Keskkonnageoloogia (0)

MAAVÄRINAD
 
 
Maavärinate põhjuseks on litosfääri elastsete pingete äkiline vabanemine . Maavärinat iseloomustavad epitsenter ja fookus (seismograafiliselt määratakse hüpotsenter) on kujutatud joonisel 1.
Joonis 1. Maavärina skeem: murrang f, fookus F ja epitsenter E.
 
Sügavamad (fookused sügavamal kui 100 km) maavärinad esinevad subduktsioonivööndites. Juhuslikud tugevad maavärinad laamade keskosas on seotud plokiliste liikumiste ja litosfääri paksusega: kauaaegse energia akumulatsiooni vallandumine.
 
Energia vabanemisel tekivad kaht tüüpi seismilised lained: P-lained (pikilained) ja S-lained (ristlained). Maapinnalähedastes kivimites on P-lainete ligikaudne liikumiskiirus 5.5 km/s, S-lainetel 3 km/s. Maapinnale jõudes põhjustavad lained selle kompleksset vibratsiooni, mida fikseeritakse seismograafide abil (paigaldatud tavaliselt aluspõhja kivimitesse). Seismogrammide alusel on võimalik määrata epitsentri ja hüpotsentri ligikaudne asukoht. Esmaste P- ja S-lainete maapinnale jõudmisel tekivad pinnalained (Love ja Raleigh lained), mis levivad edasi mööda maapinda. Seismogrammilt fikseeritav amplituud on seotud vabanenud energiahulgaga ja kaugusega fookuse ja seismograafi vahel. Amplituudi mõõtmise abil arvutatakse maavärina tulemis ( magnituud ), enamlevinud on logaritmiline Richteri skaala. Maailma tugevaimad maavärinad on olnud võimsusega 8.9. 
 
Maavärina intensiivsuse määrab selle mõju inimestele ja maapinnale. Kindla tugevusega maavärin võib erinevates inimasulates olla erineva intensiivsusega, mis sõltub kaugusest epitsentrist, geoloogilisest ehitusest ja ehitiste kvaliteedist. Tugevus fikseeritakse aparatuuriga, intensiivsus on subjektiivne mõõt, mis on seotud inimeste endi vaatlustulemustega. Intensiivsuse määramisel on enamkasutatuiks Rossi-Foreli (I-X) ja Merealu (I-XH) skaalad .
 
Ohud
Esmane kahjustus: maahinna liikumine. Murrangu vastaspoolte vahel kahjustuvad elektriliinid , torujuhtmed, ehitised, teed, sillad . (N: 1906 San Francisco maavärina puhul maksimaalne horisontaalne nihe oli 6m). Maapinna liikumiste tagajärjel kahjustuvad ehitised, mille põhjustajaks on enamjaolt pinnalained. Otsesed võimalused esmaste kahjustuste vältimiseks: linn ümber asustada, kommunikatsioonide puhul vältida teadaolevaid murranguid, muuta kommunikatsioonid 'painduvamaks', ehitiste spetsiaalne disain , aluskivimite valik (kui võimalik). (N: 1985 Mehhiko , Acapulco ehitatud aluskorrakivimitele - kuigi lähemal epitsentrile, vähem purustusi kui Mexico City's, mis ehitatud vulkaanilisele tuhale ja savile.) Olulised veel arvestada: järeltõuked ja tõugete aeg. California ehitusnormid: ehitis peab taluma 25-sekundilist peatõuget.
 
Teisesed kahjustused: 

• Tulekahjud . Võivad olla olulisemad kui (1). (N: 1906 San Francisco maavärin: 70% kahjustustest tulekahju tõttu.) Veeliinide purunemine takistab kustutustöid.
  
• Maamasside liikumised. Konkreetsetel juhtudel võivad osutuda peamisteks. Ebatasane reljeef: maalibisemised. Märg pinnas: vesiliivastumine (Niigata Jaapanis,
  
• 1964).
  
• Tsunamid ja üleujutused. Tsunamid eriti ohtlikud Vaikse ookeani rannikualadel . Ookeanialuse või rannikulähedase maavärina korral põhjustab ookeanipõhja järsk liikumine kindlast punktist eemalduvaid laineid . Avaookeanil pole tavaliselt ohtlikud (lainepikkus suur; liikumiskiirus võib olla 1000 km/h ringis ), rannikule jõudes murduvad - murdlainete kõrgus võib olla üle 15 m. Kiire teabelevi võimaldab teatada tsunami saabumisaegu. Maapinna vajumine rannikualal võib põhjustada üleujutusi. Vastupidiselt: maapinna tõus võib muuta sadamarajatised kasutuiks.
  

Ennustamine
Seismilised pausid. Piki peamisi murranguvööndeid on fikseeritavad alad, kus hiljuti (viimaste aastakümnete jooksul) on toimunud suuremad maavärinad, või kus pidevalt toimuvad väiksemad maavärinad. Samal ajal on jälgitavad alad, kus viimase 100 aasta jooksul pole toimunud ühtegi suuremat maavärinat. Järeldusena on viimastel aladel tegemist 'lukustunud murranguga', kus toimub pingete kontsentreerumine; neid alasid kirjeldatakse kui suurima seismilise potentsiaaliga alasid, kus suure tõenäosusega 'õige pea' toimub suure tugevusega maavärin. Viimase aastakümne praktika: 1983 Coalinga, California; 1989 Löma Prieta - 'seismiliste pauside' aladel.
 
Statistika. Vaadeldakse erineva tugevusega maavärinate arvu kindlas piirkonnas teatud ajajooksul. Antakse välja seismilise riski kaarte. Määratakse teatud tugevusega maavärina kordumise intervall. Intensiivsuse hindamisel hinnatakse ka geoloogilist ehitust.
 
Füüsikalised ja keemilised indikaatorid . Paisumismudel (i.k. dilatancy model): väikesed poorid ja praod avanevad surve all olevates litosfääri kivimites, jätkuv pinge intensiivistab avanemist veelgi, vesi tungib pragudesse ja pooridesse, see muudab kivimipinnad libedaks, tuues kaasa energia vabanemise. Antud mudeliga on seotud mitmed ajas muutuvad parameetrid maavärinate vahetuks ennustamiseks: seismiliste lainete kiirus, maapinna vertikaalne liikumine, radooni sisaldus kaevuvees, maapinna elektriline takistus, väikeste maavärinate arv.
 
Kuigi paisumismudel sisaldab endas paljusid tuntud indikaatoreid, pole seda veel teaduslikult tõestatud, kuna pole konstrueeritud instrumente, mis mõõdaks sügaval litosfääris mikroskoopilisel tasandil toimuvaid protsesse. Probleemiks jääb üldistatud mudeli loomine, sest konkreetsete maavärinate puhul võivad indikaatorid olla erinevad. Ja kui indikaatorid vastavadki maavärinale, on väga raske öelda, millal täpselt see toimub.
 
Loomade anomaalne käitumine. Peamised loomad, kelle anomaalset käitumist on jälgitud (alates mõnest nädalast kuni vahetult enne maavärinat) on kalad , konnad, maod , kilpkonnad, linnud , kanad, koerad , kassid, põdrad, hobused, lehmad , rotid ja hiired.
 
Konkreetne sündmus: Haichengi (Hiina) maavärin 4. veebruaril 1975. Tugevus: 7.3. Maavärin purustas hulgaliselt ehitisi , kuid inimohvrite arv oli väike, kuna maavärinat suudeti ennustada ja hoiatada. Indikaatorid: väikeste maavärinate laine, veetaseme ja radoonisisalduse muutused kaevuvees, maapinna vertikaalsed kõikumised, loomade anomaalne käitumine. Kuna elanikud olid enamuses evakueeritud, oli ohvrite arv suhteliselt väike. Hiinas tegeleb maavärinate ennustamisega üle 10 000 spetsialisti ja 100 000 amatööri. Kuid: 1976 maavärin Hiinas Tangshenis, 650 000 inimohvrit.
 

Raskused ennustamisega
 
 
USA: 1985 avalikustati ennustus maavärina toimumise kohta (tugevus 6) San Andrease murranguvööndis Parkfieldi lähedal (California). Selles piirkonnas toimub keskmiselt üks tugevam maavärin 22 aasta jooksul. Kohalikud elanikud ei väljendanud ei oma üllatust ega ka muret seesuguse ennustuse kohta.
 
Ohutusreeglid maavärinate puhuks USA-s:
Tõugete ajal:
1.        Ära satu paanikasse.
2.   Kui oled hoones, jää sinna. Otsi kaitset laua all või ukseavas. Hoia eemale klaasist. Ära käsuta tikke, küünlaid ega mingit avatud tuld ; kustuta kõik avatud tuled.
3.        Kui oled väljas, liigu eemale hoonetest ja elektriliinidest, ja jää avatud kohta. Ära jookse läbi ehitiste või nende lähedal.
4.  Kui oled liikuvas autos, peata see nii kiiresti kui võimalik, kuid jää sisse. Autovedrud vähendavad võnkumise intensiivsust; auto kaitseb sind.
 
Peale tõukeid:
1.       Kontrolli, kuid ära lülita sisse elektrit, gaasi, vett. Kui tunned gaasilõhna, ava aknad, sule peakraan, ja lahku hoonest. Teata lekkest, ja ära naase hoonesse enne, kui seda on kontrollitud.  Kui veetorustik on kahjustunud, sule peakraan.  Kui elektrijuhtmed on lühistunud, lülita elekter kilbist välja.
2.   Kui võimalik, lülita sisse raadio või teler erakorraliste uudiste jaoks.
3.       Ära käsuta telefoni, välja arvatud selleks, kui vajad kiiresti abi.
4.   Kui hoone on tõsiselt kahjustatud, ole sellest eemal järeltõugete puhuks.
5.       Ära mine uudistama; sa ainult takistad spetsmeeskondade püüdlusi.
 
Kontroll
(1)  Lukustunud murrangute avamine . USA-s on kaalutud käsutada seismiliste pauside aladel väikesi maa-aluseid tuumaplahvatusi murrangu avamiseks. Siiski ei suuda keegi vastutada tagajärgede eest, mistõttu seda varianti ei võeta enam tõsiselt.
(2)  Fluidi sissepressimine. 1960-ndate keskel märgati Denveris, et väikeste maavärinate arv on ilmselt seotud sõjaväe vedeljäätmete laostamisega Rocky Mountain Arsenali lähedal. Vedelik ilmselt 'õlitas' murrangut, kutsudes esile sagedasi väikese tugevusega maavärinaid. Probleem: geoloogid ei suuda võtta vastutust, et antud idee realiseerimisel  'seismilise pausi' alal ei toimu suure tugevusega maavärin.
 
' Kohastumine ' maavärinatega
1. Inimese teadmised praegusel tasandil ei võimalda maavärinaid ei ära hoida ega ka tugevust vähendada. On teada, et murrangute 'õlitamine' võiks anda häid tulemusi, kuid kuni on tõestamata, et see võib kaasa tuua hoopis negatiivseid tagajärgi, seda varianti ei rakendata.
2.   Seismilistes ohupiirkondades  seisneb  'kohastumine'  maavärinatega nii konstruktsioonide    rajamises,    hoiatussüsteemide    väljatöötamises    kui inimpsühholoogias.
3.  Maavärinatest põhjustatud kahjude kompenseerimiseks on arenenud riikides loodud kindlustussüsteemid ja riiklikud abifondid; arengumaad võivad loota teatud ulatuses 'rahvusvahelisele abile'.

Kuidas tekib maavärin – pingete kuhjumine kivimeis ning pingete järeleandmine ja hapra deformatsiooni teke.
Pinged tekivad tektooniliste jõudude toimel, maasisese ainese ümberpaiknemisel konvektsiooni tõttu. Pinged kuhjuvad kui laamad liiguvad teineteise suhtes, lõpuks annavad kivimid jõududele järele, tekivad haprad deformatsioonid ning vabaneb pingestumisel salvestunud energia.

Vulkaanilised maavärinad
4-5% kõigist maavärinatest, põhjuseks magma surumine magmakambrisse, kust ta suure rõhu tõttu lõpuks välja purskub.

Ülisügavate maavärinate (subduktsioonivööndis) oletatav tekkepõhjus?
Tingitud kristallsturktuuride kollapseerumisest ja nende asendumisel tihedama pakindusega .

Maavärina fookus (kolle, hüpotsenter)
Maavärina tekkekoht maapinnas e siis maa sees

Maavärina kese e. epitsenter.
Maavärina koht maapinnal, kus ta on kõige suurem.

Seismilised lained, nende tüübid. Miks on pinnalained peamised maavärina purustusi põhjustavad seismilised lained?
Eristatakse pinna ja ruumilaineid.