Πέμπτη, 20 Φεβρουαρίου 2014

Ο σεισμός και η γέννησή του





Tο σημείο στην επιφάνεια της γης που βρίσκεται πάνω από την εστία ενός σεισμού ονομάζεται επίκεντρο
Εκδηλώνεται τις περισσότερες φορές, ξαφνικά και χωρίς προειδοποίηση ενώ συνήθως δεν υπάρχουν πολλά περιθώρια για προφύλαξη και δράση... Αυτός είναι ο σεισμός, η εδαφική δόνηση που γεννιέται κατά τη διατάραξη της μηχανικής ισορροπίας των πετρωμάτων από φυσικές αιτίες που βρίσκονται στο εσωτερικό της γης.
Το μέγεθος της καταστροφής που θα επιφέρει ένας σεισμός εξαρτάται από πολλούς παράγοντες όπως είναι το μέγεθός του, το εστιακό βάθος, η αιτία, η εστιακή απόσταση και η κατεύθυνση των σεισμικών κυμάτων.
Ο χώρος που αρχίζει η ρήξη όταν οι τάσεις υπερβούν την αντοχή του πετρώματος και δημιουργείται το ρήγμα ονομάζεται εστία σεισμού. Η εστία μπορεί να βρίσκεται είτε πολύ κοντά στην επιφάνεια της γης είτε ακόμη και σε βάθος 700 χιλιομέτρων. Παράλληλα, το σημείο στην επιφάνεια της γης που βρίσκεται πάνω από την εστία ονομάζεται επίκεντρο ενώ η απόσταση του σημείου αυτού από το σταθμό ονομάζεται επικεντρική απόσταση. Με τον όρο μέγεθος του σεισμού εννοούμε το ενδεικτικό νούμερο που αποδίδει την ενέργεια που εκλύεται κατά τη διάρκεια του σεισμού και η μέτρησή του γίνεται με τη χρήση του ονόματος του προσώπου που ανακάλυψη το συγκεκριμένο στοιχείο, δηλαδή o Richter (1935).
"H Ελλάδα, από άποψη σεισμικότητας, κατέχει την πρώτη θέση στη Μεσόγειο και την Ευρώπη, καθώς και την έκτη θέση σε παγκόσμιο επίπεδο"
Κατηγορίες σεισμών
Ανάλογα με το βάθος στο οποίο εντοπίζεται η εστία του, ο σεισμός μπορεί να είναι επιφανειακός ή πλουτώνιος. Επιφανειακός (ή κανονικός) είναι ο σεισμός που η εστία του βρίσκεται σε βάθος μικρότερο των 60 χιλιομέτρων ενώ πλουτώνιος είναι όταν η εστία εντοπίζεται σε μεγαλύτερο βάθος. Σύμφωνα με τα στατιστικά στοιχεία, το 95% των σεισμών είναι επιφανειακοί ενώ το μεγαλύτερο εστιακό βάθος που έχει υπολογιστεί μέχρι σήμερα είναι τα 720 χιλιόμετρα.

Ανάλογα με την αιτία εκδήλωσής τους, οι σεισμοί μπορεί να είναι εγκατακρημνισιγενείς, ηφαιστειογενείς και τεκτονικοί. Στην πρώτη περίπτωση, στους εγκατακρημνισιγενείς αυτοί συμβαίνουν όταν καταρρέουν οροφές σπηλαίων που έχουν δημιουργηθεί από την υπόγεια ροή του νερού και είναι σεισμοί με μικρή καταστρεπτική ενέργεια η οποία είναι και αρκετά σπάνια.

Στη δεύτερη περίπτωση, έχουμε να κάνουμε με μικρούς και πάλι σεισμούς, οι οποίοι εκδηλώνονται πριν ή μετά από μια ηφαιστειακή έκρηξη και η πιο πιθανή αιτία πρόκλησής τους είναι η απελευθέρωση αερίων του μάγματος.

Η τελευταία περίπτωση (τεκτονικοί σεισμοί) η οποία είναι και η πιο συνηθισμένη παγκοσμίως περιλαμβάνει, συνήθως, σεισμούς μεγάλου μεγέθους οι οποίοι οφείλονται στη βίαιη διάρρηξη πετρωμάτων λόγω της επίδρασης τεκτονικών δυνάμεων. Σήμερα τους περισσότερους σεισμούς τους αποδίδουμε στην κίνηση των τεκτονικών πλακών και άρα οι περισσότεροι είναι τεκτονικοί. Ο ελληνικός χώρος βρίσκεται στα όρια επαφής και σύγκλισης της Ευρασιατικής πλάκας με την Αφρικανική, γι' αυτό και είναι χώρος μεγάλης σεισμικότητας. Κατέχει την πρώτη θέση στη Μεσόγειο και την Ευρώπη, καθώς και την έκτη θέση σε παγκόσμιο επίπεδο, μετά την Ιαπωνία, Νέες Εβρίδες, Περού, νησιά Σολομώντα και Χιλή.

Εικ. 1 Η Αφρικανική πλάκα βυθίζεται κάτω από την Ευρασιατική στο σημείο που βρίσκεται το κόκκινο τόξο με αποτέλεσμα τη δημιουργία σε εκείνο το σημείο σεισμών


Στα σημεία που οι λιθοσφαιρικές πλάκες συναντώνται ο φλοιός υφίσταται θραύση. Οι ρωγμές που προκαλούνται και που επιτρέπουν στα μέρη που οριοθετούν να κινούνται το ένα σε σχέση με το άλλο, ονομάζονται ρήγματα. Η σχετική κίνηση αυτών των δύο μερών εκατέρωθεν του ρήγματος προκαλεί τους σεισμούς. Υπάρχουν τρία είδη ρηγμάτων. Ανάλογα με την μετακίνηση που παρουσιάζουν τα δύο μέρη μεταξύ τους τα ρήγματα διακρίνονται σε κανονικά, ανάστροφα και οριζόντιας μετατόπισης.
Τα κανονικά ρήγματα προέρχονται από εφελκυσμό (τα δύο μέρη προσπαθούν να απομακρυνθούν μεταξύ τους). Τα ανάστροφα προέρχονται από συμπίεση. Στα ρήγματα οριζόντιας μετατόπισης τα δύο μέρη μετακινούνται οριζόντια το ένα στο άλλο με αντίθετες κατευθύνσεις.


Προσεισμοί, μετασεισμοί και σεισμικά κύματα
Όπως είναι γνωστό ο σεισμός που εκδηλώνεται πριν από τον κυρίως σεισμό ονομάζεται προσεισμός και ο σεισμός που εκδηλώνεται μετά τον κυρίως σεισμό ονομάζεται μετασεισμός. Το σύνολο των μετασεισμών ονομάζεται μετασεισμική ακολουθία ενώ σε κάποιες περιπτώσεις μπορεί να μην υπάρχει προσεισμός.

Οι σεισμικές δονήσεις συνοδεύονται από ένα ηχητικό υπόκωφο ήχο και από φωτεινά φαινόμενα των οποίων η ακριβής ταυτότητα μελετάται μέχρι σήμερα. Κατά τη διάρκεια του σεισμού απελευθερώνεται ενέργεια προς όλες τις κατευθύνσεις, πρόκειται για τα γνωστά σεισμικά κύματα τα οποία μπορεί να είναι διαμήκη, εγκάρσια ή επιφανειακά.
Όργανα καταγραφής των σεισμών και μέτρηση μεγέθους ενός σεισμού
Τα όργανα καταγραφής των σεισμικών δονήσεων είναι τα σεισμοσκόπια, οι σεισμογράφοι και τα σεισμόμετρα. Την καταγραφή την ονομάζουμε σεισμογράφημα ή σεισμόγραμμα.

Στον ελληνικό χώρο, στην Αθήνα αλλά και στην περιφέρεια, υπάρχουν μόνιμα εγκατεστημένοι σεισμογράφοι σε σεισμολογικούς σταθμούς για την καταγραφή των σεισμικών δονήσεων. Υπάρχει όμως και η δυνατότητα εγκατάστασης φορητών δικτύων σεισμογράφων, για κάποιο χρονικό διάστημα, σε περιοχές με αυξημένη σεισμική δραστηριότητα.

Εικ. 2 Υπάρχουν σεισμογράφοι μόνιμα εγκατεστημένοι σε σεισμολογικούς σταθμούς αλλά και φορητοί εγκατεστημένοι σε περιοχές που εμφανίζουν παροδική σεισμική δραστηριότητα για την παρακολούθηση του φαινομένου

Για να υπάρχει κάποιο μέτρο σύγκρισης των σεισμών δημιουργήθηκε η ανάγκη υπολογισμού μίας ποσότητας που να τους χαρακτηρίζει. Έτσι ορίστηκε το μέγεθος (Μ) του σεισμού που είναι το μέτρο της ενέργειας που εκλύεται από την εστία κατά τη διάρκεια της σεισμικής δόνησης. Το μέγεθος προσδιορίζεται με μετρήσεις διαφόρων παραμέτρων των σεισμικών κυμάτων όπως το πλάτος, η περίοδος και η διάρκεια. Για τον υπολογισμό του μεγέθους των σεισμών επινοήθηκαν διάφορες κλίμακες. Οι πιο γνωστές είναι: η κλίμακα τοπικού μεγέθους ΜL (κλίμακα Richter - το όνομά της το πήρε από τον Ch. Richter τo 1935) και η κλίμακα επιφανειακού μεγέθους ΜS ενώ υπάρχουν και οι κλίμακες: χωρικού μεγέθους mb, μεγέθους διάρκειας ΜΤ, μεγέθους σεισμικής ροπής ΜW. Στην Ελλάδα, συνήθως, οι αναφορές στο μέγεθος γίνονται σε ΜS.
Οι σεισμοί που προκαλούν βλάβες έχουν τις περισσότερες φορές μέγεθος μεγαλύτερο από 5 βαθμούς της κλίμακας Richter. Θα πρέπει όμως να σημειωθεί ότι οι επιπτώσεις ενός σεισμού στους ανθρώπους και στις κατασκευές (βλάβες ή μη βλάβες) εξαρτώνται εκτός από το μέγεθος και από άλλους παράγοντες όπως το βάθος της εστίας, τη θέση του επικέντρου, την κατασκευή, το έδαφος θεμελίωσης της κατασκευής, τη γειτνίαση με ενεργά ρήγματα κ.λπ..
Το μεγαλύτερο μέγεθος σεισμού που έχει μετρηθεί έως σήμερα σε παγκόσμια κλίμακα είναι 8,9 (κατά άλλους 9,2). Οι περισσότεροι σεισμοί οφείλονται στις κινήσεις των λιθοσφαιρικών πλακών και κατά συνέπεια οι ζώνες έντονης σεισμικής δράσης ουσιαστικά ταυτίζονται με τις παρυφές των πλακών.


Πώς γεννιέται ένας σεισμός
Πώς γεννιέται όμως ένας σεισμός; Ας δούμε αναλυτικά ποια είναι η δομή του εσωτερικού της Γης για να καταλάβουμε καλύτερα ποιες διεργασίες συντελούν στην εμφάνιση του φαινομένου.
Η Γη αποτελείται από τρία διαφορετικά στρώματα το φλοιό, το μανδύα και τον πυρήνα, συνολικού πάχους 6.370 km περίπου. Ο φλοιός είναι το στερεό, εξωτερικό περίβλημα της Γης. Υπάρχουν δύο είδη φλοιού, ο ηπειρωτικός και ο ωκεάνιος. Το μέσο πάχος του ηπειρωτικού είναι περίπου 35km, κάτω όμως από τις μεγάλες οροσειρές μπορεί να φτάσει τα 60 - 70km. Το μέσο πάχος του ωκεάνιου είναι 7km. Ο μανδύας είναι το αμέσως επόμενο στρώμα και φτάνει μέχρι το βάθος των 2.900km.
Ως λιθόσφαιρα χαρακτηρίζεται ένα δύσκαμπτο στρώμα, μέσου πάχους 80 km περίπου, που αποτελείται από το στερεό φλοιό και μέρος του στερεού ανώτερου μανδύα. Κάτω από το μανδύα υπάρχει ο πυρήνας που φτάνει έως το κέντρο της γης. Οι λιθοσφαιρικές πλάκες αλλού αποκλίνουν, αλλού συγκλίνουν και αλλού η μία κινείται παράλληλα - εφαπτομενικά σε σχέση με τη διπλανή της.

Εικ 3. Οι λιθοσφαιρικές τεκτονικές πλάκες, καθώς και οι κατευθύνσεις προς τις οποίες αυτές κινούνται (λευκά βέλη) Πηγή: ΟΑΣΠ 

Στις περιοχές που αποκλίνουν οι λιθοσφαιρικές πλάκες -μεσοωκεάνιες ράχεις- θερμό ασθενοσφαιρικό υλικό βγαίνει στην επιφάνεια, ψύχεται, στερεοποιείται και οδηγεί έτσι στη δημιουργία νέας λιθόσφαιρας κατά μήκος των δύο πλευρών των ράχεων (π.χ. μεσοωκεάνια ράχη Ατλαντικού ωκεανού, απομάκρυνση Αμερικανικής - Αφρικανικής πλάκας).
Στις περιοχές που ολισθαίνουν οριζόντια η μία πλάκα σε σχέση με την άλλη, η κίνηση γίνεται κατά μήκος κατακόρυφων ρηγμάτων μετασχηματισμού.
Στην περίπτωση της σύγκλισης των πλακών η πυκνότερη από τις δύο βυθίζεται κάτω από την άλλη ώσπου να λιώσει η πρώτη μέσα στο θερμό μανδυακό υλικό και έτσι καταστρέφεται λιθοσφαιρικό υλικό. Η δημιουργία νέου ωκεάνιου φλοιού στις μεσοωκεάνιες ράχεις αντισταθμίζεται λοιπόν με την καταστροφή αντίστοιχης ποσότητας στις περιοχές σύγκλισης πλακών, οπότε η συνολική επιφάνεια της Γης παραμένει "σταθερή". Αποτέλεσμα της σχετικής κίνησης των λιθοσφαιρικών πλακών είναι η αργή παραμόρφωση των πετρωμάτων στις παρυφές τους.
Για το λόγο αυτό, στα πετρώματα που βρίσκονται κοντά στις περιοχές αυτές συσσωρεύεται τεράστια δυναμική ενέργεια (ενέργεια ελαστικής παραμόρφωσης πετρωμάτων) και αναπτύσσονται μεγάλες τάσεις που συνεχώς αυξάνουν. Όταν οι τάσεις αυξηθούν τόσο πολύ, ώστε να υπερβούν το όριο αντοχής του λιθοσφαιρικού υλικού στο σημείο αυτό επέρχεται θραύση. Ταυτόχρονα πραγματοποιείται απότομη σχετική κίνηση των δύο τμημάτων που έχουν προκύψει κατά μία επιφάνεια έως ότου ισορροπήσουν σε νέες θέσεις. Η επιφάνεια αυτή είναι το σεισμικό ρήγμα. Τη χρονική αυτή στιγμή γεννιέται ένας σεισμός.


Πηγή: Οργανισμός Αντισεισμικού Σχεδιασμού και Προστασίας