✨Địa chấn học

Địa chấn học

Địa chấn học là một lĩnh vực quan trọng của địa vật lý, là khoa học nghiên cứu về động đất và sự lan truyền sóng địa chấn (Seismic waves) trong Trái Đất hoặc hành tinh tương tự khác.

Thuật ngữ Seismology có nguồn từ tiếng Hy Lạp σεισμός (động đất) và -λογία (nghiên cứu). Địa chấn học nghiên cứu về động đất do các nguồn khác nhau, như quá trình kiến tạo, núi lửa, đại dương, khí quyển, và các nguồn nhân tạo. Nó nghiên cứu cả tác động động đất tới môi trường như sóng thần.

Những nghiên cứu để thu được thông tin về các trận động đất trong quá khứ thì tập hợp trong Cổ địa chấn (Paleoseismology).

Địa chấn học bao gồm địa chấn lớn (Seismology), và phần ứng dụng là thăm dò địa chấn (Seismic exploration) để khảo sát địa chất, môi trường và thăm dò tài nguyên khoáng sản.

Lịch sử

Các loại sóng địa chấn

Sóng địa chấn (Seismic wave) là dạng sóng cơ học chứa năng lượng và lan truyền trên mặt hay trong lòng Trái Đất hoặc hành tinh khác. Sự khác nhau về cách thức lan truyền, đặc trưng dao động của phần tử môi trường,... dẫn đến việc phân chia ra các loại sóng địa chấn. Sự khác biệt lớn nhất là giữa sóng khối (Body waves) và sóng mặt (Surface waves). right|thumb|Sóng khối: P, S, và sóng mặt: Love, Rayleigh

Sóng khối

Sóng khối (Body waves) truyền qua phần bên trong của Trái Đất. Nó tạo ra đường tia sóng (raypath) bị cong hay khúc xạ do các thay đổi mật độ và modul (độ cứng) ở phần bên trong của Trái Đất. Mật độ và modul thay đổi tùy theo nhiệt độ, thành phần, và pha của vật chất. Hiệu ứng này tương tự như sự khúc xạ của sóng ánh sáng. Sóng khối có hai loại chính:

Sóng sơ cấp (Primary waves) hay sóng dọc, sóng P, là sóng có phương dao động của hạt môi trường xảy ra dọc theo phương truyền. Sóng P là sóng nén, sóng áp suất, truyền nhanh hơn sóng khác. Trong quan sát động đất nó đến trạm địa chấn đầu tiên, nên có tên là sơ cấp (Primary). Sóng này có thể đi qua loại vật liệu bất kỳ, gồm cả chất lỏng, khí, và có thể truyền nhanh gần gấp đôi so với tốc độ của sóng S. Trong địa vật lý thăm dò quen dùng thuật ngữ sóng dọc để chỉ sóng P.
Sóng thứ cấp (Secondary waves) hay sóng ngang (Shear waves), sóng S, là sóng có phương dao động của hạt môi trường ngang theo phương truyền. Sóng S truyền chậm hơn sóng P, giá trị thường cỡ 60% tốc độ sóng P ở cùng môi trường đó. Trong quan sát động đất nó đến trạm địa chấn sau sóng P, nên có tên là thứ cấp (Secondary). Sóng S chỉ truyền trong chất rắn hoặc thể vô định hình gần rắn, không truyền qua chất lỏng và khí. Trong địa vật lý thăm dò quen dùng thuật ngữ sóng ngang để chỉ sóng S.

Sóng mặt

Sóng mặt (Surface waves) lan truyền trên bề mặt, là mặt tiếp giáp giữa các pha của vật chất là rắn-không khí, nước-không khí, và rắn-lỏng. Bùn nhão phủ trên đá cứng có thể xem là gần lỏng và sóng mặt xuất hiện ở mặt đá cứng. Sóng mặt lan truyền chậm hơn sóng khối (P và S), và dao động của hạt môi trường có dạng phức tạp, nhưng biên độ giảm dần theo độ sâu. Trong trận động đất mạnh, sóng mặt có thể có biên độ của một vài cm, và là sóng gây phá hủy.

Sóng Rayleigh (Rayleigh wave), còn gọi là rung cuộn mặt đất (Ground roll), là sóng mặt lan truyền có gợn sóng tương tự như sóng trên mặt nước. Sự tồn tại của các sóng này được Lord Rayleigh, dự báo vào năm 1885, và sau đó đặt theo tên ông. Sóng truyền chậm hơn sóng khối, vào khoảng 90% tốc độ sóng S cho môi trường đàn hồi đồng nhất điển hình. Trong môi trường phân lớp (như lớp vỏ và lớp manti trên) tốc độ sóng Rayleigh phụ thuộc vào tần số và bước sóng.
Sóng Love (Love wave) là sóng mặt ngang phân cực ngang (sóng SH), chỉ xuất hiện trong môi trường nừa không gian vô hạn bị phủ bởi một lớp có bề dày hữu hạn. Chúng được đặt tên theo nhà toán học người Anh A.E.H. Love, người tạo ra một mô hình toán học của sóng năm 1911. Sóng lan nhanh hơn sóng Rayleigh một chút, vào khoảng 90% tốc độ sóng S, và có biên độ lớn nhất.

Động đất

Thăm dò địa chấn

Thăm dò địa chấn là tập hợp các phương pháp địa chấn dùng các nguồn có kiểm soát như nổ mìn, rung, đập, các nguồn phát chuyên dụng (Seismic Source),... phát sóng địa chấn vào môi trường đất đá hoặc nước, và bố trí quan sát thích hợp để thu được trường sóng địa chấn. Quan sát trường sóng được tập hợp thành băng ghi địa chấn. Xử lý phân tích các băng ghi sẽ thu được phân bố các ranh giới địa chấn, tốc độ truyền sóng và đặc trưng truyền, từ đó giải đoán ra cấu trúc địa chất, thành phần, tính chất, trạng thái đất đá dưới sâu hoặc độ sâu, hoặc trạng thái đáy nước.

Nó phục vụ giải quyết các nhiệm vụ địa chất khác nhau, như nghiên cứu cấu trúc vỏ Trái Đất, tìm kiếm thăm dò dầu khí, tài nguyên khoáng sản, hải dương học, địa chất biển, vẽ bản đồ địa hình vùng nước và biển, khảo sát địa chất thủy văn và địa chất công trình, khảo cổ học, tìm vật bị chìm dưới nước như tàu thuyền cầu cống,...

Thăm dò địa chấn có thể chia ra theo mục tiêu khảo sát và phương cách quan sát, xử lý số liệu ra các phương pháp như sau:

Địa chấn phản xạ (Seismic Reflection) : Sử dụng sóng phản xạ để nghiên cứu thạch quyển, có thể đến độ sâu vài km, phục vụ tìm kiếm dầu khí và khoáng sản.
Địa chấn nông phân giải cao (High Resolution Seismics) : Dạng rút gọn của Địa chấn phản xạ với một kênh đo thực hiện trên vùng nước, phục vụ tìm kiếm khoáng sản, hải dương học, địa chất biển,...
Địa chấn khúc xạ (Seismic Refraction, Imaging): Sử dụng sóng thứ cấp do hiện tượng khúc xạ sóng sinh ra, phục vụ khảo sát địa chất thủy văn và địa chất công trình, tìm kiếm khoáng sản,...
Địa chấn mặt cắt thẳng đứng (Vertical Seismic Profiling, VSP) : Quan sát trường sóng địa chấn trong lòng đất dọc theo hố khoan để thu được tham số tốc độ truyền các sóng, phục vụ liên kết cho tài liệu Địa chấn phản xạ.
Sonar : Các dụng cụ dùng sóng âm thanh, từ hạ âm đến siêu âm, để định vị và nghiên cứu các đối tượng trong lòng nước hoặc đáy nước, phục vụ các mục đích quân sự, hải dương học, địa chất biển, vẽ bản đồ địa hình vùng nước và biển, khảo cổ học, tìm vật bị chìm dưới nước, các nhu cầu dân sinh dò tìm luồng lạch cho tàu thuyền,...
Vi địa chấn (Microtremor) : Quan sát rung động của môi trường (Ambient Vibrations) do các nguồn ngẫu nhiên phát ra để nghiên cứu phản ứng nền móng công trình với sóng động đất trong địa kỹ thuật để phục vụ thiết kế kháng chấn công trình.
Thí nghiệm địa chấn (Seismic Test) : Tập hợp các thí nghiệm địa kỹ thuật dùng sóng địa chấn để đo tham số cơ lý đất đá trong hố khoan hoặc trên mặt đất, phục vụ khảo sát địa chất công trình.

Nghiên cứu lòng Trái Đất

thumb|left|Mô hình cắt của [[Trái Đất từ trong nhân ra]] thumb|Sóng địa chấn lan truyền và các ranh giới trong lòng Trái Đất thumb|Sự thay đổi theo độ sâu của tốc độ truyền [[sóng P (đen) và sóng S (xám), theo mô hình IASP91]] Vì các sóng địa chấn lan truyền và tương tác với các cấu trúc bên trong của Trái Đất, chúng cung cấp phương pháp phân giải cao để nghiên cứu bên trong của hành tinh.

Một trong những phát hiện quan trọng đầu tiên do Richard Dixon Oldham đưa ra năm 1906 và được Harold Jeffreys khẳng định năm 1926, là lõi ngoài Trái Đất là chất lỏng. Sóng S không truyền qua chất lỏng. Lõi lỏng gây ra một "vùng tối" về phía đối diện hành tinh, ở đó không quan sát thấy sóng S của các trận động đất. Ngoài ra, sóng P đi chậm hơn nhiều qua lõi ngoài so với lớp vỏ Manti.

Xử lý số liệu từ nhiều địa chấn kế (seismometers) để dựng ảnh chụp cắt lớp (tomography), các nhà địa chấn học đã lập được bản đồ lớp của Trái Đất với độ phân giải tầm vài trăm cây số. Điều này đã cho phép các nhà khoa học phát hiện các thành tố đối lưu (Convection cells), và yếu tố quy mô lớn khác như đới tốc độ siêu thấp (Ultra Low Velocity Zones) gần ranh giới lõi ngoài-lớp vỏ Manti.

Dự báo động đất

Dự báo động đất (Earthquake prediction) là nỗ lực được nhiều thế hệ nhà địa chấn học hướng đến thực hiện, nhằm dự báo thời gian, địa điểm, cường độ và các tính trạng khác, kể cả xây dựng ra phương pháp dự báo như phương pháp VAN (VAN method). Song hiện vẫn chưa đạt được cho từng vụ động đất. Điều có thể là, dự báo tổng quát rủi ro địa chấn, ước tính xác suất của một trận động đất có quy mô cụ thể ảnh hưởng đến một địa điểm cụ thể trong một thời gian nhất định, và được sử dụng trong địa kỹ thuật để có giải pháp kháng chấn.

Tranh cãi công khai về dự báo động đất đã nổ ra sau khi nhà chức trách Italy truy tố sáu nhà địa chấn học và một quan chức chính phủ cho tội ngộ sát liên quan đến trận động đất cường độ 6,3 ở L'Aquila, Italy ngày 5/04/2009. Bản cáo trạng cho rằng, tại một cuộc họp đặc biệt tại L'Aquila tuần trước khi trận động đất xảy ra, các nhà khoa học và các quan chức đã quan tâm nhiều hơn đến ổn định lòng dân, hơn là cung cấp thông tin đầy đủ về nguy cơ động đất và chuẩn bị sẵn sàng đối phó. Nó thu hút được sự lên án của Hiệp hội Mỹ vì sự Tiến bộ của Khoa học (American Association for the Advancement of Science) và Hiệp hội Địa vật lý Mỹ (American Geophysical Union).

Đối tượng nghiên cứu

Thạch quyển
Thủy quyển
Khí quyển
Trái Đất

👁️ 277 | 🔗 | 💖 | ✨ | 🌍 | ⌚

💫 Địa chấn học

**Địa chấn học** là một lĩnh vực quan trọng của địa vật lý, là khoa học nghiên cứu về _động đất_ và sự lan truyền _sóng địa chấn_ (Seismic waves) trong Trái Đất hoặc hành

💫 Kiến tạo mảng

nhỏ|Các mảng kiến tạo trên thế giới được vẽ vào nửa sau của thế kỷ 19. **Kiến tạo mảng** (tiếng Anh: **plate tectonics**; tiếng Hy Lạp: τέκτων _tektōn_, nghĩa là "người xây dựng", "thợ nề")

💫 Động đất

Những [[chấn tâm động đất toàn cầu, 1963–1]] **Động đất** hay **địa chấn** (Tiếng Anh: _earthquake_, Chữ Hán: 地震) là sự rung chuyển trên bề mặt Trái Đất do kết quả của sự giải phóng

💫 Địa chấn phản xạ

Thăm dò **Địa chấn phản xạ** (Seismic Reflection), là một phương pháp của _địa vật lý thăm dò_, phát sóng đàn hồi vào môi trường và bố trí thu trên mặt các _sóng phản xạ_

💫 Sóng địa chấn

**Sóng địa chấn** (Seismic wave) là dạng _sóng cơ học_ chứa năng lượng phát sinh từ nguồn chấn động trong đất như động đất, núi lửa, nổ, đập, rung,... và truyền qua các lớp của

💫 Địa chấn kế

**Địa chấn kế** là thiết bị dùng để ghi nhận sự chuyển động của mặt đất như sóng địa chấn sinh ra bởi các trận động đất, các vụ phun trào núi lửa, và những

💫 Địa chấn khúc xạ

**Địa chấn khúc xạ** (Seismic Refraction) là một phương pháp của Địa vật lý Thăm dò, phát sóng địa chấn vào môi trường và bố trí thu trên mặt các sóng thứ cấp phát sinh

💫 Sóng Rayleigh

**Sóng Rayleigh** là một loại sóng bề mặt di chuyển trên bề mặt của chất rắn. Chúng có thể được tạo ra trong các chất liệu bằng nhiều cách, chẳng hạn như bằng tác động

💫 Thang địa chấn

Động đất được đo bằng hai loại **thang địa chấn**: thang đo _độ lớn_ của năng lượng giải phóng bởi đứt vỡ, và thang đo _cường độ_ rung động mặt đất tại một vị trí. ## Độ

💫 Nguồn địa chấn

:_Bài viết này về các nguồn địa chấn nhân tạo. Về các nguồn địa chấn tự nhiên, xem động đất, núi lửa, và các bài viết có liên quan._ thumb|Một cái súng hơi phát địa

💫 Đứt gãy

**Đứt gãy** (còn gọi là **biến vị**, **đoạn tầng** hoặc **phay**) là một hiện tượng địa chất liên quan tới các quá trình kiến tạo trong vỏ Trái Đất. Đứt gãy chia làm nhiều loại:

💫 Vi địa chấn

_Vi địa chấn_ là các rung động biên độ nhỏ cỡ micromet của đất đá trong tự nhiên, gây ra bởi các nguồn rung động ngẫu nhiên liên tiếp, lập thành tiếng ồn (_Noise_) của

💫 Sóng cơ học

**Sóng cơ học** là loại sóng lan truyền dao động cơ học của các phần tử môi trường vật chất. Trong khi sóng có thể di chuyển và truyền năng lượng trên quãng đường dài,

💫 Chấn động (hiện tượng tự nhiên)

**Chấn động** là kết quả khi bề mặt của một hành tinh, vệ tinh tự nhiên hoặc sao bắt đầu rung chuyển, thường là hậu quả của việc giải phóng năng lượng đột ngột dưới

💫 Sóng P

nhỏ|305x305px|Mặt phẳng sóng P nhỏ|305x305px|Sự đi chuyển của một sóng P trên một lưới 2D **Sóng P (sóng sơ cấp)** là một loại của sóng đàn hồi và là một trong hai loại sóng khối

💫 Độ Richter

**Thang đo Richter** là một loại thang để xác định sức tàn phá của các cơn động đất (địa chấn). Sau này, nó được xem lại và đổi tên thành **thang độ lớn địa phương**,

💫 Dư chấn

**Dư chấn** là các trận động đất có _quy mô nhỏ hơn_ xuất hiện ở những khu vực vừa xảy ra động đất chính. Sau khi trận một động đất kết thúc, cấu trúc lớp

💫 Hugo Benioff

**Hugo Benioff** (1899 – 1968) là nhà địa chấn học và giáo sư ở Học viện Công nghệ California. Ông được biết đến với công trình định vị các trận động đất dưới sâu trong

💫 Mô men địa chấn

**Mô men địa chấn** là đại lượng được các nhà địa chất học động đất sử dụng để ước lượng độ lớn của động đất. Mô men địa chấn

M_0

là đại lượng xác định

💫 Sóng S

nhỏ|305x305px|Mặt phẳng chứa sóng S nhỏ|305x305px|Sự di chuyển của sóng S trong một lưới 2D (mô hình) Trong địa chấn học, **sóng S**, **sóng thứ cấp** hay **sóng trượt** (đôi khi được gọi là **sóng S đàn hồi**),

💫 Động đất nội mảng

nhỏ|Sự phân bố địa chấn gắn liền với [[vùng địa chấn Madrid (năm 1974). Vùng có nhiều hoạt động địa chấn này nằm sâu trong mảng Bắc Mỹ.]] Một trận **động đất nội mảng** xảy ra bên

💫 Vùng tối

💫 Đới Wadati-Benioff

Lát cắt địa chấn, đới hút chìm [[quần đảo Kuril, trận động đất 15 tháng 11 năm 2006 8,3 M_w được đánh dấu sao]] **Đới Wadati-Benioff** hay **đới Benioff** là một khu vực có hoạt

💫 Hydrophone

thumb|Một Hydrophone **Hydrophone** (tiếng Hy Lạp cổ: ὕδωρ = nước và φωνή = âm thanh Geometrics còn chế cả loại đặt luôn khối số hóa trong cáp thu trên biển, truyền số liệu về máy

💫 Vành đai lửa Thái Bình Dương

nhỏ|phải|259x259px|Vành đai núi lửa cảnh thực nhỏ|283x283px|5 ngọn núi lửa trên vành đai: [[Núi lửa Mayon|Mayon, Krakatau (Krakatoa), Helens, Pinatubo, Garib]] **Vành đai lửa Thái Bình Dương**, được gọi đầy đủ là **Vành đai núi

💫 Chấn tiêu

nhỏ|240x240px|Chấn tiêu và chấn tâm của một trận động đất **Chấn tiêu **( [_hypókentron_] nghĩa là 'dưới trung tâm') là nguồn gốc của một trận động đất hay vụ nổ hạt nhân dưới bề mặt. Nó

💫 Seismit

nhỏ|Seismit cuối kỷ Ordovic ở bắc Kentucky. nhỏ|Seismit cuối kỷ Ordovic ở bắc Kentucky (nhìn gần hơn). **_Seismit_** là tầng đá trầm tích và cấu trúc bị biển đổi do rung lắc địa chấn. Nhà cổ sinh vật

💫 Tiền chấn

**Tiền chấn** là một trận động đất xảy ra trước một trận động đất lớn hơn (động đất chính) và có liên quan đến nó trong cả không gian và thời gian. Việc xác định một

💫 Sóng Love

nhỏ|300x300px|Cách sóng Love di chuyểnTrong động lực học sóng đàn hồi, **sóng Love**, được đặt tên theo tên của Augustus Edward Hough Love, là sóng mặt phân cực theo chiều ngang. Sóng Love là kết quả của sự giao

💫 Đứt gãy đẩy mù

Một trận **động đất đứt gãy đẩy mù** xảy ra dọc theo một đứt gãy nghịch mà không có dấu hiệu nào trên bề mặt Trái Đất, do đó gọi là "mù". Các đứt gãt như vậy

💫 Phổ gia tốc nền

thumb|Bản đồ tai biến dao động nền của [[Hawaii, dựa trên xác suất 2% trên 0.2 giây phổ gia tốc ở tần số 5 Hz trong 50 năm]] **Phổ gia tốc nền** (SA - Spectral

💫 Vành đai Anpơ

**Vành đai Alp**, **vành đai Anpơ** hay **hệ Alp-Himalaya**, **hệ Anpơ-Himalaya** là một tập hợp các dãy núi trải dài dọc theo rìa phía nam của đại lục Á-Âu. Vành đai này kéo dài từ

💫 Vũ khí kiến tạo gây động đất

**Vũ khí kiến tạo gây động đất** là một loại phương tiện có thể kiến tạo động đất dựa trên phương thức điều chuyển chế độ chuyển dịch mảng ở các đoạn đứt gãy, đã

💫 Máy đo lực căng

**Máy** **đo lực căng** là một dụng cụ được các nhà địa vật lý sử dụng để đo lường sự biến dạng của Trái đất. Máy đo độ căng tuyến tính đo sự thay đổi

💫 Thang đo Mercalli

**Thang đo Mercalli** là một loại thang để phân loại các cơn động đất dựa trên những thiệt hại khả kiến. ## Các mức cường độ Thang Mercalli có 12 mức điển hình cho cường

💫 Charles Francis Richter

nhỏ|phải|Charles Francis Richter **Charles Francis Richter** (26 tháng 4 năm 1900 – 20 tháng 4 năm 1985) là một nhà nghiên cứu địa chấn (động đất) sinh ra ở Hamilton, Ohio, Hoa Kỳ. Ông nổi

💫 Hóa lỏng đất

thumb|Một số hiệu ứng đất hóa lỏng trong [[Động đất Niigata 1964]] thumb|Đất hóa lỏng làm cống nổi lên trên bề mặt – [[Động đất Chūetsu 2004]] thumb|Liquefaction in Christchurch, New Zealand, during the [[2011

💫 Chấn tâm

nhỏ|Chấn tâm nằm trên bề mặt hành tinh, ngay trên tiêu điểm của [[động đất.]] **Chấn tâm** hay **tâm chấn** là điểm trên bề mặt hành tinh ngay phía trên nơi xảy ra chấn động

💫 Sóng cắt chia tách

**Sóng cắt chia tách**, còn được gọi là lưỡng chiết địa chấn, là hiện tượng xảy ra khi sóng cắt phân cực vào một môi trường dị hướng. Tia sóng cắt chia tách thành hai sóng cắt phân cực.

💫 Gia tốc nền cực đại

**Gia tốc nền cực đại** hay **gia tốc cực đại nền** (_Peak ground acceleration_-PGA) là giá trị gia tốc nền tối đa trong quá trình rung chuyển động đất tại một địa điểm. Gia tốc

💫 Cảnh báo sóng thần lớn (JMA)

**** là cấp độ cảnh báo sóng thần được Cục Khí tượng Nhật Bản ban hành khi cảnh báo sóng thần ở Nhật Bản vào ngày 7 tháng 3 năm 2013 và được coi là