Nhật Bản khoan thăm dò khu vực động đất

Cơ sở khoa học của cuộc thăm dò, có tên gọi chính thức là Japan Trench Fast Drilling Project, được nêu chi tiết trong một báo cáo năm 2009, khuyến khích khoan thăm dò các đường đứt gãy càng sớm càng tốt ngay sau các trận động đất có bề mặt đứt gẫy bị trượt đi hơn một mét. Trận động đất  Tohoku, lập kỷ lục mới về mức độ trượt bề mặt từng được ghi nhận – đến 50m – quả là một mục tiêu thăm dò lý tưởng.

“Sẽ rất nguy hại cho xã hội nếu chúng ta không nghiên cứu kỹ lưỡng hết sức có thể khu vực đứt gãy bị tác động bởi trận động đất khủng khiếp này”, ông Kiyoshi Suyehiro, Chủ tịch và Giám đốc điều hành Ban quản lý Integrated Ocean Drilling Program (IODP) nói. Sau khi thông qua đề xuất hồi tháng 9, giờ đây IODP khẳng định đã có nguồn tài chính cho tàu Chikyu lên đường vào tháng tư và khoan thăm dò tại địa điểm phía Nam tâm chấn cơn động đất (xem bản đồ).
 
“Đây là vấn đề cơ bản trong địa chấn học ở thời điểm này: làm thế nào mà đá có thể trượt đi hàng chục mét?”, James Mori, nhà địa chấn học tại Viện Nghiên cứu phòng chống thảm họa thuộc Đại học Kyoto, một đồng tác giả của bản báo cáo năm 2009 nói trên, cũng là đồng trưởng nhóm của cuộc khoan thăm dò tới, nói. Các nhà nghiên cứu cho rằng một phần quan trọng của câu trả lời là ở chỗ sự ổn định giữa các lớp đá, đất, và nước ở đường đứt gãy bị giảm mạnh trong quá trình xảy ra động đất  – bởi đá bị tan rã hoặc áp lực nước gia tăng, chẳng hạn –  nhưng chưa ai đo được tác động của hiện tượng này một cách chính xác.  Do ma sát tỏa  nhiệt, các dữ liệu chính xác về nhiệt độ sẽ giúp bổ sung cho những thiếu hụt trầm trọng về hiểu biết của chúng ta.

Các nhà nghiên cứu đã thử đo nhiệt độ dưới lòng đất sau ba trận động đất trên đất liền trước đây: trận động đất Kobe năm 1995, trận động đất Chi Chi ở Đài Loan năm 1999, và trận động đất Văn Xuyên ở Tứ Xuyên, Trung Quốc năm 2008. Nhưng những dự án đó mới chỉ đưa ra được một ít ghi nhận về nhiệt độ, và chỉ phát hiện sự tăng nhiệt ít ỏi hoặc không có kết quả gì – có thể là do nhiệt độ tăng quá ít để đo được, hoặc do kỹ thuật đo chưa chuẩn. “Một chủ đề trở đi trở lại là các đứt gãy thường có nhiệt độ thấp hơn lẽ ra chúng phải có”, bà Emily Brodsky thuộc Đại học California, Santa Cruz, thành viên của đoàn nghiên cứu, nói. Một cú trượt lớn sẽ  cho ta cơ hội tốt hơn để theo dõi sự tăng nhiệt có lên tới 0,5oC như mong đợi, bà cho biết. “Chúng ta cần nghiên cứu hiện tượng này ngay, và phải thật nhanh và chính xác”, bà nói.

Tàu Chikyu sẽ khoan 1km xuyên qua đứt gãy và thả một dây cảm ứng nhiệt vào dưới hố sâu. Bằng việc theo dõi nhiệt độ từ 1 tới 3 năm – dài hơn tất cả các cuộc nghiên cứu trước đây – các nhà khoa học sẽ có thể tính toán toàn bộ nhiệt lượng đã sinh ra trong cơn địa chấn. Nó cũng sẽ cho biết các lực giúp nào giữ ổn định giữa các tầng địa chất đã bị giảm trong qua trình dịch trượt, bổ sung thêm các mô hình còn thiếu về nguyên nhân gây động đất.

Việc khoan thăm dò sẽ không hề dễ dàng. Ở địa điểm dự kiến, đứt gãy Tohoku nằm cách mặt biển 7km và dưới vỏ trái đất khoảng 700 mét, vì thế cần phải khoan liên tiếp những mũi khoan lớn. Trước đây, mới chỉ có một mẫu vật nhỏ lõi trái đất được lấy lên từ độ sâu như vậy, còn hầu hết các mẫu vật lõi trái đất được lấy lên ở độ sâu cách mặt biển khoảng 6km hoặc ít hơn.