CroEos.net - Popularno znanstveni i edukacijski portal

Što su potresi i kako nastaju? Koji su do sada bili najsnažniji, a koji najsmrtonosniji potresi? Koji dijelovi Zemlje su više skloni potresima, a na gdje se vrlo rijetko događaju? CroEos.net donosi veliki članak o ovoj svakodnevnoj pojavi. Upoznajte se sa samim potresima, vrstama, razlozima nastanka i ostalim aspektima fenomena potresa.

Uvod

Potres je iznenadno i katkad katastrofično gibanje dijelova Zemljine kore kao rezultat dinamičkog otpuštanja elastične energije naprezanja koje emitira seizmičke valove (valovi koji putuju kroz Zemlju kao rezultat potresa ili eksplozije. Dijele se na P valove – (longitudinalne) tlo se sažima i razvlači i smjeru širenja vala. Kao tlačni valovi putuju brzinom zvuka; i S valove (transverzalne) – tlo se dislocira okomito na smjer širenja vala, ne mogu putovati kroz sve materijale i općenito se šire s 58% brzine P valova). Potresi tipično nastaju kao rezultat kretanja rasjeda, planarnih zona deformacije unutar Zemljine gornje kore. Zemljina litosfera je vanjski sloj sastavljen od ploča u sporom, ali konstantnom gibanju. Potresi nastaju tamo gdje naprezanje, koje nastaje kao rezultat diferencijalnog gibanja ovih ploča, nadjača jakost kore. Najveće naprezanje (i moguće najslabije zone) se najčešće nalaze na granicama tektonskih ploča te su te lokacije mjesta gdje se javlja najveći broj potresa. Potresi povezani s tektonskim pločama se nazivaju tektonski potresi.

Zemljine tektonske ploče

Većina potresa su tektonski, ali se oni mogu javiti i u vulkanskim regijama te kao rezultat brojnih antropogenih izvora, kao što su seizmičnost inducirana rezervoarima, rudarenjem ili uklanjanjem/umetanjem tekućine iz/u koru. Seizmički valovi dovoljno jaki da ih mogu detektirati ljudska osjetila mogu biti uzrokovana i eksplozijama, odronima zemlje i kolapsom starih rudnika.

Karakteristike

Veliki broj potresa se događa svaki dan na Zemlji, ali većinu njih detektiraju samo seizmometri i ne uzrokuju nikakvu štetu.

Mnogi potresi se javljaju u uskom području oko granica ploča do dubine od nekoliko desetaka kilometara gdje je kora dovoljno kruta da podržava elastično naprezanje. Gdje je kora deblja i hladnija, događaju se na većim dubinama. U subdukcijskoj zoni, gdje se ploče spuštaju u omotač, zabilježeni su potresi i na dubinama od 600 km, iako te potrese uzrokuje drugačiji mehanizama od onog vezanog uz pliće događaje.

Prikaz fenomena subdukcije

Veliki potresi mogu uzrokovati ozbiljna razaranja i velike gubitke života kroz različite tipove štete uključujući pucanje rasjeda, vibratorno gibanje tla (tj. trešnja tla), poplave (tsunami, seiche [podvodni stojni val], propadanje brana), različite vrste trajnog oštećenja tla (klizanje tla, likvefakcija – proces u kojem zasićeno, nekonsolidirano tlo ili pijesak postaje emulzija), požari i ispuštanje hazardnih materijala. U pojedinom potresu, bilo koji od ovih uzroka može dominirati i povijesno svaki je uzrokovao velike štete i gubitke života, ali za većinu potresa je ipak najdominantnije kretanje tla, što ima najširi opseg štete. U seizmičke valove ubrajamo S valove, P valove i površinske valove (Love valove i Rayleigh valove) koji su odgovorni za štete u trešnji tla.

Četiri tipa valova

Mnogi veliki potresi su popraćeni manjima koji se mogu događati prije i poslije glavnog potresa – također poznati i kao prethodni udar (engl. foreshock) i naknadni udar (engl. aftershock). Dok gotovo svi potresi imaju naknadne udare, prethodni udari se javljaju u tek oko 10% slučajeva. Snaga potresa se širi preko velikog područja, ali u slučaju velikih potresa, može se proširiti preko cijelog planeta.

Putevi potresa kroz Zemlju

Gibanja tla uzrokovana jako udaljenim potresom se nazivaju teleseizmi. Rayleigh valovi uzrokovanim potresom Sumatra-Andaman u prosincu 2004. godine uzrokovali su gibanje od preko 1 cm i na seizmometrima koji su bili locirani jako daleko do događaja. Korištenjem opreme za motrenje gibanja tla, moguće je identificirati točku iz koje potječu seizmički valovi. To točka se naziva fokus ili hipocentar i najčešće je to točka u kojoj je pokrenuto klizanje rasjeda. Lokacija na tlu, točno iznad točke fokusa se naziva epicentar. Ukupna veličina rasjeda koji kliže, zona puknuća, može biti velika i do 1000 km, za najveće potrese. Veliki rasjedi mogu stvaraju veće potrese od malih rasjeda.

Potresi koji nastaju ispod površine mora i imaju velik vertikalni pomak mogu stvoriti tsunamije, ili kao izravan rezutat deformacije mora ili kao rezultat podmorskog klizanja tla.

Tsunami koji je nastao kao posljedica potresa Sumatra-Andaman

Veličina potresa

Prva metoda kvantificiranja potresa su bile skale intenziteta. U SAD-u se koristi Mercallijeva skala, dok Japan koristi Shindo, a Europska Unija ima Europsku Makroseizmičku skalu. Sve te skale dodjeljuju brojčanu vrijednost (različitu za svaku skalu) lokaciji temeljeno na veličini trešnje koja se osjetila. Na primjer, vrijednost 6 po Mercallijevoj skali predstavlja:

Svi osjete kretanje. Ljudi teško hodaju. Objekti padaju s polica, slike padaju sa zidova, pokućstvo se pomiče. Drveće i grmlje se trese, šteta je slaba na loše građenim zgradama. Nema strukturalnih oštećenja.

Problem s ovim skalama je u tome što je mjerenje subjektivno, često bazirano na najvećoj šteti u području i pod utjecajem lokalnih efekata kao što su uvjeti koji utječu na lošu procjenu relativne veličine različitih događaja na različitim mjestima.

San Francisco nakon potresa 1906. (7,8 po Richteru, 3000 poginulih)

Prvi pokušaj kvalitativnog definiranja vrijednosti koja će opisivati veličinu potresa je skala magnitude (ime preuzeto od sličnih skala za određivanje sjaja zvijezda). Seizmolog u Kaliforniji (SAD) po imenu Charles F. Richter (26. travnja, 1900. – 20. travnja, 1985.) je 1930-tih godina osmislio brojčanu skalu koja bi opisivala relativne veličine potresa u južnoj Kaliforniji. Ovo je poznato kao Richterova skala. Dobiva se mjerenjem maksimalne amplitude na Wood-Anderson torzijskom seizmometru na udaljenosti od 600 km od potresa. Ostala, novija mjerenja magnitude uključuju: magnitudu dubinskih valova, magnitudu površinskih valova, trajanje magnitude. No, kako je svaka bazirana na mjerenju jednog aspekta seizmograma, one ne mjere cjelokupnu snagu izvora i mogu doživjeti zasićenje na velikim magnitudama vrijednosti (veći događaju ne uspjevaju proizvesti veće vrijednosti magnitude). I ove skale su također empiričke i kao takve ne daju fizičko značenje vrijednostima. No, ipak su korisne budući da se mogu brzo izračunati te postoje katalozi o njima od prije mnogo godina i poprilično su poznate javnosti. Seizmolozi sada preferiraju mjeriti seizmički moment, povezan s konceptom momenta u fizici, kako bi izmjerili veličinu seizmičkog izvora. Seizmički moment se može izračunati iz seizmograma, ali se isto tako može dobiti iz geoloških procjena veličine pucanja rasjeda i pomaknuća. Vrijednosti momenta za različite potrese se razlikuju za nekoliko redova veličine. Kao rezultat, predstavljena je skala magnitude momenta, koju je uveo Hiroo Kanamori (17. listopada, 1936. - ), a koja je usporediva s ostalim skalama veličine i nema zasićenja kod većih vrijednosti.