ThienNhien.Net – Tháng 5/2008, một trong những trận động đất kinh khủng nhất, mạnh 7,9 độ richter đã xảy ra ở Tứ Xuyên, Trung Quốc làm nứt 298 km vỏ Trái Đất và cướp đi sinh mạng của 80.000 người. Sau đó, mọi chú ý đổ dồn vào Đập Zipingpu ở cách tâm chấn khoảng 5,5km. Nhiều nhà khoa học cho rằng nó đã góp phần gây nên trận động đất này.
Sự rung chuyển của bề mặt trái đất mà chúng ta gọi là động đất là một hiện tượng tự nhiên, xảy ra chủ yếu khi các phay đá ở dưới bề mặt Trái Đất dịch chuyển dọc theo các đường đứt gãy – nơi thạch quyển đã nứt. Khi các phay đá va chạm với nhau, mặt đất rung chuyển dữ dội.
Với tần suất ít hơn, động đất có thể xảy ra do các hiện tượng tự nhiên khác như núi lửa. Tuy nhiên, động đất cũng có thể xuất hiện do các hoạt động của con người, chẳng hạn: thử bom ngầm, sập hầm mỏ và tích nước hoặc xả nước hồ thủy điện.
Thủy điện là loại công trình có quy mô, có lượng nước tích tụ lớn, Ví dụ, đập Zipingpu cao 50 tầng, với hồ chứa có dung tích trên 1 triệu m3 nước. Sức nặng và độ trơn trượt của nước có thể đã châm ngòi cho trận động đất lịch sử năm 2008 ở Tứ Xuyên.
Giải thích cho vấn đề này một cách đơn giản như sau: đất ở lòng sông chỉ có thể chịu được lượng nước nhất định, khối nước đó gây áp lực lên lòng sông và ngấm vào lòng đất ở độ sâu nhất định tùy điều kiện tự nhiên và đặc tính của nước.
Khi xuất hiện một con đập trên sông, thể tích khối nước tại nơi xây đập thay đổi liên tục, nhiều khi thay đổi một cách đột ngột và ở biên độ lớn. Hậu quả thường gặp từ thay đổi này là sạt lở vì nước làm lỏng các cấu trúc đất đá, đồng thời sự tăng giảm lượng nước theo mùa cũng gây áp lực không ổn định lên mặt đất.
Có thể nhắc đến một trận lở đất khủng khiếp nhất trong lịch sử xảy ra tại miền Bắc Italia năm 1936. Một vụ sạt lở do 300 triệu m3 đá rơi xuống hồ Vaiont khiến nước dâng lên và nhấn chìm con đập cao 261m. Nước tràn ra từ con đập đã xóa sổ một ngôi làng có 2.500 cư dân.
Quay trở lại Trung Quốc, đã có hàng chục trận lở đất ở Trung Quốc được cho là do Đập Tam Hiệp gây ra. Năm 2003, chỉ 1 tháng sau khi hồ tích nước đã xảy ra một trận sạt lở đất khiến 14 người thiệt mạng. Sau đó, hàng loạt các vụ sạt lở xảy ra mỗi khi mực nước trong hồ tăng lên.
Nói chung, cơ chế mà đập thủy điện gây ra sạt lở hay động đất là giống nhau nhưng với động đất, lực tác động xuất hiện từ sâu trong lòng đất.
Hiện tượng động đất do đập thủy điện gây ra đến nay chưa được hiểu rõ nhưng có cơ chế hoạt động như sau: Khi đập được xây dựng và tích đầy nước ở hồ chứa, áp lực lên bề mặt Trái Đất tại địa điểm có con đập và hồ chứa gia tăng, khi mực nước hạ, áp lực giảm. Dao động này có thể tác động đến sự cân bằng vốn rất dễ tổn thương của tầng kiến tạo của vỏ Trái Đất và có thể làm cho nó dịch chuyển.
Bên cạnh đó, nước cũng góp phần tạo áp lực vì nó tràn vào và mở rộng các khe nứt trong đất, thậm chí sinh ra các khe nứt mới, tạo nên những bất ổn sâu trong lòng đất. Thêm nữa, khi càng ngấm sâu thì nước có thể tác động như một chất bôi trơn giữa các phay đá vốn ổn định tại chỗ nhờ ma sát khiến các phay đá dịch chuyển.
Tuy vậy, khi một trận động đất xảy ra, chưa thể kết luận rằng thủ phạm là đập thủy điện vì có nhiều yếu tố cần xem xét. Hiện giờ, mặc dù đã xác định được 730 trận động đất xảy ra vào năm đầu tiên đập Zipingpu đi vào hoạt động nhưng các nhà khoa học đều cùng quan điểm rằng cần phải nghiên cứu nhiều hơn nữa trước khi đi đến kết luận nó có phải là nguyên nhân gây ra trận động đất năm 2008 hay không.
Đập thủy điện một mình nó không gây ra động đất, nhưng nếu hội tụ với các yếu tố khác như đường đứt gãy không ổn định đã tồn tại từ trước đó và khi các điều kiện tại chỗ “chín muồi”, một con đập thủy điện có thể khiến động đất xảy ra sớm hơn và khủng khiếp hơn so với nó xảy ra tự nhiên.
Như vậy, việc xây dựng những công trình quy mô lớn như đập thủy điện trên đường đứt gãy là vô cùng nguy hiểm. Cũng chính vì thế mà rất nhiều nhà khoa học liên tiếp đưa ra các cảnh báo khi Đập Tam Hiệp được xây dựng trên các đường đứt gãy Jiuwanxi và Zigui-Badong. Một số nhà khoa học còn cho rằng việc con đập gây ra một trận động đất lớn như ở Tứ Xuyên vào năm 2008 chỉ là vấn đề về thời gian.
TP - Theo chuyên gia địa chất nước ta, động đất kích thích có thể xảy ra ở những vùng hồ chứa có dung tích đủ lớn. Thực tế này đã xảy ra ở hồ Hòa Bình.
Tiền phong phỏng vấn GS Nguyễn Đình Xuyên, Viện Vật lý Địa cầu, về rủi ro của hồ đập ở Việt Nam trước nguy cơ động đất.
Từ tình hình động đất ở tỉnh Tứ Xuyên ngày 12/5, một trong những địa phương có tiềm năng thủy điện và mật độ công trình thủy điện lớn nhất Trung Quốc, giáo sư có liên hệ gì với tình hình ở Việt Nam không?
Tôi không dám khẳng định các công trình thủy điện ở Tứ Xuyên đã gây ra trận động đất kinh hoàng ngày 12/5/2008.
Nhưng ảnh hưởng của nó tới môi trường địa chất trong khu vực, kích thích xảy ra các tai biến địa chất, trong đó có động đất, thì không có gì phải nghi ngờ. Hiện tượng đó gọi là “động đất kích thích bởi hồ chứa” [Reservoir Induced Earthquake].
Sự tồn tại các đứt gãy kiến tạo liên quan về thuỷ văn với hồ chứa và ứng suất kiến tạo ở đó, tích lũy đến mức tới hạn, được coi như những điều kiện cần.
Chưa khẳng định nhưng, qua những trường hợp đã biết, người ta nghiệm thấy rằng, các đặc trưng của hồ chứa như độ sâu, diện tích hồ, dung tích hồ,… cũng là những yếu tố có ảnh hưởng lớn.
Trong điều kiện địa chất thỏa mãn điều kiện cần, động đất kích thích mạnh nguy hiểm có thể xảy ra nếu thể tích nước trong hồ lớn hơn 1 tỷ mét khối, độ sâu lớn hơn 90 m, diện tích mặt thoáng lớn hơn 10 km2.
Ở nước ta việc xảy ra động đất kích thích ở những vùng hồ chứa lớn sau khi tích nước là hoàn toàn có khả năng. Nguy cơ này cũng đã được nghiên cứu đánh giá cho nhiều vùng hồ như: Hòa Bình, Sơn La, Lai Châu, Yaly… Thực tế cũng đã xảy ra ở vùng hồ Hòa Bình chỉ bốn tháng sau khi tích nước hồ chứa đến cao trình 86m. Đó là trận động đất mạnh 4,9 độ richter ngày 23/5/1989.
Nhưng tôi tin rằng, động đất kích thích nếu xảy ra cũng sẽ không mạnh hơn ngưỡng đã dự đoán; cụ thể là ngưỡng 5,2 độ richter ở vùng hồ Hòa Bình, 5,8 độ richter ở vùng hồ Sơn La, 6,0 độ richter ở vùng hồ Lai Châu, và 5,3 độ richter ở vùng hồ Yaly…
Giáo sư đánh giá thế nào về việc xây dựng một loạt công trình thủy điện lớn trên sông Đà, một trong những khu vực có nguy cơ động đất lớn nhất ở Việt Nam?
Động đất kích thích từng xảy ra ở rất nhiều vùng hồ trên thế giới. Có thể kể đến các trận động đất mạnh 6,2 độ richter, gây cường độ động đất mạnh cấp 8 ở khu vực công trình thủy điện Koyna [Ấn Độ] năm 1963; động đất mạnh 6,3 độ richter, cường độ cấp 8 ở khu vực thuỷ điện Kariba [Zambia] năm 1962...
Lưu vực sông Đà nằm trong vùng uốn nếp tây bắc Việt Nam, nơi hội đủ các điều kiện phát sinh động đất kích thích. Vấn đề động đất kích thích luôn được chú ý nghiên cứu khi thiết kế xây dựng các công trình thuỷ điện lớn.
Thí dụ, trong nghiên cứu khả thi công trình thủy điện Hòa Bình, khả năng xảy ra động đất kích thích cũng được dự đoán cả về độ lớn và vị trí phát sinh.
Chẳng hạn, dự đoán động đất địa phương mạnh 5,2 độ richter có thể xảy ra trên đứt gãy Chợ Bờ ở phía tây đập Hòa Bình mà tác nhân là hồ chứa Hòa Bình được tích nước. Thực tế chứng minh tính đúng đắn của các dự đoán đó.
Nghiên cứu cũng được thực hiện đối với các công trình thủy điện Yaly, Sơn La, Lai Châu và các công trình khác. Động đất kích thích có thể xảy ra khi tích nước các hồ chứa.
Nhưng tôi tin vào kết quả của các nghiên cứu đã tiến hành và các công trình của chúng ta sẽ chịu đựng được những trận động đất kích thích mạnh nhất có khả năng xảy ra như đã dự đoán và áp dụng các giải pháp kháng chấn.
Nhưng một khi nhà máy thủy điện Sơn La và sau này là Lai Châu đi vào hoạt động, ba hồ chứa lớn là Sơn La, Lai Châu, và Hòa Bình hiện nay sẽ tạo nên một áp lực thủy lực tổng hợp hẳn sẽ khác với áp lực của từng hồ chứa riêng biệt?
Tây bắc Việt Nam là vùng uốn nếp, tạo núi, một vùng hoạt động kiến tạo mạnh, phân dị, vỏ trái đất bị chia cắt mạnh bởi một mạng lưới các đứt gãy sâu hoạt động. Một trong các hậu quả của bình đồ kiến tạo như thế là một chế độ hoạt động động đất tích cực, cao nhất trên lãnh thổ nước ta.
Như tôi vừa nói, ở đây hội đủ các điều kiện phát sinh động đất kích thích khi xây dựng các hồ chứa lớn như Hòa Bình, Sơn La, Lai Châu. Các tính toán của chúng tôi cho thấy các hồ chứa nói trên khi tích đầy nước sẽ gây ứng suất gia tăng 3 - 5 bar, xấp xỉ một phần trăm ứng suất phá hủy đá núi, ở độ sâu 3 km. Ứng suất gia tăng rất nhỏ nhưng có thể kích thích xảy ra dịch trượt [động đất] ở những nơi ứng suất kiến tạo đã được tích lũy đến mức tới hạn.
Cám ơn giáo sư
Động đất kích thích mạnh ở các khu vực hồ chứa chỉ xảy ra trong những điều kiện địa chất nhất định. Các nhà nghiên cứu như N.I. Nicolaev [1977], D.S. Carder [1970]…, coi động đất kích thích là sự giải phóng sớm ứng suất kiến tạo tự nhiên đã được tích luỹ đến mức tới hạn, dưới tác động của một tác nhân nào đó như áp lực cột nước trong hồ chứa, biến dạng đáy hồ gây ra bởi sự biến động mực nước…, và bằng một cơ chế nào đó như làm tăng ứng suất kiến tạo, áp suất lỗ rỗng, giảm ma sát ở các mặt trượt do nước thấm sâu vào lòng đất.