Trzęsienia Ziemi

DRYF KONTYNENTALNY I TEORIA PŁYT LITOSFERY

Aby zrozumieć trzęsienie ziemi, musimy najpierw przyjrzeć się temu, co znajduje się pod naszymi stopami, czyli skorupie ziemskiej. Na początku naszego stulecia amerykański geolog Frank B. Taylor wysunął tezę, że wszystkie kontynenty były kiedyś położone bardzo blisko siebie, a następnie w ciągu miliardów lat
odsunęły się od siebie. Pierwszą spójną teorię dryfu kontynentów przedstawił w 1912 r. niemiecki meteorolog, Alfred Wegener. Według niego przez większą część geologicznej historii naszej planety istniał na niej tylko jeden kontynent nazwany przez niego Pangea. Około 200 milionów lat temu Pangea podzieliła się na trzy części: północną zwaną Laurazją (składała się z dzisiejszej Europy, Azji i Ameryki Północnej), południową zwaną Gondwaną (Afryka, Ameryka Południowa i Indie) oraz część, na którą składały się Antarktyda i Australia. Ocean rozdzielający te kontynenty nazwano Tetydą. Potem na przestrzeni milionów lat nastąpił dalszy podział lądów. Od Gondwany oddzieliły się Indie, a potem Ameryka Południowa. Przez ostatnie 65 milionów lat układ kontynentów przybrał dzisiejszy kształt.
Dopiero w latach sześćdziesiątych naszego stulecia nauka poważnie zajęła się teorią dryfu kontynentów. Przeprowadzono badania linii brzegowych obu Ameryk, Europy i Afryki. Zbadano i komputerowo odtworzono ukształtowanie dna morskiego i okazało się, że wszystko pasuje do siebie. Obecnie wiadomo, że kontynenty przemieszczają się na wielkich płytach litosfery i stan ten trwa nadal. Na przykład Ameryka Północna oddala się od Europy z prędkością 2 centymetrów rocznie.

225 milionów lat wstecz
200 milionów lat wstecz

135 milionów lat wstecz
65 milionów lat wstecz

Obecna era geologiczna

W 1965 r. kanadyjski geofizyk John Tuzo Wilson sformułował teorię wyjaśniającą zjawiska dryfu kontynentalnego, rozszerzania dna oceanicznego oraz powstawania form rzeźby powierzchni Ziemi. Według tej teorii skorupa ziemska jest podzielona na szereg dużych i małych płyt o grubości sięgającej 70 kilometrów, które poruszają się względem siebie, prawdopodobnie pod wpływem prądów konwekcyjnych w płaszczu Ziemi. Teoria Wilsona została w późniejszych czasach potwierdzona.
Obecnie wiemy, że na krawędziach płyt, tam gdzie zderzają się one lub odsuwają od siebie, powstają główne formy rzeźby, np. wulkany, góry fałdowe, rowy i grzbiety oceaniczne. Strefy styku płyt tektonicznych noszą swoje specjalne nazwy.
Strefa rozsuwania - dwie płyty odsuwają się od siebie a rozpuszczona skała z płaszcza Ziemi podnosi się do powierzchni pomiędzy płytami i twardnieje, tworząc nową skorupę, zwykle w formie grzbietu oceanicznego. Nowo utworzona skorupa osadza się po obu stronach grzbietu, powodując rozszerzanie się dna oceanicznego. Takie zjawisko zachodzi np. w Grzbiecie Środkowoatlantyckim. Dno Oceanu Atlantyckiego rozszerza się powodując powolne odsuwanie się Ameryki północnej od Europy z prędkością 2 centymetrów rocznie
Strefa podsuwania - dwie płyty napierają na siebie. Płyta o większej gęstości może zostać zmuszona do zanurzenia się pod drugą na obszarze zwanym strefą subdukcji. Obniżająca się płyta roztapia się do postaci magmy, która może się następnie podnieść do powierzchni Ziemi przez szczeliny i uskoki, tworząc wulkany. Jeśli obie płyty zbudowane są z łatwiej utrzymującej się na powierzchni skorupy kontynentalnej, subdukcja nie występuje. W zamian za to skorupa ziemska zgina się stopniowo, tworząc pasma młodych gór fałdowych, takich jak Himalaje, Andy i Góry Skaliste.
Strefa uskoku transformacyjnego - czasami dwie płyty ślizgają się względem siebie. Np. uskok San Andreas w Kalifornii, gdzie ruch płyt może przyjmować postać nagłych szarpnięć.




Układ płyt tektonicznych na Ziemi



POWSTAWANIE TRZĘSIEŃ ZIEMI
Trzęsienia ziemi mają miejsce, kiedy płyty litosfery ziemskiej przemieszczają się względem siebie. W strefach podsuwania i w uskokach transformacyjnych trzęsienie może przybrać postać prawdziwej katastrofy, ponieważ napięcia między płytami mogę narastać przez całe lata. Rozładowanie nagromadzonej energii może nastąpić w dwojaki sposób. Trzęsienie ziemi jest jednym z najbardziej niszczycielskich zjawisk naturalnych. Jego siła może nawet 10000 razy przewyższyć siłę bomby atomowej zrzuconej na Hiroszimę w 1945 r. Podczas trzęsienia w zależności od jego siły, podłoże może łagodnie falować lub gwałtownie unosić się w górę i w dół. Czasami zdarzają się poziome przesunięcia gruntu. Zjawisko to trwa zazwyczaj od kilku sekund do nawet kilku minut. Często głównemu wstrząsowi towarzyszą tzw. wstrząsy wtórne, z których każdy jest słabszy od poprzedniego. Nie oznacza to jednak, że wstrząsy wtórne są mniej groźne. Potrafią one dokonać nawet większych zniszczeń niż główny wstrząs.
Oczywiście nie każde trzęsienie jest katastrofalne w skutkach. Co roku na całym świecie odnotowuje się około 50 tysięcy wstrząsów sejsmicznych, z których większość jest zupełnie nie odczuwalna dla ludzi i możliwa do zarejestrowania tylko przez bardzo czułe sejsmografy.
Skutki trzęsienia ziemi zależą od takich czynników jak: siła wstrząsów, głębokość, na której powstają, oraz rodzaj skał na powierzchni ziemi. Grunt może się unosić, zapadać lub pękać. W obszarach górzystych mogą wystąpić lawiny nawet na łagodnych stokach. Gdy ognisko trzęsienia znajduje się pod dnem morza, powstają ogromne fale nazywane tsunami. Wstrząsy nie występują jednocześnie i z jednakową siłą na całym terenie objętym trzęsieniem ziemi. Ich siła zależy w dużym stopniu od odległości od epicentrum, czyli punktu na powierzchni ziemi znajdującego się bezpośrednio nad ogniskiem trzęsienia. To właśnie w epicentrum i w jego pobliżu skutki trzęsienia są najbardziej katastrofalne. Za powstałe podczas trzęsień ziemi zniszczenia na powierzchni ziemi odpowiedzialna jest energia rozchodząca się od epicentrum poprzez wnętrze planety w postaci fal sejsmicznych. Wyróżnia się cztery rodzaje tych fal.
Fale podłużne (P) rozchodzą się w taki sam sposób jak fale dźwiękowe i powodują drgania wzdłuż drogi fali. Na ich drodze skały zostają ściśnięte lub rozciągnięte. Fale te potrafią przenosić się w cieczach, w tym także w płynnych częściach ziemskiego jądra.
Fale poprzeczne (S) wywołują drgania skał prostopadłe do drogi fali. Powodują drgania w płaszczyźnie pionowej lub poziomej. Mogą przemieszczać się tylko w skałach.
Fale powierzchniowe Love'a powodują ruchy ziemi w płaszczyźnie gruntu.
Fale powierzchniowe Rayleigh'a powodują ruchy w płaszczyźnie prostopadłej do powierzchni gruntu..



CZUJNIK WSTRZĄSÓW
Do zapisu drgań podczas trzęsienia ziemi służą bardzo czułe urządzenia - sejsmografy. Są one w stanie wykryć nawet najsłabsze wstrząsy. Najprostszy sejsmograf składa się z ciężarka zawieszonego na sprężynie i mechanizmu zegarowego sterującego obrotowym bębnem. Obudowa tego urządzenia jest mocowana do podłoża. Podczas wstrząsów fale sejsmiczne wprawiają w ruch obudowę, a rysik naśladując ruchy podłoża rysuje na papierze zygzakowatą linię - sejsmogram. W ten sposób powstaje sejsmogram. Dzięki niemu sejsmolodzy mogą natychmiast śledzić każde


SKALE POMIARU
Przy pomiarach siły trzęsienia ziemi stosowane są dwie odmienne skale: Richtera i Mercallego.
Skala Richtera jest oparta na pomiarach fal sejsmicznych i używana do określania wielkości trzęsienia ziemi w jego epicentrum. Wielkość trzęsienia ma charakter subiektywny i jego ocena daje różne wyniki w różnych miejscach dla tego samego trzęsienia ziemi. Skala została nazwana na cześć amerykańskiego sejsmologa Charlesa Richtera. Jest to tzw. skala otwarta, co oznacza że nie ma określonej górnej granicy tej skali. Wielkość trzęsienia ziemi jest funkcją całkowitej ilości wyzwalanej energii, a każdy stopień w skali Richtera odpowiada dziesięciokrotnemu zwiększeniu energii w stosunku do poprzedniego stopnia
Wielkość Względna
ilość
wyzwolonej
energii Przykłady
1 - -
2 - -
3 - -
4 1 Carlisle, Anglia 1979
5 30 San Francisco i Nowa Anglia, USA 1979
Wrexham, Walia 1990
6 100 San Fernando, Kalifornia 1971
7 30 000 Chimbote, Peru 1970
San Francisco, Kalifornia 1989
8 1 000 000 Tangszan, Chiny 1976
San Francisco, Kalifornia 1906
Lizbona, Portugalia 1755
Alaska 1964
Gansu, Chiny 1920



Skala Mercallego jest używana do mierzenia intensywności (natężenia) trzęsienia ziemi na podstawie widocznych skutków trzęsienia. Jej nazwa pochodzi od włoskiego sejsmologa Giuseppe Mercallego (1850-1914). Intensywność jest wielkością subiektywną, ocenianą na podstawie obserwowanych zjawisk i zmienia się zależnie od miejsca przy tym samym trzęsieniu ziemi.

Wartość
intensywności Opis
I Wykrywane tylko przez przyrządy.
II Odczuwane przez odpoczywających ludzi.
III Odczuwane w budynkach: kołyszą się wiszące przedmioty; wrażenie jak przy bliskim ruchu ulicznym.
IV Wrażenie jak przy ciężkim ruchu ulicznym; stojące samochody kołyszą się; stukają okna, naczynia i drzwi; drewniane ramy okienne i framugi skrzypią.
V Odczuwane na dworze; śpiący ludzie budzą się; wylewają się płyny; otwierają się drzwi.
VI Odczuwane przez wszystkich; ludzie chwieją się; tłuką się szyby; drzewa i krzewy szumią; pęka słaby tynk.
VII Trudno ustać na nogach; wstrząsy odczuwane przez kierowców samochodów; spada tynk, obluzowane cegły, glazura , kominy; dzwonią dzwony.
VIII Wstrząsy przeszkadzają w prowadzeniu samochodów; rozpadają się niektóre konstrukcje kamieniarskie; przewracają się wieże; z drzew odłamują się gałęzie, w wilgotnej ziemi ukazują się szczeliny.
IX Ogólna panika; poważne uszkodzenia budynków; pękają podziemne rury; powstają szczeliny i występuje zapadanie się ziemi.
X Zniszczenie większości budynków, osunięcia się ziemi; z kanałów wyrzucana jest woda.
XI Wyginają się szyny; całkowite zniszczenie podziemnych rur.
XII Prawie całkowite zniszczenie; przemieszczenia skał; przedmioty wylatują w powietrze.




BADANIA
Aby poznać przyczyny trzęsień ziemi, naukowcy zawsze zaczynali od sporządzenia mapy obszaru na którym występowały. W miarę jak metody wykrywania i lokalizowania trzęsień ziemi były udoskonalane, mapy sejsmiczne również stawały się coraz dokładniejsze, dzięki czemu uzyskano szczegółowy obraz aktywności sejsmicznej na świecie.
Na razie nikt nie potrafi przewidzieć dokładnie, kiedy może nastąpić trzęsienie ziemi. Opracowywanie map i kontrola aktywności sejsmicznej pozwalają jedynie na określenie stref zagrożenia i częstości występowania wstrząsów.
Nie istnieje żaden pojedynczy wyznacznik ostrzegający o zbliżającym się trzęsieniu. Prognozy sejsmologów opierają się na czterech głównych wskaźnikach.
Pierwszy to szybkość z jaką rozchodzą się fale sejsmiczne. Podczas wzrastania napięcia w warstwach ziemi obserwuje się zmianę w rozchodzeniu się tych fal. Podczas pomiarów przeprowadza się serię kontrolowanych eksplozji i bada się sposób rozchodzenia fal sejsmicznych.
Drugi wskaźnik to zmiany na powierzchni ziemi w postaci unoszenia się gruntu w miarę jak rośnie napięcie pomiędzy skałami. Są to zmiany bardzo niewielkie, rzędu najwyżej kilku centymetrów na rok.
Trzeci zwiastun trzęsienia ziemi to zwiększona emisja radonu. Ten obojętny gaz radioaktywny stale wydobywa się spod ziemi, ale tuż przed trzęsieniem rośnie jego stężenie w powietrzu.
Obserwuje się także niewielkie, lokalne zmiany w rozkładzie ziemskiego pola magnetycznego lub zmiany właściwości elektrycznych skał.
Każdy pozornie nieważny szczegół może okazać się zapowiedzią kataklizmu. Obserwowane są zachowania zwierząt, które prawdopodobnie wyczuwają nadchodzące wstrząsy. Przed trzęsieniem psy zaczynają wyć, konie rozbiegają się na wszystkie strony, a ptaki niespokojnie krążą w powietrzu.
Czasami przed wystąpieniem wstrząsów obserwuje się w powietrzu charakterystyczną poświatę, która prawdopodobnie jest spowodowana przez zjonizowane cząsteczki gazów. Naukowcy odkryli też nagły wzrost zawartości wodoru w strefie uskoku, przed wystąpieniem drgań. Niestety wszystkie te oznaki nadchodzącego niebezpieczeństwa nie występują przed każdym trzęsieniem ziemi. Sejsmolodzy w swoich przewidywaniach opierają się głównie na pomiarach naprężeń wzdłuż linii uskoku. Owe ogromne pęknięcia w skorupie ziemskiej mogą ciągnąć się całymi kilometrami na powierzchni lub wewnątrz skorupy. Pionowe ruchy ziemi obserwuje się za pomocą przyrządu podobnego do poziomicy, a pomiar przemieszczeń poziomych uzyskuje się za pomocą drutów rozpiętych w poprzek uskoku.
W 1997 roku geofizycy amerykańscy rozpoczęli wykorzystywać do przewidywania trzęsień ziemi Globalny System Lokalizacji (Global Positioning System) - GPS. System ten jest szeroko stosowany w nawigacji do określania pozycji statków oraz coraz częściej znajduje zastosowanie w pojazdach samochodowych. Obecnie za jego pomocą śledzi się ruchy powierzchni Ziemi, a wyniki pozwalają na określenie stopnia ryzyka wystąpienia wstrząsów tektonicznych.


NAJWIĘKSZE TRZĘSIENIA ZIEMI
DATA MIEJSCE ZNISZCZENIA I OFIARY
01.11.1755 r. Lizbona, Portugalia Trzęsienie ziemi, fale tsunami i pożary zrównały miasto z ziemią i pozbawiły życia 50 000 ludzi.
1906 r. San Francisco, USA Trzęsienie ziemi i pożar całkowicie zniszczyły miasto. Ofiar było niewiele. Zginęło około 700 osób.
08.12.1908 r. Sycylia 7,5 stopnia w skali Richtera, 70 tysięcy zabitych.
16.12.1920 r. Gansu, Chiny 8,2 stopnia w skali Richtera, 200 tysięcy zabitych.
01.09.1923 r. Tokio i Jokohama,
Japonia Tokio zostało kompletnie zniszczone, a to co pozostało spłonęło w wyniku pożarów. Łącznie 143 tysiące ofiar.
22.05.1927 r. Sining, Chiny 8,3 stopnia w skali Richtera, 200 tysięcy ludzi zginęło.
25.12.1932 r. prowincja Kansu,
Chiny 7,6 stopnia w skali Richtera, 70 tysięcy ofiar.
30.05.1935 r. Kweta, Pakistan 7,5 stopnia w skali Richtera, liczbę zabitych szacuje się na 30 - 60 tysięcy.
27.12.1939 r. Erzincan, Turcja Około 100 tysięcy ludzi poniosło śmierć.
1964 r. Anchorage, Alaska Jedno z najsilniejszych trzęsień ziemi spowodowało straty liczone w milionach dolarów.
31.05.1970 r. Peru 7,8 stopnia w skali Richtera, 66 tysięcy zabitych.
28.07.1976 r. Tangshan, Chiny Trzęsienie o sile 8 stopni w skali Richtera spowodowało kompletne zniszczenie. Według władz chińskich to trzęsienie pochłonęło 255 tysięcy ofiar. Dane nieoficjalne mówią o 650 tysiącach.
10.10.1980 r. El Asnam, Algieria Trzęsienie ziemi o sile 7,3 stponia w skali Richtera pochłonęło życie 2590 osób. 330 tysięcy ludzi straciło dach nad głową.
23.11.1980 r. Eboli, Włochy Trzęsienie o sile 7,2 stopnia. Epicentrum znajdowało się pod miejscowością Eboli, jednak zniszczenia dotarły niemalże aż do Neapolu. 2735 osób zginęło, 7500 zostało poszkodowanych a 1500 uznano za zaginione.
11.06.1981 r. Golbaf, Iran 1027 osób zabitych, ponad 800 poszkodowanych.
13.12.1982 r. Jemen Trzęsienie o sile 6,0 stopni w skali Richtera. 3000 osób zabitych, 2000 poszkodowanych. Prowincja Dahmar została całkowicie zdewastowana.
30.10.1983 r. Turcja Trzęsienie o sile 6,9 stopnia w skali Richtera. 1300 osób zginęło, 500 odniosło obrażenia. 35000 ludzi straciło domy.
19-20.09.1985 r. miasto Meksyk,
Meksyk W wyniku wstrząsu o sile 8,1 stopnia w skali Richtera 9,5 tysiąca ludzi poniosło śmierć. 40000 osób zostało rannych.
10.10.1986 r. Salwador 1500 osób zabitych, 20000 tysięcy rannych, 300000 bezdomnych to bilans trzęsienia o sile 5,5 stopnia w skali Richtera.
05.03.1987 r. Ekwador Epicentrum trzęsienia o sile 7,0 stopni znajdowało się około 80 kilometrów od Quito. Ponad 1000 osób zginęło.
07.12.1988 r. Armenia 6,9 stopnia w skali Richtera, 25 tysięcy zabitych, 15 tysięcy rannych, 400 tysięcy ludzi straciło domy.
1989 r. San Francisco, USA Trzęsienie ziemi o sile 7,1 stopnia w skali Richtera. 300 ofiar.
20.06.1990 r. Iran 7,7 stopnia w skali Richtera, 35 tysięcy ofiar śmiertelnych, 100 tysięcy rannych. 500000 osób straciło dach nad głową.
16.07.1991 r. Filipiny Trzęsienie o sile 7,8 stopnia pochłonęło życie 1620 ludzi. 3500 zostało rannych. Największe zniszczenia wokół turystycznego centrum - Baguio.
01.02.1991 r. Pakistan / Afganistan Siła trzęsienia - 6,8 stopnia w skali Richtera. W Pakistanie zginęła 200 osób, w Afganistanie 1000. Wiele tysięcy rannych.
20.10.1991 r. Uttarkashi, Indie Trzęsienie ziemi o sile 6,1 stopnia. 1600 zabitych, 2000 rannych.
17.01.1995 r. Kobe, Japonia Ogromne zniszczenia, 5300 ludzi zginęło.
17.08.1999 r. Turcja 7,4 stopnia w skali Richtera, 17 tysięcy ofiar, 600 tysięcy ludzi straciło dach nad głową.
13.01.2001 r. Salwador 7,6 stopnia w skali Richtera, około 700 zabitych, 3700 rannych, 140 tysięcy domów zostało zniszczonych.
26.01.2001 r.
(święto narodowe Indii - Dzień Republiki) Indie W wyniku wstrząsów o sile 7,9 stopnia w skali Richtera, trwających około 30 sekund miasto Bhudż będące epicentrum trzęsienia zostało zrównane z ziemią. Liczbę ofiar szacuje się na ponad 30000 osób. Wstrząsy wtórne były odczuwane w całych Indiach jeszcze przez ponad miesiąc.
21.05.2003 r. Algieria Wstrząsy o sile 6,7 stopnia według amerykańskich sejsmologów, według sejsmologów w Algierii - 5,8. Episentrum znajdowało się w pobliżu miasta Thenia, 60 kilometrów na wschód od Algieru. Wstrząsy były odczuwalne na południu Hiszpanii. Dwumetrowa fala tsunami która powstała na skutek wstrząsów zniszczyła sto łodzi na Majorce, Menorce i Ibizie. Bilans trzęsienia to ponad 2200 ofiar śmiertelnych i około 10000 rannych.
26.12.2003 r. Iran Irańskie miasto Bam. Wstrząsy o sile 6,3 stopnia w skali Richtera. 17000 rannych. 100000 pozostało bez dachu nad głową. Liczbę ofiar śmiertelnych szacuje się na 35000 do 50000 tysięcy.



USKOK SAN ANDREAS
Ma 1050 kilometrów długości, 16 kilometrów głębokości i ciągnie się od wybrzeża oceanu na północ od San Francisco, aż do Zatoki Kalifornijskiej. Jest to jedno z najbardziej niebezpiecznych miejsc na Ziemi. Mowa oczywiście o uskoku San Andreas. Jest to miejsce, gdzie stykają się dwie płyty tektoniczne: pacyficzna i atlantycka.
Struktura uskoku San Andreas jest nieco inna od innych uskoków na kuli ziemskiej, ponieważ tam dwie płyty nie uderzają o siebie, lecz trą niczym źle dopasowane koła zębate, gromadząc energię w postaci ogromnych naprężeń w skorupie ziemskiej. Powstała energia znajduje ujście w postaci trzęsień ziemi o sile zależnej od miejsca w którym się gromadzi.


Uskok San Andreas

W tak zwanych strefach pełzania, gdzie płyty trą o siebie najsłabiej, zgromadzona energia rozchodzi się w postaci tysięcy niewielkich drgań, które zazwyczaj nie powodują większych strat i są wykrywane jedynie przez bardzo czułe sejsmografy.
Inne fragmenty uskoku , w tak zwanych strefach zakleszczania, wydają się zupełnie nieruchome. Płyty przylegają tam do siebie tak mocno, że nawet przez setki lat nie następuje żaden ruch. W ten sposób gromadzi się energia, która powoduje raz na jakiś czas gwałtowne przesunięcia obu płyt. Prowadzi to do występowania trzęsień ziemi o sile przekraczającej 7 stopni w skali Richtera.
Pomiędzy tymi strefami znajdują się tzw. strefy pośrednie, gdzie może dochodzić do dość silnych trzęsień ziemi. Nad taką strefą leży miasto Parkfield (pomiędzy San Francisco, a Los Angeles. Co 20-30 lat występują tam wstrząsy osiągające nawet 6 stopni w skali Richtera. Cykliczne powtarzanie się wstrząsów sejsmicznych jest charakterystyczne tylko dla tego rejonu świata. Nigdzie indziej podobna sytuacja nie występuje.

OGRANICZANIE ZNISZCZEŃ
Najpewniejszym sposobem na zminimalizowanie ilości ofiar trzęsienia ziemi byłaby ewakuacja wszystkich ludzi z zagrożonych obszarów, jednak ze względu na postępujący wzrost zaludnienia takie rozwiązanie nie wchodzi w grę. Nie da się również ewakuować ludności bezpośrednio przed wstrząsem, ponieważ nadchodzi on niespodziewanie. Nawet gdyby istniały wyraźne znaki wskazujące na zbliżające się trzęsienie ziemi, to w przypadku wielkich miast i tak nie starczyłoby czasu żeby zapewnić bezpieczeństwo wszystkim.
Na razie prowadzi się badania nad zapobieganiem trzęsieniom poprzez rozładowanie naprężeń w skałach. Próbuje się wywołać niewielkie kontrolowane trzęsienia, jeśli można w ogóle mówić o jakiejkolwiek kontroli w tym przypadku. Architekci pracują nad budynkami odpornymi na wstrząsy sejsmiczne, zbudowane na specjalnych fundamentach i z materiałów mogących wytrzymać ogromne naprężenia. W wielkich miastach narażonych na wstrząsy tektoniczne prowadzi się ćwiczenia mieszkańców, dzięki którym każdy wie jak ma się zachować podczas trzęsienia. Szczególnie niebezpieczne są pożary spowodowane przez wybuchy gazu z uszkodzonych przewodów. Jeśli zostaną uszkodzone wodociągi, pożary mogą rozprzestrzeniać się kilka dni zwiększając liczbę ofiar. Pomimo tego, że naukowcy robią wszystko co w ich mocy, aby przewidzieć nadchodzące wstrząsy, jak na razie ludzie wciąż przegrywają kiedy nadchodzi wielkie trzęsienie ziemi



Jednym z najniebezpieczniejszych i najefektywniej wzbudzających strach u ludzi kataklizmów naturalnych są trzęsienia ziemi. Główną przyczyną tych wstrząsów jest rozładowywanie naprężeń towarzyszących na pozór zupełnie niewinnemu ruchowi płyt litosfery, najbardziej zewnętrznej warstwy w budowie naszej planety.

Tylko raz udało się ostrzec mieszkańców Ziemi przed tym kataklizmem. Było to w 1975 roku w chińskim mieście Haincheng. Mieszkańcy irańskiego Bam i inni nie mieli tego szczęścia. Nasuwa się pytanie: czy uda się nam, ludziom i naszej technologii kiedykolwiek im zapobiec? Byłoby to możliwe, gdybyśmy wiedzieli gdzie, z jaką siłą i kiedy wystąpi trzęsienie. Na szczęście odłam dziedziny geografii, jaką jest sejsmologia, pozwolił na określenie dwóch pierwszych czynników: miejsca i siły, ale nie czasu. Występowanie trzęsień jest w prawie całkowicie związane z ruchami płyt litosfery, jeśli wyłączymy czynniki antropogeniczne. Dlatego też trzęsienia mają miejsce w strefach sprendingu i subdukcji – zderzania i rozchodzenia się płyt kontynentalnych.

Decyzję o losie irańskiego miasta Bam podjęła natura kilka milionów lat temu, gdy błąkająca po przestworzach nieistniejącego już dzisiaj Oceanu Tetydy płytę irańską włączyła w burzliwie wypiętrzający się górotwór alpejsko-himalajski wraz z płytą arabską, który zresztą jeszcze się nie zakończył. Rezultatem tego są naprężenia, co prowadzi do wyładowań energii w postaci trzęsień ziemi.



Jak dotąd nie udało się cywilizacji opracować idealnej metody ostrzegania przed kataklizmem. W latach siedemdziesiątych ubiegłego wieku wydawało się, że jest to w zasięgu ręki. Powstała lista kilkudziesięciu zjawisk, które wydawały się niemal pewnymi zwiastunami trzęsień ziemi (sejsmolodzy nazywają je predyktorami). Niestety, z każdym rokiem ta lista staje się coraz krótsza. Chyba najlepszym zwiastunem naturalnym jest występowanie małych wstrząsów przed trzęsieniem - forszoków. Ta metoda sprawdza się jednak tylko w 40% dużych trzęsień. Skutkiem forszoków mogą być też odkształtowania terenów, do pomiaru. Pomocą miały być również urządzenia mierzące szybkość rozchodzenia się fal podłużnych „P”, jednak po latach badań zaczęły one przynosić sprzeczne wyniki i sprawdzały się tylko na dużym obszarze przy dużych trzęsieniach. Geofizycy w celu badania obszarów sejsmicznych od lat mają zwyczaj zaglądania w głębokie studnie lub odwierty. Ciekawi ich tam przede wszystkim poziom wody. Na Wyspach Kurylskich na długo przed silniejszymi trzęsieniami obserwowano spadek poziomu wód w odwiertach o głębokości 400–600 m. Około 10 dni przed trzęsieniem spadek ten jest wyraźniejszy, a dopiero potem poziom wód zaczyna się podnosić. Według danych chińskich zjawisko to ustaje 2–3 dni przed trzęsieniem. Podobnie dzieje się w odwiertach z ropą naftową. W okresie podwyższonej aktywności sejsmicznej zmienia się także prędkość przepływu i skład chemiczny wody gruntowej. W studniach i głębokich odwiertach wzdłuż aktywnych uskoków, obserwuje się wypływ gazów, w tym głównie radon, o którym donoszono z Taszkientu już w 1966 r.


Ciągły pomiar koncentracji radonu w wodzie gruntowej w Japonii wykazał w jednym wypadku krótkoterminową anomalię przed trzęsieniem w 1978 r. Obserwacje hydrogeofizyczne stanowią kolejna ważną rolę w badaniach trzęsień ziemi, ale i tak do ideału wiele im brakuje. Rejon Parkfield, który stał się słynny z powodu nadzwyczajnej regularności występowania trzęsień ziemi, miał być miejscem „zasadzki” sejsmologów i nadzieją na rozwiązanie wielkiego problemu. Po trzęsieniu w 1966 roku następne zaczęło być przewidywane na koniec lat 80., jednak nie wystąpiło ono do dziś.

Trzęsienia ziemi są jak na razie ciągle nieprzewidywalne. Nie wiadomo jak długo ludzie będą się bać. Nadzieję pokładźmy w sejsmologii, młodej, jeszcze rozwijającej się dziedzinie, która chcąc uwolnić nas z kajdan tego kataklizmu, ambitnie dąży do wygrania odwiecznej walki między trzęsieniami ziemi a cywilizacją.



Trzęsienia ziemi w Polsce


Położenie, budowa i ewolucja geologiczna Polski wskazuje, że nasz kraj leży zasadniczo poza obszarami sejsmicznymi kuli ziemskiej. Obszary takie nazywane są asejsmicznymi. O asejsmiczności Polski wnioskuje się w oparciu o budowę geologiczną Polski, w której dominują paleozoiczne i mezozoiczne skały osadowe, a których miąższość dochodzi niekiedy do 15 km. Skały te zalegają na sztywnym podłożu platformy wschodnioeuropejskiej i w miarę ustabilizowanym obecnie fundamencie krystalicznym objętym paleozoicznymi ruchami orogenicznymi.
Ostatnie duże trzęsienia ziemi na obszarze naszego kraju wiązane są z okresem fałdowań alpejskich, a więc na przełomie ery mezozoicznej i kenozoicznej, tj. ok. 150-20 mln lat temu. Wówczas zostały zmienione tektoniczne głównie masywy górskie Sudetów i Gór Świętokrzyskich, w obrębie których powstały liczne uskoki, zręby i rowy tektoniczne. Liczne trzęsienia ziemi występowały również w okolicach Pienińskiego Pasa Skałkowego, który tworzy wyraźną granicę tektoniczną między Karpatami Wewnętrznymi a Karpatami Zewnętrznymi. Od czasu zakończenia orogenezy alpejskiej notowana jest w Polsce raczej "cisza" sejsmiczna.
Dość częste są nieznaczne trzęsienia ziemi w obrębie Karkonoszy. Najczęściej wstrząsy sejsmiczne występują jednak na Śląsku, a niektóre z nich mają wielkość dochodzącą do 4 stopni w skali Richtera. Zdecydowana większość tych wstrząsów jest jednak skutkiem działalności górniczej. O podobnej genezie zdarzają się również trzęsienia ziemi w Bełchatowie, np. w 1980 o wielkości 4,6 czy w 2001 roku.
Współcześnie występujące trzęsienia ziemi są zazwyczaj rejestrowane w wielu punktach naszego globu, dzięki specjalnie w tym celu utworzonej siatce stacji sejsmologicznych i geofizycznych. Przegląd archiwów tych stacji ukazuje jednak nieco odmienny obraz sejsmiki w Polsce. Okazuje się, bowiem, że zjawiska sejsmiczne występują w Polsce pomimo uznania tego obszaru jako asejsmicznego. Należy jednak stanowczo podkreślić, że zjawiska te nie przybierają takich rozmiarów jak to możemy obserwować na aktywnych obszarach sejsmicznych (tab. 1). Umiejscowienie wspomnianych archiwów stacji obserwacyjnych w Internecie umożliwia przegląd tych danych i po zapoznaniu się z nimi nawet dla laików staje się oczywiste występowanie omawianych zjawisk również w Polsce.


Trzęsienia ziemi w Polsce w bardzo niewielkim stopniu mają charakter typowych trzęsień tektonicznych wywołanych naprężeniami w skorupie ziemskiej. Najczęściej są to 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),
• Ruchy wielkich mas ziemnych na skutek procesów osuwiskowych (np. Karpaty).

Rozmieszczenie trzęsień ziemi w Polsce wg IRIS Data Management Center



Trzęsienie ziemi 21.IX.2004 Warmia/Mazury
W dniu 21 Września wystąpiły dwa odczuwalne wstrząsy sejsmiczne na Warmii, Mazurach i Pomorzu. Wstrząs ten został zarejestrowany przez wszystkie polskie obserwatoria sejsmologiczne.
Wstrząs pierwszy o godzinie 11:05 UTC - 13:05 czasu lokalnego został zlokalizowany przez Europejskie centrum sejsmologiczne ORFEUS/EMSC w pozycji 54.83N, 19.71E. Wstępna lokalizacja z polskich obserwatoriów wypada podobnie. Głębokość wstrząsu wymaga dokładniejszego opracowania.
Magnituda zjawiska podana przez ORFEUS/EMSC wyniosła 4.8. Z poszczególnych obserwatoriów waha się ona od 4.5 do 5.2; z obserwatoriów polskich wynosi 5.0 - 5.2.
Wstrząs drugi o godzinie 13:32 UTC - 15:32 czasu lokalnego został zlokalizowany przez ORFEUS/EMSC w pozycji 54.77N, 19.94E. Głębokość podano na 10 km co oznacza w praktyce że wstrząs był 10 km lub płytszy (z uwagi na zmienność powierzchniowych warstw Ziemi lokalizacja pionowa płycej niż 10 km wymaga dokładnego rozważenia warstw geologicznych).
Magnituda zjawiska podana przez ORFEUS/EMSC wyniosła 5.0. Z polskich obserwatoriów wynosi ona 5.2 do 5.7.
Wstrząs ten jest największym zjawiskiem sejsmicznym kiedykolwiek odnotowanym na terenach północnej Polski.
Ponadto po drugim zjawisku zaobserwowano wstrząsy następcze, słabsze, wykrywalne tylko przez przyrządy.



Zapis z polskich stacji sejsmologicznych - wstrząs pierwszy:


Zapis ze stacji Suwałki - wstrząs drugi (odległość ok. 180 km):


Zapis z polskich stacji sejsmologicznych - wstrząs drugi:

Uwagi ogólne: Wystąpienie tych wstrząsów jest zjawiskiem wyjątkowym. W historii Polski nie odnotowano podobnego zjawiska na tym terenie. Wstrząsy takie mogą powodować drobne uszkodzenia wskutek spadających przedmiotów, mogą uszkadzać licho trzymające się konstrukcje, np. rusztowania, nieremontowane stare domy.
Ponieważ takie zjawiska sejsmiczne nie występowały w tym rejonie, nie można autorytatywnie wypowiadać się o stopniu zagrożenia sejsmicznego. Na pewno jest ono większe niż dotychczas mniemano ale wystąpienie wstrząsów nie zmienia faktu że Polska zaliczana jest do krajów asejsmicznych. Wstrząsy jednak najprawdopodobniej naruszyły rozkład naprężeń w tym rejonie, więc w najbliższym okresie czasu ryzyko wystąpienia kolejnych wstrząsów jest tam podwyższone, aż do czasu ustalenia się nowego stanu równowagi naprężeń. Kolejne ewentualnie występujące wstrząsy powinny być jednak z upływem czasu coraz mniejsze i występować coraz rzadziej.
Informację opracował Paweł Wiejacz / Zakład Sejsmologii IGF PAN