Đường đứt gãy nguy hiểm nhất California vừa trở nên tồi tệ hơn

Ngay lúc này, khi bạn đang đọc những dòng này, hai tảng đá khổng lồ đang bị kẹt chặt vào nhau bên dưới các con phố của Oakland, California. Nghe thì có vẻ chẳng là gì đối với một người không chuẩn bị. Nhưng vấn đề là chúng đang ngày càng ép chặt hơn theo từng năm. Tích chữ năng lượng như một chiếc lò xo đã cuộn lại suốt hơn 150 năm qua. Cách mặt đất khoảng chừng 9 mét, ngay bên dưới những vịa hè nơi mọi người dắt chó đi dạo và mua cà phê sáng, một chiếc đồng hồ địa chất đã hết giờ. Và các nhà khoa học giờ đây đã biết với độ chính xác đáng lo ngại về chính xác những gì sẽ xảy ra khi nó cuối cùng cũng bung ra. Đây chính là câu chuyện kể về đất gãy Hayward, một trong những đường đất gãy địa chất nguy hiểm nhất nước Mỹ. Cùng với những mô phỏng máy tính phi thường, cuối cùng cũng phát hóa nên một bức tranh toàn cảnh chi tiết về những gì trận động đất lớn tiếp theo sẽ gây ra cho hàng triệu người dân nơi đây. Hãy bắt đầu với chính vết đất gãy này, bởi vì đất gãy Hayward không phải là một điều kỳ lạ địa chất xa xôi nào đó ẩn mình ngoài vùng hoang dã. Nó kéo dài khoảng 119 km xuyên qua trung tâm vùng East Bay của California, ngay bên dưới các khu dân cư, trường học, bệnh viện và đường cao tốc ở những thành phố như Oakland và Berkeley. Hơn 2 triệu người đang sinh sống hoặc làm việc dọc theo đường đi của nó và theo sự đồng thuận của giới khoa học, nó đã quá hạn xảy ra động đất lớn. Lần cuối cùng đất gãy Hayward tạo ra một vết nước lớn là vào năm 1868. Trận động đất đó được ước tính có cường độ 7 độ Richter đã gây tàn phá nặng nề theo tiêu chuẩn của thời điểm đó. Nó đã san phẳng các tòa nhà khắp Hayward và làm rung chuyển tận đến San Francisco. Nhưng điều khiến tình hình ngày nay trở nên nghiêm trọng hơn rất nhiều là đây. Tru kỳ trung bình giữa các trận động đất lớn của đất gãy này là khoảng 140 năm Hiện tại, chúng ta đã vượt qua hơn 100 năm, 10 năm kể từ lần đất gãy cuối cùng đó. Không chỉ là thời gian đã hết, mà nó còn hết từ hơn một thập kỷ trước rồi. Những con số từ cơ quan khảo sát địa chất Hoa Kỳ đã làm điều này trở nên cụ thể. Có khoảng một phần ba khả năng xảy ra một trận động đất có cường độ 4,67 độ Richter trở lên trên đất gãy này trong vòng 30 năm tới. Nhưng đất gãy Hayward không hoạt động một mình. Khi các nhà khoa học tính đến các đất gãy liên kết trong khu vực bao gồm cả đất gãy Rogers Creek gần đó ở phía Bắc sát xuất xảy ra một trận nước gãy lớn ở đâu đó trong hệ thống này tăng lên 72% vào năm 2043. Đó không phải là một giả thuyết xa vời. Đó gần như là điều chắc chắn sẽ xảy ra trong suốt cuộc đời của hầu hết mọi người. Vậy chính xác điều gì sẽ xảy ra khi nó bị đất gãy? Trong nhiều thập kỷ, câu trả lời thành thật là chúng tôi không hoàn toàn chắc chắn. Các mô hình động đất tổng quát đã tồn tại nhưng địa chất của khu vực vịnh rất phức tạp là sự pha trộn giữa đá cứng, chầm tích mềm, các bồn trũng sâu và các dãy đồi. Và việc dự đoán cách sóng địa chấn di chuyển qua mê cung đó đã vượt qua khả năng tính toán sẵn có. Điều đó đã thay đổi gần đây. Các nhà nghiên cứu tại Phòng Thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore và Phòng Thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley đã sử dụng một số siêu máy tính mạnh nhất thế giới để chạy 50 mô phỏng riêng biệt về một trận động đất mạnh 7 độ sảy ra trên đứt gãy Hayward. Mỗi mô phỏng thay đổi các chi tiết như chính xác điểm bắt đầu của vết nước, cách chuyển động trượt lan rộng trên bề mặt đứt gãy và tốc độ lan truyền của sự đứt gãy. Kết quả không phải là một dự đoán duy nhất mà là một bản đồ phong phú, chi tiết về các khả năng cho thấy không chỉ nơi nào sẽ xảy ra rung lắc mà còn mức độ dữ dội, thời gian kéo dài và lý do tại sao một số khu dân cư lại đối mặt với rủi ro cao hơn nhiều so với những nơi khác. Những gì họ phát hiện ra nên làm thay đổi cách mỗi cư dân vùng vịnh suy nghĩ về nơi mình đang sống. Điều quan trọng nhất rút ra từ các mô phỏng này là mặt đất không rung lắc như nhau ở mọi nơi, vị trí có ý nghĩa vô cùng lớn và sự khác biệt là rất rõ ràng. Hãy lấy ví dụ về vùng đồi phía đông, những nơi như Orinda và Moraga. Những cộng đồng này nằm trên các lớp đá trầm tích mềm hơn và địa chất đó hoạt động như một bộ khuếch đạn. Trong một trận động đất lớn trên đất gãi Hayward, rung lắc ở những khu vực này có thể mạnh hơn tới 50% so với các khu phía Tây nằm trên nền đá góc rắn chắc. Đó không phải là một sai số làm tròn, đó là sự khác biệt giữa một tòa nhà còn đứng vững và một tòa nhà bị sụp đổ. Và còn có thung lùng Livermore, nơi phải đối mặt với một vấn đề khác nhưng cũng nghiêm trọng không kém. Thung lùng này nằm trong một bồn địa địa chất và sóng địa chấn có những hành vi kỳ lạ bên trong các bồn địa. Chúng rội qua rội lại, bị mắc kẹt giữa các vách bồn địa, không thể thoát ra ngoài. Thay vì rung lắc chỉ kéo dài vài giây như bình thường, các mô phỏng cho thấy nó có thể tiếp diễn hơn 2 phút ở Livermore. 2 phút rung lắc dữ dội liên tục. Đối với các đường ống, nhà kho và cơ sở hạ tầng công nghiệp, thời gian rung lắc kéo dài như vậy có thể gây thảm họa. Ở Oakland và Berkeley, ngay trên đường đứt gãy, mối nguy chính đến từ cái mà các nhà khoa học gọi là sung định hướng. Khi một sung bị đứt gãy, vết nứt không xảy ra cùng lúc. Nó chạy dọc theo đường đứt gãy và khi làm như vậy, nó phóng ra những đợt năng lượng tập trung về phía chức giống như một làn sóng từ một nguồn đang di chuyển. Các cộng đồng nằm trực tiếp trên đường đi của lực đẩy đó sẽ bị tấn công bởi những sung mạnh, sắc nét, đặc biệt nguy hiểm đối với các tòa nhà cao tầng. Các tòa nhà trọc trời và cao ốc tại những thành phố này đối mặt với rủi ro cao nhất từ hiện tượng này. Với gia tốc nền đất có thể đã tới mức tương đương toàn bộ lực hấp dẫn, đủ để làm sụp đổ những công trình không được thiết kế để chống lại mối đe dọa cụ thể này. Trong khi đó, ở phía tây của khu vực Vịnh, nơi có lớp đá nền Franciscan cứng, tình hình lại khác biệt rõ rệt. Gia tốc nền đất ở đó có thể thấp hơn từ 20 đến 50% so với các khu vực có nguy cơ cao nhất. Bản thân San Francisco chắc chắn sẽ cảm nhận được trận độc đất, nhưng khoảng cách và nền địa chất rắn chắc mang lại sự bảo vệ đáng kể. Điều này không có nghĩa là các khu dân cư phía tây hoàn toàn an toàn. Nó chỉ có nghĩa là, nói một cách tương đối, họ an toàn hơn. Để hiểu tại sao địa chất lại tạo ra sự khác biệt rõ rệt như vậy, chúng ta cần xem xét cách sóng địa chấn thực sự di chuyển như thế nào. Khi một đứt gãy bị nước vỡ, nó phát ra các sóng lan tỏa ra mọi hướng, giống như khi bạn thả một viên đá xuống ao nước. Nhưng khác với nước, mặt đất không đồng nhất. Đá gốc cứng truyền các sóng đó một cách nhanh chóng và hiệu quả, nên năng lượng đi qua mà không bị giữ lại lâu. Trong một diễn biến ngược lại, trầm tích mềm làm chậm các sóng lại, nến chúng lại và khiến chúng cao hơn, trở nên dữ dội hơn rất nhiều. Giống như sóng biển răng lên và vỡ tung khi gặp vùng nước nông ở khu vực gần bờ. Khu vực Vịnh San Francisco nằm trên một loạt các loại địa chất đa dạng đặc biệt và chính vì thế mà hai khu dân cư chỉ cách nhau vài dặm có thể trải qua cùng một trận động đất theo những cách hoàn toàn khác biệt. Các mô phỏng này ghi lại sự phức tạp đó với mức độ chi tiết cao hơn bất kỳ mô hình nào trước đây và kết quả cho thấy rõ ràng rằng địa chất không chỉ là một chi tiết nền. Đó là yếu tố lớn nhất để quyết định ai bị thương và ai có thể an toàn rời đi. Điều khiến những mô phỏng này thực sự mang tính đột phá là chúng không chỉ tạo ra dữ liệu trừ tượng. Chúng tạo ra thông tin có thể hành động được. Các kỹ sư đã có thể sử dụng những kết quả này. Đối với các tòa nhà chọc trời ở Oakland và Berkeley, nguy cơ sóng sung kích đồng nghĩa với việc các tòa nhà cần được gia cố đặc biệt để hấp thụ những cú giật mạnh đột ngột thay vì chỉ chịu được chuyển động chậm lắc lư của các trận động đất xa. Tại Livermore, móng của các công trình xây dựng mới phải tính đến thời gian rung lắc kéo dài, không chỉ là cường độ rung cực đại. Ở các ngọn đồi phía đông, sự ổn định của sườn dốc trở thành mối quan tâm then chốt. Những ngôi nhà trên sườn đồi dốc phải đối mặt với nguy cơ sạt lở đất cao hơn khi rung lắc được khuếch đại. Đối với cơ sở hạ tầng công cộng, hệ thống tàu điện ngầm By Area Rapid Transit và các tuyến đường cao tốc trong khu vực đang được ưu tiên gia cố dựa trên các bản đồ hình nón định hướng và mô phỏng đã được tạo ra, đất gãy này không chỉ đe dọa các tòa nhà, nó còn đe dọa cả mạng lưới giao thông mà người dân sẽ vô cùng cần đến sau một sự kiện lớn. Và đối với người dân bình thường, những tác động này lại càng mang tính cá nhân và thực tế. Việc cố định các đồ nội thất nặng, bình nước nóng và kẻ sách sẽ giúp giảm nguy cơ chấn thương. Các ứng dụng cảnh báo sớm có thể cung cấp vài giây thông báo trước khi rung lắc xảy ra, đủ thời gian để bạn cúi xuống, che chắn và bám chặt. Chuẩn bị sán đồ, dùng khẩn cấp cho ít nhất 3 ngày không phải là quá mức cần thiết. Đối với một khu vực dễ bị tổn thương như thế này, đó là điều cơ bản và hợp lý. Hoa học dự báo động đất đang tiến bộ rất nhanh. Những mô phỏng này đã được mở rộng sang đất gãy San Andreas, mô hình hóa các sự kiện có thể đạt tới cường độ 7,5 hoặc lớn hơn. Việc lập bản đồ chi tiết hơn dưới lòng đất sẽ giúp các mô hình đạt đến độ chính xác cao hơn nữa. Nhưng mô phỏng về đựng gãy Hayward đã cho chúng ta thấy một điều sâu sắc. Chúng ta không cần phải bất lực trước mối đe dọa này. Mặt đất dưới khu vực vịnh không còn là điều bí ẩn nữa. Chúng ta biết nơi nào tập trung nguy hiểm. Ta biết tại sao một số khu dân cư rung lắc mạnh hơn, tại sao một số thung lũng rung lắc lâu hơn và tại sao một số tòa nhà gặp rối ro mà nơi khác thì không. Vấn đề không còn là liệu trận động đất này có xảy ra hay không mà là ta đã sẵn sàng khi nó xảy ra hay chưa.