Maavärinate tekkepõhjused (1)

TALLINNA ÜLIKOOL
Geoökoloogia õppetool
Jaanus K.
MAAVÄRINATE TEKKEPÕHJUSED
Referaat
Õppegrupp: G-1
Juhendaja : dotsent Tiiu Koff
Tallinn 2008

SISUKORD

SISUKORD 2
SISSEJUHATUS 3
LOODUSLIKUD MAAVÄRINAD 4
Tektoonilised maavärinad 4
Vulkaaniline maavärin 6
Laviini tagajärjel tekkinud maavärin 7
Meteoriidi kokkupõrke tagajärjel tekkinud maavärin 8
TEHNOGEENSED MAAVÄRINAD 9
Kaevandustegevus tagajärjel toimuvad maavärinad 9
Plahvatuste tagajärjel toimuvad maavärinad 10
Veehoidlate täitmisel tekkivad maavärinad 11
KOKKUVÕTE 12
KASUTATUD KIRJANDUS 13

SISSEJUHATUS

Maavärin avaldub maapinna ja ehitiste vappumisena seismiliste lainete tagajärjel, millega võib kaasneda kõmin. Tugeva maavärina puhul esineb hoonete ja rajatiste purunemisi, maapinda tekivad lõhed ning merel esinevad hiidlained ehk tsunamid. Kohta maakoores, kus maavärina puhul toimub kihtide omavaheline liikumine, kutsutakse maavärina koldeks ehk hüpotsentriks ning epitsentriks on maapinnal hüpotsentri kohal olev punkt. Maavärina tugevust hinnatakse Richteri, kui ka Mercalli skaala järgi.
Enamasti põhjustavad maavärinaid looduslikud tegurid nagu maakoorelaamade liikumisel tekkivad pinged ja vulkaaniliste pursete korral. Nõrgemaid maavärinaid võib tekitada maa-alused varingud koobastes ja laviinid ning isegi meteoriidi kokkupõrked.
Esineb ka inimtegevuse tagajärjel toimuvaid maavärinaid ehk tehismaavärinaid: erinevad lõhkamistööd ja plahvatused. Tinglikult võib nende hulka lugeda ka suurte veehoidlate täitmisel tekkivaid maavärinaid. [1], [2]

LOODUSLIKUD MAAVÄRINAD

Tektoonilised maavärinad

Kivimite purunemisel ehk murrangute tekke tulemusena tekivad tektoonilised maavärinad. Tõuked tekivad kui maakoorelaamade liikumisel tekivad pinged, mis omakorda kutsub esile maakooreplokkide omavahelisi nihkeid ning seetõttu vallanduvad hiigelenergiad. See omakorda hakkab põhjustama füüsikalisi moondumisi kui ka keemilisi muutuseid. Tegemist on kõige tugevamate maavärinatega ja see on kõige levinum maavärinate põhjusi (moodustavad 95% maavärinatest). Tektoonilised maavärinad tekivad peamiselt maapinna lähedases kihtides ning on seega tegemist madalafookuseliste maavärinatega (Sügavamal haprad deformatsioonid kaovad ja kivimid muutuvad plastilistemaks). Tagajärjed võivad olla katastroofilised: suured inimohvrite arvud, hoonete ja rajatiste hävingud, väga suured materiaalsed kahjud, lõhed maapinnas jne. [1], [3], [5], [6]
Leidub nelja sorti laamade liikumisi , millega võib kaasneda maavärinad. Esimeseks on mandriliste laamade põrkumine, kus kokkupuutealal kivimitest tekivad väga suured pinged, mille tõttu need järsult purunevad ning sellega kaasnevad vappumine ja kõikumine. Sellega tagajärjeks on mäeahelike teke, kivimite üksteise otsa kuhjumine ning maavärinad, vulkaanilist aktiivsust (vulkaanipurskeid) esineb vähe, kuna maakoor on väga paks (Himaalaja mäestik on India ja Euraasia laamade kokkupõrke koht, sama moodi on tekkinud ka Alpi mäestik jne).
Teiseks liigiks on ookeaniliste laamade põrkumine, antud olukorras üks laam sukeldub teise alla vahevöösse, mida nimetatakse subduktsiooniks. Selle tagajärjel tekivad süvikud, veealuste vulkaanide vöönd ning kui nad üle merepinna kerkivad, siis moodustavad vulkaaniliste saarte kaari (Näiteks Mariaani saarestik ja Väiksed Antillid) ning samuti võib põhjustada mere aluseid maavärinaid, mida nimetatakse ka merevärinateks. Subduktsioonipiirkonda markeerib ka kurdmäestik. Lisaks esineb ka ookeanilise ja mandrilise laama põrkumisi, mille korral raskem ookeaniline laam sukeldub kergema mandrilaama alla.
Kolmandaks liigiks, mis on põhjustanud väga tugevaid maavärinaid (San Andrease murrang, mis kulgeb läbi San Frantsisco ja California lahe), on laamade liikumine küljetsi teineteise suhtes.
Neljandaks olukorraks on laamade teineteisest eemaldumine, põhiliselt esineb see nähtus ookeanide keskmäestikes (ookeanile rift), laava tungib lõhedesse, kus ta tardub, tekivad maakoort moodustavad magmakivimid ja mäeahelikud, need võivad ületada merepiiri saarte näol (näiteks Island ja Assoorid). Esineb ka mandritel, mida nimetatakse mandriliseks riftiks. Näiteks Ida-Aafrika murrangute vöös koos Punase mere, Surnumere ja Baikali järve piirkonnaga. Venituspingete tõttu tekivad riftid, mille tulemuseks on pangasmäestikud. [3], [4], [5], [6]
Lisaks toimuvad maavärinad ka subduktsioonivööndites ehk Benioffi tsoonis, kus kivimites habrast deformatsiooni ja nende purunemist ei toimu. Sellised maavärinad on süvafookuselised (toimuvad kuni 670km sügavusel) ja need on tõenäoliselt tingitud mineraalstruktuuride kollapseerumise ja nende asendumisel tihedama pakindusega (laboratoorsed katsed näitavad et see protsess toimub väga kiiresti) vabanevast energiast.
Laamade liikumise tüübid ( http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Fault_types.png )

Vulkaaniline maavärin

Vulkaanilisest tegevusest põhjustatud maavärinad ei ole nii levinud, kui seda olid tektoonilistest liikumistest kaasnenud tõuked. Vulkaanilisi maavärinaid eristatakse kahte liiki. Neist esimene on põhjustatud plahvatuslikest pursetes vulkaanides. Mitte kõik vulkaanipursked ei põhjusta maavärinaid, enamus purskeid on rahulikud ning ja vulkaanid on üldse enamus aega „vaiksed“. Vulkaanilised maavärinad on suhteliselt haruldased võrreldes laamade liikumisega kaasnevatest vappumistest (4-5% maavärinatest on põhjustatud vulkaanilistest tegevustest). Samuti võib maavärinaid esineda plahvatusliku purske eelsel perioodil, kui toimub maasügavuses asuva magma pressimine magmakambrisse (nende värinate põhjal on võimalik ennustada vulkaanipurskeid). Kui tektoonilisi maavärinaid võib tunda üle kogu Maakera, siis vulkaanilist on üldjuhul tunda epitsentrist 16-32km kaugusele. Vulkaanid, mis põhjustavad maavärinaid ja purskavad plahvatuslikult on üldiselt happelise laavaga, kuna antud laava jaheneb väga kiiresti ning blokeerib vulkaani ava ning alt peale pressiv magma tekitab rõhu ja mingil hetkel toimub plahvatus (Harvematel juhtudel võib seetõttu tekkida avamused ka vulkaani külgedele). Mõningatel kordadel võib selline olukord väga laastavaid tagajärgi kaasa tuua. Näiteks Krakatoa (Indoneesias), mis plahvatas 1883. aastal ning oli tunda üle 5000km kaugusele Austraaliasse ning tappis Sumatras üle 36000 inimese. [1], [7], [8], [9], [10]
Teiseks liigiks on „tektoonik-vulkaaniline maavärin“, mis on põhjustatud pinge muutustest tahketes kivimites, kuhu on vahele pressinud magma. Nende tagajärgedeks võivad olla suured mõrad maapinnas. Kivimid hakkavad täitma alasid, kus magmat enam ei ole ning just seetõttu tekivad maavärisemised. Sellist liiki vappumiste järgi ei saa ennustada tulevasi vulkaani purskeid (10)Vulkaaniliste maavärinate tagajärjeks võivad olla lõhed ja praod maapinnal, maapinna deformatsioone, rajatiste ja hoonete hävinguid ning materiaalseid kahjud. [1], [7], [8], [9]
Plahvatav vulkaan ( http://www.bhargavaz.net/rashi/volcano.jpg )
Kokkuvarisemise tagajärjel tekkinud maavärin (langatusvärin)
Tegemist on väiksema magnituudiliste maavärinatega. Langatusvärinad toimuvad maa- alustes koobastes ja kaevandustes, mille kokkuvarisemine on põhjustatud seismilistest lainetest Koopad ja kaevandused võivad kokku variseda, kui mingil põhjusel „ lagi “ annab pingele järgi või massiliste maalihete tõttu. Üldjuhul on langatusvärinad nõrgad ning ei tekita suuri kahjusid, neid võib põhjustada ka inimtegevus, siis on tegemist tehnogeense maavärinaga. [11]

Laviini tagajärjel tekkinud maavärin

Lisaks tekitavad väiksemaid maavärinaid ka suuremad laviinid. Antud maavärinad on väga nõrgad ja ise nad otseselt eriti kahjusid ei tekita. Nii muda -, kivimite-, kui ka lumelaviinid võivad põhjustada vappumisi. Samas võivad teist liiki maavärinad tekitada suuremaid laviine, mis on palju laastavamad, kui on laviinide poolt põhjustatud maavärinad. Üks laviini poolt toimunud maavärin toimus 1900. aastal Indias Mount St. Eliase’s. Selle tõttu sai mägi päris palju kannatada. [17]
Lumalaviin ( http://www.geocities.com/robertoalamino/blog/avalanche.jpg )

Meteoriidi kokkupõrke tagajärjel tekkinud maavärin

Tegemist on üsnagi haruldase põhjusega. Kuid see võib juhtuda, kui Maaga põrkab kokku piisavalt suur meteoriit. Sellise suurusega meteoriidi kokkupõrkel maaga tekib lisaks maavärinale ka suur kraater ja muid muutusi. [12], [15]
Meteoriidi kraater ( http://cache.eb.com/eb/image?id=94733&rendTypeId=4 )

TEHNOGEENSED MAAVÄRINAD

Tehnokeenseteks maavärinateks on inimtegevuse poolt põhjustatud maavärinad. Antud maavärinad ei ole üldjuhul eriti tugevad. Maailma kõige tugevam inimese poolt põhjustatud maavärin on 7,3magnituudi Richteri skaala järgi. Austraalia suurim maavärin on samuti tehnogeenne, mille põhjustas ebaprofessionaalne kaevandustegevus. See toimus Newcastle’s, New South Wales’is, selle epitsentris mõõdeti tugevuseks 5,6 magnituudi Richteri skaala järgi ning põhjustas 13 inimese hukkumise ja 3,5miljardi dollari suuruse kahju. [13]

Kaevandustegevus tagajärjel toimuvad maavärinad

Kaevandustegevuse tõttu põhjustatud maavärinaid saab liigitada tinglikult kahte liiki. Ühed, mis põhjustatud lõhkamistöödega- tegemist on väga nõrkade vappumisega, mida on tunda kui oled lõhkamistööde piirkonnas piisavalt lähedal. Kuna lõhkamistööd toimuvad suhteliselt suletus ruumides, siis see mõjutab palju ümberkaudseid kivimeid. Neid leidub isegi Eesti: Kirde-Eestis, kus toimub aktiivne põlevkivi kaevandus ning seal teostatakse pidevalt lõhkamisi. [1]
Eelmine nähtus korral oli kerge maa vappumine loomulik nähtus, siis kaevanduste varingud, mis on põhjustatud ebapädevast inimese tööst või järskude ilmastike muutuste tõttu. Kaevandust ei toestata piisavalt, tehakse ebaseaduslike kaevandustöid või lõhkamistööd on halvasti läbi viidud , siis sellele võivad järgneda suured hävingud- kaevanduse varing . Antud juhul on maaväringu tekkepõhjuseks sama, mis kokkuvarisemise tagajärjel tekkinud maavärin ehk langatusvärin. Kõige rohkem kujutab see ohtu kaevanduses töötavale personalile ning üldjuhul maaväringut maapinnal on ainult kergelt tunda, kuid visuaalselt võib näha lohkudena maapinnal.
Utah kaevanduse varing ( http://popsci.typepad.com/photos/uncategorized/2007/08/27/mine.jpg )

Plahvatuste tagajärjel toimuvad maavärinad

Kõige suuremaid tehnogeenseid maavärinaid tekitavad tuumakatsetused maa all, kui ka nende plahvatused maa peal. Maa all on sama efekt, mis lõhkamistöödel kaevandustes, kuid selle erinevusega, et nad on tunduvalt võimsama vappumisega. Teadlased kasutavad seismograafe, et jälgida tuumakatsetusi. Näiteks Nevadas Las Vegases , kus toimus maa-aulune tuumatest, oli võimalik tunda mitme kilomeetri kaugusel kõrbest eemal. Valitsus uuris selle maavärina seisogramme, mis oli põhjustatud antud tuumaplahvatusest ning võrdlevad neid maailma teiste seisogrammidega, et avastada võimalikke teiste riikide tuumakatsetusi. [15]
Väiksemaid maavärinad võivad põhjustada ka mõned teised suuremad pommiplahvatused, eriti kui neid mitu tükki järjest on. Näiteks suuremate pommituslennukite pommid võivad põhjustada kergemaid vappumisi, kuid nende tuntav raadius ei levi eriti kaugele.
Tuumapommi plahvatus ( http://allshookup.org/quakes/atomic.ht m )

Veehoidlate täitmisel tekkivad maavärinad

Tehismaavärinate tekkepõhjuste hulka võib tinglikult lugeda ka suurte veehoidlate täitmisel tekkida võivaid maavärinaid. Nimelt suureneb veehoidla piires koormus, mis võib tekitada omakorda maapinnakihtides paindeid ning kutsuda esile nihkeid. Maailma suurim selle alane maavärin on registreeritud Koyna’s 1967. aastal ning selle tugevuseks mõõdeti 6,5magnituudi. Üldse on veehoidlate poolt põhjustatud maavärinaid registreeritud üle kahekümne. [1], [16]
Tamm ja veehoidla Aix-en-Provence’i lähedal ( http://y.delfi.ee/norm/14198/321344_QZUKJF.jpeg )

KOKKUVÕTE

Keskmiselt toimub Maakeral 2 maavärinat minutis. Paljusid neid pole tundagi. Üldjuhul tekitavad kõige tugevamaid maavärinaid looduslikud põhjused. Laamade liikumise ehk tektooniliste liikumiste tagajärjel toimuvad maailma suurimad maavappumised, mida on võimalik tunda üle kogu maailma ning nendega võib kaasneda suured hävingud- nii materiaalsed, inimohvrite poolest, kui ka loodusele endale. Neist väiksemaid võnkumisi põhjustavad vulkaanilised maavärinad, mis on enamjaolt põhjustatud happelise laavaga vulkaanide poolt. Lisaks tekitavad maa vappumist ka suuremad laviinid ning looduslike koobaste varingud, mida ei pruugi eriti kaugele tunda. Koobaste varingut võib olla visuaalselt näha olla lohkudena maapinnal. Meteoriidi põrkamine Maaga võib samuti kaasa tuua nii nõrku kui tugevamaid vappumisi- see oleneb meteoriidi suurusest ning sellega kaasneb alati ka kraater.
Lisaks loodusele tekitavad ka inimesed maavärinaid- neid nimetatakse tehnogeenseteks maavärinateks. Kaevandustes võib olla loomulik kaasnähtus maa vappumine lõhketööde käigus, kuid ka inimese valed otsused, mis tekitavad kaevanduses varingu ja ka selle üheks tagajärjeks võib olla maavappumine. Lisaks erinevad plahvatused, neist kõige paremini on tunda tuumakatsetused maa all, kuid ka suurte hävituslennukite pommitamisel võib tunda kerget vappumist, selleks pead olema pommitamispiirkonnale piisavalt lähedal. Tinglikult saab lugeda ka suurte veehoidlate täitmistel tekkivaid maapinna nihkeid maavärinate põhjuste hulka.
1995a. Jaapanis Kobe maavärina tagajärg ( http://www.channel-japan.com/entryimages/2007/05/070531_Kobe_earthquake.jpg )

KASUTATUD KIRJANDUS

„Maa Universumis: möödanik, tänapäev, tulevik“ koostasid Heldur Nestor, Anto Raukas ja Rein Veskimäe, Tallinn 2004

http://en.wikipedia.org/wiki/Earthquake#Naturally_occurring_earthquakes (vaadatud 14.02.2008)

http://www.seismo.unr.edu/ftp/pub/louie/class/100/plate-tectonics.html (vaadatud 15.02.2008)

http://www.weatherwizkids.com/earthquake1.ht m (vaadatud 15.02.2008)

www.hot.ee/geo120/litosf22r.doc (vaadatud 15.02.2008)

http://e-maailm.hot.ee/reaal120/images/24/2.rtf (vaadatud 15.02.2008)

http://lepo.it.da.ut.ee/~arps/maateadus/MT_maavarinad_seismika.ht m (vaadatud 16.02.2008)

http://www.geography-site.co.uk/pages/physical/earth/cause.html (vaadatud 16.02.2008)

http://www.madsci.org/posts/archives/2001-12/1009228703.Es.r.html (vaadatud 16.02.2008)

http://www.geo.mtu.edu/volcanoes/hazards/primer/eq.html (vaadatud 16.02.2008)

http://allshookup.org/quakes/etypes.ht m (vaadatud 16.02.2008)

http://www.miksike.ee/documents/main/elehed/7klass/5geoloogia/7-5-18-1.ht m (vaadatud 16.02.2008)

http://blog.wired.com/wiredscience/2007/01/people_can_caus.html#comment-27353098 (vaadatud 16.02.2008)

http://encarta.msn.com/encyclopedia_761571674_2/earthquake.html (16.02.2008)

http://www.olympus.net/personal/gofamily/quake/causes.html (vaadatud 16.02.2008)

http://www.johnmartin.com/earthquakes/eqpapers/00000054.ht m (vaadatud 16.02.2008)

http://query.nytimes.com/mem/archive-free/pdf?_r=1&res=9E05E7DE143FE433A2575AC2A9669D946197D6CF&oref=slogin (vaadatud 16.02.2007)