Brak drgaƒ

nie oznacza,

˝e trz´sienie ziemi

jest nieszkodliwe.

Niektóre typy cichych

trz´sieƒ mogà byç

zapowiedzià tsunami

albo wi´kszych,

wyczuwalnych wstrzàsów

Peter Cervelli

ciche,

ale groêne

Oko∏o 2000 km

3

po∏udniowego zbocza wulkanu

Kilauea osun´∏o si´ w kierunku oceanu, wyzwa-
lajàc takà energi´, jak trz´sienie o magnitudzie
5.7. Przemieszczenie obj´∏o cz´Êciowo obszar co-
dziennie odwiedzany przez tysiàce turystów po-
dziwiajàcych najwspanialszy strumieƒ lawy
na wyspie. Nikt jednak nie zauwa˝y∏, kiedy wystà-
pi∏o samo trz´sienie, nawet sejsmolodzy.

Jakim sposobem tak istotne zjawisko mog∏o

ujÊç uwagi? Jak si´ okazuje, wstrzàsy nie stano-
wià nieod∏àcznej cechy trz´sieƒ ziemi. Zjawisko
na Kilauea by∏o jednym z pierwszych niewàtpli-
wych dowodów wyst´powania tzw. cichych trz´-
sieƒ, b´dàcych rodzajem wielkiego przesuni´cia
mas ziemi, do niedawna nieznanych nauce. Nigdy
nie odkry∏bym tego zjawiska, gdyby moi koledzy
z Hawaiian Volcano Observatory nale˝àcego do
US Geological Survey nie dysponowali siecià czu-
∏ych przyrzàdów rozmieszczonych w celu moni-
torowania aktywnoÊci wulkanu. Gdy ostatecznie
stwierdzi∏em, ˝e po∏udniowe zbocze Kilauea osu-
n´∏o si´ 10 cm wzd∏u˝ podziemnego uskoku, za-
uwa˝y∏em tak˝e, i˝ ruch ten trwa∏ prawie 36 godz.
– jak na trz´sienie ziemi jest to ˝ó∏wie tempo.
Przy typowym wstrzàsie przeciwne strony usko-
ku przemieszczajà si´ wzgl´dem siebie w ciàgu se-
kund, wystarczajàco szybko, aby wytworzyç fale
sejsmiczne powodujàce trz´sienie.

Jednak to, ˝e trz´sienie nast´puje powoli i ci-

cho, nie oznacza, ˝e jest ma∏o istotne. Moi wspó∏-
pracownicy i ja natychmiast uÊwiadomiliÊmy so-
bie, ˝e ciche trz´sienie na Kilauea mo˝e byç

zwiastunem katastrofy. Gdyby ta sama masa ska∏
i od∏amków nabra∏a p´du i przybra∏a form´
ogromnego osuwiska – oddzielajàc si´ od reszty
wulkanu i zsuwajàc gwa∏townie do morza – kon-
sekwencje by∏yby niezwykle groêne. Materia∏ skal-
ny wypar∏by wod´ morskà, tworzàc wysokie
tsunami, które mog∏yby zagroziç miastom wzd∏u˝
ca∏ego wybrze˝a Pacyfiku. Takie katastrofalne za-
∏amanie si´ stoku, jak zjawisko to nazywajà geo-
lodzy, stanowi zagro˝enie wokó∏ wielu wysp wul-
kanicznych na ca∏ym Êwiecie.

Niespodziewane zamieszanie

NA SZCZ

¢ÂCIE

odkrycie cichych trz´sieƒ ziemi to

raczej dobra wiadomoÊç ni˝ z∏a. Prawdopodo-
bieƒstwo katastrofalnego za∏amania si´ stoku jest
niewielkie, a przyrzàdy rejestrujàce ciche trz´-
sienia mogà zapewniç dostatecznie wczesne
ostrzeganie. ZnajomoÊç warunków, które sprzy-
jajà cichemu przesuwowi mas skalnych, u∏atwia
równie˝ zastosowanie Êmia∏ych metod zapobiega-
nia za∏amaniom stoku. Ciche trz´sienia ziemi
odnotowuje si´ tak˝e na obszarach, gdzie za∏a-
manie stoku nie stanowi problemu. Obserwacja
takich zdarzeƒ w tych rejonach b´dzie pomocna
w poszukiwaniu doskonalszych metod przewidy-
wania zjawisk wywo∏ujàcych „zwyczajne” trz´-
sienia ziemi.

Odkrycie cichych trz´sieƒ ziemi i powiàzanie

ich z katastrofalnym za∏amaniem stoku nastàpi-

OGROMNE OSUWISKO
(na górze z lewej)
wywo∏ane przez ciche
trz´sienie ziemi mo˝e
spowodowaç przera˝ajàce
tsunami o wysokoÊci
setek metrów (poni˝ej).

Na poczàtku listopada 2000 roku na Hawaii, g∏ów-
nej wyspie Archipelagu Hawajskiego, wystàpi∏o
najwi´ksze trz´sienie ziemi od ponad dziesi´ciu lat.

∏o przy okazji badaƒ innych zagro˝eƒ
naturalnych. Niszczàce trz´sienia zie-
mi i wulkany sà problemem w Japonii
i wzd∏u˝ pó∏nocno-zachodniego wybrze-
˝a Pacyfiku w USA, gdzie p∏yty tek-
toniczne ciàgle zanurzajà si´ w g∏´bi
Ziemi, wzd∏u˝ tzw. stref subdukcji. Po-
czàwszy od wczesnych lat dziewi´çdzie-
siàtych, geolodzy rozmieszczali du˝e
sieci odbiorników ciàg∏ej rejestracji
Globalnego Systemu Lokalizacji (GPS
– Global Positioning System) w tych

rejonach oraz wzd∏u˝ zboczy aktyw-
nych wulkanów, takich jak Kilauea.
Dzi´ki odbiorowi sygna∏ów z uk∏adu
ponad 30 satelitów nawigacyjnych przy-
rzàdy te mogà okreÊliç w∏asne pozy-
cje na powierzchni planety w dowol-
nym czasie z dok∏adnoÊcià do kilku
milimetrów.

Naukowcy, którzy rozmieÊcili odbior-

niki GPS, spodziewali si´ zaobserwo-
waç zarówno powolny, nieustanny ruch
p∏yt tektonicznych tworzàcych skorup´
planety, jak i stosunkowo szybkie ruchy
towarzyszàce trz´sieniom ziemi i wybu-
chom wulkanów. Niespodziankà okaza-
∏o si´ wykrycie niewielkich ruchów
gruntu, których nie mo˝na by∏o powià-
zaç z ˝adnym znanym trz´sieniem ani
wybuchem. Kiedy badacze nanieÊli te
dane na map´, obraz bardzo przypomi-
na∏ rozk∏ad charakterystyczny dla ru-
chu na uskoku. Innymi s∏owy, wszyst-
kie odbiorniki GPS po jednej stronie
danego uskoku przemieÊci∏y si´ kilka
centymetrów w tym samym ogólnym
kierunku. Nie by∏oby to dziwne, gdyby

zjawisko trwa∏o rok lub d∏u˝ej. W takim
wypadku naukowcy wiedzieliby, ˝e przy-
czynà jest powolny i jednostajny proces
zwany pe∏zni´ciem uskoku. Jednak˝e
przy wartoÊciach si´gajàcych kilku cen-
tymetrów dziennie tajemnicze zjawiska
by∏y setki razy szybsze. Oprócz cechu-
jàcej je stosunkowo du˝ej pr´dkoÊci ci-
che trz´sienia majà innà cech´ wspól-
nà ze zwyk∏ymi trz´sieniami a ró˝niàcà
je od pe∏zni´cia: nie sà one procesami
jednostajnymi, lecz konkretnymi zjawis-

kami, które zaczynajà si´ i koƒczà w
sposób dosyç raptowny.

Gdy tak nagle zapoczàtkowane zjawi-

sko wystàpi na stokach wulkanicznej wy-
spy, mo˝e zagroziç katastrofalnym za-
∏amaniem stoku. Wi´kszoÊç typowych
trz´sieƒ ziemi wyst´puje wzd∏u˝ uskoków
majàcych wbudowane „hamulce”: ruch
zatrzymuje si´, gdy zostanà roz∏adowa-
ne napr´˝enia mi´dzy dwoma fragmenta-
mi skorupy ziemskiej, które usi∏ujà prze-
mieszczaç si´ wzgl´dem siebie. AktywnoÊç
jednak mo˝e si´ nie zakoƒczyç, jeÊli to
grawitacja jest g∏ównà si∏à nap´dzajàcà.
W najgorszym scenariuszu fragment wul-
kanu powy˝ej uskoku mo˝e staç si´ tak
niestabilny, ˝e gdy raz zacznie si´ obsu-
wanie, grawitacja Êciàgnie ca∏e zbocze
w dó∏, przemieniajàc je w usypisko od∏am-
ków na dnie oceanu.

Zbocza wulkanu, takiego jak Kila-

uea, stajà si´ strome i szczególnie po-
datne na tego rodzaju zapadni´cie, gdy
lawa z kolejnych erupcji podbudowuje je
w gór´ szybciej, ni˝ zachodzi proces ich
erozji. Odkrycie cichego trz´sienia na

Kilauea sugeruje, ˝e po∏udniowy stok
wulkanu przemieszcza si´ – byç mo˝e
dà˝àc do zapadni´cia.

Obecnie tarcie wzd∏u˝ uskoku dzia∏a

jak hamulec bezpieczeƒstwa, jednak˝e
grawitacja wygrywa∏a w wielu innych
przypadkach w przesz∏oÊci. Naukowcy
niejednokrotnie zaobserwowali dowody
dawnych zapadni´ç w postaci obrazów
sonarowych, ukazujàcych ogromne pola
rumoszu skalnego w p∏ytkich wodach ota-
czajàcych wulkaniczne wyspy na ca∏ym

Êwiecie, w tym Majork´ i Wyspy Kana-
ryjskie. W rejonie Wysp Hawajskich geo-
lodzy znaleêli przynajmniej 25 Êladów za-
padlisk, które powsta∏y na przestrzeni
ostatnich pi´ciu milionów lat – w skali
geologicznej to mgnienie oka.

Gotowi na najgorsze

OBJ

¢TOÂå MATERIA¸U

trafiajàcego do oce-

anu podczas typowego obsuni´cia jest
tysiàce razy wi´ksza od tej cz´Êci wul-
kanu Mount St. Helens, która rozle-
cia∏a si´ w wyniku wybuchu w 1980
roku – to wi´cej, ni˝ trzeba do wytworze-
nia ogromnych tsunami. Na przyk∏ad
na wyspie Lanai w Archipelagu Ha-
wajskim geolodzy odkryli dowody dzia-
∏alnoÊci fal, w tym liczne fragmenty
muszli morskich na wysokoÊci 325 m.
Gary McMurtry z University of Hawaii
w Manoa i jego wspó∏pracownicy wnio-
skujà, ˝e najbardziej prawdopodob-
nym sposobem, w jaki muszle mog∏y
znaleêç si´ tak niebotycznie wysoko,
by∏o naniesienie ich przez tsunami, któ-
re osiàga∏y na niektórych wybrze˝ach
Wysp Hawajskich prawdziwie zadziwia-
jàcà wysokoÊç 300 m. Wi´kszoÊç z naj-
wy˝szych fal odnotowanych w czasach
nowo˝ytnych mia∏o mniej ni˝ jednà dzie-
siàtà tej wysokoÊci.

Jakkolwiek przera˝ajàco by to zjawi-

sko wyglàda∏o, trzeba na zwiàzane z nim
zagro˝enie spojrzeç w odpowiednim
kontekÊcie. Katastrofalne zapadni´cie
si´ wulkanicznych zboczy to, w skali
ludzkiego ˝ycia, zjawisko bardzo rzad-
kie, chocia˝ o wiele cz´stsze ni˝ po-
tencjalne zderzenie z Ziemià du˝ej
planetoidy lub komety. Zapadliska wy-
starczajàco du˝e, aby wywo∏aç pot´˝ne
tsunami na Wyspach Hawajskich, wyst´-

74

ÂWIAT NAUKI KWIECIE¡ 2004

DA

VID FIERSTEIN (

popr

zednie str

ony

)

n

Okazuje si´, ˝e nie wszystkim trz´sieniom ziemi towarzyszà drgania pod∏o˝a.

Odkrycie tzw. cichych trz´sieƒ zmusza naukowców do ponownego przemyÊlenia sposobu
zachowania si´ uskoków na terenach zwi´kszonej aktywnoÊci sejsmicznej.

n

W rzadkich przypadkach ciche trz´sienia, wyst´pujàce wzd∏u˝ stoków

nadmorskich wulkanów, mogà rozwinàç si´ w ogromnych rozmiarów osuwiska,
które wywo∏ujà wysokie tsunami.

n

Ciche trz´sienia ziemi, które zachodzà wewnàtrz stref uskoków, tam gdzie p∏yty

tektoniczne podsuwajà si´ jedna pod drugà, mogà zwi´kszaç prawdopodobieƒstwo
wystàpienia odczuwalnych wstrzàsów.

n

W innych miejscach ciche przesuwanie si´ mas skalnych mo˝e zmniejszaç

prawdopodobieƒstwo wystàpienia niszczàcych wstrzàsów, gdy˝ napr´˝enia
wzd∏u˝ uskoków sà stale roz∏adowywane; w przeciwnym wypadku roz∏adowanie
mog∏oby byç bardzo gwa∏towne.

Przeglàd / Osuwiska i uskoki

Wywo∏ujàce tsunami

ZAPADNI¢CIA WULKANICZNE

zdarzajà si´ raz na 10 tys. lat.

pujà tylko co oko∏o 100 tys. lat. Niektó-
rzy naukowcy szacujà, ˝e na ca∏ym Êwie-
cie zdarzajà si´ one raz na 10 tys. lat.
Poniewa˝ katastrofa taka, jeÊli ju˝ si´
wydarzy, wywo∏uje kolosalne znisz-
czenia, wielu naukowców przyznaje, ˝e
warto si´ na nià przygotowaç.

W celu wykrycia deformacji gruntu

na obszarze wysp wulkanicznych zacz´-
to rozmieszczaç odbiorniki GPS ciàg∏ej
rejestracji, m.in. na wyspie Reunion
na Oceanie Indyjskim, na Fogo na Wys-
pach Zielonego Przylàdka oraz w ar-
chipelagu Galapagos. Sieç na Kilauea,

z∏o˝ona z ponad 20 stacji, wykry∏a ju˝
wyst´powanie zjawisk pe∏zni´cia, ci-
chych trz´sieƒ oraz zwyczajnych du˝ych
trz´sieƒ niszczàcych. Niektórzy bada-
cze twierdzà jednak, ˝e obecnie Kilauea
jest do pewnego stopnia zabezpieczona
przed katastrofalnym zapadni´ciem si´,

KWIECIE¡ 2004 ÂWIAT NAUKI

75

USGS, JAP

AN MARINE SCIENCE AND TECHNOL

OG

Y CENTER

, UNIVERSITY OF HA

W

AII I MONTEREY BA

Y AQU

ARIUM RESEARCH INSTITUTE (

na gór

ze

);

PRZEDRUK Z GARY M. MCMUR

TRY

,

MARINE GEOL

OG

Y

, TOM 202, © 2002, ZA ZGODÑ ELSEVIER (

na dole

)

Molokai

Maui

Kahoolawe

Oahu

Kauai

Lanai

Hawaii

Mauna Loa

Clark 1

Clark 2

Wailau
Slide

Nuuanu

Alika 2

Alika 1

South Kona

Waianae

South Kauai

North Kauai

Kaena

Pololu

Hana

Hilina

North Kona

Clark 1

Clark 2

Wailau

Nuuanu

Alika 2

Alika 1

South Kona

Waianae

South Kauai

North Kauai

Kaena

Pololu

Hana

Hilina

North Kona

0

3000

1000

2000

0

100

200

4000

5000

6000

G∏´bokoÊç wody (metry)

Odleg∏oÊç (kilometry)

OGROMNE OSUWISKA I PRZERA˚AJÑCE TSUNAMI

300
285
270
255
240
225
210
195
180
165
150
135
120
105
90
75
60
45
30
15
0

Maksymalna wysokoÊç fal (metr

y)

Hawaii

Maui

Lanai

Molokai

PODWODNE POLA ska∏ i od∏amków (otoczone czerwonà linià)
Êwiadczà o tym, ˝e w przesz∏oÊci pot´˝ne fragmenty hawajskich
wulkanów wiele razy osuwa∏y si´ do oceanu. Niektórzy geolodzy
podejrzewajà, ˝e jedno z zapadni´ç (obwiedzione na czarno)
z zachodniego stoku wulkanu Mauna Loa wywo∏a∏o gigantyczne
tsunami, które wynios∏o potrzaskane muszle i ska∏y na pobliskich
wybrze˝ach nawet na wysokoÊç 800 m. Symulacja komputerowa
(z lewej) pokazuje, ˝e takie samo osuwisko spowodowa∏oby
fale wysokoÊci do 300 m. W takim wypadku przez krótki czas
wyspa Maui by∏aby podzielona na dwie cz´Êci, na zachód
od Molokai zaÊ ods∏oni∏oby si´ dno oceanu.

a to za sprawà istnienia kilku podwod-
nych usypisk mu∏u i ska∏ – prawdo-
podobnie powsta∏ych podczas daw-
niejszych tego typu wydarzeƒ – które
podpierajà jej po∏udniowe zbocze. No-
we odkrycia na temat mechanizmu
osuwania si´ Kilauea da si´ bez wàtpie-
nia uogólniç na inne wyspy wulkaniczne,
które mogà nie mieç podobnych struktur
podpierajàcych.

Niezale˝nie od lokalnych warunków

danej wyspy przejÊcie od cichego prze-
suni´cia do nag∏ego zapadni´cia wyma-
ga wystàpienia nag∏ego przyÊpieszenia
ruchu zbocza. W najgorszym wypadku
przyÊpieszenie to osiàga natychmiast
katastrofalnà pr´dkoÊç, nie pozostawia-
jàc czasu na wczesne wykrycie i ostrze-
ganie. W wariancie optymistycznym

przyÊpieszenie nast´puje stopniowo ja-
ko seria cichych trz´sieƒ o rosnàcej si-
le a˝ do pojawienia si´ zwyk∏ych trz´-
sieƒ, które dopiero wówczas przybierajà
rozmiary katastrofy. Ciàg∏a rejestracja
zmian przez sieç odbiorników GPS
umo˝liwia wykrycie takiego przyÊpie-
szenia o wiele wczeÊniej, nim zacznà
wyst´powaç trz´sienia wyczuwalne i,
przy odrobinie szcz´Êcia, dostatecznie
wczeÊnie, aby skutecznie przestrzec
przed tsunami.

W przypadku jednak bardzo rozleg∏e-

go zapadliska ostrze˝enie na kilka go-
dzin lub nawet kilka dni naprzód mo˝e
na niewiele si´ przydaç, gdy˝ i tak trud-
no by∏oby zdà˝yç z ewakuacjà wszyst-
kich ludzi. Rodzi si´ pytanie, czy w∏a-
dze by∏yby gotowe zastosowaç Êrodki

zaradcze. Problem ustabilizowania
chwiejnych stoków wulkanów oceanicz-
nych jest teoretycznie mo˝liwy do roz-
wiàzania. W praktyce jednak wymaga
to ogromnego wysi∏ku. Rozwa˝my pro-
sty sposób – „na si∏´”. Gdyby zdjàç wy-
starczajàco du˝o ska∏ z górnych partii
niestabilnego stoku wulkanicznego,
zagro˝enie znik∏oby na przynajmniej kil-
kaset tysi´cy lat. Druga mo˝liwa meto-
da – obni˝enie niestabilnego stoku przez
wywo∏anie serii ma∏ych trz´sieƒ ziemi
– by∏aby znacznie taƒsza, ale naje˝ona
jest wieloma niewiadomymi i zagro˝e-
niami. W tym celu naukowcy Êwiado-
mie mogliby wykorzystaç to samo zja-
wisko, które obecnie powoduje ciche
trz´sienia na Kilauea.

Dziewi´ç dni przed ostatnim cichym

trz´sieniem ziemi na Kilauea w wyni-
ku ulewnej burzy w ciàgu niespe∏na
36 godz. na wulkan spad∏ prawie metr
s∏upa wody. Geolodzy od dawna wiedzà,
˝e woda wnikajàca w uskoki mo˝e wy-
zwalaç trz´sienia ziemi, a dziewi´ç dni
to mniej wi´cej taki czas, jaki jest po-
trzebny, by woda znalaz∏a drog´ przez
szczeliny i pustki w pop´kanych bazal-

76

ÂWIAT NAUKI KWIECIE¡ 2004

DA

VID FIERSTEIN

PETER CERVELLI jest geofizykiem w Hawaiian Volcano Observatory nale˝àcym do U S Geo-
logical Survey i znajdujàcym si´ na kraw´dzi krateru Kilauea na wyspie Hawaii. Jako kie-
rownik prowadzonego w obserwatorium projektu nad deformacjami skorupy Cervelli jest od-
powiedzialny za interpretacj´ danych z sieci prawie 50 przyrzàdów mierzàcych nachylenia,
napr´˝enia i niewielkie ruchy pod∏o˝a zachodzàce na dwóch najbardziej aktywnych wulkanach
wyspy, Mauna Loa i Kilauea. Cervelli odkry∏ ciche trz´sienie ziemi, które wystàpi∏o na po∏u-
dniowym zboczu Kilauea w listopadzie 2000 roku. Zajmowa∏ si´ wówczas swojà pracà dok-
torskà, którà obroni∏ w Stanford University w 2001 roku.

O

AUTORZE

MECHANIZM CICHYCH TRZ¢SIE¡ ZIEMI

PRZESIÑKAJÑCA WODA mo˝e wyzwoliç ciche trz´sienia ziemi, jeÊli znajdzie drog´ do podatnego uskoku. Poniewa˝ woda znajduje
si´ pod ciÊnieniem nadk∏adu ska∏, mo˝e rozepchnàç obie strony uskoku (wstawka), u∏atwiajàc im przesuni´cie si´ wzgl´dem siebie (czer-
wone strza∏ki). Ten rodzaj cichego przesuni´cia mo˝e zdarzaç si´ w strefach subdukcji i na wyspach wulkanicznych.

WODA wypierana z uwodnionych minera∏ów
pogrà˝ajàcego si´ starego dna morskiego
mo˝e przedostaç si´ do uskoków, gdy p∏yta
wsuwa si´ pod innà p∏yt´ tektonicznà.

WODA DESZCZOWA mo˝e przesiàkaç
z powierzchni ziemi do p∏ytkich uskoków,
takich jak te, które oddzielajà niestabilne stoki
od reszty wulkanu.

USKOK wype∏niony
wodà

STREFA SUBDUKCJI

WYSPA WULKANICZNA

Poziom morza

Deszcz

Woda opadowa

Niestabilny stok

Skorupa kontynentalna

Dno morskie
ulegajàce subdukcji

Uskok

Uskok

5 km

40 km

20 km

10 km

Woda

towych ska∏ach Kilauea na g∏´bokoÊç
pi´ciu kilometrów – tam gdzie wystàpi-
∏y ciche trz´sienia ziemi. Wraz z moimi
wspó∏pracownikami podejrzewam, ˝e
ci´˝ar ska∏ nadk∏adu podniós∏ ciÊnienie
wody, która rozepchn´∏a strony uskoku
i u∏atwi∏a im przesuwanie si´ wzgl´dem
siebie.

Odkrycie to wzmacnia wiar´ w kon-

trowersyjny pomys∏ wstrzykiwania wo-
dy lub pary do uskoków u podstawy
niestabilnego stoku, aby wywo∏aç odpr´-

˝ajàce trz´sienia ziemi, niezb´dne do po-
wolnego sprowadzenia zbocza w dó∏.
Z takim rodzajem przemieszczeƒ wy-
wo∏ywanych przez cz∏owieka spotyka-
my si´ w ma∏ej skali przy instalacjach
geotermicznych i wsz´dzie tam, gdzie
woda wpompowywana jest do wn´trza
Ziemi. Jednak w wypadku wulkanów
najwi´ksza trudnoÊç polega na dostar-
czeniu w∏aÊciwej iloÊci wody we w∏aÊci-
we miejsce, aby niechcàcy nie wywo∏aç
zapadni´cia, któremu w∏aÊnie chcemy
zapobiec. Niektórzy geofizycy rozwa˝a-
li t´ metod´ jako sposób uwolnienia na-
pr´˝eƒ wzd∏u˝ s∏ynnego uskoku San
Andreas w Kalifornii, lecz ostatecznie
zrezygnowali z pomys∏u w obawie, ˝e
stworzy∏oby to wi´cej problemów, ni˝
przynios∏o korzyÊci.

Soczewki wody

POZA ZWRÓCENIEM UWAGI

na mo˝liwoÊç

wyst´powania zjawiska katastrofalnego
zapadni´cia si´ stoku wulkanu odkry-
cie cichych trz´sieƒ ziemi zmusza na-
ukowców do ponownego rozwa˝enia
ró˝nych zagadnieƒ dotyczàcych ruchu
na uskoku – w tym okreÊlenia zagro˝e-
nia sejsmicznego. Na pó∏nocnym zacho-
dzie USA badacze odnotowujà wiele ci-
chych trz´sieƒ ziemi wzd∏u˝ ogromnej
strefy uskokowej Cascadia pomi´dzy
P∏ytà Pó∏nocnoamerykaƒskà i pogrà˝a-
jàcà si´ pod nià P∏ytà San Juan de Fuca.
Szczególnà cechà tych trz´sieƒ ziemi
jest to, ˝e wyst´pujà one w regularnych
odst´pach – tak regularnych, ˝e naukow-
com obecnie udaje si´ je przewidywaç.

PrzewidywalnoÊç najprawdopodob-

niej wynika z faktu, ˝e woda wydosta-
jàca si´ z p∏yty pogrà˝ajàcej si´ w stre-
fie subdukcji mo˝e wywieraç du˝y

wp∏yw na to, gdzie i kiedy nast´puje ci-
che przesuni´cie na tych uskokach. Pod-
czas gdy p∏yta podlegajàca subdukcji za-
nurza si´ coraz g∏´biej, zaczynajà dzia∏aç
na nià coraz wy˝sze temperatury i ci-
Ênienie, które uwalniajà znaczàcà iloÊç
wody, uwi´zionej pierwotnie w uwod-
nionych minera∏ach budujàcych p∏yt´.
Ciche trz´sienia ziemi mogà wystàpiç
wówczas, gdy pewna obj´toÊç p∏ynu wy-
pchni´ta z p∏yty podà˝a do góry – p∏yn
przenika do uskoku, rozwiera go nieco,

prawdopodobnie umo˝liwiajàc niewiel-
kie powolne przesuni´cie.

Co wi´cej, Garry Rogers i Herb Dra-

gert z Geological Survey of Canada do-
nieÊli w czerwcu ub.r., ˝e wspomniane
ciche wstrzàsy mogà byç zwiastunami
niektórych du˝ych zwyczajnych trz´sieƒ,
jakie zdarzajà si´ w tym rejonie. Ponie-
wa˝ powolne przesuni´cia wyst´pujà g∏´-
boko i w dowolnych przedzia∏ach czaso-
wych, regulujà tempo przyrostu napr´˝eƒ
na p∏ytszej cz´Êci uskoku, która porusza
si´ skokowo. Na tym p∏ytszym, zabloko-
wanym odcinku uskoku gromadzenie na-
pr´˝eƒ niezb´dnych do wyzwolenia du-
˝ego wstrzàsu trwa zwykle rok lub d∏u˝ej.
Rogers i Dragert sugerujà jednak, ˝e ci-
che przesuni´cia mogà drastycznie skró-
ciç ten czas, zwi´kszajàc w ten sposób
ryzyko wystàpienia zwyk∏ego trz´sienia
w ciàgu tygodni lub miesi´cy po cichym
wstrzàsie.

Odkrycie cichych trz´sieƒ ziemi zmu-

sza naukowców do ponownego rozwa-
˝enia prognoz sejsmicznych tak˝e dla
innych miejsc na Êwiecie. Obszary Ja-
ponii le˝àce w pobli˝u szeregu tzw.
przerw sejsmicznych – miejsc w rejonie
aktywnym sejsmicznie, w których wy-
st´puje mniej trz´sieƒ, ni˝ nale˝a∏oby
oczekiwaç – uwa˝ane sà za szczególnie
nara˝one na niszczàcy wstrzàs. Lecz je-
Êli napr´˝enia wzd∏u˝ tych uskoków

uwalniane sà w cichych przesuni´ciach,
a naukowcy nie zdajà sobie z tego spra-
wy, to stopieƒ zagro˝enia mo˝e byç
w rzeczywistoÊci ni˝szy, ni˝ si´ uwa˝a.
Podobnie, jeÊli odkryto by ciche przesu-
ni´cia na uskokach uwa˝anych dotych-
czas za nieaktywne, struktury te powin-
ny zostaç dok∏adniej zbadane w celu
okreÊlenia, czy mogà byç równie˝ êró-
d∏em niszczàcych trz´sieƒ ziemi.

JeÊli oka˝e si´, ˝e ciche trz´sienia sà

charakterystyczne dla wi´kszoÊci du-

˝ych uskoków, wówczas naukowcy zmu-
szeni b´dà zrewidowaç utarte przeko-
nania na temat wszystkich trz´sieƒ
ziemi. Teoretycy próbujàcy wyt∏umaczyç
proces rozrywu za pomocà podstawo-
wych praw fizyki powinni wziàç pod
uwag´ fakt zaobserwowania wielu ró˝-
nych pr´dkoÊci przesuni´cia na usko-
ku. Obecnie uwa˝a si´, ˝e liczba i wiel-
koÊç obserwowanych trz´sieƒ ziemi
mo˝e byç wyt∏umaczona stosunkowo
prostym prawem tarcia. Lecz czy pra-
wo to jest równie˝ odpowiedzialne za
ciche trz´sienia ziemi? Dotàd nie zna-
leziono na to ostatecznej odpowiedzi,
ale badania trwajà.

Fakt istnienia cichych trz´sieƒ zie-

mi dopiero zaczyna docieraç do po-
wszechnej ÊwiadomoÊci. Te szczególne
zjawiska w lawinowym tempie dostar-
czajà danych umo˝liwiajàcych zrozu-
mienie, jak i dlaczego dochodzi do prze-
suni´ç na uskokach. Trudno przeceniç
znaczenie rozszyfrowania mechanizmu
tego ruchu, poniewa˝ gdy jest on szybki,
mo˝e spowodowaç ogromne zniszczenia,
niekiedy w du˝ych odleg∏oÊciach od êró-
d∏a. Stwierdzenie istnienia cichych trz´-
sieƒ ziemi pozwala naukowcom spojrzeç
na proces przesuni´cia w zupe∏nie nowy
sposób i umo˝liwia szczegó∏owe badanie
stref uskoków na ka˝dym etapie zacho-
dzàcego w nich ruchu.

n

KWIECIE¡ 2004 ÂWIAT NAUKI

77

Sudden Aseismic Fault Slip on the South Flank of Kilauea Volcano, Hawaii. Peter Cervelli, Paul Se-

gall, Kaj Johnson, Michael Lisowski i Asta Miklius; Nature, tom 415, s. 1014-1017, 28 II 2002.

Episodic Tremor and Slip on the Cascadia Subduction Zone: The Chatter of Silent Slip. Garry

Rogers i Herb Dragert; Science, tom 300, s. 1941-1943, 20 VI 2003.

Giant Landslides, Mega-Tsunamis and Paleo-Sea Level in the Hawaiian Islands. G. M. McMur-

try, P. Watts, G. J. Fryer, J. R. Smith i F. Imamura; Marine Geology. Dost´pne na stronie interne-
towej: www.sciencedirect.com/science/journal/00253227

Odwiedê strony internetowe U S Geological Survey Hawaiian Observatory: http://hvo.wr.usgs.gov

JEÂLI CHCESZ WIEDZIEå WI¢CEJ

Poznanie mechanizmu cichych trz´sieƒ ziemi pozwoli

inaczej spojrzeç na

PROGNOZOWANIE SEJSMICZNE

.