1 / 44

OSNOVE SEIZMOLOGIJE

OSNOVE SEIZMOLOGIJE. POTRESNO INŽENJERSTVO Prof . dr . sc . Darko Meštrović. USLIJED POTRESA u zadnjih 4.000 god. – 13 milijuna ljudi je poginulo 1 milijun u zadnjem stoljeću . Posljednji dani Pompeja.

carrie
Download Presentation

OSNOVE SEIZMOLOGIJE

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. OSNOVE SEIZMOLOGIJE POTRESNO INŽENJERSTVO Prof. dr. sc. Darko Meštrović

  2. USLIJED POTRESA u zadnjih 4.000 god. – 13 milijuna ljudi je poginulo 1 milijun u zadnjem stoljeću Posljednji dani Pompeja

  3. - POTRES - Zemljine vibracije uzrokovane iznenadnim, naglim oslobađanjem energije uskladištene ispod Zemljine površine - uglavnom rezultat premještanja stijena duž lomova poznatih kao rasjedi - prateći potresi - poravnavanje duž rasjeda često uzrokuje seriju potresa poznatih kao naknadni udari/potresi (AFTERSHOCKS) – mnogi su manjeg intenziteta, no mogu prouzročiti značajne štete duž oslabljenih struktura koje su posljedica glavnog udara - nakon manjeg potresa naknadni udari događaju se unutar nekoliko dana, ali mogu trajati i mjesecima prateći velike potrese

  4. TEORIJA ELASTIČNOG ODRAZA(H.F. REID) • objašnjava na koji se način energija oslobađa tijekom potresa • - stijene na jednoj strani rasjeda relativno se pomiču u odnosu na stijene s druge strane – uzrokuje savijanje, deformaciju • - premašuje se čvrstoća stijene (deformirane su više nego mogu podnijeti) – stijene na suprotnim stranama nastalog rasjeda odgovaraju na deformaciju naglim opuštanjem pokušavajući se vratiti u svoj raniji položaj – otpušta se uskladištena energija kao potresni valovi koji se zrakasto šire od loma – MEHANIZAM KOJI STVARA POTRESE preuzeto iz: Wicander, R. & Monroe, J.S. (1999): Essentials of Geology preuzeto iz: Plummer, Ch.C., McGeary, D. & Carlston, D.H. (2001): Physical Geology

  5. - potres - energija u obliku seizmičkih valova zrakasto se širi u svim smjerovima od točke, centra oslobađanja energije - kada nastane pukotina ona se pomiče duž rasjeda brzinom od nekoliko km/s (dužina rasjeda može biti od nekoliko metara do nekoliko stotina kilometara) - veća pukotina/rasjed - više vremena da se sva uskladištena energija u stijenama otpusti i prema tome tlo će se duže tresti - mjesto unutar Zemljine kore gdje se pukotine stvaraju i iz njih oslobađa energija – HIPOCENTAR (focus - žarište) - žarište od kojeg se širi potres - točka na površini vertikalno iznad hipocentra je EPICENTAR - (lokalitet koji se navodi u vijestima o potresu) preuzeto iz: Wicander, R. & Monroe, J.S. (1999): Essentials of Geology

  6. preuzeto iz: Herak, M. (1990): Geologija • žarište (hipocentar, fokus) potresa (H); epicentar (E); VI - III razlike u intenzitetu potresa • Što su izoseiste?

  7. VRSTE POTRESA • POTRESI SE DIJELE U TRI GRUPE S OBZIROM NA DUBINU HIPOCENTRA (ŽARIŠTA): • PLITKI POTRESI 0-70 KM 85% • SREDNJI 70-350 KM 12% • DUBOKI 350-700 KM 3% • - srednjih i dubokih samo 15% - na toj dubini su stijene rastaljene • ( „plastični“ tokovi stijena) - nisu u mogućnosti u takvom stanju iznenada otpustiti energiju kao čvrste, tj. “krhke” površinske stijene

  8. POTRESI SE DIJELE PO POSTANKU: TEKTONSKI - uvjetovani tektonikom ploča - granice ploča! (najviše u SAD-u, Japanu, Indoneziji, južnoj Americi) VULKANSKI - izazvani vulkanskom aktivnošću (npr. eksplozivna erupcija Mt. St. Helens izazvala potres M=5.1) URUŠNI (KOLAPSNI) - urušavanje kaverni; lokalni, plitki, male energije UMJETNI - izazvani klasičnim eksplozivom (vrlo slabi) ili nuklearnim eksplozijama (snažni)

  9. VRSTE SEIZMIČKIH VALOVA • potres je valno gibanje – nastaje više vrsta valova • dva različita tipa valova: • - površinski valovi – seizmički valovi koji putuju po Zemljinoj površini iz epicentra (kao vodeni valovi kad se baci kamenčić u vodu!) • - dubinski valovi (bodywaves) –seizmički valovi koji putuju kroz Zemljinu unutrašnjost šireći se iz epicentra u svim smjerovima (poput zvučnih valova u zraku!)

  10. POVRŠINSKI VALOVI: • dugi, L – valovi, najsporiji: • Love-ovi valovi – kreću se horizontalno, osjećaju se na površini kao valjanje, stvaraju elipse • Reyleigh-jevi valovi – kreću se vertikalno, amplituda im raste prema gore, kod potresa uzrokuju poskakivanje www.exploratorium.edu/.../rlwaves-slide.html www.lamit.ro/sistem-avertizare-cutremur.htm

  11. DUBINSKI VALOVI: primarni (P) – longitudinalni (najbrži, 4-7 km/sek.) sekundarni (S) – transverzalni (sporiji , 2-5 km/sek.) preuzeto iz: Plummer, Ch.C., McGeary, D. & Carlston, D.H. (2001): Physical Geology -djelomični pomaci seizmičkih valova A) - P valovi su prikazani kao iznenadno guranje na kraju rastezljive opruge; dijelovi vibriraju u smjeru napredovanja vala B) – S valovi su prikazani s “trešnjom” nategnutog konopa; dijelovi vibriraju okomito na smjer napredovanja vala

  12. neporemećeni materijal • b) P - valovi - stezanje i rastezanje materijala u smjeru kretanja vala • c) S - valovi - pomicanje materijala okomito na smjer kretanja vala preuzeto iz: Wicander, R. & Monroe, J.S. (1999): Essentials of Geology brzina širenja ovisi o gustoći i elastičnim svojstvima – što je veća gustoća, bolje se šire!

  13. SEIZMOLOGIJA - grana geofizike koja proučava potrese - kao prava znanost počinje djelovati oko 1880. god. kada je razvijenSEIZMOGRAF– instrument koji detektira, bilježi i mjeri različite vibracije nastale potresom Chang Heng, 32.g., seizmoskop skywalker.cochise.edu/.../paper.htm preuzeto iz: Wicander, R. & Monroe, J.S. (1999): Essentials of Geology

  14. MJERENJE POTRESA • SEIZMOMETAR • instrument koji se koristi za detektiranje seizmičkih valova • seizmometar ne može sam zapisati pomak koji mjeri - SEIZMOGRAF preuzeto iz: Plummer, C.C. & McGeary, D. (1993): Physical Geology • jednostavan seizmometar za bilježenje vertikalnih pomaka • igla koja bilježi pomiče se na skali kako se pomiče tlo, širenjem i stezanjem opruge; okvir (stalak) i skala pomiču se s tlom; tromost težine je očuvana, a igla je relativno nepomična

  15. SEIZMOGRAF– seizmometar s napravom za zapisivanje koja proizvodi stalan zapis pomaka Zemlje, obično u obliku vijugave linije na pokretnom valjku papira preuzeto iz: Plummer, C.C. & McGeary, D. (1993): Physical Geology seizmograf za horizontalne pomake - bilježi pomake Zemlje na pomičnoj vrpci papira - masa je obješena sa žicom na stalak i njiše se poput njihala kada se Zemlja horizontalno pomiče SEIZMOGRAM– zapis vibracija Zemlje na papiru • olovka pričvršćena za masu bilježi pomicanja na pomičnom valjku papira • prvo stižu P,S, a onda površinski valovi – zabilježeno! • seizmogram potresa iz 1967. god., magn. 6.2, Kalifornija

  16. Seizmograf – mjeri horizontalne pomake (na principu inercije, tromosti ( teška masa s pisačem je nepomična, dok se ostali dio naprave pomiče zajedno s tlom tijekom potresa) • Seizmograf – mjeri vertikalne pomake; po istom principu kao a) - mreža seizmografskih stanica pokriva cijelu planetu – unutar nekoliko minuta od početka potresa - bilježenje seizmičkih valova!

  17. Seizmograf

  18. LOCIRANJE POTRESA • P, S i površinski valovi – počinju se širiti uslijed potresa u isto vrijeme; kako putuju tako se postepeno odvajaju - različita brzina! • na seizmogramu stanice prvi dolazak P valova je odvojen je od prvog dolaska S valova s kratkim razmakom na papiru bilježenja • što je udaljenije žarište potresa od mjerne stanice to je vremenski interval stizanja P i S valova jače izražen na seizmogramu. -na seizmogramu očitavamo vrijemedolaska pojedine skupine valova i amplituduvala preuzeto iz: Plummer, C.C. & McGeary, D.(1993): Physical Geology

  19. LOCIRANJE POTRESA POMOĆU ANALIZE ZAPISA

  20. - što je udaljenije žarište potresa od mjerne stanice - vremenski interval, razmak stizanja P i S valova jače izražen na seizmogramu! - vremenski interval između prvog dolaska P valova i S valova povećava se s udaljenošću od seizmografske stanice – interval se koristi za određivanje udaljenosti potresa (epicentra) od seizmografske stanice krivulja “put -vrijeme” - prema vremenskom razmaku u dolaženju primarnih i sekundarnih valova (kašnjenju) izračunavamo udaljenost potresa - interval od 8 min. – udaljenost epicentra je 5.500 km preuzeto iz: Plummer, C.C. & McGeary, D. (1993): Physical Geology

  21. lociranje potresa • - udaljenost od tri mjerne stanice (A, B, C) – određeno iz seizmograma i krivulje “put – vrijeme” • - svaka stanica može odrediti udaljenost potresa, ali ne i njegov smjer, širenje • crta se kružnica - centar je mjerna stanica, a radijus udaljenost od potresa • potres se dogodio negdje na kružnici – gdje točno? • - podaci od tri stanice za isti potres - sjecište kružnica locira mjesto potresa

  22. MJERENJE JAČINE POTRESA • dva načina: intenzitet i magnituda potresa • MERCALLI-CANCANI-SIEBERG - ova (MCS) ljestvica • - empirijska, subjektivna - prikazuje intenzitet potresa - veličina i vrsta štete - učinak potresa na ljude, objekte i tlo • I – XII stupnjeva • I – III stupnja slabi potresi • IV – VI stupnja srednji potresi • VII – IX stupnja jaki potresi • X – XII stupnja katastrofalni potresi

  23. 2. RICHTER– ova ljestvica - računa se na osnovi seizmograma pojedinog potresa, izračunavanjem ukupne oslobođene energije u žarištu potresa • - numerička ljestvica, energiju potresa izražava magnitudom: 0 – 8.6 • (logaritamski se povećava; magnituda 5 oslobađa 31.5 puta više energije nego potres magnitude 4; magnituda 6 – 1000 puta više nego potres • magnitude 4 (31.5 X 31.5)) • magnituda broj potresa/god. • 2 osjeti se, bez šteta >100.000 • 4.5 šteta (vijesti!) nekoliko tisuća • 7 značajni 16-18 • 8 velikih razmjera 1 ili 2 • 8.6 zabilježen maksimum

  24. NAJJAČI POTRESI • 1920. Kina, M = 8.6, 180.000 žrtava • 1960. Čile, M = 8.5 – 8.7, 5.700 žrtava • 1964. Aljaska, M = 8.7, 114 žrtava • 1976. Kina, M = 7.6, 650.000 žrtava • Kalifornija, M = 7.4, 1 žrtva … • 2005. Pakistan, M = 7.6, 80.000 žrtava • 2008. Kina, M= • HRVATSKA – najviše potresa od Albanske obale do Zadra, podvelebitski kraj i južna Slovenija • - male dubine hipocentra – do 20 km • Dubrovnik, 1667. g.; Makarska 1962. g.; Hrvatsko Zagorje, 1982. g. • (posljednjih 30 godina – potresi VI – VII stupnjeva MCS ljestvice • srednje jaki potresi)

  25. POSLJEDICE POTRESA • promjene tokova podzemnih voda • promjene nivoa podzemnih voda - poplave • promjene smjera tečenja rijeka • presušivanje izvora; pojave novih izvora; pojave mineralnih izvora • pukotine u tlu • odroni i pokretanje klizišta • oštećenja plinskih i vodnih cjevovoda • oštećenja električnih vodova • požari

  26. POMICANJE TLA - vibracije, trešnja, podrhtavanje - štete na objektima - kod velikih snažnih potresa - vidljivo je pomicanje tla - ruše se mostovi, zgrade... Oakland, Kalifornija, 1989. g., potres Loma Prieta Indija, 1993. g., 30.000 poginulih

  27. Kalifornija, 1971. g. Kalifornija, 1994. g.

  28. POMICANJE TLA, Olema, Kalifornija, 1906. g. - deformirana ograda pri pomicanju tla (kompresija), Callatib County, Montana, 1959. g. - razmicanje ograde, Woodville, Kalifornija,1906.g.

  29. - 5m visoka litica oblikovana pri vertikalnom pomicanju tla, Aljaska, 1964. - pomicanje uslijed kompresije autoputa, San Fernando Valley, Kalifornija, 1971

  30. Anchorage, Aljaska, 1964 KLIZIŠTA LIKVEFAKCIJA - vodom se saturira tlo ili sediment - može se dogoditi nekoliko minuta nakon potresa - objekti plutaju, tonu - podloga teće! Niigata, 1964. g., Japan

  31. POŽARI - velika šteta 1906. god. – San Francisco potres Loma Prieta, San Francisco 1989. g.

  32. TSUNAMI • iznenadna pomicanja oceanskog dna gore-dolje uslijed podmorskih potresa - velik morski val, popularno zvani „plimski“ val – krivi termin, jer plima nema ništa s nastankom ove pojave! • - geolozi - termin TSUNAMI (TSU – luka, NAMI – val); zovu ih i SEIZMIČKI MORSKI VALOVI - uzrokovani snažnim potresima (magnitude 8) - poremete oceansko dno - nastaju klizišta ili vulkanske erupcije - veliki dio oceanskog dna se podiže ili spušta tijekom potresa - podiže se i spušta voda iznad tog područja - kada se spušta na morsku razinu nastaje dugi morski val koji velikom brzinom napreduje preko oceana www.weatherwizkids.com/earthquake1.htm library.thinkquest.org/.../causes_formation.html

  33. - nema veze s običnim valovima nastalim vjetrom (dužina 400 m, visina 0.6 – 3 m, brzina 90 km/h) TSUNAMI – dužina vala 160 km, brzina 725 km/h, visina 0.6 – 2 m, ali u blizini obale zbog topografije morskog dna može postići visinu 15 - 30 m – no često ne dolazi do velikog povećanja visine whyfiles.org/shorties/168tsunami_warn/ Hilo, Aleuti, 1946. g., 159 poginulih thedroidarmy.com/.../

  34. rasprostranjenost potresa u svijetu SLIKA? preuzeto iz: Wicander, R. & Monroe, J.S. (1999): Essentials of Geology • veza epicentara potresa i tektonike ploča • 80% potresa: cirkum-pacifički pojas; 15%: Mediteransko-azijski (himalajski) pojas; 5% : u unutrašnjosti ploča ili duž oceanskih hrptova

  35. POTRESI I TEKTONIKA PLOČA DUBOKI POTRESI – BENIOFF ZONA (100 – 700 KM) - pada pod kontinente (npr. južna Amerika; počinje u Peru – Čile jarku i pada pod kontinent) i otočne lukove (npr. Aleutski otoci) preuzeto iz: Plummer, C.C. & McGeary, D. (1993): Physical Geology

  36. GRANICE PLOČA preuzeto iz: Plummer, C.C. & McGeary, D. (1993): Physical Geology

  37. PLITKI POTRESI(do 70 m dubine) divergentne granice ploča – riftne doline preuzeto iz: Plummer, C.C. & McGeary, D. (1993): Physical Geology

  38. transformne granice A - uski pojas (jedan rasjed) plitkih potresa; B - široki pojas (sustav paralelnih rasjeda) plitkih potresa preuzeto iz: Plummer, C.C. & McGeary, D. (1993): Physical Geology konvergentne granice - kolizija A - dva kontinenta, široka zona plitkih potresa (kompleksni sustav rasjeda) B - ocean-kontinent subdukcija, potresi blizu površine subducirane ploče

  39. ZONA SJENE? • POTRES – valno gibanje • u sredstvima različite gustoće širi se različitim brzinama i ogiba na granici dvaju sredstava – SNELLOV ZAKON • gustoća Zemljine unutrašnjosti obzirom na debljinu (granica plašt – jezgra!!!) preuzeto iz: Plummer, C.C. & McGeary, D. (1993): Physical Geology

  40. - zona sjene P-valova nastala refrakcijom unutar Zemljine jezgre • zona sjene S - valova • S - valovi ne prolaze kroz jezgru (jezgra je vjerojatno tekuća ili se ponaša kao tekućina)

  41. UMJETNO IZAZVANI POTRESI U GEOLOGIJI

More Related