Oprócz ruchu płyt tektonicznych, których skutkami są min. trzęsienia ziemi, w litosferze zachodzą także inne przemieszczenia – takie jak ruchy izostatyczny i epejrogeniczne.

Spis tematów (kliknij, aby przejść do wyboru tematów)


Wnętrze Ziemi

VI Ruchy litosfery

1. Trzęsienia Ziemi

Ruch płyt litosfery, wybuchy wulkanów i występowanie zapadlisk tektonicznych mogą spowodować pojawienie się trzęsienia ziemi. Trzęsienie ziemi to drgania skorupy ziemskiej, których przyczyną jest powstawanie naprężeń skorupy ziemskiej, a następnie ich rozładowywanie.

Ze względu na przyczynę, trzęsienia ziemi dzielą się na:

  • tektoniczne – 90% wszystkich trzęsień, efekt ruchu płyt litosfery (zwłaszcza kolizyjnego, a w drugiej kolejności przesuwczego), mają też największą siłę.
  • wulkaniczne – 7%, związane z erupcją wulkanu, najczęściej krótkotrwałe i o umiarkowanej sile.
  • zapadliskowe (zapadowe) – 3%, są skutkiem zapadnięcia się terenu np. stropu jaskini na obszarze krasowym lub innych próżni w skałach,  są wybitnie lokalne i bardzo słabe.
  • antropogeniczne – <1%, niezwykle rzadkie, wywołane działalnością człowieka np. potężnymi eksplozjami lub zapadnięciem się terenu nad kopalnią głębinową.

Większość trzęsień ziemi, mimo swojego gwałtownego przebiegu, powstaje bardzo powoli. Napierające na siebie płyty tektoniczne stopniowo zwiększają energię naprężeń skorupy ziemskiej. Gdy w końcu energia ta jest tak duża, że zostaje uwolniona, dochodzi do przesunięcia skał i powstania drgań, rozchodzących się jako fale sejsmiczne z prędkością nawet 25 000 km/h. Fale te dzielą się na:

  • Fale podłużne
  • Fale poprzeczne
  • Fale powierzchniowe

Pomiaru fal sejsmicznych dokonuje się za pomocą sejsmografów.

Schemat przebiegu trzęsienia Ziemi

Źródło: Własna edycja na podstawie: https://www.bbc.co.uk/staticarchive/c38a604ce13dbf17a843d11169483c305320d28b.gif

Najważniejszymi elementami trzęsienia ziemi są hipocentrum (ognisko trzęsienia ziemi) – miejsce powstania trzęsienia ziemi i uwolnienia jego energii oraz epicentrum – miejsce położone pionowo nad hipocentrum na powierzchni ziemi, gdzie siła wstrząsów jest najsilniejsza, a fale sejsmiczne docierają do tego miejsca najszybciej.

Trzęsienia ziemi nie występują w każdym miejscu na naszej planecie, a w niektórych są wręcz całkowicie nienotowane.

Mapa obszarów zagrożonych trzęsieni ziemi

Źródło: https://lh3.googleusercontent.com/proxy/3rV4s-k8IX7cey46FKoVLkfudRjReiNQ8X2VeUQXn9k_UFpZ_k5LWN_sivaZhLZ0DMB2jrWrT2AGYBqElVRg_4_7GaRsLHmK

Obszary na ziemi pod względem zagrożenia trzęsieniami ziemi dzielą się na:

  • sejsmiczne – obszary ciągłego zagrożenia, gdzie często występują trzęsienia ziemi i są one z reguły bardzo niszczycielskie. Są to głównie obszary na granicach płyt tektonicznych, w tym zwłaszcza w obrębie Pacyficznego Pierścienia Ognia.
  • pensejsmiczne – obszary o niewielkim zagrożeniu, gdzie występują czasami wstrząsy, zwykle o niewielkiej lub średniej sile. Są to obszary położone w pewnej odległości od granic płyt tektonicznych. Na skraju tej strefy leży większość obszaru Polski.
  • asejsmiczne – obszary całkowicie bezpieczne, wolne od jakichkolwiek trzęsień ziemi. Znajdują się najczęściej w głębi lądów lub oceanów, z dala od granic płyt tektonicznych.

Film obrazujący przebieg trzęsienia ziemi w Nepalu

Trzęsienia ziemi mierzy się w dwóch skalach:

  • Skala Mercallego – ma charakter zamknięty, 12-stopniowy. Kolejne stopnie w skali osiąga trzęsienie na podstawie spowodowanych zniszczeń.
  • Skala Richtera – otwarta, ale w praktyce ograniczona do 9,5 stopnia (silniejsze trzęsienia zdarzają się ekstremalnie rzadko). Wielkość trzęsienia (magnitudę) określa się na podstawie amplitudy drgań. Każdy kolejny stopień w skali to trzęsienie o 32-krotnie wyższej energii i 10-krotnie wyższej amplitudzie.

Skutki trzęsień ziemi są bardzo zróżnicowane. Słabe trzęsienia, mogą być całkowicie nieodczuwalne dla człowieka, odnotowane jedynie przez sejsmografy. Nieco silniejsze mogą powodować zakołysanie wody w szklance lub zadrżenie mebli w domu. Jednak trzęsienia o dużej sile mogą mieć katastrofalne skutki, takie jak:

  • Wywołanie fali tsunami (kliknij, aby dowiedzieć się więcej o tsunami).
  • Całkowite zniszczenie infrastruktury technicznej (budynków, rurociągów, linii energetycznych, wiaduktów i mostów) pewnych obszarów, a nawet zagłada całych miast.
  • Śmierć ludzi przewróconych na ziemię lub przygniecionych zniszczonymi konstrukcjami.
  • Lawiny i obsunięcia mas skalnych
  • Zmiany poziomów wód gruntowych i powstawanie okien hydrologicznych

Skutki trzęsienie Ziemi w Indonezji w 2018 r.

Źródło: https://cdn.theatlantic.com/thumbor/pPAoPPVxQUh5UM2baOpqkvAAaWQ=/1500×1039/media/img/photo/2018/10/photos-from-indonesias-devastating/s02_RTS23MDF/original.jpg

Niektóre trzęsienia potrafią być tak potężne, że zabijają nawet setki tysięcy osób, np. trzęsienie na Haiti w 2010 roku (7 w skali Richtera) zabiło ponad 220 tys. osób (według danych rządu Haiti nawet ponad 316 tys.). Wiele jednak zależy od stopnia przystosowania obszaru do zjawiska. Dla porównania silniejsze trzęsienie w Japonii w 2011 r. (9 w skali Richtera) doprowadziło do śmierci 16 tys. osób, a więc nawet 20-krotnie mniej.

Duże znacznie ma tutaj przygotowanie do wystąpienia zjawiska trzęsienia ziemi. W Japonii, dla której to zjawisko jest niemal codziennością, zastosowano wiele środków skutecznie chroniących zarówno ludzi jak i infrastrukturę. Należą do nich np:

  • Elastyczne materiały budowlane (żelbet), specjalne wzmocnienia fundamentów i stalowe wzmocnienia rdzenia konstrukcji budynków.
  • Powszechna edukacja w zakresie odpowiednich zachowań i wysoki poziom świadomości społecznej na temat właściwego zachowania.
  • Doskonała organizacja służb państwowych niosących pomoc ofiarom.

Japońskie drapacze chmur w czasie trzęsienia ziemi zamiast kołyszą się zamiast ulec zniszczeniu

Trzęsienia ziemi można także przewidywać. Sygnałami ostrzegawczymi są zjawiska wyprzedzające do których należą:

  • deformacje powierzchni ziemi
  • zmiana poziomu wody w jeziorach i studniach
  • zmiana poziomu ropy naftowej w szybach
  • wydobywanie się z litosfery radonu
  • niespokojne zachowanie zwierząt

2. Ruchy epejrogeniczne

To inaczej ruchy lądotwórcze, czyli prowadzące do powstawania nowych struktur kontynentalnych. Są to ruchy pionowe i powolne, obejmujące olbrzymie obszary i nie prowadzące do powstawania deformacji takich jak góry czy wulkany. Przyczynami są:

  • ruchy konwekcyjne magmy w płaszczu Ziemi.
  • naprężenia na granicach płyt tektonicznych.
  • przemiany materii na granicy astenosfery i litosfery.
  • zmiana poziomu wody wszechoceanu.

W wyniku ruchów epejrogenicznych część terenów ulega wydźwignięciu (ruchy wznoszące), a część obniżeniu (ruchy obniżające). W zależności od rodzaju ruchu, teren może zostać zalany przez wody morskie (transgresja morza), lub też uwolniony od wód morskich (regresja morza).

Przeciwieństwem ruchów epejrogenicznych są ruchy talasogeniczne (oceanotwórcze) – skutkujące obniżaniem lądów i przekształcaniem ich w ocean.

Przykładowy schemat ruchów epejrogenicznych

Źródło: https://geomatura.pl/images/rysunki/ruchy_ladotworcze.gif

3. Ruchy izostatyczne

Oprócz powstawania nowych lądów, czasami wydźwignięciu (lub zapadnięciu) ulegają lądy utworzone już wcześniej, z powodu ich przygniecenia lub uwolnienia od jakiegoś ciężaru. Najczęściej lądy zapadają się w wyniku obecności lądolodu (rzadziej z innego powodu np. przez koncentrację dużej ilości skał osadowych lub pojawienie się dużych zbiorników wodnych), i stają się one “wgniecione” w astenosferę. Po zaniknięciu lądolodu (lub innego czynnika – wyschnięcie zbiornika wód, erozja skał), uwolniona od jego ciężaru litosfera dąży do równowagi grawitacyjnej, przez co przygniecione lądy powoli wracają do pierwotnego położenia pionowego. Ruchy izostatyczne w przeciwieństwie do epejrogenicznych, nie są skutkiem procesów zachodzących pod ziemia (endogenicznych), ale na jej powierzchni (egzogenicznych). Proces “wynurzania” lądu może trwać nawet kilkadziesiąt tysięcy lat. Jednocześnie najczęściej wraz z wnoszeniem się niektórych obszarów, inne ulegają obniżeniu.

Schemat ruchu izostatycznego spowodowanego pojawieniem się i zanikiem lądolodu

Źródło: http://web.arc.losrios.edu/~borougt/IsostaticReadjustment.gif


Do najbardziej znanych przykładów występujących współcześnie ruchów izostatycznych należą:

  • Skandynawia i okolice Zatoki Hudsona – uwolnione z pokrywy lądolodu plejstoceńskiego wypiętrzają się z prędkością nawet do 10 mm na rok. Od czasu zaniku pokrywy lodowej, centralna część Skandynawii podniosła się już o ponad 200 metrów.
  • Antarktyda jest obszarem zapadniętym przez obecność lądolodu o grubości 3-4 km. Szelf kontynentalny jest o 300 metrów głębiej niż w innych miejscach na Ziemi, w wyniku wygięcia skorupy ziemskiej.
  • Okolice Wielkiego Jeziora Słonego w USA wypiętrzyło się w wyniku zaniku dużego jeziora Bonneville (skutek zmian klimatycznych). Wysokości zmieniły się o około 60 metrów.

Mapa występownia ruchów izostatycznych (prędkość ruchu w milimetrach na rok)

Źródło: http://cdn.antarcticglaciers.org/wp-content/uploads/2012/09/milne_shennan_fig11.png