Vì sao vành đai lửa Thái Bình Dương thường xảy ra động đất?

Nhân viên cứu hộ đứng gần một tòa nhà nghiên sau trận động đất ở Hoa Liên, Đài Loan vào ngày 3/4. Ảnh: Lai/AP

Lý do là vì chúng nằm trong khu vực Vành đai lửa Thái Bình Dương. Nơi đây thường xảy ra các trận động đất lớn, có nhiều núi lửa bao quanh vòng lòng chảo Thái Bình Dương. Vành đai này dài 40.000 km, rải rác một số địa điểm hoạt động địa chấn.

Nếu nhìn từ ngoài không gian, Vành đai lửa tạo thành hình móng ngựa. Một chuỗi 452 ngọn núi lửa trải dài từ mũi phía Nam của Nam Mỹ, dọc theo bờ biển Bắc Mỹ, tiếp tục chạy qua Quần đảo Aleutian đến Bán đảo Kamchatka. Sau đó, nó hướng về phía Nam, ở ngoài khơi bờ biển Đông Á, chạy qua Nhật Bản. Tại Đông Nam Á, nó chạy về phía Đông qua các hòn đảo Sumatra và Java của Indonesia, qua Papua New Guinea, rồi lại chạy theo hướng Nam tới New Zealand. Tuy nhiên, một số núi lửa đang hoạt động và không hoạt động ở Nam Cực đã đóng lại cái vòng này.

Vành đai lửa là kết quả của các mảng kiến tạo – những mảng khổng lồ của lớp vỏ Trái đất, chúng khớp vào với nhau giống như các mảnh ghép. Những mảng kiến tạo không nằm yên một chỗ mà chúng liên tục di chuyển (với tốc độ vô cùng chậm chạp, chỉ 3-5cm/ năm) trên lớp đá rắn, nóng chảy được gọi là lớp manti. Đôi khi, những mảng này va chạm, tách ra hoặc trượt cạnh nhau. Những chuyển động này dẫn tới hoạt động núi lửa và địa chấn dữ dội.

Các mảng kiến tạo va chạm vào nhau sẽ tạo ra sự hút chìm, khi đó các mảng hội tụ và mảng này bị ép xuống dưới mảng kia. Chuyển động này của đáy đại dương tạo thành “sự chuyển hóa khoáng chất”, dẫn tới magma tan chảy và đông đặc lại – núi lửa hình thành như vậy đấy. Về cơ bản, khi một mảng đại dương chìm xuống bị đẩy vào một mảng lớp phủ nóng hơn, nó sẽ nóng lên, các nguyên tố dễ bay hơi trộn lẫn vào và điều này tạo ra magma. Sau đó, magma dâng lên qua mảng kiến tạo nằm trên và phun trào lên bề mặt.

Tuy nhiên, nếu mảng kiến tạo nằm trên là đại dương, nó có thể tạo ra một chuỗi các đảo núi lửa như Marianas. Đây cũng là nơi xuất hiện những rãnh sâu nhất (có nơi sâu tới tới 11km) dưới đáy đại dương, cùng những trận động đất sâu nhất Trái đất. Và khi mảng kiến tạo nằm dưới giải phóng sức căng, động đất sẽ xảy ra. Hầu hết các hoạt động địa chấn này xảy ra dưới đáy biển.

Có một ngoại lệ nằm ở ranh giới lục địa giữa mảng Thái Bình Dương và mảng Bắc Mỹ, nơi đây được gọi là vết đứt gãy San Andreas. Đây là một ranh giới biến đổi, các mảng kiến tạo trượt cạnh nhau, tạo ra ma sát dẫn tới động đất.

“Vòng tròn núi lửa vĩ đại bao quanh Thái Bình Dương” lần đầu được ghi chép trong đầu thế kỷ 19, đường đi của nó qua các lục địa và chuỗi đảo được mô tả chi tiết trong ấn bản tháng 7/1878 của tạp chí Scientific American. Chỉ trong 220 năm qua, khu vực này đã xảy ra nhiều thảm họa thiên nhiên thảm khốc, chẳng hạn như vụ phun trào núi lửa Tambora vào năm 1815. Vụ phun trào lớn nhất trong lịch sử hiện đại này đã tản ra tro bụi dày tới nỗi khiến nhiệt độ toàn cầu hạ thấp, gây ra thời tiết cực đoan và mất mùa.

Các nhà địa chất học đã tìm thấy bằng chứng về gần 1000 ngọn núi lửa tiền sử hoạt động dọc theo Vành đai lửa trong 12.000 năm qua. Vào ngày 15/1/2022, núi lửa Hunga Tonga–Hunga Ha’apai thuộc đảo quốc Tonga ở Nam Thái Bình Dương đã phun trào dữ dội, gây ra cột hơi nước cao 58km và nhanh chóng hủy hoại 5% tầng ozone. Đây là vụ phun trào lớn nhất từng được ghi nhận trong bầu khí quyển bằng thiết bị hiện đại.

Tuy nhiên, các hoạt động núi lửa dọc theo Vành đai lửa cũng sản sinh ra các mảnh đất mới. Chẳng hạn, một núi lửa trẻ tên là Nishinoshima đã nổi lên ngoài khơi Nhật Bản. Nó đã mở rộng diện tích sau một vụ phun trào vào năm 2013 và bành trướng mạnh mẽ vào tháng 6/2020.

Khoảng 90% trận động đất, và 80% những trận động đất lớn nhất, xảy ra tại Vành đai lửa. Kể từ khi thiết bị đo cường độ động đất ra đời vào những năm 1930, bốn trong số những trận động đất mạnh nhất đã xảy ra tại Vành đai lửa. Năm 1952, một trận động đất mạnh 9 độ richter đã xảy ra tại Bán đảo Kamchatka ở Nga. Trận động đất Valdivia ở Chile vào năm 1960 có cường độ cực mạnh là 9,4 tới 9,6 độ richter. Bốn năm sau đó, Alaska hứng chịu trận động đất 9,2 độ richter.

Và hẳn mọi người chưa quên trận động đất Tohoku mạnh 9,1 độ richter tại Nhật Bản vào năm 2011. Cả thế giới đã kinh hoàng chứng kiến những vùng đất ven biển rộng lớn và các cộng đồng dân cư gần Sendai bị nhấn chìm trong một cơn sóng thần do trận động đất ngoài khơi gây ra. Thảm họa này đã cướp đi sinh mạng của khoảng 20.000 người, hủy hoại nhiều công trình nhà ở, dẫn tới sự cố rò rỉ phóng xạ nghiêm trọng tại Nhà máy điện hạt nhân Fukushima Daiichi. Ảnh hưởng của sự cố vẫn kéo dài tới ngày nay và người dân nước này vẫn phải tiếp tục khắc phục trong hàng thập niên nữa, với kế hoạch dài hơi xả nước thải hạt nhân từ nhà máy này ra Thái Bình Dương.

Để giảm thiểu thiệt hại do thiên tai gây ra, nhiều nước trong khu vực này đã xây dựng các hệ thống cảnh báo động đất và sóng thần như Nhật Bản, Trung Quốc, Đài Loan, Mexico, Mỹ... Những hệ thống này có thể nhanh chóng phát hiện điều bất thường và cung cấp cảnh báo cho chính phủ cùng người dân để thực hiện các biện pháp cần thiết như di tản.

Hiện nay, Nhật Bản là nước có hệ thống cảnh báo phức tạp nhất trên thế giới. Nước này đã xây dựng mạng lưới dày đặc các thiết bị đo địa chấn để nhanh chóng phát hiện động đất. Họ đã đưa ra cảnh báo công khai từ năm 2007. Nhật Bản còn xây dựng một ứng dụng miễn phí có tên là YureKuru Call (có nghĩa là Thông báo động đất đang tới). Hệ thống kết hợp cảnh báo động đất và sóng thần trên toàn quốc đã được triển khai từ trước khi trận động đất và sóng thần Tohoku diễn ra, đưa ra cảnh báo sóng thần cấp cao nhất tới khu vực mục tiêu chỉ trong vòng 3 phút sau trận động đất.