Od světových zemětřesení k západočeským zemětřesným rojům
Josef Horálek Geofyzikální ústav Akademie věd České republiky Seismické oddělení
Vývoj kontinentů na Zemi Pohyb kontinentů - kontinentální drift, A. Wegener, 1912, F.B. Taylor, 1912.
http://jan.ucc.nau.edu/~rcb7/
Desková tektonika
www.usgs.gov
Desky se pohybují rychlostí ̴ 1-10 cm/rok, nejvyšší rychlost vykazuje Pacifická deska. V průměru se litosférické desky pohybují rychlostí růstu nehtů na rukou.
Základní schéma pohybu tektonických desek
rozpínání oceánského dna extense; trhlina je neustále vyplňována magmatem
subdukce - podsouvání litosférické desky, křehký materiál se dostává do hloubky několik stovek km
Velký rozdíl teplot uvádí do pohybu hmotu uvnitř Země, vzniká tzv. konvekční proudění, které způsobuje vzájemný pohyb litosférických desek. Pohybující se litosférické desky na sebe vzájemně silově působí. Když se oddalují vzniká tah, naopak když na sebe tlačí vzniká tlak ⇒ v horninách vzniká napětí .
Výskyt zemětřesení ve světě
75 - 80% seismické energie na Zemi se uvolňuje v tzv. Cirkum-pacifické zóně, 15-20% ve Středomořsko-transasiatické zóně, 5-7% oceánské hřbety, 1-2 % veškeré seismické energie na Zemi se uvolňuje uvnitř tektonických desek
Výskyt zemětřesení ve světě –stav září 2014
Výskyt zemětřesení ve světě – současný stav
Ročně vzniká asi 50 tisíc zemětřesení M > 3.5. Průměrně vzniká jedno ničivé zemětřesení ročně; kromě toho asi 140 silných a 800 středních zemětřesení. Při těchto zemětřeseních (pokud se vyskytují v obydlených oblastech) vznikají značné ekonomické škody i ztráty na životech. Nejsilnější instrumentálně zaznamenaná zemětřesení: Chile, 1960, M = 9.5; 2010 M = 8.8; jv. Asie, 2004, M = 9.1; Japonsko 2011, M = 9.1; Aljaška, 1964, M = 8.7. Zemětřesení M = 9.5 v Chile 1960 vyzářilo během několika minut ekvivalent roční spotřeby energie v USA.
Zemětřesení ve světě • 90% jsou zemětřesení tektonická , 10% připadá na zemětřesení vulkanická a zemětřesení indukovaná lidskou činností (důlní otřesy, podzemní exploze), • Co se týče uvolněné seismické energie, více než 99% připadá na tektonická zemětřesení. • Hloubky ohnisek zemětřesení od několika km až do 700 km. • Více než 85% celkové seismické energie na Zemi se uvolňuje v hloubkách od 0 do 60 km - mělká zemětřesení. Pouze asi 3% zemětřesení se vyskytují hlouběji než 300 km. V tohoto ohledu je příroda dosti nemilosrdná, protože mělká zemětřesení (blízko zemského) mají nejničivější účinky.
Nutným předpokladem pro vznik zemětřesení je aktivní zlom, na kterém dochází k pohybům.
Zemětřesení je střižný proces - na zlomové ploše dochází k porušení horniny střihem. Vzniká trhlina, která se šíří po zlomu, přitom se vyzařují seismické vlny. V Zemi převládá tlak. V hloubce ≈ 15 km je tlak cca 400 Mpa. Kdyby byl v zemské kůře a svrchním plášti rozložen litostatický tlak rovnoměrně - podobně jako v kapalinách, nemohlo by vzniknout zemětřesení - střih na zlomové ploše. Silové působení litosférických desek + pomalé vzájemné pohyby horninových bloků ⇒ nerovnoměrné rozložení tlaku v zemském tělese, vzniká napětí. Pro vyvolání zemětřesení na vhodně orientovaných plochách postačuje rozdíl největšího a nemenšího tlaku σ1 – σ2 ≈ 40 MPa.
Schéma vzniku zemětřesení
z hypocentra zemětřesení se šíří mechanické vlnění P-vlna: nejrychlejší, pohyb ve směru šíření S-vlna: pomalejší, pohyb kolmo na směr šíření nešíří se kapalinou
Světová zemětřesení Chile 16.9.2015 16:22:54 UTC magnitudo 8.3
Zemětřesné roje Specifický typ seismicity, kdy se akumulovaná deformační energie na zlomu uvolňuje postupně v sérii velkého množství slabších zemětřesení a ne v typické podobě „silný hlavní otřes + série slabých dotřesů“ (? díky přítomnosti fluid v zemské kůře?)
Roj 2008 – více než 25 000 slabých zemětřesení během jednoho měsíce
Seismogram 10. 10. 2008
Kde se zemětřesné roje vyskytují a jak bývají silné? Prakticky po celém světě, na styku litosférických desek i uvnitř kontinentů. Příklady: Japonsko, Yellowstone USA, Nový Zéland, Island, Havajské ostrovy, Řecko, Itálie ….. Jsou typické pro vulkanické, postvulkanické a geotermální oblasti, a pro oceánské hřbety Nejsilnější rojová zemětřesení jen výjimečně přesahují magnitudo 5.5
Zemětřesný roj na Islandu spojený s vulkanismem Bárðarbunga, srpen 2014 – květen 2015 70 otřesů s magnitudem větším než 5.0
Zemětřesné roje v západních Čechách Motto:
Z. Kukal, ČGS a MF, 2010
„Všechny důmyslné a důležité věci jsou již vymyšleny, teď je na nás abychom se se je pokusili znovu promyslet“ Johann Wolfgang Goethe
Johann Wolfgang von Goethe (1749 – 1832) byl nejen básník, spisovatel a filozof, ale i vynikající přírodovědec, který se zabýval oblastí západních Čech – studoval vyhaslou sopku Komorní Hůrka u Františkových Lázní se záměrem vyřešit spor mezi zastánci plutonické a neptunické teorie vzniku Země (horká vs. studená Země)
Historie pozorování zemětřesných rojů v západních Čechách sahá až do v 2. poloviny 19. století, kdy započal regulérní výzkum zemětřesení v Rakousko-Uherské monarchii. Komise pro zemětřesení Akademie věd ve Vídni v roce 1895 ustanovila pro oblast západních Čech „profesionální“ pozorovatele, nejvýznamnější z nich: Prof. Friedrich Becke (1896 – 1898) Dr. Josef Knett (1901 – 1914)
→
C. H. Credner, profesor univerzity v Lipsku studoval zemětřesné roje a pravděpodobně poprvé použil termín Schwarmbeben - zemětřesný roj k popisu zemětřesné aktivity v západních Čechách v roce 1875.
Seismické stanice v Rakousko-Uherské monarchii v letech 1897-1914
1 – Ljubljana (1897) 2 – Kremsmünster (1899) 3 – Trieste (1898) 4 – Lvov (1899) 5 – Wien (1899) 6 – Pula (1900) 7 – Gorje (Bled, 1902) 8 – Příbram (1903) 9 – Kraków (1903) 10 – Graz (1905) 11 – Cheb (Eger, 1908) 12 – Sarajevo (1908) 13 – Rijeka (Fiume, 1901) 14 – Ógyalla (Hurbanovo, 1902) 15 – Budapest (1902) 16 – Temesvár (1905) 17 – Zagreb (Agram, 1906) 18 – Kalocsa (1905) (#) - year of establishment
Již v 1. polovině 20th století byly zemětřesné roje v západních Čechách a v saském Vogtlandu dobře známým fenoménem
J. Kafka: Zemětřesení. Edice Dalekohled, četba pro každý věk i stav, 1909
1929
“… v posledních desetiletích jsme tady měli zemětřesení v letech 1875, 1880, 1883, 1884, 1888, 1889, 1892, 1893, 1894, 1896, 1897, 1900, 1901, 1903, 1908, 1909, 1914 and 1921. Avšak co lidská paměť sahá, zemětřesení žádné vážné škody v této oblasti nezpůsobilo.” “… epicentra jsou vždy mezi Graslitz, Asch, Bramberg a Markneukirchen “.. zemětřesné vlny se šíří přes velkou oblast; zemětřesení z naší oblasti byla někdy cítit i v Lipsku, Erfurtu, Regensburgu. Otřesy jsou rozprostřeny na teritoriu větším 2000 čtverečních kilometrů.”
“... zemětřesení v Krušných Horách jsou tektonického původu, to znamená, že souvisí s horotvorným uspořádáním, a ne - jak by se mohlo předpokládat - s vulkanismem.” “.. to, že stav dešťových srážek tady hraje nějakou roli (tj. při vzniku zemětřesení) mají za to místní obyvatelé již dlouho ..” “.. Soustavné zkoumání zdejších zemětřesení započalo v roce 1875 a dnes (tj. v1929) je naše oblast v tomto ohledu nejlépe prozkoumanou oblastí ve střední Evropě..”
Zemětřesný roj 1985/86 byl nejsilnější zemětřesnou aktivitou na našem území za posledních 100 let a jeden z nejsilnějších v novodobé historii. Dvě nejsilnější zemětřesení měla magnituda 4.6 a 4.2 Tento roj odstartoval novou éru geovědního výzkumu a seismických pozorování v západních Čechách Roj 1985/86 byla de facto první silnější zemětřesná aktivita v západních Čechách a Vogtlandu, která byla zaznamenaná instrumentálně. Dočasná stanice Vackov zřízená v průběhu roje 1985/86. Seismometry byly umístěny ve studni, která ztratila vodu v důsledku roje. Jedná o první digitální seismickou stanici v západních Čechách.
Seismické stanice WEBNET První stanice Nový Kostel (NKC), 1989 Druhá stanice Skalná (SKC), 1991 Současný stav: 13 stálých stanic připojených na internet - přenos v reálném čase na TV Zelená Hora u Chebu 11 autonomních stanic - stahování dat v terénu Informace o stanicích najdete na www.ig.cas.cz (hledej WEBNET)
Nový Kostel - NKC
Seismiká aktivita v západních Čechách za posledních 30 let Trvání [dny]
Počet zaznamenaných zemětřesení]
Charakter
MLmax
1985/86
70
8000 mML>0.5
roj
4.6
1997
20
1800
roj
3.0
2000
125
25000
roj
3.2
2008
70
25000
roj
3.8
2011
120
> 25000
roj
3.7
2013
20
1500
mini-roj
2.4
2014
14
4000
3 standardní zemětřesení
3.6 4.5 3.5
background: 1997-2014
-
8000
2.0
Ohniska zemětřesení v západních Čechách a Vogtlandu Seismická aktivita od roku 1991
Saxony
NK W-Bohmia (Czech Rep.) Bavria
Několik ohniskových oblastí Nejaktivnější je oblast Nového Kostela (NK), asi 95 % celkové uvolněné seismické energie za posledních 30 let Pás ohnisek ve směru sever-jih 10 x 7km Hloubky ohnisek: 5 - 22 km v celé oblasti západní Čechy-Vogtland 6 - 13 km v oblasti Nového Kostela
Rozložení hloubek v celé oblasti
Rozložení hloubek v oblasti NK
Porovnání rojů 2008 a 2011
Rozložení ohnisek zemětřesení v hlavní ohniskové oblasti Nového Kostela
Zvuky zemětřesení P vlna
S vlna
Informace online
www.ig.cas.cz (hledej WEBNET)
Zobrazení ve 3D – Google Earth
Děkuji za pozornost Mit dem Wissen auch wächst der Zweifel (S poznámím také narůstají i pochybnosi) Johann Wolfgang Goethe
