Gymnázium Dr. J. Pekaře Mladá Boleslav Seminář GPS III. ročník ZEMĚTŘESENÍ Seminární práce Jméno a příjmení: Kristýna ŽÁKOVÁ Třída: 3. A Datum: 16. 5 2016
Zemětřesení 1. Úvod Referát se snaží shrnout základní informace o jedné z nejnebezpečnějších přírodních katastrof. Vystihuje okolnosti vzniku, lokalizuje místa s nejčastějším výskytem a s historicky nejtragičtějšími následky zemětřesení. 2. Základní informace Zemětřesení je pohyb zemské kůry, ke kterému může dojít hned z několika důvodů. Zabývá se jím seismologie, obor geofyziky. Zemětřesení můžeme dělit podle oblastí, kde vzniká. Kontinentální otřesy nalezneme na pevnině, kde způsobují škody okamžitě, zatímco podmořské předchází ničivým vlnám tsunami. a) Hypocentrum, epicentrum Otřesy vznikají v hlubinách Země, v místě zvaném ohnisko, které může dosahovat rozměrů i několik set kilometrů. Těžiště plochy ohniska nazýváme hypocentrum. Nejsilnější otřesy bývají zpravidla v epicentru, v kolmém průmětu Obrázek 1: Graf zemětřesení na celém světě od roku 1990 hypocentra, jehož polohu zjišťujeme pomocí seismografu. Vzdálenost mezi hypocentrem a epicentrem označujeme jako hloubku hypocentra. Podle té dělíme zemětřesení na mělká, středně hluboká a hluboká. Dělení Hloubka Procentuální vyjádření Mělká do 70 km 85% Středně hluboká 70 300 km 12% Hluboká Více než 300 km 3% Tabulka 1: Dělení zemětřesení podle hloubky hypocentra b) Seizmické vlny Z hypocentra se šíří podélné vlny kmitající ve směru šíření otřesů a dosahující rychlosti 4 6 km.s -1. Příčné vlny vibrují kolmo na směr šíření a jsou o něco pomalejší. Jejich rychlost je II
v průměru 2 3 km.s -1. Z epicentra se šíří povrchové vlny, které mají charakter příčného vlnění. Při silných zemětřeseních mohou oběhnout i celou Zemi. Podle rychlosti by vlny měly na určité místo dorazit v pořadí: podélné, příčné a povrchové. To se ale může měnit, protože rychlost kmitání závisí na prostředí, kterým se šíří. Rychlost vln také klesá s rostoucí teplotou prostředí, tedy směrem do nitra Země. Při šíření vln se uplatňují tři hlavní principy. Huygensův princip říká, že každou částici, k níž seizmická vlna dospěla, můžeme považovat za další zdroj vlnění. Podle Fermatova principu se vlny v prostředí šíří po dráze, která odpovídá nejkratšímu časovému úseku. A princip superpozice udává, že se vlny šíří nezávisle po sobě, neovlivňují se. 3. Vznik zemětřesení Zemětřesení může vzniknout hned z několika příčin. Nejčastěji, asi v 90%, se jedná o tektonické zemětřesení. To vzniká v oblasti zlomů při pohybu tektonických desek. Nejvíce se projevuje v oblasti Ohnivého kruhu, v místě v Tichém oceánu vyznačující se častým výskytem vulkanické činnosti a zemětřesení. Hojně se projevuje také v oblasti východní Asie, západní Ameriky, Austrálii, Kavkazu atd. Tento typ zemětřesení bývá nejsilnějším, proto jeho následky bývají nejničivější. Druhým nejčastějším druhem je sopečné zemětřesení, které vzniká jako průvodní jev sopečné činnosti. Vyvolávají ho kry pohybující se pod tlakem lávy nebo plynů a par vystupující na povrch. Zpravidla předchází sopečným výbuchům. Jeho intenzita není tak silná, jako u tektonického zemětřesení, proto jeho důsledky nebývají tolik ničivé. Často se vyskytuje v rojích. Řítivé zemětřesení mívá mělké hypocentrum. Nejčastěji vzniká zřícením tropů podzemních dutin, jako jsou krasové jeskyně nebo dolované oblasti. Lokálně může způsobit velké škody. 4. Měření zemětřesení Obrázek 2: Zlom San Andreas v Kalifornii a) Měření intenzity Intenzita je subjektivní veličina, která se řídí podle škod vzniklých během zemětřesení. Velikost intenzity je tedy v každém místě odlišná a se vzdáleností od epicentra se zmenšuje. Z intenzit, které byly na určitých územích naměřeny, se následně sestavují mapy zemětřesné III
aktivity, při jejichž tvorbě se využívají zejména tři izolinie: izoseista (izolinie stejné intenzity zemětřesení), izoblaba (izolinie stejných škod) a izakusta (izolinie intenzity zvuku). K vyjádření intenzity se nejčastěji využívají dvě stupnice. Nejznámější je škála MM (Modified Mercalli). Ta má dvanáct stupňů, stejně jako škála MSK 64 (Medveděv- Sponheuer-Kárník). Například v Japonsku se využívá sedmistupňová JAM. Stupeň Označení Zrychlení Popis (mm/s) I. nepozorovatel do 2,5 Člověk nerozpozná, pouze přístroje né II. velmi slabé 2,5-5 Rozpoznatelné v horních patrech budov citlivými lidmi III. slabé 5-10 Vibrace, lustry se pohybují:srovnatelné s vibracemi způsobené projíždějícím nákladním automobilem IV. mírné 10-25 Drnčení oken, cinkot příborů, nádobí, zdi vydávají praskavé zvuky V. málo silné 25-50 Lze rozpoznat v krajině, probouzí spící, praskání oken VI. silné 50-100 Vrávorání při chůzi, padají předměty, praskliny v omítce VII: velmi silné 100-250 Lze jen obtížně stát, zvony zvoní, trhliny ve zdech VIII. bořivé 250-500 Padají komíny, poškození budov, pohybuje se těžký nábytek IX. pustošivé 500-1000 Panika, vážné poškození domu, větší trhliny v půdě X. ničivé 1000 - Zničené budovy, porušení přehrad, velké trhliny v půdě 2500 XI. katastrofické 2500 - Roztržení kolejí a potrubí, zničené mosty, změny terénu 5000 XII. globální 5000a více Velké předměty létají vzduchem, rozsáhlé terénní změny Tabulka 2: Popis stupnice MM (sestaveno podle: BRÁZDIL, R., et al, 1988, 141 a http://www.converter.cz/) b) Měření velikosti Velikost je na rozdíl od intenzity objektivní veličina, která je stanovena výchylkou seismografu. Většina těchto přístrojů je založena na zavěšení, nebo položení volného tělesa, které se snaží udržet na třesoucím se povrchu. Výsledkem měření je seismogram. Veličinu velikosti reprezentuje magnitudo (M), které je základním prvkem Richterovi stupnice. Ta není shora ohraničena a za její hranici se považuje až mez soudržnosti hornin. Je zaměřena na množství energie v hypocentru. IV
Magnitudo Následky 1,2 Není cítit, lze jen změřit přístroji 3 Nejmenší hodnota, která lze rozpoznat, bez poškození 4 Slabé zemětřesení 5 Slabé poškození budov blízko epicentra 6 Vážné poškození špatně postavených budov 7 Velké poškození budov 8 Téměř úplné zničení Tabulka 3: Richterova stupnice 5. Důsledky Seizmické aktivity Důsledkem podmořského zemětřesení může být vlna tsunami. Čím větší je zemětřesení, tím větší je pravděpodobnost vzniku vlny. Zemětřesení o síle 7, 3 stupňů Richterovy stupnice působí tsunami vždy, ale znatelné vlny můžou vyvolat už o třesy dosahující 6, 5 stupňů. Nejvíce sužovanou oblastí vln tsunami vyvolaných zemětřesení je zóna Ohnivého kruhu, a to zejména Japonsko a Indonésie. Neméně častými následky jsou také sesuvy půdy, požáry a epidemie. 6. Nejvíce postižené lokality Rozmístění ohnisek je nerovnoměrné. Vyskytují se asi na 1/10 zemského povrchu, nicméně častými zemětřeseními trpí až polovina populace. a) Ohnivý kruh Ohnivý kruh je oblast Tichého oceánu, kde dochází k častému výskytu zemětřesení a sopečné činnosti. Nalezme zde až 90% veškeré seizmické aktivity. Má tvar podkovy a téměř kopíruje okraj Pacifické litosférické desky. Jeho délka je přibližně 40 000 km. Důvodem intenzivní sopečné Obrázek 3: Ohnivý kruh a seizmické aktivity je kontinentální drift způsobující tření desek o sebe, důsledkem čehož následně vznikají sopečné erupce a V
zemětřesení. V oblasti se nachází 452 sopek, např.: Ključevskaja, Alaid, Apo, Mauna Loa a Sv. Helena. Pás prochází od Kamčatky přes Kurily, Japonsko, Tchaj wan a Filipíny, Hawai, dále přes Maršalské a Karolínské ostrovy, Novou Guineu, Šalamounovy ostrovy, Nový Zéland, zasahuje do východní části Antarktidy, odtud přes Shetlandy a Orkneje do Patagonie. Poté pobřežím Jižní a Severní Ameriky na Aljašku a Aleutské ostrovy. b) Zóna od Azorů po Himálaj Druhou seizmicky nejaktivnější zónou je oblast táhnoucí se od Azorů přes Severní Afriku, Střední moře, Apeninský poloostrov, Alpy, Dinárské hory, Turecko, Írán až po Himálaj. 7. Nejničivější zemětřesení a) Indický oceán 2004 26. prosince 2004 postihlo kvůli subdukci indické tektonické desky pod barmskou desku západní pobřeží ostrova Sumatra podmořské zemětřesení, které vyvolalo hned několik vln tsunami. Vlny dosahovaly výšky až třiceti metrů a zaplavily pevniny Indického oceánu, z nichž nejpostiženější byla Indonésie, dále Srí Lanka a Indie. Při otřesech, které usmrtily 230 000 lidí, byl zaznamenán stupeň 9,1 9,3 Richterovi škály, jde tak o jedno z nejsilnějších zemětřesení, které seismograf zaznamenal. První otřes v oblasti vyvolal desítky dalších zemětřesení přesahující pátý stupeň Richterovi škály. b) Haiti 2010 Obrázek 4: Zemětřesení na Haiti pohybující se kolem pátého stupně Richterovi škály. Ničivé zemětřesení dosahující stupně 7,1 Richterovi škály se odehrálo na Haiti 12. ledna 2010. Vzniklo poblíž severní hranice oblasti, kde se Karibská tektonická deska posouvá na Severoamerickou. Byla zničena většina památek a o život přišlo 200 000 lidí. Dvě hodiny po hlavním otřesu bylo zaznamenáno ještě dalších šest dotřesů VI
c) Kantó 1923 Jedno z nejničivějších zemětřesení minulého století započalo v dopoledních hodinách dne 1. září 1923 v Kantó, na východě japonského ostrova Honšú. Dosahovalo hodnot 7,9 8,3 a doba trvání je uváděna v rozmezí 4 10 minut. Následkem otřesů oblast zasáhly i rozsáhlé požáry a vlny tsunami, které dosahovaly výšky 5 13 metrů. Katastrofa si vyžádala při nejmenším 140 000 obětí. 8. Zemětřesení v České republice V Čechách jsou zaznamenávané otřesy několikrát do roka, nicméně jsou tak slabé, že je nepocítíme. Nejčastěji se pohybují kolem čtvrtého stupně Richterovi škály. Nejsilnější otřesy měly podle seismografu hodnotu 5,0, a to roku 2008 na Kraslicku. Nejčastěji je zemětřesení zaznamenáváno v oblasti Mariánského zlomu, to znamená Kraslicko a Karlovy Vary, a v oblasti Horonovsko poříčského zlomu, tedy Královéhradecký kraj. 9. Zvuky při posunu litosférických desek Koncem roku 2011 se po celém světě rozléhalo záhadné hučení vycházející odnikud. Tento zvuk lidé nejprve považovali za blížící se konec světa, což se ale nakonec nepotvrdilo. Hučení bylo natočeno turisty v Coloradu a následně oblast zasáhlo zemětřesení o hodnotě 5,3 stupňů Richterovi škály. Záhadné zvuky nebyly dodnes vysvětleny, nicméně se předpokládá, že jde o pohyb litosférických desek. Seznam obrázků: Obrázek 1: Graf zemětřesení na celém světě od roku 1990... II Obrázek 2: Zlom San Andreas v Kalifornii... III Obrázek 3: Ohnivý kruh... V Obrázek 4: Zemětřesení na Haiti... VI Seznam tabulek: Tabulka 1: Dělení zemětřesení podle hloubky hypocentra... II VII
Tabulka 2: Popis stupnice MM (sestaveno podle: BRÁZDIL, R., et al, 1988, 141 a http://www.converter.cz/)... IV Tabulka 3: Richterova stupnice... V Zdroje: 1. kar. rozhovor-jak-se-predpovidaji-zemetreseni-zeptali-jsme-se-ceskehoexperta. NATIONAL GEOGRAPHIC. [online]. 16. 3. 2012 [cit. 2016-05-16]. Dostupné z: http://www.national-geographic.cz/clanky/rozhovor-jak-se-predpovidajizemetreseni-zeptali-jsme-se-ceskeho-experta.html#.vzoimzgltiu 2. Zemětřesení. Litosféra. [online]. 2006/2007 [cit. 2016-05-16]. Dostupné z: http://www.litosfera.wz.cz/zemetreseni.html 3. kar. Quake. Přírodní katastrofy a environmentální hazardy. [online]. [cit. 2016-05- 16]. Dostupné z: http://www.sci.muni.cz/~herber/quake.htm 4. Zemětřesení. Wikipedie otevřena encyklopedie. [online]. 26. 4. 2016 [cit. 2016-05-16]. Dostupné z:https://cs.wikipedia.org/wiki/zem%c4%9bt%c5%99esen%c3%ad#zem.c4.9bt.c 5.99esen.C3.AD_v_.C4.8Cesku 5. Zemětřesení. Zeměpis. [online]. 2010 [cit. 2016-05-16]. Dostupné z: http://www.zemepis.eu/zemetreseni.p60.html 6. Skripta. Geotech. [online]. [cit. 2016-05-17]. Dostupné z: http://geotech.fce.vutbr.cz/studium/geologie/skripta/zemetr.htm 7. Richterova stupnice. Converter. [online]. [cit. 2016-05-17]. Dostupné z: http://www.converter.cz/tabulky/richterova-stupnice.htm 8. Seismograf. Leporelo. [online]. [cit. 2016-05-17]. Dostupné z: https://leporelo.info/seismograf 9. Ohnivý kruh. Wikipedie otevřená encyklopedie. [online]. 3. 4. 2015 [cit. 2016-05-17]. Dostupné z: https://cs.wikipedia.org/wiki/ohniv%c3%bd_kruh 10. nevysvetlitelne-zvuky-vychazejici-ze-zeme-opet-nahaneji-lidemhruzu. Novinky.cz. [online]. 10. 9. 2013 [cit. 2016-05-17]. Dostupné z:http://www.novinky.cz/koktejl/312930-nevysvetlitelne-zvuky-vychazejici-ze-zemeopet-nahaneji-lidem-hruzu.html 11. Tsunami. Wikipedie otevřená encyklopedie. [online]. 23. 4. 2016 [cit. 2016-05-17]. Dostupné z:https://cs.wikipedia.org/wiki/tsunami#zem.c4.9bt.c5.99esen.c3.ad VIII
12. Zemětřesení_v_Indickém_oceánu_2004. Wikipedie otevřená encyklopedie. [online]. 7. 5. 2016 [cit. 2016-05-17]. Dostupné z:https://cs.wikipedia.org/wiki/zem%c4%9bt%c5%99esen%c3%ad_v_indick%c3 %A9m_oce%C3%A1nu_2004 13. Velké_zemětřesení_v_Kantó. Wikipedie otevřená encyklopedie. [online]. 12. 5. 2016 [cit. 2016-05-17]. Dostupné z:https://cs.wikipedia.org/wiki/velk%c3%a9_zem%c4%9bt%c5%99esen%c3%ad_ v_kant%c3%b3 14. Zemětřesení_na_Haiti_2010. Wikipedie otevřená encyklopedie. [online]. 3. 4. 2016 [cit. 2016-05-17]. Dostupné z:https://cs.wikipedia.org/wiki/zem%c4%9bt%c5%99esen%c3%ad_na_haiti_2010 15. HRABINOVÁ, Marie, Alena Krupauerová. Velká dětská encyklopedie. Praha: A DORLING KINDERSLEY BOOK, 1995. ISBN 80-7181-266-8. IX