Endogenní katastrofy

1. Endogenní katastrofy ZEMĚTŘESENÍ

2. Zemětřesení Zemětřesení je náhlé uvolnění kumulované energie v zemské kůře nebo ve svrchním plášti, související s přemístěním horninových hmot. Ničivý účinek zemětřesení • je způsoben vibracemi (seizmickými vlnami), vyvolanými otřesem. • Během krátkého okamžiku seismické vlny otřesou územím v nejbližším okolí. • Přímé ohrožení zdraví a života lidí vlastními otřesy je minimální. • Smrt a zranění jsou zapříčiněny: • zřícením budov, • vzniklými sesuvy, • pádem lavin, • vlnami TSUNAMI. • Zemětřesení může mimo to způsobit trhliny v zemi, vyvolat změny v reliéfu zemského povrchu, obrátit toky řek a potoků.

3. Druhy zemětřesení Podle původu: A) přírodní seismicita: B) technická seismicita – vzniká kombinací přírodních a antropogenních faktorů Přírodními seismicita: • řítivá (3 %) – propadnutí stropů v místech podzemních prostor, mělké hypocentrum, lokální charakter (mohou být ale značné škody) • sopečná (vulkanická) (7 %) – průvodní jev sopečné činnosti, hypocentra do 10 km v blízkosti přívodních drah vulkanického materiálu, malá intenzita, lokální význam, roje • tektonická (dislokační) (90 %) – tektonicky aktivní oblasti (smykový pohyb ker), velké rozměry, výrazné vertikální (max. 12 m) a horizontální pohyby (max. 9 m), katastrofální zemětřesení

4. Druhy zemětřesení Podle hloubky ohniska: • mělká (do 60 km) - řítivá, sopečná, tektonická • středně hluboká (60-300 km) – endogenní pochody v zónách subdukce • hluboká (až do 700 km) – subdukční zóny

5. Druhy zemětřesení Technická seismicita Vzniká zásahem člověka do geologického prostředí, při kterém dochází ke změnám jeho napjatostního stavu. • Indukovaná seismicita: • otřesy vyvolané důlní činností (horské otřesy), • změnami v zatížení povrchu, • nadměrným čerpáním nebo začerpáváním podzemních tekutin • Seismické otřesy vyvolané umělým zdrojem: • dopravou, • trhacími pracemi, • průmyslovými stroji.

6. Přirozená seismicita je vázaná především na okraje litosferických desek a doznívající vývoj orogénů. • Na okrajích tektonických desek dochází ke značnému tření a deformacím, přičemž vzniká ohromné napětí. Čas od času se takto nahromaděná energie uvolňuje. • Výsledkem jsou náhlé prudké otřesy půdy, které mohou mít vysoce ničivý účinek na zemském povrchu. Intenzita zemětřesení – velikost trojúhelníků.

7. Veškeré deformace litosférických desek, včetně vulkanické činnosti a zemětřesení jsou soustředěny na jejich okraje.

8. Konvergentní hranice litosférických desek • Subdukční zóna má strmý úklon – je sledovatelná prostřednictvím seismické aktivity a tepelného toku. 3D model jihoamerické subdukční zóny sestavený podle pozic hypocenter zemětřesení

9. Zemětřesení je relativně krátkodobý jev • Záznamy i velmi silných zemětřesení max. několik hodin, (bez doby předotřesů a dotřesů). • Pohyby částí zemské kůry při zemětřeseních mohou být poměrně velké.

10. DESET NEJSILNĚJŠÍCH ZEMĚTŘESENÍ V OBDOBÍ 1900 - 2004 NEJNIČIVĚJŠÍ ZEMĚTŘESENÍ V DĚJINÁCH

11. Pohyb na zlomu (zemětřesení) není kontinuální Schematické znázornění horizontálních pohybů podle zlomu San Andreas. Během zemětřesení (označených písmeny) nastává intenzivní epizodický posun, mezi nimiž jsou období klidu. Z hlediska dlouhodobého průměru se jeví pohyb podél zlomu jako stálý, o střední rychlosti 6 cm/rok. Zemětřesení: A- Santa Barbara, 1812, B – Fort Tejon, 1857, C – Long Beach, 1933, D – Kern County, 1952, E – San Fernando, 1971. Metody sanace přírodních útvarů – Ing. David Ides – 2005

12. SEZNAM A POLOHA ZEMĚTŘESENÍ V OBLASTI ZLOMU SAN ANDREAS V TÝDNU OD 23. DO 29.4.2006 (USGS, 2006)

13. Základní pojmy • ohnisko zemětřesení – prostor konečných rozměrů, kde vzniká zemětřesení • hypocentrum – těžiště ohniska, většinou je v hloubkách do 650 km pod povrchem (hlouběji jen v důsledku pohybu plášťových hmot). • epicentrum – kolmý průmět hypocentra na zemský povrch, nejvíce postižené místo • hloubka ohniska – vzdálenost mezi hypocentrem a epicentrem • epicentrální vzdálenost – vzdálenost epicentra od místa pozorování • hypocentrální čas, epicentrální čas, pleistoseistní oblast • zemětřesné roje – skupiny otřesů o stejné intenzitě Zemětřesení se obvykle vyskytují ve skupinách (tzv. zemětřesné posloupnosti). Zemětřesné posloupnosti se většinou skládají z několika slabších předtřesů, následuje hlavní otřes a následné slabší dotřesy. Předtřesy předchází hlavnímu otřesu obvykle jen několik dnů. Doba dotřesů může trvat několik měsíců i let. Není to ale jediná forma zemětřesení.

14. Princip šíření seismických vln • Při zemětřesení vznikají objemové vlny: • Podélné vlny (P-vlny) - nejrychlejší vlny, které se šíří v pevném i kapalném prostředí. • Příčné vlny (S-vlny) se šíří pouze v pevném prostředí.

15. Princip šíření seismických vln • Při zemětřesení vznikají objemové vlny: • Povrchové vlny – Loveho a Raylegiho.

16. Rychlost šíření seismických vln • Závisí na: • petrografickém složení (elasticita/ teplota), • fyzikálním stavu hornin (čím je rozvětrání intenzivnější, tím je útlum vln větší), • na porozitě a výplni pórů (hladina podzemní vody), • na odrazu a přeměně vln na jednotlivých fyzikálních rozhraních, • na přeměně seismických vln na tepelnou energii(absorpce). P i S vlny se na plochách diskontinuit (rozhraní primárních i sekundárních struktur) lámou (mění rychlost a směr šíření) a odrážejí.

17. Intenzita zemětřesení se měří seismografy. • Pořizují kontinuální záznam označovaný jako seismogram.

18. Intenzita zemětřesení se měří seismografy. • Pořizují kontinuální záznam označovaný jako seismogram. • Seismografy jsou rozmístněny po celé planetě Zemi v nepravidelné síti. Zelené značky = seismické stanice

19. Účinky a intenzita zemětřesení • Velikost zemětřesení je vyjádřena veličinoumagnitudo [M]. • Magnitudo M – dekadický logaritmusamplitudy zemětřesení (výchylek pohybu půdy) vyjádřené v mikrometrech, registrované standardním seismografem v epicentrální vzdálenosti 100 km. • Richterova stupnice – pro hodnocení intenzity zemětřesení (podle hodnoty magnituda) Richterova stupnice

20. Účinky a intenzita zemětřesení – podle makroseismických účinků • Důležité je určit ničivý účinek zemětřesení. • Podle makroskopického pozorování souboru více či méně katastrofických projevů v přírodě a na člověka (praskliny, sesuvy, posuny bloků, změny řečišť, zvukové efekty aj.) se určují makroseismické účinky. • Existuje několik stupnic: • MCS – Mercalli-Cancani-Sieberg, • MSK-64 – Medveděv-Sponheuer-Kárník Ročně bývá zaznamenáno až 10 000 otřesů (jen v Japonsku 4 000 ročně za rok). V ČR jsou zemětřesení vzácná, občas se vyskytnou jako důsledek aktivity Alp, ale nepřevyšují intenzitu 5.- 6. stupně.

21. Účinky a intenzita zemětřesení – podle makroseismických účinků

22. MERCALLIHO MODIFIKOVANÁ STUPNICE (MM))

23. Škody způsobené zemětřesením Závisí na velikosti magnitudy M, hloubce hypocentra, rychlosti kmitání seismických vln, úhlové vzdálenosti od epicentra a lokálních geologických poměrech. • Síle zemětřesení nemusí být přímo úměrné množství mrtvých a škody, které zemětřesení napáchalo. • Důležitá je povaha horninového pokryvu v místě epicentra, hustota osídlení a charakter obytných budov. V hustě osídlených oblastech v geologicky nevhodných podmínkách může mít zemětřesení o magnitudu 7 mnohem ničivější účinky než zemětřesení o magnitudu 8, i když uvolní třicetkrát méně energie. • Také dvě zemětřesení o stejném magnitudu mohou mít ve dvou zhruba stejných městech zcela rozdílné účinky, jestliže jedno město je vystavěno na lehkých usazených horninách, které je činí vůči vibracím bezbranné, zatímco druhé je vybudováno na pevných a tím i méně citlivých horninách. • Míra ničivosti zemětřesení bude záviset také na době, kdy k němu dojde. Ve dne jsou lidé v zaměstnání, třeba v kancelářích výškových budov, v noci spí ve svých bytech, které také mohou být ve věžových domech. • Také je důležité, zda ve městě byly konstruovány budovy odolné vůči zemětřesení (Japonsko).

24. Oblasti o stejné intenzitě se spojí liniemi a tak vzniká konturová mapa intenzity zemětřesení, označovaná jako izoseizmická mapa. Intenzita klesá směrem od epicentra. V případě homogenní Země by byla energie zemětřesení přenášena všemi směry stejně  isoseisty na zemském povrchu by byly koncentrické kružnice s maximální intenzitou v epicentru. Většinou však horninové prostředí je nehomogenní a anizotropní  isoseisty často elipsy nebo jiné výrazně protažené čáry ve směru strukturních elementů. Na průběh izoseist má vliv i hloubka ohniska.

25. Intensitu zemětřesení vyznačujeme na mapě pomocí izoseist. Izoseisty jsou čáry, které ohraničují oblasti, v nichž otřesy přesáhly určitou intenzitu. Metody sanace přírodních útvarů – Ing. David Ides – 2005 mapy izoakust - čar stejné intenzity zvukových projevů zemětřesení mapy izoblab - stejných poměrných škod, vzniklých zemětřesením.

26. Seznam měst s možnými dopady zemětřesení • Stupeň 7: Frýdek-Místek, Havířov, Karviná, Ostrava, • Stupeň 6: Brno, České Budějovice, Hradec Králové, Jihlava, Liberec, Most, Olomouc, Opava, Prostějov,Teplice, Zlín, • Stupeň 5: Chomutov, Děčín, Karlovy Vary, Kladno, Pardubice, Plzeň, Praha, Ústí nad Labem

27. Zemětřesení kolísání v počtu větších zemětřesení

28. Makroseismické dopady zemětřesení na zemském povrchu závislé na řadě faktorů: • na velikosti zemětřesení, • rozměru a hloubce ohniska zemětřesení, • na vzdálenosti místa pozorování od epicentra zemětřesení, • na odezvě povrchových vrstev- význačně se uplatňují • polohy zlomů v ohniskové oblasti, • konkrétní vlastnosti prostředí (hlavně zemské kůry a svrchního pláště), • lokální geologická stavba oblasti (rezonanční vlastnosti podloží), • rezonanční vlastnosti staveb.

29. Vlivem zemětřesení se mohoustavby a jejich zařízení do vynucených pohybů Velikost pohybů závisí: • na velikosti kmitů, • na vazbě mezi podložím a dotyčným objektem • na vzájemných vazbách jednotlivých částí objektů. Zvláště nebezpečné kmity podloží shodné s vlastní frekvencí objektu. Resonance nastává: • podloží tvořeno sedimentární vrstvou na skalním podloží, • určitá mocnost této sedimentární vrstvy (určuje její resonanční periodu) korelující s velikostí zemětřesení a s hypocentrální vzdáleností

30. Zemětřesením vyvolané negativní jevy • ztekucení zemin v podloží objektů, • porušení stability svahů, na kterých jsou objekty umístěny, • dodatečné sedání podloží pod objekty, vyvolané změnou režimu  podzemních vod, • zřícení stropů dutin (krasových i důlních).

31. Seismická iniciace sesuvů Svahové pohyby • Svahovými pohyby se označuje pohyb pevných hmot po svahu, a to bez ohledu na rychlost pohybu nebo zda k pohybu dochází za sucha či působením vody. • Ke svahovým pohybům dochází následkem porušení rovnováhy hmot na svahu, a to v okamžiku, kdy převažují účinky aktivních sil (gravitace, hydrodynamický tlak,…) nad silami pasivními, které se snaží pohybu zabránit (pevnost hornin, tření).

32. Protiseismická opatření inženýrských objektů: • výběr vhodného místa staveniště a konstrukce stavby • zabezpečení okolí před následnými procesy, které zemětřesení může vyvolat (stabilita svahů, protipovodňová opatření aj.) • Zvýšená pozornost při výstavbě a zajištění významných objektů, jejichž porušení může vést k obecnému ohrožení (jaderné elektrárny, velké přehrady, dopravní tunely a pod.) provádí se seismické mikrorajonování, které vychází ze zhodnocení výsledků seismologického a geotechnického monitorování. Metody sanace přírodních útvarů – Ing. David Ides – 2005 • Veškerá opatření mají preventivní charakter.

33. Je možné předpovídat zemětřesení? • Neexistuje obecně platná metoda. • Před některým zemětřesením se může měnit úroveň a sklon krajiny, mohou kolísat hladiny mořského dmutí spolu se změnami seizmických rychlostí měřených v okolních horninách a může dojít ke změně lokálního magnetického pole. • Žádný z těchto jevů se nevyskytuje pravidelně, není dokonce ani typický pro většinu případů. • Některým zemětřesením nepředcházejí vůbec žádné varovné signály. NE • Sledují se: • hladiny spodních vod; • hladiny oceánských vod; • deformace na povrchu Země; • náhlé a nezvyklé chování zvířat (př. sloni); • náhlé změny fyzikálních dějů (nezvykle rychlé vsakování vody) aj. • Přesnější předpověď zemětřesení závisí na pečlivém měření a pozorování celé řady přírodních faktorů (bez záruky).

34. Nejničivější zemětřesení za posledních 50 let

35. Země postižené zemětřesením v poslední době (EM-Dat:The OFDA/CRED International Disaster Database,20.9.2006)

36. Země postižené zemětřesením v poslední době (EM-Dat:The OFDA/CRED International Disaster Database,20.9.2006)

37. Preventivní opatření v oblastech ohrožených silnějšími zemětřeseními • technická- vhodný způsob výstavby objektů, který zajišťuje seismickou odolnost objektu při zemětřeseních o velikosti nižší než je předem stanovená, • organizační - zajištění připravenosti na dopad zemětřesení (evakuační plány apod.) , • právní - kodifikovace nezbytných technických a organizačních opatření, • výchovná– zabránit panice. Základní pravidla chování při zemětřesení: • Vyhledání bezpečného místa (dveře v nosné zdi, pod pevným stolem apod.). Nejbezpečnější – volný prostor, ale ne panický útěk z budov např. výtahem. Nezůstávat v úzkých ulicích, zastavit auto na otevřeném prostranství.

38. Základní pravidla chování po zemětřesení: • Klid, pomoc zraněným,, sledovat instrukce v rozhlase, nepoužívat otevřený oheň. • Plyn a elektřinu zapnout až po prověření jejich stavu. • Opatrnost při opuštění budov, nechodit k moři – nebezpečí tsunami.

39. Technogenní zemětřesení • spojená s vodními díly-v Egyptě, Indii, Japonsku, Řecku, Itálii, USA, bývalém SSSR. Celkem 70 silnějších otřesů, první v 30. letech 20. století v USA (přehrada Hoover na řece Colorado). Většinou slabé otřesy s ohnisky v bezprostředním okolí vodních děl nebo silnější otřesy s ohnisky v blízkosti zlomů či o aktivaci starých zlomových struktur. • spojená s důlní činností: • pády částí horninových masívů(uvolněná hornina padáv důsledku své vlastní váhy), • horské otřesy-narušení těžby, smrt lidí pracujících v okolí jejich ohnisek v dolechpodzemních i povrchových, např. v Kanadě, USA, bývalém SSSR, Polsku, JAR, Venezuele. V ČR na Ostravsku, Kladensku, Příbramsku a Mostecku. Otřesy ojediněle i v oblastech starých důlních děl na Kutnohorsku a Jihlavsku. Slabé otřesy v oblasti důlních děl, ohniska silnějších otřesů v blízkosti zlomů; oživení starých zlomových struktur v důsledku přídavného napětí vyvolaného těžbou.

40. Technogenní zemětřesení Důlní otřesy pozorovány i při budování některých tunelů, při hloubení úložiště radioaktivních odpadů v Kanadě či plynového zásobníku v Čechách. V případě povrchových dolů největší nebezpečí spojená se stabilitou svahů dolů a se sesuvy svahů lomů, které otřesy mohou způsobit. • rány (údery)-mohou doprovázet zpožděné uvolnění  napjatosti části masívu, který byl od okolního masívu oddělen, • výrony plynu(metanu, oxidu uhelnatého apod.).

41. Technogenní zemětřesení • vyvolaná injektáží (vtlačováním) tekutin do horninových masívů- hlavně v geotermálních oblastech. Slabé otřesy kolem oblastí, ve kterých injektáž tekutin do horninového masívu. Ohniska silnějších otřesů v blízkosti zlomů v důsledku jejich aktivace. Otřesy tohoto typu i v oblastech, které byly seismicky neaktivní, např. v Denveru, v jižním a středním Arkansasu., • spojená s čerpáním tekutin z horninových masívů- v některých geotermálních oblastech, v některých oblastech těžby ropy a zemního plynu (např. v Kalifornii, v Uzbekistánu, v Ekvádoru) a v některých oblastech, kde používány chemické způsoby těžby (např. těžba draslíku v dole Merkers v SRN). Slabé otřesy v bezprostředním okolí čerpání tekutin z horninových masívů, ohniska silnějších otřesů v blízkosti aktivovaných zlomů.,

42. Technogenní zemětřesení • vyvolaná vibracemi- jedna z technologií těžby ropy a zemního plynu používá uměle vytvářené vibrace (např. v oblasti Krasnodaru). Na jiných místech mohou naopak dlouhodobé vibrace vyvolat pokles těžby (např. bombardováním ropných polí v Kuvajtu během války v Perském zálivu). Možná, že silné zemětřesení (duben 1991) v Gruzii bylo odezvou na změnu reologických parametrů prostředí, která byla vyvolána bombardováním Iráku.

43. Technogenní zemětřesení • vyvolaná explozemi jadernými a nátřasnými a clonovými otřesy-slabé otřesy v bezprostředním okolí testovacích jaderných polygonů, ohniska silnějších otřesů v blízkosti aktivovaných zlomů možnost. seismického sledování - jedna z možností registrace jaderných explozí (Nevada, Semipalatinsko). Nátřasné a clonové otřesy - součást technologie dobývání v kamenolomech, hlubinných a povrchových dolech. Nátřasné odstřely v některých případech vyvolávají dotřesy (např. v pánvi Powder River Basin ve státech Wyoming a Montana, u nás i na Mostecku). Slabé otřesy v bezprostředním okolí míst, ve kterých se provádí nátřasné odstřely. Ohniska silnějších otřesů v blízkosti aktivovaných zlomů.