TRZĘSIENIA ZIAMI

Trzęsienia ziemi to naturalny, krótkotrwały wstrząs ośrodka skalnego pochodzący z głębi Ziemi i rozchodzący się w postaci fal sejsmicznych po powierzchni Ziemi i w jej wnętrzu.

Trzęsienia mają swoje źródło we wnętrzu Ziemi. Źródło to nazywamy ogniskiem.

Jeżeli znajduje się ono na głębokości:

-          < 70km- trzęsienie płytkie

-          70-300km- trzęsienie pośrednie

-          >300km- trzęsienie głębokie

Najgłębsze trzęsienie wystąpiło na głębokości 700km.

Hipocentrum – hipotetyczny punkt, z którego biorą swój początek fale sejsmiczne.

Epicentrum – punkt na powierzchni Ziemi znajdujący się bezpośrednia nad hipocentrum.

Obszar epicentralny – obszar leżący wokół epicentrum, w którym trzęsienie jest najmocniej odczuwalne.

Fale sejsmiczne – energia wyzwolona w wyniku trzęsienia ziemi przemieszcza się w głębi Ziemi i na jej powierzchni w postaci fal sejsmicznych różnego typu. Wyróżnia się fale przestrzenne i powierzchniowe.

Fale przestrzenne:

-          podłużne (P- primary) – ich ruch polega na zmianie objętości (zagęszczanie i rozrzedzanie cząsteczek ośrodka). Docierają jako pierwsze do epicentrum

-          poprzeczne (S- secondary) – do epicentrum docierają po falach podłużnych. Ruch cząsteczek prostopadle do kierunku rozchodzenia się drgań. (rozchodzą się tylko w ciałach stałych)

Fale powierzchniowe(L) – powstają w momencie dotarcie do powierzchni fal przestrzen- nych. To głównie one są odpowiedzialne za zniszczenia powstałe w trakcie trzęsień ziemi.

-          Rayleigha – drgają tak jak powierzchnia wody, do której wrzucono kamień. Cząsteczki skalne poruszają się po elipsie pionowo ustawionej do kierunku rozchodzenia się fal

-          Love’a – polegają na drganiach poziomych, prostopadłych do kierunku rozchodzenia się fal

Prędkość fal:              przestrzenne podłużne (P)>przestrzennych poprzecznych (S)>powierzchniowe

Skale trzęsień ziemi – do określenia siły trzęsienia ziemi jest stosowana skala intensywności i skala wielkości.

W celu określenia intensywności trzęsienia ziemi używa się 12stopniowej skali Mercallego. Trzęsienie ziemi jest tym silniejsze, im większe jest jego przyspieszenia (tzn. im mniejszy jest okres drgań w stosunku do ich amplitudy). Skala jest oparta głównie na ocenie szkód i nie jest zbyt dokładna.

Do ściślejszej oceny siły trzęsienia ziemi używa się skali wielkości (magnitudy), opracowanej przez Richtera w 1935r przy klasyfikowaniu trzęsień Ziemi w Kalifornii. Podstawą skali jest logarytm amplitudy największego poziomu odchylenia (mierzonego w mikrometrach) zapisanego przez sejsmograf w odległości 100km od epicentrum wstrząsu. Jest to skala otwarta, czyli możliwe są trzęsienia ziemi o jeszcze większej sile drgań.

Skala Rochtera – na podstawie tej skali można określić energię wyzwoloną w czasie trzęsienia ziemi logE = 9,4 + 2,14M – 0,54M2 . Energia trzęsienia ziemi w San Francisco w 1906r wyniosła 1,76*1020J, w Lizbonie w 1755r 8*1017J. Przy wstrząsie o M=8 zostaje wyzwolona energia odpowiadająca wybuchowi 5 000 000ton trotylu (energia przy wybuchu średniej bomby wodorowej). W ciągu roku obserwuje się około 100trzęsień o M=6,6. Energia odpowiada eksplozji 25 000ton trotylu.

Sejsmograf – rejestracja drgań sejsmicznych na powierzchni Ziemi dokonywana jest przy udziale tego urządzenia. Rejestrowane są składowe: pionowa Z, pozioma o kierunku N-S, pozioma o kierunku E-W. Zwykle stacja sejsmiczna składa się z sejsmografu pionowego i dwóch sejsmografów poziomych (N-S i E-W).

Przyczyny trzęsień ziemi:

1.      Zapadowe (3%) – słabe trzęsienia, wywołane zapadaniem się stropów nad pustkami w przypowierzchniowej strefie skorupy ziemskiej, np. zapadanie się stropów jaskiń

2.      Wulkaniczne (7%) – związane z gwałtowną erupcją wulkanów, przemieszczaniem magmy w skorupie ziemskiej i zapadaniem się stropów opróżnionych komór magmowych

3.      Tektoniczne (90%) – najczęstsze i najgroźniejsze w skutkach. Przyczyną jest gwałtowne przemieszczanie się mas skalnych w skorupie ziemskiej lub górnym płaszczu, wywołane rozładowaniem nagromadzonych naprężeń

Tektoniczne trzęsienia ziemi – związane są głównie z granicami płyt litosfery i powstają:

1.      w osiowych strefach grzbietów śródoceanicznych; ogniska znajdują się na niewielkiej głębokości

2.      w strefach łuków wysp i rowów oceanicznych- bardzo duża aktywność sejsmiczna; głębokość od kilku do kilkudziesięciu km. Ogniska trzęsień ziemi układają się wzdłuż nachylonej powierzchni, zwanej strefą Benioffa

3.      wzdłuż wielkich rozłamów skorupy ziemskiej np. uskoków przesuwczych (San Andreas). Trzęsienia Ziemi w Turcji wiążą się z obecnością wielkiego uskoku przebiegającego przez Anatolię

4.      trzęsienia Ziemi wiążą się też z młodymi górami fałdowymi. Najdłuższa strefa rozciąga się od Gibraltaru po Himalaje

Rodzaje obszarów sejsmicznych (wyróżnione w zależności od częstotliwości i siły wstrząsów):

-          sejsmiczne- trzęsienia ziemi są częste i silne. Należy do nich strefa wokół Pacyfiku, obszar alpejskich pasm fałdowych, grzbiety śródoceaniczne, basen Morza Karaibskiego

-          pensejsmiczne- wstrząsy sporadyczne lub częste lecz słabe; Masyw Centralny, Harc, Morze Północne, Ural

-          asejsmiczne- wolne od wstrząsów lub zdarzają się bardzo rzadko; stałe platformy kontynentalne, wielkie połacie dna oceanicznego (poza grzbietami o rowami)

Rozmieszczenie obszarów sejsmicznych – najwięcej trzęsień ziemi (80% wszystkich wstrząsów rocznie) notuje się na obszarze wokół Pacyfiku. Najwięcej głęboko-ogniskowych trzęsień ziemi występuje w rejonie Japonii, Kamczatki oraz w pasie: Sumatra, Jawa, Nowa Gwinea do rowu Tonga i w zachodniej części Ameryki Południowej.

Najsilniejsze trzęsienia ziemi ostatnich 50 lat:

-          M=9,5, Chile. 22.05.1960. największy odnotowany wstrząs sejsmiczny. Zginęło ok. 3 tys. osób

-          M=9, Sumatra. 26.12.2004, Ocean Indyjski. Zginęło ponad 300 tys. osób

-          M=9,2, Alaska. 26.03.1964. zginęło 125-131 osób