(Theo tài liệu trên Internet của USGS)

Hình 3. Sơ đồ địa động lực hiện đại Đông Nam Á với sự phân bố chấn tâm
các trận động đất mạnh nhất và diễn biến không gian - thời gian
của quá trình dư chấn chính động đất ngày 26/12/2004

Chú giải: 1) Chấn tâm các trận động đất mạnh nhất và số thứ tự của chúng, tương ứng với Bảng 1: a- Thiếu lời giải cơ cấu chấn tiêu, b- có lời giảỉ cơ cấu chấn tiêu (vùng gạch – vùng sóng nén); 2, 3) Kích thước và hình dạng của vùng chấn tiêu động đất với hướng  phân bố tiền và dư chấn: 2- theo không gian, 3- theo thời gian;  4, 5) Các đứt gãy chính hoạt động trong Kainozoi muộn: 4- dịch chuyển ngang (a - xác định và giả định, b - đứt gãy hành tinh); 5- vùng sụt lún lớn (a - Đới Benioff, b - sụt lún khác); 6) Các cấu trúc giãn: a - rãnh sâu ven biển,  b - bể trầm tích trong giới hạn lục địa và thềm lục địa; 7) Vành đai hố nước sâu ven bờ biển; 8, 9) Các vectơ dịch chuyển: 8 - của mảng thạch quyển chính, 9 - của các khối phần đông nam mảng Âu-Á. Các mảng chính được kí hiệu bằng các chữ: EU - Âu-Á, IN - Ấn-ÚC, P - Thái Bình Dương, PH - các mảng nhỏ Philippin. Các chữ số La mã kí hiệu cho các khối: I - Tibet-Himalaya, II - ĐN Trung Quốc, III - Đông Dương, VI - Biển Nam Trung Quốc, V - Trung Sunda, VI -Kalimantan - Java. Các số trong các ô vuông kí hiệu cho các đứt gãy: 1- Sụt lún tiếp giáp chính, 2- Shiaojang, 3- Fancheng-Linsan, 4- Dongiang-Chingiangpi, 5- Sông Hồng, 6- Sagaing, 7-  Xuyên Đông Dương, 8- Philipin, 9- Hainan- Natuna, 10- Tuyến Lupar, 11- Sorong, 12- Semanko, 13- Sulavesi-Palawan.

Hình 4. Lát cắt độ sâu chấn tiêu các dư chấn trận động đất Andaman - Nicobar 26/12/2004

+ : Chấn tiêu của dư chấn; D: Chấn tiêu của kích động chính

Hình 5. Phân bố động đất cực đaị (M_max) theo thời gian (chu kì 1970-1996 )

a - Đối với toàn khu vực ĐNÁ; b- Đối với vùng nghiên cứu (III)

Cần lưu ý rằng, trong thực tế địa chấn hiện nay, các vấn đề về kích thước vùng chấn tiêu động đất đã nhận được sự quan tâm rất lớn của nhiều nhà địa chấn trên toàn thế giới. Kết quả của hàng loạt nghiên cứu về vấn đề này đã chỉ ra nhiều phương pháp và công thức tính khác nhau tuỳ thuộc vào các số liệu sử dụng. Như đã nêu trong [5], kết quả tính toán và đánh giá thử nghiệm các giá trị kích thước vùng chấn tiêu động đất đã làm rõ rằng, các công thức trong [8, 9] là tương đối phù hợp hơn cả đối với khu vực ĐNÁ. Vì thế trong bài báo này chúng tôi đã sử dụng các công thức đó trong các tính toán của mình. Kết quả đã xác định được kích thước vùng chấn tiêu động đất này với chiều dài L = 890,12 km và chiều rộng W = 89,20 km. Các kết quả nhận được tỏ ra khá phù hợp với diện tích vùng chấn tâm các dư chấn chính đầu tiên trên Hình 3. Nếu so sánh với kích thước vùng chấn tiêu của trận động đất Bắc Sumatra, Indonesia ngày 04/04/1983 với chấn cấp M = 7,1 (L = 80, 35 km, W = 23,99 km) thì thấy rằng kích thước vùng chấn tiêu của động đất gây sóng thần này quá lớn.

Đưa các kết quả nhận được lên sơ đồ địa động lực hiện đại cùng với chấn tâm của các trận động đất mạnh nhất của khu vực ĐNÁ giai đoạn 1970-1996 lên Hình 3, ta thấy rõ ràng rằng, trận động đất này đã xảy ra tại đới hút chìm mà các nghiên cứu trước đây của tác giả bài báo này đã chỉ ra là vùng hoạt động địa chấn tích cực với các đặc điểm diễn biến rất phức tạp của các quá trình trong vùng nguồn [5, 6, 7]. Mặt khác, do kích thước vùng nguồn quá lớn, đặc biệt hoạt động dư chấn diễn ra trong một dải rất dài và hẹp, nên đã xảy ra sự phá huỷ một cách tàn khốc toàn bộ nhà cửa, các công trình dân sinh, quốc phòng và các khu du lịch quốc tế tại hàng loạt các địa phương dọc theo bờ biển của nhiều nước Nam và Đông Nam Á.

Lát cắt độ sâu chấn tiêu của loạt các dư chấn mạnh nhất của trận động đất và sóng thần nói trên được thể hiện trên hình 4. Chấn tiêu các dư chấn động đất này phân bố ở độ sâu h = 4 - 50 km, chủ yếu tập trung ở h = 30 km. Chấn tiêu của kích động chính cũng nằm ở độ sâu này. Trừ chấn tiêu của dư chấn mạnh nhất (M = 7,1) nằm sâu hơn chấn tiêu của kích động chính (h = 40 km), còn đa số chấn tiêu của các dư chấn mạnh có xu thế nằm ở các độ sâu thấp hơn (dịch dần về phía trên của thạch quyển). Đồ thị trên hình 4 được xây dựng theo các số liệu của NEIC [4], vì vậy mà độ sâu h của kích động chính cũng được chọn theo [4] (Bảng 1). Kết quả tính toán của chúng tôi (h = 33 km) cũng khá phù hợp với điều này.

Cần lưu ý rằng, trận động đất gây sóng thần này xảy ra tại vùng hoạt động địa chấn III theo sự phân vùng hoạt động động đất khu vực ĐNÁ, được tiến hành trong [5]. Nếu xem xét và phân tích lại sự phân bố số lượng động đất cực đại chu kì 1970-1996 theo thời gian đối với toàn khu vực ĐNÁ (Hình 5-a) và đối với vùng III (Hình 5-b) thì thấy rằng: các cực đại (Mmax ³ 6,5) trên cả 2 đồ thị Hình 5-a, b đều phân bố lặp lại theo quy luật 3-5 năm. Điều đó cho phép dự đoán về chu kì lặp lại động đất cực đại trong khu vực nghiên cứu là 3-5 năm [5]. Như vậy, trận động đất mạnh nhất trước trận này là trận động đất Bắc Sumatra, Indonesia ngày 04/04/1983 với chấn cấp M = 7,1 (11 năm trước), đã xảy ra tại toạ độ j = 5,65⁰N; l = 94,68⁰E. Cực đại sau cùng với Mmax > 6,5 xảy ra tại năm 1996. Mặt khác, từ đồ thị trên Hình 5-b thấy rõ ràng rằng 3 cực đại sau cùng có giá trị Mmax ³ 6,5 tương đối ổn định và dường như  thấp hơn so với cực đại trước đó. Điều này cho phép dự đoán về sự chờ đợi một thời kì tương đối bình ổn về mặt địa chấn để chuẩn bị tích luỹ năng lượng cho một giai đoạn hoạt động địa chấn mạnh tiếp theo. Rất tiếc rằng, số liệu địa chấn đối với khu vực xem xét chưa đầy đủ trong các nghiên cứu của tác giả bài báo này. Tuy nhiên, theo cách tiếp cận và phương pháp phân tích như trên, việc xem xét bổ sung các trận động đất cực đại giai đoạn 1996 – 2004 là cần thiết để có các kết luận tin tưởng hơn.  

IV. MỘT SỐ KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Động đất Andaman-Nicobar là một trong những trận động đất gây sóng thần có sức phá huỷ lớn nhất trong lịch sử. Nó đã gây ra các thiệt hại khủng khiếp về người và của đối với các nước trong khu vực và nhiều nước khác trên thế giới. Các kết quả nghiên cứu bước đầu trên cơ sở các số liệu thu thập được đã góp phần giải thích đặc điểm hoạt động, liên quan đến dịch chuyển của các mảng thạch quyển khu vực ĐNÁ. Đồng thời, diễn biến dư chấn rất đặc biệt của nó cũng thể hiện quá trình phát triển rất phức tạp trong vùng nguồn của động đất này. Hiện tại, theo đánh giá sơ bộ của các nhà khoa học trên thế giới, do ảnh hưởng của trận động đất này mà trục quay của Trái đất đã bị lệch đi so với trước đó và Trái đất vẫn đang rung lên như một quả chuông. Đồng thời, hàng ngày, hệ thống trạm địa chấn quốc tế và khu vực vẫn liên tục ghi được các dư chấn mạnh của trận động đất này. Vì vậy cần phải tiếp tục thu thập số liệu, theo dõi diễn biến và nghiên cứu chi tiết hơn về trận động đất này. Ngoài ra, việc nghiên cứu đánh giá khả năng sinh chấn, xem xét và phân tích các quá trình trong vùng nguồn của các trận động đất mạnh khác trong khu vực ĐNÁ có thể ảnh hưởng đến Việt Nam và các nước lân cận là một nhiệm vụ rất quan trọng và cần thiết, phục vụ công tác dự báo động đất và sóng thần có thể xảy ra trong tương lai. Mặt khác cũng cần phải phối hợp với các tổ chức quốc tế và các nước trong khu vực để xây dựng một hệ thống cảnh báo động đất và sóng thần đối với toàn khu vực nhằm hạn chế tối đa những thiệt hại và tổn thất có thể xảy ra. 

Bài báo này được hoàn thành tại Viện Vật lý địa cầu. Tác giả xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp: Trịnh Hồng Nam, Mai Xuân Bách, Bùi Văn Duẩn và Nguyễn Văn Yêm đã nhiệt tình giúp đỡ trong việc khai thác những số liệu ban đầu về trận động đất này từ các nguồn số liệu khác nhau.

VĂN LIỆU

1. Earthquake Hazards program. US Geological Survey, National Earthquake Information Center. World Data Center for Seismology. Denver. 12/2004 – 1/2005.

2. Jeffreys H., Bullen K. E., 1967. Seismological tables. Office of the British Association. London, 1967. 50 c.

3. Kondorskaia N. V., Bruk M. G., Nosova O. V., 1986. Xác định chấn tiêu các dư chấn động đất Gazlisk 1984 bằng phương pháp nhóm chấn tiêu. Động đất Gazlisk, FAN, Tashkent, tr. 185-190 (tiếng Nga).

4. National Earthquake Information Center, 12/2004 – 1/2005.

5. Ngô Thị Lư, 1999. Các đặc điểm của tính địa chấn và các đặc trưng cơ bản của chấn tiêu động đất khu vực Đông Nam Á từ quan điểm làm sáng tỏ các cấu trúc kiến tạo mới. Luận án TSKH toán lý, chuyên ngành vật lý địa cầu. Viện Vật lý địa cầu, Viện HLKH Nga. Moskva, 1999. 342 tr.

6. Ngô Thị Lư, Gatinsky Y. G., Kondorskaia N. V., 2000. Seismicity and modem geokinematics of Southeast part of Asia. RAS. 347/2 : 247-251. Moskva (in Russian).

7. Ngô Thị Lư, 2003. Strong earthquakes and features of tectonic activities in southeast Asia region. Journal of Geology, B/22 : 54-60. Hà Nội.

8. Sebalin N.V., 1971. Đánh giá kích thước và vị trí chấn tiêu  động đất Tashkent theo các số liệu thực nghiệm và số liệu máy. Động đất Tashkent năm 1966, FAN, Tashkent FAN. tr. 68 - 79.(tiếng Nga).

9. Sebalin N.V., 1971. Các chấn tiêu động đất mạnh trên lãnh thổ Liên Xô. Nauka, Moskva, 53tr. (tiếng Nga).