Maavärinad (0)

REFERAAT

Maavärinad
Tallinn 2014

Sisukord

REFERAAT 1
Sissejuhatus 3
1.Maavärin – mis see on ? 4
2.Maavärina tekkepõhjused 5
3.Maavärinate mõõtmine ja ennetamine 7
4.Richteri ja Mercelli skaala 9
Kokkuvõte 10
ALLIKALOEND 11
Sissejuhatus 3
1. Maavärin – mis see on ? 4
2. Maavärina tekkepõhjused 5
3. Maavärinate mõõtmine ja ennetamine 7
4. Richteri ja Mercelli skaala 9
Kokkuvõte 10
ALLIKALOEND 11

Sissejuhatus

Maavärin on juba aastatuhandeid inimestele tuntud loodusnähtus, mille ette ennustamisega on tegelenud nii astroloogid , ennustajad kui ka seismoloogia teadlased.
Üheks esimeseks seismoloogia aluse panijaks peetakse vene tedlast Mihhail Lomonossovit, kes suutis välja uurida ja kirja panna mõned konkreetsed maavärina tekkepõhjused.
Üldiselt võime nimetada maavärinat maakoore liikumiseks teine teise suhtes. Kui aga võtta sõna maavärin, kui seismoloogia mõistet siis on see seismeliste lainete põhjustatud maapinna võnkumised, millest võime eristada nelja erinevat põhjustajat. Esimeseks ja kõige sagedamaseks põhjustajaks on Maa sisepinged, teiseks on aga vulkaanipursete järgsed värinad, kolmandaks põhjustajaks on koobaste kokku langemine ning neljandaks võime eristada värinaid, mille põhjustajaks on inimtegevus.
Antud referaadis tuleb juttu maavärinatest ning nende tekkepõhjustest. Samuti puutume kokku selliste faktidega nagu maavärina ette ennustamine ja raskus astme hindamine.

Maavärin – mis see on ?

“Maavärin on maapinna lühiajaline järsk kõikumine või vappumine, mis on tekitatud kivimiplokkide liikumises piki maakoore murranguid.”( http://www.rescue.ee/19669 )
Kohta kus algab kivimite rebestumine maapõues nimetatakse maavärina koldeks ehk maavärina hüpotsentriks. Epitsentriks aga nimetatakse keset, mis on maapinna hüpotsentri kohal olev punkt, kus maavärin on kõige tugevam. Sõltuvalt pingejõudude suunas võivad maapõues olevad kiviplokid liikuda murrangult külg-, peale-, või allanihke suunaliselt.
95% maavärinatest on tektoonilised ehk on tekkinud kivitme purunemise ehk murrangu tulemusena. 4-5% toimub aga vulkaani pursete tagajärjel või siis nende eel, sellised maavärinad on enam vähem tekkinud sügaval maa-all umbes 600 kilomeetri sügavusel. Kõige tugevamad ja ohtlikumad planeedi värisemised on seotud just tektooniliste või siis vulkaaniliste maavärinatega. Eriti laamadeservadel, kuna seal käib pidev liikumine ja kivimite pinged kogunevad eelkõige sinna.
Murrangu tekkega kivimites vabanevad elastsed pinged levivad maavärina koldest eemale seismeliste lainetena. Nendest lainetest saaba eirstada kahte tüüpi esiteks kehalained ning teiseks pinnalaineid.
Kehalained levivad maapinnas kerapinnalaadselt umbes nagu helilaine õhus. Pinnalained aga levivad aeglasemalt esimesest , kuid seejuures nad liiguvad umbes nagu merelaine. Mis puutub kehalainetesse siis võib eristada kahte erinevat tüüpi ka seal. Esiteks niiöelda P-lained ehk pikilaineid ning S- laineid ehk ristilaineid. Esimesed lelvivad kokkusurvate ja väljavenitavate impulssidena ning liigub keskkonna liikumise suunas. Teised on aeglasemad ning liikuvad risti keskonna suunaga ning deformeerivate impulssidena.
Maavärinad võivad olla erineva tugevusega , ning nende tugevus sõltub maavärina kolde kaugusest ja sealt vabanevast energiast. Inimeste taju suhtes võivad nad olla samuti väga erinevad alustades täielikkust taju puudusest kuni laastamistööni.
Maavärinate tugevuse mõõtmiseks kasutatakse Richteri skaalat, mille järgi vaadatakse ja hinnatakse vabaneva energiahulka. Samuti on olemas Mercelli skaala mille järgi hinnatakse maavärina tagajärgi visuaalsel kujul ning purustuste suuresga.

Maavärina tekkepõhjused

Suur vene teadlane Mihhail Lomonossov oli esimene veneteadlane, kes avastav sellise loodunähtuse nagu maavärina mõned põhjused. Tema on see, kes rajas aluse sellisele teadusele nagu seismoloogia – teadus, mis tegeleb maavärinate ja Maa siseehituse uurimisega ning vaatleb maa-aluste tormise tekitatud elastseid laineid.
Tänapäeval tegutseb Maakeral üle tuhande seismoloogiajaama, mis on varustatud spetsaalse ja väga tundlike mõõteriistadega.
Teadlased on välja selgitanud mõned põhjused maavärina tekkeks ning need on: maakihtide nihkumine, varingud mägedes, vukaanipursked, maa-aluste koobaste ja tühimike kokkuvarisemine , tuule ja maerelainete mõju maapinnale, suurte veehodilate rajamine.
„Kõige tugevamini väriseb planeet maakoore osade liikumisel, sest Maa sisemuses tegutsevad väga võimsad jõud. Maakoores leiavad pidevalt aset tõusud ja mõõnad nagu merelgi.“(Muranov1986:156)
„Kuid peale selle toimuvad ka suured kõikumised, mil maakoore üksikud osad liiguvad vertikaalses, horisontaalses või neile lähedastes suunades. Need on tektoonilised liikumised, mis loovad mägesid ja nõgusid ning tekitavad maapinnal maavärinaid.
Maakoore nihkumisel suruvad tema eri osad (plokid) üksteist tohutu jõuga ning seepärast koondub nendesse kohtadesse suur energiakogus. Lõpuks kogunenud energia vabaneb ja siis tekivad Maa sees rebendid, murrangud, kihtide nihked .“(Muranov1986:156)
Nagu me juba teame, siis jaotatakse maavärina tekkepõhjused enam jaol kahte rühma: tektoonilised ja vulkaanipursete tagajärgsed.
Tektoonilised maavärinad hõlmavad laialdasi alasid ning on kestvad ja võivad korduda. Maakera pindmine kiht koosneb mitmest erinevast laamade kihist. Iga laam aga omakorda koosneb makoorest ja vahetult selle all olevast vahevööst, mille moodustavad tulised kivimid. Maakoor ja laamad on pidevalt aeglases liikumises , mille käigus laamad põrkuvad, eemalduvad või nihkuvad üksteise suhtes. Sellinne liikumine tekitab laamadeservadel kivimites pingeid ning selle tulemusena moodustuvad murranguvööndid. Kui murrangu teatud osas kivimiplokk fikseerub ja ei suuda liikuda edasi laamadega, siis tekib mõlema murrangu kivimite osas pinge, mille lõpptulemusena kivimiplokid purunevad ja nihkuvad ning selle kõige tulemuseks on maavärin.
Mis puutub vulkaanilisi maavärinaid, siis nende peamiseks tekkepõhjuseks on aurude ja gaaside plahavtused vulkaanide pursete ajal. Sellised maavärinad tekivad tavaliselt sügaval maapõues subduktsioonivöönis, mis asub kuni 670km sügavusel.
Samuti on olemas sellised värinad nagu langatusvärinad. Seda põhjustavad peamiselt põhjavete toimel tekkinud õõnte sisselangemised. Seesugused värinad pole sugugi kestvad ning neid saadavad tõuked ja nende leviraadius on suhteliselt väike.
Võib eristada ka mäetekkelisi ning veealuseid maavärinaid, kus esimesed toimuvad alalti mägede läheduses ja teised seal, kus ookeanides leidub järsuveerulisi süvikuid.
Tehnogeenseteks värinateks, peetakse inimtegevusega seotud värinaid. Näiteks lõhkeainete plahavatamise ja maa-alusete tuumakatsetuste tagajärgedel.

Maavärinate mõõtmine ja ennetamine

Seismoloogia teadus on väga vana ja tuntud teadus. Seismoloogid on uurinud maavärina nähtust juba mitusada aastat. Esimesed maavärinate ennustused on pärit veel astroloogidelt ja ettekujutajatelt.
Tänapäevaks on see teadus muutunud palju täpsemaks ja enam ei kasutata ennustajaid ega vaadata tähti, vajd on olemas spetsaalsed mõõteriistad, mis on nii võrd tundlikud, et suudavad ära määrata maavärina tugevus, asukoht, kolde sügavus ja paljud muud vajalikud faktid.
Mis puutub maavärina ennetamis, siis juba ammu on inimesed märganud erinevaid n.ö märke enne looduskatastroofi. Seda võib näha nii loomade käitumisest, ilmastikkust ning ka „kivimite sosistamisest“.
„Kui kihid Maa sügavuses liiguvad, tekivad omapärased helid, mida põhjustavad väikesed praod ja lõhed, tükkide, osakeste ja terakeste hõõrdumine üksteise vast. Kõik koos moodustavad need helid üldise müra, mida seismoloogid nimetavad kivimite sosinaks.
Maapõue sosinat kuulates saab teada maavärina lähenemisest, sest on kindlaks tehtud, et sosin on tema olmne ettekuulutaja.“(Muranov1986:158)
Geokeemikud on samuti avastanud sellise nähtuse, et enne maavärina tulekut muutub põhjavee keemilne koostis. Värisemise eel muutub järsku vääris gaaside radooni, argooni, heeliumi ning keemiliste elementide uraani ja fluori sisaldus vees. Samuti muutub põhjavee tase ja temperatuur. Läheneva maavärina tunnuseks on ka kuumavee allikate vee temperatuuri tõus mõne kraadi võrra. Ilmastiku suhtes on ka märgatud seda, et taevas on eriliselt eredate välkudega äikest täis.(Muranov1986:159)
Mis puudutab loomade käitumis katastroofi eel, siis on juba ammu märgatud loomade ebatavalist käitmist. Tavaliselt haarab loomi imelik rahutus. Näiteks hobused võviad hakkata lõhkuma latreid ja tarasid, püüdes vabadusse pääseda, lehmad ammuvad meeletult, lõvid tiigrid ja ahvid visklevad hullunult puurides. On isegi märgatus seda, et talvel võivad maod ja sisalikud oma urgudest välja ronida ja põgeneda tuleneva ohu eest. Sellise käitumise põhjuseks on see, et loomad suudavad kuulda helisid, mida inimese kõrv ei kuule ehk siis loomad on esimesed, kes suudavad kuulda kivimite sosinat.(Muranov1986:161)
Looduses oleva taimestiku suhtes on olemad ka üks imepärasus. „Jaava saare vulkaanide koonuste nõlval kasvab imepärane lill kuningpriimula. Elanikud kutsuvad seda maavärisemise lilleks, kuna ta ennustab seda nähtust. Kui taim hakkab õitsema ebatavalisel ajal, on oodata maavärinat ja vulkaanipurset.“(Muranov1986:163)
Seda nähtust püüti kaua lahendada ning lõpuks lahendas selle akadeemiks J. Konovaalov, kes jõudis järeldusele, et kunigpriimula suusda õitseda kõrgsagedusega ultraheli võnked, mis eelnevad maavärisemisele ja vulkaanipursetele.
Kui jättes kõrvale ennustamised ja muud ennetamise faktid, siis on olemas väga täpne ja rohkelt informatsiooni andev mõõteriist – seismograaf .
„Seismograafi abil määratakse maavärina tugevus, asuhkoht, kolde sügavus jmt. Seismograaf registreerib maapinna võnkumise ja selle põhjustanud seismelised lained seismogrammina.“(Ülle Liiber, powerpoint esitus)
Seismograafi tõõpõhimõte jaguneb kaheks osaks, kus esimene on tavaliselt paberriba, millele võnkumised kirjutatakse ja see on otseselt sõltuv Maapinna liikumisest . Teine osa aga koosneb kirjutussulest, mis isoleeritakse nii palju kui võimalik maavärinate tõugetest. Selleks on näiteks vedru otsa pandud fikseeritud raskus.
„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.“(Liiber, powerpoint esitus)

Richteri ja Mercelli skaala

Maavärinad on nähtused, mis ilmuvad suhteliselt ootamatult ja isegi, kui tänu mõõteriistadele saab ära määrata enam vähem, kus see toimuma hakkab ja ui tugeva jõuga tuleb, on ikkagi loodus mõnes mõttes väga ettearvamatu nähtus. Selle jaoks, et hinnata sellise looduskatastroofi võimsust ja suurust on olemas spetsaalsed hindamis skaalad.

Esimeseks skaalaks on võimsus skaala – hindab maavärina seismelist energiat magnituudides. Kuulsamaks skaalaks on Richteri skaala.
Charles Richteri ja Beno Gutenberi poolt loodud skaala. Selle skaala põhimõte seisneb selle, et maavärina hindamiseks vaadatakse seismogaarfi pendli suurima võnke amplituudi.
„Amplituud korrutatakse logaritm 10-ga, mille tõttu näiteks 4-0 magnituudi suurune maavärin on 3.0 magnituudilisest 10 korda võimsam. Lisaks arvestatakse ka sesmograafi kaugust maavärina epitsnetrist, mis määratakse kindlaks teise vaatlusjaamadega koostöös.“( http://geograafia10a.pbworks.com/w/page/10691933/Richteri%20ja%20Mercalli%20skaala%20v%C3%B5rdlus%20 (m%C3%B5istekaart)
C. Richter valis 0 magnituudi vääriliseks sellise maavärina, mille amplituudiks on üks mikromeeter ja mis asub vaatluskohast 100 kilomeetri kaugusel. Ta püüdis vältida negatiivseid väärtusi, aga tänapäeval on seismograafid võimelised määrama ka negatiivseid väärtusi, kuni -3.0 magnituudiga maavärinaid.

Teiseks skaalaks on aga intensiivsus skaala – annab pallides hinnangu maavärina visuaalsele tagajärjele. Kuulsaim skaala on Mercalli skaala.
1902 . aastal Itaalia seismoloogi Giuseppe Mercalli poolt loodud 12-pallinne skaala, aitab hinnata katastroofi visuaalseid kahjustusi. Kuigi samas on raske purustusi hinnata ja võrrelda üksteisega, kuna mõnes mõttes sõltub purustuse suurus ka ehitise kvaliteedis ja tema asukohast maavärina epitsentri suhtes.
See skaala on väljaarenenud Rossi -Forel skaalast. Mercalli skaala abil määratakse maavärina tagajärgi vahemikust 1 (tajumatu) kuni 12 (katastroofiline).
Põhimõtteline erinevus Richteri ja Mercalli skaalades on see, et kui Richteri skaala annab meile teada maavärina võimsust, siis ei saa tema abil teada katastroofi tagajärgi, sest need olenevad epitsentri kaugusest, pinnavormidest ja muudest tingimustest. Mercalli skaala abil saaba aga väga määrata, ki lähedal oli epitsenter ning millised on tagajärjed sellele. Kui ta ei anna hinnangu maavärina võimsusele.

Kokkuvõte

Antud referaadis on antud ülevaade sellisele loodusnähtusele nagu maavärin, selle tekkepõhjused, ette ennustused ning mõõtmise ja hindamise vahendid. Tänapäevaks on maavärinad väga sügavalt ja põhjalikult uuritud teadusharu , millega on tegeletud juba üle 100 aasta.
Maavärin on maapinna lühiajaline järsk kõikumine või vappumine, mis on tekitatud kivimiplokkide liikumises piki maakoore murranguid. Suurem osa maavärinaid tekkib just laamadeservades, kus käib pidev liikumine ning juhul, kui mingi plokk fikseerub ja ei suuda edasi liikuda tekkib kahe murrangu vahel pinge, mis lõppeb maavärinaga.
Murranguid võib leiduda kolme tüüpi sõltuvalt pingete suunast maapõues võivad kivimiplokid piki maavärina murrangut libiseda külgsuunas, üles või alla.
Tänu ülitundlikule mõõteriistale – seismograafile on võimalik umbes ette teada, kus kohas on tulevase maavärina epitsenter, kui suur on selle võimsus ja tänu sellele on võimalik päästa inimelusid. Samuti on selles referaadis esitatud huvitavaid fakte loomade ja loodus käitumise suhtes, mis on otseselt seotud maavärinate ette ennustamistega.
Maavärina tagajärgi saab hinnata kahe erineva skaala abil, esimene skaala ehk Richteri skaala aitab hinnata maavärina võimsust( seda, kui suur hulk energiat vabaneb) ning teine skaala ehk Mercalli skaala abistab meid visuaalse pildi hindamisel(purustuste raskus).

ALLIKALOEND

Hang , Tiit, Jaagus Jaak, Järvet Argo, Kanal Arno, Kirs Juho, Mander Ülo, Oja Tõnu, Puura Ivar, Roosaare Jüri 2004. Üldmaateadus gümnaasiumile. Toimetanud: Kalle Hein. Koostanud Ülle Liiber. Tartu: Eesti loodusfond
Muranov, Aleksandr 1986. Maakera loodusjõudude kütkes. Tallinn: „Valgus“
http://geograafia10a.pbworks.com/w/page/10691919/Maav%C3%A4rinate%20tekkep%C3%B5hjused
http://www.rescue.ee/19669
http://geograafia10a.pbworks.com/w/page/10691933/Richteri%20ja%20Mercalli%20skaala%20v%C3%B5rdlus%20 (m%C3%B5istekaart)
11