1

TRZĘSIENIA ZIEMI

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

Źródło trzęsienia ziemi nazywamy ogniskiem - hipocentrum - hipotetyczny punkt z
k

tórego biorą swój początek fale sejsmiczne.

Jeżeli znajduje się ono na głębokości:
• < 70 km - trzęsienie płytkie,
• 70 – 300 km - trzęsienie pośrednie,
• > 300 km - trzęsienie głębokie

(najgłębsze na 700 km)

P

unkt na powierzchni Ziemi znajdujący się bezpośrednio nad hipocentrum to

epicentrum.

Obszar leżący wokół epicentrum, w którym trzęsienie jest najmocniej

odczuwalne,

nosi nazwę obszaru epicentralnego

2

Energia wyzwo

lona 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:
1. podłużne (P – primary)- ich ruch polega na zmianie objętości (zagęszczanie i
rozrzedzanie cząsteczek ośrodka) Do epicentrum docierają jako pierwsze.

2. poprzeczne (S

– secondary) – do epicentrum docierają po falach podłużnych;

ruch cząstek – prostopadle do kierunku rozchodzenia się drgań; (rozchodzą się tylko
w ciałach stałych)

W momencie dotarcia do powierzchni fal przestrzennych powstają fale
powierzchniowe

(L). To głównie one są odpowiedzialne za zniszczenia powstałe w

trakcie trzęsienia ziemi.

Fale powierzchniowe:
1. Rayleigha

– drgają tak jak powierzchnia wody do której wrzucono kamień.

Cząsteczki skalne poruszają się po elipsie pionowo ustawionej do kierunku
rozchodzenia się fali.

3

2. Love’a – polegają na drganiach poziomych,

prostopadłych do kierunku rozchodzenia się fali.

Prędkość fal: P > S > powierzchniowe

Do okre

ślenia siły trzęsienia ziemi jest stosowana skala intensywności i skala

wielko

ści.

1815 - 1914

W celu okre

ślenia intensywności trzęsienia ziemi używa się 12 stopniowej skali

Mercallego (Mercallego-Cancaniego-Sieberga)

4

Skala jest oparta g

łównie na ocenie szkód i nie jest zbyt dokładna.

Do ściślejszej oceny siły trzęsienia ziemi używa się skali wielkości (magnitudy),
opracowanej przez Richtera

w roku 1935 przy klasyfikowaniu trzęsień Ziemi w

Kaliforni.

Podstawą skali jest logarytm amplitudy największego poziomego

odchylenia (mierzonego w mikrometrach)

zapisanego przez sejsmograf w odległości

100 km od epicentrum

wstrząsu. Jest to skala otwarta, czyli możliwe są trzęsienia

ziemi o jeszcze większej sile drgań

Charles Richter

(1900-1985)

800 000

Nieodczuwalne, rejestrowane przez sejsmograf

2,0 - 3,4

500

Średnie wstrząsy, małe uszk budynków

5,5 – 6,1

4 800

Odczuwane przez większość, nieszkodliwe

4,3 – 4,8

1

Katastrofalne skutki dla wielu krajów

8,0 – 8,9

Raz na 20 lat

Może zburzyć wszystkie miasta na obszarze

powyżej kilkunastu tysięcy km

2

> 9

4

Ogromne zniszczenia

7,4 – 8,0

15

Poważne zniszczenia

7,0 – 7,3

100

Duże wstrząsy, znaczne zniszczenia

6,2 – 6,9

1 400

Odczuwalne przez wszystkich, małe zniszczenia

4,9 – 5,4

30 000

B małe wstrząsy, odczuwalne przez niektórych

3,5 – 4,2

Liczba trzęsień

rocznie

Skutki

Magni

tuda

5

Rejestracja drgań sejsmicznych na powierzchni Ziemi dokonywana jest przez
u

rządzenia zwane sejsmografami.

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
s

ejsmografów poziomych (N-S i E-W).

Wykres będący obrazem drgań fal

sejsmicznych to SEJSMOGRAM. Zygzakowata linia pokazuje zmiany amplitudy
oscylacji gruntu poniżej urządzenia.

6

Przyczyny

trzęsień Ziemi:

1.ZAPADOWE (3%) -

słabe trzęsienia, wywołane zapadaniem się stropów nad

pustkami w przypowierzchniowej strefie skorupy ziemskiej, np. zapadanie się
stropów jaskiń, tąpnięcia górnicze
2.WULKANICZNE

(7%)

– związane z gwałtowna erupcją wulkanów,

przemieszczaniem magmy w skorupie ziemskiej i zapadaniem się stropów
opróżnionych komór magmowych
3.TEKTONICZE (90%)

– najczęstsze i najgroźniejsze w skutkach. Przyczyną jest

gwałtowne przemieszczenie się mas skalnych w skorupie ziemskiej lub górnym
płaszczu, wywołane rozładowaniem nagromadzonych naprężeń. Związane są
głównie z granicami płyt litosfery i powstają:

1.

W osiowych strefach grzbietów śród-oceanicznych; ogniska znajdują się

na niewielkich

głębokościach,

2.

W strefach łuków wysp i rowów oceanicznych - bardzo duża aktywność

sejsmiczna; głębokość od kilku do kilkudziesięciu km. Ogniska trzęsień ziemi
u

kładają 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. Trz

ęsienia Ziemi wiążą się też z młodymi górami fałdowymi. Najdłuższa

strefa rozciąga się od Gibraltaru po Himalaje

7

W

zależności od częstotliwości i siły wstrząsów wyróżnia się 3 rodzaje obszarów:

1.sejsmiczne

– trzęsienia ziemi są częste i silne. Należy do nich strefa wokół

Pacyfiku, obszar alpejskich pasm fałdowych, grzbiety śródoceaniczne, basen Morza
Karaibskiego
2. pensejsmiczne

– wstrząsy sporadyczne lub częste lecz słabe; Masyw Centralny,

Harc, Morze Północne, Ural, Wielkie Góry Wododziałowe
3. asejsmiczne

– wolne od wstrząsów lub zdatrzaja się b rzadko; stare platformy

kontynentalne, wielkie połacie dna oceanicznego (poza grzbietami i rowami)

W zależności od częstotliwości i siły wstrząsów wyróżnia się 3 rodzaje
obszarów

Najwięcej głębokoogniskowych trzęsień ziemi występuje w rejonie Japonii, Kamczatki
oraz w pasie: Sumatra, Jawa, Nowa Gwinea do rowu Tonga i w zachodniej

części

Ameryki Południowej.

Najwięcej trzęsień ziemi (80% wszystkich wstrząsów rocznie notuje się

na obszarze wokół Pacyfiku,

Magnituda poniżej

5

8

Najsilniejsze t

rzęsienia ziemi ostatnich 50 lat:

CHILE - M = 9,5 22.05.1960 -

największy odnotowany wstrząs sejsmiczny. Zginęło

ok. 3 tys.

osób.

SUMATRA, Ocean Indyjski, M= 9, 26 grudnia 2004,

zginęło ponad 300 tys. osób

– potężna fala tsunami

Alaska, M = 9,2 26 marca 1964, z

ginęło 125 - 131 osób

Sumatra, M = 8,7 28 marca 2005,

zginęło ok.1000 osób

Magnituda powyżej

7

9

Najtragiczniejsze tr

zęsienia ziemi w historii

Tsunami

Słowo „tsunami” pochodzi od dwóch wyrazów
japońskich

:

„tsu” (port) oraz „nami” (fala). Znaczy

więc tyle, co „fala portowa”. Tsunami powstają w
wyniku gwałtownej zmiany ukształtowania dna
morskieg

o, wywołanej m. in. trzęsieniami ziemi.

N

agłe podniesienie lub obniżenie fragmentu dna

powoduje ruch

słupa wody morskiej o góry lub

do dołu. Wskutek tego tworzą się fale
powierzchniowe,

które rozchodzą się po oceanie.

Zazwyczaj jest kilka takich fal,

ale wyraźnie

zaznacza się tylko jedna. Ruch wody generujący
fale tsunami

obejmuje całą głębokość oceanu. Są

to fale o o

gromnej długości (kilkaset metrów

pomiędzy dwoma sąsiednimi grzbietami) i
prędkości rzędu 500 - 800 km/h na otwartym
oceanie.

Na głębokiej wodzie, tsunami jest w

zasadzie nieszkodliwe i niezbyt wysokie. Jednak
gdy fala

dociera do szelfu, następuje spiętrzenie

wody do kilkunastu, nawet do

kilkudziesięciu

metrów przy brzegu.

Prędkość i długość fali w
zale

żności od głębokości wody

10

Prędkość rozchodzenia się fal tsunami - Sumatra 2004























Trzęsienie ziemi może powodować bardzo groźne spływy błotne. Dnia 31 maja
1970 r obszar Huascaran nawiedziło największe trzęsienie ziemi w tym rejonie, o sile
7.7 w skali Richtera. Odpadła część zachodniej ściany HN i runęła do lodowca,
tworząc gigantyczną, błotnistą mieszaninę 600 000 m³ skał, lodu śniegu i skał.
Lawina zmiotła z powierzchni ziemi miasteczko Yungay zabijając 17 tys ludzi. Samo
trzęsienie ziemi zabiło 66 tys ludzi,

Trzęsienia ziemi w Polsce

Ostatnie duże trzęsienia ziemi na obszarze naszego kraju wiązane są z okresem
fałdowań alpejskich (przeł. ery mezozoicznej i kenozoicznej, tj. ok. 150-200 mln lat
temu). Wówczas zostały zmienione tektoniczne głównie masywy górskie Sudetów,
Karpat i Gór Świętokrzyskich. Od czasu zakończenia orogenezy alpejskiej notowana
jest w Polsce raczej "cisza" sejsmiczna.

Obserwowane są jednak w tym rejonie

niewielkie wstrząsy (Magnituda max 6 w XV wieku).

W Polsce zamiast typowych

– tektonicznych trzęsień ziemi, występują trzęsienia

zapadowe spowodowane przez:

• osiadanie stropu wyrobisk górniczych na obszarach kopalnianych (np. Górny

Śląsk),

• zapadanie się stropów próżni krasowych (np. Sudety, Wyżyna Krakowsko-

Częstochowska),

• zapadliska w obrębie solnych formacji diapirowych (np. Pomorze)

Wyróżnia się 11 regionów sejsmicznych położonych na 5 dużych strukturach
tektonicznych:

platformie

wschodnio-europejskiej

(krystaliczna),

platformie

zachodnio-europejskiej, w Sudetach, Karpatach oraz w strefie Tornquista-

Teisseyre’a

(prawdopodobna granica płyt litosfery kolizyjna? między Baltiką a Avalonią).

11

Najsilniejsze w historii (M ok. 6)
miało

miejsce

5.06.1443.

Wyrządziło liczne szkody we
Wrocławiu, Krakowie; w Krakowie
zawaliło się sklepienie kościoła św.
Katarzyny,

popękały

budynki.

Zapiski w kronice Jana Długosza
W ostatnich latach największe
trzęsienie ziemi o M ok. 5 wystąpiło
na Warmii i Mazurach 21.09.2004 r
(epicentrum w rejonie Kaliningradu).

Wstrząsy te prawdopodobnie związane były z

postglacjalnym dźwiganiem Skandynawii.

12

Trzęsienia ziemi w Polsce
w latach 1950-1997 (

2225 zdarzeń) obserwatoria sejsmiczne