Seismologija

 SEISMOLOGIJA

 

ico1 Pranešti apie žemės drebėjimą!

ico1 Pranešti apie sukeltą seisminį įvykį!

 

Žemės paviršių sudaro kietos, trapios, viena kitos atžvilgiu judačios tektoninės plokštės. Iš viso yra 7 didelės ir dar keliasdešimt mažesnių tektoninių plokščių. Judėdamos tektoninės plokštės tarpusavyje sąveikauja, o jų ribose vyksta kalnodara, vulkanizmas, magmatizmas bei žemės drebėjimai (1 pav.).

seismologija1

1 pav. Pasaulio seismingumo žemėlapis 1964–2008 metais pagal Tarptautinį seismologinį centrą (International Seismological Centre, ISC). Žemės drebėjimų epicentrai daugiausiai išsidėst ties tektoninių plokščių ribomis, tačiau jų yra ir plokščių viduje.

 

Tektoninių plokščių sąveikos vietose, kai veikiančios įtampos viršija trinties jėgas, įvyksta staigus plokščių postūmis viena kitos atžvilgiu (pagal mechanikos Huko dėsnį). Dėl staigaus postūmio didelė dalis energijos paverčiama šiluma – uolienos gali lydytis – ir tik nedidelė dalis (maždaug 10-5) energijos yra išlaisvinama seisminių (akustinių) bangų pavidalu, o pats reiškinys vadinamas žemės drebėjimu. Žemės drebėjimai vyksta ne tik tektoninių plokščių ribose, bet ir jų vidinėse dalyse, nes įtampos kaupiasi ir yra perduodamos dideliais atstumais (1 pav.). Viduplokštiniai žemės drebėjimai dažniausiai vyksta palei tektoninio silpnumo zonas, be to, jie vyksta rečiau, nes įtampos kaupiasi ilgiau nei tektoninių plokščių pakraščiuose. Visi žemės drebėjimai gali būti stiprūs ir pavojingi.

Žemės drebėjimai gali kilti dėl įvairių priežasčių: tektoninių plokščių judėjimo, vulkanų išsiveržimų, ledyno izostazijos, meteoritų smūgių, didelių žemės nuošliaužų bei sukelti žmogaus (dėl didelių masių pasiskirstymo pokyčio, pvz., kasyklose ar didelėse užtvankose).

Įvykus žemės drebėjimui didžiausią žalą padaro jo metu generuotos seisminės bangos, kurios sklinda nuo seisminio šaltinio (priklausomai nuo jo fokalinio mechanizmo bei poliatrizacijos) į visas puses – jos sukelia žemės virpesius. Žmonės dažniausiai nukenčia dėl griūvančių pastatų, kurie subyra dėl stiprių grunto virpesių. Be to, vykstant stipriems žemės drebėjimams po vandenynais ar jūromis, gali būti generuotos cunamio bangos, kurios yra itin pavojingos pakrančių gyventojams, pvz., 1908 m. Mesinos žemės drebėjimo metu Viduržemio jūroje susidarė 12 m. aukščio cunamis, 2004 m. žemės drebėjimo prie Sumatros metu generuotas cunamis nusiaubė Indijos vandenyno pakrantes, 2011 m. Tohoku žemės drebėjimo metu Japonijoje dėl cunamio nukentėjo Fukušimos atominė elektrinė (2 pav.).

Žemės drebėjimai yra tyrinėjami registruojant ir analizuojant seismines bangas bei jų sklidimą vidinėse Žemės sferose. Yra keli seisminių bangų tipai. Seisminės bangos, sklindančios žemės viduje, yra vadinamos tūrinėmis seisminėmis bangomis (angl., body-waves), o paviršiuje – paviršinėmis (angl., surface waves). Tūrinės bangos pagal dalelių judėjimo kryptį dar skirstomos į išilgines arba pirmines (angl., longitudinal arba primary, žymimos P) ir skersines arba antrines (angl., transverse arba secondary, žymimos S), nes pastarosios sklinda lėčiau nei išilginės. Be to, pagal bangų atspindžius ir lūžius nuo įvairių vidinių žemės paviršių, P ir S bangos yra skirstomos dar į daugiau fazių. Paviršinės bangos yra dvejopos pagal dalelių judėjimo kryptį bei bangos poliarizaciją – Relėjaus (angl., Reyleigh) ir Lovo (angl., Love).

Seisminės bangos yra registruojamos seismometrais – mechaninių grunto judesių jutikliais, kurie fiksuoja žemės virpesius. Šių jutiklių užregistruoti duomenys, pateikti grafiniu pavidalu, yra vadinami seismogramomis (2 pav.).

Žemės drebėjimą apibūdina įvairūs parametrai, iš kurių svarbiausi yra epicentro koordinatės, hipocentro gylis, stiprumas (magnitudė), intensyvumo pasiskirstymas bei fokalinis mechanizmas. Žemės drebėjimo mechanizmą apibūdina momento tenzorius. Taip pat žemės drebėjimai pagal epicentro atstumus iki regtistruojančių taškų yra skirstomi į tolimuosius (> 3000 km), regioninius (700–3000 km) ir vietinius (< 700 km).

Tyrinėdami žemės drebėjimų generuotų seisminių bangų plitimą, mokslininkai nustatė žemės sandarą, išskyrė jos pagrindines struktūras – kietą ir skystą branduolius, mantiją ir plutą – bei jų matmenis. Be to, žinios apie mūsų planetos sandarą kartu leidžia susidaryti vaizdą apie kitų egzistuojančių planetų sandarą, susiformavimą ir aplinkos sąlygas. Taip pat toliau yra sėkmingai vykdomi tyrimai, siekiant detaliau ir tiksliau nustatyti giluminę Žemės mantijos ir litosferos sandarą, bei sužinoti apie ten vykusius ir vykstančius procesus.

 

seismologija2

2 pav. 2011 metų kovo 11 dieną Japonijoje įvykusios žemės drebėjimo seismogramos, užregistruotos Ignalinos AE SMS stočių. Pirmasis seismogramose matomas seisminių bangų paketas yra sudarytas iš tūrinių bangų bei įvairių jų fazių. Maždaug po pusvalandžio nuo tūrinių bangų seismometrus pasiekia paviršinės bangos, kurių amplitudės yra didesnės. Žemės drebėjimo momento stiprumas siekė 9,0. Po pagrindinio seisminio smūgio per 20 dienų dar įvyko 47 stipresni nei 6,0 ir daugiau nei 800 silpnesnių juntamų požeminių smūgių.

 

Plačiau apie seismologiją rasite čia (anglų k.):

 

Baltijos kraštų seismingumas


seismologija3

3 pav. Europos – Viduržemio regiono seisminio pavojaus žemėlapis (Europos seismologinės komisijos Tarptautinės geologijos koreliacijos programos projektas Nr. 382: SESAME, red. Giardini, Jiménez ir Grünthat, 2003). Lietuvos teritorijoje numatoma maksimalaus grunto pagreičio vertė PGA 0-20 cm/s2.

 

Baltijos šalių ir greta esančių sričių teritorija pasižymi mažu seisminiu aktyvumu (3 pav.), kurį lemia ankstyvojo prekambro laikotarpiu susiformavusi žemės pluta bei didelis atstumas iki aktyvių seisminių zonų. Regione tektonines įtampas lemia du svarbūs faktoriai: 1) tektoninės įtampos iš Šiaurės Altanto vandenyno vidurio kalnagūbrio bei 2) po paskutiniojo ledynmečio regione prasidėję žemės plutos izostazinio atsistatymo procesai.

Dabartiniai tyrimai rodo (Šliaupa ir kt., 2006), jog Vakarų Lietuvoje vyrauja ŠV-PR krypties horizontalus spaudimas, o Rytų Lietuvoje pagrindinės įtampos yra ŠR-PV krypties. Taip pat buvo nustatytas neotektonis aktyvumas Kaliningrado srityje tiriant Baltijos jūros terasų deformacijas bei upių profilių anomalijas. Tyrimo išvadose teigiama, jog holoceno metu vertikalių judesių amplitudės siekė iki 5 m. Be to, atlikti GPS tyrimai rodo 1–2 mm/m atskirų tektoninių blokų judėjimą palei lūžius.

Apie seisminius įvykius iki 20 amžiaus vidurio žinoma iš rašytinių istorinių šaltinių, makroseismiškai nustatant apytikslį žemės drebėjimo stiprumą, intensyvumus bei epicentro padėtį. Dabartiniai žemės drebėjimai yra registruojami seismometrais, todėl galima gana tiksliai nusatatyti daugumą žemės drebėjimų parametrų.

seismologija4

4 pav. Istorinių ir instrumentiškai užregistruotų žemės drebėjimų, vykusių nuo 1616 m. Pabaltijyje, žemėlapis. Skirtingų dydžių žymėjimai rodo skirtingų stiprumų žemės drebėjimų epicentrus.

 

Pabaltijo regionas ir aplinkinės teritorijos yra laikomos nedidelio seisminio aktyvumo zona, tačiau ir čia yra įvykę keliasdešimt vidutinio stiprumo žemės drebėjimų (Avotinia ir kt., 1988; Boborikin ir kt., 1993) (4 pav.). Istoriniai šaltiniai, kuriuose randami seisminių įvykių aprašymai, siekia 1616 m. Latvijos teritorijoje vykusių žemės drebėjimų stiprumai neviršija 4,4, o Estijoje išilgai vakarinės pakrantės žemės drebėjimų stiprumai gali siekti 4,5. 1908 metų gruodžio 29 dieną įvykęs 4,4 stiprumo žemės drebėjimas Latvijoje yra siejamas su Liepaja-Saldus lūžių zona, kurios neotektoninis aktyvumas grindžiamas Šliaupos ir kt. (2006) tyrimuose. Negausūs duomenys rodo, jog Lietuvos teritorijoje seisminis aktyvumas yra mažesnis nei greta esančių kraštų. Patikimai Lietuvos teritorijoje nėra užfiksuota nei vieno žemės drebėjimo. Natūralių vietinių seisminių įvykių, įvykusių Lietuvos teritorijoje, neužfiksavo nei Vilniaus seisminė stotis, veikusi nuo 1970 iki 1998 metų, nei nuo 1999 m. įrengtos Ignalinos AE seismologinio monitoringo seisminės stotys. Iš istorinių šaltinių žinomi keli netoli Lietuvos sienos įvykę vidutinio stiprumo žemės drebėjimai, pvz., 1616 m. Bauskės apylinkėse ir 1908 m. netoli Daugpilio (Latvija) bei Gudogų (Baltarusija). Iš instrumentiškai užregistruotų žemės drebėjimų Rytinėje Baltijos pakrantėje paminėtinas 1976 metais M 4,7 žemės drebėjimas Osmusaarėje (Estija). Stipriausias instrumentiškai užfiksuotas žemės drebėjimas regione įvyko Kaliningrado srityje (Rusija) 2004 metų spalio 21 dieną. Šį žemės drebėjimą sudarė trys požeminiai smūgiai (1 lentelė), kurio pagrindinio smūgio stiprumas siekė 5,2 (kitai duomenimis – M 4,6, o pagal Rusijos mokslų akademijos tyrimus – M 5,5), hipocentras buvo ~15 km gylyje, fokalinis mechanizmas buvo dešininis sprūdis išilgai Pietų Kaliningrado lūžio ŠŠV-PPR kryptimi (Pačėsa ir kt., 2005). Žemės drebėjimo Kaliningrade generuotos seisminės bangos buvo juntamos visame Pabaltijyje – Baltijos valstybėse, Baltarusijoje, Lenkijoje, Vokietijoje, Danijoje, Norvegijoje, Švedijoje bei Suomijoje. LGT Giluminių tyrimų skyriaus specialistai atliko makroseisminių duomenų tyrimą ir sudarė makroseisminius žemėlapius (5 pav.).

 

seismologija5 

5 pav. 2004 rugsėjo 21 dieną įvykusio žemės drebėjimo Kaliningrado srityje (Rusija) pagrindinio, stipriausio požeminio seisminio smūgio sukeltų žemės virpesių intensyvumų (pagal EMS-98 skalę) pasiskirstymas Lietuvos teritorijoje. Intensyvumų vertės pažymėtos romėniškais skaitmenimis, punktyrinės linijos skiria skirtingų intensyvumų zonas, raudona žvaigždė žymi žemės drebėjimo epicentrą, nustatytą Lenkijos mokslų akademijos Geofizikos instituto. Žemėlapius sudarė A. Pačėsa, 2005.

 

 

Lentelė. 2004 m. rugsėjo 21 dieną vykusios Kaliningrado žemės drebėjimo požeminių seisminių smūgių informacija (Nikonov, 2007).

 

Data

Laikas, val:min

Koordinatės, °N; °E

Gylis, km

Stiprumas, M

2004.09.21

11:05

54,91±0,08; 19,88±0,02

15±4

4,3

2004.09.21

13:32

54,97±0,03; 20,13±0,12

14±4

4,6

2004.09.21

13:36

54,88±0,05; 19,91±0,02

5±4

2,2

 

2006 metų vasario mėnesį Europos komisijos Jungtinių tyrimų centro paskelbtame leidinyje „Žemės drebėjimų kartografavimas ir žemės drebejimų duomenys naujosiose šalyse narėse ir šalyse kandidatėse“ (angl., Earthquake Mapping and Earthquake Data in New Memeber States and Candidate Countries) teigiama, jog ištyrus žemės drebėjimus yra numatomas žemas seisminės rizikos lygis Estijoje, Lietuvoje ir Lenkijoje, o Latvijos teritorijoje žemės drebėjimų rizika yra didesnė, tačiau ji nėra prioritetinis pavojus. Atlikus tyrimus Lietuvoje buvo nustatytas žemas arba labai žemas seisminės rizikos lygis įvairiems svarbiems visuomenės ir infrastruktūros elementams. Be to, LGT 2008 metų gruodžio 10 dienos rekomendacijose VATESI 2008 metų gruodžio 5 dienos raštui Nr. (8.3.17)-22.1-1036 „Dėl Lietuvos Respublikos vyriausybės nutarimo projekto derinimo“ pasiūlyta žemės drebėjimų virpesius ir (ar) seisminį gruntų praskydimą vertinti pagal Tarptautinę makroseisminę skalę MSK-64 ir Europos makroseisminę skalę EMS-98, ir pasiūlyta, kad seisminio intensyvumo vertė ekstremaliam įvykiui būtų ≥5 balai miesto teritorijoje, ≥7 balai kitoje šalies teritorijoje, taip pat išskiriant branduolinės enegetikos objektus, kuriuose seisminio intensyvumo vertė būtų ≥6.

 

Daugiau informacijos rasite čia:

  • Ilginytė, V. (2004), Gamta primena apie seismologinių tyrimų būtinumą. Geologijos akiračiai, Nr. 4. – P. 38–43.
  • Ilginytė, V. (2005), Gamta neleidžia užmiršti seismologinių tyrimų. XIII pasaulio lietuvių mokslo ir kūrybos simpoziumas: tezių rinkinys. Vilnius, p. 296.
  • Pačėsa, A., Šliaupa, S., Satkūnas, J. (2005), Naujausi žemės drebėjimai Baltijos regione ir Lietuvos seisminis monitoringas. Geologija, Nr. 50. – P. 8–18.
  • Pačėsa, A., Šliaupa, S., Satkūnas, J. (2005), Žemės drebėjimai ir Lietuva. Mokslas ir gyvenimas Nr.1. P.16–17, iliustr. p. 24–25.
  • Pačėsa, A., Šliaupa, S., Lazauskienė, J. (2005), Kaliningrado žemės drebėjimų makroseisminiai tyrimai ir seismologijos perspektyvos Lietuvoje. Geologijos akiračiai, Nr. 2. – P. 46–53.
  • Satkūnas, J. (2004), Ar Lietuva pasirengusi žemės drebėjimams? Geologijos akiračiai, Nr.4. – P. 44–46.
  • Šliaupa, S., Zakarevičius, A., Stanionis, A. (2006), Strain and stress fields of the Ignalina NPP area from GPS data and thin-shell finite element modelling, NE Lithuania. Geologija, Nr. 56. – P. 27–35. – ISSN 1392-110X.
  • Žalūdienė, G. (2005), Istoriniai žemės drebėjimų duomenys. XIII pasaulio lietuvių mokslo ir kūrybos simpoziumas: tezių rinkinys. Vilnius, p. 106.

 

 


Informaciją tvarko Gintarė Andriuškevičienė
tel. (8 5) 233 4642, el. p. Šis el.pašto adresas yra apsaugotas nuo šiukšlių. Jums reikia įgalinti JavaScript, kad peržiūrėti jį.