Trochę teorii
Pod powierzchnią skorupy ziemskiej panuje bardzo wysoka temperatura – ok. 700–900°C, rzadko przekracza 1200°C. W wyniku jej oddziaływania może dojść do topnienia skał, co prowadzi do ich upłynnienia. Konsekwencją tego zjawiska jest powstawanie magmy, czyli ciekłego stopu skalnego. Dominującym składnikiem magmy jest krzemionka oraz tlenki: glinu, wapnia, żelaza oraz magnezu.
Ogół procesów endogenicznych przyczyniających się do powstawania magmy oraz skał magmowych nazywamy magmatyzmem. Procesy zachodzące na powierzchni Ziemi to wulkanizm, a pod jej powierzchnią – plutonizm, który związany jest z lokalnym upłynnieniem skał w głębi litosfery (powstawaniem ognisk magmowych) oraz intrudowaniem powstałej w ten sposób magmy w nadległe skały i krystalizacją skał pod powierzchnią Ziemi.
Plutonizm
Plutonizm to wszelkie procesy związane z migracją oraz powstawaniem magmy pod powierzchnią Ziemi. Skały głębinowe powstałe w procesie zastygania magmy nazywamy skałami plutonicznymi. Skały plutoniczne występują w postaci masywów i żył. Wypełniają też przestrzenie międzywarstwowe, czyli intruzje.
Przeczytaj, aby lepiej zrozumieć
Powstają one w wyniku różnicy gęstości i ciśnienia między magmą a jej otoczeniem skalnym, w wyniku czego może dojść do przecinania warstw przez magmę oraz wypełnienia przez nią próżni skalnych. Po ochłodzeniu magmy dochodzi do jej częściowej lub pełnej krystalizacji. W miejscu kontaktu intruzji z warstwą skalną dochodzi do metamorfizmu kontaktowego, tj. oddziaływania wysokiej temperatury na sąsiadujące warstwy skalne.
Intruzje magmatyczne
W związku z migracją i przecinaniem przez płynącą magmę warstw skalnych wyróżniamy intruzje, czyli ciała skalne powstałe z zastygłej w głębi skorupy ziemskiej magmy, która wdarła się pomiędzy starsze utwory skalne. Wśród nich wyróżniamy intruzje zgodne oraz niezgodne.
Intruzje zgodne to takie, które przyjmują kształt równoległy do powierzchni strukturalnych wewnętrznej powierzchni Ziemi. Są zatem zgodne z uwarstwowieniem lub uławiceniem starszych skał.
Intruzje zgodne
Intruzje zgodne to takie, które przyjmują kształt równoległy do powierzchni strukturalnych wewnętrznej powierzchni Ziemi. Są zatem zgodne z uwarstwowieniem lub uławiceniem starszych skał.
Wśród tych intruzji wyróżniamy:
sill (żyła pokładowa) – powstaje w wyniku wniknięcia magmy między dwie warstwy skalne, przyjmując ich zgodny kształt;
lakkolit – forma w kształcie bochenka lub grzyba, o wypukłym, kopułowato wygiętym stropie, ale płaskiej podstawie; gdy intruzja ta występuje płytko, lakkolit widoczny jest na powierzchni ziemi w postaci wzniesienia;
lopolit – intruzje o płaskim stropie a wklęsłej podstawie, zaburza warstwy położone niżej, taka forma powstaje, gdy górna warstwa intruzji pozostanie nieodkształcona, a wybrzuszy się dolna;
fakolit – drobna, soczewkowata intruzja śródwarstwowa, powstała w luźnych przestrzeniach fałdów, intruzja ta ułożona jest zgodnie z uwarstwowieniem sfałdowanych warstw skalnych, występuje najczęściej na przegubach antyklin, rozdzielając sfałdowane warstwy skał starszych.
Intruzje magmowe - galeria zdjęć
Intruzje niezgodne
Intruzje niezgodne to takie, które mają przebieg przecinający powierzchnię warstw głębinowych.
Do takich intruzji należą:
dajki – pionowe żyły przecinające warstwy skalne,
przebiegają one zazwyczaj prostopadle lub ukośnie do powierzchni ziemi;batolity – obszerne intruzje zaburzające nadległe skały o rozszerzonej podstawie;
ksenolity (porwaki) – w obrębie batolitów często występują także fragmenty skały wyrwane przez magmę ze skał otaczających.
Intruzje magmowe - galeria zdjęć
Najczęściej intruzje magmowe występują w skałach magmowych, jednak zdarza się, że są one związane ze skałami osadowymi, wtedy noszą nazwę intruzji klastycznych. Przykładami takich form są dajki i żyły klastyczne. Powstają w wyniku przenikania i wciskania się stopionego pod wpływem wysokiej temperatury magmy osadu warstwy otaczającej.
Żyły magmowe czasem przyjmują formę koncentrycznych pierścieni, dlatego noszą nazwę żył pierścieniowych.
Rozpoznawanie intruzji skalnych - galeria zdjęć
Czym jest wulkanizm?
Wulkanizmem nazywamy ogół procesów związanych z wydobywaniem się magmy na powierzchnię Ziemi. Wówczas magma staje się lawą, a cały proces wydobywania się lawy na powierzchnię Ziemi wraz z materiałami piroklastycznym i gazami nosi nazwę erupcji.
Intensywność zjawisk plutonicznych jest zależna od czynników takich jak:
temperatury magmy,
skład magmy.
Co jest przyczyną wulkanizmu?
Zjawiska wulkaniczne koncentrują się przede wszystkim tam, gdzie jest ułatwiony dopływ magmy z głębi Ziemi. Ich lokalizacja jest ściśle powiązana z ruchami płyt litosferycznych, za co odpowiedzialne są ruchy konwekcyjne w astenosferze. Wulkany występują w strefach:
spreadingu (Islandia - Askja i Hekla)
Podczas wznoszących ruchów konwekcyjnych może dochodzić do rozłamu warstwy litosfery. Wówczas powstają ryfty, gdzie lawa wydobywa się na powierzchnię Ziemi. Takie zjawiska najczęściej występują na dnach oceanów.
subdukcji („ognisty pierścień” wokół Pacyfiku, wulkany takie jak Mount St. Helens (USA), Popocatépetl (Meksyk) czy Soufrière Hills (Karaiby)
W strefach subdukcji, gdzie dochodzi do kolizji płyt litosferycznych, zachodzi podsuwanie płyty oceanicznej pod płytę kontynentalną. W wyniku ogrzania płyty oceanicznej dochodzi do tworzenia się magmy, która przemieszcza się ku powierzchni Ziemi, gdzie występują erupcje.
oraz w obrębie plam gorąca (Mauna Loa na Hawajach)
Wulkanizm można również obserwować w środkowych partiach płyt litosfery. Mowa o tzw. plamach gorąca, czyli strefach występowania wyższego strumienia cieplnego, zjawisko to tłumaczone jest jako wznoszenie gorącej materii z płaszcza przez ruchy konwekcyjne.
W Pacyficznym Pierścieniu Ognia, położonym w obrębie kolizji płyt litosfery, „otaczającym” Ocean Spokojny, znajdują się 452 wulkany (90% wszystkich).
Skąd wydobywa się lawa?
Wulkan, którego nazwa pochodzi od łacińskiego imienia rzymskiego boga ognia Vulcanusa, to miejsce na powierzchni ziemi, z którego wydobywa się lawa, gazy wulkaniczne o różnej temperaturze i materiał piroklastyczny (bomby wulkaniczne). Lawa zastygając tworzy na powierzchni różnego rodzaju formy, głównie w postaci stożków, kopuł lub tarcz.
Produkty wybuchu wulkanu
Wyróżniamy 3 rodzaje produktów wybuchu wulkanu.
Stałe | Gazowe | Ciekłe |
|---|---|---|
Pyły wulkaniczne | Dwutlenek węgla | Lawa kwaśna czyli lepka Lawa zasadowa czyli rzadka Lawa obojętna czyli rzadka |
Lawa, czyli magma, która wydostaje się na powierzchnię ziemi, w zależności od zawartości krzemionki (SiOIndeks dolny 22), może mieć charakter mniej lub bardziej lepki. Lawy zawierające dużo SiOIndeks dolny 22, zwane kwaśnymi albo krzemionkowymi są lepkie, płyną wolno i stosunkowo szybko krzepną, często też powodują zatkanie krateru, co doprowadza do gwałtownych erupcji wulkanu. Natomiast w przypadku, gdy w lawie znajduje się mało SiOIndeks dolny 22, ma ona mniejszą lepkość, dlatego szybciej płynie, a jej wylewy mają spokojny przebieg. Tego typu lawa nosi nazwę zasadowej albo bazaltowej.
W trakcie erupcji z wulkanu wydobywają się duże ilości gazów wulkanicznych. Są to głównie:
para wodna (HIndeks dolny 22O),
dwutlenku węgla (CO),
wodoru (H),
azotu (N),
chloru (Cl),
fluoru (F),
dwutlenku siarki (SOIndeks dolny 22).
Podczas niektórych erupcji stwierdza się występowanie w gazach m.in. argonu, dwutlenku siarki, siarkowodoru, chlorowodoru, fluorowodoru czy amoniaku. Niekiedy gazy są głównym produktem erupcji wulkanicznej. Wulkany produkujące wyłącznie gazy i pyły nazywamy wulkanami gazowymi.
Utwory piroklastyczne powstają wskutek rozpylenia wyrzuconej w powietrze lawy. Mogą być też skałami wyrwanymi przez wędrującą ku górze magmę. Wśród utworów piroklastycznych wyróżniamy:
bomby wulkaniczne - to bryły lawy zastygłe w powietrzu po wyrzuceniu z wulkanu. Najczęściej mają kształt wrzeciona. Ich rozmiary mogą przekraczać 1 mIndeks górny 33;
lapille - fragmenty zastygłej lawy o wielkości orzecha lub grochu. Niekiedy są kryształami powstałymi w stygnącej magmie;
scoria - fragmenty gąbczastej lawy bazaltowej, mają wielkość orzecha. Zostały wyrzucone przez wulkan i uległy krzepnięciu w powietrzu;
piaski, popioły i pyły wulkaniczne - niewielkie odłamki materiału piroklastycznego. Powstają z rozpylenia lawy lub z rozpylonego siłą wybuchu stożka lub komina wulkanicznego. Popioły wulkaniczne osadzone na lądzie nazywamy tufami. Unosząc się w atmosferze przez dłuższy czas po erupcji, zmniejszają ilość promieniowania docierającego do Ziemi.
pumeks - tworzy się z wyrzuconej w powietrze lawy pełnej gazów. Fragmenty zastygłej lawy są przepełnione pęcherzykami. Cechą charakterystyczną pumeksu jest to, że ma ciężar objętościowy mniejszy od wody.
Podczas erupcji sporadycznie powstają chmury, które są mieszaniną pyłów i gazów. Spływają one po stoku wulkanu z dużą szybkością, miotając kawałkami pumeksu o temperaturze przekraczającej 800°C. Stanowią duże zagrożenie dla ludności mieszkającej w pobliżu wulkanu.
Laharami nazywamy spływy popiołu. Jest to mieszanina utworów piroklastycznych i wody. Posiadają dużą szybkość przemieszania się, niszcząc wszystko na swojej drodze.
Erupcja wulkany - film
Film dostępny pod adresem /preview/resource/R1A3xks96lcIh
Film nawiązujący do treści materiału
Typy wulkanów
Ze względu na kształt wulkany dzielimy na wulkany szczelinowe, tarczowe i stożkowe.
Podział wulkanów ze względu na kształt - harmonia do rozwijania
Lawa zasadowa wypływa podłużnymi szczelinami – często są to ryfty usytuowane na dnie oceanu – tworząc pokrywy bazaltowe. Przykładem takiego wulkanu jest Laki na Islandii.
Są największymi formami wulkanicznymi na świecie. Tworzą się podczas rozlewania szeroko rzadkiej lawy – zasadowej lub obojętnej (ubogiej w krzemionkę), która zastygając, tworzy łagodne stoki wzniesień. Taki typ wulkanu jest charakterystyczny na obszarach oceanicznych w obrębie plam gorąca, jego przykładem jest Mauna Loa na Hawajach i Tamu położony na dnie Oceanu Spokojnego.
Powstają w wyniku erupcji law gęstych – kwaśnych (o dużej zawartości krzemionki), które szybko krzepną. Cechują się wysokimi i stromymi stożkami wulkanicznymi. Często w wyniku gwałtownej erupcji w szczytowych partiach wulkanów tworzą się kaldery. Ze względu na wyjątkową łatwość krzepnięcia law kwaśnych często dochodzi do zaczopowania komina wulkanicznego, co niejednokrotnie skutkuje wysadzeniem całego stożka. Przykładem takiego wulkanu jest Montagne Pelée na Martynice.
Ze względu na rodzaj wydobywających się produktów wyróżnia się wulkany eksplozywne, efuzywne oraz stratowulkany.
Podział wulkanów ze względu na rodzaj wydobywających się produktów - opisy do rozwijania
To wulkany o złożonej budowie wewnętrznej, gdzie erupcje mają charakter mieszany. Przeplatają się w nich gwałtowne erupcje i spokojne wylewy magmy, co skutkuje tym, że stożek wulkaniczny składa się z ułożonych na przemian warstw materiałów piroklastycznych oraz warstw zastygłej lawy. Tego typu budowę ma większość wulkanów na kuli ziemskiej. Przykładami są Etna, Wezuwiusz we Włoszech oraz Mayon na Filipinach.
Siła erupcji i ich częstotliwość, a także rodzaj lawy wydobywającej się z krateru, stały się kryterium do wyróżnienia kilku typów erupcji.
Podział wulkanów ze względu na siłę, częstotliwość erupcji i rodzaj lawy - do rozwijania
Bardzo gorące chmury popiołów i gazów, opadające po zboczu z dużą prędkością, spowodowane wypływem lawy o dużej lepkości. Jej nazwa pochodzi od Góry Pelée - nazwy stożka znajdującego się na wyspie Martynice wchodzącego w skład archipelagu Wysp Kanaryjskich.
Dużą ilością bomb wulkanicznych powstających w wyniku gwałtownych eksplozji rozżarzonej lawy, zastygającej w powietrzu i natychmiast opadającej u podnóży wulkanu.Jej nazwa pochodzi od wulkanu znajdującego się na wyspie Stromboli, należącej do archipelagu Wysp Liparyjskich (Włochy).
Najniebezpieczniejszy rodzaj erupcji powodujący największe szkody.Nazwa pochodzi od nazwiska Pliniusza Młodszego. Opisał on erupcję Wezuwiusza, która w 79 r. n.e. pogrzebała Pompeje i Herkulanum. Podobne do wezuwiańskiej, katastrofalne erupcje nastąpiły w 1815 roku; był to wulkan Tambora (Indeonezja), a w 1980 roku Góry Świętej Heleny (USA). Największym wybuchem tego typu, którego skutki były odczuwalne na całej Ziemi, była erupcja wulkanu Krakatau na małej wyspie pomiędzy Jawą i Sumatrą w Indonezji w 1883 roku.
W 1982 roku została opracowana skala eksplozywności erupcji wulkanicznych oparta o Indeks Eksplozywności Wulkanicznej (ang.Volcanic Explosivity Index, w skrócie VEI; uwzględnia m.in. wartość objętości wydobywającego się materiału piroklastycznego oraz wysokość chmury pyłów wyrzuconych do atmosfery). Skalę przedstawia poniższa tabela.
Klasyfikacja wulkanów ze względu na typ erupcji wulkanicznych - grafika interaktywna
Pozytywne skutki wybuchów wulkanów
Powstawanie żyznych gleb
Gleby takie powstają na pyłach i popiołach wulkanicznych. Charakteryzują się wysoką zawartością próchnicy. Gleby wulkaniczne uznawane są za żyzne, zawierają wiele składników odżywczych i mają zastosowanie rolnicze. Występują przede wszystkim w Pacyficznym Pierścieniu Ognia. Są zaliczane do gleb astrefowych, ale z czasem – na skutek silnego procesu wietrzenia – przekształcają się w glebę strefową, charakterystyczną dla otoczenia.
Powstawanie energii geotermalnej
Występowanie zjawisk wulkanicznych związane jest zarówno z wysokim ciśnieniem, jak i z wysoką temperaturą. Ta druga właściwość zapoczątkowała myślenie o terenach wulkanicznych jako o potencjalnych źródłach energii. Przykładami państw, w których pozyskuje się energię z wnętrza Ziemi, są Islandia i Nowa Zelandia. Energię geotermalną pozyskuje się poprzez wykonywanie głębokich odwiertów (nawet na ponad 4 km) do zbiorników wód geotermalnych. Gorącą wodę i parę wodną znajdującą się pod bardzo wysokim ciśnieniem, o bardzo wysokiej temperaturze (ponad 400°C) wykorzystuje się do ogrzewania lub produkcji energii elektrycznej.
Powstawanie nowych skał
Wulkany są źródłem nowych skał, które powstają po zastygnięciu magmy. Na powierzchni Ziemi powstają skały wylewne- bazalt. Pod względem gospodarczym bazalt ma przede wszystkim znaczenie w budownictwie.
Innym przykładem skały wylewnej jest porfir, który powstaje poprzez wstępne zastyganie magmy pod powierzchnią Ziemi.
W przypadku, gdy lawa bardzo szybko zastyga i ma kontakt z wodą, dochodzi do uwięzienia gazów zawartych w magmie, co w efekcie daje widoczne pory. Przykładem takiej skały jest pumeks.
Tuf wulkaniczny to skała osadowa pochodzenia wulkanicznego, powstała z piasków i popiołów wulkanicznych. Materiał ten związany jest spoiwem ilastym lub krzemionkowym. Tufy wykorzystywane są w budownictwie, natomiast tufy bazaltowe mają zastosowanie w lecznictwie w postaci błota zwanego fangiem.
Powstanie atrakcji wulkanicznych (wulkany, jeziora wulkaniczne‑kalderowe)
Do atrakcji turystycznych można zaliczyć dwa indonezyjskie wulkany – Bromo i Kawah Ijen. W przypadku drugiego dodatkowo można obserwować wydobycie siarki przez miejscową ludność. W Japonii turystów przyciąga wulkan Aso San w Parku Narodowym Aso oraz Fudżi na wyspie Honsiu, który stanowi święte miejsce shintoistów i buddystów. W Stanach Zjednoczonych na zwiedzających czeka Park Narodowy Wulkanów Hawajskich, gdzie największą atrakcją jest wulkan Kilauea, w którym można obejrzeć nie tylko sam krater, ale także wylewanie się magmy. Jest to możliwe, ponieważ wylewy są bardzo łagodne i nie stanowią zagrożenia. W rejonie wulkanu Wezuwiusz we Włoszech, a pod ochroną znajdują się liczne gatunki roślin i zwierząt żyjących na terenie wulkanicznym. Atrakcją turystyczną jest także najwyższy czynny wulkan na świecie – Cotopaxi w Ekwadorze, a także najwyższy wulkan w Europie – Etna na Sycylii.
Negatywne skutki wybuchów wulkanów
Wulkaniczne trzęsienie ziemi
Skutkiem ubocznym zjawisk wulkanicznych są trzęsienia ziemi. Trzęsienia wulkaniczne stanowią do 7% wszystkich trzęsień ziemi na świecie.
Tsunami
Fale oceaniczne o pochodzeniu grawitacyjnym nazywane są tsunami (z jap. fale przybrzeżne). Powstają w wodach głębokich, natomiast odczuwalne są w płytkich. Jedną z przyczyn ich tworzenia się mogą być procesy wulkaniczne. Fale takie stanowią ok. 5% wszystkich tsunami. Różnią się one znacznie od zwykłych, porównanie parametrów tsunami i fali wiatrowej prezentuje poniższa tabela.
Lawiny piroklastyczne
Lawinami piroklastycznymi nazywa się mieszaninę materiału piroklastycznego i gazów. Lawiny takie mają dużą objętość i prędkość przemieszczania się (do 150 km/h). Niesiony materiał ma także wysoką temperaturę (do 1000°C). Przejście takiej lawiny powoduje ogromne zniszczenia obiektów znajdujących się na jej trasie. Nad lawiną wytwarza się chmura gazowa, zwana chmurą gorejącą. Do największych lawin piroklastycznych zaliczono te, które towarzyszyły wybuchowi wulkanu Wezuwiusz w 79 roku, Montagne Pelée na Martynice w 1902 roku oraz St. Helens w 1980 roku. Na skutek zejścia lawiny piroklastycznej i wytworzonej nad nią chmury gorejącej zginęła para francuskich wulkanologów – Katia i Maurice Krafft, którzy badali wulkan Unzen dokładnie podczas trwania erupcji.
Gazy wulkaniczne
Gazowe produkty wulkaniczne nazywane są ekshalacjami (wyziewami wulkanicznymi) i mogą być toksyczne.
Ekshalacje mogą mieć różny skład, będący mieszaniną wyżej wymienionych gazów, wyróżnia się zatem:
fumarole, złożone z pary wodnej, dwutlenku węgla, wodoru i chlorowodoru;
solfatary, złożone z pary wodnej, dwutlenku węgla i siarkowodoru;
mofety, złożone z pary wodnej i dwutlenku węgla;
soffioni, złożone z pary wodnej, siarkowodoru, dwutlenku węgla.
Spływ popiołu wulkanicznego zmieszanego z wodą tworzy tzw. lahary. Spływy takie mają bardzo negatywne konsekwencje zarówno dla człowieka, jak i przyrody, niszczą to, co znajduje się na ich drodze.
Rozmieszczenie trzęsień ziemi
Trzęsienia ziemi to drgania skorupy ziemskiej. Te, które rozchodzą się wewnątrz Ziemi, nazywamy falami sejsmicznymi. Z reguły są następstwem rozładowywania naprężeń wynikających z ruchu płyt litosfery. Do częstych przyczyn trzęsień ziemi zalicza się także wybuchy wulkanów. Może do nich dochodzić również na skutek zapadania się stropów jaskiń albo wyrobisk w kopalniach (tzw. tąpnięcia), a także (bardzo rzadko) upadku stosunkowo dużych meteorytów. Największe i najsilniejsze trzęsienia ziemi powstają w strefach kontaktu płyt litosfery. Występują one przede wszystkim w strefach napierania na siebie i przesuwania się płyt litosfery wzdłuż uskoków, często w okolicach czynnych wulkanów oraz w strefach rozrostu dna oceanicznego.
Źródło rozchodzenia się fal sejsmicznych zostało nazwane ogniskiem albo hipocentrum trzęsienia ziemi. Może ono znajdować się na różnej głębokości, nawet kilkuset kilometrów. Miejsce położone na powierzchni Ziemi, bezpośrednio ponad hipocentrum, to epicentrum. W nim właśnie wstrząsy odczuwane są najwcześniej i są najsilniejsze. Wielkość trzęsień ziemi określa się m.in. za pomocą skali Richtera. Na przykład trzęsienie ziemi o sile 2,0 to delikatne wstrząsy odczuwane tylko przez sejsmografy, występujące setki tysięcy razy na Ziemi w ciągu roku. Natomiast trzęsienie o mocy ok. 9,0 to katastrofalne w skutkach, niszczące całe miasta na wielkiej powierzchni (tysiące kmIndeks górny 22) wstrząsy, występujące dosyć rzadko – raz na kilka, kilkanaście lat.
Trzęsienia ziemi spotyka się na całej powierzchni kuli ziemskiej, ale ich oddziaływanie jest bardzo zróżnicowane geograficznie.
Na obszarach starych, sztywnych tarcz kontynentalnych i starych gór trzęsienia ziemi występują bardzo rzadko i są słabe. Nazywamy je obszarami asejsmicznymi. Ich przeciwieństwo stanowią obszary sejsmiczne, czyli takie, gdzie występuje 90% wszystkich trzęsień ziemi, w tym wszystkie najsilniejsze. Obszary sejsmiczne w bardzo dużym stopniu pokrywają się ze strefami kolizji płyt litosfery.
1. Trzęsienie ziemi w Chile. W 2010 roku doszło do trzęsienia ziemi w Chileo sile 8,8 stopnia w skali Richtera. W wyniku tego zdarzenia śmierć poniosło 525 osób.
2. Trzęsienie ziemi w południowym Peru. W 2001 roku miało miejsce trzęsienie ziemi w południowym Peru o sile 8,4 stopnia w skali Richtera. W jego wyniku zmarło 71 osób.
3. Trzęsienie ziemi na wschodnim wybrzeżu Honsiu (Japonia). W 2011 roku miało miejsce jedne z najsilniejszych trzęsień ziemi w historii świata. Na wschodnim wybrzeżu wyspy Honsiu (Japonia) doszło do wstrząsów o sile 9,0 stopnia w skali Richtera. W wyniku tego trzęsienia ziemi śmierć poniosło 15 899 osób.
4. Trzęsienie ziemi na północnej Sumatrze. W 2004 roku miało miejsce bardzo silne trzęsienie ziemi na północnej Sumatrze. Siła wstrząsów była na poziomie 9,1 stopnia w skali Richtera. W wyniku tego wydarzenia śmierć poniosło aż 230 000 osób. Trzęsienie ziemi wywołało fale tsunami, które najpierw dotarły do wybrzeży Indonezji, a w ciągu kolejnych kilku godzin uderzyły w wybrzeża kilku innych państw Azji Południowo‑Wschodniej, a później także Afryki.
5. Trzęsienie ziemi na północnej Sumatrze. W 2005 roku na północnej Sumatrze miało miejsce trzęsienie ziemi o sile 8,6 stopnia w skali Richtera. Zmarło 1346 osób. Trzęsienie wygenerowało serię fal tsunami, które na pobliskich wyspach doprowadziły do śmierci ponad tysiąc osób.
6. Trzęsienie ziemi na północnej Sumatrze. W 2012 roku na północnej Sumatrze trzęsienia ziemi osiągnęły siłę 8,6 stopnia w skali Richtera. Zginęło 10 osób. Trzęsieniu ziemi towarzyszyła fala tsunami.
7. Trzęsienie ziemi na południowej Sumatrze. W 2007 roku na południowej Sumatrze doszło do wstrząsów o sile 8,5 stopnia w skali Richtera. W wyniku tego zdarzenia zginęło 25 osób.
8. Trzęsienie ziemi na Wyspach Samoa. W 2009 roku doszło do trzęsienia ziemi na Wyspach Samoa. Trzęsienia te miały siłę 8,1 stopnia w skali Richtera. Zginęły 192 osoby.
Skale trzęsień ziemi
Praktycznie wszystkie trzęsienia ziemi są odnotowywane przez stacje sejsmologiczne rozsiane po całym świecie. Do ich zapisu służą specjalistyczne urządzenia, tzw. sejsmografy.
Sejsmograf - galeria zdjęć
Film dostępny pod adresem /preview/resource/RC7O4BDH7ZXXQ
Na filmie pokazano kolejno trzy sejsmografy. Zapisują one drgania na papierze owiniętym wokół obracającego się walca. Walec ma około czterdziestu centymetrów szerokości. Sejsmografy zapisują na nim drgania niebieskim atramentem, tworząc dużą ilość leżących obok siebie linii ciągłych. Każdy sejsmograf znajduje się w innej lokalizacji. Sejsmografy w Mauna Loa Strip i Halemaumau rejestrują bardzo niewielkie wychylenia (sięgające kilku milimetrów), sejsmograf w Ahua – o wiele większe, kilkucentymetrowe wychylenia, co zaprezentowane jest na ostatnim ujęciu prezentującym zbliżenie na wskazówkę urządzenia.
Miarą wielkości trzęsień ziemi jest magnituda – wskaźnik liczbowy opisujący ilość energii wygenerowanej w ognisku trzęsienia. Pojęcie magnitudy wprowadził w 1935 roku amerykański geofizyk Charles Richter. Zaproponowana przez niego skala służyła do opisu średniej wielkości trzęsień występujących w południowej Kalifornii i nie nadawała się do wykorzystania w innych regionach świata. Dlatego pod koniec lat 70. XX wieku została zmodyfikowana. Dzisiaj używane są różne metody pomiaru magnitudy. Niezależnie jednak od przyjętych wzorów obliczeniowych magnituda jest skalą logarytmiczną, a każdy następny stopień oznacza trzęsienie ziemi o energii 30 razy większej.
Przeczytaj, aby lepiej zrozumieć
Magnituda jako parametr liczbowy jest przydatna dla sejsmologów, natomiast nie daje precyzyjnej informacji o intensywności zjawiska. Trzęsienia ziemi o takiej samej magnitudzie mogą wywoływać drgania o różnym nasileniu, co więcej, mniejsze zjawisko może powodować silniejsze wstrząsy niż zjawisko większe. Dzieje się tak dlatego, że natężenie odczuwanych drgań zależy od wielkości przemieszczających się mas skalnych, głębokości ogniska (hipocentrum), w którym wystąpiły wstrząsy, budowy geologicznej, która może wpływać na rozchodzenie się fal sejsmicznych. Na ogół trzęsienia płytkie, które występują na głębokości do 70 km, wywołują większe drgania niż te powstające na głębokości ponad 300 km. Intensywność wstrząsów maleje również w miarę wzrostu odległości od epicentrum.
Aby móc porównywać trzęsienia ziemi, stworzono więc skale makrosejsmiczne, które określają intensywność trzęsienia ziemi na podstawie jego skutków w danym miejscu. Wykorzystując opis odczuwanych i obserwowanych następstw, wykreśla się następnie mapy izosejst.
Pierwszą, wyróżniającą 10 poziomów intensywności skalę opracowano w 1873 roku. Od nazwisk twórców znana jest jako skala Rossiego–Forela. W kolejnych latach była ona wielokrotnie modyfikowana i stanowiła punkt wyjścia do innych skal. Jedną z najbardziej znanych jest skala Mercallego–Cancaniego–Sieberga (MCS), która wprowadzała 12 stopni intensywności. Obecnie na świecie stosowanych jest wiele skal makrosejsmicznych: w Japonii i na Tajwanie używana jest skala Shindo, w Chinach – skala Liedu, w Rosji popularna jest skala Miedwiediewa–Sponhouera–Kárnika (MSK). Pozostałe kraje naszego kontynentu przyjęły w 1998 roku 12‑stopniową, zamkniętą Europejską Skalę Makrosejsmiczną (EMS‑98). Niższe stopnie tej skali opierają się na odczuciach osób doświadczających wstrząsów, wyższe na szkodach i zmianach występujących w środowisku geograficznym.
Charakterystyka wstrząsów według poszczególnych skal - harmonia do rozwinięcia
Powstawanie trzęsień ziemi
Częstotliwość występowania trzęsień ziemi oraz ich intensywność zależą również od procesów, wskutek których powstały. Ze względu na genezę wyróżniamy kilka rodzajów trzęsień ziemi:
Skutki trzęsienia ziemi w środowisku przyrodniczym
Zjawiska sejsmiczne potrafią dosłownie zmienić oblicze ziemi. Pod wpływem wstrząsów powstają długie pęknięcia, wzdłuż których następuje przesunięcie gruntu. Podczas trzęsienia ziemi w Kalifornii, w lipcu 2019 roku, powstały szczeliny o szerokości kilku metrów, ciągnące się na długości 50 km. Jak podali naukowcy, w ciągu kilku sekund trwania wstrząsów, grunt przesunął się o 4 metry.
Wywołują również szereg skutków wtórnych. Drgania gruntu powodują zaburzenie równowagi grawitacyjnej mas skalnych i uruchamiają ruchy masowe skał. Powstają wówczas obrywy skalne, osuwiska lub spływy gruzowe. Dzieje się tak zarówno na lądzie, jak i pod wodą. Po trzęsieniu ziemi z 1929 roku, podmorskie osuwisko przerwało kable telefoniczne ułożone na dnie Oceanu Atlantyckiego, umożliwiające komunikację między Europą a Ameryką Północną.
Przemieszczające się w dół stoków masy skalne często tarasują dna dolin rzecznych, powodując powstanie zapór osuwiskowych. Przegrodzona kamienną tamą dolina, zatrzymuje odpływ wód rzecznych i prowadzi do spiętrzenia wody, a przez to do powstania jezior. W taki sposób powstały między innymi jeziora: Tangjiashan w Chinach (2008 r.), jezioro na rzece Murghab w Tadżykistanie (1911 r.) i Earthquake Lake w USA (1959 r.).
Trzęsienia ziemi na obszarach górskich mogą wywoływać również lawiny śnieżne. Podczas silnego wstrząsu, który miał miejsce w 2015 roku w Nepalu, ze stoków Mount Everestu zeszła potężna lawina, doprowadzając do śmierci kilkunastu wspinaczy.
Skutki trzęsień ziemi - galeria zdjęć
Skutki trzęsienia ziemi w gospodarce oraz sferze społecznej
Wstrząsy sejsmiczne powodują przede wszystkim zniszczenia budynków, a niekiedy całych dzielnic miast. Słabsze konstrukcje budowlane ulegają zawaleniu lub znacznemu uszkodzeniu, przez co nie nadają się już do zamieszkania. W opublikowanym po trzęsieniu ziemi w 2011 roku w Japonii raporcie podano, że 46 tys. budynków zostało zniszczone lub spłonęło, a dalsze 155 tys. było uszkodzonych. Kolejne 170 tys. domów nie miało energii elektrycznej, a ok. 200 tys. zostało pozbawionych bieżącej wody.
Oprócz budynków mieszkalnych niszczone są również budowle użyteczności publicznej: szkoły, szpitale, sklepy czy urzędy.
Zawalające się budynki pociągają za sobą kolejne straty. Przerwane zostają ważne instalacje: wodociągowe, kanalizacyjne, energetyczne czy gazowe. Awarie tych ostatnich mogą powodować wspomniane wcześniej pożary. Odcięcie z kolei mieszkańców od zasobów wody pitnej i kanalizacji, powoduje pogorszenie warunków sanitarnych i grozi wystąpieniem epidemii.
Wstrząsy niszczą również infrastrukturę komunikacyjną. Przysparza to problemów z dotarciem do regionów objętych kataklizmem pomocy z zewnątrz. Odcięte od świata miejscowości mogą nawet przez kilka dni być pozbawione dostaw żywność, środków czystości czy lekarstw.
Podczas trzęsienia ziemi zniszczeniu ulegają również zakłady przemysłowe. Szczególnie groźne są awarie elektrowni, a zwłaszcza elektrowni atomowych. Zatrzymanie pracy elektrowni, może powodować odcięcie od dostaw energii elektrycznej również tych regionów kraju, które nie zostały bezpośrednio dotknięte kataklizmem. Natomiast awarie w zakładach chemicznych czy rafineryjnych mogą zagrażać katastrofami ekologicznymi.
Ogrom zniszczeń, opisanych wyżej to wielki ciężar finansowy, który muszą ponieść władze państwa. Nawet dla krajów o wysokim poziomie rozwoju gospodarczego, straty finansowe są znaczne, a odbudowa zniszczeń zajmuje wiele lat. Straty po trzęsieniu ziemi w Japonii w 2011 roku oszacowane zostały na ponad 300 mld USD. W przypadku państw biedniejszych koszty mogą przewyższać zdolności finansowe kraju i powodować kryzys gospodarczy lub polityczny.
Skutki trzęsień ziemi - galeria zdjęć
