Maavärinad gi.ee/geomoodulid/ Koostanud Ülle Liiber

1. Maavärinadhttp://www.gi.ee/geomoodulid/Koostanud Ülle Liiber

2. Maavärina tagajärjed Islandil

3. Maavärinad • 20. sajandil täiustusid seismiliste lainete mõõtmisvahendid ja hakati rohkem seismograafe kasutama maavärinate registreerimiseks. • Üleilmne seismojaamade võrk rajati 1960. aastatel, mis võimaldas registreerida kõik maavärinad. • Tänu sellele selgus, et suurem osa maavärinaid toimub vaid teatud piirkondades – peamiselt laamade äärealadel.

4. Maavärinate esinemispiirkonnad 1954. aastal avaldas prantsuse seismoloog J.P. Rothé sellise kaardi, kus on näidatud maavärinate peamised esinemisalad.

5. Maavärinate registreerimine • http://earthquake.usgs.gov/eqcenter/index.php

6. Maavärinate esinemispiirkonnad Punasega on tähistatud vulkaanide levikualad,kollasega maavärinate piirkonnad,sinisega laamade piirid.

7. Mis on maavärin? • Maavärin on maapinna lühiajaline ja äkiline liikumine (vappumine), mis on põhjustatud kivimitesse kogunenud pingete vabanemisest. • Pinged kogunevad kivimitesse (litosfääri) eelkõige laamade liikumise tõttu, s.o. maasisese ainese ümberpaiknemisel. Üheks põhjuseks on näiteks konvektsiooniprotsessid. • Maavärinal vabaneb tohutult suur hulk energiat.

8. Maavärina kolle ja epitsenter • maavärina kolle (fookus) on koht maapõues, kust algab kivimite rebestumine e murrang. • maavärina kese (epitsenter) on vahetult kolde kohal olev koht maapinnal

9. murrang ulatus Kolme tüüpi murrangud Sõltuvalt pingete suunast maapõues võivad kivimiplokid piki maavärina murrangut libiseda külgsuunas, üles või alla. http://www.iris.edu/gifs/animations/faults.htm

10. Murrangud 1980. aasta oktoobris toimus El Asnamis Alzeerias 7.3 magnituudine maavärin, milles hukkus enam kui 5000 inimest. Kilomeetrite pikkune murrangulõhe, mis on tekkinud maakooreplokkide tugeva kokkusurumise tagajärjel. Fotolt on näha, et üks maakooreplokk on teise suhtes 3 m võrra kerkinud.

11. Murrangud 1992. aastal California (USA) maavärinal tekkis ligi 70 km pikkune murrang. Maakoore osad nihkusid üksteisest eemale mõnes kohas 5,5 m ja vertikaalselt 1,8 m.

12. San Andrease murranguvöönd Põhja-Ameerikas Loode–kagu suunaline 400 km pikkune San Andrease murrang sai oma nime 1895 aastal geoloog Lawsonilt, kes nimetas selle San Andrease järve järgi. Tookord ta ei teadnud, et see ulatub kuni Californiani välja.

13. San Andrease murrang

14. Maavärinad • 95% maavärinatest on tektoonilised maavärinad, mis on tekkinud kivimite purunemisel e. murrangute tekke tulemusena. Need tekivad peamiselt maapinna lähedases kihtides.   • 4-5% maavärinatest tekib plahvatuslike vulkaanipursete tagajärjel või ka vulkaanipursete eel. Sellised maavärinad tekivad sügaval subduktsioonivööndites (kuni 670 km).

15. Sügavuse alusel jaotatakse maavärinaid • madalad (fookuse sügavus kuni 60 km) • keskmised (60-300 km) • sügavad (üle 300 km) • Ligikaudu 90% maavärinatest toimub sügavusel alla 100 km

16. Eri sügavusel toimunud maavärinad

17. Maavärina kolde sügavus Eri tüüpi laamapiiridel tekivad erineva koldesügavusega maavärinad. • Ookeanide keskahelikes rebitakse üksteisest lahti õhukesed litosfäärilõigud, mis hakkavad külgsuunas veidi erineva kiirusega triivima. Sellistes kohtades kuhjunud pinged vabanevad arvukate madalate, paari kilomeetri sügavuse koldega maavärinatena. • Laamade vahevöösse vajumise vööndeis jäävad maavärinate kolded maapinnast kuni 670 kilomeetri sügavuseni. • Suhteliselt maapinnalähedase (kuni kümneid km) vuse koldega maavärinad tekivad ka mandrite põrkumise ning kuuma täpi ja kontinentaalse rifti piirkondades. Viimastes loob maavärinaid sageli magmakollete lagede sissevajumine.

18. Seismilised lained • Murrangu tekkega vabanevad kivimitest elastsed pinged, mis levivad seismiliste lainetena maavärina koldest eemale. • Eristatakse: • Ruumi e. kehalained levivad maa sees maavärina koldest sfäärilise frondina eemale nagu helilained õhus. • Pinnalained levivad maavärina epitsentrist eemale määda maapinda nagu liiguvad veelained vettevisatud kivist eemale. 

19. Piki- ja ristilained • P-laineid ehk pikilaineid on kiiremad (6–7 km/sek) ja levivad kokkusuruvate ja väljavenitavate impulssidena liikumise suunas. Kivimosakesed võnguvad (pressitakse kokku ja venitatakse välja) lainete levikuga samas suunas. Levivad vabalt ka vedelikes • S-laineid ehk ristilained on aeglasemad ja levivad lainete liikumissuunaga risti. Ei levi vedelas keskkonnas. http://www.classzone.com/books/earth_science/terc/content/visualizations/es1002/es1002page01.cfm?chapter_no=visualization

20. Pinnalained • Ka pinnalaineid on kahte liiki: ühed panevad maapinna lainetama vertikaalsuunaliselt (Reiyleighlained) nagu merepinna, teised aga võngutavad maapinda horisontaalselt (Love lained), risti laine levikusuunaga. • Pinnalained on seismilistest lainetest kõige aeglasema levikuga s.t. saabuvad seismograafini alati viimastena. • Pinnalained on kõige suurema purustusliku võimega, sest:  pinnalained tekitavad kõige suurema amplituudiga liikumisi maapinnal; oma aeglase leviku tõttu kestab nende mõju mistahes piirkonnas kõige kauem.

21. Seismiliste lainete levik läbi maa sfääride • http://www.classzone.com/books/earth_science/terc/content/visualizations/es1009/es1009page01.cfm?chapter_no=visualization • http://www.pbs.org/wnet/savageearth/animations/earthquakes/main.html 9. minutit pärast maavärinat Boliivias 1994. aastal

22. Seismilised lained S lained P lained Just pinnalained tekitavad purustusi, kuna nende toime on aeglasema leviku tõttu kõige pikaajalisem, deformatsioonide amplituud aga kõige suurem.

23. Maavärinate tugevuse mõõtmine Seismograafi abil määratakse maavärina tugevus, asukoht, kolde sügavus jmt. Seismograaf registreerib maapinna võnkumise ja selle põhjustanud seismilised lained seismogrammina.

24. Seismograafi tööpõhimõte • Seismograaf koosneb kahest osast:   üheks osaks on tavaliselt pabeririba, millele võnkumised kirjutatakse ja see on otseselt sõltuv Maapinna liikumisest.  teine osa on kirjutussulg, mis isoleeritakse nii palju kui võimalik maavärina tõugetest. Selleks on näiteks vedru otsa pandus fikseeritud raskus. Animatsioon seismograafi tööpõhimõte http://www.wwnorton.com/earth/egeo/index/animations.htm 8.3 http://www.iris.edu/hq/programs/education_and_outreach/aotm

25. Seismograafid Eestis Alates 1996.aastast töötab Tartu tähetornis seismograaf Quanterra-680, mille paigaldas Eesti Geoloogiakeskuse teaduspartner Saksamaal. Tartu seismilises jaamas registreeritakse aastas veidi vähem kui 500 kauget maa- värinat, mille kaugus on üle 1000 km ja tugevus suurem kui 5 magnituudi ja ligikaudu 400 Kirde-Eesti karjäärides teostatud lõhkamist. http://www.egk.ee/vanaveeb/tartureg/seismo/seismo.html

26. Kuidas teha kindlaks maavärina toimumiskoht? Eri kohtades paiknevad seismograafid registreerivad seismiliste lainete kohalejõudmise aja ja intensiivsuse ning arvutuste abil on võimalik kindlaks teha, kus on maavärina epitsenter. http://www.seismo.unr.edu/ftp/pub/louie/class/100/seismic-waves.html

27. P ja S lainete saabumise erinevus Maavärina kaugus seismojaamast on määratav lihtsalt P ja S-lainete saabumisaegade vahe alusel ning teades kaugust kolmes seismojaamas saame epitsentri asukoha määrata graafiliselt

28. Maavärinate tugevuse mõõtmine Mercalli skaala • Maavärina tugevust hinnatakse ka ka 1902. aastal itaalia seismoloogi Giuseppe Mercalli poolt loodud 12-ühikulise skaala abil. • Mercalli skaala järgi mõõdetakse maavärinate tugevust pallides (1-12 palli) ja seda tehakse eelkõige purustuste põhjal. • Purustusi on aga raske üksteisega võrrelda, sest need sõltuvad hoonete paiknemise tihedusest, ehitiste kvaliteedist jms.

29. Mercalli skaala

30. Maavärinate tugevuse mõõtmine Richteri skaala • 1935. aastal hakkas USA seismoloog Charles Richter väljendama maavärina võimsust seismogrammilt saadud kõige intensiivsema võnkeamplituudi kaudu. • Kuna maavärinate võimsus võib kõikuda väga suurtes piirides, siis kasutatakse logaritmilist skaalat. Näiteks 5-magnituudise maavärina võimsus on 10 korda suurem 4-magnituudisest, 100 korda suurem 3-magnituudisest jne. • Seni on tugevaimad maavärinad olnud 9 magnituudised. • Inimene tajub maavärinat, mille võimsus on vähemalt 2,5 magnituudi.

31. Richteri skaala http://www.guardian.co.uk/flash/0,5860,1121610,00.html

32. Maavärinaga kaasnevad purustused Maavärina poolt põhjustatud purustuste hulk sõltub:  maavärina toimumiskohast,  maavärina intensiivsusest ning kestusest,  pinnase omadustest,  ehitiste ning rajatiste omadustest http://tlc.discovery.com/convergence/quakes/interactives/makeaquake.html

33. Tugevamad maavärinad alates 1900.a. 1.Tsiili 1960 9.5 M 2. Prints Williami saar Alaskal (1964 9.2 M) 3. Andreanofi saar Alaskal (1957 9.1 M) 4. Kamtsatka (1952 9.0 M) 5. Põhja Sumatra läänerannik 2004 9.0 M http://earthquake.usgs.gov/eqinthenews/2004/usslav/

34. Eri tugevusega maavärinad

35. 1990 - 1999 toimunud maavärinad

36. 2000 - 2004 toimunud maavärinad

38. Maavärinad Eestis • Seni teadaolevaist tugevaim maavärin oli 25. oktoobril 1976. aastal Osmussaarel, mida tundsid inimesed suurel osal Eestimaast.. • Osmussaarel maavärina tugevuseks mõõdeti 4,75 magnituudi. See põhjustas saare kirderanna järsul pangal ulatuslikke lausvaringuid. • 21.09.2004 tundsid tallinlased ja ka teiste maakondade elanikud maavärinat. • Maavärina epitsenter oli 40 kilomeetri kaugusel Kalingradist, selle tugevuseks mõõdeti 5,3 magnituudi Richteri skaala järgi. • Tartumaal Vasula külas asuv seismograaf registreeris tõugete tugevuseks viis magnituudi.

39. Maavärinaga kaasnevad ohud  maa kõikumisest tekitatud purustused ning gaasi ning elektritrasside purunemisel tekkivad tulekahjud  maalihked  tsunamid

40. Maavärinaga võivad kaasneda maalihked Turnnagin Heights,Alaska,1964 Source: National Geophysical Data Center

41. A huge ground crack near Krabosavodskoe, Shikotan Island, formed during the October 4, 1994, earthquake. The initial depth of the crack was 30 meters. However, it quickly filled up with gravel and larger pieces of rock as a result of shaking from aftershocks. Photo credit: V.K. Gusiakov The same location as in photo 1. The major scarp of about 300 m in length formed as a result of ground shaking and a landslide during the October 4, 1994, earthquake. The major vector of landslide movement was directed to the left. View is to the south. Photo credit: V.K. Gusiakov

42. Earthquake of June 16, 1964, Niigata, Japan.The magnitude 7.4 earthquake killed 26 and destroyed 3,018 houses and moderately or severely damaged 9,750 in Niigata prefecture. http://www.ngdc.noaa.gov/seg/hazard/slideset/1/1_slides.shtml

43. (Video Clip-Loma Prieta, 1989, i.e. the World Series Earthquake)

44. Animatsioone maavärinate teemal • Guardian Unlimited http://www.guardian.co.uk/flash/0,5860,1121610,00.html http://www.pbs.org/wnet/savageearth/animations/earthquakes/main.html