“Vệ tinh ghi lại cách đĩa San Andreas di chuyển”

Bạn không thể dự đoán một trận động đất. Nhưng bạn có thể nhận được một số thông tin về những gì đang diễn ra thông qua hoạt động địa chấn. Điều này có thể được thực hiện với các thiết bị theo dõi GPS có độ chính xác cao được đặt tại chỗ — nhưng như một nghiên cứu mới cho thấy, nó cũng có thể được thực hiện với radar vệ tinh.

Đại nạn kiến ​​tạo

Bề mặt hành tinh của chúng ta (vỏ trái đất) không phải là một lớp vỏ liên tục. Nó bị nứt thành nhiều phần mà chúng ta gọi là ‘các mảng kiến ​​tạo’. Các mảng kiến ​​tạo di chuyển xung quanh và khi chúng tương tác với nhau, chúng có thể tạo ra những trận động đất nghiêm trọng. Đây chính xác là những gì đã xảy ra trên lỗi San Andreas.

Đôi khi, các mảng kiến ​​tạo va chạm với nhau; những lần khác, họ tránh xa nhau. Trong trường hợp của San Andreas, các mảng Thái Bình Dương và Bắc Mỹ giao nhau. Khi chúng trượt, chúng tạo ra lực ma sát và lực căng. Khi sự căng thẳng này được giải phóng — bang, bạn sẽ có một trận động đất. Điều này được gọi là thiệt hại biến đổi.

Trong nghiên cứu cụ thể này, các nhà nghiên cứu tập trung vào Đứt gãy Calaveras, phân nhánh của San Andreas. Cả hai lỗi đều trượt với tốc độ thay đổi. Tác giả nghiên cứu Yuexin Li lưu ý: “Thật bất thường khi quan sát thấy hai lỗi leo núi rất gần nhau”. Li là một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Phòng thí nghiệm địa chấn Berkeley.

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng InSAR (Radar khẩu độ tổng hợp giao thoa kế) – một kỹ thuật lập bản đồ biến dạng đất bằng cách sử dụng hình ảnh radar của bề mặt Trái đất. Những hình ảnh này có thể được thu thập từ vệ tinh. Phương pháp này sử dụng hai hoặc nhiều hình ảnh radar khẩu độ tổng hợp (SAR) để tạo bản đồ biến dạng bề mặt hoặc mô hình độ cao kỹ thuật số, cung cấp các phép đo chính xác về những thay đổi trên bề mặt Trái đất.

vệ tinh radar

Phương pháp này bắt đầu với các vệ tinh được trang bị thiết bị SAR gửi tín hiệu radar về bề mặt Trái đất. Tín hiệu này sau đó được phản hồi lại vệ tinh và được ghi lại. Quá trình này được lặp lại vào những thời điểm khác nhau để thu được nhiều hình ảnh của cùng một khu vực.

Vệ tinh ghi lại các thông số radar khác nhau, bao gồm cả pha sóng. Độ lệch pha giữa các tín hiệu radar từ hai hình ảnh sau đó được tính toán. Độ lệch pha này được sử dụng để tạo giao thoa kế, là một loại bản đồ cho thấy chuyển động tương đối của mặt đất giữa thời điểm hai hình ảnh được chụp.

Li và các đồng nghiệp đã sử dụng chuỗi hình ảnh radar thời gian có độ phân giải cao do vệ tinh Sentinel-1 thu được trong khoảng thời gian 5 năm, từ 2015 đến 2020. Họ đã tạo ra một bản đồ các chuyển động nhỏ, theo tỷ lệ milimét mỗi năm, cho thấy chuyển động nào các khu vực xung quanh lỗi đang di chuyển và lực lượng nào thúc đẩy anh ta. Họ cũng chỉ ra rằng phương pháp này có thể xác định các khoảng thời gian khi động đất mạnh lên hoặc yếu đi.

“Chúng tôi phát hiện ra rằng tốc độ leo đứt gãy được kiểm soát bậc nhất bởi hình dạng đứt gãy và kiến ​​tạo khu vực. Ngoài ra, chúng tôi đã quan sát thấy tốc độ leo đứt gãy chậm lại trong giai đoạn 2016–2018 tại SAF, được xác nhận bằng phân tích các cụm động đất nhỏ và các trận động đất lặp đi lặp lại có dạng sóng gần như cùng một cơn địa chấn,” tác giả nói.

“Điều này có thể chỉ ra rằng SAF rất nhạy cảm với các nhiễu loạn tải nhỏ. Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy các kỹ thuật viễn thám có khả năng theo dõi biến dạng mặt đất quy mô lớn với độ chính xác về không gian và thời gian tốt, điều này rất quan trọng để theo dõi hành vi trượt của lỗi và đánh giá địa chấn nguy hiểm. . . “

Việc sử dụng InSAR đã cung cấp cái nhìn sâu sắc có giá trị về động lực học phức tạp của các đứt gãy San Andreas và Calaveras, cho thấy các chuyển động tinh vi ở quy mô milimet xảy ra theo thời gian. Những phát hiện này nhấn mạnh mức độ nhạy cảm của những đứt gãy này đối với những xáo trộn thậm chí nhỏ, nhấn mạnh sự cần thiết phải tiếp tục theo dõi để hiểu rõ hơn và có khả năng giảm rủi ro địa chấn mà chúng gây ra.

Cuối cùng, điều này cho thấy dữ liệu vệ tinh có thể là một công cụ tuyệt vời để theo dõi hoạt động địa chấn tiếp theo, giúp chúng ta chuẩn bị tốt hơn cho các trận động đất.

Đó là một lời nhắc nhở rằng mặc dù chúng tôi có thể không dự đoán được động đất, nhưng chúng tôi vẫn tiếp tục cải thiện khả năng theo dõi và hiểu các lực gây ra chúng. Khi tinh chỉnh các kỹ thuật viễn thám này, chúng ta có thể hy vọng có được bức tranh chi tiết hơn về hoạt động địa chấn của hành tinh chúng ta, góp phần vào những nỗ lực không ngừng của chúng ta nhằm bảo vệ các cộng đồng sống ở các khu vực dễ bị động đất.

Tham khảo tạp chí: Li et al (2023). Sự biến đổi không gian và thời gian của biến dạng bề mặt, tốc độ leo nông và sự phân tách trượt giữa các đứt gãy San Andreas và Nam Calaveras. Trái đất rắn JGR.