Động đất có bao nhiêu cấp độ, được tính như thế nào?

Gần 13h ngày 28/3, một trận động đất mạnh 7,7 độ xảy ra cách thành phố Sagaing ở miền trung Myanmar 16km về phía tây bắc, ở độ sâu 10km. Trận động đất lớn gây ảnh hưởng đến nhiều quốc gia Đông Nam Á, trong đó có Việt Nam.

Theo Cục Khảo sát Địa chất Mỹ (USGS), động đất độ mạnh 7.0-7.9 được gọi là "lớn" (major), với khả năng gây thiệt hại nghiêm trọng trên diện rộng, đặc biệt nếu gần khu vực đông dân cư. Cơ quan này cũng ước tính khả năng cao thiệt hại về người nằm trong khoảng 1.000-10.000, và thiệt hại kinh tế 1-10 tỷ USD.

Trên thực tế, trận động đất mạnh nhất từng được ghi nhận trong lịch sử xảy ra ở thành phố Valdivia, Chile, vào năm 1960, lên đến 9,5 độ. Đây là mức cao nhất mà con người từng đo được bằng thiết bị hiện đại.

Về mặt lý thuyết, không có giới hạn cho độ lớn của các trận động đất. Nhưng trên thực tế, các trận động đất vượt quá 9,5 độ rất hiếm vì phụ thuộc vào năng lượng giải phóng từ các đứt gãy địa chất, vốn có giới hạn vật lý.

Hiện nay, để đánh giá sức mạnh cũng như tác động của động đất, các nhà khoa học đã phát triển nhiều thang đo khác nhau. Trong đó, thang Richter và thang độ mạnh moment là hai hệ thống thang đo phổ biến nhất.

Thang đo Richter

Thang Richter (ký hiệu là ML), do Charles F. Richter phát triển năm 1935, ban đầu dùng để đo động đất địa phương tại California. Nó dựa trên biên độ (chiều cao) của sóng địa chấn lớn nhất ghi được trên kí tốc kế Wood-Anderson, sau khi điều chỉnh khoảng cách từ tâm chấn.

Thang Richter được tính theo logarit, nghĩa là mỗi cấp độ tăng thêm 1 đơn vị tương ứng với năng lượng giải phóng tăng lên khoảng 31,6 lần. Ví dụ, một trận động đất 6.0 Richter sẽ mạnh hơn gấp 31,6 lần so với trận 5.0 Richter về năng lượng giải phóng.

Theo USGS, có tới 1,4 triệu trận động đất trên 2 độ Richter mỗi năm, nhưng chỉ có 16 trận động đất đạt độ 7 trở lên. Thực tế là một trận động đất phải có cường độ từ 2 độ Richter trở lên thì con người đứng trên bề mặt mới cảm nhận được.

Tuy nhiên, hạn chế của thang Richter đó là không thể hiện chính xác các trận động đất lớn và xảy ra quá xa máy đo địa chấn. Theo Weather, giới hạn trên của thang đo này là khoảng 7 độ Richter, có nghĩa là đối với các trận động đất mạnh hơn mức này, kết quả đo gần như bị bão hòa (cho cùng giá trị).

Thang độ mạnh moment

Thang độ mạnh moment (ký hiệu là Mw) ra đời vào năm 1979 để kế tiếp thang Richter. Thang đo này được ưa chuộng, đặc biệt cho động đất lớn vì không bị bão hòa như thang Richter, nên chính xác hơn cho động đất độ mạnh 8 trở lên. Hiện thang moment là tiêu chuẩn toàn cầu, giúp đo lường chính xác hơn các sự kiện lớn.

Ví dụ, trận động đất Chile 1960, được coi là động đất mạnh nhất từng được loài người ghi lại có độ mạnh theo thang Richter là 8,6, nhưng độ mạnh moment là 9,5.

Thang moment cũng được tính theo logarit. Trận động đất có độ mạnh 7,7 sẽ lớn gấp hơn 5 lần so với trận có độ mạnh 7.

Để tách bạch, độ mạnh của động đất theo thang Richter thường được chú thích đơn vị là ML, còn thang moment thường chú thích là M, Mw hoặc Mwg.

Động đất được phân thành các loại: Vi động đất (M<2,0), động đất yếu (2,0≤M≤3,9), động đất nhẹ (4,0≤M≤4,9), động đất trung bình (5,0≤M≤5,9), động đất mạnh (6,0≤M≤6,9), động đất rất mạnh (7,0≤M≤7,9) và động đất hủy diệt (M≥8,0).

Tại Việt Nam, căn cứ tại Phụ lục IX ban hành kèm theo Quyết định 18/2021/QĐ-TTg quy định phân loại cường độ chấn động trên bề mặt được quy định như sau:

Thang Mercalli

Một công cụ đo lường động đất khác là thang Mercalli sửa đổi. Đây là thang đo dựa trên các hiệu ứng quan sát được từ động đất và mức độ cảm nhận những ảnh hưởng đó. Nó cũng được phát triển vào những năm 1930 và sử dụng các chữ số La Mã từ I đến XII để xác định mức độ dữ dội của một trận động đất, theo Seeker. Ví dụ:

- Động đất mức I: có cường độ rất yếu; không cảm nhận được, chỉ có thiết bị đo địa chấn ghi nhận; xảy ra hàn ngày trên thế giới.

- Động đất mức II: có cường độ yếu và được mô tả là "chỉ cảm thấy bởi một vài người đang nghỉ ngơi, đặc biệt là trên tầng cao của các tòa nhà".

- Động đất mức VI: là động đất mạnh và "cảm nhận được bởi tất cả mọi người, khiến nhiều người sợ hãi. Một số đồ đạc nặng bị dịch chuyển; một số trường hợp vữa thạch cao rơi xuống từ trần nhà, gây thiệt hại nhẹ".

- Động đất mức XII: cao nhất được mô tả là "gây thiệt hại toàn bộ; các vật thể bị hất lên không trung".

Thay vì gắn các con số vào logarit, cường độ của một trận động đất theo thang Mercalli sửa đổi có liên quan đến khoảng cách của ai đó hoặc thứ gì đó từ tâm chấn của trận động đất khi nó xảy ra. Điều này có nghĩa là bạn có thể nhận được các phép đo cường độ khác nhau tùy thuộc vào nơi bạn thực hiện phép đo. Loại đất mà người hoặc vật đang đứng trong thời gian xảy ra động đất cũng đóng một yếu tố rất lớn trong việc xác định cường độ của nó. Đất mềm rung lắc dữ dội hơn đất cứng.