Trzęsienie ziemi to gwałtowne rozładowanie naprężeń w skorupie ziemskiej. Towarzyszy mu ruch warstw skalnych. Najczęściej jest to przemieszczenie wzdłuż uskoku, gdy ruch skał jest chwilowo zablokowany.
Energia uwalnia się w postaci fal sejsmicznych. Około 20-30% tej energii dociera na powierzchnię Ziemi. Te fale powierzchniowe mogą być niszczące.
Pozostała energia zamienia się w ciepło lub trwałe deformacje skał. Wstrząsy i drgania skorupy ziemskiej mogą powodować poważne szkody. Zjawisko to wynika z procesów w głębi Ziemi.
Przyczyny trzęsień ziemi to ruch płyt tektonicznych, wulkanizm czy działalność człowieka. Skutki mogą być katastrofalne dla ludzi i środowiska.
Kluczowe wnioski
- Trzęsienia ziemi to nagłe drgania i ruchy warstw skalnych w skorupie ziemskiej
- Energia uwolniona podczas trzęsienia ziemi rozchodzi się w postaci fal sejsmicznych
- Najczęstszą przyczyną trzęsień ziemi jest ruch płyt tektonicznych
- Trzęsienia ziemi mogą wywoływać różnorodne efekty w krajobrazie, takie jak pęknięcia, zapadliska czy tsunami
- Wielkość trzęsienia ziemi mierzona jest w stopniach magnitudy, a jego intensywność określana jest za pomocą skal makrosejsmicznych
Definicja i podstawowe zagadnienia związane z trzęsieniami ziemi
Trzęsienie ziemi to nagłe drgania powierzchni ziemi. Powstają one w wyniku uwolnienia energii ze skorupy i wnętrza planety. Kluczowe pojęcia to ognisko trzęsienia ziemi, epicentrum trzęsienia ziemi oraz fale sejsmiczne.
Ognisko trzęsienia ziemi
Ognisko trzęsienia ziemi to miejsce uwolnienia nagromadzonej energii. Znajduje się ono wewnątrz Ziemi. To tam rozpoczyna się proces generowania drgań.
Epicentrum trzęsienia ziemi
Epicentrum to punkt na powierzchni Ziemi nad ogniskiem wstrząsu. Tutaj fale sejsmiczne docierają najszybciej. W tym miejscu zniszczenia są największe.
Rodzaje fal sejsmicznych
Podczas trzęsień ziemi powstają różne rodzaje fal sejsmicznych. Rozchodzą się one w ośrodku skalnym. Wyróżniamy trzy podstawowe typy:
- Fale P (podłużne) – najszybsze, rozchodzą się w ośrodkach stałych, ciekłych i gazowych
- Fale S (poprzeczne) – wolniejsze, propagują się tylko w ośrodkach stałych
- Fale powierzchniowe – Rayleigha i Love’a, powodują ruchy pionowe i poziome na powierzchni Ziemi
Charakterystyka i prędkość fal sejsmicznych dostarcza cennych informacji. Dzięki nim poznajemy budowę wnętrza naszej planety.
Przyczyny trzęsień ziemi
Trzęsienia ziemi mają różne źródła. Ruchy tektoniczne to najczęstsza przyczyna, odpowiadająca za 90% zjawisk sejsmicznych. Rzadziej występują trzęsienia wulkaniczne (7%) i zapadowe (2%).
Tektoniczne trzęsienia ziemi wiążą się z ruchami płyt tektonicznych. Subdukcja, oddalanie się płyt lub przesuwanie mogą powodować wstrząsy sejsmiczne. Te interakcje często prowadzą też do aktywności wulkanicznej.
Wulkaniczne trzęsienia ziemi towarzyszą erupcjom wulkanów lub zapadaniu się komór magmowych. Są rzadkie, ale mogą być bardzo niszczycielskie. Szczególnie groźne są w pobliżu aktywnych wulkanów.
- Zapadowe trzęsienia ziemi są zjawiskami wyjątkowo lokalnymi, wynikającymi z zapadania się stropów jaskiń lub innych próżni w podłożu.
- Antropogeniczne trzęsienia ziemi są wywoływane przez działalność człowieka, taką jak wydobycie surowców, budowa zbiorników wodnych lub podziemne eksplozje.
Większość trzęsień ziemi to zjawiska płytkie. Ich ognisko znajduje się do 70 km pod powierzchnią Ziemi. Stanowią około 85% wszystkich trzęsień.
„Niektóre z najgorszych trzęsień ziemi były poprzedzone okresem ekstremalnej suszy” – Boussingault
Skale pomiarowe intensywności i siły trzęsień ziemi
Pomiar siły i intensywności trzęsień ziemi odbywa się przy użyciu różnych skal. Najpopularniejsze to 12-stopniowa skala Mercallego i logarytmiczna skala Richtera. W Europie często stosuje się również 12-stopniową Europejską Skalę Makrosejsmiczną (EMS-98).
Skala Mercallego
Skala Mercallego opiera się na obserwacji skutków trzęsienia ziemi. Określa intensywność wstrząsów na podstawie zniszczeń i reakcji ludzi oraz zwierząt. Obejmuje 12 stopni – od I (ledwo wyczuwalne) do XII (całkowite zniszczenie).
Skala Richtera
Skala Richtera mierzy energię wydzielaną podczas trzęsienia ziemi. Jest to skala logarytmiczna, gdzie każdy kolejny stopień oznacza 30-krotny wzrost energii. Trzęsienie o magnitudzie 2 odpowiada energii 56 kg TNT.
Europejska Skala Makrosejsmiczna (EMS-98)
EMS-98 to 12-stopniowa skala stosowana w Europie. Określa intensywność trzęsień ziemi, uwzględniając reakcje ludzi i szkody w budynkach. Jest bardziej precyzyjna niż skala Mercallego i bierze pod uwagę zmiany w środowisku.
„Pomiary wykonuje się za pomocą sejsmografów rejestrujących drgania skorupy ziemskiej.”
Obszary aktywności sejsmicznej
Istnieją trzy główne rodzaje obszarów sejsmicznych. Są to obszary sejsmiczne, pensejsmiczne i asejsmiczne. Każdy ma inną aktywność sejsmiczną, wpływającą na skalę i skutki trzęsień ziemi.
Obszary sejsmiczne
Obszary sejsmiczne to regiony z najczęstszymi i najsilniejszymi trzęsieniami ziemi. Znajdują się głównie wzdłuż granic płyt tektonicznych, na oceanach i niektórych lądach.
Przykłady to Japonia, zachodnie wybrzeże Ameryk i Europa Południowa. Aż 80% wszystkich trzęsień ziemi pochodzi ze Strefy Wokółpacyficznej, zwanej „okołopacyficznym pierścieniem ognia”.
Obszary pensejsmiczne
W obszarach pensejsmicznych trzęsienia ziemi są rzadkie i słabe. To głównie środkowe regiony kontynentalnych płyt tektonicznych.
15% trzęsień ziemi notuje się w Strefie Śródziemnomorskiej i Trans-azjatyckiej. Aktywność sejsmiczna jest tu niższa niż na granicach płyt.
Obszary asejsmiczne
Obszary asejsmiczne mają bardzo niską aktywność sejsmiczną lub jej brak. To głównie wnętrza stabilnych płyt kontynentalnych.
Ruchy tektoniczne są tu minimalne. Trzęsienia ziemi występują bardzo rzadko i są słabe.
Znajomość tych trzech typów obszarów jest kluczowa. Pomaga zrozumieć globalny wzorzec trzęsień ziemi. Umożliwia też lepsze przygotowanie na potencjalne katastrofy naturalne.
Skutki trzęsień ziemi
Trzęsienia ziemi powodują wiele szkód. Tworzą pęknięcia w ziemi, obrywają skały i wywołują tsunami. Niszczą budynki i infrastrukturę, często wywołując pożary.
Siła wstrząsów, głębokość ogniska i rodzaj podłoża wpływają na skutki. Po trzęsieniu ziemi we Włoszech w 2016 roku, było ponad 700 wstrząsów wtórnych.
Fale tsunami mogą sięgać kilkudziesięciu metrów wysokości. W skrajnych przypadkach nawet kilkuset metrów. Pożary po trzęsieniach często powodują najwięcej ofiar.
Trzęsienie w Japonii w 2011 roku zniszczyło 46 tys. budynków. Uszkodziło 155 tys. innych. 170 tys. domów zostało bez prądu.
Zniszczeniu uległo ponad 2 tys. dróg i 56 mostów. Uszkodzono też 26 linii kolejowych. Straty oszacowano na ponad 300 mld USD.
Fale sejsmiczne docierają najpierw do epicentrum. Tam drgania są najsilniejsze. Trzęsienie ziemi trwa zwykle kilka sekund, czasem minutę lub dłużej.
„Wiedza o trzęsieniach ziemi jest wciąż niewielka, i mimo postępującej nauki, człowiek nie zawsze potrafi przeciwdziałać skutkom potężnych sił natury.”
Podsumowanie
Trzęsienia ziemi to gwałtowne drgania skorupy ziemskiej. Powodują je ruchy mas skalnych, najczęściej wzdłuż uskoku. Ich siłę mierzy się skalami Mercallego, Richtera lub EMS-98.
Obszary sejsmiczne różnią się częstotliwością i siłą wstrząsów. Wulkan Krakatau w 1883 roku był jednym z największych wybuchów w historii. Zniszczył 2/3 wyspy, wyrzucając 20-40 km³ popiołów i skał.
Większość czynnych wulkanów leży w pacyficznym pierścieniu ognia. Wygasłe wulkany występują w wielu regionach, także w Polsce.
Rocznie zdarza się około 8-10 tysięcy trzęsień ziemi. Najsilniejsze w historii miały miejsce w San Francisco, Tokio i Mesynie. Powodowały ogromne zniszczenia i straty ludzkie.
Znajomość przyczyn i skutków trzęsień ziemi jest kluczowa dla ochrony. Ważne są: stała obserwacja sejsmiczna, odpowiednie planowanie przestrzenne i przygotowanie ludności. Te działania minimalizują zagrożenia związane z trzęsieniami ziemi.
