1 Maciej Zalewski Fizyka trzęsień ziemi

2 Plan Sejsmologia jako dziedzina (geo)fizyki.Znajomość budowy Ziemi jako efekt badań sejsmologicznych. Tektonika. Mechanizm trzęsień ziemi.

3 Geofizyka Nauka o Ziemi jako o ciele fizycznym.Fizyka skorupy ziemskiej sejsmologia geotermika magnetyzm ziemski Hydrologia Fizyka atmosfery

4 Historia geofizyki W XIX w. geofizyka rozwijana głównie jako nauka teoretyczna (Maclaurin, Euler, Laplace, Gauss, Jacobi, Airy, Stokes) Na przełomie XIX i XXw. wzrost znaczenia obserwacji i doświadczeń. Wśród działów fizyki wnętrza ziemi na czoło wysuwa się sejsmologia. Odkryto strefy wnętrza ziemi ( ) Międzynarodowy Rok Geofizyki

5 Sejsmologia Rozchodzenie się fal sejsmicznych i badanie przyczyn i mechanizmów trzęsień ziemi. stacja sejsmiczne – duża liczba danych pochodzących z naturalnych trzęsień, modele i metody obliczeniowe, sztuczne wywoływanie fal (kontrolowane eksplozje)

6 Narzędzia Sejsmograf – zasada działania i rzeczywisty wygląd:

7 Rodzaje fal sejsmicznych 1Fale powierzchniowe Love’a Rayleigha

8 Rodzaje fal sejsmicznych 2Fale objętościowe P - podłużne S - poprzeczne

9 Prędkości fal sejsmicznych

10 Prędkości fal sejsmicznych

11 Tory fal sejsmicznych

12 Budowa Ziemi Ze względu na właściwości fizyczne (prędkość fal sejsmicznych, ciśnienie, temperaturę) wyróżniamy: litosferę – najbardziej sztywna sfera kuli ziemskiej, astenosferę zawiera fazę ciekłą, występują w niej prądy konwekcyjne; mezosferę, stan stały (wzrost ciśnienia) jądro zewnętrzne (stan ciekły) i środkowe. Między skorupą a płaszczem – nieciągłość Mohorovičićia (1909). Między płaszczem a jądrem – nieciągłość Gutenberga (1914).

13 Budowa Ziemi

14 Teoria tektoniki płyt Tektonika - dział geologii, nauka o budowie skorupy ziemskiej oraz o przyczynach, przebiegu i skutkach procesów prowadzących do jej deformacji. Teoria tektoniki płyt – głównym czynnikiem ewolucji tektonicznej jest poziomy ruch płyt litosfery, ich kolizje i rozpad. Teoria sformułowana w latach 60 XX w. Współcześnie jest powszechnie przyjmowana.

15 Strefa ryftu Przyczyna:- prądy konwekcyjne (wstę-pujące) w astenosferze. Skutki: - tworzenie nowej litosfery, oddalanie się płyt, wulkanizm i sejsmiczność, rowy tektoniczne (r. konty-nentalny) grzbiety oceaniczne (r. ocea-niczny)

16

17 Strefa subdukcji Przyczyna: zderzanie się płyt litosfery.Najczęściej płyta oceaniczna wchodzi pod kontynentalną. Skutki: powstawanie rowów oceanicznych, wypiętrzanie gór, wulkanizm i sejsmiczność bardzo silne trzęsienia ziemi (np. tsunami z 2004 r.)

18

19 Uskoki transformacyjnePrzyczyna: relaksacja naprężeń powstałych wskutek nierównomier-nego ryftu. Skutki: aktywność sejsmiczna, trzęsienia ziemi (uskok San Andreas)

20 Płyty litosfery, strefy subdukcji, strefy ryftu...

21 Epicentra trzęsień ziemi

22 Trzęsienia ziemi Zdecydowana większość trzęsień – charakter tektoniczny. Gwałtowne uwolnienie energii sprężystej związane z osiągnięciem krytycznych wartości naprężeń, zniszczeniem materiału skalnego, naruszeniem ciągłości ośrodka wzdłuż pewnych powierzchni i powstawaniem uskoków. Teoria sprężystego odprężenia – sformułowana w 1906r. przez H. F. Reida na podstawie 50 letnich obserwacji wokół Kalifornii

23 Trzęsienia ziemi Rodzaje uskoków

24 Trzęsienia ziemi Wielkość trzęsienia ziemi: Skala Richtera- wprowadzona przez Ch. F. Richtera w 1935r. skala logarytmiczna, Najsilniejsze trzęsienia ziemi: M=9,0 (Sumatra, 26 grudnia 2004), zginęło ponad 300 tys. osób M=9,2 (Alaska, 26 marca 1964), zginęło osób M=9,5 (Chile, 22 maja 1960), zginęło ok osób.

25 Trzęsienia ziemi Straty ludzkie i materialne nie zależą bezpośrednio od magnitudy. Przykład: dwa trzęsienia o M=7. 18 października 1989 koło San Francisco: z 92 wysokościowców uszkodzone dwa; 7 grudnia 1988 Spitak w Armenii: 58 miast i wsi całkowicie zniszczonych. W celu porównywania skutków trzęsień wprowadzono np. 12-stopniową skalę Mercalego-Cancaniego-Sieberga

26 Przewidywanie trzęsień ziemiSzczegółowa predykcja nie jest dziś możliwa. Prognozy długoter-minowe powstają na podstawie analizy cykli sejsmicznych. Nie ma systemu monitorowania i wczesnego ostrzegania. Metody: -podejście statystyczne: czasowo-przestrzenne korelacje między trzęsieniami, zdalna obserwacja regionów sejsmicznych, obserwacje satelitarne (np. jonosfery), obserwacje zachowań zwierząt, pomiary składu wody (Islandia) – nowa metoda

27 Podsumowanie Trzęsienia ziemi są źródłem katastrofalnych zniszczeń.Dzięki ich badaniom – wymuszonym przez potrzebę bezpie-czeństwa, możemy dowiedzieć się wielu ciekawych na temat budowy naszej planety.