Nowe dane sejsmiczne o wstrząsach tektonicznych
Każdego miesiąca ziemia trzęsie się mniej więcej 80.000 razy. W czasie, kiedy czytelnik zapoznaje się z tym artykułem, gdzieś właśnie ma miejsce trzęsienie ziemi - z częstotliwością 2 trzęsień na minutę. Na szczęście jednak wiele z nich pozostaje niewykrytych, gdyż występują w odległych obszarach lub mają tak małe magnitudy, że są praktycznie niezauważalne. Teraz, w ramach nowych badań europejskich, prowadzonych pod kierunkiem Instytutu Technologii w Karlsruhe (KIT), Niemcy, analizowane są te subtelne dudnienia sejsmiczne, które mają dać nam wskazówki o zachowaniu wszelkiego rodzaju trzęsień ziemi, w tym tych bardziej niszczycielskich, które występują na mniejszych głębokościach. Badane dudnienia zaliczają się do wstrząsów tektonicznych, czyli mniej niebezpiecznej formy aktywności sejsmicznej, która zachodzi na znacznie większych głębokościach rdzenia Ziemi niż pustoszące trzęsienia, które występują znacznie bliżej jej powierzchni. Jedną z głównych różnic między wstrząsem a trzęsieniem jest wywoływanie przez to pierwsze stosunkowo słabych wstrząsów gruntu, które nie wymagają niezwłocznej reakcji. "Zarówno trzęsienia ziemi, jak wstrząsy mają taką samą przyczynę. Są następstwem względnego ruchu powierzchni uskoków, który jest wynikiem ruchu płyt tektonicznych" - wyjaśnia sejsmolog dr Rebecca Harrington, która kieruje grupą badawczą przy KIT. "Podczas gdy trzęsienia ziemi w naszym ośrodku badawczym w Kalifornii zazwyczaj występują na głębokości do 15 km pod powierzchnią, sygnały wstrząsu tektonicznego są generowane na głębokościach od około 15 do 35 km". Niewiele wiemy o wstrząsach tektonicznych, gdyż zostały odkryte dopiero dekadę temu. Ta luka w wiedzy skłoniła naukowców z KIT do zgromadzenia danych sejsmicznych o wstrząsach tektonicznych w Kalifornii, które są obecnie analizowane w celu lepszego poznania tego stosunkowo nowego zjawiska sejsmicznego. Chociaż sejsmologowie przyznają, że pozostała jeszcze długa droga do opanowania umiejętności przewidywania trzęsień ziemi, to udoskonaliliśmy jednak naszą umiejętność szacowania zagrożenia stwarzanego przez trzęsienia ziemi, poznając, co się dzieje na uskoku w czasie zdarzenia sejsmicznego. Zdaniem dr Harrington badania naukowe nad wstrząsami tektonicznymi mogą odgrywać istotną rolę w poznaniu zachowań uskoków: "Niewiele wiemy o tym, co się dzieje na uskoku w chwili pęknięcia. Wstrząs tektoniczny generowany w głębokiej części uskoku może dostarczyć wskazówek o zachowaniu płytszych jego części, gdzie zachodzą bardziej niszczycielskie trzęsienia". Kalifornia to doskonałe miejsce do rozpoczęcia badań, gdyż wstrząs został po raz pierwszy odkryty w strefach subdukcji na północno-zachodnim wybrzeżu Ameryki Północnej i w Japonii. Strefy subdukcji to obszary, na których jedna płyta tektoniczna wsuwa się pod drugą. Od czasu ich odkrycia, sejsmologowie ustalili, że wstrząsy pojawiają się w wielu innych miejscach, w tym na uskoku San Andreas w Kalifornii. Uskok San Andreas wyznacza granicę, wzdłuż której płyta pacyficzna i północnoamerykańska dryfują obok siebie, który to proces wywołuje trzęsienia ziemi. W połowie 2010 r. naukowcy KIT we współpracy z badaczami z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Riverside i US Geological Survey w Pasadenie zainstalowali 13 stacji sejsmicznych w pobliżu Cholame, miejscowości położonej w połowie drogi między San Francisco a Los Angeles. Każda stacja sejsmiczna jest wyposażona w szerokopasmowy sejsmometr w izolowanym termicznie otworze w gruncie, mały komputer i panel słoneczny zapewniający zasilanie. Szerokopasmowe sejsmometry, które znalazły się na wyposażeniu, są wyjątkowo wrażliwe na niewielkie ruchy gruntu, a przez to uznano je za idealne do wykrywania wstrząsów i małych trzęsień ziemi. Dane zarejestrowane w okresie 14 miesięcy są obecnie analizowane w KIT. Niemniej prace rozpoczęły się jeszcze przed zainstalowaniem stacji sejsmicznych. Z uwagi na fakt, że sygnały wstrząsów tektonicznych mają unikalny charakter, odmienny od trzęsień ziemi, były znacznie trudniejsze do wykrycia za pomocą tradycyjnych, zautomatyzowanych technik. Aby przezwyciężyć tę trudność, naukowcy z KIT opracowali najpierw nowy algorytm do automatycznego wyodrębniania wstrząsu tektonicznego. Korzystając ze swojej nowej techniki, odkryli ponad 2.600 wstrząsów, które są teraz szczegółowo analizowane. "Prócz wykrycia wstrząsu, ustalimy wielkość czyli inaczej magnitudę poszczególnych zdarzeń. W tym celu każde zdarzenie związane ze wstrząsem musi być precyzyjnie zlokalizowane" - mówi dr Harrington. Geofizycy z KIT porównują również zapisy wstrząsów i trzęsień ziemi w Kalifornii z zapisami trzęsień ziemi z wulkanu Mount St. Helens, położonego w strefie subdukcji w rejonie Gór Kaskadowych w amerykańskim stanie Waszyngton. W okresie od października 2004 r. do stycznia 2008 r. następowały stałe erupcje wulkanu Mount St. Helens ze stopniową ekstruzją magmy, co doprowadziło do sukcesywnego powstania nowej kopuły lawowej. Ta stopniowa erupcja wywołała serie trzęsień ziemi w nowo powstałych uskokach, o których zebrano dane.Więcej informacji: Instytut Technologii w Karlsruhe: http://www.kit.edu/english/ Stowarzyszenie Helmholtza: http://www.helmholtz.de/en/
Kraje
Niemcy, Stany Zjednoczone