Maavärin: põhjused, mõõtmine ja mõju (tsunami, Richteri skaala)
Maavärin on Maa tektooniliste plaatide äkiline liikumine või nihe, mille tulemuseks on maapinna raputamine ja energialainete levik läbi Maa. See raputus võib kahjustada ehitisi, teid, trasse ja põhjustada pinnase lagunemist või vedeldumist ning inimsurmasid ja vigastusi.
Põhjused ja tüübid
Enimlevinud põhjus on tektooniliste plaatide vahel tekkivad pinged ja nende järsk vabanemine fikseerunud murdeliinil. Maavärinaid põhjustavad ka vulkaaniline tegevus, süvamere maakihid või suured maalihetest tingitud nihked. Maavärinad võivad esineda kui peamine (päritoluline) sündmus ning neid võivad saata ennevärinad (foreshocks) või järgnevärinad (aftershocks).
Seismoloogia ja mõõtmine
Maavärinate uurimist nimetatakse seismoloogiaks. Seismoloogid kasutavad seismograafide ja seismomeetrite abi, mis tuvastavad maapinna vibratsioonid ja salvestavad need seismogrammidena. Seismomeeter mõõdab liikumist, seismograaf selle joonise või andmestiku kujul.
Maavärina suurust ehk magnituudi on traditsiooniliselt kirjeldatud Richteri skaalal. Charles Francis Richter töötas selle välja 1935. aastal. Richteri skaala on logaritmiline: iga ühe ühiku suuruse tõus tähistab umbes 10-kordset amplituudi kasvu ja ligikaudu 31,6-kordset vabaneva energia kasvu. Praegu kasutatakse suurte ja kaugete maavärinate puhul sageli ka momentmagnituudi (Mw), mis annab täpsema hinnangu väga tugevate maavärinate energia kohta.
Suurus ja intensiivsus
Tähtis on eristada magnituudi (kokkuv energia vabanemine) ja intensiivsust (kohaliku raputuse tugevus ja mõju). Intensiivsust kirjeldavad skaalad (näiteks Modifitseeritud Mercalli skaala) rääkides sellest, kuidas maavärin tajutakse ja milliseid kahjustusi see teeb erinevates kohtades. Richteri või momentmagnituudi skaalal ei ole teoreetilist ülemist piiri, kuid suurim kunagi registreeritud maavärin oli ligikaudu 9,5 (1960. aasta Tšiili maavärin).
Mõjud ja kõrvalmõjud
Maavärinad võivad põhjustada:
- otseseid ehituskahjustusi ja kokkuvarisemisi;
- inimohvreid ja vigastusi;
- pinnase vedeldumist, mis nõrgestab rajatisi;
- maalihkeid ja kaldarikkumisi;
- torustike, teede ja elektrivõrkude rikkeid ning tulekahjusid;
- ookeani all toimuvad nihked võivad tõsta või langetada merepõhja ning tekitada tsunamiid — ookeaniall aset leidnud maavärin võib põhjustada väga laiaulatuslikku üleujutust ja hävingut rannikualadel).
Tsunaamid tekivad kõige tugevamini siis, kui merepõhi nihkub vertikaalselt ja tõstab/vähendab veetta, tekitades laineid, mis võivad liikuda suurel kaugusel ranna suunas.
Etteaimatavus, hoiatused ja ettevalmistus
Teadlased ei suuda tänapäeval täpselt ennustada maavärina toimumise aega ja täpset tugevust. Küll aga osatakse identifitseerida piirkonnad, kus maavärinad on tõenäolisemad — näiteks murdepunktide lähedus ja tuntud aktiivsed tõkkejooned. Seismoloogilised võrgustikud ja häiretsoonid võimaldavad aga kiiret tuvastamist ning anda mõne sekundi kuni mõne minuti pikkust hoiatust neile aladele, mis asuvad maavärinast kaugemal. Tsunamihoiatused põhinevad seismiliste andmete ja merepinna mõõtmistel.
Isiklik ja ühiskondlik ettevalmistus aitab kahjusid vähendada: tugevdatud ehitised, ehitusnormide järgimine, evakuatsiooniplaanid, varude komplekt (veed, toit, taskulamp, esimese abi vahendid) ning oskus käituda maavärina ajal (Drop–Cover–Hold — kuku alla, peitu ja hoia kinni) ning jälgida ametlikke hoiatusteateid.
Lisaanded
Maavärinad on osa Maa geoloogilisest protsessist ja kivimite ringlusest. Neid jälgitakse pidevalt seismoloogiliste võrkude abil, et mõista Maa sisemist dünaamikat ja parandada inimeste teadlikkust ning valmisolekut. Pärast tugevamat maavärinat on tavaliselt palju järelrännakuid, mida tuleb arvestada pääste- ja taastetööde planeerimisel.
San Francisco (California) maavärina kahjustused 1906. aastal.
Ajalugu
Maavärinad tabavad mõnikord linnu ja tapavad sadu või tuhandeid inimesi. Enamik maavärinaid toimub piki Vaikse ookeani tulekahjuringi, kuid suurimad maavärinad toimuvad enamasti mujal. Tektooniliselt aktiivsed kohad on kohad, kus maavärinad või vulkaanipursked on sagedased.
Maavärina põhjused
Maavärinaid põhjustavad tektoonilised liikumised maakoores. Peamine põhjus on see, kui tektoonilised plaadid sõidavad üksteise kohal, põhjustades orogeneesi (mäestiku teket) ja raskeid maavärinaid.
Liikuvate plaatide vahelised piirid moodustavad Maa suurimad veapinnad. Kui need kinni jäävad, põhjustab plaatide vaheline liikumine suurenevat pinget. See jätkub seni, kuni pinge tõuseb ja puruneb, võimaldades äkki libisemist üle lukustatud murruosa. See vabastab salvestatud energia lööklainena. San Andreas'i veamurd San Franciscos ja Rift Valley veamurd Aafrikas on sellised vead. 1. Vulkaanilised maavärinad : Maavärinad, mida põhjustavad vulkaanipursked, on üsna laastavad. Need piirduvad siiski aktiivsete vulkaanide piirkondadega. 2. Kollapsimaavärinad : Intensiivse kaevandamistegevusega piirkondades varisevad sageli maa-aluste kaevanduste katused kokku ja toimuvad väiksemad värinad. Neid nimetatakse kollapsmaavärinateks.
Maavärinatüübid
Maavärinaid võib põhjustada kolme peamist liiki geoloogilisi lõhesid: normaalne, pöördvooluline (tõuke-) ja liugvooluline (strike-slip). Normaalsed vead esinevad peamiselt piirkondades, kus maakoor on laienemas. Tagurpidi murrud tekivad piirkondades, kus maakoor on lühenenud. Löögilihtsed vead on järsud struktuurid, kus vea kaks külge libisevad üksteisest horisontaalselt mööda.
Vana seismomeetri koopia, mille pendel on tundlik maapinna värinatele. Luoyangis 133. aastal pKr tuvastas see 400-500 km kaugusel toimunud maavärina.
Maavärinaklastrid
Enamik maavärinaid moodustavad osa jada, mis on omavahel seotud nii asukoha kui ka aja poolest. Enamik maavärinaid koosneb väikestest värinatest, mis põhjustavad vähe või üldse mitte mingit kahju, kuid on teooria, et maavärinad võivad korduda korrapäraselt.
Eelšokk on maavärin, mis toimub enne suuremat maavärinat, mida nimetatakse peajärinaks.
Järelrünnak on maavärin, mis toimub pärast eelnevat maavärinat, peajõe. Järelšokk toimub samas piirkonnas, kus toimus põhilöök, kuid on alati väiksema tugevusega. Järelšokid tekivad, kui maakoor kohandub peamurdmise mõjuga.
Maavärinaparve on lühikese aja jooksul konkreetses piirkonnas toimuvate maavärinate jada. Need erinevad järelmitest, millele järgneb järellöökide seeria, selle poolest, et ükski järellöök ei ole ilmselgelt peamine, mistõttu ükski neist ei ole teistest oluliselt suurema tugevusega. Näide maavärinaparve kohta on 2004. aasta aktiivsus Yellowstone'i rahvuspargis.
Mõnikord toimub rida maavärinaid omamoodi maavärinatormina, kus maavärinad löövad vigade kobaratena, millest igaühe vallandab eelmiste maavärinate vibratsioon või pinge ümberjaotumine. Need tormid toimuvad sarnaselt järeltõukega, kuid kõrvuti asuvatel lõikudel, aastate jooksul ning mõned hilisemad maavärinad on sama kahjustavad kui varasemad. Selline muster esines Põhja-Anatoolia murrangul Türgis 20. sajandil.
Tsunami
Tsunami ehk võimsatest maavärinatest põhjustatud kiirelt liikuvate lainete ahel ookeanis on väga tõsine väljakutse inimeste ohutuse ja maavärinatehnika jaoks. Need lained võivad üle ujutada rannikualasid, hävitada maju ja isegi pühkida ära terveid linnu. See on oht kogu inimkonnale.
Kahjuks ei saa tsunamite teket ära hoida. Siiski on olemas hoiatussüsteemid, mis võivad hoiatada elanikkonda enne suurte lainete maale jõudmist, et neil oleks piisavalt aega ohutusse paika tormata.
Mängi meediat 2011. aasta Sendai tsunami animatsioon.
Maavärinakindlus
Maavärinakindlad hooned on ehitatud nii, et nad peavad vastu maavärina hävitavale jõule. See sõltub selle konstruktsiooni tüübist, kujust, massijaotusest ja jäikusest. Kasutatakse erinevaid kombinatsioone. Nelinurksed, ristkülikukujulised ja karkassikujulised hooned peavad maavärinatele paremini vastu kui pilvelõhkujad. Raskuste vähendamiseks võib hoone esimese korruse toetada äärmiselt jäikade õõnsate sammastega, samal ajal kui ülejäänud hoone toetub õõnsate sammaste sees olevatele painduvatele sammastele. Teine meetod on kasutada rulle või kummiplaate, mis eraldavad aluspostid maapinnast, võimaldades maavärina ajal sambad üksteisega paralleelselt raputada.
Et katus ei variseks kokku, teevad ehitajad katuse kergetest materjalidest. Välisseinad tehakse tugevamatest ja tugevdatud materjalidest, näiteks terasest või raudbetoonist. Maavärina ajal võivad paindlikud aknad aidata aknaid koos hoida, et need ei puruneks.
Küsimused ja vastused
K: Mis on maavärin?
V: Maavärin on Maa tektooniliste plaatide äkiline liikumine või värisemine, mis tekitab maapinna värisemist. See raputamine võib hävitada hooneid ja lõhkuda Maa pinda.
K: Mis põhjustab maavärinaid?
V: Maavärinaid põhjustavad häired Maa tasakaalus. Erinevad tektoonilised plaadid liiguvad aeglaselt üksteisest mööda. Kui nad jäävad kinni, tekib pinge ja kui see pinge järsku vabaneb, põhjustab see maavärina.
K: Kes uurib maavärinaid?
V: Inimesi, kes uurivad maavärinaid, nimetatakse seismoloogideks. Nad uurivad maavärinate põhjust, kordumist, tüüpi ja suurust ning nende mõju inimestele ja varale.
K: Kuidas mõõdetakse maavärina suurust?
V: Maavärina tugevust või suurust mõõdetakse Richteri skaala abil, mille leiutas Charles Francis Richter 1935. aastal. See ulatub vahemikus 0-10, kusjuures 2 on vaevumärgatav ja 5 (või rohkem) tekitab kahju suurel alal. Suurim kunagi registreeritud maavärin oli 9,5, kuid 10 ei ole sellel skaalal kunagi varem registreeritud.
K: Kas me saame ennustada, millal maavärinad toimuvad?
V: Teadlased ei saa maavärinat enne selle toimumist ennustada, kuid nad saavad kindlaks teha piirkonnad, kus tulevikus võib toimuda maavärinad, näiteks murdlainete läheduses, nii et inimesed saaksid nendeks valmis olla, kui need nendes piirkondades toimuvad.
K: Millist hävingut võib põhjustada maavärin?
V: Maavärinad võivad hävitada hooneid ja lõhkuda maapinda ning tekitada hiiglaslikke laineid, mida nimetatakse tsunamiteks ja mis võivad tekitada sama palju hävingut kui maavärin ise, samuti maalihkeid, mis võivad veelgi rohkem kahjustada maad ja vara ümberringi.
