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.

Magnituda	Skutki	Liczba trzęsień rocznie
2,0 - 3,4	Nieodczuwalne, rejestrowane przez sejsmograf	800 000
3,5 - 4,2	B. małe wstrząsy, odczuwalne przez niektórych	30 000
4,3 - 4,8	Odczuwalne przez większość, nieszkodliwe	4 800
4,9 - 5,4	Odczuwalne przez wszystkich, małe zniszczenia	1 400
5,5 - 6,1	Średnie wstrząsy, małe uszkodzenia budynków	500
6,2 - 6,9	Duże wstrząsy, znaczne zniszczenia	100
7,0 - 7,3	Poważne zniszczenia	15
7,4 - 8,0	Ogromne zniszczenia	4
8,0 - 8,9	Katastrofalne skutki dla wielu krajów	1
>9	Może zburzyć wszystkie miasta na obszarze powyżej kilkunastu tysięcy km^2	Raz na 20 lat

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

Zabici	Rok	Obszar	Magnituda
830 tys.	1556	Shaanxi, Chiny	?
650 tys.	1976	Tangshan, Chiny	7,5
300 tys.	2004	Ocean Indyjski	9
200 tys.	1920	Gansu, Chiny	8,6
200 tys.	1927	Tsinghai, Chiny	7,9
143 tys.	1923	Tokio, Japonia	7,9
110 tys.	1948	Aszchabad, Turkmenistan	7,3

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 morskiego, wywołanej m.in. trzęsieniami ziemi.

Nagłe podniesienie lub obniżenie fragmentu dna morskiego powoduje ruch słupa wody morskiej do 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 ogromnej 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 od kilkunastu, a nawet do kilkudziesięciu metrów przy brzegu.

Prędkość i długość fali w zależności od głębokiej wody

Głębokość wody [m]	Prędkość fali [km/h]	Długość fali [m]	Głębokość wody [m]	Prędkość fali [km/h]	Długość fali [m]
5 000	800	160	500	252	50
4 000	713	143	100	112	22
3 000	616	123	50	79	16
2 000	504	100	10	36	7
1 000	356	71

Spływy błotne - trzęsienia ziemi mogą powodować bardzo groźne spływy błotne.

31 maja 1970r obszar Huascaran nawiedziło trzęsienie ziemi o sile 7,7 w skali Richtera. Odpadła część zachodniej ściany HN i runęła do lodowca, tworząc błotnistą mieszaninę

600 000m³ skał, lodu, śniegu. Lawina zmiotła z powierzchni ziemi miasteczko Yungay zabijając 17tys ludzi. Samo trzęsienie ziemi zabiło 66tys ludzi.

Trzęsienia ziemi w Polsce - występują najczęściej w Karpatach i na Dolnym Śląsku, a także na zachodniej krawędzi platformy wschodnioeuropejskiej, w regionie świętokrzyskim i północno-wschodniej Polsce.

Wstrząsy sejsmiczne w Karpatach są przejawem rozładowania naprężeń nagromadzonych w strefach subdukcji, dzięki którym powstał orogen karpacki.

Najsilniejsze w historii (M ok. 6) miało miejsce 05.06.1443r. wyrządziło liczne szkody we Wrocławiu, Krakowie (zawaliło się sklepienie kościoła św. Katarzyny, popękały budynki).

Obserwatoria sejsmologiczne - Kalwaria Pacławska (KWP), Książ (KSP), Ojców (OJC), Suwałki (SUW), Warszawa (WAR), Racibórz (RAC), Górka Klasztorna (GKP), Niedzica (NIE).

Trzęsienie ziemi na Warmiach i Mazurach 2004 - M=5. data 21.09.2004; epicentrum w regionie Kaliningradu. Wstrząsy te prawdopodobnie związane były z postglacjalnym dźwiganiem Skandynawii.

---