SZEIZMOMÉTERREL A VILÁG LEGMÉLYEBB HEGYEI NYOMÁBAN
SZÖVEG: HETÉNYI GYÖRGY
FOTÓ: HEILING ZSOLT
TIBET TETÔTÔL TALPIG
A világ teteje Nepál és Tibet határán húzódik. Ázsia e vidékeit a földrajzi expedíciók csupán száz éve térképezték fel, a legmagasabb hegycsúcsokat pedig bô fél évszázada hódította meg az ember. De mit rejt a Föld mélye? Mitôl lehetnek ekkorák ezek a hegyek? A hinduk és a buddhisták erre is tudják a választ: ezek az istenek lakhelyei. A természettudomány azonban minduntalan kézzelfoghatóbb magyarázatokat keres. Az már tisztázott, hogy az indiai szubkontinens, miközben felgyûri a Himaláját, a mélyben eltûnik, de hogy milyen mélyre és milyen messzire jut, sokáig nyitott kérdés volt. A geofizikusok által a Föld kérgének szerkezetérôl létrehozott legújabb kép nem csak erre a kérdésre ad választ, hanem arra is, milyen a Himalája és a Tibeti-fennsík gyökerének szerkezete, és miféle folyamatok vezettek képzôdéséhez
Tibetben a viszonylag ritka szabad vízfelületen a világ legmagasabb hegyei, a Csomolungma és a Cho-Oyu tükrözôdnek — de meddig ér a valódi gyökerük? 6
A FÖLDGÖMB
2009/5
TIBET
7
A
A repülôtérre – és sokszor a nepáli hétköznapokra is – jellemzô káoszból egy vörös hajú, körszakállas amerikai srác húz ki, ô a nemzetközi program három évre Nepálba települt két tagja közül az egyik, másodéves egyetemista. A fôként amerikai kutatók rendszeres, de rövid jelenlétén kívül, valamint a nepáli és kínai munkatársakon túl ezen a két fiatalon múlik a kutatás terepi részének sikeressége. Feladatuk az ideiglenesen kihelyezett mérôállomások rendszeres felkeresése, ahol a mûszerek helyes mûködését ellenôrzik és
begyûjtik az adatokat. Egy-egy szervizút bô két hónapig tart, majd pár hét szünet, vagyis hegymászás, túrázás következik – egyikük épp akkor érkezett vissza egy Mongóliát jakon átszelô túráról –, és kezdôdik elölrôl a munka. Egy ilyen szervizúthoz csatlakozom én is, melynek során Nepálból a Tibet déli részén lévô mérôállomások felkeresésére indulunk. Kutatómunkám fô feladata a begyûjtött adatok számítógépes feldolgozása és értékelése abból a célból, hogy betekintést nyerjünk a világ legmagasabb hegyei alá.
FOTÓ: GOOGLE EARTH
FOTÓ: EXTERRA
FOTÓ: HETÉNYI GYÖRGY
REPÜLÔN KAPOTT ÚJSÁG FEJLÉCÉN EZ ÁLL: „Monday, October 11, 2004 / Sha’baan 27, 1425 AH” – félreérthetetlen jeléül annak, hogy magam mögött hagytam a nyugati világot. Ezen és az engem foglalkoztató Hi-CLIMB (Himalayan-Tibetan Continental Lithosphere in Mountain Building – A himalájai-tibeti szárazföldi kôzetlemez és a hegységképzôdés) expedíció céljain merengek, amikor éles kanyar és hirtelen süllyedés után sok apró, színes ház és zászló között Nepál fôvárosában, Katmanduban landolunk.
A Tsangpo a Himalájától északra eredô nagy folyó, a Brahmaputra felsô folyása. Madártávlatból meglepô látvány tárul a szemünk elé: a vízfolyás fonatos szerkezetû, amit elsô gondolatra alföldi területek sajátosságának tarthatnánk. Ám valójában e rajzolat igen gyakori a szárazabb magashegységek és fennsíkok területén is, mindenhol, ahol az elszállítandó hordalék mennyisége nagyobb, mint amit a vízfolyás egyszerre meg tud mozgatni
8
A FÖLDGÖMB
2009/5
A Himalája Ázsia leglátványosabb éghajlatválasztó vonulata. A fôgerinctôl északra fekvô száraz területek lejtôi aprózódott törmelékbe temetkeznek. A kôtörmelék az itt épp 4800 m-en húzódó völgytalp felé mozog. Az ösvények eltûnnek, az elôrejutás igen problémás TIBET
9
Hová tûnik India? A kutatás számos feladata közül az egyik legfontosabb annak tisztázása, milyen sorsra jut az Indiaikôzetlemez? Ma már közismert, hogy a Föld legkülsô, vékony, szilárd héja a kéreg, ez alatt pedig a földköpeny helyezkedik el. A kéreg, valamint a köpeny legfelsô, szilárd része együtt alkotja a litoszférát, vagyis a kôzetburkot, amely néhány pikkelyre szakadva borítja bolygónk felszínét. Ezek a pikkelyek – a kôzetlemezek – a Föld felszínén úsznak, helyenként egymástól távolodva, másutt egymás mellett elcsúszva, gyakran pedig egymás alá bukva. A kéreg „vékonysága” alapesetben 35 km, a lemezek mozgási sebessége pedig hajunk növekedési ütemével vetekszik, vagyis évente mindössze néhány centiméter. Amennyire lomhának tûnik a lemezek vándorlása, olyan katasztrofális következményekkel járhat.
Ez az évi pár centiméter elegendô ahhoz, hogy két kôzetlemez éveken, évtizedeken át tartó egymásnak feszülése akkora feszültséget halmozzon fel, amelynek hirtelen kioldásakor többméteres elcsúszás és pusztító erejû földrengés következhet be. Ázsia középsô részén az említett folyamatok igencsak aktívak. Két nagy lemez találkozik: India dél felôl Eurázsiának ütközik, és a felszínen felgyûri a Himaláját – mégpedig erôs földrengések kíséretében. De mitôl nônek magasabbra ezek a csúcsok, mint más földi hegységekben? És mitôl maradhat fent a Nyugat-Európa méretû Tibeti-fennsík átlagosan 5000 méteren? A vízben úszó jéghegyekhez hasonlóan a felszín fölé emelkedô hegyeknek is van gyökere: a kevésbé sûrû kéreg a földköpeny helyébe lépve megvastagszik. Tibetben több mint duplájára, nagyjából 80 kilométer vastagra hízott. A jelenséget sokan sokféleképpen próbálták már magyarázni, de csak abban értettek egyet, hogy India eltûnni látszik a
Himalája alatt. A kôzetlemez további sorsával kapcsolatban erôsen megoszlanak a vélemények. A nézetek sokfélesége, az idôrôl idôre felbukkanó új teóriák (vagy éppen egy régi elmélet új mérésekkel történô alátámasztása) egyáltalán nem meglepô: a felszínrôl a mélybe irányuló megfigyelések ritkák, és többnyire felbontásuk sem ideális. A mi expedíciónk éppen ilyen új és pontosabb eredményeket megcélozva érkezett a térségbe, és helyezte ki mérôállomásait. Az újdonság pedig ab-
ban rejlik, hogy minden eddiginél sûrûbben és hoszszabban sikerült méréseket végezni, amelynek eredményeként elsô ízben kaphattunk folytonos, a Himalája hegyláncát és Tibet déli részét átszelô, nagy felbontású képet a mélyben húzódó szerkezetekrôl és az ott zajló folyamatokról. Így azon túl, hogy közvetlen információt nyertünk az Indiai-kôzetlemez további sorsáról, közvetve a Nepál és Észak-India sûrûn lakott vidékeit sújtó nagy erejû földrengésekrôl is pontosabb képet kaphattunk.
FOTÓ: HETÉNYI GYÖRGY
AZ EVEREST ÉSZAKI ALAPTÁBORA MELLETT, 5154 m-EN LÉVÔ T0030 JELÛ MÉRÔÁLLOMÁS SZERVIZELÉSE A csúcsot mind Nepálban, mind Tibetben, vallástól függetlenül istennôként tisztelik, aki, úgy tûnik, erôsen védi a hegy titkát: az állomás minden alkalommal a szervizelés után pár órával leállt...
ALÁBUKÁS
EGYENLETES MEGVASTAGODÁS
ALÁÉKELÔDÉS
Kéreg
Kéreg
Kéreg
Kéreg
Kéreg
Köpeny
Köpeny
Köpeny
Köpeny
Köpeny
Kéreg
A földkéreg jelentôs megvastagodását megmagyarázó fontosabb elméletek két kôzetlemez ütközése esetén 10
A FÖLDGÖMB
2009/5
TIBET
11
FOTÓ: HEILING ZSOLT
Nepál és Tibet minden szempontból összetett, rejtélyes és kevéssé ismert világok. Míg azonban elôbbi a Himalája déli lejtôin és völgyeiben fekvô, sûrûn lakott vidék, népcsoportok és vallások színes egyvelege, utóbbi a hegységen túli hatalmas, kietlen és szinte lakatlan fennsíki terület. A Himalája valódi, éles választóvonal: olyan gátszerû fal, amely különbözô éghajlatú, vízrajzi adottságú, domborzatú, növényzetû és eltérô vallású, életmódú térségeket különít el egymástól. A kívülálló számára mindkét régió írása olvashatatlan, de nem ez az oka viszonylagos ismeretlenségüknek, hanem a terep- és geopolitikai viszonyok okozta elzártság. Nepálban az ôsz közepén még nyárias az idô, meleg nappalokkal és csak enyhén hûvös éjszakákkal. A nyáron monszun áztatta térség növényzete dús és zöld, a laposabb területeken színes ruhába öl-
tözött emberek mûvelik a rizsföldeket. Katmanduban az élet megállíthatatlanul folyik, mindenki siet valahová, cipel valamit, vagy éppen harsányan vitatkozik. Az utakon leírhatatlan a káosz, ennek fô oka a jelzôlámpák és a közvilágítás hiánya. Az ellentmondások városa: a gyönyörû vallásos helyek és szimbólumok között az utcán térdig járunk a szemétben, a tisztán öltözködô emberek nem túl tiszta helyen laknak, az ízletes és változatos konyha ételeinek alapanyagait csak gyanús helyrôl lehet beszerezni. A szegénység kézzelfogható; az infrastruktúra fejletlen, az ideiglenes megoldások (pl. villanyvezetékek) láttán elképzelni is rossz, mi lenne itt egy erôs földrengés után... Tibetben teljesen más világ fogad. A levegô rendkívül száraz és hideg. Napsütésben és szélmentes helyen jó esetben is csak néhány fokkal lehetett fagypont felett a hômérséklet. A fennsíkra érve a víz (egy-két
nagy folyót és sós tavat kivéve) és vele együtt a növényzet minden nyoma megszûnik, és néha úgy tetszik, az emberek is eltûntek. Alkalmi szállásadóinknál mindenütt ugyanazt a zsíros levest esszük, ezen a vidéken nincs se termôföld, se belterjes állattenyésztés. Szinte csak jakhúst lehet enni, kamionon ideszállított tésztával együtt megfôzve. A fényképeken gyönyörû, a valóságban színes, de zordan kopár hegyek és tájak uralják ezt a hatalmas, mintegy 25 magyarországnyi területet. Fölöttünk 3000–4000 méterrel meg-megjelennek a Himalája havas csúcsai. Az utak jobb esetben murvásak, rosszabb alkalommal nagyobb köveket, sziklákat, földcsuszamlásokat kerülgetünk. Ez az úgynevezett Friendship Highway-re (Barátság-országút) is igaz, ami Katmandutól Lhászáig, Tibet fôvárosáig mintegy 1100 kilométeren át vezet. Ennek mentén haladunk, és keressük fel mérôállomásainkat, néha – külön engedéllyel – le
is térve a fôútról, ahova turista nem igazán teheti be a lábát! Itt érnek talán a legmegdöbbentôbb élmények: bôrünk fehérsége miatt bámul ránk egy-egy pici falu lakossága, egy még meghagyott kolostorban a közös nyelv hiánya ellenére nagy nevetésbe kezdünk, ahogy pár átlagos termetû srác mellénk áll összeméredzkedni, magasságban, cipôméretben. Shigatsébe, Tibet második legnagyobb városába érve aztán a kínai jelenlét egyértelmûen elôtérbe kerül: gyorséttermek, gyorsan felhúzott „modern” kockaépületek és nyilvánosházak között keresi útját az ember, és csak a kosz és a szennyvíz emlékeztet Katmandura, amelynek mindennapos káosza már-már hiányzik. A kínaiak katonás rendû adminisztrációja többször kényszerít tétlen várakozásra, bôven van hát idô gondolkodni tudományról és arról, hogy tulajdonképpen miért is jöttünk ide, mit és hogyan keresünk?
A HASONLÓSÁG CSAK LÁTSZÓLAGOS: míg a katmandui utcakép (balra) a nap egy csendesebb szakában készült, addig egy tibeti faluban (jobbra) csúcsforgalom van. A képeken jól látszik a nepáli fôváros káosza, illetve a fennsíkon uralkodó kopár hegyek vonulata
FOTÓ: HEILING ZSOLT
Éles kontraszt
Utunk fô célja a mérôállomások felkeresése, amelyek segítségével – egy orvosi ultrahanghoz részben hasonlóan – a Föld belsejébe szeretnénk „nézni”. Egy-egy állomás központi eleme a szeizmométer, ami – kicsit leegyszerûsítve – három, egymásra merôleges, rendkívül érzékeny, a földfelszín legapróbb mozgásait is érzékelni képes rugó. Vevôkészülékként mûködnek, amelyekkel a Földön áthaladó, távoli földrengések gerjesztette rugalmas hullámokat „hallgatjuk”. A hullámokat tudományos szempontból többféleképpen lehet hasznosítani, feldolgozni; mi azokkal dolgozunk, amelyek az állomások alatt húzódó fontosabb kôzetréteghatárokon nem csak megtörnek, hanem át is alakulnak másfajta, az eredetihez képest lassabban terjedô hullámokká (l. a keretes részt!). E hullámok késési idejébôl lehet képet alkotni arról, milyen vastag Tibet gyökere és milyen a fennsík alatt a földkéreg szerkezete. Három év alatt több mint 3000 „használható” földrengés küldött hullámokat a mintegy 225 állomáshelyre, ami összesen 200 ezret is meghaladó hullámformát eredményezett. Ebbôl csak a legzajmentesebb 10 ezerrel foglalkoztunk, ezek aprólékos feldolgozásával állítottuk elô azt a nagy felbontású szelvényt, amelyen 800 km hosszúságban lehet követni az Indiailemez sorsát és Tibet belsô szerkezetét. Mindezen képalkotási számítások, sôt az egész mérési expedíció is meglepôen hosszadalmas dolog, és egy-egy részfeladat megoldása közben az ember néha elfeledkezik a keretrôl. Egy ekkora kutatási tervre pályázatot írni és elegendô pénzt kapni évekig tart. Aztán még egy év a mérômûszerek kölcsönzésének elintézése, majd jön a három év terepi mérés. Az adatok begyûjtése után következhet azok eltárolása, amely szintén nem hétköznapi feladat. A feldolgozás hónapjai talán a legszürkébbek: nincs vadregényes és lenyûgözô táj, csak a képernyô és a billentyûzet. Végül azért a finisben érezzük, hogy
eljött a legizgalmasabb fázis! Új képet láthatunk a Föld belsejérôl. Az új kép pedig – akárcsak a táj – lenyûgözô. A mérôállomások kihelyezési sûrûségének köszönhetôen igazán nagyszerû és részletes látványban van részünk. Az Indiai-lemez nagy területe valóban a Himalája alá bukik, de a könnyebb felsô kérge és a nehezebb alsó része külön sorsra jut. A felsô feltorlódik az Ázsiával való ütközés közben, és felgyûri a Himalája tömegét. A kéreg alsó fele azonban sokkal messzebbre jut! Nem vastagodik meg, nem süllyed le végleg: a Himalájától északra, kicsit mélyebben újra vízszintes helyzetbe kerül, és még 200 km-en át a Tibeti-fennsík alá ékelôdik. Alatta a földköpeny felsô része is legalább ilyen messzire jut, vagyis az Indiailemez ezen a hosszúsági fokon Tibetnek mintegy fele területét foglalja el a mélyben! A kéreg aláékelôdése tisztán látszik a képeken, és ennek segítségével korábbi, rosszabb felbontású képeket is átértékelhetünk. Ezeket egybevetve pedig egyértelmûen látszik, hogy az Indiai-kôzetlemez jelenlegi északi pereme a Himalája ívét követi ugyan, de annak déli szegélyétôl 450 km-rel északabbra, a Tibeti-fennsík alatt található. Ezek „csupán” a képbeli eredmények, de jelentôségük sokkal nagyobb horderejû. Segítségükkel a Tibeti-fennsík keletkezésével kapcsolatban leszögezhetjük, hogy az egyenletes – és egyenletesen lapos – felszínt eltérô folyamatok hozták létre a fennsík két felén: délen India aláékelôdése, északon nagy léptékû kéregvastagodás, gyûrôdés révén. Modellszámításokból az is kiderül, hogy a meghajlított Indiai-kôzetlemez hidegsége és ridegsége fontos szerepet játszik abban, hogy a Himalája égig érô magasságát fenntartsa. Egy másik modell arra is magyarázatot ad, miért nem szélesebb a Himalája hegylánca, miért folytatódik inkább fennsíkban és viszonylag alacsonyabb vonulatokban a hegyvilág: Tibet alatt a mélyben, a „jéghegy” legalján olyan folyamatok mennek végbe, amelyek során a kôzet sûrûbbé válik, és ezáltal az ottani jéghegy csú-
csa a Himalájánál kevésbé emelkedik a felszín fölé. A képen látottaknak gyakorlati jelentôsége is van. Teljes hosszában kirajzolódik az a felület, amelynek mentén India a Himalája alá csúszik az évmilliók során. Ez pedig a nagy erejû földrengések kipattanási övezete. A veszélyeztetettség becsléséhez persze még más adatokra és sok modellszámításra is szükség van, de ezen a téren is elértünk egy alapvetô eredményt, amelynek segítségével választ tudunk adni arra, hol, milyen mélységben várható földrengés.
Visszatekintés Nepálban és Tibetben járva, a terepi mûszereket figyelve még csak találgathattuk az elôbbi sajátosságokat, jellemzôket; figyelmünket inkább egyegy szebb hegy, tájkép vagy megoldandó technikai probléma kötötte le. Most, utunkat végigjárva, a méréseket, számításokat elvégezve elmondhatjuk: „benéztünk” a hegyek alá. És hogy miért érdekes mindez? „… mert ott van” – kölcsönözhetnénk Edmund Hillary, a Mount Everestet elsôként meghódító hegymászópáros egyik tagjának szavait. De fôként azért különleges, mert szabad szemmel láthatatlan dolgokat jeleníthettünk meg – mert fúrja az ember oldalát a kíváncsiság, hogy hogyan mûködik a bolygó, amelynek felszínén él – mert szeretné tudni, mivel kell számolnia, ha nepáli földrengésveszélyrôl beszél – a gyönyörû tájat, a kedves embereket felidézve már ezért megéri kutatni.
HULLÁMTERMÉSZET A szilárd testekben alapvetôen kétfajta hullám terjed: egy gyorsabb, úgynevezett P-hullám és a lassabb S-hullám. A különbség a két hullámtípus között a részecskék rezgésének iránya a hullám haladási irányához képest. Ez az oka a terjedési sebességük közti különbségnek is. A P-hullám a haladás irányával párhuzamos összenyomódások és tágulások útján terjed, ezért lökéshullámnak is hívják. Az S-hullám oldalirányú mozgással halad, kígyózik elôre, ezért nyíróhullámnak is nevezik. Ha egyegy hullám elér egy réteghatárt, ott nem csak a sebessége változhat meg, hanem energiájának egy kis része is átalakulhat a másik fajta hullámterjedési módba. Ezt a jelenséget használtuk ki kutatásunk során is. Egy távoli földrengésbôl elsôként a gyorsabb P-hullámok érkeznek az állomás alá, ám az utolsó — és egyben számunkra legfontosabb — réteghatárokon bekövetkezik az átalakulás. A hullám egy része P-hullámként, gyorsabban érkezik a mérôállomáshoz, míg az átalakult, lassabb S-hullámot némi késéssel észleljük. A késés nagyságából („késési idô”) és a hullámterjedési sebességekbôl pedig könnyen kiszámítható a hullámátalakulást okozó réteghatár mélysége. mérôállomás
lassú hullám
felszín
mélység
Kép a mélyrôl
gyors hullám
réteghatár a rezgés iránya
Nepálból érkezve az elsô, 5000 m feletti hágó a Tibeti-fennsíkra való megérkezést jelenti. A hely nem csak a ritka levegô miatt lélegzetelállító, hanem fôként az elôbukkanó Himalája-panoráma okán
l olró táv kezô r é e b llám hu
távolság
FOTÓ: HETÉNYI GYÖRGY
14
A FÖLDGÖMB
2009/5
TIBET
15
