Sóng địa chấn

Sóng địa chấn là những dạng sóng năng lượng hình thành và lan truyền bởi sự va chấn của các lớp địa tầng khi xảy ra động đất. Sóng địa chấn có nhiều dạng với nhiều cách lan truyền khác nhau. Trong đó, có thể phân ra hai nhóm lớn: sóng khối (body wave) và sóng bề mặt (surface wave). Sóng khối có thể lan truyền trong các tầng đất phía sâu, còn sóng bề mặt chỉ có thể lan truyền ở lớp đất phía trên của vỏ quả đất.

1. Sóng khối

Khi động đất xảy ra, sóng khối di chuyển xuyên qua các lớp đất và truyền lên mặt đất. Sóng khối có tần số cao hơn và vận tốc lan truyền từ tâm chấn nhanh hơn sóng bề mặt. Có hai dạng sóng khối chính: 

Sóng P (P Waves)

P là viết tắt của “primary” có nghĩa là sóng sơ cấp. Đây là sóng địa chấn có vận tốc nhanh nhất, vì thế nó được ghi nhận sớm nhất khi có động đất xảy ra. Sóng P có thể di chuyển qua các lớp đá rắn và các lớp vật chất lỏng trong vỏ quả đất, như lớp mắc ma, nước biển hay nước ngầm. Sóng P truyền theo phương dọc, tương tự như sóng âm thanh. Sóng P còn được gọi là sóng nén (compression waves) vì tác dụng đẩy và kéo lên lớp đất đá. Hướng lan truyền của sóng P đặc trưng cho hướng phân tán năng lượng địa chấn.

Mặt phẳng truyền sóng P

Sóng P tỏa ra từ tâm chấn

Sóng S (S Waves)

S là viết tắt của “secondary” có nghĩa là sóng thứ cấp. Vận tốc lan truyền của sóng S nhỏ hơn sóng P, do đó sóng S được ghi nhận sau sóng P, và vì thế được gọi là sóng thứ cấp. Sóng S chỉ có thể lan truyền trong lớp đá rắn mà không thể di chuyển qua các lớp vật chất lỏng. Chính tính chất này của sóng S giúp các nhà địa chấn khẳng định lớp vỏ quả đất có chứa mắc ma. Sóng S truyền theo phương ngang, tức là vuông góc với phương truyền năng lượng địa chấn (cũng là phương của sóng P).

Mặt phẳng truyền sóng S

Sóng S lan truyền từ tâm chấn

2. Sóng bề mặt

Dạng sóng này có tần số thấp hơn sóng khối, chỉ di chuyển trong lớp đất phía trên sát mặt đất. Mặc dù dạng sóng này “đến” sau sóng khối, nhưng hầu như sóng bề mặt mới là nguyên nhân chính gây ra phá hoại nhà cửa trong các trận động đất. Khi tâm chấn ở độ sâu lớn, thì cường độ sóng cũng như nguy cơ phá hoại do sóng này gây ra mới giảm bớt.

Sóng Love (Love Waves)

Đây là dạng sóng đầu tiên của sóng bề mặt, được đặt tên theo nhà toán học người Anh A.E.H. Love, là người đầu tiên đề xuất mô hình toán học cho kiểu sóng này vào năm 1911. Sóng Love lan truyền theo phương ngang và có tốc độ nhanh nhất trong các sóng bề mặt. Sóng Love là nguyên nhân chủ yếu gây nên chuyển động ngang của bề mặt vỏ quả đất.

Sóng Rayleigh (Rayleigh Waves)

Đây là dạng thứ hai của sóng bề mặt, được đặt theo tên của Lord Rayleigh, người đã dùng công thức toán học tiên đoán sự tồn tại của dạng sóng này vào năm 1885. Sóng Rayleigh cuộn tròn dọc theo mặt đất, tương tự như sóng nước cuộn trên mặt biển. Vì thế, mặt đất bị di chuyển lên xuống, qua lại theo phương truyền của sóng này. Phần lớn sự rung lắc cảm nhận được trong các trận động đất là từ sóng Rayleigh, với cường độ lớn hơn tất cả các dạng sóng địa chấn khác.

Hiểu biết về sóng địa chấn giúp hình dung rõ ràng về cơ chế hoạt động và phá hoại của động đất gây ra đối với con người và nhà cửa. Những bài viết sau sẽ tiếp tục cung cấp những kiến thức khác về động đất.

Tuấn Nam (tổng hợp)

***************************************************************************************************hình Hình ảnh động minh họa cách lan truyền của các thành phần sóng địa chấn:

 

Nguồn http://trantuannam.wordpress.com

Sóng địa chấn có thể do thiên nhiên tạo ra (động đất, sóng thần, núi lửa) hay do nhân tạo như nổ mìn.

Thường thì 1 tác động rất nhỏ cũng tạo ra sóng như chúng ta dậm chân, nhưng đã gọi là sóng địa chấn thì thường phải có phạm vi ảnh hưởng lớn thì mới xét đến.

 

Sóng địa chấn có thể dùng để khảo sát lòng đất, thăm dò mỏ khoáng sản, người ta cũng dùng các dụng cụ thu sóng này để dự báo động đất, sóng thần, núi lửa

Posted in: Các khái niệm cơ bản, Ứng dụng - công nghệ