Hoạt động kiến tạo và địa chấn ở Đài Loan

30 giây tổng quan

Đài Loan nằm tại ranh giới tập trung giữa Mảng kiến tạo Á-Âu và Mảng kiến tạo Philippines, với việc va chạm mạnh mẽ giữa hai mảng tạo ra cấu trúc địa chất độc đáo và hoạt động địa chấn liên tục của Đài Loan. Toàn đảo có 36 đứt gãy hoạt động phân bố khắp nơi, trong đó vùng địa chấn phía Tây có nguồn chấn nông nhưng dân số đông đúc, còn vùng địa chấn phía Đông có nguồn chấn sâu nhưng hoạt động tần suất cao.

Trận động đất lớn 921 năm 1999 (độ lớn Richter 7,3) là thảm họa địa chấn nặng nề nhất thời hiện đại ở Đài Loan; bản đồ đứt gãy được cập nhật năm 2021 từ Trung tâm Điều tra Địa chất là căn cứ cốt lõi cho quy hoạch phòng chống thảm họa hiện nay. Mật độ địa chấn ở Đài Loan nằm trong tầm hàng đầu thế giới, và cũng là trường thực hành quan trọng của học địa chất kiến tạo mảng.

Từ khoá: tập trung mảng kiến tạo, đứt gãy hoạt động, vùng địa chấn, đứt gãy Chê Long Bộ, chuyển động nâng cao địa hình

Tại sao lại quan trọng

Quá khứ địa chất của Đài Loan

Sự tồn tại của Đài Loan chính là một kỳ tích địa chất. Cách đây khoảng 5 triệu năm, Đài Loan vẫn còn là một đại dương bao la, cho đến khi Mảng kiến tạo Philippines tác động hướng tây bắc, va chạm với Mảng kiến tạo Á-Âu, sau đó dần dần nhô lên khỏi mặt nước biển. Quá trình tác động địa chất mạnh mẽ này vẫn tiếp tục diễn ra cho đến ngày nay, khiến Đài Loan trở thành một trong những trường thực hành tốt nhất để nghiên cứu địa chất kiến tạo mảng.

Va chạm mảng kiến tạo diễn ra ở tốc độ 7-8 centimet mỗi năm, làm cho bề mặt đất Đài Loan liên tục nâng cao, đồng thời cũng khiến động đất trở thành định mệnh của hòn đảo này.

Sống trên một hành tinh năng động

Với người dân Đài Loan, động đất là một hiện tượng nền tảng trong cuộc sống hàng ngày. Từ quy định kiến trúc thiết kế chống chấn động đến phổ cập giáo dục phòng chống thảm họa, xã hội Đài Loan đã phát triển một bộ văn hóa để cùng tồn tại với động đất. Hiểu rõ đặc tính địa chất của Đài Loan sẽ giúp ích cho công tác phòng chống và giảm thiểu thiệt hại thảm họa, đồng thời cũng làm sâu sắc thêm nhận thức của chúng ta về mảnh đất này.

Sau trận động đất 921 năm 1999, các quy định chống chấn động kiến trúc ở Đài Loan được sửa đổi toàn diện; hệ thống cảnh báo sớm động đất ở Đài Loan cũng được nâng cấp dần thành một trong những hệ thống hàng đầu châu Á.

Cấu trúc kiến tạo mảng và nền tảng địa chất

Vị trí địa lý bị kẹp giữa hai mảng

Đài Loan nằm chính xác ở một trong những ranh giới mảng kiến tạo hoạt động nhất trên Trái Đất. Ở phía Tây Đài Loan là Mảng kiến tạo Á-Âu ổn định; ở phía Đông là Mảng kiến tạo Philippines hoạt động. Hai mảng này tác động lẫn nhau với tốc độ khoảng 7-8 centimet mỗi năm, tương đương với tốc độ mọc của móng tay, tưởng chừng như chậm nhưng lực lượng kinh hoàng.

Ngoài khơi Đông Bắc Đài Loan, Mảng kiến tạo Philippines lẩn xuống dưới Mảng kiến tạo Á-Âu, tạo thành Rãnh Đảo Lưu Cầu; ngoài khơi Đông Nam Đài Loan, tình huống ngược lại, Mảng kiến tạo Á-Âu lẩn xuống dưới Mảng kiến tạo Philippines, tạo thành Rãnh Manila. Đài Loan nằm chính giữa vùng chuyển tiếp của hai hướng lẩn xuống ngược nhau, gây ra cấu trúc địa chất cực kỳ phức tạp.

Quá trình chuyển động nâng cao địa hình đang diễn ra

Sự hình thành dãy núi ở Đài Loan là một quá trình vẫn còn tiếp tục. Dãy núi Trung ương là sản phẩm trực tiếp của va chạm mảng kiến tạo, hầu hết các ngọn núi cao hơn 3.000 mét được tập trung tại đây. Chuyển động nâng cao địa hình ở Đài Loan không đồng đều: phía Đông nâng cao khoảng 3-4 milimet mỗi năm, trong khi phía Tây tương đối ổn định, một số vùng ven biển thậm chí vẫn đang chìm xuống.

Sự "nâng cao không đối xứng" này giải thích tại sao phía Đông Đài Loan có nhiều núi cao và vách vừa, trong khi phía Tây có nhiều bằng phẳng và đồi núi. Cảnh quan địa lý Đài Loan vẫn tiếp tục thay đổi — Đài Loan mà chúng ta nhìn thấy ngày hôm nay, so với Đài Loan hàng triệu năm trước hay hàng triệu năm sau, sẽ hoàn toàn khác nhau.

Phân bố vùng địa chấn ở Đài Loan

Vùng địa chấn phía Tây: mối đe doạ nông từ nơi dân số tập trung

Vùng địa chấn phía Tây bao phủ toàn bộ khu vực phía Tây Đài Loan, kéo dài từ Bể địa Đài Bắc cho đến Bằng nguyên Bình Đông. Vùng địa chấn này có những đặc điểm sau:

Độ sâu nguồn chấn nông: hầu hết các trận động đất có độ sâu nguồn chấn trong khoảng 10-20 km, thuộc loại tác động đứt gãy trong lớp vỏ Trái Đất. Mặc dù động đất nông không nhất thiết phải có quy mô lớn, nhưng vì khoảng cách gần bề mặt, thường gây ra trận rung mạnh hơn và thiệt hại nặng nề hơn.

Hệ thống đứt gãy phức tạp: vùng địa chấn phía Tây phân bố nhiều đứt gãy hoạt động, bao gồm đứt gãy Chê Long Bộ, đứt gãy Chương Hóa, đứt gãy Tân Thành, v.v. Hầu hết các đứt gãy này là loại đứt gãy ngược, phản ánh môi trường cấu trúc chịu nén theo hướng Tây-Đông.

Mối đe doạ lớn đối với dân số: vì khoảng 80% dân số Đài Loan cư trú ở phía Tây, bất kỳ hoạt động địa chấn quy mô lớn nào ở vùng địa chấn phía Tây cũng có thể gây ra thương vong nhân mạng và tổn thất kinh tế nghiêm trọng. Trận động đất 921 năm 1999 chính là ví dụ rõ ràng nhất.

Vùng địa chấn phía Đông: rung chuyển liên tục từ lẩn xuống biển sâu

Vùng địa chấn phía Đông chủ yếu nằm ở phía Đông ngoài khơi cho đến đất liền phía Đông Đài Loan, với những đặc tính khác biệt hoàn toàn so với phía Tây:

Độ sâu nguồn chấn biến đổi lớn: từ những trận động đất nông chỉ vài km cho đến động đất sâu 300 km đều có, tạo thành một dải phân bố động đất dốc về phía Tây, đây chính là bằng chứng của Mảng kiến tạo Philippines đang lẩn xuống.

Tần suất động đất cực cao: tần suất động đất ở phía Đông cao hơn phía Tây nhiều lần, hầu như mỗi ngày đều có những trận động đất lớn nhỏ. Tuy nhiên, vì mật độ dân số tương đối thấp, tác động gây thảm họa thường nhỏ hơn.

Rủi ro sóng thần từ động đất: những trận động đất quy mô lớn ngoài khơi phía Đông có thể gây ra sóng thần, đe doạ khu vực ven biển phía Đông. Trận động đất 918 ở Trì Thượng năm 2022 chính là một ví dụ điển hình về hoạt động của vùng địa chấn phía Đông.

Vùng địa chấn phía Đông Bắc: giao hưởng của núi lửa và động đất

Khu vực phía Đông Bắc Đài Loan, bao gồm cả Đài Bắc lớn, chịu ảnh hưởng của sự giãn nở rãnh Okinawa và hoạt động núi lửa, tạo thành môi trường địa chấn độc đáo. Quần thể núi lửa Đại Tốn mặc dù hiện đang ở trạng thái ngủ, nhưng vẫn có những hoạt động địa chấn yếu, nhắc nhở chúng ta về mối đe doạ núi lửa tiềm ẩn ở phía Bắc Đài Loan.

Phân bố và đặc tính của đứt gãy hoạt động

Tình hình hiện tại của đứt gãy hoạt động

Đài Loan hiện nay xác nhận có tổng cộng 36 đứt gãy hoạt động (theo phiên bản mới nhất của Trung tâm Điều tra Địa chất và Quản lý Khoáng sản năm 2021 ¹), chủ yếu bao gồm đứt gãy Mị Lâm, đứt gãy Trì Thượng, đứt gãy Chê Long Bộ, v.v. Hệ thống phân cấp hoạt động cũ đã được thống nhất xoá bỏ, hiện nay thay thế bằng cơ chế phân định vùng nhạy cảm về địa chất. Mỗi đứt gãy có mức độ đe doạ tiềm tàng gây ra động đất khác nhau, là căn cứ cốt lõi cho quy hoạch phòng chống thảm họa.

Hạn chế xây dựng trong vùng đứt gãy

Để giảm thiểu thiệt hại từ động đất, chính phủ áp dụng các biện pháp kiểm soát sử dụng đất nghiêm ngặt đối với đứt gãy hoạt động. Trong phạm vi 15 mét từ mỗi bên của tuyến lộ xuất hiện đứt gãy (tức là "vùng đứt gãy"), đất công cộng hoàn toàn cấm xây dựng, đất tư nhân chỉ được phép xây dựng các công trình không quá hai tầng, dưới 7 mét. Dù quy định này gây ra hạn chế đối với phát triển đất đai, nhưng lại có ý nghĩa quan trọng trong bảo vệ tính mạng của nhân dân.

Bài học từ đứt gãy Chê Long Bộ

Đứt gãy Chê Long Bộ là đứt gãy chính của trận động đất 921 năm 1999, dài khoảng 105 km, trong quá trình động đất tạo ra độ dịch chuyển thẳng đứng lớn nhất 8 mét, trực tiếp gây ra vỡ nứt bề mặt và sập đổ các công trình kiến trúc. Những nghiên cứu sau động đất phát hiện rằng, các công trình trong phạm vi 200 mét phía trên mảng đứt gãy và 100 mét phía dưới mảng bị hư hại nặng nề nhất, phát hiện này trực tiếp ảnh hưởng đến sửa đổi quy định kiến trúc sau này.

Các trận động đất lớn thời hiện đại

Trận động đất 921 Tập Tập (1999/9/21)

Vào lúc 1 giờ 47 phút sáng ngày 21 tháng 9 năm 1999, một trận động đất quy mô Richter 7,3 phát nổ gần Tập Tập, huyện Nam Đầu, với cường độ chấn động tối đa mức 7. Trận động đất này gây ra 2.415 người tử vong, 11.305 người bị thương, hơn 100.000 công trình hoàn toàn sập hoặc hư nặng, tổng tổn thất kinh tế trực tiếp ước tính hơn 3.000 tỷ nhân dân tệ Đài Loan, là thảm họa tự nhiên gây tử vong nặng nề nhất của Đài Loan trong thế kỷ 20. Vỡ nứt bề mặt dọc đứt gãy Chê Long Bộ kéo dài khoảng 105 km, một số vị trí độ dịch chuyển thẳng đứng lên tới 8 mét. Trận động đất 921 đã thúc đẩy Đài Loan sửa đổi toàn diện các quy chuẩn chống chấn động kiến trúc, đồng thời đẩy mạnh năng lực nghiên cứu kỹ thuật hàng địa chấn, đặt nền tảng cho hệ thống phòng chống chấn động hiện đại của Đài Loan. ²

Trận động đất Hoa Liên 0403 (2024/4/3)

Vào lúc 7 giờ 58 phút sáng ngày 3 tháng 4 năm 2024, một trận động đất quy mô M_L 7,2 (độ lớn địa phương) / M_w 7,4 (độ lớn moment) phát nổ ở ngoài khơi phía Đông Đài Loan (ngoài khơi Hoa Liên), là trận động đất quy mô lớn nhất kể từ 921 năm 1999. Trận động đất này gây ra 13 người tử vong, hơn 1.000 người bị thương, nhiều tòa nhà ở Hoa Liên bị lật nghiêng nặng nề. Đường mòn Sát Cát Phong bị kích hoạt sạt lở đất đá quy mô lớn do động đất, nhiều người đi bộ đường sơn bị chôn vùi, hoạt động cứu nạn kéo dài nhiều ngày. Hệ thống cảnh báo sớm động đất của Cơ quan Khí tượng Trung ương hoàn thành phát hành cảnh báo toàn Đài Loan trong khoảng 10 giây sau chấn động chính, trở thành một trường hợp kiểm chứng thực tế quan trọng của hệ thống EEW. ³

Hệ thống giám sát và cảnh báo sớm động đất

Mạng lưới giám sát dày đặc

Đài Loan đã xây dựng một trong những mạng lưới giám sát động đất dày đặc nhất trên thế giới. Trung tâm Báo cáo Địa chấn của Cơ quan Khí tượng Trung ương đã thiết lập hơn 150 trạm giám sát động đất thời gian thực khắp Đài Loan, trung bình cứ mỗi 300 km² lại có một điểm giám sát. Mạng lưới dày đặc này có thể xác định vị trí tâm chấn và quy mô trong vòng 20-30 giây sau khi động đất xảy ra.

Hệ thống cảnh báo sớm động đất

Hệ thống cảnh báo sớm động đất (EEW) của Đài Loan là một trong những hệ thống hàng đầu châu Á. Khi xảy ra chấn động mạnh, hệ thống có thể phát hành cảnh báo vài giây đến mấy mươi giây trước khi sóng chấn tới, giành thời gian quý báu cho nhân dân sơ tán. Mặc dù thời gian cảnh báo có hạn, nhưng đối với các chuyến tàu chạy tốc độ cao, thiết bị công nghiệp chính xác, v.v., lại có giá trị phòng chống thảm họa quan trọng.

Dịch vụ cảnh báo động đất mạnh thời gian thực

Dịch vụ cảnh báo động đất mạnh thời gian thực được khởi động năm 2016, thông qua các kênh truyền hình, đài phát thanh, thông báo di động, v.v., tự động phát hành cảnh báo khi cường độ chấn động dự kiến đạt mức 4 hoặc cao hơn. Đài Loan là một trong những quốc gia sớm thiết lập hệ thống cảnh báo động đất toàn dân, thuộc loại tiên phong trong khu vực châu Á.

Động đất và xã hội Đài Loan

Phát triển công nghệ kiến trúc chống chấn động

Kỹ thuật chống chấn động kiến trúc ở Đài Loan được tích lũy và cải tiến qua từng trận động đất thảm họa. Từ thiết kế chống chấn động tĩnh lực sơ khai, cho đến công nghệ cách ly chấn động và kiểm soát chấn động hiện nay, khả năng chống chấn động của kiến trúc Đài Loan đã đạt tới trình độ tiên tiến thế giới. Tòa nhà Đài Bắc 101 với bộ giảm chấn điều chỉnh (TMD) chính là một ứng dụng nổi tiếng của công nghệ kiểm soát chấn động.

Hình thành văn hóa động đất

Thái độ của người dân Đài Loan đối với động đất vừa cẩn thận vừa bình tĩnh. Từ những bài tập sơ tán động đất bắt đầu từ tiểu học, chuẩn bị túi sơ cứu khẩn cấp gia đình, phản ứng "nằm xuống, che phủ, giữ vững" khi động đất xảy ra, tất cả đều đã trở thành một phần của văn hóa Đài Loan.

Câu nói "người Đài Loan không sợ động đất" không phải có ý nói rằng người Đài Loan không quan tâm gì đến động đất, mà là nói rằng người Đài Loan đã học cách cùng tồn tại với động đất, vừa tôn trọng thiên nhiên, đồng thời sử dụng khoa học và công nghệ để giảm thiểu rủi ro thảm họa.

Đóng góp của nghiên cứu địa chấn quốc tế

Môi trường địa chất ở Đài Loan độc đáo và dữ liệu động đất phong phú, thu hút các nhà địa chấn học của nhiều quốc gia đến Đài Loan hợp tác nghiên cứu. Các kết quả nghiên cứu của Đài Loan trong các lĩnh vực như hành vi đứt gãy, cảnh báo sớm, v.v., đã được công bố trên các tạp chí quốc tế, có giá trị tham khảo trực tiếp đối với thực tiễn phòng chống thảm họa toàn cầu.

Những thách thức hướng tới tương lai

Mối đe doạ mới từ biến đổi khí hậu

Trong những năm gần đây, các nhà khoa học phát hiện rằng biến đổi khí hậu có thể ảnh hưởng đến hoạt động địa chấn. Mưa lớn cực đoan gia tăng có thể thay đổi áp suất nước ngầm, từ đó ảnh hưởng đến tính ổn định của đứt gãy. Đài Loan cần đưa những yếu tố rủi ro mới này vào quy hoạch phòng chống thảm họa động đất.

Tác động kép của đô thị hoá

Quá trình đô thị hoá ở Đài Loan mang lại tác động kép: một mặt, khả năng chống chấn động của kiến trúc hiện đại được cải thiện đáng kể; mặt khác, dân số và tài sản ngày càng tập trung, khi xảy ra động đất lớn, tổn thất tiềm tàng cũng ngày càng lớn. Làm thế nào để đạt được sự cân bằng giữa phát triển và an toàn, là một thách thức dài hạn mà Đài Loan phải đối mặt.

Cơ hội từ đổi mới công nghệ

Trí tuệ nhân tạo, phân tích dữ liệu lớn, Internet vạn vật, v.v., là những công nghệ mới mang lại những khả năng mới cho nghiên cứu động đất và phòng chống thảm họa. Đài Loan đang khám phá cách sử dụng những công nghệ này để cải thiện dự báo động đất và hệ thống cảnh báo sớm, làm cho công tác phòng chống thảm họa chính xác và hiệu quả hơn.

Tài liệu tham khảo