Khoa học tìm ra 'hệ thống phanh' tự nhiên giúp ngăn các trận động đất lớn

Một nghiên cứu quốc tế mang tính đột phá mới đây không chỉ giúp giải mã cơ chế tự động ngăn chặn sự lan rộng của các trận động đất lớn, mà còn mở ra một hướng tiếp cận hoàn toàn mới trong việc dự báo và giảm thiểu rủi ro địa chấn trên quy mô toàn cầu.

Tâm điểm của nghiên cứu là Đứt gãy Gofar, một đứt gãy dưới đáy Thái Bình Dương, cách bờ biển Ecuador khoảng 1.600 km. Suốt 30 năm qua, khu vực này luôn là một hiện tượng kỳ lạ khiến giới khoa học vô cùng bối rối. 

Thông thường, động đất mang bản chất rất khó lường và không thể dự đoán trước. Tuy nhiên, tại đứt gãy Gofar, các trận động đất mạnh cấp 6 lại liên tục xảy ra theo một chu kỳ đều đặn từ 5 đến 6 năm một lần, với vị trí và cường độ gần như trùng khớp hoàn toàn. 

Để tìm ra lời giải đáp, một nhóm nghiên cứu quốc tế do Tiến sĩ Jianhua Gong từ Đại học Indiana (Mỹ) dẫn dắt đã tiến hành phân tích chuyên sâu và công bố kết quả trên tạp chí khoa học uy tín Science.

Nhằm thu thập được nguồn dữ liệu chi tiết, các nhà khoa học đã thực hiện 2 đợt thí nghiệm quy mô lớn bằng cách đặt các máy đo địa chấn dưới đáy biển vào năm 2008 và trong giai đoạn từ năm 2019 đến năm 2022. Qua đó, họ đã ghi nhận thành công thông tin của hàng chục nghìn trận rung chấn nhỏ diễn ra xung quanh hai chu kỳ động đất lớn. 

Kết quả phân tích cho thấy, xen kẽ giữa các đoạn đứt gãy thường xuyên gây chấn động mạnh là những "vùng rào cản" vô cùng đặc biệt. Trước khi một trận động đất lớn bùng phát, những khu vực rào cản này hoạt động rất mạnh mẽ với hàng loạt rung chấn nhỏ liên tiếp. 

Tuy nhiên, ngay sau khi trận động đất chính kết thúc, chúng lại lập tức trở nên yên ắng gần như hoàn toàn. Hiện tượng này lặp đi lặp lại một cách nhất quán qua 2 chu kỳ cách nhau tới 12 năm, giúp các nhà nghiên cứu xác định được cơ chế vận hành thực sự của chúng.

Theo công bố từ nghiên cứu, những vùng rào cản này không phải là những khối đá đặc chắc nguyên khối, mà thực chất là một hệ thống đứt gãy phức tạp. Tại đây, vết nứt chính bị phân tách thành nhiều nhánh nhỏ với khoảng lệch ngang dao động từ 100 đến 400 mét. 

Cấu trúc đặc thù này cho phép nước biển thẩm thấu sâu vào bên trong hệ thống khe nứt xốp. Khi sóng đứt gãy từ một trận động đất lớn lao đến, áp suất chất lỏng trong đá bị giảm đột ngột, kích hoạt một quá trình vật lý gọi là "củng cố giãn nở" khiến đất đá tạm thời trở nên cứng hơn. 

Hiệu ứng này hoạt động như một "hệ thống phanh" tự nhiên, chặn đứng đà lan truyền của đứt gãy địa chấn trước khi nó kịp phát triển thành một thảm họa tàn khốc hơn. Tiến sĩ Gong chia sẻ, dù giới khoa học đã biết đến sự tồn tại của các rào cản này từ lâu, cấu tạo thực sự của chúng và lý do tại sao chúng ngăn chặn động đất một cách đáng tin cậy qua từng chu kỳ đến nay mới được làm rõ.

Về mặt địa chất, đứt gãy Gofar nằm ngay ranh giới giữa 2 mảng kiến tạo Thái Bình Dương và Nazca, nơi 2 mảng này trượt ngang qua nhau với tốc độ khoảng 14 cm mỗi năm. Dù nằm xa đất liền và ít có nguy cơ gây thiệt hại trực tiếp đến con người, phát hiện này lại mang một ý nghĩa khoa học vô cùng quan trọng trên quy mô toàn cầu. 

Các đứt gãy biến dạng có tính chất tương tự như Gofar hiện diện ở rất nhiều vùng đại dương khác trên thế giới. Việc thấu hiểu cơ chế "phanh" tự nhiên này giúp giải thích lý do tại sao nhiều trận động đất dưới đáy biển thường dừng lại ở một giới hạn nhất định mà không đạt đến quy mô tối đa như điều kiện địa chất cho phép.

Được tài trợ bởi Quỹ Khoa học Quốc gia Mỹ và Hội đồng Nghiên cứu Khoa học Tự nhiên và Kỹ thuật Canada, công trình nghiên cứu đánh dấu một bước tiến vượt bậc của ngành khoa học Trái Đất trong việc giải mã một trong những bí ẩn tự nhiên lâu năm nhất.

Trong tương lai, các nhà nghiên cứu hy vọng kết quả này sẽ góp phần cải thiện đáng kể các mô hình dự báo động đất, đặc biệt là tại những vùng đứt gãy nằm gần các khu vực bờ biển đông đúc dân cư.