Zlomová plocha aktivovaná během uvolnění napětí v ohnisku (zlom s poklesem)

Transkript

1 ZEMETŘESENÍ A JEHO PROJEVY NA ZEMSKÉM POVRCHU Environmentáln lní geologie sylabus 3 Ladislav Strnad CO JE PŘÍČINOU ZEMĚTŘESENÍ? NÁHLÁ UVOLNĚNÍ (=VYROVNÁNÍ) NAPĚTÍ V HORNINÁCH NA AKTIVNÍCH ROZHRANÍCH (SUBDUKČNÍ ZÓNY, VELKÉ ZLOMY, PŘESMYKY, HORIZ. POSUNY..AJ.) VYVOLÁVÁ ZEMĚTŘESNÉ VLNY; CO JE TO? Primární vlny (též podélné vlny) Vp Sekundární vlny (též příčné vlny) Vs SEISMICKÉ VLNY Ze změn v rychlosti šíření seismických vln je možno odhalit některá důležitá rozhraní v Zemském nitru (hustotní i chemická) Zlomová plocha aktivovaná během uvolnění napětí v ohnisku (zlom s poklesem) Směr šíření seismických vln od ohniska EPICENTRUM OHNISKO X X0 KM POD POVRCHEM KDE VŠUDE MUŽE DOJÍT K PROJEVŮM ZEMĚTŘESENÍ Všude kde se stýkají zemské desky nebo naopak zemská kůra vzniká, Je úzce spjato s vulkanickou činností ZPRAVIDLA NEJNIČIVĚJŠÍ ZEMĚTŘESENÍ vs. Pohyby zemských desek Slabší otřesy se mohou projevit též např. při svahových pohybech, sesuvech půdy Lokální důlní otřesy jsou spojené s činností člověka v podzemí, též mohou mít katastrofální následky 1

2 SEISMOGRAF PŘÍSTROJ ZAZNAMENÁVAJÍCÍ INTENZITU ZEMĚTŘESNÝCH VLN VLNA TSUNAMI Sekundární projev zemětřesení v oceánu Monitoring Tsunami dnes pomocí družic a systému GPS Zdroj: wikipedia.com V současné době existují celé sítě seismických stanic s velmi citlivými přístroji. Otevřený oceán až 700 km/h výška vlny dm V zálivu, u břehu < 50 km/h výška až X0 m! Richterova stupnice síly zemětřesení Richterova stupnice Ekvivalent TNT Energetický ekvivalent Příklad Richterova stupnice Ekvivalent TNT 1 kg 5.6 kg Energetický ekvivalent 4.2 MJ 23.5 MJ Příklad Ruční granát megatons 50 megatons 178 megatons PJ 210 PJ PJ Java earthquake (Indonesia), 2009 Car bomba 1961 (Rusko) největší termonukleární exploze a zároveň Nejsilnější výbuch provedený člověkem v historii Kashmir earthquake (Pakistan), 2005 Antofagasta earthquake (Chile), kg MJ megatons 2.4 EJ TjanShan earthquake (China), 1976 (extrémní oběti na životech ca ) kg 1 metric ton 5.6 metric tons 32 metric tons 178 metric tons MJ 4.2 GJ 23.5 GJ GJ GJ První konvenční bomby Moderní konvenční bomby Nejúčinější konvenční bomby (např. vakuové bomby) Černobylská katastrofa gigaton 4.2 EJ Toba eruption 75,000 years ago; which, according to the Toba catastrophe theory, affected modern human evolution San Francisco earthquake (CA, USA), 1906 México City earthquake (Mexico), 1985 Gujarat earthquake (India), 2001 Chincha Alta earthquake (Peru), 2007 Sichuan earthquake (China), 2008 (initial estimate: 7.8) kiloton 4.2 TJ Nejmenší atomový výbuch gigatons 23.5 EJ Sumatra earthquake (Indonesia), kilotons 32 kilotons 23.5 TJ TJ Nagasaki 1945 atomový výbuch gigatons EJ Lisabon 1755 (Portugalsko) desítky tisíc mrtvých po úderu vlny TSUNAMI Dosud nejsilnější pozorované zemětřesení v Evropě kilotons 625 TJ 2008 Chino Hills earthquake (Los Angeles, United States) gigatons EJ Anchorage earthquake (AK, USA), kilotons 1 megaton 5.6 megatons 16.2 megatons TJ 4.2 PJ 23.5 PJ 67.9 PJ Little Skull Mtn. earthquake (NV, USA), 1992 Alum Rock earthquake (CA, USA), 2007 Double Spring Flat earthquake (NV, USA), 1994 Rhodes (Greece), 2008 L Aquila Itálie 2009 Northridge earthquake (CA, USA), gigatons 178 gigatons 1 teraton 10 8 megatons = 100 teratons 477 EJ EJ 4.2 ZJ 5x10 30 ergs = 500 ZJ Indian Ocean earthquake, 2004 (40 ZJ in this case) Valdivia earthquake (Chile), 1960 (251 ZJ in this case) V lidské historii dosud nezaznamenáno Dopad kosmického tělesa v oblasti dnešního Yucatánu (před 65 mil. lety) Celoplanetární kataklyzma Změna klimatu, ovlivnění vývojových řad živých organismů ve vodě i na souši megatons PJ San Francisco Bay Area earthquake (CA, USA), 1989 KÓBE 1995 Japonské ostrovy Seismicky velmi aktivní zóna Menší otřesy jsou prakticky na denním pořádku Styk tří zemských desek! L Aquila 5.-6.dubna 2009 Itálie Oblast styku africké a evropské desky Zdroj: wikipedia.com Zdroj: wikipedia.com 2

3 NEJINTENZIVNĚJŠÍ PROJEVY ZEMĚTŘESENÍ V ČR 1. CHEBSKÁ PÁNEV OBLAST Cheb - Františkovy Lázně - Kraslice (nejmladší projevy vulkanické činnosti) VULKANIZMUS A SOPEČNÁ ČINNOST Zdroj: ÚÚG ZA POSLEDNÍCH 100 LET nepozorovány otřesy silnější než 5 (RŠ) 2. Hronovsko-poříčská porucha Chebsko - 3,9 Richter. (říjen 2008) Vulkanická aktivita a její produkty Hlavní centra na Zemi v současnosti Souvislost se zemětřesením Postvulkanická činnost /geotermální energie Vulkanická aktivita na území ČR v historii Vulkanismus Na Zemi je v současné době cca 400 činných sopek Za vulkanizmus se považují všechny povrchové projevy magmatické aktivity (např. pronikání magmatu na povrch = láva; různé exploze plynů a par spojené s magmatickou činností S vulkanickou činností bývají spjaty výrony horkých par a plynů, prameny termálních vod a často jí také doprovázejí menší zemětřesní (způsobené pohyby magmatu) Sopečnou činností je přímo ohroženo mnohem méně obyvatelstva než např. zemětřesením (ca 1/10 oproti zemětřesným oblastem) Náhlé nepředvídatelné erupce způsobují větší škody Dnes velké erupce mohou krátkodobě ovlivnit průměrné teploty na Zemi a to směrem dolu (např. Mt. St. Helen, 1980) V minulosti velmi rozsáhlá vulkanická činnost však může katastrofálně ovlivnit stav ovzduší a klimatu a v minulosti (geologické) se tak pravděpodobně několikrát stalo Vulkanismus se projevuje klasickou sopečnou činností Opět desková tektonika divergentní a konvergentní okraje ( kuželovitá sopka ) nebo lineárními (riftovými) erupcemi Vulkanismus se projevuje bud sopečnou činností nebo lineárními erupcemi Krafla (Island) 3

4 Základní typy vulkánů (amer. Klasif.) upravil Strnad Opět známé obrázky Typ vulkánu TVAR Obsah SiO2 Hlavní typ vulkanitu Typ erupce Štítový vulkán Stratovulkán I Plochý štít, rozsáhlá základna Kužel, střídání lávy a pyroklastik Nízký ~ 50% Intermediální cca 60% bazalt andezit Lávové výlevy Střídání lávových výlevů a pyroklastik Vulkanismus vs. Zemětřesení a pohyby desek Stratovulkán II Pyroklastický vulkán Dóm, velký úhel náběhové hrany Pravidelný kužel vysoký >> 65 % cca 50(-60)% Dacit až ryolit (>70% SiO2!) Bazalt (andezit) Výtrysky tefry Riftová erupce Lineární trhliny ~ 50% bazalt Lávové výlevy Štítová sopka (Havajský typ) Rozsáhlá základna Rozsáhlé lávové výlevy (dobře tekoucí láva, nízká viskozita magmatu, snadný výstup Havajský Mauna typ Kilauea Stromboli Hawai Vulcano Pelé USGSweb Mauna Kea mnm (Hawai) největší štítová sopka na Zemi (vyšší než Mt. Everest!) celková výška od základny přes 9000 m! - ideální podmínky pro astronomickou observatoř Kontrolní otázka: Největší štítová sopka ve Sluneční soustavě není na Zemi, ale.. Kde? Stratovulkán Kompozitní typ, též typ Stromboli Střídání lávových proudů s výtrysky pyroklastického materiálu Převážně andezitové složení magmatu Stratovulkán - Typ Pelée Extrémně nebezpečný typ vulkánu! Masivní okamžitá erupce (exploze), velmi viskózní magma vytlačí v mžiku obrovské množství pyroklastik a sopečného popela Po výstupu žhavého popela a plynů vystupuje velmi viskózní magma většinou ryolitového nebo dacitového složení Další: Fuji (Japonsko) Etna Etna Mt. Pelée (Martinik) Další: např. Tambora, Krakatoa () supermasivní exploze v roce 1815 ( obětí) 4

5 Mt. St. Helens (Washington) v 8h 32min Náhlé uvolnění tlaku ve viskózním magmatu (které se nemohlo dostat na povrch) způsobilo explozi severní části vulkánu a tlakovou vlnu, která smetla vše ve výseči několika km St. Helena vyvrhla ca 3 km 3 vulkanického materiálu (pyrokl., voda, prach..)..o několik měsíců později Typ Cinder cone Pyroklastický vulkán Sopka vypadá jako hromada nasypané škváry Většinou kontinuální (delší dobu trvající) výtrysky žhavého pyroklastického materiálu s minimálními výtoky lávy Obvykle malé výšky, kužel max. stovky m Paricutin (México) Další: Mt. Springerville, AZ; Hverfel (Island) aj. Příklady (rozdíly) v chemickém složení hlavních vulkanických hornin Katastrofální erupce v historii Sopka Země Rok Počet obětí Tambora Krakatoa Mont Pelée Nevado del Ruiz Etna Vesuv Unzen-Dake Laki Kelut Santorin Martinik Kolumbie Sicílie, Itálie Itálie Japonsko Island Řecko př.Kr zkáza Minoiské civilizace (?) VULKANIZMUS V ČR? Poslední projevy vulkanizmu v ČR V SOUČASNOSTI, V MINULOSTI?? Terciérní (Neogenní) vulkanizmus 25 2 mil let) Bazalty, trachyty, znělce (fonolity) České středohoří Doupovské hory stratovulkán! Nejmladší vulkán v ČR Komorní Hůrka (okr. Cheb) 200 tis. let 5

6 Vrcholky Českého Středohoří jsou tvořeny trachyty, fonolity a alkalickými bazalty TYPICKÉ DOPROVODNÉ A POSTVULKANICKÉ JEVY Fumaroly vznikají během vulkanické činnosti. Unikají buď z kráteru, nebo z trhlin na povrchu lávových proudů. Vylučují se z nich NH4Cl, KCl, NaCl, Fe2O3, H3BO3 a S. Mohou být kyselé, neutrální nebo zásadité a jejich teplota kolísá mezi 250 až 1000 oc. Solfatary jsou postvulkanické výrony par a plynů, pojmenované podle Solfatary v blízkosti Neapole. Jejich teplota kolísá mezi 90 až 250 oc. Jsou složeny převážně ze sirovodíku H2S, SO2, CO2 a vodní páry. Mofety dosahují teploty 100 oc a jsou tvořeny suchým CO2. U nás se vyskytují v Chebské pánvi v rezervaci SOOS jako pozůstatek nedávnominulé vulkanické činnosti. Hora Říp je tvořena alkalickým bazaltem Foto:wikipedia SOLFATARY GEYZÍRY Povrchová voda, která se dostane do blízkosti mělce uloženého magmatu je ohřívána až k bodu varu, čímž je vytlačována k povrchu (rozpínavostí páry), po výtrysku stéká zpět (zároveň se tím ochlazuje) a celý jev se tak cyklicky opakuje GEYSIR STROKUR, Výška 30m perioda výtrysku je cca 5 10 min (island) Další geyzíry např.: Old Faithful - YNP (USA), Rotorua - Nový Zéland Klasický GEYSIR, který dosahoval až 100 m výšky, přestal chrlit v roce 2000 GEOTERMÁLNÍ ENERGIE ISLAND, vulkán Krafla Příklady vybraných tvarů vulkanitů/magmatitů Využívání termální vody (pomocí vrtů) ohřívané nehluboko uloženým magmatem Např. ISLAND a Nový Zéland, Japonsko 6

7 WARNING SYSTÉM MONITORING VULKANICKÉ AKTIVITY Příznaky předcházející erupci (hlavně u kyselejších magmat andezity až ryolity) Výstupy magmatu po otvírajících se trhlinách mohou být doprovázeny seismickými otřesy Přímá vizuální pozorování Satelitní monitoring Počátek nové erupce Dlouhodobá seismická pozorování Změna teploty termálních vod Upraveno podle Keller 2008 v přívodním kanálu Změna chování zvířat Zpracování všech dat Průběžné vyhodnocování STRATIGRAFICKÁ GEOLOGIE Popisuje geologické vrstvy, určuje stáří na Základě obsahu fosilií nebo izotopové geochronologie Koreluje známé vrstvy s obdobnými ve světě GEOLOGICKÝ PROFIL ( řez časovým úsekem ) G F E D C B A STRATIGRAFICKÁ TABULKA 7