ZEMLJOTRESI

 

            Zemljotresi ulaze u red najstrašnijih prirodnih katastrofa koje se dešavaju na Zemljinoj površini, zbog čega su još od iskona privlačili pažnju ljudskog roda. Usled toga podatke o zemljotresima nalazimo u zapisima starim više hiljada godina. Nasuprot rasprostranjenom uverenju da su to retke pojave, oni se dešavaju vrlo često, ali njihov najveći broj je slabog intenziteta i javlja se na relativno malim površinama kopnenih prostora ili okeanskog dna. Intenzivnije proučavanje zemljotresa počinje tek u 19. i 20. veku.

 

Definicija zemljotresa

            Zemljotres predstavlja oscilovanje čestica tla izazvano prirodnim ili veštačkim uzrocima. Posledica su oslobođene Zemljine unutrašnje energije. Za skup svih seizmičkih pojava upotrebljava se zajednički naziv seizmizam. Zemljotresi se, prema načinu postanka, dele na:

1. tektonske
2. vulkanske
3. urvinske
4. antropogene

 

Tektonski zemljotresi

       Tektonski zemljotresi nastaju oslobađanjem seizmičke energije u Zemljinoj kori. Nastaju pod dejstvom velikih pritisaka u stenskim masama Zemljine kore, najčešće izazvanih pomeranjem većih blokova Zemljine kore. Tako dolazi do iznenadnog loma stenske mase, koji je praćen elastičnim deformacijama okolnih stenskih masa, koje se zatim šire u prostor, u obliku seizmičkih talasa.

 

• Građa Zemlje

Koncentrična građa: 

• Unutrašnje jezgro Fe        6000°C 4 Mbara
• Spoljašnje jezgro FeNi     4000°C 3 Mbara
• Mantl
  • Mezosfera
  • Astenosfera (konvekcija)
  • Litosfera (čvrsti omotač)
  •  
    • SIMA - SIAL

       Uzroci pokreta u litosferi su konvekcijska strujanja koja se dešavaju u astenosferi. Tom prilikom se hladna magma spušta iz gornjih delova, i iz donjih delova proma površini gura topliju magmu (slično procesu ključanja vode), koja dovodi do širenja okeanskog dna.
Litosfera je razlomljena u više ploča (6 većih i 6 manjih), koje se međusobno sudaraju, razilaze i mimoilaze. Postoje brojni dokazi o kretanju ploča, kako istorijski, tako i savremeni. To su: prostiranje ostrvskih lukova, hot - spots (vruće tačke), identične fosilne vrste pronađene na kontinentima koji se danas nalaze hiljadama kilometara daleko, reverzije polova Zemljinog magntetnog polja. Seizmički dokazi: raspored potresa ukazuje na granice ploča.

 

Vrste pokreta ploča litosfere

1. Mimoilaženje ili transkurencija
2. Širenje, akreacija ili spreading
3. Podvlačenje ili subdukcija

       Mimoilaženje ploča se razvija najčešće blizu zona širenja, mada ne mora uvek biti vezano za njih. U ovim zonama su potresi vrlo česti, jer je astenosfera ohlađena i čvrsta, velikog viskoziteta. Širenje ploča se razvja najčeše na okeanskoj kori, dok postoje samo dva primera širenja na kopnu, Island i Istočna Afrika. Ovakve granice su bez potresa, jer je astenosfera još uvek žitka, malog viskoziteta. Subdukcija ploča se razvija u oblasti sudara kontinentalnih i/ili okeanskih ploča. Ploče su ovde već očvrsle i ohlađene, pa su i potresi ovde najčešći i najjači. Postoje tri vrste subdukcije ploča: okeansko - okeanska, okeansko - kontinentalna i kontinentalno - kontinentalna.

 

Vulkanski zemljotresi

            Nastaju kao posledica kretanja magme u oblastima savremenih vulkana. U neposrednoj su vezi sa snažnim vulkanskim erupcijama i eksplozijama vulkanskih gasova i para. Tektonski i vulkanski zemljotresi se mogu javiti i kao podmorski ili submarinski. Tada se potresi morskog dna prenose na vodu i na površini često stvaraju ogromne talase, zvane cunami.

Urvinski zemljotresi

            Nastaju kao posledica obrušavanja svodova i bokova velikih pećina i podzemnih prostorija. Obično se javljaju u terenima izgrađenim od krečnjaka, gipsa i drugih stena podložnih lakom razaranju u kojima nastaju pećine različitih dimenzija.

Veštački zemljotresi

            Veštački zemljotresi nastaju usled delatnosti čoveka, odnosno njegovim dejstvom na prirodnu sredinu. Najčešći primer takve aktivnosti može se pratiti u oblastima u kojima su formirana velika veštačka akumulaciona jezera, gde se formiraju takozvani indukovani zemljotresi. Grupi veštačkih zemljotresa pripada i seizmička aktivnost stimulisana upumpavanjem vode u duboke bušotine (na primer, za potrebe eksploatacije geotermalne energije iz Zemljine unutrašnjosti).

Mehanizam nastanka potresa

       Rasedi su mehanički diskontinuiteti stenskih masa, na kome se relativno kretanje blokova u datom veličinskom području ne može zanemariti. Žarišta zemljotresa nalaze se najčešće na ovim stenskim diskontinuitetima. Prema načinu postanka rasedi  se dele na: normalne (gravitacione) rasede, transkurentne (strike - slip) rasede i reversne rasede.

 

       Elastični odskok se ogleda kroz periode prikupljanja i oslobađanja seizmičke energije. U prvom periodu se prikuplja energija, vrše se elastične deformacije, a trenje je još uvek veće od napona među pločama. U drugom periodu napon prevazilazi trenje između ploča i dolazi do odskoka. 

 

Elementi zemljotresa

            Hipocentar ili žarište zemljotresa je mesto u unutrašnjosti Zemljine kore od koga počinju da se prostiru seizmički talasi, odnosno mesto na kome se dešava elastični odskok. Epicentar je ortogonalna projekcija hipocentra na površinu Zemlje, odnosno to je mesto na površini Zemlje na kome se zemljotres najviše oseća.

Seizmički talasi
       Seizmički talasi se, prema načinu na koji se prostiru kroz Zemljinu unutrašnjost, dele na longitudinalne (ili undae primae), transverzalne (ili undae secundae) i površinske talase.
Prilikom prostiranja longitudinalnih talasa, čestice sredine osciluju u pravcu kretanja talasa. Drugačije se nazivaju i P - talasi, ili undae primae, zbog toga što prvi stižu do seizmoloških stanica.Čestice litosfere, prilikom prostiranja transverzalnih talasa, osciluju normalno na pravac prostiranja talasa. Nazivaju se i S - talasi, ili undae secundae, zbog toga što oni u seizmološke stanice dolaze posle longitudinalnih talasa.
Seizmički talasi se na seizmogramu razlikuju po tome što transverzalni talasi uvek kasne za longitudinalnim. Razlog ovome je što se P - talasi prostiru kroz sredine svih agregatnih stanja, dok se S - talasi ne prostiru kroz jezgro i omotač jezgra Zemlje.

Površinski, ili zapreminski, talasi prostiru se na taj način što oscilovanje čestica pokreće određenu zapreminu Zemljine kore, i upravo oni su najrazorniji talasi.
Intenzitet zemljotresa odražava rušilački efekat zemljotresa na površini Zemlje. Izražava se različitim skalama, od kojih se u Evropi primenjuju MCS i MSK - 64 skale od 12 stepeni.
Magnituda zemljotresa predstavlja jedinicu mere količine oslobođene energije u hipocentru. Izražava se madnitudnom skalom Richtera koja ima 9 stepeni.

 M = log₁₀A(mm) + 3log₁₀[8Δt(s)] - 2.92

 

Instrumentalno registrovanje zemljotresa

       Seizmoskopi registruju samo da se desio zemljotres, i eventualno amplitudu zemljotresa, tako da se može odrediti intenzitet. Prvi poznati seizmoskop napravljen je u Kini, i datira od oko 4000 godina pre nove ere. Pomoću njega bilo je moguće odrediti pravac iz koga su dolazili trusni talasi.

       Seizmografi registruju vremensku istoriju potresa. Oscilacije se mehanički ili na neki drugi način prenose na traku koja se kreće ujednačenom brzinom, najčešće 60 ili 120mm u minutu.

       Optički seizmografi registruju vremensku istoriju potresa na foto osetljivom papiru. Oscilacije se prenose preko elektronskhih sklopova uz odgovarajuće pojačanje.

       Akcelerografi mere ubrzanje pri oscilovanju čestica tla.

 

Udaljenost od epi- ili hipocentra

       Na osnovu zapisa jedne stanice moguće je odrediti rastojanje od žarišta potresa. Rastojanje od epi- ili hipocentra određuje se na osnovu kašnjenja S - talasa. Presecanjem udaljenosti sa više stanica određuje se mesto žarišta potresa.

 

Karakter prvih potresa u žarištu

            Na osnovu zapisa jedne stanice moguće je odrediti karakter i vrstu talasa koji prvi nailaze iz žarišta. Na vertikalnoj komponenti se vidi da li je talas dilatacioni ili kompresioni. Na horizontalnim komponentama se vidi odnos ovih pokreta u dva upravna pravca. Na osnovu toga moguće je odrediti azimut nailaska talasa. 

 

Prognoza potresa

       Dugoročna prognoza se zasniva na poznavanju položaja i temperamenta raseda. Mora da se ustanovi i njihov seizmički potencijal i povratni period. Kratkoročna prognoza se zasniva na poznavanju nekih pokazatelja karaktersitika litosfere. Prmer iz Kine 1976. godine, kada su, nekoliko dana pre zemljotresa zmije počele da izlaze iz zemlje, pokazuje da je moguće, mada vrlo retko, predvideti da će se zemljotres desiti uskoro. Treba napomenuti da su dugoročne prognoze zemljotresa tačnije, za razliku od kratkoročnih koje se svode na nagađanja (sem u izuzetno retkim slučajevima).

 

Prateće pojave zemljotresa

      Svakako najpoznatija prateća pojava zemljotresa su cunami talasi. Ako je epicentar na morskom, odnosno okeanskom dnu onda se javljaju podmorski (submarinski) trusovi. Brzina kretanja seizmičkih talasa u vodi iznosi oko 1400 m/s, što je skoro ravno brzini zvuka u vodi. Submarinski trusni udari izazivaju stvaranje ogromnog talasa na površini okeana. Njegova visina dostiže i do 30 m, a kreće se brzinom od 20 do 100 metara u sekundi, čak i do 200 m/s u plićim delovima. Ovaj džinovski, rušilački talas naziva se ''cunami'' (talas na japanskom jeziku). Cunami sa razornom snagom udara o obale uništavajući sve pred sobom. Pre pustošnog nailaska talasa cunami, more se potpuno povuče iz obalskog područja, čak i više kilometara. Ovaj period traje od 15 do 35 minuta, ređe nekoliko časova, posle čega usledi džinovski vodeni zid cunamija.

 

LITERATURA

1. Banjac Nenad (1994), SEIZMOLOGIJA, Petničke sveske br. 34, Istraživačka stanica Petnica, Valjevo
2. Pešić Luka (2002), OPŠTA GEOLOGIJA - ENDODINAMIKA, Rudarsko - geološki fakultet, Beograd