1. Trzęsienia ziemi.

- diastrofizm - procesy, które powodują ruchy i deformacje skorupy ziemskiej. Należą do nich : trzęsienia ziemi, pionowe i poziome ruchy skorupy ziemskiej, ruchy orogeniczne

- sejsmografy - rejestrują trzęsienia ziemi

- sejsmogram - wykres, będący obrazem drgań fal sejsmicznych

- hipocentrum - ognisko, miejsce, z którego rozchodzą się fale sejsmiczne

- epicentrum - ośrodek, punkt na powierzchni ziemi. Do którego fale sejsmiczne docierają najszybciej, leży bezpośrednio nad hipocentrum

- obszar epicentralny - obszar wokół epicentrum, tam wstrząsy są najsilniejsze (obszar makrosejsmiczny - wstrząsy odczuwalne przez człowieka; obszar mikrosejsmiczny - wstrząsy rejestrowane tylko przez przyrządy)

- izosejsty - linie łączące punkty o jednakowym natężeniu wstrząsu

- rodzaje fal sejsmicznych :

a) podłużne (P) powstają w hipocentrum

b) poprzeczne (S)

c) powierzchniowe (L) - powst. Gdy fala sejsmiczna dociera do powierzchni Ziemi

- intensywność trzęsienia ziemi określa 12 stopniowa skala Mercallego-Cancaniego-Sieberga, skala oparta na ocenie szkód wyrządzonych przez trzęsienie

- trzęsienie ziemi jest tym silniejsze, im większe jest jego przyspieszenie

- magnituda - skala wielkości, 9-cio stopniowa, na postawie skali Richtera można określić energię wyzwoloną

- grupy drgań:

a) wstępne: najpierw pojawiają się podłużne, później poprzeczne, na końcu powierzchniowe

b) końcowe

c) główne

-typy trzęsień ziemi:

a) zapadowe

b) wulkaniczne

c) tektoniczne

1. zapadowe

- związane z zapadaniem się stropów nad pustkami, np. zapadanie się stropów jaskiń

- najczęściej wyst. na obszarach krasowych

- słabe, nieznaczny udział tego typy wstrząsów

-tąpnięcia- wstrząsy wywołane zapadaniem się wyrobisk górniczych

b) wulkaniczne

- związane z gwałtowną erupcją wulkanów lub z przemieszczaniem się magmy w skorupie ziemskiej, zapadnięciem się stropów opróżnionych komór magmowych

-słabe, nieznaczny udział tego typu wstrząsów

3. tektoniczne

- najczęstsze i najskuteczniejsze

- w wyniku gwałtownego przemieszczania się mas skalnych w skorupie ziemskiej lub w górnym płaszczu Ziemi

- rozmieszczenie trzęsień ziemi

- nierównomierne, grupują się w wydłużone strefy

- trzęsienia ziemi rodzą się w osiowych strefach grzbietów śródoceanicznych, ogniska leżą na małych głębokościach, trzęsienia są silne

- związane są również z uskokami przecinającymi grzbiety śródoceaniczne

- strefy łuków wysp i rowów oceanicznych; ogniska na tych obszarach występują na zmiennej głębokości, od kilku do kilkuset km, układając się wzdłuż nachylonej w stronę łuku wyspowego powierzchni (strefa Benioffa)

- wielkie rozłamy skorupy ziemskiej, ognista na głębokości kilkunastu lub kilkudziesięciu km

- obszary młodych łańcuchów górskich, najdłuższa to strefa śródziemnomorsko-himalajska, ogniska na głębokości od kilkunastu do kilkuset km, najgłębsze ogniska wyst. w rejonie Himalajów

- rodzaje obszarów w zależności od częstotliwości i siły wstrząsów:

a) obszary sejsmiczne - trzęsienia częste i silne, strefa obszarów wokół O.Spokojnego, obszary alpejskich pasm fałdowych, grzbiety śródoceaniczne, M. Karaibskie

b) obszary pensejsmiczne - trzęsienia sporadyczne lub częste i słabe. Masyw Centralny, Harc, M. Północne, Ural, Wielkie Góry Wododziałowe

c) obszary asejsmiczne - wolne od wstrząsów. Stare platformy kontynentalne, wielkie połacie dna oceanicznego

- 80% trzęsień ziemi notuje się na obszarach wokół O. Spokojnego

- najwięcej głębokoogniskowych trzęsień ziemi zachodzi w rejonie Japonii i Kamczatki, w pasie od Sumatry przez Jawę do Rowu Tonga oraz w zach. części Am. Pd.

- strefa śródziemnomorsko-himalajska obejmuje alpejskie pasma fałdowe, wiele trzęsień związanych z wielkimi strefami dyslokacyjnymi

- skutki trzęsienia ziemi:

- ofiary w ludziach i straty materialne,

- powstanie szczelin w przypowierzchniowej partii skorupy ziemskiej

- podniesienie lub obniżenie znacznych partii terenu

- podziemne trzęsienia powodują powstanie licznych osuwisk

- podniesienie lub obniżenie poziomu wód gruntowych

Rozmieszczenie trzęsień ziemi

Rozmieszczenie zjawisk sejsmicznych na powierzchni ziemi nie jest równomierne. Epicentra trzęsień ziemi grupują się na ogół w wydłużone strefy, ciągnące się przez wiele tysięcy kilometrów. Związane jest to ze strukturą skorupy ziemskiej i górnego płaszcza Ziemi.

Tektoniczne trzęsienia ziemi są związane głównie z kilkoma rodzajami struktur w litosferze:

- trzęsienia ziemi rodzą się w osiowych strefach grzbietów śródoceanicznych. Ich ogniska leżą z reguły na małych głębokościach. Niewielka grubość skorupy ziemskiej w obrębie grzbietów sprawia, że trzęsienia ziemi są często bardzo silne. Trzęsienia ziemi również są związane z uskokami przecinającymi grzbiety śródoceaniczne;

- szczególną aktywnością sejsmiczną cechują się strefy łuków wysp i rowów oceanicznych, gdzie trzęsienia ziemi bywają bardzo silne. Ogniska trzęsień ziemi występują w tych strefach na zmiennej głębokości od kilku do kilkuset kilometrów, układając się wzdłuż nachylonej w stronę łuku wyspowego powierzchni, zwanej strefą Benioffa. Istnienie tej strefy sugeruje, że wzdłuż niej powinny odbywać się ruchy mas skalnych wyzwalając trzęsienia ziemi;

- trzęsienia ziemi mogą być związane z wielkimi rozłamami skorupy ziemskiej. W rejonie Kalifornii np. większość trzęsień ziemi jest wywołana ruchami zachodzącymi wzdłuż wielkiego uskoku przesuwczego San Andreas. Trzęsienia ziemi, które nawiedzają Turcję, wiążą się z obecnością wielkiego uskoku przebiegającego przez Anatolię. Ogniska trzęsień ziemi w strefach wielkich rozłamów leżą przeważnie na głębokościach kilkunastu- kilkudziesięciu kilometrów,

- trzęsienie ziemi również są związane z młodymi łańcuchami górskimi. Najdłuzsza tego rodzaju strefa trzęsień ziemi to strefa śródziemnomorsko- himalajska, ciągnąca się od Gibraltaru po Indonezję. Trzęsienia ziemi w tej strefie leżą na głębokości od kilkunastu do kilkuset kilometrów. Najgłębsze ogniska trzęsień ziemi notuje się w rejonie Himalajów.

Zdarza się jednak niekiedy, że silne wstrząsy sejsmiczne następują w obszarach nie aktywnych tektonicznie.

W zależności od częstotliwości i siły wstrząsów wyróżnia się trzy rodzaje obszarów powierzchni ziemi:

- obszary sejsmiczne - na których trzęsienia ziemi są częste i silne, należy do nich strefa położona wokół Oceanu Spokojnego, obszary alpejskich pasm fałdowych, grzbiety śródoceaniczne, basen Morza Karaibskiego,

- obszary pensejsmiczne - na których wstrząsy odbywają się sporadycznie lub są częste, ale słabe. Do takich obszarów należą m. in. Masyw Centralny, Harc, obszar Morza Północnego, Ural, Wielkie Góry Wododziałowe,

- obszary asejsmiczne- są wolne od wstrząsów lub też zdarzają się one bardzo rzadko. Należą do nich stare platformy kontynentalne, a także wielkie połacie dna oceanicznego (z wyjątkiem grzbietów śródoceanicznych i rowów).

Najwięcej trzęsień ziemi (ok. 80% wszystkich wstrząsów rocznie) notuje się na obszarze położonym wokół Oceanu Spokojnego. Występują one zarówno na kontynentalnych, jak i oceanicznych wybrzeżach Pacyfiku. Ogniska trzęsień ziemi leżą na głębokości dochodzącej do 700 km, a ich głębokość wzrasta w miarę przesuwania się ku kontynentowi. Najwięcej głęboko ogniskowych trzęsień ziemi zachodzi w rejonie Japonii i Kamczatki, w pasie ciągnącym się od Sumatry przez Jawę, Nową Gwineę do Rowu Tonga oraz w zachodniej części Ameryki Południowej. W strefie wokółpacyficznej wydarzyło się wiele katastrofalnych trzęsień ziemi: San Francisco, Tokio i Jokohama, Conception, Anchorage, Kobe.

Strefa śródziemnomorsko- himalajska obejmuje alpejskie pasma fałdowe Europy i Azji. Na obszarze tym przeważają trzęsienia ziemio głębokości ogniska do 50 km, a tylko sporadycznie głębokość tę przekraczają, niekiedy nawet znacznie. W strefie tej wiele trzęsień ziemi było związanych z wielkimi strefami dyslokacyjnymi. Strefa ta jest gęsto zaludniona, stąd też wstrząsy sejsmiczne powodowały często znaczne straty materialne i były przyczyną śmierci tysięcy osób. Do najbardziej znanych trzęsień ziemi z strefie śródziemnomorskiej należą: Neapol, Fokida, Assam, Messyna, Ałma- Ata, Aszchabad, Skopje, Spitak.

Tsunami a trzęsienia ziemi

Tsunami powstają w wyniku gwałtownej zmiany ukształtowania dna morskiego wywołanej m. in. trzęsieniami ziemi. Nagłe podniesienie lub obniżenie się fragmentu dna powoduje automatycznie ruch słupa wody morskiej do góry lub do dołu. Wskutek tego tworzą się fale powierzchniowe, które rozchodzą się po oceanie na podobieństwo kręgów powstających od wrzuconego do wody kamienia. Transportują one miliardy ton wody, a ogromna energia niesie je na odległość kilkunastu tysięcy kilometrów. W głębokich partiach oceanu fale tsunami mogą osiągać prędkość dochodzącą do 1000 km/ godz. W otwartym oceanie fale te są bardzo długie. Wyhamowując na wybrzeżach fala wielokrotnie się zwiększa i może dochodzić do wysokości 50, a niekiedy i więcej metrów. Powoduje to ogromne spustoszenia na wybrzeżach i często jest przyczyną śmierci wielu ludzi.

Fale tsunami mogą także powstawac wskutek tworzenia się wielkich osuwisk podmorskich lub też w wyniku runięcia w morze, a zwłaszcza w zatokę, dużych ilości mas skalnych lub lodu, oderwanych np. w wyniku wstrząsu. W 1959 r. w Zatoce Lituya na Alasce, w wyniku oberwania się potężnego fragmentu Lodowca Lituya do zatoki, powstała fala, która spowodowała spustoszenie do wysokości kilkuset metrów powyżej poziomu morza.

Skutki trzęsienia ziemi

Trzęsienia ziemi powodują ofiary w ludziach i znaczne strefy materialne. Nie mniej ważne są ich geologiczne efekty, prowadzące do zmian w krajobrazie. Trzęsienia ziemi powodują powstawanie szczelin w przypowierzchniowej partii skorupy ziemskiej, sięgających niekiedy bardzo głęboko. Wzdłuż tych szczelin często następują przemieszczenia, zarówno w pionie, jak i w poziomie. Trzęsienia ziemi mogą powodować podniesienie lub obniżenie znacznych partii terenu, co w przypadku obszarów nadmorskich może prowadzić bądź do powiększenia się lądu, bądź morza.

Podziemne wstrząsy powodują powstawanie licznych osuwisk, zarówno na powierzchni lądów, jak i osuwisk podmorskich. Osuwiska takie często niszczą podwodne kable. Trzęsienie ziemi może spowodować podniesienie lub obniżenie się poziomu wód gruntowych, a wywołane przez wstrząsy fale tsunami mogą wedrzeć się daleko w ląd na wybrzeżach niskich.

Przewidywanie trzęsień ziemi

Sejsmologia- nauka badająca trzęsienia ziemi i ich skutki. Poszukiwania zwiastunów nadchodzących trzęsień ziemi są prowadzone obecnie w kilku kierunkach: badania tzw. wstrząsów poprzedzających (które nie zawsze pojawiają się przed głównym wstrząsem), powolnych ruchów skorupy ziemskiej i zmian ukształtowania terenu, badanie stanu naprężeń w skorupie ziemskiej, zmian pola magnetycznego i przewodnictwa elektrycznego skał, badania zawartości radonu w wodach podziemnych, badania zmian ciśnienia atmosferycznego.

Skutki trzęsienia ziemi na obszarach zamieszkałych można minimalizować stosując specjalne konstrukcje budynków, które mogą wytrzymać nawet bardzo silne wstrząsy. Powstała nawet oddzielna gałąź budownictwa, która zajmuje się projektowaniem i wykonywaniem obiektów budowlanych na obszarach zagrożonych trzęsieniami ziemi. Budownictwo tego typu jest już obecnie stosowane w wielu krajach nawiedzanych często przez katastrofalne trzęsienia ziemi.

4.1 TRZĘSIENIA ZIEMI

Nagłe przemieszczenie się mas skalnych w obrębie skorupy ziemskiej lub górnego płaszcza Ziemi powoduje powstanie drgań, które rozchodzą się w postaci fal sprężystych. Fale te po dojściu do powierzchni ziemi dają się odczuć jako wstrząsy.

Do rejestracji trzęsień ziemi używa się sejsmografów. Są one zbudowane na zasadzie wahadła pionowego lub poziomego. Wahadła są opatrzone w urządzenie rejestrujące, które wykonuje wykres na obracającej się taśmie. Wykres, będący obrazem drgań fal sejsmicznych, nosi nazwę sejsmogramu.

Miejsce, z którego rozchodzą się fale sejsmiczne nosi nazwę hipocentrum (ogniska). Punkt na powierzchni ziemi, do którego fale sejsmiczne docierają najszybciej, leżący bezpośrednio nad hipocentrum nazywamy epicentrum (ośrodkiem). Obszar leżący wokół epicentrum, na którym wstrząsy są najsilniejsze to obszar epicentralny. W zależności od siły wstrząsu, wokół epicentrum wyróżnia się obszar makrosejsmiczny, gdzie trzęsienie ziemi jest odczuwalne przez człowieka i obszar mikrosejsmiczny (leżący na zewnątrz obszaru makrosejsmicznego), na którym wstrząsy są rejestrowane tylko przez przyrządy. Linie łączące punkty o jednakowym natężeniu wstrząsu nazywamy izosejstami.

Rozróżnia się trzy główne rodzaje fal sejsmicznych:

- podłużne (P),

- poprzeczne (S),

- powierzchniowe (L).

Fale poprzeczne i podłużne powstają w hipocentrum, fale powierzchniowe zaś powstają z chwilą dotarcia fali sejsmicznej do powierzchni ziemi.

Do określenia siły trzęsienia ziemi stosowana jest skala intensywności oraz skala wielkości. W celu określenia intensywności trzęsienia ziemi używa się 12- stopniowej skali Mercallego- Cancaniego- Sieberga (lub krócej skali Mercallego), podzielonej według wielkości przyspieszenia. Trzęsienie ziemi jest tym silniejsze, im większe jest jego przyspieszenie (tzn. im mniejszy jest okres drgań w stosunku do ich amplitudy). Skala ta jest oparta głównie na ocenie szkód wyrządzonych przez trzęsienie i nie jest zbyt dokładna:

I- drgania rejestrowane przez instrumenty,

II- wstrząsy odczuwają osoby na wyższych Pietrach,

III- wstrząsy odczuwane we wnętrzach budynków, kołyszą się wiszące przedmioty,

IV- dzwonią naczynia, chwieją się drzewa, kołyszą się stojące samochody,

V- kołyszą się skrzydła drzwi, płyny wylewają się ze szklanek, wstrząsy budzą śpiących,

VI- pękają szyby w oknach, lustra i obrazy spadają ze ścian, ludzie maja trudności z chodzeniem,

VII- opadają tynki, cegły, dachówki, dzwonią dzwony, trudno utrzyma się na nogach,

VIII- walą się kominy, pękają konary i pnie drzew, w gruncie tworzą się szczeliny,

IX- uszkodzeniu ulegają fundamenty domów, na powierzchnię ziemi wydobywa się woda i błoto, ludzi ogarnia panika

X- większośc budynków leży w gruzach, tworzą się wielkie osuwiska, wody w rzekach występują z brzegów,

XI- pekają szosy i linie kolejowe, w gruncie powstają szerokie szczeliny

XII- katastrofalne zniszczenia, powierzchnia ziemi faluje, rzeki zmieniają koryta.

Do ściślejszej oceny siły trzęsienia ziemi używa się skali wielkości (magnitudy), opracowanej przez C. F. Richtera. Podstawą skali jest logarytm amplitudy największego odchylenia (mierzonego w mikronach) zapisanego przez sejsmograf w odległości 100 km od epicentrum wstrząsu. W tej 9- stopniowej skali każdy następny stopień oznacza trzęsienie ziemi o energii większej 60 razy od energii trzęsienia o stopień niższego. Na podstawie skali Richtera można określić energię wyzwoloną w czasie trzęsienia ziemi.

Przyczyny i typy trzęsień ziemi

Trzęsienia ziemi mogą powstawać w wyniku różnych przyczyn. Wydziela się w związku z tym trzy główne typy trzęsień ziemi:

a) zapadowe trzęsienia ziemi- wiążą się z zapadaniem stropów nad pustkami w przypowierzchniowej strefie skorupy ziemskiej, np. zapadanie się stropów jaskiń. Trzęsienia ziemi tego typu są związane najczęściej z obszarami krasowymi. Wstrząsy wywołane takimi przyczynami są na ogół słabe i obejmują najwyżej 3% wszystkich trzęsień ziemi, a spowodowane przez nie szkody są na ogół niewielkie.

Do zapadowych trzęsień ziemi zalicza się również tąpnięcia- wstrząsy wywołane zapadaniem się wyrobisk górniczych. Gdy kopalnie znajdują się pod obszarami zabudowanymi, a sieć chodników jest gęsta, tąpnięcia mogą poczynić znaczne szkody. W Polsce tąpnięcia zdarzają się na Górnym Śląsku, a także na Dolnym Śląsku, w rejonach eksploatacji złóż węgla kamiennego i miedzi.

b) wulkaniczne trzęsienia ziemi- są związane z gwałtowną erupcją wulkanów eksplozywnych lub też z przemieszczaniem się magmy w skorupie ziemskiej, Czasem wstrząsy mogą być związane z zapadaniem się stropów opróżnionych komór magmowych.

Wulkaniczne trzęsienia ziemi są na ogół słabe. Jednak przy bardzo silnych erupcjach mogą być odczuwane bardzo daleko. Jako przykład można podać wstrząsy związane z erupcją wulkanu Krakatau w 1883 r,. które były odczuwalne w promieniu ponad 2000 km, a wstrząs spowodowany wybuchem wulkanu Sakurajama w Japonii w 1914 roku zarejestrowano w Europie. Wstrząsy o genezie wulkanicznej stanowią około 7% wszystkich trzęsień ziemi.

c) tektoniczne trzęsienia ziemi- są najczęstsze i najgroźniejsze w skutkach. Stanowią one około 90% wszystkich trzęsień zachodzących na kuli ziemskiej. Przyczyną tektonicznych trzęsień ziemi jest gwałtowne przemieszczanie się mas skalnych w skorupie ziemskiej lub górnym płaszczu Ziemi, wywołane rozładowaniem nagromadzonych naprężeń. W skorupie ziemskiej i w górnym płaszczu istnieją strefy szczególnie podatne na kumulację naprężeń. Naprężenia te mogą gromadzić się tylko do pewnej krytycznej wielkości po przekroczeniu której nastąpi gwałtowne rozładowanie nagromadzonej energii w postaci wstrząsów sejsmicznych. Obecność tych stref najczęściej jest warunkowana procesami zachodzącymi w górnym płaszczu Ziemi.

---