Các trận động đất và sóng thần quy mô lớn trong lịch sử đã ảnh hưởng đến các khu vực phía Tây của Hoa Kỳ và Canada và tác động này có thể sẽ tiếp tục trong tương lai.

Ngoài khơi bờ biển phía nam của British Columbia, Washington, Oregon và bắc California, có một dải dài 600 dặm nơi đáy Thái Bình Dương dần dần chìm xuống phía đông bên dưới Bắc Mỹ.

Khu vực này, được gọi là Vùng hút chìm Cascadia, có một vết nứt lớn, nơi các mảng kiến ​​tạo di chuyển vào nhau một cách rất nguy hiểm. Các mảng có thể bị vỡ theo định kỳ và tạo ra ứng suất trên diện rộng – chỉ cuối cùng sẽ giải phóng khi cuối cùng chúng va vào nhau.

Kết quả: những trận động đất lớn nhất thế giới, làm rung chuyển đáy biển và đất liền, tạo ra sóng thần cao tới 100 feet hoặc cao hơn. Một lỗi như vậy ngoài khơi Nhật Bản đã gây ra thảm họa hạt nhân Fukushima năm 2011. Các khu vực tương tự cũng tồn tại ngoài khơi Alaska, Chile và New Zealand, cùng nhiều nơi khác. Ở Cascadia, các trận động đất lớn được cho là xảy ra cứ sau 500 năm, dù nhiều hơn thế một chút. Trận động đất cuối cùng xảy ra vào năm 1700.

Nghiên cứu tiến bộ trong việc tìm hiểu hoạt động địa chấn

Các nhà khoa học từ lâu đã nỗ lực tìm hiểu cơ sở hạ tầng và cơ học dưới lòng đất của Cascadia để xác định những nơi dễ bị ảnh hưởng nhất bởi động đất, những nơi này rộng lớn như thế nào và những dấu hiệu cảnh báo nào chúng có thể tạo ra. Không có chuyện dự đoán một trận động đất; Thay vào đó, các nhà khoa học cố gắng dự đoán xác suất của nhiều tình huống, hy vọng có thể giúp chính quyền thiết kế các quy chuẩn xây dựng và hệ thống cảnh báo nhằm giảm thiểu thiệt hại khi có chuyện gì đó xảy ra.

Một nghiên cứu được công bố gần đây hứa hẹn sẽ tăng cường đáng kể những nỗ lực này. Một tàu nghiên cứu kéo theo một loạt các thiết bị địa vật lý tiên tiến dọc theo gần như toàn bộ khu vực đã thực hiện cuộc khảo sát toàn diện đầu tiên về nhiều cấu trúc phức tạp bên dưới đáy biển. Những cấu trúc này bao gồm hình dạng của mảng đại dương đang hút chìm và các trầm tích phía trên cũng như thành phần của mảng Bắc Mỹ. Nghiên cứu này vừa được công bố trên tạp chí Tiến bộ khoa học.

Susan Carbut, nhà địa vật lý biển tại Đại học Harvard, cho biết: “Các mô hình hiện được các cơ quan công quyền sử dụng đều dựa trên một tập hợp hạn chế dữ liệu cũ, chất lượng thấp từ những năm 1980”. Đại học ColumbiaTiến sĩ John Lamont Doherty, giám đốc Đài quan sát Trái đất Harvard, người đứng đầu nghiên cứu, cho biết: “Lực đẩy khổng lồ có dạng hình học phức tạp hơn so với giả định trước đây. Nghiên cứu cung cấp một khuôn khổ mới để đánh giá các nguy cơ động đất và sóng thần”.

Được tài trợ bởi Quỹ Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ, dữ liệu được thu thập trong chuyến hành trình kéo dài 41 ngày vào năm 2021 bởi tàu nghiên cứu của Lamont, Marcus G. Langseth. Các nhà nghiên cứu trên tàu đã xuyên qua đáy biển bằng các xung âm thanh mạnh mẽ và đọc tiếng vọng, sau đó chuyển đổi thành hình ảnh, tương tự như cách các bác sĩ tạo ra các bản quét bên trong cơ thể con người.

Những hiểu biết mới về phân chia đứt gãy và nguy cơ sóng thần

Trong số những phát hiện chính của họ: Vùng đứt gãy megathrust không chỉ là một cấu trúc liên tục mà được chia thành ít nhất bốn phần, mỗi phần hơi tách biệt với chuyển động của những phần khác. Các nhà khoa học từ lâu đã tranh luận liệu các sự kiện trong quá khứ, bao gồm cả trận động đất năm 1700, đã làm rạn nứt toàn bộ khu vực hay chỉ một phần của nó – một câu hỏi then chốt, bởi vì sự đứt gãy kéo dài càng lâu thì trận động đất càng lớn.

Dữ liệu cho thấy các phần bị chia cắt bởi các đặc điểm bị chôn vùi bao gồm các đứt gãy lớn, nơi các mặt đối diện trượt vào nhau vuông góc với bờ. Điều này có thể giúp ngăn chuyển động trên một bộ phận chuyển sang bộ phận tiếp theo. Harold Tobin, nhà địa vật lý tại Viện Công nghệ Massachusetts, cho biết: “Chúng tôi không thể nói rằng điều này chắc chắn có nghĩa là chỉ các bộ phận riêng lẻ sẽ bị vỡ hoặc toàn bộ sẽ bị vỡ cùng một lúc”. Đại học Washington “Nhưng điều này củng cố thêm bằng chứng về những mảnh vỡ.”

Các bức ảnh cũng chỉ ra nguyên nhân của sự phân chia này: rìa rắn của mảng lục địa Bắc Mỹ bao gồm nhiều loại đá khác nhau, được hình thành ở những thời điểm khác nhau trong suốt hàng chục triệu năm, và một số đặc hơn những loại khác. Sự đa dạng của các loại đá lục địa này làm cho mảng đại dương linh hoạt hơn, uốn cong và xoắn lại để thích ứng với sự khác biệt về áp suất phía trên nó. Ở một số nơi, các mặt cắt có độ dốc tương đối dốc và ở những nơi khác có góc nông.

Các nhà nghiên cứu tập trung vào một đoạn cụ thể, chạy từ phía nam đảo Vancouver dọc theo bang Washington, kết thúc gần như ở biên giới Oregon. Địa hình dưới lòng đất của các phần khác tương đối gồ ghề, với các đặc điểm đại dương như đứt gãy và các núi ngầm hút chìm cọ sát vào mảng phía trên – các đặc điểm có thể làm xói mòn mảng phía trên và hạn chế phạm vi mà bất kỳ trận động đất nào có thể lan truyền trong khu vực, do đó hạn chế cường độ. của trận động đất. Ngược lại, đoạn từ Vancouver đến Washington hoàn toàn thông suốt. Điều này có nghĩa là nó có nhiều khả năng bị rách dọc theo toàn bộ chiều dài cùng một lúc, khiến nó trở thành phần nguy hiểm nhất.

Nghiên cứu đang tiến hành và ý nghĩa của nó đối với sự toàn vẹn khu vực

Cũng tại phần này, đáy biển chìm xuống bên dưới lớp vỏ lục địa ở một góc tương đối nông so với các phần khác. Ở những nơi khác, hầu hết ranh giới dễ xảy ra động đất giữa các mảng nằm ở ngoài khơi, nhưng ở đây nghiên cứu phát hiện ra rằng góc hút chìm nông có nghĩa là nó có khả năng kéo dài ngay bên dưới Bán đảo Olympic của Washington. Điều này có thể khuếch đại bất kỳ sự rung chuyển nào trên mặt đất. Tobin nói: “Cần phải nghiên cứu rất nhiều, nhưng đối với những nơi như Tacoma và Seattle, điều đó có thể có nghĩa là sự khác biệt giữa đáng báo động và thảm họa”.

Với sự tài trợ từ Cơ quan Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ, một tập đoàn gồm các cơ quan và tổ chức học thuật của tiểu bang và liên bang đã nghiên cứu dữ liệu kể từ khi nó có sẵn để tìm ra ý nghĩa của nó.

Kellin Wang, nhà khoa học nghiên cứu tại Cơ quan Khảo sát Địa chất Canada, người không tham gia vào nghiên cứu, cho biết đối với nguy cơ sóng thần, “vẫn đang trong quá trình nghiên cứu”. Nhóm của Wang đang sử dụng dữ liệu để lập mô hình các đặc điểm đáy biển ngoài khơi đảo Vancouver có thể tạo ra sóng thần. (Nói chung, sóng thần xảy ra khi đáy biển sâu di chuyển lên hoặc xuống trong một trận động đất, gửi một làn sóng lên bề mặt để tập trung năng lượng và tăng độ cao khi đến vùng nước nông ven biển.) Wang cho biết kết quả của anh sẽ được chuyển đến một nhóm khác để lập mô hình sóng thần và sau đó chuyển đến một nhóm khác phân tích các rủi ro trên thực địa.

Các nhà nghiên cứu cho biết những đánh giá thực tế có thể ảnh hưởng đến quy chuẩn xây dựng hoặc các khía cạnh khác của sự chuẩn bị có thể được công bố sớm nhất là vào năm tới. Carbot nói: “Ở đây có nhiều sự phức tạp hơn những gì đã được suy luận trước đây.

Tham khảo: “Cấu trúc mảng chìm và hình thái lực đẩy lớn từ hình ảnh địa chấn sâu liên quan đến phân đoạn đứt gãy do động đất ở Cascadia” của Susan M. Carbot, Brian Boston, Shushu Han, Brandon Schock, Jeffrey Bisson, J. Pablo Canales, Harold Tobin, Nathan Miller, Mladen Nedimovic, Anna Treho, Michelle Li, Madeleine Lucas, Hanshao Jian, Danqi Jiang, Liam Moser, Chris Anderson, và Darren Good, Jaime Fernandez, Chuck Campbell, Antara Goswami và Rajendra Jalawat, ngày 7 tháng 6 năm 2024, Tiến bộ khoa học.
DOI: 10.1126/sciadv.adl3198

Nghiên cứu được tài trợ bởi Quỹ khoa học quốc gia Hoa Kỳ.