Miscari seismice

Miscari seismice

Ca rezultat al dinamicii placilor tectonice, respectiv al efectelor fizice si mecanice ale subductiei, apar miscarile seismice, miscarile rupturale sau disjunctive, procesele de cutare si procesele orogenice.

Miscarile seismice, cunoscute si sub denumirea de cutremure de pamant, sunt miscari de scurta durata care determina zguduiri bruste ale scoartei terestre. Cu studiul acestor miscari se ocupa o ramura a geofizicii, numita seismologie (seismos = zguduire).

Cutremurele de pamant reprezinta un fenomen natural care se repeta destul de des pe planeta noastra. In prezent, pe suprafata Pamantului, se inregistreaza cateva sute de mii de cutremure anual. Cea mai mare parte a acestora nu sunt simtite de om, ci numai de aparate (seismografe). In medie, intr-un an, au loc: un cutremur catastrofal, 10 cutremure nimicitoare, 100 cutremure distrugatoare si 1000 cutremure care provoaca unele distrugeri ale constructiilor (Gr. Raileanu, 1965).

Cauzele naturale ale cutremurelor de pamant pot fi grupate in doua categorii:

cauze endogene, legate de energia interna a Pamantului: fenomenele tectonice si cele vulcanice;

cauze exogene, legate de unii factori externi: prabusirea unor goluri subterane (carstice), caderea unor meteoriti, scaderile sau cresterile bruste ale presiunii atmosferice, forta mareelor etc.

In functie de cauzele care le provoaca, cutremurele de pamant pot fi impartite in: cutremure tectonice, vulcanice, de prabusire si artificiale.

Dupa locul unde se produc, cutremurele pot fi continentale sau marine.

Cutremurele tectonice sunt determinate de deplasari bruste care se produc in scoarta terestra sau in zonele subcrustale de-a lungul unor suprafete de fractura. Ele sunt cele mai frecvente, determinand peste 95% din totalul cutremurelor de pamant. Epicentrele acestor cutremure sunt localizate in lungul unor lanturi muntoase, la limita acestora cu campia sau marea. Hipocentrele acestor cutremure sunt localizate in lungul acestor fracturi.

Majoritatea cutremurelor cu epicentrul in regiunea M-tilor Vrancei isi au hipocentrul la adancimi cu atat mai mari cu cat epicentrul este situat mai la vest, fapt ce denota ca aceste cutremure sunt legate de o fractura de adancime cu o inclinatie generala spre vest.

Legatura dintre cutremurele tectonice si marile fracturi ale scoartei terestre este evidentiata si de faptul ca numeroase cutremure de pamant de acest tip sunt insotite de aparitia la suprafata Pamantului a unor crapaturi, falii si decrosari (de exemplu, cutremurul din 1891, din insula Honda, din Japonia, a fost insotit de aparitia unei falii de 100 km lungime, in lungul careia s-au constatat deplasari verticale de pana la 4 m inaltime).

Cutremurele tectonice se manifesta pe o suprafata foarte mare, a carei raza atinge 1500-2000 km, iar efectul undelor seismice se resimte pe suprafete mult mai mari, uneori chiar pe toata suprafata Pamantului. Miscarile seismice maxime au loc pe suprafete alungite, orientate paralel cu lanturile muntoase sau fracturile tinere.

Cutremurele vulcanice au caracter local, avand epicentrul in imediata apropiere a unui vulcan in activitate. Ele se resimt pe suprafete relativ circulare si putin intinse (cu raze ce rareori depasesc 30-50 km).

Miscarile seismice sunt determinate de deplasarea magmei in vatra vulcanului sau in cosul vulcanic, respectiv de eruptiile explozive. Unele miscari si zguduiri secundare se produc si datorita aparitiei unor fracturi in orizonturile superioare ale scoartei terestre sau in aparatul vulcanic.

Cutremurele de prabusire (de denudatie) au loc datorita prabusirii tavanului unor pesteri. Ele sunt foarte putin frecvente (1% din totalul cutremurelor), au loc pe suprafete mici si au o durata foarte mica (de cateva secunde).

Cutremurele de pamant reprezinta eliberari bruste de energie intr-un anumit spatiu din interiorul Pamantului. Energia degajata de deformarea brusca a rocilor, supuse unor tensiuni ce depasesc rezistenta lor la deformare, se raspandeste in mediul inconjurator sub forma undelor elastice.

Focarul cutremurului este spatiul din interiorul Pamantului in care are loc deformarea remanenta a rocilor si eliberarea de energie, iar centrul acestui focar este hipocentrul cutremurului. Corespondentul (proiectia) pe suprafata pamantului a hipocentrului este epicentrul. Distanta dintre hipocentrul si epicentrul unui cutremur reprezinta adancimea focarului cutremurului (fig. 5).

In focarul cutremurului au loc deformari remanente, care se manifesta prin schimbari bruste ale formei de asezare in spatiu ale diferitelor corpuri geologice, iar in afara lui au loc numai deformari elastice si numai uneori deformari remanente (falii, fisuri etc.).

Energia unui cutremur puternic (catastrofal) este evaluata la 10²⁵ ergi sau cca un trilion de cai putere. Degajarea brusca a acestor energii determina in focar o compresiune a materiei urmata de o dilatare, care favorizeaza aparitia miscarilor oscilatorii ale particulelor materiale din mediul inconjurator, adica aparitia undelor seismelor. Acestea se propaga radial de la hipocentru si ajung cel mai repede la suprafata in epicentru.

Fig. 5. Izoseiste (a) si homoseiste (b); VI, V, IV - gradul cutremurului

(dupa A. Holmes, cu unele completari)

Datorita faptului ca focarul are un anumit volum, la suprafata Pamantului cutremurul se manifesta cu o intensitate maxima, pe o anumita suprafata, denumita regiunea epicentrala sau regiunea pleitoseismica. Suprafata pe care intensitatea cutremurului este aceeasi se numeste izoseismica. Intersectiile dintre suprafetele izoseismice cu cea a Pamantului se numesc linii izoseismice sau izoseiste (fig. 5). Ele au forma sinuoasa si sunt dispuse concentric in jurul epicentrului. Aspectul lor este determinat de forma si adancimea focarului, de structura geologica a scoartei etc.

Undele seismice pot fi:

≈ unde longitudinale, care determina schimbari de volum, ce constau in comprimari si dilatari, particulele materiale suferind oscilatii paralele cu directia de propagare a undelor;

≈ unde transversale, in care particulele oscileaza perpendicular pe directia de propagare a undelor (fig. 6).

Viteza de propagare a undelor longitudinale este de 1,73 ori mai mare comparativ cu cea a undelor transversale. Ca orice fenomen ondulatoriu, undele seismice sufera fenomene de reflexie si refractie atunci cand trec prin medii diferite. Viteza de propagare a undelor seismice variaza in functie de rigiditatea mediului. Viteza undelor longitudinale este de 0,5-1 km/s in nisip si pietris, de 2,1-2,5 km/s in argila si poate ajunge la 5,8 km/s in otel. Sub actiunea undelor seismice, au loc miscari ale particulelor materiale de trei categorii: orizontale, verticale si de rotire.

Miscarile provenite din cutremure se inregistreaza cu aparate speciale numite seimoscoape (stabileste orientarea generala a oscilatiilor) sau seismografe (permite inregistrarea amplitudinii oscilatiilor).

Intensitatea cutremurelor, determinata in raport cu efectele pe care acestea le au, poate fi apreciata pe baza mai multor scari, ce poarta denumirea celor care le-au propus (Mercali, Gutenberg, Richter).

Efectele devastatoare ale cutremurelor constau atat in prabusiri de constructii (case, baraje, poduri, diguri, cai de comunicatie s.a.) cat si in aparitia unor crapaturi, falii, decrosari si alunecari de teren.

Zonele afectate de cutremure sunt cele de minima rezistenta, create de orogeneza si de fracturile importante, respectiv zone in care vulcanismul este intens. Aceste zone se grupeaza pe doua cercuri care se intretaie sub un unghi de 67⁰:

Primul mare cerc este cel circumpacific sau Indo-Japono-Malaez, care are o dispozitie meridiana si se suprapune cu marele cerc de foc al Pacificului. Dupa Gutenberg si Richter, 68% din cutremure au loc in aceasta zona. Aici sunt incluse cutremurele cu hipocentrul in domeniul continental si submarin din vestul Pacificului (regiunile Kamceatka, Japonia, Taiwan, Sonde, Noua Guinee) si regiunile de pe litoralul vestic al Americilor (Alaska, Mexic, Ecuador, Peru, Chile si Tara de Foc).

Al doilea mare cerc este cel mediteranean, paralel cu ecuatorul, cuprinde zona orogenica Alpino-Carpato-Taurido-Irano-Himalaiana. Acestei regiuni ii revin cca 21% din totalul cutremurelor de pe glob. Majoritatea au hipocentrul sub continent, la adancimi mijlocii, numai in Marea Mediterana adancimea lor depasind 300 km.

In Romania, dupa studiile lui N. Draghiceanu, zona cu maxima seismicitate este Ramnicu-Sarat - Focsani. Din cronicile vremii, se consemneaza cateva cutremure devastatoare, cum ar fi cele din 1472 (care a provocat stricaciuni Manastirii Neamtului), din 9 august 1683 in nordul Moldovei (care a daramat case si biserici - Catedrala Suceava), din 1740 in Moldova, din 1790 in Banat, din 1802 (cand s-a daramat turnul Coltei), din 1838, 1894, 1912, 1913, 1940, 1977, 1988 etc.

I. Atanasiu imparte cutremurele din tara noastra in cutremure polikinetice (caracterizate printr-o zguduire initiala urmata de o serie de miscari succesive mai slabe) si monokinetice (caracterizate printr-o zguduire principala).

Cutremurele polikinetice provin din trei focare: danubiene (care isi au originea pe linia Varset-Moldova Noua), fagarasene (cu epicentrul in M-tii Fagaras) si pontice (cu epicentrul in apropierea coastei Marii Negre).

Cutremurele monokinetice provin din patru focare: moldavice (cu epicentrul in regiunea Vrancei), transilvanice (cu epicentrul in bazinul Transilvaniei), prebalcanice (cu focarul in Bulgaria) si banatice (cu focarul in sesul Banatului).

Liniile de sensibilitate seismica din Romania sunt: Moldova Noua - Sasca - Oravita, Turnu Severin - Tismana, Samarinesti - Tg. Jiu, Govora - Ocnele Mari - Horezu, Craiova - Bechet, Turnu Magurele - Caracal, Greaca - Bolintin - Gaiesti, Galati - Tulcea - Macin - Cernavoda si Cernavoda - Constanta.