Trzęsienia Ziemi
Trzęsieniem ziemi nazywamy gwałtowne zaburzenie w stanie równowagi w głębi Ziemi, które prowadzą do nieodwracalnych deformacji jej powierzchni.
Wywołują je rozchodzące się z wnętrza Ziemi fale sejsmiczne (inaczej sprężyste), które niosą ze sobą ogromną energię.
Miejsce powstawania fal sprężystych określane jest mianem hipocentrum lub ogniskiem trzęsienia ziemi.
Epicentrum to punkt na powierzchni, który znajduje się dokładnie nad hipocentrum. Z tego też względu fale sejsmiczne docierają tam najszybciej.
Zależnie od rodzaju przyczyn wywołujących trzęsienia Ziemi wyróżniamy ich trzy rodzaje:
trzęsienia tektoniczne - ich występowanie jest związane ze zmiana położenia mas skalnych wewnątrz skorupy ziemskiej, zachodzą zwłaszcza na granicy pomiędzy płytami litosferycznymi. Są to przede wszystkim strefy z występującymi w ich obrębie grzbietami śródoceanicznymi, strefy o podchodzeniu jednej płyty pod drugą, a więc obszary z łukami wysp i rowami oceanicznymi. Spotykanie tych typów trzęsień związane jest również z obszarami fałdowań, które wytworzyły się w czasie orogenezy alpejskiej, a w których zachodzi proces rozładowania naprężeń. Takie trzęsienia ziemi są towarzyszącymi również strefom uskoków tektonicznych. Jeden z najbardziej znanych uskoków to ten o nazwie San Andreas na terenie stanu Kalifornia w Ameryce Północnej, gdzie w 1906 roku doszło do przesunięcia poziomu warstw skalnych o nie bagatela 7 metrów na długości około 400 km. Tektoniczne trzęsienia ziemi są zaliczane do najgroźniejszych i stanowią ponad 90% ogółu wszystkich trzęsień.
trzęsienia wulkaniczne - są to zjawiska towarzyszące najczęściej wybuchowi wulkanów i wdzieraniu się magmy przez warstwy skalne. Ich działanie jest znacznie mniej groźne od poprzedniego rodzaju trzęsień i stanowi jedynie 7% całkowitej liczby trzęsień.
trzęsienia zapadliskowe - ich występowanie związane jest z procesem przemieszczania się niewielkich mas skalnych np. w czasie zapadnięcia się stropów jaskiń podziemnych bądź zawalenia się miejsc wyrobisk górniczych (są to tzw. tąpnięcia górnicze). Ten typ trzęsienia jest z reguły o słabej sile, ma niewielki zasięg
i stanowi mniej niż 3% ogółu trzęsień.
Pod względem częstotliwości spotykania na powierzchni ziemi trzęsień Ziemi obszary możemy podzielić na obszary sejsmiczne, pensejsmiczne oraz asejsmiczne.
Na obszarach sejsmicznych występuje duża częstotliwość trzęsień Ziemi o znacznej sile. Tutaj dochodzi do największych zniszczeń. Jest nim przede wszystkim strefa położona wokół wybrzeży Oceanu Spokojnego.
Na obszarach pensejsmicznych trzęsienia ziemi mogą występować sporadycznie lub w niektórych przypadkach często, ale o bardzo słabej sile. Przykład to obszar Północnej Europy, Masywu Centralnego, Uralu, strefy Wielkich Rowów Wschodnioafrykańskich.
Obszar asejsmiczny - to taki, pozbawiony trzęsień ziemi i tworzy go przede wszystkim obszar starych platform kontynentalnych i den oceanicznych za wyjątkiem stref grzbietów i rowów śródoceanicznych.
Największą ilość trzęsień Ziemi charakteryzuje się obszar położony wokół wybrzeży Pacyfiku (80% wszystkich trzęsień ziemi).
Przesunięcia mas skalnych wewnątrz ziemi wywołują drgania rozchodzące się od hipocentrum (z j. greckiego), czyli ogniska trzęsienia ziemi, we wszystkich kierunkach w postaci fal sejsmicznych. Według naukowców większa część ognisk zlokalizowana jest na głębokości wahającej się w granicach od dziesięciu do kilkudziesięciu kilometrów z przewagą tych płytszych. Znane są jednak hipocentra bardzo głębokie, położone nawet poniżej 700 kilometrów.
Wśród fal sejsmicznych możemy wyróżnić:
fale wgłębne - rozchodzące się wewnątrz Ziemi,
fale podłużne - najszybsze z fal sejsmicznych (5,4 km/s), które najwcześniej docierają do epicentrum drgają w kierunku równoległym do kierunku rozchodzenia się fal; powodują ściskanie i rozciąganie skał, przez które przechodzą; mogą przenosić się również w cieczach, w tym także w stopionym jądrze Ziemi,
fale poprzeczne - około dwukrotnie wolniejsze od fal podłużnych (średnio 3,3 km/s); wywołują drgania w płaszczyźnie pionowej lub poziomej, w kierunku prostopadłym do kierunku rozchodzenia się fal; mogą przemieszczać się tylko w skałach
fale powierzchniowe - rozchodzą się po powierzchni Ziemi, od epicentrum trzęsienia; są najbardziej katastrofalne w skutkach,
fale Rayleigha - fale typu grawitacyjnego, ruch cząstek odbywa się po elipsie ustawionej pionowo względem kierunku biegu fali,
fale Love'a - wywołują drgania poziome, prostopadłe do kierunku rozchodzenia się fal.
Ze względu na głębokość ogniska:
płytkie (85%) - poniżej 70 km,
średnie (12%) - 70-350 km,
głębokie (3%) - 350-700 km.
Ze względu na powiązanie ze wstrząsem zasadniczym:
wstępne - o słabej magnitudzie,
zasadnicze - o największej magnitudzie,
następcze - po wstrząsie zasadniczym, o zmniejszającej się magnitudzie.
Ze względu na częstotliwość występowania trzęsień na danym terenie wyróżnia się obszary:
sejsmiczne - częstych i silnych trzęsień ziemi,
pansejsmiczne - rzadkich i słabych wstrząsów,
asejsmiczne - bez wstrząsów sejsmicznych.
Gdy hipocentrum trzęsienia ziemi znajduje się pod dnem morza może nastąpić gwałtowne obniżenie lub podniesienie części dna wzdłuż uskoku powodujące podniesienie się wielokilometrowego słupa wody powyżej zwykłego poziomu. Przemieszczający się w górę lub w dół słup wody powoduje powstawanie fal powierzchniowych, które rozchodzą się koncentrycznie po całym oceanie w postaci ogromnych fal, zwanych tsunami. Na samym oceanie te fale są słabo zauważalne chociaż przemieszczają się z prędkością do 790 km/h. Mają one formę niewielkiego pagórka o wysokości do 1,5m (nie przewyższającego wielkością podniesienia dna które go wywołało) i długość kilkadziesiąt kilometrów. Gdy zbliżają się do płaskich wybrzeży ich prędkość maleje, natomiast rośnie ich wysokość. Zmniejszanie prędkości prowadzi do tego, że ogromna energia fal zużytkowana jest na zwiększenie ich wysokości. Podstawa fali zatrzymuje się i powstaje ściana wodna. Atakując małe zatoki czy kaniony o wysokich brzegach, tsunami potrafi spiętrzyć się do wysokości ok.30 m na nawet 40-60m., zmiatając wszystko na swojej drodze.
W przeszłości, aby określić intensywność trzęsienia ziemi sejsmolodzy stosowali skalę Richtera, nazwanej tak od nazwiska amerykańskiego naukowca Charlesa F. Richtera, który wprowadził ją w 1935 roku.
Stopień; Możliwe skutki
1. Drgania wykrywalne tylko za pomocą sejsmografów
2-3. Wstrząsy ledwie odczuwalne przez ludzi
4-5. Wstrząsy mogące spowodować niewielkie szkody
6. Wstrząsy dość niszczycielskie
7. Duże trzęsienie ziemi
8-9. Bardzo niszczycielskie, katastrofalne trzęsienie ziemi
Trzęsienia ziemi są spowodowane ruchami płyt. Przez długie okresy czasu płyty mogą znajdować się w bezruchu utrzymywane przez siły tarcia. Gdy jednak naprężenia stają się większe niż wytrzymałość skał następuje gwałtowne przesunięcie - trzęsienie ziemi. Doświadczenia i prace badawcze prowadzone nad trzęsieniami ziemi na całej kuli ziemskiej świadczą, że w rejonach gdzie nastąpiło silne trzęsienie ziemi kolejne nie nastąpi szybko. Rozładowane zostają bowiem naprężenia długo gromadzone w ziemi. Im trzęsienie jest silniejsze tym z większego obszaru otaczającego hipocentrum uwalniają się naprężenia. Do kolejnego trzęsienia potrzebny jest czas podczas którego naprężenia w skorupie znów osiągają maksimum. Nikt nie jest jednak w stanie dokładnie przewidzieć kiedy może nastąpić trzęsienie ziemi.
Terytorium Polski pod względem występowania zjawisk sejsmicznych można zaliczyć do obszarów asejsmicznych i pensejsmicznych, w których trzęsienia ziemi zdarzają się dość rzadko, dodatkowo nie są to zbyt silne wstrząsy. Strefami o wyższej aktywności sejsmicznej są obszary polskich gór Karpat i Sudetów, a także obszary działalności górniczej, gdzie mamy do czynienia z tzw. tąpnięciami. W czasach historycznych dochodziło jednak do silnych wstrząsów, które wyrządzały znaczne szkody. Ich magnituda oceniana jest w niektórych przypadkach nawet na 6 stopni w skali Richtera. Według danych Instytutu Geofizyki Polskiej Akadami Nauk w ostatnim tysiącleciu na terytorium Polski zanotowano 76 trzęsień ziemi. W bliższych nam czasach najsilniejsze wstrząsy osiągały 4-5 stopni w skali Richtera. Odnotowano je w Beskidzie Niskim (1992-93), na Podhalu (1995, 2004) oraz w Polsce północno-wschodniej (2004).
WULKANEM - nazywamy punkt na powierzchni z którego wydobywają się lub kiedyś się wydobywały materiały wulkaniczne z wnętrza Ziemi.
Tworzą one pojedyncze góry jak również całe ich kompleksy. Wulkan posiada kanał przez który wypływają podczas erupcji z wnętrza Ziemi materiały piroklastyczne, lawa oraz ulatniają się gazy wulkaniczne. Lejowaty, rozszerzający się ku górze wylot tego kanału nazywany jest kraterem wulkanicznym. Wielkość i kształt wulkanów są uzależnione od charakteru wydobywających się materiałów jak również od sposobu w jaki wydostają się na powierzchnie.
Wulkan zbudowany jest ze:
- stożka wulkanicznego, którego wysokość i kształt wywołana jest rodzajem i ilością materiału wydostającego się podczas erupcji,
- komina wulkanicznego, czyli kanału, z którego na powierzchnię ziemi wydostają się produkty erupcji,
- krateru, będącego zakończeniem komina wulkanu,
- ogniska lub komory magmowej, łączącej się poprzez komin wulkaniczny z kraterem, jest zbiornikiem magmowym, będącym źródłem materiału, który wydostaje się następnie poprzez erupcję wulkaniczną.
Możemy wyróżnić następujące rodzaje wulkanów:
1. Wylewne albo lawowe- erupcje polegają jedynie na wylewie lawy, którym nie towarzyszy większa eksplozja.
Kształt wulkanu jest uzależniony od rodzaju lawy. Lawa o charakterze zasadowym ma małą lepkość i prowadzi do utworzenia płaskich wulkanów tarczowych o łagodnych stokach. Najsłynniejszym wulkanem tego typu jest hawajski Mauna Loa.
Jeśli w trakcie erupcji wydobywa się lawa kwaśna o dużej lepkości prowadzi to do spiętrzenia jej i powstania kopuł lawowych. Przykładem takiego wulkanu jest amerykański Lassen Peak.
2. Wulkany eksplozywne- silne i gwałtowne erupcje, którym towarzyszy bardzo duża
ilość sypkiego materiału piroklastycznego wyrzucana z wulkanu. Nie następuje tu
wylewanie się lawy. Ma on kształt wysokiego stożka z głębokim i szerokim kraterem.
3. Stratowulkany - czyli wulkany mieszane. Erupcje charakteryzują się zarówno
wylewaniem się lawy jak i wyrzucaniem różnego rodzaju materiału piroklastycznego.
Zbudowane są na przemian z warstw tufowych i warstw utworzonych przez lawę. Często
tworzą duże kaldery. Wulkany przybierają kształt stożka.
Pod względem aktywności dzielimy wulkany na:
Czynne - częste erupcje przerywane okresami spokoju np. Wezuwiusz i Etna
Drzemiące - erupcje miały miejsce w czasach historycznych, od dłuższego okresu nie notowano erupcji np. Fuji - jama
Wygasłe- nie przejawiające już żadnej aktywności np. Aconcagua, Kilimandżaro. |
|
|
Produkty erupcji
Produkty ciekłe:
lawa - tworzą ją stopione tlenki krzemu i metali oraz krzemiany jak również gazy
Produkty stałe:
popioły wulkaniczne - składają się z bardzo drobnych okruchów law i skał wyrwanych z wnętrza i ścian komina wulkanu,
bomby wulkaniczne - są dużymi bryłami skalnymi lub zastygłymi w powietrzu fragmentami lawy
Produkty gazowe - ekshalacje
fumarole - są bardzo gorącymi gazami wulkanicznymi, osiągającymi od 200 do nawet 1000 stopni C, złożonymi głównie z pary wodnej oraz domieszek tlenku węgla, fluoru i chloru
solfatary - to gazy o temperaturze około 100-200 stopni C a składa się głównie z pary wodnej oraz dwutlenku węgla i siarkowodoru
mofety - są stosunkowo chłodnymi gazami, bo o temperaturze poniżej 100 stopni C, wyziewy składają się głównie z dwutlenku węgla.
5