Nekoliko japanskih kompanija trenutno radi na inovativnoj tehnologiji dizajniranoj da podigne kuće iznad zemlje tokom zemljotresa. Među ovim kompanijama ističe se Air Danshin, jer su predstavile konceptualne slike kuće koja lebdi iznad zemlje, podržana strukturama nalik balonima ispod nje.
Ove kuće su opremljene ugrađenim senzorima koji kontinuirano prate seizmičku aktivnost i potrese. Kada ovi senzori otkriju bilo kakvu aktivnost potresa, šalju signal vanjskom kompresoru zraka koji se nalazi izvan kuće. Ovaj kompresor zatim pumpa komprimirani zrak u temelj otporan na potrese postavljen ispod kuće, podižući ga iznad tla i pružajući zaštitu.
U novijim razvojima, arhitekti su istraživali potencijal tehnologije magnetne levitacije za upotrebu u građevinarstvu. Iako je ova tehnologija već u upotrebi za japanske brze vozove metaka, tek treba da se primeni na zgradama. Iako koncept plutajućih kuća za sada ostaje u domenu ideja, japanska istorija inovacija sugerira da bi oni mogli biti na čelu pionirskog pokretanja ovog trenda.
Tag Archives: zemljotresi
Možemo li uopšte predvidjeti zemljotres?
Ako možemo predvidjeti uragane, poplave i tornade do različitih stepena pouzdanosti, zašto ne znamo kada će doći do sljedećeg velikog zemljotresa?
2009. godine, naučnici u Italiji osuđeni su za ubistvo zbog neuspjeha predviđanja zemljotresa L’Aquila u kojem je poginulo više od 300 ljudi. Ali koliko možemo očekivati da naše prognoze zemljotresa budu tačne?
U Sjedinjenim Američkim Državama naučni stručnjaci o svim stvarima geologije nalaze se u Geološkom istraživanju SAD-a. Njihova web stranica o predviđanju zemljotresa počinje: “Ni USGS niti neki drugi naučnici nikada nisu predvidjeli veliki zemljotres. Ne znamo kako, a ne očekujemo da znamo bilo koje vreme u doglednoj budućnosti. “Pa, to je prilično jasno!
Ali zašto ne? Ako možemo predvidjeti uragane, poplave i tornade, iako na različite stepene pouzdanosti, zašto ne znamo kada će se sljedeći “veliki” dogoditi kada su u pitanju zemljotresi?
Šta je zemljotres?
Da bismo razumeli izazove u predviđanju zemljotresa i šta nedostaje u našim aktuelnim naporima da napravimo te prognoze, moramo znati šta uzrokuje zemljotres.
Naše razumjevanje onoga što čini zemljotres zasnovano je na teoriji pločne tektonike ili ideji da je spoljašnja kora Zemlje sastavljena od pokretnih ploča kamena zvanih tektonske ploče. Ove ploče se mogu pomjerati na vrhu stjenljivog, ali ipak krhkijeg unutrašnjeg sloja ispod njih, nazvanog Zemljinog plašt, koji se nalazi iznad staljenog materijala jezgra Zemlje. Naša savremena teorija tektonike ploča je nastala tek oko 50-ih godina prošlog vijeka i smatra se da ima devet glavnih dijelova. Uz granice svake od ovih ploča nalaze se brojne linije pukotina, gde se zna da većina zemljotresa planete nastaju.
Ponekad, tokom njihovog relativnog pomjeranja, ove tektonske ploče se udružuju jedna u drugu. Granične ivice ovih ploča zaglavljuju, dok ostatak ploče nastavlja da se kreće, čime se u procesu skladišti energija duž granice ploče. Kada se unutrašnji dio ploče pomjeri dovoljno da primorava ivice da savladaju trenje držeći ih zajedno da bi se uhvatili, ta uskladištena energija zrači u talasima koji se brišu kroz stjenovitu površinu Zemlje. Ovi talasi tresu zemlju dok se kreću kroz nju, a tako dođe do zemljotresa.
Zašto ne možemo predvidjeti zemljotrese?
Dakle, ako shvatamo kako se javljaju zemljotresi, zašto ne možemo predvidjeti kada će se desiti? Efikasna predviđanja zemljotresa uključuju četiri komponente: datum, vrijeme, lokaciju i veličinu očekivanog potresa. Da bi se utvrdilo kako se mogući znaci ranog upozorenja mogu prenijeti u ova četiri faktora, od naučnika treba da traže šablone o zemljotresima koji su se već desili ili stvoriti sofisticirane matematičke modele kretanja poznatih tektonskih ploča.
Za prvi slučaj, naučnici su pokušali da povežu više prirodnih faktora koji su prethodili zemljotresima u prošlosti sa samim zemljotresom, uključujući povećane količine radona u lokalnim vodnim izvorima, povećanje nivoa podzemne vode, promjene u elektromagnetnoj aktivnosti i čak čudno ponašanje životinja. Na primjer, prije glavnog ruptura koji na kraju dovodi do zemljotresa, u podzemnoj stijeni će se pojaviti manji prelomi nazvani mikro-fisure. Ove male pukotine mijenjaju propusnost stijena ili, drugim riječima, omogućavaju vodi da lakše prolazi kroz stijenu. Što je propusnija stijena može dovesti do promijena nivoa podzemnih voda. Ova ista promjena u propustljivosti može dovesti i do bjekstva radona koji se formira radioaktivnim raspadom elemenata u određenim mineralima.
Međutim, čak i ako naučnici mogu izvući geološke veze između ovih promjena u prirodi i zemljotresa, bilo je vrlo malo dokaza da se zemljotres mora dogoditi. Ponekad se ovi događaji javljaju bez potresnog zemljotresa, a ostali zemljotresi se javljaju bez ikakvog događaja prekursora. Zemljotresi potiču nekoliko kilometara ispod površine Zemlje, tako da je moguće da se javljaju drugi rani indikatori, ali ih ne možemo lako detektovati na površini, posebno kada nismo sigurni šta je to što tražimo.
Bez empirijskih dokaza koji povezuju određene moguće znakove upozorenja na zemljotrese, naučnici mogu umjesto toga pokušati da modeliraju specifične linije kvara. Međutim, konstrukcija ovih modela je izuzetno izazovna, i to u velikoj mjeri zbog teškoća u proučavanju kako se stikene i minerali ponašaju na povećanim temperaturama i pritiscima prema jezgru Zemlje. Ovakvi uslovi su izazovni da se obnove u laboratoriji, iako su geolozi probili bušotine u San Andreas rasjednoj zoni da bi proučili uslove tamo, takvi napori su skupi i nisu jednostavni.
Druga poteškoća u predviđanju zemljotresa je da se mali zemljotresi, oni koji se ovdje malo registruju na površini, a većim zemljotresima počinju na isti način, uprkos tome što na kraju imaju različite snage i trajanje. Stoga možda ne postoji jednostavan način da se dešifruje da li je znak ranog upozorenja predznak velikog, destruktivnijeg zemljotresa ili sitnog drhtanja.
Šta je prognoza zemljotresa?
Iako možda nećemo moći predvidjeti određeno vrijeme, datum, lokaciju i veličinu za zemljotres, naučnici mogu šire da predvide potres u onome što se zove prognoza. Prognoza predstavlja vjerovatnoću da će se zemljotres minimalne magnitude pojaviti u opštem geografskom regionu (poput, na primer, Južne Kalifornije) u datom vremenskom okviru. Ove prognoze uzimaju u obzir koliko brzina klizanja može biti (milimetara ili centimetara godišnje) i koliko je uskladištena potencijalna energija, a samim tim i kakca magnituda zemljotresa može dovesti do toga.
Ali vremenski okvir za prognoze zemljotresa često je nekoliko decenija, ako ne i duže. Na primjer, duž Hayward linije rasjeda u blizini zaliva San Francisco, predviđa se da će zemljotresi sa većim magnitudama biti na svakih 140 do 160 godina, sa marginom greške oko 80 godina. Posljednji veliki zemljotres dogodio se 1868. godine, ukazujući da bi region mogao biti pogođen zemljotresom za još jedan dan, iako se procjena “bilo kog dana” može korigovati dodavanjem ili oduzimanjem nekoliko decenija.
Pa šta možemo učiniti da se pripremimo za zemljotrese ako su tako teški, ako ne i nemogoći za predvidjeti? U Sjedinjenim Državama naučnici i inženjeri rade na sistemu ranog upozorenja pod nazivom ShakeAlert koji je još u razvoju (i, naravno, predmet finansiranja). Slični sistemi ranog upozorenja već postoje u Japanu i u Meksiku. Iako ne predviđaju predstojeće zemljotrese prije nego što započnu, ovi sistemi rade brzo i upućuju upozorenja na područja gdje još uvijek nije došlo do zemljotresa, dajući lokalnim mjestima potencijalnih nekoliko sekundi ili minuta da se pripreme.
Izvor: quickanddirtytips.com
Kolika je opasnost da se na području BiH, Hrvatske i Srbije te ostalih zemalja u regionu dogode razorni zemljotresi?
Sigurno se pitate kolika je opasnost da se na područje Bosne i Hercegovine, Hrvatske i Srbije i ostalih zemalja u regionu dogode razorni zemljotresi. Evo šta kažu seizmolozi:
“U proteklih vekova, južna Evropa je opustošena mnogim destruktivnim zemljotresima. Zbog intenzivne izgradnje kao rezultata povećanja urbane populacije tokom poslednje dve decenije, posledični efekti seizmičkog hazarda su još katastrofalniji. Zbog toga je od velikog značaja da se pravilno procijeni seizmički hazard (opasnost), podigne svest javnosti i poboljša planiranje i upravljanje katastrofom u čitavom regionu.
Slika 1 Trusnost tla i opasnost za potrese. Crveno je lošije.
Slika 2 Istorijska seizmičnost za vremenski period 500BC-1970
Prema Globalnom programu za procjenu rizika od seizmičara (GSHAP), većina Balkana je izložena visokom seizmičkom riziku (pogledajte mapu distribucije ubrzanja zemljišta na slici 1, gdje crvena boja identifikuje veći seizmički rizik). Istorijska seizmičnost za vremenski period 250BC – 1950 je prikazana na Slici 2, gde su veličine zemljotresa označene krugovima i bojama koje su kodirane u toku godine. Većina seizmičke aktivnosti je povezana sa složenim nedostacima u regionu koji su rezultat bočnih napona iz kontaktne zone između afričke i evropske ploče; prenose se preko jadranske mikroploče do Dinarida – u pravcu sjeveroistoka (slika 3):
Slika 3
Na početku dvadesetog veka dogodila su se dva velika zemljotresa: 1905. godine kod Skadra zemljotres veličine 6.6 uništio je čitav severozapadni deo Albanije, kao i jugoistočni dio Crne Gore; godinu dana kasnije, veliki zemljotres, (magnituda 6.1) blizu Zagreba, pogodio je sjevernu Hrvatsku. U graničnom regionu između Hrvatske i Bosne i Hercegovine, dva zemljotresa veličine 6.2 su se desila 1923. i 1942. godine. 1963. godine, zemljotres u Skoplju, Makedonija sa magnitudom 6.1, uzeo je 1070 života i izazvao teške štete na infrastrukturi. Šest godina kasnije, zapadni dio Bosne i Hercegovine pogođen je razarajućim zemljotresom veličine 6.4.
Od 1973. do 2010. razorni zemljotres je pogodio južno jadransko primorje i izazvao 9135 smrtnih slučajeva u Crnoj Gori i Albaniji, a došlo je do gubitka od više od 10 milijardi američkih dolara samo u Crnoj Gori. Samo godinu dana kasnije, zemljotres veličine 6.0 pogodio je Kopaonik region jugozapadno od Srbije, takođe izazivajući značajnu štetu. U proseku, ovaj region je izložen destruktivnom zemljotresu svakih 10-15 godina, dok se svakih 60-70 godina ponovo pojavi katastrofalni.”, (1)
Reference:
- http://usgsprojects.org
Šta su to potresi, kako i gdje nastaju, koje su im posljedice i mogu li se predvidjeti?
Potres
Prikaz pokreta tektonskih ploča prema GPS merenjima
Potres ili zemljotres (trus) nastaje usled pomeranja tektonskih ploča, kretanja Zemljine kore ili pojave udara, a posledica je podrhtavanje Zemljine kore zbog oslobađanja velike energije.[1] Nasuprot rasprostranjenom uverenju da su to retke pojave, oni se dešavaju vrlo često, ali njihov najveći broj je slabog intenziteta i javlja se na relativno malim poršinama kopnenih prostora ili okeanskog dna.
Na zemljinoj površini, zemljotresi se mogu manifestovati kao drmanje ili dislociranje tla. Ponekada, mogu izazivati pojavu cunamija, razornog morskog talasa. Do zemljotresa dolazi usled zaglavljivanja tektonskih ploča pri čemu dolazi do naprezanja stenske mase i onog trenutka kada naprezanje postane toliko da ga stene ne mogu izdržati dolazi do lomljenja i klizanja duž raseda.
Zemljotresi mogu nastati prirodno ili kao rezultat ljudske aktivnosti. Manji zemljotresi mogu takođe biti izazvani vulkanskom aktivnošću, klizanjem tla, eksplozijama i nuklearnim testovima. U najširem značenju reč zemljotres se koristi da opiše bilo koji seizmični događaj – bilo da je u pitanju prirodni fenomen ili događaj izazvan od strane ljudi — a koji generiše seizmičke talase.
Zemljotresi ulaze u red najstrašnijih prirodnih katastrofa koje se dešavaju na Zemlji, zbog čega su još od iskona privlačili pažnju ljudskog roda. Zbog toga podatke o zemljotresima nalazimo u zapisima starim više hiljada godina. Ipak, značajnija proučavanja zemljotresa odvijala su se tek od 19. veka.
Definicija zemljotresa
Zemljotres predstavlja oscilovanje čestica tla izazvano prirodnim ili veštačkim uzrocima. Posledica su oslobođene Zemljine unutrašnje energije. Za skup svih seizmičkih pojava upotrebljava se zajednički naziv seizmizam. Seizmizam ili potresi su iznenadna i kratka podrhtavanja dijelova zemljine kore.
Potres je proces oslobađanja kinetičke energije na nekom nebeskom tijelu. Potres na našoj planeti naziva se zemljotres. Događa se u Zemljinoj litosferi ili neposredno ispod, u sljedećem sloju tzv. astenosferi i plaštu, koji čini većinu Zemljine mase. Dio kinetičke energije koji se rasipa putem litosfere naziva se seizmička energija i mjeri se u seizmološkim opservatorijama (stanicama). Kod većine zemljotresa seizmička energija je proporcionalna ukupnoj kinetičkoj energiji. Zato su za većinu potreba površinske opservatorije dovoljne, a osim površinskih kopnenih postoje još i dubinske kopnene, te podmorske opservatorije. Oslobađanje energije može biti kontinuirano, kada govorimo o sporom zemljotresu i koji može trajati godinama, ili prividno trenutno, kada zemljotres obično traje kraće od jednog minuta. Zemljotresi mogu biti prirodni tj. nastali usljed djelovanja sila prirode, ili vještački izazvani aktivnošću čovjeka, npr. detonacijom eksplozivnih sredstava.
Uzroci potresa na drugim nebeskim tijelima ne moraju biti istog porijekla kao na Zemlji. Stoga je i sa stanovišta fizike opravdano izraz zemljotres koristiti isključivo za Zemlju, a potres za sva nebeska tijela. Tako se potresi na drugim nebeskim tijelima u naučnoj literaturi nazivaju prema tom tijelu, npr. oni na Mjesecu nazivaju se lunatresi. U engleskom govornom području međutim česta je i upotreba izraza potres (quake) kao skraćenice za zemljotres (earthquake). Nauka koja se bavi izučavanjem zemljotresa i srodnih procesa je seizmologija i zasniva se na direktnim mjerenjima. Nauka koja izučava potrese na drugim nebeskim tijelima je astroseizmologija i uglavnom se zasniva na indirektnim opažanjima. Primjer ovoga je opažanje akustičnih svojstava Sunčevih gasova, pošto su akustični talasi u biti talasi kinetičke energije koji se prostiru kroz gasove, npr. u atmosferi. U Sunčevom sistemu potrese uzrokuju hemijske reakcije kod gasovitih nebeskih tijela, odnosno plimne sile te snažna vulkanska aktivnost kod stjenovitih tijela.
Podela zemljotresa
Zemljotresi se, prema načinu postanka dele na prirodne i veštačke. Prirodni zemljotresi se, dalje, mogu podeliti na spontane i izazvane. Spontani zemljotresi su oni koji nastaju usled kretanja litosfernih ploča, pa se nazivaju i tektonski zemljotresi. U grupu izazvnih prirodnih zemljotresa spadaju vulkanski i urvinski zemljotresi.
Tektonski zemljotresi nastaju oslobađanjem seizmičke energije u Zemljinoj kori. Nastaju pod dejstvom velikih pritisaka u stenskim masama Zemljine kore, najčešće izazvane pomeranjem većih blokova Zemljine kore. Tako dolazi do iznenadnog loma stenske mase, koji je praćen elastičnim deformacijama okolnih stenskih masa, koje se zatim šire u prostor u obliku seizmičkih talasa. Uzroci pokreta u litosferi su konvekcijska strujanja koja se dešavaju u astenosferi. Tom prilikom se hladnija magma spušta iz gornjih delova, i iz donjih delova prema površini gura topliju magmu (slično procesu ključanja vode), što dovodi do širenja okeanskog dna. Litosfera je razlomljena u više ploča, koje se međusobno mimoilaze, sudaraju i razilaze. Mimoilaženje ploča se razvija blizu zona širenja, mada ne mora uvek biti vezano za njih. U ovim zonama su potresi vrlo česti, jer je astenosfera ohlađena i čvrsta, velike viskoznosti. Razilaženje ploča se odvija najčešće na okeanskom dnu, dok postoje samo dva primera razilaženja na kopnu – Island i istočna Afrika. Duž ovih granica potresi su ređi, jer je astenosfera još uvek žitka i male viskoznosti. Subdukcija ploča se razvija u oblastima sudaranja okeanskih i/ili kontinentalnih ploča. Ploče su ovde već očvrsle i hlađene, pa su i zemljotresi ovde najčešći i najjači.
Vulkanski zemljotresi nastaju kao posledica kretanja magme u oblastima savremenih vulkana. U neposrednoj su vezi sa snažnim vulkanskim erupcijama i eksplozijama vulkanskih gasova i para.
Urvinski zemljotresi nastaju kao posledica obrušavanja svodova i bokova velikih pećina i podzemnih prostorija. Obično se javljaju u terenima izgrađenim od krečnjaka, gipsa i drugih stena podložnih lakom razaranju u kojima nastaju pećine različitih dimenzija.
Veštački zemljotresi nastaju usled delatnosti čoveka, odnosno njegovim dejstvom na prirodnu sredinu. Najčešći primer takvih aktivnosti može se pratiti u oblastima u kojima su formirana velika veštačka akumulaciona jezera, gde se formiraju tzv. indukovani zemljotresi. Grupi veštačkih zemljotresa pripada i seizmička aktivnost stimulisana upumpavanjem vode u duboke bušotine (na primer, za potrebe eksploatacije geotermalne energije iz Zemljine unutrašnjosti).
Prirodni zemljotresi
Litosfera je neprestano izložena djelovanju različitih unutarnjih i vanjskih sila koje naprežu stijensku masu. Na taj način stijenje nakuplja veliku potencijalnu energiju. Svaki materijal vremenom popušta naprezanju i oslobađa se stresa ispuštanjem kinetičke tj. stvarne energije. Veliku većinu zemljotresa karakterišemo kao slabe pošto ne razaraju vještačke objekte. Većina slabih zemljotresa događa se kad stijenska masa dosegne svoju materijalnu nestabilnost. Manji broj zemljotresa su razorni po vještačke objekte. Većina takvih zemljotresa nastaje usljed tektonske aktivnosti Zemlje tj. međusobnim trenjem kore i plašta u pokretu, najčešće duž postojećih raspuklina u Zemljinoj kori kao što su rasjedi, brazde ili rovovi. Međutim bilježe se razorni zemljotresi i u tektonski neaktivnim područjima, kao i oni koji stvaraju nove raspukline i druge geomorfološke oblike.
Prostiranje talasa energije emitirane tokom tipičnog zemljotresa.
Prostiranje energije iz zemljotresa
Brzina prostiranja talasa zavisi od gustoće i elastičnosti medija u koji talasi prodiru. Brzine se za našu planetu kreću od oko 3-8 km/s u Zemljinoj kori, pa do 13 km/s u najdubljem dijelu plašta. Zemljotresi proizvode razne vrste talasa s različitim brzinama. Pri prolasku preko seizmoloških opservatorija, njihovo različito vrijeme putovanja omogućava naučnicima da lociraju žarište (ili fokus, ili hipocentar) zemljotresa.
U geofizici, talasi isijani tokom zemljotresa koriste se na dva osnovna načina: tomografski gdje se, slično kao u medicini, koriste refrakcija i refleksija talasa za ispitivanje unutrašnjosti, te oscilacijski gdje se identifikacija pojedinih segmenata Zemljine unutrašnjosti vrši odnosno njihova fizikalno-hemijska svojstva ispituju posmatranjem vlastitih slobodnih oscilacija Zemlje karakterističnih za neki njen segment ili proces. Zahvaljujući velikoj globalnoj mreži seizmoloških opservatorija, seizmička tomografija je zastupljeniji način. Nedostatak oba ova načina je to što ih se može koristiti samo kad se desi vrlo jak zemljotres. To je naime jedina pojava na Zemlji, kod koje dolazi do ispuštanja dovoljne količine kinetičke energije da bi se dobila rezolucija (jasnoća) neophodna za dvodimenzionalno ili trodimenzionalno oslikavanje odnosno izučavanje unutrašnjosti planete.
Dva osnovna tipa seizmičkih talasa su tjelesni talasi i površinski talasi. Postoje i drugi načini prostiranja talasa ali oni nisu od velikog značaja u seizmologiji odnosno geofizici.[2]
Tjelesni talasi
Tjelesni talasi putuju kroz unutrašnjost Zemlje. Oni slijede putanju zrake zakrivljenu promjenljivom gustoćom i Youngovim modulom (krutošću) Zemljine unutrašnjosti. Gustoća i moduli zauzvrat variraju u skladu s promjenama temperature, sastava i faze. Ovaj efekat je sličan refrakciji svjetlosnih talasa.
- P talasi (primarni) su longitudinalni ili kompresijski talasi. U čvrstim materijalima ovi talasi generalno putuju skoro dvostruko brže od S talasa, a mogu se prostirati kroz sve vrste materijala. U zraku, ti talasi pritiska postaju zvučni ili audio talasi, pa putuju brzinom zvuka. Tipične brzine su 330 m/s kroz zrak, 1450 m/s kroz vodu, te oko 5000 m/s kroz granit.
- S talasi (sekundarni) su transverzni ili poprečni (eng. shear) talasi, što znači da se pod njihovim djelovanjem tlo pomiče okomito na njihov pravac prostiranja. Kod horizontalno polarizovanih S talasa, tlo se kreće naizmjenično ka jednoj pa drugoj strani. S talasi mogu putovati jedino kroz čvrstu materiju, pošto fluidi (tečnosti i gasovi) nisu u stanju zadržavati poprečne stresove. Brzina ovih talasa je oko 60% brzine P talasa u datom materijalu. S talasi stižu u seizmološku stanicu nakon P talasa, jer imaju relativno manju brzinu prostiranja.
Površinski talasi
Površinski talasi su analogni vodenim talasima a putuju po Zemljinoj površini, i to sporije nego tjelesni talasi. Usljed njihove niske frekvencije, dugotrajnosti te velike amplitude, oni su većinom najrazornija vrsta seizmičkih talasa. Postoje dva podtipa površinskih talasa: Rayleigh talasi, te Love talasi.
- Rayleigh talasi, ili “uvijanje tla”, su površinski talasi koji putuju u obliku mreškanja (prepletenih nizova manjih talasa), u kretanju sličnom kretanju talasa na površini vode. Međutim za razliku od vodenih talasa, povratna sila kod Rayleigh i dr. seizmičkih talasa nije gravitacijska nego elastična, dok je kretanje čestica na manjim dubinama retrogradno. Postojanje ovih talasa predvidio je 1885. godine nobelovac John Rayleigh. Oni su sporiji od tjelesnih talasa, i imaju brzinu koja je oko 90% brzine S talasa za tipični homogeni elastični medij.
- Love talasi su površinski talasi koji uzrokuju horizontalno poprečno smicanje tla. Nazvani su po britanskom matematičaru A.E.H. Loveu, koji je 1911. godine izradio matematski model za ove talase. Oni se obično kreću nešto brže od Rayleigh talasa, ili oko 90% brzine S talasa.
Korisnost
U istraživanju i praksi najkorisniji su P i S talasi, na dva glavna načina: u geofizici kod izučavanja fizikalno-hemijskih svojstava unutrašnjosti Zemlje, te u seizmologiji kod lociranja zemljotresa.
U geofizici
Talasi isijavani tokom jakih zemljotresa predstavljaju glavni izvor informacija u istraživanju najdubljih regiona naše planete.
Na primjer, kad se zemljotres dogodi, seizmometri u blizini epicentra sve do udaljenosti oko 90 km su u stanju zabilježiti i P i S talase, ali oni udaljeniji više ne prepoznaju visoke frekvencije prvog S talasa. Pošto poprečni talasi ne mogu prolaziti kroz tečnost, ovaj fenomen je poslužio kao prvobitni dokaz danas dobro poznate činjenice da je Zemljina vanjska jezgra tečna. Slično je pretpostavljeno da i Mjesec ima čvrstu jezgru, ali su kasnija istraživanja ukazala da je Mjesečeva jezgra možda istopljena.
U seizmologiji
Primjer određivanja mogućeg položaja hipocentra zemljotresa iz kašnjenja nailaska talasa na dvije udaljene seizmološke stanice (u proizvoljnim jedinicama).
U slučaju lokalnih odnosno bližih zemljotresa, razlika u vremenu nailaska (dolaska prvih) P i S talasa koristi se za određivanje udaljenosti zemljotresa. U slučaju zemljotresa na ogromnim razdaljinama, neophodne su barem četiri geografski raznolike (tj. što ravnomjernije raspoređene oko hipocentra) seizmološke stanice na zajedničkom sistemu praćenja protoka vremena. Na njima se bilježi vrijeme nailaska P talasa, iz čega se onda računa jedinstveno vrijeme i lokacija zemljotresa. Tipično, desetine ili čak stotine nailazaka P talasa koriste se za proračun jednog hipocentra. Uobičajena su neslaganja u proračunu hipocentra do 0,5 sekundi kod udaljenih, a 0,1-0,2 sekundi kod lokalnih zemljotresa. Ovo praktično znači da je većina dojavljenih nailazaka P talasa u saglasnosti s proračunom lokacije hipocentra. Tipičan algoritam za računanje lokacije je iterativan (tj. rješenju se približava u koracima), a započinje s pretpostavkom da se zemljotres desio na dubini od 33 km, da bi potom podešavanjem dubine minimizirao ostatke iz proračuna. Većina zemljotresa dešava se na dubinama do 100 km.
Brz i najmanje pouzdan način određivanja razdaljine između seizmometra i ishodišta seizmičkog talasa do 200 km udaljenosti, je množenjem kašnjenja tj. razlike vremena nadolazaka P talasa i S talasa u sekundama, sa 8 km/s. Savremene mreže seizmoloških opservatorija služe se komplikovanijim i pouzdanijim načinima za lociranje zemljotresa.
Na ogromnim razdaljinama odnosno globalno, prvopridošli P talasi su prethodno putovali duboko u unutrašnjost Zemljinog plašta, i možda se čak i reflektovali od vanjsku jezgru, prije nego što su doputovali nazad do Zemljine površine gdje ih je zabilježila seizmološka opservatorija. Talasi na ovaj način putuju brže nego da su se od zemljotresa do seizmometra kretali pravolinijski. Razlog tome je što se, u skladu s Huygensovim principom, brzina kretanja unutar Zemlje znatno povećava. Po tom Principu gustoća unutar planete raste s dubinom, što bi samo po sebi usporilo talase, ali pošto s dubinom još više raste i modulus stijena, dublje znači brže. Stoga duži put može zahtijevati kraće vrijeme.
Da bi se precizno sračunala lokacija hipocentra, stvarno vrijeme putovanja mora biti poznato s velikom tačnošću. Zato je od velike važnosti da opservatorije budu na istom sistemu praćenja protoka vremena. Danas u tu svrhu najčešće služi sistem globalnog pozicioniranja GPS, koji kao sastavni dio svoje navigacijske radio-poruke sadrži i vrijeme. Budući da u svakoj sekundi vremena P talasi prevale velike razdaljine, čak i greška od 0,5 s u proračunu vremena nailaska može značiti za više stotina kilometara pogrešan proračun udaljenosti pa time i lokacije zemljotresa. U praksi se stoga koriste nailasci P talasa u veliki broj seizmoloških stanica zajedno, kako bi se na taj način greške umanjile ili poništile. Tako sračunata lokacija epicentra danas je uglavnom pouzdana, i kreće se u prosjeku oko 10-50 km globalno. Guste mreže bliskih stanica, kakve postoje npr. u Kaliforniji, omogućuju tačnost od oko 1 km. Daleko veća tačnost je ostvariva kad se vrijeme mjeri direktno pomoću unakrsnog koreliranja talasnih frontova.
Opis
Opis zemljotresa sadrži podatke o jačini (tj. magnitudi), lokaciji i vrsti cijepanja Zemljine kore. Opis lokacije zemljotresa zavisi od toga da li nam je važnije promatrati zemljotres po njegovoj stvarnoj jačini i u hipocentru, ili pak u projekciji tog žarišta na površinu epicentru. U prvom slučaju obično je riječ o geofizikalnim i seizmološkim istraživanjima, a u drugom o socio–ekonomskim studijama.
Klasični
Jačina zemljotresa opisuje se na dva glavna načina. U prvom koji koristi Richterovu skalu i njene varijacije, mjeri se količina kinetičke energije emitirane u hipocentru. Ova skala je logaritamska, pa svaki naredni stepen označava da je zemljotres bio deset puta jači od onog s prethodno nižim stepenom jačine. Ova skala sadrži stepene od 0 do 9,5. U drugom načinu koji koristi Mercallijevu skalu i njene varijacije, procjenjuju se posljedice zemljotresa na površini, a prema štetama za ljudsku zajednicu nastalim u okolini epicentra. Ova skala je apstraktna i sadrži stepene od II do XII. Prvi je čulno neprimjetan, dok je XII stepen katastrofalan u smislu rušenja svih građevina i značajnih izmjena reljefa.
Po dubini, zemljotresi se dijele na plitke i duboke. Pri tome se oni najplići označavaju dubinom “10 km”, što se koristi i kad se plitka dubina ne može precizno utvrditi. Najdublji zabilježeni zemljotresi bili su na dubinama oko 700 km. Podjela zemljotresa po dubini nije urvrđena konvencijom. Mehanizam nastanka dubokih zemljotresa nije razjašnjen, budući da materijal na tim dubinama nije u čvrstom stanju.
Opis rasjeda odgovarajućom orijentacijom lopte za plažu (eng. beachball), zabilježenom tokom cijepanja. Paralelno rasjedu (strike-slip), kompresivnim nasrtanjem (thrust), i produženjem (normal).
Savremeni
Tokom posljednjih decenija razvijen je i metod karakterizacije zemljotresa određivanjem njihovog moment-tenzora. Tenzor je matematska generalizacija koncepta vektora. Ovom metodom opisuju se način i prostorna orijentacija oslobađanja kinetičke energije u žarištu, koje time više nije pojednostavljeno predstavljano tačkom, nego ga se može opisivati s određenim stepenom složenosti.
Npr. snažniji zemljotresi, koji se često nazivaju tektonski zemljotresi i koji po magnitudi dosežu 7 ili više stepeni na Richterovoj skali, sada se mogu karakterisati preciznije. To znači da ih se može opisivati u vremenu i prostorno – duž izduženih geomorfoloških struktura poput rasjeda i sl. – čak i po nekoliko stotina kilometara.
Rezultat novog pristupa je i momentna magnituda Mw, kojom se određuje veličina zemljotresa (vidi sekciju Mjerenja i opažanja). Ovim metodom je omogućeno promatranje tektonskih zemljotresa u širem tj. globalnom kontekstu, uz nadu da će to možda pomoći u utvrđivanju uzroka tektonike.
Nastanak
Pored frakture stijenske mase, uzroci slabijih zemljotresa su još i: punjenje pa pražnjenje akumulacionih jezera, rudarstvo, sezonske padavine naročito snježne, i dr. Velike kiše u stanju su lubricirati već napregnute rasjede, mijenjajući fizikalna i hemijska svojstva materijala uključujući plašt, te tako pospješiti pojavu slabijih ili jačih zemljotresa.
Uzroci tektonike kao generatora razornih zemljotresa su nepoznati. To je zato što su nejasni izvori energije neophodne za pokretanje tektonskih masa. O uzrocima pojave tektonike na Zemlji postoje najmanje četiri fizikalne hipoteze. Uzroci očito mogu biti unutarzemaljski, vanzemaljski, ili kombinacija unutarnjih i vanjskih uzroka.
Predviđanja zemljotresa još uvijek nisu moguća. Da bi neko predviđanje bilo od koristi, potrebno je da tačno prognozira magnitudu, vrijeme i lokaciju zemljotresa.
Podmorski prirodni zemljotresi nekada izazovu cunami, u dijelu okeana ili mora gdje topografija dna svojim pogodnim oblikom uvećava učinak emitirane kinetičke energije. Usljed plitkosti i relativno male veličine te zatvorenosti Jadranskog mora, mogućnost cunamija nakon zemljotresa duž južne (Italija) ili sjeverne obale (Dalmacija, bosansko, crnogorsko i albansko primorje), je praktično zanemariva.
Mehanizam nastanka potresa
Rasedi su mehanički diskontinuiteti stenskih masa, po kome se relativno kretanje blokova u datom veličinskom području ne može zanemariti. Žarišta zemljotresa nalaze se najčešće na ovim stenskim diskontiuitetima. Prema načinu postanka, rasedi se dele na: normalne (gravitacione), transkurentne i reversne rasede.
Elastični odsek se ogleda kroz periode prikupljanja i oslobađanja seizmičke energije. U prvom periodu se prikuplja energija, vrše se elastične deformacije, a trenje je još uvek veće od napona među pločama. U drugom periodu napon prevazilazi trenje među pločama, i dolazi do odskoka.
Vrste dodira ploča
Tri vrste dodira tektonskih ploča.
Većina razornih zemljotresa nastaje međusobnim dodirom tektonskih masa. Postoje tri vrste dodira tektonskih ploča, zavisno od načina na koji se jedna masa kreću u odnosu drugu, kao i od raznih površinskih fenomena.
- Transformni dodir (konzervacijski) nastaje na mjestima međusobnog proklizavanja ploča duž transformnih rasjeda. Relativno kretanje dvaju ploča može biti sinistralno (lijeva strana prema posmatraču) ili dekstralno (desna strana prema posmatraču). San Andreas rasjed u Kaliforniji, te Sarajevski rasjed su primjeri transformnog dodira s dekstralnim kretanjem.
- Divergentni dodir (konstruktivni) nastaje na mjestima međusobnog razilaženja dvaju ploča. Srednjeokeanske brazde kao npr. Srednjoatlantska, te aktivni tektonski rovovi kao npr. Great Rift dolina u Africi, su primjeri divergentnih dodira.
- Konvergentni dodir (destruktivni), zvan i aktivni obod, nastaje na mjestima gdje se dvije ploče sudaraju obično praveći subduktivnu zonu (ako jedna ploča podranja pod drugu) ili kontinentalnu koliziju (ako obje ploče sadrže kontinentalno stijenje). Duboki podmorski rovovi su obično povezani sa subduktivnim zonama. Subduktivna masa sadrži mnoge hidratne minerale. Pri zagrijavanju ovi minerali oslobađaju svoju vodu koja onda uzrokuje topljenje plašta. Tako nastaje vulkanizam, npr. planinski vijenac Ande u Južnoj Americi, te japanski ostrvski luk.
Globalna mjerenja tektonike
Kretanje ploča: primjer iz jedne od NASA-inih kampanja GPS mjerenja; vektori ukazuju na mogući opšti smjer i intenzitet kretanja. Drugi primjeri pokazuju drugačiji opšti smjer i intenzitet.
Vektor stvarnog kretanja tektonskih ploča je očito funkcija svih sila koje djeluju na određenu ploču. Stepen nepoznavanja doprinosa pojedinih sila kretanju pojedinih ploča je nepremostiv problem za globalne pristupe mjerenju tektonike. Jedini preostali ispravni pristup onda je razmatranje nekog pogodno odabranog relativnog mjerila kretanja ploča.
Stoga sve studije koje nastoje globalno “izmjeriti tektoniku”, treba uzimati s oprezom. Dodatan izvor njihove nepouzdanosti su satelitski sistemi korišteni za određivanje lokacije (GPS, GLONASS, GALILEO i dr.). Iako su takvi sistemi vrlo precizni, takva mjerenja po definiciji nisu nikada apsolutna odnosno tačna. Naime, svi takvi satelitski sistemi su geocentrični tj. lokacija i orijentacija im je određena relativno u odnosu na centar mase Zemlje. Ti sistemi tako nemaju nijedan stepen slobode pa ih se ne može uzimati kao nezavisne tj. apsolutne mjerne sisteme. Rezultati njihovih mjerenja uvijek zavise od početno odabranog koordinatnog sistema i njegovih karakteristika poput orijentacije, rotacije, dinamike, tačnosti, preciznosti itd.
Unutrašnje sile kao pokretači tektonike
Prema Angloameričkoj školi misli u geonaukama, disipacija toplote iz plašta predstavlja dovoljan izvor energije za tektonsku aktivnost Zemlje. Po tom vjerovanju, suvišna gustoća okeanske litosfere koja tone u subduktivnim zonama je pokretač ploča, tj. ploče svoju pokretljivost duguju relativnoj gustoći okeanske litosfere i relativnoj slabosti astenosfere. Obje te pretpostavke su nepotvrđene. U tom scenariju, kada se formira u srednjeokeanskim brazdama, okeanska litosfera je za pretpostaviti manje gustoće od astenosfere pod njom, ali svojim starenjem postaje sve gušća, konduktivno se hladeći i debljajući. Veća gustoća starije litosfere u odnosu na astenosferu ispod nje navodno omogućuje tonjenje litosfere u duboke zone plašta u subdukcijskim zonama, a slabost astenosfere omogućuje lakše kretanje ploča ka subdukcijskoj zoni.
Međutim, ukupna energija iz svih poznatih izvora u unutrašnjosti Zemlje kao i njene okoline, nedovoljna je da objasni pomicanje tektonskih ploča, pa uzrok tektonike ostaje nepoznat.[4] Osim toga, postoje ploče poput Sjevernoameričke i najveće Evroazijske, koje se kreću a da nigdje nisu u subdukciji sa drugim pločama. Stoga uzrok kretanja ploča ostaje predmetom intenzivnog istraživanja i debate među naučnicima .
Seizmološka tomografija za neke regione Zemlje ukazuje na lateralno (bočno) promjenjivu distribuciju gustoće u čitavom plaštu. Takve varijacije u gustoći mogu biti materijalne (usljed hemije stijena), mineralne (usljed varijabilnosti mineralnih struktura), ili termalne (putem termičkog širenja i skupljanja, usljed toplotne energije). Manifestacija ove promjenjive gustoće je konvekcija plašta iz sila potiska.[5] Zagovarači gore pomenute hipoteze o disipaciji toplote plašta kao glavnom pokretaču tektonike, tvrde i da konvekcija plašta direktno ili indirektno korespondira kretanju ploča. Dvije preostale sile za koje pobornici navedene škole misli smatraju da utiču presudno na kretanje ploča su još trenje (ili frikcija) i gravitacija. Međutim, za te tvrdnje nema dokaza, odnosno ako je uzrok konvekciji plašta i poznat, to ne objašnjava samu tektoniku.[4] Da bi ta teza bila potvrđena, ta se energija mora na predvidljiv tj. objašnjiv način transportovati u litosferu, da bi se ploče uopšte mogle pomaći. Uzroci tektonike nastavljaju biti predmetom debate i istraživanja u geodinamici.
Vanjske sile kao pokretači tektonike
Više studija od 2006. ustvrdile su da postoji trend kretanja svake ploče u smjeru zapada, a usljed Zemljine rotacije i plimne frikcije Mjeseca. Po njima, dok se Zemlja obrće prema istoku, Mjesečeva gravitacija uzrokuje malo povlačenje Zemljine površine unazad, odnosno prividno zapadno. Zaključak ovih studija je da to objašnjava zašto Venera i Mars nemaju tekroniku, pošto Venera nema mjesec, a mjeseci Marsa su premali da bi pravili značajne plimne efekte na Mars.[6][7]
Začetnik hipoteze o tektonici ploča, austrijanac Alfred Wegener, teoretizirao je da uticaji Mjeseca uzrokuju tektoniku na Zemlji. Međutim, naučna zajednica prvenstveno angloamerička, Wagenerovo objašnjenje je u to vrijeme odbacila uz objašnjenje da bi direktni Mjesečevi efekti doveli do plimne frikcije, koja bi zauzvrat davno zaustavila Zemljinu rotaciju. Indirektni efekti Mjeseca na Zemlju nisu nikada razmotreni odnosno proučeni, iako Wagener nije tvrdio da su direktni efekti poput plimne frikcije jedini mogući lunarni uzročnik tektonike.
Angloamerička škola misli u geonaukama i danas odbacuje Wegenerovo teoretiziranje o mogućem lunarnom porijeklu tektonike na Zemlji. Kao dokaz za ovu apsolutnu tvrdnju danas, koriste se gore pomenutim globalnim studijama iz relativnih (GPS i dr.) mjerenja. Međutim, zapadna komponenta kretanja svih ploča je utvrđena van svake sumnje barem u odnosu na cjelokupan donji segment plašta. Također je utvrđeno i da se čvrsta jezgra Zemlje kreće brže od ostatka planete.[8] Razlozi su nepoznati i o njima postoji više predloženih objašnjenja, npr. uticaj gravitacijske sile Mjeseca koja navodno usporava litosferu više negoli jezgru, uticaj magnetnog polja same Zemlje na svoju unutrašnju jezgru uglavnom sačinjenu od željeza, potom piezoelektricitet tako sačinjene unutrašnje jezgre, i dr.
Učestalost
Pacifički Vatreni prsten.
Procjenjuje se da se godišnje dogodi oko 900.000 potresa magnitude do 2.5 (po Richteru), dok su najjači ujedno i najrjeđi, i pojavljuju se svakih 5 do 10 godina. Zemlje u kojima se događa najviše potresa su Čile, Japan i Indonezija.
Pacifički Vatreni prsten (eng. the Ring of fire) je područje u bazenu Pacifičkog okeana u kom su seizmicitet i vulkanska aktivnost najaktivniji. Prsten je dio gotovo neporekidnog niza podokeanskih rovova, vulkansih lukova, te vulkanskih pojaseva i tektonskog kretanja. U ovom prstenu nalaze se 452 vulkana i preko 75% svih aktivnih i ugašenih vulkana. Naziva se još i Cirkumpacifički pojas. Oko 90% svih te 80% najsnažnijih zemljotresa na svijetu, dešava se duž Vatrenog prstena. Slijedi ga Alpidski pojas s 5–6% svih te 17% najsnažnijih, a obuhvata zonu od indonezijskih ostrva Jave i Sumatre preko planinskog masiva Himalaja, pomorja Mediterana, pa sve do Atlantskog okeana. Srednjeatlantička brazda čini treći najznačajniji trusni pojas svijeta.[9][10]
Bosna i Hercegovina se nalazi u Alpidskom trusnom pojasu. Kao i druge zemlje Balkanskog poluostrva, izložena je subdukciji Sjevernoafričke tektonske ploče i njenih dijelova pod Albansku mikroploču, te drugim tektonskim procesima. Usljed toga, zemljotresi u BiH se dešavaju najviše u južnim dijelovima, kao i u primorju. Osim juga zemlje, potencijalno katastrofalni zemljotresi u BiH dešavaju se uglavnom duž Sarajevskog tektonskog rasjeda kao najdužeg (pravac projekcije na površini: Sarajevo-Krajina), te Banjalučkog tektonskog rasjeda koji je okomit na Sarajevski i čini dio njegovog sistema rasjeda.
Prognoziranje
Posljedice zemljotresa u San Franciscu1906.
Predviđanje prirodnih zemljotresa podrazumijeva prognoziranje i magnitude i vremena i lokacije. Dosadašnji pokušaji pristupa problemu predviđanja bili su neuspješni. To je prvenstveno zbog toga što je nepoznat objedinjavajući fizikalni princip koji uzrokuje tektoniku kao glavnog generatora seizmiciteta na Zemlji.
Statistička seizmologija koristi statističke metode i istoriju dosadašnjeg seizmiciteta, koja ide milione godina u prošlost, u pokušaju tipizacije i mogućeg predviđanja budućih zemljotresa. Njen uspjeh u seizmičkom prognoziranju je minoran, ali ona ima veliku važnost u utvrđivanju parametara seizmičke opasnosti pojedinih regija, te s tim u vezi mikrorejonizacijom manjih prostora kao što su lokacije građevinskih objekata. Njena uloga je prvenstveno u utvrđivanju zakonskih akata u građevinarstvu, odnosno određivanju zakonskih mjera koje obavezuju na aseizmičku gradnju. Te mjere građevinski sektor mora poštivati kako bi se u umanjio ili izbjegao gubitak ljudskih života u slučaju zemljotresa. Statistička seizmologija je od direktne koristi za sektore finansija i osiguranja.
Vještački izazvani zemljotresi
Vještački zemljotresi izazvani su ljudskim djelovanjem. Najčešće se izazivaju detoniranjem eksplozivnih naboja. Detonacije se najviše koriste u podzemnom kartiranju područja ili većih regija, npr. u premjerima eksploatacijske geofizike. Primjenjuju se još i u kontinentalnim naučnim istraživanjima, kad se koriste velike količine eksploziva, obično i po više tona TNT-a odjednom. Ovakve detonacije izazivaju zemljotrese jačine do nekoliko stepeni Richterove skale, koje karakteriše prisutnost samo površinskih talasa.
Elementi zemljotresa
Tačka zemljotresa na mestu inicijalne rupture (mesto oslobađanja energije) naziva se fokus ili hipocentar. Tačka na površini Zemlje direktno iznad hipocentra naziva se epicentar.
Hipocentar ili žarište zemljotresa je mesto u unutrašnjosti Zemljine kore od koga počinju da se prostiru seizmički talasi, odnosno mesto na kome se dešava elastični odskok.
Epicentar je ortogonalna projekcija hipocentra na površinu Zemlje, odnosno to je mesto na površini Zemlje na kome se potres najjače oseća.
Potres se širi u talasima, a linije kojima na karti spajamo mesta jednake jačine potresa nazivamo izoseiste.
Prema načinu i brzini širenja, potresi mogu biti s longitudalnim ili primarnim te sekundarnim ili transverzalnim talasima. Longitudinalni su najbrži i prostiru u smeru širenja, dok transverzalni izazivaju strmo prostiranje čestica i šire se samo kroz čvrstu građu. Drugi talasi uzrokuju kružno i vodoravno prostiranje te imaju najslabiji učinak.
Merenje jačine potresa
Potres u San Francisku 1906. godine
Jačina potresa zavisi od više činilaca kao što su količina oslobođene energije, dubina hipocentra, udaljenosti epicentra i građi Zemljine kore.
Intenzitet zemljotresa odražava rušilački efekat zemljortresa na površi Zemlje. Izražava se različitim skalama, od kojih se u Evropi najčešće primenjuju MCS i MSK – 64 skale od 12 stepeni.
Magnituda zemljotresa predstavlja jedinicu mere količine oslobođene energije u hipocentru. Izražava se magnitudnom skalom Rihtera koja ima 9 stepeni.
Nauka koja se bavi potresima naziva se seizmologija, no uprkos njenom napretku i novim saznanjima, teško je predvideti pojavu potresa i njegove posledice.
Zemljotresi
Seizmometar koji mjeri sve tri komponente (x,y,z) lokalnog pomjeranja tla. Senzor za horizontalnu komponentu x (istok-zapad) i okomiti senzor za horizontalnu komponentu y (sjever-jug).
Jačinu tj. intenzitet zemljotresa najčešće bilježe namjenski instrumenti – seizmometri (ili seizmografi). Može ih se naći u desetinama hiljada seizmoloških opservatorija širom svijeta. Oni manje osjetljivi mjere zemljotrese lokalno i regionalno, a osjetljiviji (širokopojasni, eng. broadband) i globalno. Jačina zemljotresa se označava brojem tj. magnitudom na skali koja predstavlja kontinuirani porast oslobođene energije ili njenog efekta. Glavne vrste magnituda su lokalne ML koje su danas rijetko u upotrebi, zatim površinske Ms odnosno tjelesne Mb koje su našle široku primjenu u 20. vijeku, te momentne Mw koje opisuju veličinu zemljotresa. Svi snažniji zemljotresi danas se izražavaju u Mw, ili skraćeno M.
Tipični seizmogram, sa sve tri komponente ubrzanja lokalnog smicanja tla usljed talasa kinetičke energije iz zemljotresa.
Dostignuti nivo oslobođene energije obično se mjeri u sve tri prostorne komponente (x,y,z) lokalnog pomaka tla. Tako se seizmometar u većini slučajeva sastoji iz tri senzora (za svaku komponentu po jedan) koji sadrže slobodno osovljeni dio koji je kao takav podložan promjeni položaja instrumenta. Rezultat rada seizmometra je zapis mjerenja lokalnog pomaka po pojedinoj komponenti. Ovaj zapis naziva se seizmogram. Kod analognog seizmometra, seizmogram je grafički zapis mjerenja slobodno osovljene pisaljke koja prividno klizi po rotirajućem dobošu s namotanim kolutom papira. Kod digitalnog seizmometra, seizmogram je datoteka mjerenja razlika u strujnom naponu stvorenih pokretima slobodno osovljenog dijela.
Jačina zemljotresa može se mjeriti i drugim instrumentima. Najjednostavniji su geofoni, u biti osjetljivi mikrofoni za mjerenje jačine odnosno brzine energije tj. talasa. Složeniji alternativni instrumenti su gravimetri, čija je osnovna namjena mjerenje gravitacijskog ubrzanja ili ubrzanja mase. Gravimetri osjete vertikalnu (z) komponentu, koju su u stanju mjeriti jednako precizno kao i seizmometri. U nekim slučajevima gravimetri nadmašuju seizmometre, što je od koristi za geofizikalna istraživanja duboke unutrašnjosti, prvenstveno jezgre naše planete.
Bilježenja zemljotresa u našoj zemlji vrše se preko jednog vijeka, a otpočela ih je Austro-Ugarska instaliranjem prvog (širokopojasnog) seizmometra u seizmološkoj opservatoriji Sarajevo 1905. godine, u sklopu istraživačkih aktivnosti vezanih za prvu Internacionalnu polarnu godinu 1883.
Instrumentalno registrovanje zemljotresa
Seizmoskopi regitruju samo da se desio zemljotres, i eventualno amplitudu zemljotresa, tako da se može odrediti intenzitet. Prvi poznati seizmoskop napravljen je u Kini, i datira od oko 4000 godina pre nove ere. Pomoću njega bilo je moguće odrediti pravac iz koga su dolazili trusni talasi.
Seizmografi registruju vremensku istoriju potresa. Oscilacije se mehanički ili na neki drugi način prenose na traku koja se kreće ujednačenom brzinom, najčešće 60 ili 120 mm u minutu.
Optički seizmografi registruju vremensku istoriju potresa na foto osetljivom papiru. Oscilacije se prenose preko elektronskih sklopova uz odgovarajuće pojačanje.
Akcelerografi mere ubrzanje pri oscilovanju čestica tla.
Detonacije i nuklearni testovi
Seizmički talasi koriste su u prepoznavanju fizikalnih i hemijskih osobina ne samo globalnih nego i lokalnih podzemnih struktura. Za tu namjenu ne bi bilo isplativo čekati pogodne prirodne zemljotrese pa se vibracije tla izazivaju vještački, obično detonacijom eksplozivnih naboja. Detonacije slabije jačine koriste se u građevinarstvu i rudarstvu odnosno eksploatacijskoj geofizici, a one jače i u naučnim eksperimentima i istraživanju, te nuklearnim testovima.
Uz slabije detonacije najčešće se koriste geofoni. Zahvaljujući relativno niskoj cijeni, geofoni se često koriste u velikom broju i za više serija mjerenja. U tu svrhu se signalno povežu kablom ili bežično, uz naročito pozicioniranje na terenu prije izazivanja vibracija. Vibracije se izazivaju eksplozivom ili pomoću mehaničkih kompresora tla kao što su vibroseizmičke prese često montirane na posebne kamione. Ovakav pristup omogućuje trenutno “uslikavanje” podzemlja, odnosno određivanje jačine, brzine i pravca prostiranja talasa. Analizom takvih podataka onda se mogu izvoditi zaključci o svojstvima, vrsti te rasprostranjenosti pojedinih podzemnih struktura, kao npr. ruda, vode, nafte i dr.
Uz snažnije detonacije primjenjuju se seizmološke, geofizikalne te geodetske metode mjerenja i instrumentarij. Njih koriste naučni i vojni instituti, potom institucije i organi vlasti, kao i internacionalna tijela za kontrolu provođenja sporazuma o zabrani testiranja nuklearnog oružja. Detonacije takvog oružja proizvode uglavnom samo površinske talase, intenziteta do 3-4 stepena Richterove skale. Nalaze se samo u seizmogramima osjetljivijih seizmometara i gravimetara. Kao i mnogi drugi geofizikalni podaci, npr. oni od važnosti za detekciju zaliha sirovina i vojne namjene, takvi seizmogrami bez izuzetka predstavljaju državnu tajnu najvišeg stepena.
Potresi na drugim nebeskim tijelima
Posrednim, uglavnom astronomskim, opažanjima dolazi se do podataka od značaja u astrofizici. Npr. astronomskim osmatranjima akustičnih svojstava Sunca i solarne korone, dobivaju se korisne informacije o eksplozivnim događanjima na toj zvijezdi, odnosno njenim fizikalno-hemijskim svojstvima.
Efekti i posledice
Klizanje tla
Zemljotresi mogu aktivirati pokretanje tla na padinama (klizanje), odlamanje kamenih blokova i nastanak odrona i pokretanje lavina koje mogu u brdsko–planinskim predelima naneti veliku materijalnu štetu i ugroziti ljudske živote.
Požari
Požari mogu biti pratioci zemljotresa pri čemu oni obično mogu biti izazvani kidanjem električnih vodova i gasnih infrastrukturnih pravaca.
Likvefakcija tla
Likvefakcija nastaje, kada usled trešenja tla, vodom zasićeni granularni materijal privremeno izgubi čvrstoću i počne da se ponaša kao tečnost. Ova pojava može uzrokovati znatne štete, kako na mostovima tako i na zgradama, koji se obično naginju ili tonu u otečnjeni sediment.
Cunami
Širenje cunamija od potresa u Indijskom okeanu 2004. godine
Potresi s epicentrom na dnu mora izazivaju talase su cunami koji mogu dosegnuti visinu i do 30 m (Cunami u Indijskom okeanu 2004.).
Procenjuje se da godišnje ima oko 900,000 potresa magnitude do 2.5 (po Rihteru) a oni jači su ređi i pojavljuju se svakih 5 do 10 godina.
Najopasnija područja
Najveći broj zemljotresa vezan je za granice litosfernih ploča. Pritom, najjači zemljotresi generišu se u zonama sučeljavanja ploča, u prostoru gde se jedna ploča podvlači pod drugu. Najizrazitija takva zona je u vatrenom pojasu Pacifika, gde se dogodi 53% svih potresa. Druga po redu zona po broju potresa je mediteransko–alpsko–himalajsko područje (41% svih potresa). Zemlje u kojima se događa najviše potresa su: Čile (povezano sa subdukcijom Naska ploče ispod Južnoameričke ploče), Japan (subdukcija Pacifičke ploče pod Evroazijsku ploču), Indonezija.
Najjači potresi
- Potres u Skoplju, Makedonija, 26. jul 1963, poginulo oko 1000 ljudi
- Potres u Kašmiru 2005. g., u kom je poginulo 90,000 a povređeno 110,000 ljudi.
- Potres u Indijskom okeanu 2004. g., jedan od najjačih potresa ikad zabeleženih s jačinom od 9,3 stepena po Rihteru s epicentrom na obali Indonezijskog ostrva Sumatre koji je pokrenuo veliki cunami koji je odneo preko 250.000 života.
- Tanšanski potres 1976, najdestruktivniji potres modernih vremena, procenjuje se da je u njemu stradalo oko 245.000 ljudi.
- Šanhi potres (1556.) Najsmrtonosniji potres u istoriji čovečanstva za koji se procenjuje da je odneo 830.000 ljudskih života u Kini.
- Potres u Čileu (22. maj 1960) – Zahvatio je površinu od 140.000 km² u blizini grada Valdivia. Zemljište je spušteno za 2 metra, nekoliko gradova je zbrisano, 25 ostrva čileanskog arhipelaga je potopljeno, a izdugnuta su neka nova. Reke Čilean, Rio Bio i Nuble su promenile su pravac kretanja. Kao prateća pojava, proradio je i vulkan Riniče, nakon 40 godina mirovanja. Topografske karte su bile neupotrebljive. Poginulo je oko 6.000 stanovnika. Ovo je najjači zemljotres zabeležen ikada, zabeležena je jačina od 9,5 stepeni Rihtera i 12 stepeni MKZ skale.
Izvori
- ↑ Luka Lj. Pešić:Opšta geologija, Endodinamika, Beograd,1995, ISBN 86-80887-58-7
- ↑ Bullen, K. E., Bolt, B.A. (Editor) An Introduction to the Theory of Seismology. Cambridge University Press. 4. izdanje 1987, 520 strana. ISBN 0-521-28389-2.
- ↑ Pedro Mendia-Landa. “Myths and Legends on Natural Disasters: Making Sense of Our World”. http://www.yale.edu/ynhti/curriculum/units/2007/4/07.04.13.x.html. pristupljeno 2008-02-05.
- ↑ 4,0 4,1 Stevenson, David J. A planetary perspective on the deep Earth. Nature 451(7176):261-265, 17 Jan 2008. [1]
- ↑ Tanimoto Toshiro, Lay Thorne (2000-11-07). “Mantle dynamics and seismic tomography”. Proceedings of the National Academy of Science 97 (23): 12409–12410. PMID 11035784. doi:10.1073/pnas.210382197.
- ↑ Lovett, Richard A. Moon Is Dragging Continents West, Scientist Says. National Geographic News, 01.24.2006. [2]
- ↑ Riguzzi, F., Panza, G., Varga, P., Doglioni, C. Can Earth’s rotation and tidal despinning drive plate tectonics? Tectonophysics, Corrected Proof, 2009. doi:10.1016/j.tecto.2009.06.012
- ↑ Earth’s core rotates faster than its crust, scientists say. News by University of Illinois at Urbana-Champaign.
- ↑ U.S. Geological Survey Earthquakes FAQ.
- ↑ U.S. Geological Survey Earthquakes Visual Glossary.
Kako nastaje zemljotres?
Šta su zapravo zemljotresi?
https://www.youtube.com/watch?v=T4IJZyxCMUw
Šta je to tektonika ploča?
Kratki odgovor:
Tektonika ploča
Struktura Zemljine kore, njezina sadašnja građa i promjene na njoj (postanak kopna, odnosno kontinenata, stvaranje planina i drugo) predmet su različitih teorija, među kojima se u novije doba izdvajaju Wegenerova teorija i teorija tektonskih ploča. Obje teorije pretpostavljaju konvekcijska strujanja tvari u plaštu. Wegenerova teorija pretpostavlja da je u najstarijoj prošlosti postojalo jedinstveno kopno (Pangea) i jedinstveno more (Panthalassa). S vremenom se Pangea raspucala, a dijelovi prakopna odmaknuli su se jedan od drugoga i stvorili današnje kontinente. Teorija tektonskih ploča na neki je način nastavak i poboljšanje Wegenerove teorije. Prema njoj, u gornjem plaštu Zemlje (astenosferi) postoje konvekcijske struje kojima se rastaljena tvar diže i probija na površinu kroz pukotine na oceanskom dnu. Zemljina se kora dijeli na 8 većih i dvadesetak manjih ploča, koje se primiču, razmiču, klize jedna uz drugu ili se sudaraju i podvlače jedna pod drugu. Teorija na jednostavan način tumači i postanak potresa i njihov razmještaj u određenim pojasovima na Zemlji.
Tektonske ploče pokretane su gibanjima koja su začeta u dubokoj unutrašnjosti. Sredinom oceanskih ploča dižu se podmorski grebeni s uzdužnim rovovima. Grebeni se neprestano nadopunjuju magmatskim materijalom unutrašnjosti. Stoga oceanske ploče rastu i šire se, a kontinentske nasjedaju na njih. Na sudarnoj fronti javlja se, uz podmorske jarke, znatna geološka aktivnost, kontinentska ploča uzdiže se i nabire u mlade planinske lance, a oceanska ploča ponire. Jasan primjer tog pokretanja pokazuje istočni rub Tihog oceana. Zapadom Sjeverne i Južne Amerike pružaju se Kordiljeri i Ande, seizmički aktivna područja i vulkanska žarišta. Tektonika ploča i naborana gorja tipična su osobina Zemlje. Prateći gibanje ploča unatrag u prošlost i obazirući se na komplementarnost susjednih obala nekih kontinenata i njihovih dijelova, izveden je zaključak da je nekada postojao samo jedan kontinent, Pangea. Oceanska podina mlađa je od 180 milijuna godina. Samo neki mali dijelovi kopna pokazuju starost od 3,9 milijardi godina.
Zemlja je imala vrlo buran geološki razvoj. Kora je izgrađena od magmatskih, sedimentnih i metamorfnih stijena. Magmatske stijene su neposredna posljedica vulkanske aktivnosti. Sedimenti nastaju taloženjem tvari razmrvljene erozijom: mehaničkom (uz pomoć vode i vjetra), te kemijskom i biogenom. Budući da je atmosfera oksidativna, u toku geoloških razdoblja znatno je utjecala na kemijski sastav tla. Kemijske reakcije između vode, plinova i stijena i uz učešće organizama, dovode do stvaranja rastopina i potom do sedimenata. Sedimentni slojevi daju svojstvenost cijeloj Zemlji. Metamorfne stijene mogu biti magmatske i sedimentne, koje su prošle kroz naknadnu obradu i preobrazbu uz povišene tlakove i temperature. Zemljina kora vrlo je tanka, od 5 do 70 kilometara, a debljina joj ovisi o položaju. Kora kopna je deblja i sastoji se od granitnih stijena. Pod morima je kora tanka i bazaltna. Granica između kore i plašta poznata je kao Mohorovičićev diskontinuitet, prema hrvatskom geofizičaru Andriji Mohorovičiću, koji ju je otkrio 1909. na temelju širenja potresnih valova.
Duži odgovor:
Tektonika ploča
Najvažnije Zemljine litosferne ploče
Tektonika ploča je geološka teorija koja objašnjava pomicanje Zemljine kore velikih razmjera. Teorija uključuje te ujedno i zamjenjuje stariju hipotezu pomicanja kontinenata, koja datira iz prve polovice 20. st., te koncept širenja morskog dna razvijen tijekom 1960-ih.
Vanjski se dio Zemlje sastoji od dva sloja: vanjskog sloja, koji se naziva litosfera, a obuhvaća koru i kruti gornji dio plašta, dok se ispod litosfere nalazi astenosfera. Iako u krutom stanju, astenosfera ima relativno nisku viskoznost i posmičnu snagu te se stoga u geološkoj vremenskoj skali može ponašati kao tekućina. Ispod astenosfere se nalazi krući donji plašt, čije je fazno stanje posljedica ne manjih temperatura, već visokog tlaka.
Litosfera je razlomljena u tzv. litosferne ploče (tektonske ploče). Postoji sedam glavnih i još znatno manjih ploča. Litosferne ploče plove na astenosferi. Postoje tri tipa granica među pločama: konvergentne granice, divergentne granice i transformni rasjedi. Potresi, vulkanska aktivnost, izdizanje planinskih lanaca te oblikovanje oceanskih jaruga se pojavljuje duž granica ploča. Bočno se pomicanje ploča obično odvija brzinama od 0.66 do 8.50 centimetara godišnje.
Razvoj ideje
Teorija tektonike i ploča vuče korijene iz hipoteze pomicanja kontinenata. Koncept širenja morskog dna prvi je put predložio u ranim 1960-im Robert S. Dietz, iako se obično pripisuje Harryu Hessu.
Prvi čvrsti dokazi o točnosti teorije bile su magnetske anomalije, koje su definirane kao simetrične, paralelne pruge slične magnetizacije na morskome dnu, sa svake strane srednjeoceanskog hrpta. Razvijanje tehnika seizmičke slikovne dijagnostike u i uokolo Wadati-Benioffove zone, u kombinaciji s brojnim drugim geološkim istraživanjima, vrlo je brzo učvrstilo tektoniku ploča kao teoriju s izvanrednim mogućnostima objašnjavanja i predviđanja različitih pojava.
Proučavanje dubokog oceanskog dna bilo je presudno za razvitak teorije – disciplina dubokomorske marinske geologije je doslovno procvjetala u 1960-ima. Shodno tome, teorija tektonike ploča razvila se tijekom kasnih 1960-ih, od kada je univerzalno prihvaćena od svih geoznanstvenika. Teorija je revolucionizirala geoznanosti zbog svoje moći ujedinjavanja i objašnjavanja različitih geoloških pojava.
Osnovni principi
Podjela vanjskih dijelova Zemljine unutrašnjosti u litosferu i astenosferu zasnovana je na njihovim mehaničkim razlikama i načinu prenošenja topline. Litosfera je hladnija i kruća, dok je astenosfera toplija i mehanički slabija. Također, litosfera gubi toplinu kondukcijom, a astenosfera prenosi toplinu konvekcijom i ima gotovo adijabatski temeperaturni gradijent. Ta se podjela ne bi smjela miješati s kemijskom podjelom Zemlje na jezgru, plašt i koru. Litosfera se sastoji i od kore i od dijela plašta. Određeni dio plašta može pripadati litosferi, ali i astenosferi u različitom vremenu, ovisno o temperaturi, tlaku i posmičnoj snazi. Osnovni je princip tektonike ploča taj da litosfera postoji u obliku odvojenih i zasebnih ploča koje plutaju na viskoelastičnoj krutoj astenosferi. Pomicanje ploča se odvija u rasponu od nekoliko milimetara godišnje (brzina rasta nokata), pa do oko 5 centimetara godišnje (brzina rasta kose).
Ploče su oko 100 km debele i sastoje se od litosferskog plašta prekrivenog s jednim od dva tipa kore: oceanskom korom (zastarjeli naziv je sima) ili kontinentalnom korom (zastarjeli naziv je sial). Ta se dva tipa kore razlikuju u debljini – kontinentalna je kora znatno deblja od oceanske (50 km naspram 5 km).
Ploče se susreću duž granica ploča, koje su obično povezane s geološkim događajima poput potresa i stvaranja topoloških oblika kao što su planine, vulkani i oceanski jarci. Većina aktivnih vulkana javlja se na granicama ploča, s Pacifičkim vatrenim prstenom kao najaktivnijim i najpoznatijim.
Tektonske ploče mogu uključivati kontinentalnu ili oceansku koru, ali tipično jedna ploča sadrži obje. Npr. Afrička ploča uključuje i kontinent i dijelove Atlantskog i Indijskog oceana. Razlika imeđu kontinentalne i oceanske kore zasnovana je na gustoći minerala koji ih izgrađuju – oceanska je kora gušća od kontinentalne zbog različitih udjela raznih elemenata, napose silicija. Oceanska kora (mafična) je gušća jer ima manje silicija i više teških elemenata od kontinentalne kore (felsične). Rezultat toga je da oceanska kora leži ispod razine mora (npr. većina Pacifičke ploče), dok je kontinentalna kora izbačena iznad razine mora (zbog principa izostazije).
Tipovi granica ploča
Tri tipa granica ploča: (1) astenosfera (2) litosfera (3) vruća točka (4) oceanska kora (5) subdukcijska ploča (6) kontinentalna kora (7) kontinentalna riftna zona (mlada granica ploča) (8) konvergentna granica ploča (9) divergentna granica ploča (10) transformna granica ploča (11) vulkanski štit (12) šireći oceanski hrbat (13) konvergentna granica ploča (14) stratovulkan (15) otočni luk (16) ploča (17) astenosfera (18) jarak
Postoje tri tipa granica ploča, karakteriziranih načinom na koji se ploče pomiču relativno jedna prema drugoj, a povezane su s različitim površinskim fenomenima. To su:
- Transformne granice, koje se javljaju na mjestu gdje ploče klize jedna pokraj druge duž transformnog rasjeda. Relativno pomicanje dviju ploča je ili sinistralno (na lijevo u susret promatraču) ili dekstralno (na desno u susret promatraču).
- Divergentne granice se javljaju na mjestu gdje se dvije ploče odmiču jedna od druge (to su srednjeoceanski hrpti i aktivne zone cijepanja kao što je Istočnoafrička brazda).
- Konvergentne granice (ili aktivni rubovi) se javljaju na mjestu gdje se dvije ploče pomiču jedna prema drugoj obično tvoreći zonu subdukcije (ako jedna ploča tone pod drugu) ili kontinentalne kolizije (ako obje ploče sadrže kontinentalnu koru). Dubokomorski su jarci tipični za zone subdukcije. Zbog trenja i zagrijavanja subducirane ploče, gotovo su uvijek povezane s vulkanizmom. Najbolji su primjeri za ove procese Ande u Južnoj Americi i japanski otočni luk.
Transformne (konzervativne) granice
Zbog trenja ploče ne mogu jednostavno kliziti jedna pokraj druge. Točnije, pritisak se nakuplja u obje ploče sve dok ne dosegne stupanj prekoračenja praga deformacije stijena, kada se akumulirana potencijalna energija oslobađa u vidu deformacije na obje strane rasjeda. Deformacija je akumulativna i trenutna, i ovisi o reologiji stijene – rastezljiva donja kora i plašt akumuliraju deformaciju postupno putem posmicanja, pri čemu krhka gornja kora reagira lomljenjem ili trenutnim otpuštanjem pritiska, koje izaziva kretanje duž rasjeda. Rastezljiva površina rasjeda može također otpustiti pritisak kada je stupanj deformacije prevelik. Energija otpuštena trenutnim pritiskom je uzrok potresa, učestalog fenomena duž transformnih granica.
Dobar primjer ovog tipa granice ploča jest rasjed San Andreas, koji se nalazi na zapadnoj obali Sjeverne Amerike i dio je izuzetno složenog sustava rasjeda tom području. Na ovoj se lokaciji Pacifička i Sjevernoamerička ploča pomiču jedna prema drugoj na način da se Pacifička ploča pomiče prema sjeverozapadu u odnosu na Sjevernoameričku. Drugi primjeri transformnih rasjeda uključuju Alpski rasjed na Novom Zelandu, te Sjevernoanatolijski rasjed u Turskoj. Transformni rasjedi se nalaze i kao izdanci na krijestama srednjeoceanskog hrpta.
Divergentne (konstruktivne) granice
Most preko Álfagjá brazde blizu Grindavika na poluotoku Reykjanes na jugozapadu Islanda, granici Euroazijske i Sjevernoameričke kontinentalne tektonske ploče.
Na divergentnim se granicama dvije ploče razmiču i na taj način stvaraju prostor koji se puni novim materijalom kore, koji potječe od magme nakupljene ispod. Porijeklo je nove divergentne granice na trostrukom čvoru, za kojeg se misli da je povezan s fenomenom poznatim kao vruće točke. To su mjesta na kojima neizmjerno velike konvekcijske ćelije donose jako velike količine vrućeg astenosferskog materijala blizu površine, pa se stoga smatra da je kinetička energija na tim mjestima dovoljna za razlamanje litosfere. Vruća točka koja je potaknula stvaranje sustava Srednjeatlantskog hrpta trenutno se nalazi ispod Islanda koji se proširuje brzinom od nekoliko centimetara po stoljeću.
Divergentne granice su predstavljene u oceanskoj litosferi sustavom oceanskih hrptova, kao što su Srednjeatlantski hrbat i Istočnopacifičko uzvišenje, a u kontinentalnoj litosferi dolinama brazdanja kao što je poznata Istočnoafrička brazda. Divergentne granice mogu stvoriti masivne zone rasjedanja u sustavu srednjeoceanskog hrpta. Općenito, širenje nije uniformno pa se masivni transformni rasjedi pojavljuju tamo gdje se razlikuju brzine širenja susjednih blokova stijena. To su pukotinske zone i glavni su izvor podmorskih potresa. Karte morskog dna pokazuju vrlo čudan obrazac blokovitih struktura koje su odjeljene linearnim elementima okomitim na os hrpta. Ovaj proces postaje jasniji ako promatramo morsko dno između pukotinskih zona kao pokretnu traku koja odnosi hrbat od središta širenja na svakoj strani jaruge. Krijesta starijh hrptova, paralelna trenutnom centru širenja, bit će starija i dublja (zbog termalne kontrakcije i tonjenja).
Upravo je na srednjeoceanskim hrptovima nađen jedan od ključnih principa koji je uzrokovao prihvaćanje hipoteze širenja morskog dna. Zračna geomagnetska istraživanja pokazala su neobičan uzorak simetričnih pruga promjena magnetskog polariteta na suprotnim stranama osi hrpta. Uzorak je bio previše pravilan da bi ga se moglo smatrati slučajnim jer su se širine nasuprotnih traka previše dobro poklapale. Znanstvenici su proučavali polarne obrate i napravili poveznicu. Magnetske su se trake direktno poklapale sa Zemljinim polarnim obratima, što je potvrđeno mjerenjem starosti stijena u svakoj traci. Te nam trake pružaju kartu u vremenu i prostoru pomoću kojih se mogu odrediti i brzina širenja i polarni obrati.
Konvergentne (destruktivne) granice
Priroda konvergentnih granica ovisi o tipu litosfere ploča koje se sudaraju. Na mjestu gdje se gusta oceanska ploča sudara s manje gustom kontinentalnom pločom, oceanska se ploča u pravilu podvlači zbog većeg uzgona kontinentalne litosfere, oblikujući zonu subdukcije. Na površini, topografski je izražaj obično oceanski jarak na oceanskoj strani i planinski lanac na kontinentalnoj strani. Primjer zone subdukcije ocean-kontinent je područje duž zapadne obale Južne Amerike gdje se oceanska Nazca ploča subducira pod kontinentalnu Južnoameričku ploču.
Dok je proces neposredno povezan sa stvaranjem taline iznad tonuće ploče, zbog čega dolazi do površinskog vulkanizma, još uvijek predmet rasprava u geološkoj zajednici, općeprihvaćeni konsenzus istraživanja koja su u toku ukazuje na to da glavni doprinos daju volatili. Kako ploča koja se subducira tone, njena temperatura raste zbog čega otpušta volatile (od kojih je najvažnija voda) zarobljene u poroznoj oceanskoj kori. Voda se izdiže u plašt naliježuće ploče, smanjuje temperaturu tališta okolnih stijena te proizvodi talinu (magmu) s velikim količinama otopljenog plina. Ova se talina uzdiže do površine i izvor je nekih od najeksplozivnijih vulkana na Zemlji zbog velikog obujma ekstremno stlačenih plinova (npr. Etna, Vezuv). Na ovaj se način oblikuju dugi vulkanski lanci u unutrašnjosti kontinentalnog šelfa i paralelno njemu. Kontinentalna kralješnica Južne Amerike obiluje ovim tipom vulkanskog izdizanja planina zbog subdukcije Nazca ploče. U Sjevernoj je Americi planinski lanac Cascade, koji se proteže južno od Sierra Nevade u Kaliforniji, također ovog tipa. Takvi vulkani karakterizirani su promjenjivim periodima mirovanja i epizodnim erupcijama koje započinju ispuštanjima eksplozivnih plinova s finim česticama staklastog vulkanskog pepela i spužvastog materijala. Cijelim rubom Pacifičkog oceana protežu se vulkani pa je poznat pod nazivom Pacifički vatreni prsten.
Na mjestima gdje se dvije kontinentalne ploče sudaraju, ploče se ili ispupčuju i zbijaju, ili se jedna ploča potkopava ispod ili (u nekim slučajevima) prelazi preko druge. Svako će od tih djelovanja stvoriti prostrane planinske lance. Najdramatičniji se rezultat tih procesa može vidjeti na mjestu gdje se sjeverni rub Indijske ploče podvlači pod dio Euroazijske ploče izdižući ga te stvarajući Himalaju i Tibetski plato straga. To je također uzrok deformacije Azijskog kontinenta prema zapadu i prema istoku na svakoj strani kolizije.
Kada se dvije oceanske ploče primiču jedna prema drugoj, obično stvaraju otočni luk kako se jedna ploča subducira pod drugu. Luk je formiran vulkanima koji erumpiraju kroz naliježeću ploču kako se ispod nje tali tonuća ploča. Lučni se oblik pojavljuje zbog sferične površine Zemlje (kada nožem zarežemo koru naranče, može se uočiti luk koji je napravljen ravnim rubom noža). Duboka podmorska jaruga smještena je ispred takvog luka na mjestu gdje gušća ploča tone. Odličan bi primjer za ovaj tip konvergencije ploča bili Japan i Aleuti na Aljasci.
 Konvergencija oceanske i kontinentalne kore: (1) oceanska kora (2) litosfera (3) astenosfera (4) kontinentalna kora (5) vulkanski luk (6) jarak |
 Konvergencija kontinentalne i kontinentalne kore: (1) kontinentalna kora (2) litosfera (3) astenosfera (4) drevna oceanska kora (5) planinski lanac (6) visoki plato |
 Konvergencija oceanske i oceanske kore: (1) oceanska kora (2) litosfera (3) astenosfera (4) kontinentalna kora (5) jarak (5) otočni luk |
Ploče mogu kolidirati pod kosim kutem radije nego frontalno (npr. jedna se ploča miče prema sjeveru, druga prema jugoistoku), što može uzrokovati pružno rasjedanje duž zone kolizije, kao dodatak subdukciji.
Nisu sve granice ploča lako definirane – neke su široki pojasevi čiji su pokreti nejasni znanstvenicima. Primjer za to jest mediteransko-alpska granica, koja uključuje dvije velike ploče i nekoliko mikroploča. Granice ploča ne moraju se nužno poklapati s onim od kontinenata. Npr. Sjevernoamerička ploča ne pokriva samo Sjevernu Ameriku, nego i dalekoistočni Sibir i sjeverni Japan.
Sile koje uzrokuju pokretanje ploča
Ploče se mogu kretati zbog odnosa gustoće oceanske litosfere i slabosti astenosfere. Gubitak topline iz plašta pravi je izvor energije koja pokreće tektoniku ploča, iako se više ne smatra da ploče pasivno plove po astenosferski konvekcijskim strujama. Umjesto toga, prihvaćeno je da visoka gustoća oceanske litosfere, koja tone u subdukcijskim zonama, pokreće ploče. U početku, kada se formira na srednjeoceanskim hrptovima, oceanska litosfera manje je gustoće od astenosfere u podlozi, ali s vremenom postaje sve gušća, kako se konduktivno hladi i zadebljava. Veća gustoća starije litosfere u odnosu na astenosferu dopušta tonjenje u duboki plašt u subdukcijskim zonama, pružajući najveći dio pokretačke sile za tektoniku ploča. Slabost astenosfere dopušta pločama da se s lakoćom kreću prema zonama subdukcije.
Dvodimenzionalna i trodimenzionalna slikovna dijagnostika Zemljine unutrašnjosti (seizmička tomografija) ukazuje na postojanje poprečne heterogene raspodjele gustoće kroz plašt. Takve varijacije u gustoći mogu biti uzrokovane različitim kemizmom stijena, različitim kristalnim strukturama ili termalnom ekspanzijom i kontrakcijom zbog toplinske energije. Manifestacija ove poprečne heterogenosti gustoća je konvekcija plašta zbog sila uzgona. Kako je točno konvekcija plašta posredno i neposredno povezana s pomicanjem ploča, pitanje je tekućih istraživanja i rasprava u geodinamici. Ova energija mora se nekako prenositi u litosferu da bi se ploče pomicale. U osnovi postoje dva tipa sila koje bi mogle utjecati na kretanje ploča: trenje i gravitacija.
Trenje
- Temeljni otpor
- Konvekcijske struje velikih razmjera u gornjem plaštu prenose se kroz astenosferu – pomicanje je pokrenuto trenjem između astenosfere i litosfere.
- Usisavanje ploče
- Lokalne konvekcijske struje vrše guranje ploča prema dolje na subdukcijskim zonama u oceanskim jarugama, pri čemu dolazi do trenja. Ipak, netko bi mogao ustvrditi da je usisavanje ploča zapravo uglavnom jedinstveni geodinamički okvir unutar kojeg temeljna vuča nastavlja djelovati na ploču kako tone u plašt (iako možda u većoj mjeri djelujući i na gornju i na donju stranu ploče).
Gravitacija
- Gravitacijsko klizanje
- Pomicanje ploča pokretano je većim uzvišenjem ploča na srednjeoceanskim hrptovima. Kako se oceanska litosfera formira iz vrućeg materijala plašta na hrptovima, koji se šire, postepeno se hladi i s vremenom (time i s udaljenosti od hrpta) zadebljava. Hladna oceanska litosfera značajno je gušća od vrućeg materijala plašta od kojeg potječe, pa s povećanjem debljine postupno tone u plašt da bi nadomjestila veće opterećenje. Rezultat je neznatno poprečno nagnuće s udaljenosti od osi hrpta.
Vrlo se često u geofizičkoj zajednici i još češće u geološkoj literaturi za niže školstvo ovaj proces referira kao potiskivanje od hrpta. Ovo je u stvari pogrešan naziv s obzirom da se ništa ne potiskuje i te da su tenzijske osobine dominantne duž hrptova. Mnogo bi preciznije bilo imenovati ovaj mehanizam kao gravitacijsko tonjenje, s obzirom da ukupna varijabilnost topografije duž ploče može značajno varirati, a topografija širećih hrptova samo je najistaknutija osobina. Na primjer:
- 1. Savitljivo udubljivanje litosfere prije nego što potone ispod susjedne ploče, na primjer, proizvodi jasnu topografsku značajku, koja može poremetiti ili barem izvršiti utjecaj na topografiju oceanskih hrptova.
- 2. Plaštne perjanice (engl. mantle plumes) vrše udare na donjoj strani tektonskih ploča pa mogu drastično promijeniti topografiju oceanskog dna.
- Povlačenje ploče
- Pomicanje ploča tjerano je težinom hladnih, gustih ploča koje tonu u plašt na jarugama. Izdizanje materijala na srednjeoceanskim hrptovima gotovo je sigurno dio ove konvekcije. Neki su raniji modeli tektonike ploča predviđali da ploče plove na vrhu konvekcijskih polja kao tekuće vrpce. Međutim, većina današnjih znanstvenika smatra da astenosfera nije dovoljno jaka da direktno uzrokuje pomicanje trenjem takvih osnovnih sila. Povlačenje ploče je široko prihvaćeno kao dominantna sila koja djeluje na ploče. Današnji modeli upućuju na to da usisavanje na jaruzi također igra važnu ulogu. No, treba uzeti u obzir da Sjevernoamerička ploča, na primjer, nigdje nije subducirana, a ipak se kreće, kao i Afrička, Euroazijska te Antarktička ploča. Sveobuhvatna pokretačka sila za pomicanje ploča i njen izvor energije ostaju predmetom daljnjih istraživanja.
Vanjske sile
U istraživanju publiciranom u siječanj-veljača 2006. broju časopisa Američkog geološkog društva, skupina talijanskih i američkih zranstvenika prosudila je da se ploče pomiču prema zapadu zbog Zemljine rotacije i rezultirajućeg trenja uslijed Mjesečeve gravitacije. Kako Zemlja rotira istočno u odnosu Mjesecu, njegova gravitacija lagano gura Zemljin površinski sloj natrag prema zapadu. Također je pretpostavljeno (premda kontroverzno) da ova promatranja mogu objasniti zašto Venera i Mars nemaju tektoniku ploča, kako Venera nema mjesec, a Marsovi mjeseci su premali da bi mogli imati gravitacijski utjecaj na Mars.
Međutim, ovo nije novi argument – izvorno ga je pretpostavio Alfred Wegener, no suprotstavio mu se fizičar Harold Jeffreys, koji je izračunao da bi potrebna magnituda trenja uzrokovanog Mjesečevom gravitacijom vrlo brzo zaustavila rotaciju Zemlje. Mnoge ploče se pomiču prema sjeveru i prema istoku, a dominantno pomicanje prema zapadu Pacifičkog bazena proizlazi iz odstupanja pacifičkog centra širenja prema istoku (što nije predviđena manifestacija lunarnih sila). No, pretpostavljeno je da, relativno prema donjem plaštu, kod svih ploča postoji neznatna komponentna pomicanja prema zapadu.
Relativni značaj svakog mehanizma
Pomicanje ploča zasnovano na podatcima NASA-inog GPS satelita JPL. Vektori pokazuju smjer i magnitudu kretanja.
Stvarni vektor pomicanja ploča nužno mora biti funkcija svih sila koje djeluju na ploču. Doduše, tako ostaje upitan stupanj doprinosa pojedinog procesa koji djeluje na pojedinu tektonsku ploču.
Raznolikost geodinamičkih okvira i svojstava pojedine ploče mora jasno rezultirati u razlikama stupnja za koji takavi procesi zapravo pokreću ploče. Jedna metoda rješavanja ovog problema je uzimanje u obzir brzine pomicanja pojedine ploče i dostupnih argumenata za svaku pokretačku silu ploče, koliko god je to moguće.
Jedna od najznačajnijih nađenih korelacija jest da se ploče prikačene na subduciranu ploču pomiču mnogo brže od onih koje to nisu. Na primjer, Pacifička ploča je većinom okružena subdukcijskim zonama (tzv. Vatreni prsten) i pomiče se mnogo brže nego ploče Atlantskog bazena, koje su prikačene (možda bi se moglo reći zavarene) na susjedne kontinente umjesto na subduciranu ploču. Stoga se smatra da su sile povezane s pločom, koja se kreće prema dolje (guranje ploče i usisavanje ploče), pokretačke sile koje određuju pomicanje ploče.
Unatoč tome, pokretačke sile pomicanja ploča su još uvijek veoma aktivna tema tekućih rasprava i istraživanja u geofizičkoj zajednici.
Značajne ploče
Najvažnije ploče su:
- Afrička ploča, pokriva Afriku – kontinentalna ploča
- Antarktička ploča, pokriva Antarktiku – kontinentalna ploča
- Indo-australska ploča, pokriva Australiju te Indiju – kontinentalna ploča
- Euroazijska ploča pokriva Aziju i Europu – kontinentalna ploča
- Sjevernoamerička ploča pokriva Sjevernu Ameriku i sjevero-istočni Sibir – kontinentalna ploča
- Južnoamerička ploča pokriva Južnu Ameriku – kontinentalna ploča
- Pacifička ploča, pokriva Pacifički ocean – oceanska ploča.
Značajne manje ploče uključuju Arapsku ploču, Karipsku ploču, Juan de Fuca ploču, Nazca ploču, Filipinsku ploču i Scotia ploču.
Pomicanje ploča je uzrokovalo nastajanje i raspadanje kontinenata kroz vrijeme, uključujući povremene nastanke superkontinenta koji sadržava većinu ili sve kontinente. Smatra se da je prvi superkontinent Rodinia nastao prije negdje oko milijardu godina i da je sjedinjavao većinu Zemljinih kontinenata, a raspao se na pet kontinenata prije negdje oko 600 miljuna godina. Pomicanje ploča uzrokovalo je formiranje i dezintegraciju kontinenata kroz geološko vrijeme, uključujući povremeno formiranje superkontinenata, koji su uključivali većinu ili sve kontinente. Najpoznatiji superkontinent bila je Pangea koja se raspala na Lauraziju (od koje su nastale Sjeverna Amerika i Eurazija) te Gondvanu (od koje su nastali ostali kontinenti).
Povijesni razvoj teorije
Pomicanje kontinenata
Pomicanje kontinenata bila je jedna od mnogih ideja o tektonici predloženih u kasnome 19. i ranome 20. stoljeću. Teza je bila zamijenjena tektonikom ploča, no neki koncepti i dokazi su inkorporirani u tektoniku ploča
Do 1915., Alfred Wegener je našao ozbiljne argumente za ideju prvog izdanja “Porijekla kontinenata i oceana”. U toj knjizi, primijetio je kako istočna obala Južne Amerike i zapadna obala Afrike izgledaju kao da su nekada bile pričvršćene jedna za drugu. Wegener nije bio prvi koji je ovo zamijetio (preduhitrili su ga Abraham Ortelius, Francis Bacon, Benjamin Franklin, Snider-Pellegrini i Frank Bursley Taylor), no bio je prvi koji je doveo u red značajne fosilne, paleo-topografske i klimatološke dokaze, da bi potvrdio ovo jednostavno opažanje (u ovome je imao potporu istraživača poput Alexa du Toita). No, mnogi geolozi ovu ideju nisu shvaćali ozbiljno, jer su isticali da nema jasnog mehanizma za pomicanje kontinenata.
Wegenerovo opravdanje nije došlo sve do njegove smrti 1930. . 1947., grupa znanstvenika vođenih Mauriceom Ewingom korišteći istraživačko plovilo “Atlantis” i niz instrumenata, potvrdila je postojanje uzdignuća u središnjem Atlantskom oceanu, te otkrila da se oceansko dno ispod slojeva sedimenta sastoji od bazalta, a ne od granita koji je učestao na kontinentima. Također su otkrili da je oceanska kora mnogo tanja od kontinentalne. Svi ovi pronalasci potakli su važna i intrigantna pitanja.
Početkom 1950-ih, znanstvenici, uključujući Harrya Hessa, koristeći magnetometar prilagođen za zračne uređaje, razvijen tijekom Drugog svjetskog rata za detektiranje podmornica, počeli su prepoznavati čudne magnetske promjene duž oceanskog dna. Ovaj neočekivani pronalazak nije u potpunosti bio iznenađujući jer je bilo poznato da bazalt, efuzivna stijena bogata željezom koja izgrađuje oceansko dno, sadrži visoko magnetičan mineral magnetit koji može lokalno poremetiti očitanja kompasa. Ovaj poremećaj prepoznali su Islandski mornari u osamnaestom stoljeću. Što je važnije, ove svježe otkrivene magnetske promjene osigurale su nova sredstva za proučavanje oceanskog dna, jer prisutnost magnetita daje bazaltu magnetska svojstva koja se mogu mjeriti. Kada se novoformirana stijena skrutne, magnetski materijal u sebi sačuva tadašnji magnetski polaritet.
Kako je sve više morskog dna bilo kartirano tijekom 1950-ih, magnetske promjene pokazale su se, ne kao nasumične ili izolirane pojave, nego su otkrivale prepoznatljive uzorke. Kada su se takvi uzorci kartirali na širem području, oceansko dno pokazalo se kao zebrasti uzorak. Naizmjenične pruge magnetsko različitih stijena ležale su u redovima na svakoj strani srednjeoceanskog hrpta: jedna pruga s normalnim polaritetom, a susjedna s reverznim polaritetom. Najzanimljivija je bila činjenica da su se te pruge pružale simetrično sa svake strane krijeste hrpta.
Kada su slojevi stijena na rubnim dijelovima razdvojenih kontinenata jako slični, to ukazuje na činjenicu da su ove stijene nastale na isti način, iz čega se može zaključiti da su u početku bili spojeni. Na primjer, neki dijelovi Škotske i Irske sadrže stijene slične onima u Newfoundlandu i New Brunswicku. Nadalje, Kaledonidi u Europi te dijelovi Apalača U Sjevernoj Americi imaju jako sličnu strukturu i litologiju.
Plutajući kontinenti
Prevladavajući koncept bio je da ispod kontinenata postoje statične ljuske slojeva. Uočeno je da je morsko dno, iako granit postoji na kontinentima, izgrađeno od gušćeg bazalta. Bilo je očito da sloj bazalta leži ispod kontinentalnih stijena.
Međutim, Pierre Bouguer je, promatrajući abnormalnosti u deflekciji okomite linije blizu Anda u Peruu, zaključio da manje guste planine moraju imati projekciju usmjerenu u gušći plašt ispod njih. Koncept da planine imaju “korijenje” potvrdio je George B. Airy sto godina kasnije tijekom proučavanja gravitacije Himalaja, koji je seizmičkim istraživanjima detektirao odgovarajuće promjene u gustoći.
Do sredine 1950-ih ostalo je neriješeno jesu li korijeni stijena zakovani u okružujući bazalt ili su plovili kao sante leda.
Teorija tektonike ploča
Značajan napredak učinjen je 1960-ih, koje su obilježene brojnim otkrićima, pogotovo vezanim za Srednjeatlantski hrbat. Najznačajnija je bila publikacija papira američkog geologa Harrya Hessa 1962. (Robert S. Dietz publicirao je istu ideju godinu ranije u časopisu “Nature”, no prioritet pripada Hessu, jer je distribuirao nepublicirani rukopis svoga članka već 1960.). Hess je sugerirao da se oceanski bazeni i pripadajući im kontinenti pomiču zajedno kao ista krustalna jedinica, ili ploča, umjesto kontinenata koji se pomiču kroz oceansku koru, kako je bilo predloženo u hipotezi pomicanja kontinenata. Iste godine, Robert R. Coats is USGS-a opisao je glavne osobine subdukcije otočnog luka na Aleutskim otocima. Njegov papir, iako slabo primijećen te ismijan u to vrijeme, kasnije je nazvan plodonosnim i dalekovidnim. W. Jason Morgan je 1967. predložio da se površina Zemlje sastoji od 12 krutih ploča koje se pomiču relativno jedne prema drugima. Dva mjeseca kasnije, 1968., Xavier Le Pichon, publicirao je kompletni model baziran na šest ploča sa svojim relativnim pomicanjem.
Objašnjenje magnetske ispruganosti
Magnetska ispruganost morskog dna.
Otkriće magnetske ispruganosti i činjenica da su pruge simetrične oko krijeste srednjeoceanskog hrpta ukazuje na povezanost tih dviju pojava. 1961. znanstvenici su počeli teoretizirati da srednjeoceanski hrptovi obilježavaju strukturno slabe zone gdje je oceansko dno rascijepljeno na dva dijela duž krijeste hrpta. Nova magma iz dubine Zemlje vrlo lako se uzdiže duž ovih slabih zona te na kraju erumpira formirajući novu oceansku koru. Ovaj proces, kasnije nazvan širenje morskog dna, djeluje milijunima godina neprestano forumirajući novo oceansko dno duž 50,000 km dugog sustava srednjeoceanskog hrpta. Ova hipoteza bila je potvrđena nekolicinom dokaza:
- na ili u blizini krijese hrpta, stijene su vrlo mlade, a postaju progresivno starije udaljavajući se od krijeste hrpta;
- najmlađe stijene na krijesti hrpta uvijek imaju sadašnji (normalni) magnetski polaritet;
- pruge stijena paralelne krijesti hrpta izmjenjuju se u magnetskom polaritetu (normalni-reverzni-normalni,…), ukazujući na činjenicu da se Zemljino magnetsko polje mijenjalo mnogo puta.
Objašnjavajući i zebrastu magnetsku ispruganost i građu sustava srednjeoceanskog hrpta, hipoteza širenja morskoga dna predstavljala je još jedan značajan napredak u razvoju teorije tektonike ploča. Nadalje, oceanska kora se počela cijeniti kao prirodni snimatelj povijesti obrata Zemljinog magnetskog polja.
Otkriće subdukcije
Dublja posljedica širenja morskog dna bilo je to da se nova kora kontinuirano proizvodi duž oceanskih hrptova. Ideju su rado prihvatili neki znanstvenici, najupečatljivije S. Warren Carey, koji je tvrdio da se pomicanje kontinenata jednostavno može objasniti velikim povećanjem Zemljine veličine. Međutim, tzv. “teorija šireće Zemlje” je bila nezadovoljavajuća jer njezini zagovaratelji nisu mogli ponuditi nijedan uvjerljivi mehanizam koji bi takvo što uzrokovao. Sigurno nije bilo dokaza da se Mjesec širio u zadnje tri milijarde godina. Ipak, ostalo je pitanje: kako nova oceanska kora može biti kontinuirano nadodavana duž oceanskih hrptova bez povećanja veličine Zemlje.
To pitanje posebno je zaintrigiralo Harrya Hessa, geologa sa Sveučilišta Princeton i Roberta Dietza, znanstvenika s USCGS-a koji je prvi skovao naziv “širenje morskog dna”. Dietz i Hess su bili dio nekolicine koji su zaista razumjeli široke implikacije širenja morskog dna. Hess je prosudio da, ukoliko se Zemljina kora širi duž oceanskih hrptova, negdje mora i tonuti. Pretpostavio je da se nova oceanska kora kontinuirano odmiče od hrptova kao tekuća vrpca. Milijunima godina kasnije, oceanska kora na kraju potone u oceanske jaruge – vrlo duboke uske kanjone duž rubova Pacifičkog bazena. Po Hessu, Atlantski ocean se širi, dok se Pacifički ocean sužuje. Kako se hladna oceanska kora konzumira u jarugama, nova magma se izdiže i erumpira duž širećih hrptova da bi formirala novu koru. Kao rezultat, oceanski bazeni se neprestano “recikliraju”, nastankom nove kore i uništavanjem stare , što se događa istovremeno. Tako je Hess jasno objsnio zašto Zemlja ne postaje sve veća kako se morsko dno širi, zbog čega se jako malo sedimenta taloži na oceanskom dnu te zašto su oceanske stijene puno mlađe od kontinentalnih.
Kartiranje pomoću potresa
Tijekom 20-og stoljeća, poboljšanje I povećana uporaba seizmičkih instrumenata poput seizmografa omogućila je znanstvenicima da shvate da potresi teže da se koncentriraju na određenim područjima, većinom duž oceanskih jaruga i sredenjeoceanskih hrptova. Do kasnih 1920-ih, seizmolozi su počeli identificirati nekoliko istaknutih zona potresa paralelnih jarugama, koje su tipično bile nagnute 40-60° na horizontalnu ravninu i pružale se nekoliko stotina kilometara u Zemlju. Ove zone kasnije su postale poznate kao Wadati-Benioffova zona ili kraće Benioffova zona u čast seizmologa koji ih je prepoznao, Kiyoo Wadati u Japanu te Hugo Benioff u SAD-u. Proučavanje globalne seizmičnosti znatno je napredovalo 1960-ih uspostavom WWSSN-a (Svjetske standardizirane mreže seizmografa) za promatranje poštivanja sporazuma o prestanku nadzemnog testiranja nuklearnog oružja iz 1963. Znatno poboljšani podatci dobiveni WWSSN instrumentima omogućili su seizmolozima precizno kartiranje zona koncentracije potresa diljem svijeta.
Smjena geoloških paradigmi
Prihvaćanje teorije pomicanja kontinenata i širenja morskog dna (dva ključna elementa tektonike ploča) može se usporediti s Konpernikanskom revolucijom u astronomiji. U razdoblju od samo nekoliko godina dogodila se revolucija u geofizici i geologiji. Jednako kao što je prekopernikanska astronomija bila većinom deskriptivna ali nesposobna da bi omogućila objašnjenje za kretanje nebeskih objekata, geološke teorije prije pojave tektonike ploča opisivale su ono što su mogle vidjeti, ali nisu mogle omogućiti nijedno osnovno pravilo. Problem je bio u pitanju “Kako?” Prije prihvaćanja tektonike ploča, geologija je na neki način bila uhvaćena u “prekopernikansku kutiju”.
Međutim, u usporedbi s astronomijom geološka revolucija bila je mnogo više iznenadna. Ono što je odbacivano desetljećima od bilo kojeg uglednog znanstvenog časopisa, žestoko je prihvaćeno unutar par godina 1960-ih i1970-ih. Bilo koji geološka teorija prije ove bila je velikim dijelom deskriptivna. Sve stijene bile su opisane i data su objašnjenja zbog čega se nalaze tamo gdje jesu. Opisi još uvijek vrijede, ali razlozi danas zvuče kao prekopernikanska astronomija.
Da bi se vidjela razlika, mora se pročitati objašnjenje postojanja Alpa ili Himalaje prije tektonike ploča. U pokušaju odgovaranja na pitanja poput “Kako stijene marinskog postanka postoje tisućama metara iznad razine mora u Dolomitskim Alpama?” ili “Kako su nastale konveksne i konkavne granice Alpa?”, svaki istinski uvid bio je sakriven kompleksnošću koja se svodila na tehnički žargon, bez mnogo fundamentalog uvida u osnovni mehanizam.
Pojavom teorije tektonike ploča odgovori su brzo sjeli na svoje mjesto i postali vrlo jasni. Kolizija konvergirajućih ploča imala je snagu za izdizanje morskog dna na velike visine. Razlog čudnog postavljanja oceanskih jaruga točno ispred otočnih lukova ili kontinenata te njihove povezanosti s vulkanima, postala je jasna kada se shvatio proces subdukcije na granici konvergirajućih ploča.
Tajne više nisu bile tajne. Šume složenih i ograničenih odgovora posječene su. Zašto postoje paralele u geologiji dijelova Afrike i Južne Amerike? Pojašnjenje tektonikom ploča vrlo je jednostavno. Velika brazda, slična Istočnoafričkoj brazdi, razdvojila je jedinstveni kontinent što je rezultiralo nastankom Atlantskog oceana, a iste sile i danas djeluju na Srednjeatlantskom hrptu.
Naslijedili smo nešto stare terminologije, ali temeljni koncept bio je radikalan i jednostavan kao što je bilo “Zemlja se kreće” u astronomiji.
Biogeografske implikacije na faunu i floru
Pomicanje kontinenata pruža biogeografima alat za objašnjenje različitog biogeografskog rasporeda današnjih biljaka i životinja, koje imaju iste pretke, ali se nalaze na različitim kontinentima.
Tektonika ploča na drugim planetima
- Mars
Promatranjem Marsovog magnetskog polja 1999. zaključeno je da postoji mogućnost da je mehanizam tektonike ploča nekada bio aktivan na Marsu.
- Venera
Nema nikakvih dokaza tektonike ploča na Veneri. Postoje sporni dokazi o tektonici u dalekoj prošlosti planeta, no događaji od tada (kao općeprihvaćena hipoteza da je Venerina litosfera velikim dijelom odebljala unutar nekoliko stotina milijuna godina) otežali su nalaženje geoloških dokaza. Međutim, brojni dobro očuvani krateri meteorita iskorišteni su za datiranje da bi se približno odredila starost Venerine površine (kako ne postoje uzorci Venerinih stijena koji bi mogli biti datirani pouzdanijim metodama). Dobivena starost je u rasponu ~500 – 750 milijuna godina, iako je izračunata starost i do ~1.2 milijardi godina. Ovo istraživanje dovelo je do prihvaćanja hipoteze da je Venera prošla kroz vulkansko ponovno formiranje površine barem jednom u svojoj dalekoj prošlosti, sa zadnjim događajem približno unutar granica procjenjene starosti površine. Dok mehanizam tako impresivnog termalnog događaja ostaje sporno pitanje u geologiji Venere, neki znanstvenici smatraju da je proces djelomično uključivao i tektoniku ploča.
- Jupiterovi sateliti
Neki Jupiterovi sateliti imaju odlike koje mogu biti povezane sa stilom deformiranja svojstvenim tektonici ploča, iako materijali i specifični mehanizmi mogu biti različiti od tektonike ploča na Zemlji.
Izvori
- McKnight, Tom (2004) Geographica: The complete illustrated Atlas of the world, Barnes and Noble Books; New York ISBN 0-7607-5974-X
- Oreskes, Naomi ed. (2003) Plate Tectonics : An Insider’s History of the Modern Theory of the Earth, Westview Press ISBN 0-8133-4132-9
- G. Schubert, DL Turcotte, and P. Olson (2001) Mantle Convection in the Earth and Planets, Cambridge University Press, Cambridge, ISBN 0-521-35367-X
- Stanley, Steven M. (1999) Earth System History, W.H. Freeman and Company; pages 211–228 ISBN 0-7167-2882-6
- Tanimoto, Toshiro and Thorne Lay (2000) Mantle dynamics and seismic tomography, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 10.1073/pnas.210382197 http://www.pnas.org/cgi/content/full/97/23/12409 Accessed 03/29/06.
- Thompson, Graham R. and Turk, Jonathan, (1991) Modern Physical Geology, Saunders College Publishing ISBN 0-03-025398-5
- Turcotte, DL and Schubert, G. (2002) Geodynamics: Second Edition, John Wiley & Sons, New York, ISBN 0-521-66624-4
- Winchester, Simon (2003) Krakatoa: The Day the World Exploded: August 27, 1883, HarperCollins ISBN 0-06-621285-5
- SJ Moss, MEJ Wilson. 1998. Biogeographic implications of the Tertiary palaeogeographic evolution of Sulawesi and Borneo. Biogeography and geological evolution of SE Asia.
Šta je to tektonika ploča?
Kratki odgovor:
Tektonika ploča
Struktura Zemljine kore, njezina sadašnja građa i promjene na njoj (postanak kopna, odnosno kontinenata, stvaranje planina i drugo) predmet su različitih teorija, među kojima se u novije doba izdvajaju Wegenerova teorija i teorija tektonskih ploča. Obje teorije pretpostavljaju konvekcijska strujanja tvari u plaštu. Wegenerova teorija pretpostavlja da je u najstarijoj prošlosti postojalo jedinstveno kopno (Pangea) i jedinstveno more (Panthalassa). S vremenom se Pangea raspucala, a dijelovi prakopna odmaknuli su se jedan od drugoga i stvorili današnje kontinente. Teorija tektonskih ploča na neki je način nastavak i poboljšanje Wegenerove teorije. Prema njoj, u gornjem plaštu Zemlje (astenosferi) postoje konvekcijske struje kojima se rastaljena tvar diže i probija na površinu kroz pukotine na oceanskom dnu. Zemljina se kora dijeli na 8 većih i dvadesetak manjih ploča, koje se primiču, razmiču, klize jedna uz drugu ili se sudaraju i podvlače jedna pod drugu. Teorija na jednostavan način tumači i postanak potresa i njihov razmještaj u određenim pojasovima na Zemlji.
Tektonske ploče pokretane su gibanjima koja su začeta u dubokoj unutrašnjosti. Sredinom oceanskih ploča dižu se podmorski grebeni s uzdužnim rovovima. Grebeni se neprestano nadopunjuju magmatskim materijalom unutrašnjosti. Stoga oceanske ploče rastu i šire se, a kontinentske nasjedaju na njih. Na sudarnoj fronti javlja se, uz podmorske jarke, znatna geološka aktivnost, kontinentska ploča uzdiže se i nabire u mlade planinske lance, a oceanska ploča ponire. Jasan primjer tog pokretanja pokazuje istočni rub Tihog oceana. Zapadom Sjeverne i Južne Amerike pružaju se Kordiljeri i Ande, seizmički aktivna područja i vulkanska žarišta. Tektonika ploča i naborana gorja tipična su osobina Zemlje. Prateći gibanje ploča unatrag u prošlost i obazirući se na komplementarnost susjednih obala nekih kontinenata i njihovih dijelova, izveden je zaključak da je nekada postojao samo jedan kontinent, Pangea. Oceanska podina mlađa je od 180 milijuna godina. Samo neki mali dijelovi kopna pokazuju starost od 3,9 milijardi godina.
Zemlja je imala vrlo buran geološki razvoj. Kora je izgrađena od magmatskih, sedimentnih i metamorfnih stijena. Magmatske stijene su neposredna posljedica vulkanske aktivnosti. Sedimenti nastaju taloženjem tvari razmrvljene erozijom: mehaničkom (uz pomoć vode i vjetra), te kemijskom i biogenom. Budući da je atmosfera oksidativna, u toku geoloških razdoblja znatno je utjecala na kemijski sastav tla. Kemijske reakcije između vode, plinova i stijena i uz učešće organizama, dovode do stvaranja rastopina i potom do sedimenata. Sedimentni slojevi daju svojstvenost cijeloj Zemlji. Metamorfne stijene mogu biti magmatske i sedimentne, koje su prošle kroz naknadnu obradu i preobrazbu uz povišene tlakove i temperature. Zemljina kora vrlo je tanka, od 5 do 70 kilometara, a debljina joj ovisi o položaju. Kora kopna je deblja i sastoji se od granitnih stijena. Pod morima je kora tanka i bazaltna. Granica između kore i plašta poznata je kao Mohorovičićev diskontinuitet, prema hrvatskom geofizičaru Andriji Mohorovičiću, koji ju je otkrio 1909. na temelju širenja potresnih valova.
Duži odgovor:
Tektonika ploča
Najvažnije Zemljine litosferne ploče
Tektonika ploča je geološka teorija koja objašnjava pomicanje Zemljine kore velikih razmjera. Teorija uključuje te ujedno i zamjenjuje stariju hipotezu pomicanja kontinenata, koja datira iz prve polovice 20. st., te koncept širenja morskog dna razvijen tijekom 1960-ih.
Vanjski se dio Zemlje sastoji od dva sloja: vanjskog sloja, koji se naziva litosfera, a obuhvaća koru i kruti gornji dio plašta, dok se ispod litosfere nalazi astenosfera. Iako u krutom stanju, astenosfera ima relativno nisku viskoznost i posmičnu snagu te se stoga u geološkoj vremenskoj skali može ponašati kao tekućina. Ispod astenosfere se nalazi krući donji plašt, čije je fazno stanje posljedica ne manjih temperatura, već visokog tlaka.
Litosfera je razlomljena u tzv. litosferne ploče (tektonske ploče). Postoji sedam glavnih i još znatno manjih ploča. Litosferne ploče plove na astenosferi. Postoje tri tipa granica među pločama: konvergentne granice, divergentne granice i transformni rasjedi. Potresi, vulkanska aktivnost, izdizanje planinskih lanaca te oblikovanje oceanskih jaruga se pojavljuje duž granica ploča. Bočno se pomicanje ploča obično odvija brzinama od 0.66 do 8.50 centimetara godišnje.
Razvoj ideje
Teorija tektonike i ploča vuče korijene iz hipoteze pomicanja kontinenata. Koncept širenja morskog dna prvi je put predložio u ranim 1960-im Robert S. Dietz, iako se obično pripisuje Harryu Hessu.
Prvi čvrsti dokazi o točnosti teorije bile su magnetske anomalije, koje su definirane kao simetrične, paralelne pruge slične magnetizacije na morskome dnu, sa svake strane srednjeoceanskog hrpta. Razvijanje tehnika seizmičke slikovne dijagnostike u i uokolo Wadati-Benioffove zone, u kombinaciji s brojnim drugim geološkim istraživanjima, vrlo je brzo učvrstilo tektoniku ploča kao teoriju s izvanrednim mogućnostima objašnjavanja i predviđanja različitih pojava.
Proučavanje dubokog oceanskog dna bilo je presudno za razvitak teorije – disciplina dubokomorske marinske geologije je doslovno procvjetala u 1960-ima. Shodno tome, teorija tektonike ploča razvila se tijekom kasnih 1960-ih, od kada je univerzalno prihvaćena od svih geoznanstvenika. Teorija je revolucionizirala geoznanosti zbog svoje moći ujedinjavanja i objašnjavanja različitih geoloških pojava.
Osnovni principi
Podjela vanjskih dijelova Zemljine unutrašnjosti u litosferu i astenosferu zasnovana je na njihovim mehaničkim razlikama i načinu prenošenja topline. Litosfera je hladnija i kruća, dok je astenosfera toplija i mehanički slabija. Također, litosfera gubi toplinu kondukcijom, a astenosfera prenosi toplinu konvekcijom i ima gotovo adijabatski temeperaturni gradijent. Ta se podjela ne bi smjela miješati s kemijskom podjelom Zemlje na jezgru, plašt i koru. Litosfera se sastoji i od kore i od dijela plašta. Određeni dio plašta može pripadati litosferi, ali i astenosferi u različitom vremenu, ovisno o temperaturi, tlaku i posmičnoj snazi. Osnovni je princip tektonike ploča taj da litosfera postoji u obliku odvojenih i zasebnih ploča koje plutaju na viskoelastičnoj krutoj astenosferi. Pomicanje ploča se odvija u rasponu od nekoliko milimetara godišnje (brzina rasta nokata), pa do oko 5 centimetara godišnje (brzina rasta kose).
Ploče su oko 100 km debele i sastoje se od litosferskog plašta prekrivenog s jednim od dva tipa kore: oceanskom korom (zastarjeli naziv je sima) ili kontinentalnom korom (zastarjeli naziv je sial). Ta se dva tipa kore razlikuju u debljini – kontinentalna je kora znatno deblja od oceanske (50 km naspram 5 km).
Ploče se susreću duž granica ploča, koje su obično povezane s geološkim događajima poput potresa i stvaranja topoloških oblika kao što su planine, vulkani i oceanski jarci. Većina aktivnih vulkana javlja se na granicama ploča, s Pacifičkim vatrenim prstenom kao najaktivnijim i najpoznatijim.
Tektonske ploče mogu uključivati kontinentalnu ili oceansku koru, ali tipično jedna ploča sadrži obje. Npr. Afrička ploča uključuje i kontinent i dijelove Atlantskog i Indijskog oceana. Razlika imeđu kontinentalne i oceanske kore zasnovana je na gustoći minerala koji ih izgrađuju – oceanska je kora gušća od kontinentalne zbog različitih udjela raznih elemenata, napose silicija. Oceanska kora (mafična) je gušća jer ima manje silicija i više teških elemenata od kontinentalne kore (felsične). Rezultat toga je da oceanska kora leži ispod razine mora (npr. većina Pacifičke ploče), dok je kontinentalna kora izbačena iznad razine mora (zbog principa izostazije).
Tipovi granica ploča
Tri tipa granica ploča: (1) astenosfera (2) litosfera (3) vruća točka (4) oceanska kora (5) subdukcijska ploča (6) kontinentalna kora (7) kontinentalna riftna zona (mlada granica ploča) (8) konvergentna granica ploča (9) divergentna granica ploča (10) transformna granica ploča (11) vulkanski štit (12) šireći oceanski hrbat (13) konvergentna granica ploča (14) stratovulkan (15) otočni luk (16) ploča (17) astenosfera (18) jarak
Postoje tri tipa granica ploča, karakteriziranih načinom na koji se ploče pomiču relativno jedna prema drugoj, a povezane su s različitim površinskim fenomenima. To su:
- Transformne granice, koje se javljaju na mjestu gdje ploče klize jedna pokraj druge duž transformnog rasjeda. Relativno pomicanje dviju ploča je ili sinistralno (na lijevo u susret promatraču) ili dekstralno (na desno u susret promatraču).
- Divergentne granice se javljaju na mjestu gdje se dvije ploče odmiču jedna od druge (to su srednjeoceanski hrpti i aktivne zone cijepanja kao što je Istočnoafrička brazda).
- Konvergentne granice (ili aktivni rubovi) se javljaju na mjestu gdje se dvije ploče pomiču jedna prema drugoj obično tvoreći zonu subdukcije (ako jedna ploča tone pod drugu) ili kontinentalne kolizije (ako obje ploče sadrže kontinentalnu koru). Dubokomorski su jarci tipični za zone subdukcije. Zbog trenja i zagrijavanja subducirane ploče, gotovo su uvijek povezane s vulkanizmom. Najbolji su primjeri za ove procese Ande u Južnoj Americi i japanski otočni luk.
Transformne (konzervativne) granice
Zbog trenja ploče ne mogu jednostavno kliziti jedna pokraj druge. Točnije, pritisak se nakuplja u obje ploče sve dok ne dosegne stupanj prekoračenja praga deformacije stijena, kada se akumulirana potencijalna energija oslobađa u vidu deformacije na obje strane rasjeda. Deformacija je akumulativna i trenutna, i ovisi o reologiji stijene – rastezljiva donja kora i plašt akumuliraju deformaciju postupno putem posmicanja, pri čemu krhka gornja kora reagira lomljenjem ili trenutnim otpuštanjem pritiska, koje izaziva kretanje duž rasjeda. Rastezljiva površina rasjeda može također otpustiti pritisak kada je stupanj deformacije prevelik. Energija otpuštena trenutnim pritiskom je uzrok potresa, učestalog fenomena duž transformnih granica.
Dobar primjer ovog tipa granice ploča jest rasjed San Andreas, koji se nalazi na zapadnoj obali Sjeverne Amerike i dio je izuzetno složenog sustava rasjeda tom području. Na ovoj se lokaciji Pacifička i Sjevernoamerička ploča pomiču jedna prema drugoj na način da se Pacifička ploča pomiče prema sjeverozapadu u odnosu na Sjevernoameričku. Drugi primjeri transformnih rasjeda uključuju Alpski rasjed na Novom Zelandu, te Sjevernoanatolijski rasjed u Turskoj. Transformni rasjedi se nalaze i kao izdanci na krijestama srednjeoceanskog hrpta.
Divergentne (konstruktivne) granice
Most preko Álfagjá brazde blizu Grindavika na poluotoku Reykjanes na jugozapadu Islanda, granici Euroazijske i Sjevernoameričke kontinentalne tektonske ploče.
Na divergentnim se granicama dvije ploče razmiču i na taj način stvaraju prostor koji se puni novim materijalom kore, koji potječe od magme nakupljene ispod. Porijeklo je nove divergentne granice na trostrukom čvoru, za kojeg se misli da je povezan s fenomenom poznatim kao vruće točke. To su mjesta na kojima neizmjerno velike konvekcijske ćelije donose jako velike količine vrućeg astenosferskog materijala blizu površine, pa se stoga smatra da je kinetička energija na tim mjestima dovoljna za razlamanje litosfere. Vruća točka koja je potaknula stvaranje sustava Srednjeatlantskog hrpta trenutno se nalazi ispod Islanda koji se proširuje brzinom od nekoliko centimetara po stoljeću.
Divergentne granice su predstavljene u oceanskoj litosferi sustavom oceanskih hrptova, kao što su Srednjeatlantski hrbat i Istočnopacifičko uzvišenje, a u kontinentalnoj litosferi dolinama brazdanja kao što je poznata Istočnoafrička brazda. Divergentne granice mogu stvoriti masivne zone rasjedanja u sustavu srednjeoceanskog hrpta. Općenito, širenje nije uniformno pa se masivni transformni rasjedi pojavljuju tamo gdje se razlikuju brzine širenja susjednih blokova stijena. To su pukotinske zone i glavni su izvor podmorskih potresa. Karte morskog dna pokazuju vrlo čudan obrazac blokovitih struktura koje su odjeljene linearnim elementima okomitim na os hrpta. Ovaj proces postaje jasniji ako promatramo morsko dno između pukotinskih zona kao pokretnu traku koja odnosi hrbat od središta širenja na svakoj strani jaruge. Krijesta starijh hrptova, paralelna trenutnom centru širenja, bit će starija i dublja (zbog termalne kontrakcije i tonjenja).
Upravo je na srednjeoceanskim hrptovima nađen jedan od ključnih principa koji je uzrokovao prihvaćanje hipoteze širenja morskog dna. Zračna geomagnetska istraživanja pokazala su neobičan uzorak simetričnih pruga promjena magnetskog polariteta na suprotnim stranama osi hrpta. Uzorak je bio previše pravilan da bi ga se moglo smatrati slučajnim jer su se širine nasuprotnih traka previše dobro poklapale. Znanstvenici su proučavali polarne obrate i napravili poveznicu. Magnetske su se trake direktno poklapale sa Zemljinim polarnim obratima, što je potvrđeno mjerenjem starosti stijena u svakoj traci. Te nam trake pružaju kartu u vremenu i prostoru pomoću kojih se mogu odrediti i brzina širenja i polarni obrati.
Konvergentne (destruktivne) granice
Priroda konvergentnih granica ovisi o tipu litosfere ploča koje se sudaraju. Na mjestu gdje se gusta oceanska ploča sudara s manje gustom kontinentalnom pločom, oceanska se ploča u pravilu podvlači zbog većeg uzgona kontinentalne litosfere, oblikujući zonu subdukcije. Na površini, topografski je izražaj obično oceanski jarak na oceanskoj strani i planinski lanac na kontinentalnoj strani. Primjer zone subdukcije ocean-kontinent je područje duž zapadne obale Južne Amerike gdje se oceanska Nazca ploča subducira pod kontinentalnu Južnoameričku ploču.
Dok je proces neposredno povezan sa stvaranjem taline iznad tonuće ploče, zbog čega dolazi do površinskog vulkanizma, još uvijek predmet rasprava u geološkoj zajednici, općeprihvaćeni konsenzus istraživanja koja su u toku ukazuje na to da glavni doprinos daju volatili. Kako ploča koja se subducira tone, njena temperatura raste zbog čega otpušta volatile (od kojih je najvažnija voda) zarobljene u poroznoj oceanskoj kori. Voda se izdiže u plašt naliježuće ploče, smanjuje temperaturu tališta okolnih stijena te proizvodi talinu (magmu) s velikim količinama otopljenog plina. Ova se talina uzdiže do površine i izvor je nekih od najeksplozivnijih vulkana na Zemlji zbog velikog obujma ekstremno stlačenih plinova (npr. Etna, Vezuv). Na ovaj se način oblikuju dugi vulkanski lanci u unutrašnjosti kontinentalnog šelfa i paralelno njemu. Kontinentalna kralješnica Južne Amerike obiluje ovim tipom vulkanskog izdizanja planina zbog subdukcije Nazca ploče. U Sjevernoj je Americi planinski lanac Cascade, koji se proteže južno od Sierra Nevade u Kaliforniji, također ovog tipa. Takvi vulkani karakterizirani su promjenjivim periodima mirovanja i epizodnim erupcijama koje započinju ispuštanjima eksplozivnih plinova s finim česticama staklastog vulkanskog pepela i spužvastog materijala. Cijelim rubom Pacifičkog oceana protežu se vulkani pa je poznat pod nazivom Pacifički vatreni prsten.
Na mjestima gdje se dvije kontinentalne ploče sudaraju, ploče se ili ispupčuju i zbijaju, ili se jedna ploča potkopava ispod ili (u nekim slučajevima) prelazi preko druge. Svako će od tih djelovanja stvoriti prostrane planinske lance. Najdramatičniji se rezultat tih procesa može vidjeti na mjestu gdje se sjeverni rub Indijske ploče podvlači pod dio Euroazijske ploče izdižući ga te stvarajući Himalaju i Tibetski plato straga. To je također uzrok deformacije Azijskog kontinenta prema zapadu i prema istoku na svakoj strani kolizije.
Kada se dvije oceanske ploče primiču jedna prema drugoj, obično stvaraju otočni luk kako se jedna ploča subducira pod drugu. Luk je formiran vulkanima koji erumpiraju kroz naliježeću ploču kako se ispod nje tali tonuća ploča. Lučni se oblik pojavljuje zbog sferične površine Zemlje (kada nožem zarežemo koru naranče, može se uočiti luk koji je napravljen ravnim rubom noža). Duboka podmorska jaruga smještena je ispred takvog luka na mjestu gdje gušća ploča tone. Odličan bi primjer za ovaj tip konvergencije ploča bili Japan i Aleuti na Aljasci.
|
Konvergencija oceanske i kontinentalne kore: (1) oceanska kora (2) litosfera (3) astenosfera (4) kontinentalna kora (5) vulkanski luk (6) jarak |
Konvergencija kontinentalne i kontinentalne kore: (1) kontinentalna kora (2) litosfera (3) astenosfera (4) drevna oceanska kora (5) planinski lanac (6) visoki plato |
Konvergencija oceanske i oceanske kore: (1) oceanska kora (2) litosfera (3) astenosfera (4) kontinentalna kora (5) jarak (5) otočni luk |
Ploče mogu kolidirati pod kosim kutem radije nego frontalno (npr. jedna se ploča miče prema sjeveru, druga prema jugoistoku), što može uzrokovati pružno rasjedanje duž zone kolizije, kao dodatak subdukciji.
Nisu sve granice ploča lako definirane – neke su široki pojasevi čiji su pokreti nejasni znanstvenicima. Primjer za to jest mediteransko-alpska granica, koja uključuje dvije velike ploče i nekoliko mikroploča. Granice ploča ne moraju se nužno poklapati s onim od kontinenata. Npr. Sjevernoamerička ploča ne pokriva samo Sjevernu Ameriku, nego i dalekoistočni Sibir i sjeverni Japan.
Sile koje uzrokuju pokretanje ploča
Ploče se mogu kretati zbog odnosa gustoće oceanske litosfere i slabosti astenosfere. Gubitak topline iz plašta pravi je izvor energije koja pokreće tektoniku ploča, iako se više ne smatra da ploče pasivno plove po astenosferski konvekcijskim strujama. Umjesto toga, prihvaćeno je da visoka gustoća oceanske litosfere, koja tone u subdukcijskim zonama, pokreće ploče. U početku, kada se formira na srednjeoceanskim hrptovima, oceanska litosfera manje je gustoće od astenosfere u podlozi, ali s vremenom postaje sve gušća, kako se konduktivno hladi i zadebljava. Veća gustoća starije litosfere u odnosu na astenosferu dopušta tonjenje u duboki plašt u subdukcijskim zonama, pružajući najveći dio pokretačke sile za tektoniku ploča. Slabost astenosfere dopušta pločama da se s lakoćom kreću prema zonama subdukcije.
Dvodimenzionalna i trodimenzionalna slikovna dijagnostika Zemljine unutrašnjosti (seizmička tomografija) ukazuje na postojanje poprečne heterogene raspodjele gustoće kroz plašt. Takve varijacije u gustoći mogu biti uzrokovane različitim kemizmom stijena, različitim kristalnim strukturama ili termalnom ekspanzijom i kontrakcijom zbog toplinske energije. Manifestacija ove poprečne heterogenosti gustoća je konvekcija plašta zbog sila uzgona. Kako je točno konvekcija plašta posredno i neposredno povezana s pomicanjem ploča, pitanje je tekućih istraživanja i rasprava u geodinamici. Ova energija mora se nekako prenositi u litosferu da bi se ploče pomicale. U osnovi postoje dva tipa sila koje bi mogle utjecati na kretanje ploča: trenje i gravitacija.
Trenje
- Temeljni otpor
- Konvekcijske struje velikih razmjera u gornjem plaštu prenose se kroz astenosferu – pomicanje je pokrenuto trenjem između astenosfere i litosfere.
- Usisavanje ploče
- Lokalne konvekcijske struje vrše guranje ploča prema dolje na subdukcijskim zonama u oceanskim jarugama, pri čemu dolazi do trenja. Ipak, netko bi mogao ustvrditi da je usisavanje ploča zapravo uglavnom jedinstveni geodinamički okvir unutar kojeg temeljna vuča nastavlja djelovati na ploču kako tone u plašt (iako možda u većoj mjeri djelujući i na gornju i na donju stranu ploče).
Gravitacija
- Gravitacijsko klizanje
- Pomicanje ploča pokretano je većim uzvišenjem ploča na srednjeoceanskim hrptovima. Kako se oceanska litosfera formira iz vrućeg materijala plašta na hrptovima, koji se šire, postepeno se hladi i s vremenom (time i s udaljenosti od hrpta) zadebljava. Hladna oceanska litosfera značajno je gušća od vrućeg materijala plašta od kojeg potječe, pa s povećanjem debljine postupno tone u plašt da bi nadomjestila veće opterećenje. Rezultat je neznatno poprečno nagnuće s udaljenosti od osi hrpta.
Vrlo se često u geofizičkoj zajednici i još češće u geološkoj literaturi za niže školstvo ovaj proces referira kao potiskivanje od hrpta. Ovo je u stvari pogrešan naziv s obzirom da se ništa ne potiskuje i te da su tenzijske osobine dominantne duž hrptova. Mnogo bi preciznije bilo imenovati ovaj mehanizam kao gravitacijsko tonjenje, s obzirom da ukupna varijabilnost topografije duž ploče može značajno varirati, a topografija širećih hrptova samo je najistaknutija osobina. Na primjer:
- 1. Savitljivo udubljivanje litosfere prije nego što potone ispod susjedne ploče, na primjer, proizvodi jasnu topografsku značajku, koja može poremetiti ili barem izvršiti utjecaj na topografiju oceanskih hrptova.
- 2. Plaštne perjanice (engl. mantle plumes) vrše udare na donjoj strani tektonskih ploča pa mogu drastično promijeniti topografiju oceanskog dna.
- Povlačenje ploče
- Pomicanje ploča tjerano je težinom hladnih, gustih ploča koje tonu u plašt na jarugama. Izdizanje materijala na srednjeoceanskim hrptovima gotovo je sigurno dio ove konvekcije. Neki su raniji modeli tektonike ploča predviđali da ploče plove na vrhu konvekcijskih polja kao tekuće vrpce. Međutim, većina današnjih znanstvenika smatra da astenosfera nije dovoljno jaka da direktno uzrokuje pomicanje trenjem takvih osnovnih sila. Povlačenje ploče je široko prihvaćeno kao dominantna sila koja djeluje na ploče. Današnji modeli upućuju na to da usisavanje na jaruzi također igra važnu ulogu. No, treba uzeti u obzir da Sjevernoamerička ploča, na primjer, nigdje nije subducirana, a ipak se kreće, kao i Afrička, Euroazijska te Antarktička ploča. Sveobuhvatna pokretačka sila za pomicanje ploča i njen izvor energije ostaju predmetom daljnjih istraživanja.
Vanjske sile
U istraživanju publiciranom u siječanj-veljača 2006. broju časopisa Američkog geološkog društva, skupina talijanskih i američkih zranstvenika prosudila je da se ploče pomiču prema zapadu zbog Zemljine rotacije i rezultirajućeg trenja uslijed Mjesečeve gravitacije. Kako Zemlja rotira istočno u odnosu Mjesecu, njegova gravitacija lagano gura Zemljin površinski sloj natrag prema zapadu. Također je pretpostavljeno (premda kontroverzno) da ova promatranja mogu objasniti zašto Venera i Mars nemaju tektoniku ploča, kako Venera nema mjesec, a Marsovi mjeseci su premali da bi mogli imati gravitacijski utjecaj na Mars.
Međutim, ovo nije novi argument – izvorno ga je pretpostavio Alfred Wegener, no suprotstavio mu se fizičar Harold Jeffreys, koji je izračunao da bi potrebna magnituda trenja uzrokovanog Mjesečevom gravitacijom vrlo brzo zaustavila rotaciju Zemlje. Mnoge ploče se pomiču prema sjeveru i prema istoku, a dominantno pomicanje prema zapadu Pacifičkog bazena proizlazi iz odstupanja pacifičkog centra širenja prema istoku (što nije predviđena manifestacija lunarnih sila). No, pretpostavljeno je da, relativno prema donjem plaštu, kod svih ploča postoji neznatna komponentna pomicanja prema zapadu.
Relativni značaj svakog mehanizma
Pomicanje ploča zasnovano na podatcima NASA-inog GPS satelita JPL. Vektori pokazuju smjer i magnitudu kretanja.
Stvarni vektor pomicanja ploča nužno mora biti funkcija svih sila koje djeluju na ploču. Doduše, tako ostaje upitan stupanj doprinosa pojedinog procesa koji djeluje na pojedinu tektonsku ploču.
Raznolikost geodinamičkih okvira i svojstava pojedine ploče mora jasno rezultirati u razlikama stupnja za koji takavi procesi zapravo pokreću ploče. Jedna metoda rješavanja ovog problema je uzimanje u obzir brzine pomicanja pojedine ploče i dostupnih argumenata za svaku pokretačku silu ploče, koliko god je to moguće.
Jedna od najznačajnijih nađenih korelacija jest da se ploče prikačene na subduciranu ploču pomiču mnogo brže od onih koje to nisu. Na primjer, Pacifička ploča je većinom okružena subdukcijskim zonama (tzv. Vatreni prsten) i pomiče se mnogo brže nego ploče Atlantskog bazena, koje su prikačene (možda bi se moglo reći zavarene) na susjedne kontinente umjesto na subduciranu ploču. Stoga se smatra da su sile povezane s pločom, koja se kreće prema dolje (guranje ploče i usisavanje ploče), pokretačke sile koje određuju pomicanje ploče.
Unatoč tome, pokretačke sile pomicanja ploča su još uvijek veoma aktivna tema tekućih rasprava i istraživanja u geofizičkoj zajednici.
Značajne ploče
Najvažnije ploče su:
- Afrička ploča, pokriva Afriku – kontinentalna ploča
- Antarktička ploča, pokriva Antarktiku – kontinentalna ploča
- Indo-australska ploča, pokriva Australiju te Indiju – kontinentalna ploča
- Euroazijska ploča pokriva Aziju i Europu – kontinentalna ploča
- Sjevernoamerička ploča pokriva Sjevernu Ameriku i sjevero-istočni Sibir – kontinentalna ploča
- Južnoamerička ploča pokriva Južnu Ameriku – kontinentalna ploča
- Pacifička ploča, pokriva Pacifički ocean – oceanska ploča.
Značajne manje ploče uključuju Arapsku ploču, Karipsku ploču, Juan de Fuca ploču, Nazca ploču, Filipinsku ploču i Scotia ploču.
Pomicanje ploča je uzrokovalo nastajanje i raspadanje kontinenata kroz vrijeme, uključujući povremene nastanke superkontinenta koji sadržava većinu ili sve kontinente. Smatra se da je prvi superkontinent Rodinia nastao prije negdje oko milijardu godina i da je sjedinjavao većinu Zemljinih kontinenata, a raspao se na pet kontinenata prije negdje oko 600 miljuna godina. Pomicanje ploča uzrokovalo je formiranje i dezintegraciju kontinenata kroz geološko vrijeme, uključujući povremeno formiranje superkontinenata, koji su uključivali većinu ili sve kontinente. Najpoznatiji superkontinent bila je Pangea koja se raspala na Lauraziju (od koje su nastale Sjeverna Amerika i Eurazija) te Gondvanu (od koje su nastali ostali kontinenti).
Povijesni razvoj teorije
Pomicanje kontinenata
Pomicanje kontinenata bila je jedna od mnogih ideja o tektonici predloženih u kasnome 19. i ranome 20. stoljeću. Teza je bila zamijenjena tektonikom ploča, no neki koncepti i dokazi su inkorporirani u tektoniku ploča
Do 1915., Alfred Wegener je našao ozbiljne argumente za ideju prvog izdanja “Porijekla kontinenata i oceana”. U toj knjizi, primijetio je kako istočna obala Južne Amerike i zapadna obala Afrike izgledaju kao da su nekada bile pričvršćene jedna za drugu. Wegener nije bio prvi koji je ovo zamijetio (preduhitrili su ga Abraham Ortelius, Francis Bacon, Benjamin Franklin, Snider-Pellegrini i Frank Bursley Taylor), no bio je prvi koji je doveo u red značajne fosilne, paleo-topografske i klimatološke dokaze, da bi potvrdio ovo jednostavno opažanje (u ovome je imao potporu istraživača poput Alexa du Toita). No, mnogi geolozi ovu ideju nisu shvaćali ozbiljno, jer su isticali da nema jasnog mehanizma za pomicanje kontinenata.
Wegenerovo opravdanje nije došlo sve do njegove smrti 1930. . 1947., grupa znanstvenika vođenih Mauriceom Ewingom korišteći istraživačko plovilo “Atlantis” i niz instrumenata, potvrdila je postojanje uzdignuća u središnjem Atlantskom oceanu, te otkrila da se oceansko dno ispod slojeva sedimenta sastoji od bazalta, a ne od granita koji je učestao na kontinentima. Također su otkrili da je oceanska kora mnogo tanja od kontinentalne. Svi ovi pronalasci potakli su važna i intrigantna pitanja.
Početkom 1950-ih, znanstvenici, uključujući Harrya Hessa, koristeći magnetometar prilagođen za zračne uređaje, razvijen tijekom Drugog svjetskog rata za detektiranje podmornica, počeli su prepoznavati čudne magnetske promjene duž oceanskog dna. Ovaj neočekivani pronalazak nije u potpunosti bio iznenađujući jer je bilo poznato da bazalt, efuzivna stijena bogata željezom koja izgrađuje oceansko dno, sadrži visoko magnetičan mineral magnetit koji može lokalno poremetiti očitanja kompasa. Ovaj poremećaj prepoznali su Islandski mornari u osamnaestom stoljeću. Što je važnije, ove svježe otkrivene magnetske promjene osigurale su nova sredstva za proučavanje oceanskog dna, jer prisutnost magnetita daje bazaltu magnetska svojstva koja se mogu mjeriti. Kada se novoformirana stijena skrutne, magnetski materijal u sebi sačuva tadašnji magnetski polaritet.
Kako je sve više morskog dna bilo kartirano tijekom 1950-ih, magnetske promjene pokazale su se, ne kao nasumične ili izolirane pojave, nego su otkrivale prepoznatljive uzorke. Kada su se takvi uzorci kartirali na širem području, oceansko dno pokazalo se kao zebrasti uzorak. Naizmjenične pruge magnetsko različitih stijena ležale su u redovima na svakoj strani srednjeoceanskog hrpta: jedna pruga s normalnim polaritetom, a susjedna s reverznim polaritetom. Najzanimljivija je bila činjenica da su se te pruge pružale simetrično sa svake strane krijeste hrpta.
Kada su slojevi stijena na rubnim dijelovima razdvojenih kontinenata jako slični, to ukazuje na činjenicu da su ove stijene nastale na isti način, iz čega se može zaključiti da su u početku bili spojeni. Na primjer, neki dijelovi Škotske i Irske sadrže stijene slične onima u Newfoundlandu i New Brunswicku. Nadalje, Kaledonidi u Europi te dijelovi Apalača U Sjevernoj Americi imaju jako sličnu strukturu i litologiju.
Plutajući kontinenti
Prevladavajući koncept bio je da ispod kontinenata postoje statične ljuske slojeva. Uočeno je da je morsko dno, iako granit postoji na kontinentima, izgrađeno od gušćeg bazalta. Bilo je očito da sloj bazalta leži ispod kontinentalnih stijena.
Međutim, Pierre Bouguer je, promatrajući abnormalnosti u deflekciji okomite linije blizu Anda u Peruu, zaključio da manje guste planine moraju imati projekciju usmjerenu u gušći plašt ispod njih. Koncept da planine imaju “korijenje” potvrdio je George B. Airy sto godina kasnije tijekom proučavanja gravitacije Himalaja, koji je seizmičkim istraživanjima detektirao odgovarajuće promjene u gustoći.
Do sredine 1950-ih ostalo je neriješeno jesu li korijeni stijena zakovani u okružujući bazalt ili su plovili kao sante leda.
Teorija tektonike ploča
Značajan napredak učinjen je 1960-ih, koje su obilježene brojnim otkrićima, pogotovo vezanim za Srednjeatlantski hrbat. Najznačajnija je bila publikacija papira američkog geologa Harrya Hessa 1962. (Robert S. Dietz publicirao je istu ideju godinu ranije u časopisu “Nature”, no prioritet pripada Hessu, jer je distribuirao nepublicirani rukopis svoga članka već 1960.). Hess je sugerirao da se oceanski bazeni i pripadajući im kontinenti pomiču zajedno kao ista krustalna jedinica, ili ploča, umjesto kontinenata koji se pomiču kroz oceansku koru, kako je bilo predloženo u hipotezi pomicanja kontinenata. Iste godine, Robert R. Coats is USGS-a opisao je glavne osobine subdukcije otočnog luka na Aleutskim otocima. Njegov papir, iako slabo primijećen te ismijan u to vrijeme, kasnije je nazvan plodonosnim i dalekovidnim. W. Jason Morgan je 1967. predložio da se površina Zemlje sastoji od 12 krutih ploča koje se pomiču relativno jedne prema drugima. Dva mjeseca kasnije, 1968., Xavier Le Pichon, publicirao je kompletni model baziran na šest ploča sa svojim relativnim pomicanjem.
Objašnjenje magnetske ispruganosti
Magnetska ispruganost morskog dna.
Otkriće magnetske ispruganosti i činjenica da su pruge simetrične oko krijeste srednjeoceanskog hrpta ukazuje na povezanost tih dviju pojava. 1961. znanstvenici su počeli teoretizirati da srednjeoceanski hrptovi obilježavaju strukturno slabe zone gdje je oceansko dno rascijepljeno na dva dijela duž krijeste hrpta. Nova magma iz dubine Zemlje vrlo lako se uzdiže duž ovih slabih zona te na kraju erumpira formirajući novu oceansku koru. Ovaj proces, kasnije nazvan širenje morskog dna, djeluje milijunima godina neprestano forumirajući novo oceansko dno duž 50,000 km dugog sustava srednjeoceanskog hrpta. Ova hipoteza bila je potvrđena nekolicinom dokaza:
- na ili u blizini krijese hrpta, stijene su vrlo mlade, a postaju progresivno starije udaljavajući se od krijeste hrpta;
- najmlađe stijene na krijesti hrpta uvijek imaju sadašnji (normalni) magnetski polaritet;
- pruge stijena paralelne krijesti hrpta izmjenjuju se u magnetskom polaritetu (normalni-reverzni-normalni,…), ukazujući na činjenicu da se Zemljino magnetsko polje mijenjalo mnogo puta.
Objašnjavajući i zebrastu magnetsku ispruganost i građu sustava srednjeoceanskog hrpta, hipoteza širenja morskoga dna predstavljala je još jedan značajan napredak u razvoju teorije tektonike ploča. Nadalje, oceanska kora se počela cijeniti kao prirodni snimatelj povijesti obrata Zemljinog magnetskog polja.
Otkriće subdukcije
Dublja posljedica širenja morskog dna bilo je to da se nova kora kontinuirano proizvodi duž oceanskih hrptova. Ideju su rado prihvatili neki znanstvenici, najupečatljivije S. Warren Carey, koji je tvrdio da se pomicanje kontinenata jednostavno može objasniti velikim povećanjem Zemljine veličine. Međutim, tzv. “teorija šireće Zemlje” je bila nezadovoljavajuća jer njezini zagovaratelji nisu mogli ponuditi nijedan uvjerljivi mehanizam koji bi takvo što uzrokovao. Sigurno nije bilo dokaza da se Mjesec širio u zadnje tri milijarde godina. Ipak, ostalo je pitanje: kako nova oceanska kora može biti kontinuirano nadodavana duž oceanskih hrptova bez povećanja veličine Zemlje.
To pitanje posebno je zaintrigiralo Harrya Hessa, geologa sa Sveučilišta Princeton i Roberta Dietza, znanstvenika s USCGS-a koji je prvi skovao naziv “širenje morskog dna”. Dietz i Hess su bili dio nekolicine koji su zaista razumjeli široke implikacije širenja morskog dna. Hess je prosudio da, ukoliko se Zemljina kora širi duž oceanskih hrptova, negdje mora i tonuti. Pretpostavio je da se nova oceanska kora kontinuirano odmiče od hrptova kao tekuća vrpca. Milijunima godina kasnije, oceanska kora na kraju potone u oceanske jaruge – vrlo duboke uske kanjone duž rubova Pacifičkog bazena. Po Hessu, Atlantski ocean se širi, dok se Pacifički ocean sužuje. Kako se hladna oceanska kora konzumira u jarugama, nova magma se izdiže i erumpira duž širećih hrptova da bi formirala novu koru. Kao rezultat, oceanski bazeni se neprestano “recikliraju”, nastankom nove kore i uništavanjem stare , što se događa istovremeno. Tako je Hess jasno objsnio zašto Zemlja ne postaje sve veća kako se morsko dno širi, zbog čega se jako malo sedimenta taloži na oceanskom dnu te zašto su oceanske stijene puno mlađe od kontinentalnih.
Kartiranje pomoću potresa
Tijekom 20-og stoljeća, poboljšanje I povećana uporaba seizmičkih instrumenata poput seizmografa omogućila je znanstvenicima da shvate da potresi teže da se koncentriraju na određenim područjima, većinom duž oceanskih jaruga i sredenjeoceanskih hrptova. Do kasnih 1920-ih, seizmolozi su počeli identificirati nekoliko istaknutih zona potresa paralelnih jarugama, koje su tipično bile nagnute 40-60° na horizontalnu ravninu i pružale se nekoliko stotina kilometara u Zemlju. Ove zone kasnije su postale poznate kao Wadati-Benioffova zona ili kraće Benioffova zona u čast seizmologa koji ih je prepoznao, Kiyoo Wadati u Japanu te Hugo Benioff u SAD-u. Proučavanje globalne seizmičnosti znatno je napredovalo 1960-ih uspostavom WWSSN-a (Svjetske standardizirane mreže seizmografa) za promatranje poštivanja sporazuma o prestanku nadzemnog testiranja nuklearnog oružja iz 1963. Znatno poboljšani podatci dobiveni WWSSN instrumentima omogućili su seizmolozima precizno kartiranje zona koncentracije potresa diljem svijeta.
Smjena geoloških paradigmi
Prihvaćanje teorije pomicanja kontinenata i širenja morskog dna (dva ključna elementa tektonike ploča) može se usporediti s Konpernikanskom revolucijom u astronomiji. U razdoblju od samo nekoliko godina dogodila se revolucija u geofizici i geologiji. Jednako kao što je prekopernikanska astronomija bila većinom deskriptivna ali nesposobna da bi omogućila objašnjenje za kretanje nebeskih objekata, geološke teorije prije pojave tektonike ploča opisivale su ono što su mogle vidjeti, ali nisu mogle omogućiti nijedno osnovno pravilo. Problem je bio u pitanju “Kako?” Prije prihvaćanja tektonike ploča, geologija je na neki način bila uhvaćena u “prekopernikansku kutiju”.
Međutim, u usporedbi s astronomijom geološka revolucija bila je mnogo više iznenadna. Ono što je odbacivano desetljećima od bilo kojeg uglednog znanstvenog časopisa, žestoko je prihvaćeno unutar par godina 1960-ih i1970-ih. Bilo koji geološka teorija prije ove bila je velikim dijelom deskriptivna. Sve stijene bile su opisane i data su objašnjenja zbog čega se nalaze tamo gdje jesu. Opisi još uvijek vrijede, ali razlozi danas zvuče kao prekopernikanska astronomija.
Da bi se vidjela razlika, mora se pročitati objašnjenje postojanja Alpa ili Himalaje prije tektonike ploča. U pokušaju odgovaranja na pitanja poput “Kako stijene marinskog postanka postoje tisućama metara iznad razine mora u Dolomitskim Alpama?” ili “Kako su nastale konveksne i konkavne granice Alpa?”, svaki istinski uvid bio je sakriven kompleksnošću koja se svodila na tehnički žargon, bez mnogo fundamentalog uvida u osnovni mehanizam.
Pojavom teorije tektonike ploča odgovori su brzo sjeli na svoje mjesto i postali vrlo jasni. Kolizija konvergirajućih ploča imala je snagu za izdizanje morskog dna na velike visine. Razlog čudnog postavljanja oceanskih jaruga točno ispred otočnih lukova ili kontinenata te njihove povezanosti s vulkanima, postala je jasna kada se shvatio proces subdukcije na granici konvergirajućih ploča.
Tajne više nisu bile tajne. Šume složenih i ograničenih odgovora posječene su. Zašto postoje paralele u geologiji dijelova Afrike i Južne Amerike? Pojašnjenje tektonikom ploča vrlo je jednostavno. Velika brazda, slična Istočnoafričkoj brazdi, razdvojila je jedinstveni kontinent što je rezultiralo nastankom Atlantskog oceana, a iste sile i danas djeluju na Srednjeatlantskom hrptu.
Naslijedili smo nešto stare terminologije, ali temeljni koncept bio je radikalan i jednostavan kao što je bilo “Zemlja se kreće” u astronomiji.
Biogeografske implikacije na faunu i floru
Pomicanje kontinenata pruža biogeografima alat za objašnjenje različitog biogeografskog rasporeda današnjih biljaka i životinja, koje imaju iste pretke, ali se nalaze na različitim kontinentima.
Tektonika ploča na drugim planetima
- Mars
Promatranjem Marsovog magnetskog polja 1999. zaključeno je da postoji mogućnost da je mehanizam tektonike ploča nekada bio aktivan na Marsu.
- Venera
Nema nikakvih dokaza tektonike ploča na Veneri. Postoje sporni dokazi o tektonici u dalekoj prošlosti planeta, no događaji od tada (kao općeprihvaćena hipoteza da je Venerina litosfera velikim dijelom odebljala unutar nekoliko stotina milijuna godina) otežali su nalaženje geoloških dokaza. Međutim, brojni dobro očuvani krateri meteorita iskorišteni su za datiranje da bi se približno odredila starost Venerine površine (kako ne postoje uzorci Venerinih stijena koji bi mogli biti datirani pouzdanijim metodama). Dobivena starost je u rasponu ~500 – 750 milijuna godina, iako je izračunata starost i do ~1.2 milijardi godina. Ovo istraživanje dovelo je do prihvaćanja hipoteze da je Venera prošla kroz vulkansko ponovno formiranje površine barem jednom u svojoj dalekoj prošlosti, sa zadnjim događajem približno unutar granica procjenjene starosti površine. Dok mehanizam tako impresivnog termalnog događaja ostaje sporno pitanje u geologiji Venere, neki znanstvenici smatraju da je proces djelomično uključivao i tektoniku ploča.
- Jupiterovi sateliti
Neki Jupiterovi sateliti imaju odlike koje mogu biti povezane sa stilom deformiranja svojstvenim tektonici ploča, iako materijali i specifični mehanizmi mogu biti različiti od tektonike ploča na Zemlji.
Izvori
- McKnight, Tom (2004) Geographica: The complete illustrated Atlas of the world, Barnes and Noble Books; New York ISBN 0-7607-5974-X
- Oreskes, Naomi ed. (2003) Plate Tectonics : An Insider’s History of the Modern Theory of the Earth, Westview Press ISBN 0-8133-4132-9
- G. Schubert, DL Turcotte, and P. Olson (2001) Mantle Convection in the Earth and Planets, Cambridge University Press, Cambridge, ISBN 0-521-35367-X
- Stanley, Steven M. (1999) Earth System History, W.H. Freeman and Company; pages 211–228 ISBN 0-7167-2882-6
- Tanimoto, Toshiro and Thorne Lay (2000) Mantle dynamics and seismic tomography, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 10.1073/pnas.210382197 http://www.pnas.org/cgi/content/full/97/23/12409 Accessed 03/29/06.
- Thompson, Graham R. and Turk, Jonathan, (1991) Modern Physical Geology, Saunders College Publishing ISBN 0-03-025398-5
- Turcotte, DL and Schubert, G. (2002) Geodynamics: Second Edition, John Wiley & Sons, New York, ISBN 0-521-66624-4
- Winchester, Simon (2003) Krakatoa: The Day the World Exploded: August 27, 1883, HarperCollins ISBN 0-06-621285-5
- SJ Moss, MEJ Wilson. 1998. Biogeographic implications of the Tertiary palaeogeographic evolution of Sulawesi and Borneo. Biogeography and geological evolution of SE Asia.
Šta je to Seizmologija?
Seizmologija
.jpg)
Karta globalnih epicentara potresa od 1977. do 1986.
Seizmologija (grč. seismos: potres i logos: znanost) je grana geofizike koja se bavi proučavanjem potresa i njihovih popratnih pojava. Rezultati seizmoloških istraživanja primjenjuju se u građevinarstvu (potresno inženjerstvo, inženjerska seizmologija, protuseizmička gradnja), urbanom planiranju i u istraživanjima nafte i prirodnog plina (primijenjena geofizika). Stručni rad u seizmologiji uključuje bilježenje potresa, njihovo lociranje i katalogiziranje, razmjenu podataka s međunarodnim institucijama, makroseizmičku obradbu jačih potresa (kartiranje njihovih učinaka) i slično. Znanstvenih istraživanja obuhvaćaju proučavanje pojedinosti procesa rasjedanja u žarištu (hipocentru) potresa, modeliranje rasprostiranja elastičnih valova kroz Zemlju, te određivanje građe njezine unutrašnjosti, proučavanje djelovanja potresnih valova na građevine, te procjenu seizmičkih sila koje će na objekt djelovati u budućnosti (potresna ugroženost i opasnost). Većina spoznaja o građi Zemlje otkrivena je upravo seizmološkim postupcima. Znanstveno polje također uključuje studije učinaka potresa, poput cunamija kao i raznih seizmičnih izvora poput vulkanskih, tektonskih, oceanskih, atmosferskih i umjetnih procesa (poput eksplozija). Srodno polje koje koristi geologiju, da izvodi zaključke na temelju informacija što se tiču prijašnjih potresa je paleoseizmologija. Zabilješka zemljinog gibanja kao funkciju vremena se zove seizmogram.
Povijest
Seizmologija je relativno mlada znanost, koja se vrlo brzo razvijala tek od početka 20. stoljeća. Riječ seizmologija prvi je sredinom 19. stoljeća upotrijebio irski znanstvenik Robert Mallet (1810. – 1881.), a prvi upotrebljivi seizmografi konstruirani su nešto poslije u Italiji, Japanu i Njemačkoj (seizmometrija). Razvoj teorije rasprostiranja elastičnih valova prethodio je razvoju mjernih instrumenata, pa su glavne vrste potresnih valova na seizmogramima utvrđene mnogo godina nakon što je njihovo postojanje teorijski predviđeno. Godine 1828. prvi je put uzet u obzir jakost (intenzitet) potresa za označavanje šteta na građevinama. U seizmološkoj su se praksi do danas održale različite makroseizmičke ljestvice, koje svrstavaju opažene učinke potresa na gređevine, ljude, životinje, predmete i okolicu u određeni broj stupnjeva, te tako određuju jakost potresa na tome mjestu.
Potkraj 19. stoljeća bila su osnovana prva nacionalna seizmološka društva i takozvana povjerenstva (1878. u Švicarskoj, 1880. u Japanu i Hrvatskoj), a 1905. bila je osnovana Međunarodna udruga za seizmologiju, koja je 1951. prerasla u današnju Međunarodnu udrugu za seizmologiju i fiziku unutrašnjosti Zemlje, a Hrvatska je njezin član od osamostaljenja. U svijetu je 1920-ih radilo oko 150 seizmoloških postaja, te je bio osnovan Međunarodni seizmološki centar, koji i danas prikuplja podatke sa seizmoloških opservatorija širom svijeta. U europsko-mediteranskoj zoni od 1975. djeluje regionalna seizmološka organizacija. U 1950-ima u svijetu je djelovalo oko 700 seizmoloških postaja. Danas ima više od 8 500 međunarodno registriranih postaja.
Nagli razvoj računala u drugoj polovini 20. stoljeća omogućio je rješavanje složenih numeričkih problema povezanih s teorijom širenja i modeliranja elastičnih valova u heterogenom i anizotropnom sredstvu, ali i znatan napredak u razvoju seizmografa, koji se danas temelje isključivo na digitalnom prikupljanju podataka. Seizmologija razmatra pojave koje se mjere u iznimno velikim rasponima; najmanji pomaci tla koji se mjere reda su veličine 10–8 metara, dok pomaci kod velikih potresa prelaze desetak metara, a period im je od tisućinke sekunde približno do 1 sat. Tipični seizmografi danas prikupljaju između 60 i 600 podataka svake sekunde u neprekinutom radu, pa godišnje svaka postaja prikupi prosječno oko 12 Gb podataka.
U Hrvatskoj se seizmologija počela brzo razvijati nakon velikoga potresa u Zagrebu 1880., kada je Hrvatska akademija znanosti i umjetnosti osnovala takozvani Potresni odbor, u radu kojega se posebno isticao Mijo Kišpatić. Na prijelazu iz 19. u 20. stoljeća proučavanjem potresa sve se više bavio Andrija Mohorovičić, koji se smatra utemeljiteljem suvremene seizmologije u Hrvatskoj. On je 1906. u zgradi na Griču br. 3 osnovao zagrebačku seizmološku postaju, nabavio najbolje seizmografe i opservatorijske ure, uspostavio službu točnoga vremena, te je time osnovao zagrebačku seizmološku školu i postavio čvrste temelje za njezin uspješan razvoj. Zahvaljujući takvoj tradiciji, Prirodoslovno-matematički fakultet u Zagrebu jedan je od rijetkih u svijetu na kojem se studij seizmologije može započeti već na dodiplomskoj razini, a njegovu Geofizičkom zavodu, kojemu je Mohorovičić bio na čelu 30 godina, povjerena je i zadaća uspostave Seizmološke službe Republike Hrvatske, koja se brine o osnovnoj mreži seizmografa i prikuplja podatke o seizmičnosti Hrvatske. U Hrvatskoj se seizmolozi još bave istraživanjem kvantifikacije potresa, potresne ugroženosti i opasnosti, pojačavanja seizmičkih valova, anizotropije brzina, građe Zemljine kore i drugim. Osnovni podatci o svim poznatim potresima na našem području čuvaju se u Hrvatskom katalogu potresa, u kojem se za više od 27 000 potresa u razdoblju od 373. pr. Kr. do 2006. navode lokacija, vrijeme, intenzitet i magnituda, što su najvažniji parametri za procjenu potresne opasnosti, koja je nužna pri projektiranju građevina.
Potres
Potres je iznenadna i kratkotrajna vibracija tla uzrokovana urušavanjem stijena (urušni potres), magmatskom aktivnošću (vulkanski potres) ili tektonskim poremećajima (tektonski potres) u litosferi i dijelom u Zemljinu plaštu. Proučavanjem potresa bavi se seizmologija, grana geofizike. Mjesto nastanka potresa u dubini Zemlje naziva se žarište (fokus) ili hipocentar potresa. Ono može biti neposredno ispod površine pa sve do dubine od 750 kilometara (potres s dubljim žarištem do sada nije zabilježen). Ako je hipocentar u dubini do 70 kilometara, potres je plitak, srednje duboki hipocentar nalazi se između 70 i 300 kilometara, a duboki hipocentar na više od 300 kilometara ispod Zemljine površine. Potresne vibracije šire se od hipocentra na sve strane progresivnim elastičnim potresnim valovima (potresni valovi). Najbrži su longitudinalni valovi (lat. undae primae ili P-valovi), koji osciliraju u smjeru širenja, stežući i rastežući materijal kroz koji prolaze. Transverzalni valovi (lat. undae secundae ili S-valovi) vibriraju okomito na smjer širenja, 1,7 puta su sporiji od P-valova, a šire se samo kroz čvrste stijene. Dugi valovi (lat. undae longae ili L-valovi) najsporiji su, čine ih kružna i vodoravna komponenta, a djelovanje im je slabo. Potres je najjači u epicentru (mjesto na površini Zemlje neposredno iznad hipocentra) i u njegovoj najbližoj okolici (epicentralno područje). Krivulja ovisnosti trajanja putovanja potresnoga vala do pojedinoga mjesta u epicentralnoj udaljenosti naziva se hodokrona.
Snaga potresnog udarca ovisi o dubini hipocentra, udaljenosti epicentra, značajkama tla (u čvrstim stijenama potres je slabiji nego u nevezanom tlu), prisutnosti podzemne vode, čvrstoći građevina i drugom. Jakost potresa (mjera za potres prema ocjeni učinka potresa na ljude, građevine i prirodu) određuje se s pomoću iskustvenih makroseizmičkih ljestvica koje vrijede samo za određena područja. Prvu takvu ljestvicu izradio je Giacomo Gastaldi 1564. Od tada je izrađen niz ljestvica za određivanje i uspoređivanje jakosti potresa: ljestvica P. B. Egena od 6 stupnjeva (1828.), Michelea Stefana de Rossija i Françoisa Alphonsea Forela od 10 stupnjeva (1883.), F. Omorija od 7 stupnjeva (1900.) i druge. Godine 1917. Međunarodno seizmološko udruženje predložilo je za opću uporabu Mercalli-Cancani-Siebergovu (MCS) ljestvicu od 12 stupnjeva (Mercallijeva ljestvica). Na njoj se temelji i Medvedev-Sponheuer-Karnikova (MSK) ljestvica iz 1964., također od 12 stupnjeva. Linije koje odjeljuju područja jednake jakosti potresa nazivaju se izoseiste. U instrumentalnoj seizmologiji jakost potresa određuje se na osnovi magnitude (M), veličine koja se izračunava na temelju zapisa seizmografa. Ljestvicu magnituda odredio je C. F. Richter 1935., pa se ona naziva njegovim imenom. Magnituda M potresa veličina je razmjerna energiji E potresnih valova (izraženoj u džulima) oslobođenih u žarištu potresa i jednaka je u svim seizmološkim postajama koje bilježe dotični potres. Ona izravno ovisi o energiji E oslobođenoj u žarištu potresa, prema relaciji:
odnosno:
i omogućuje relativno precizno daljinsko ocjenjivanje učinka potresa, jer je za mnoga područja na Zemlji utvrđen odnos između iznosa magnitude i potresnih razaranja, odnosno MCS-ljestvice.
Na Zemlji se godišnje zabilježi više od milijun podrhtavanja tla, to jest potresa uglavnom nezamjetljivih za ljudska osjetila. Samo 20 do 30 potresa godišnje uzrokuje ljudske žrtve, gdjekad i stotine tisuća mrtvih. Gotovo 95% potresa javlja se u dva uska pojasa: cirkumpacifičkom i mediteransko-transazijskome. Prvi se proteže obodom Tihog oceana (takozvani Pacifički vatreni krug), a drugi od Azora preko Sredozemnoga mora, Male Azije, Kavkaza, Armenskoga gorja, Pamira i Himalaje do Indonezije.
Na području Hrvatske ima nekoliko zona veće seizmičke aktivnosti. U priobalnom dijelu takva se zona proteže od hrvatsko-slovenske granice do područja južno od Dubrovnika; u Jadranskome moru ističe se područje s više epicentara južno od Lastova. Druga se zona proteže od slovenske granice zapadno od Karlovca preko Žumberačkoga gorja i Medvednice do Bilogore. Aktivna je i zona od Pokuplja prema Banjoj Luci (BIH). Manje su aktivna seizmička područja slavonske planine Psunj, Papuk, Krndija i Dilj. Ostali središnji i istočni dijelovi Hrvatske seizmički su još manje aktivni. Svi potresi na području Hrvatske ubrajaju se u red plitkih potresa.
Rekonstrukcija Zhang Hengovog seizmografa.
Seizmogram snima 3 vrste potresnih valova: crvena linija pokazuje P-valove koji su najbrži; zelena linija pokazuje S-valove koji su sporiji 1,7 puta; dugi valovi ili L-valovi su najsporiji a djelovanje im je slabo.
Epicentri potresa u Hrvatskoj.
Najveća jakost (intenzitet) potresa u Hrvatskoj.
Shematski prikaz unutrašnjosti Zemlje. 1. kontinentalna kora – 2. oceanska kora – 3. gornji sloj – 4. donji sloj – 5. vanjska jezgra – 6. unutarnja jezgra – A: Mohorovičićev diskontinuitet – B: Gutenbergov diskontinuitet – C: Lehmannov diskontinuitet.
Šta je to Seizmologija?
Seizmologija
Karta globalnih epicentara potresa od 1977. do 1986.
Seizmologija (grč. seismos: potres i logos: znanost) je grana geofizike koja se bavi proučavanjem potresa i njihovih popratnih pojava. Rezultati seizmoloških istraživanja primjenjuju se u građevinarstvu (potresno inženjerstvo, inženjerska seizmologija, protuseizmička gradnja), urbanom planiranju i u istraživanjima nafte i prirodnog plina (primijenjena geofizika). Stručni rad u seizmologiji uključuje bilježenje potresa, njihovo lociranje i katalogiziranje, razmjenu podataka s međunarodnim institucijama, makroseizmičku obradbu jačih potresa (kartiranje njihovih učinaka) i slično. Znanstvenih istraživanja obuhvaćaju proučavanje pojedinosti procesa rasjedanja u žarištu (hipocentru) potresa, modeliranje rasprostiranja elastičnih valova kroz Zemlju, te određivanje građe njezine unutrašnjosti, proučavanje djelovanja potresnih valova na građevine, te procjenu seizmičkih sila koje će na objekt djelovati u budućnosti (potresna ugroženost i opasnost). Većina spoznaja o građi Zemlje otkrivena je upravo seizmološkim postupcima. Znanstveno polje također uključuje studije učinaka potresa, poput cunamija kao i raznih seizmičnih izvora poput vulkanskih, tektonskih, oceanskih, atmosferskih i umjetnih procesa (poput eksplozija). Srodno polje koje koristi geologiju, da izvodi zaključke na temelju informacija što se tiču prijašnjih potresa je paleoseizmologija. Zabilješka zemljinog gibanja kao funkciju vremena se zove seizmogram.
Povijest
Seizmologija je relativno mlada znanost, koja se vrlo brzo razvijala tek od početka 20. stoljeća. Riječ seizmologija prvi je sredinom 19. stoljeća upotrijebio irski znanstvenik Robert Mallet (1810. – 1881.), a prvi upotrebljivi seizmografi konstruirani su nešto poslije u Italiji, Japanu i Njemačkoj (seizmometrija). Razvoj teorije rasprostiranja elastičnih valova prethodio je razvoju mjernih instrumenata, pa su glavne vrste potresnih valova na seizmogramima utvrđene mnogo godina nakon što je njihovo postojanje teorijski predviđeno. Godine 1828. prvi je put uzet u obzir jakost (intenzitet) potresa za označavanje šteta na građevinama. U seizmološkoj su se praksi do danas održale različite makroseizmičke ljestvice, koje svrstavaju opažene učinke potresa na gređevine, ljude, životinje, predmete i okolicu u određeni broj stupnjeva, te tako određuju jakost potresa na tome mjestu.
Potkraj 19. stoljeća bila su osnovana prva nacionalna seizmološka društva i takozvana povjerenstva (1878. u Švicarskoj, 1880. u Japanu i Hrvatskoj), a 1905. bila je osnovana Međunarodna udruga za seizmologiju, koja je 1951. prerasla u današnju Međunarodnu udrugu za seizmologiju i fiziku unutrašnjosti Zemlje, a Hrvatska je njezin član od osamostaljenja. U svijetu je 1920-ih radilo oko 150 seizmoloških postaja, te je bio osnovan Međunarodni seizmološki centar, koji i danas prikuplja podatke sa seizmoloških opservatorija širom svijeta. U europsko-mediteranskoj zoni od 1975. djeluje regionalna seizmološka organizacija. U 1950-ima u svijetu je djelovalo oko 700 seizmoloških postaja. Danas ima više od 8 500 međunarodno registriranih postaja.
Nagli razvoj računala u drugoj polovini 20. stoljeća omogućio je rješavanje složenih numeričkih problema povezanih s teorijom širenja i modeliranja elastičnih valova u heterogenom i anizotropnom sredstvu, ali i znatan napredak u razvoju seizmografa, koji se danas temelje isključivo na digitalnom prikupljanju podataka. Seizmologija razmatra pojave koje se mjere u iznimno velikim rasponima; najmanji pomaci tla koji se mjere reda su veličine 10–8 metara, dok pomaci kod velikih potresa prelaze desetak metara, a period im je od tisućinke sekunde približno do 1 sat. Tipični seizmografi danas prikupljaju između 60 i 600 podataka svake sekunde u neprekinutom radu, pa godišnje svaka postaja prikupi prosječno oko 12 Gb podataka.
U Hrvatskoj se seizmologija počela brzo razvijati nakon velikoga potresa u Zagrebu 1880., kada je Hrvatska akademija znanosti i umjetnosti osnovala takozvani Potresni odbor, u radu kojega se posebno isticao Mijo Kišpatić. Na prijelazu iz 19. u 20. stoljeća proučavanjem potresa sve se više bavio Andrija Mohorovičić, koji se smatra utemeljiteljem suvremene seizmologije u Hrvatskoj. On je 1906. u zgradi na Griču br. 3 osnovao zagrebačku seizmološku postaju, nabavio najbolje seizmografe i opservatorijske ure, uspostavio službu točnoga vremena, te je time osnovao zagrebačku seizmološku školu i postavio čvrste temelje za njezin uspješan razvoj. Zahvaljujući takvoj tradiciji, Prirodoslovno-matematički fakultet u Zagrebu jedan je od rijetkih u svijetu na kojem se studij seizmologije može započeti već na dodiplomskoj razini, a njegovu Geofizičkom zavodu, kojemu je Mohorovičić bio na čelu 30 godina, povjerena je i zadaća uspostave Seizmološke službe Republike Hrvatske, koja se brine o osnovnoj mreži seizmografa i prikuplja podatke o seizmičnosti Hrvatske. U Hrvatskoj se seizmolozi još bave istraživanjem kvantifikacije potresa, potresne ugroženosti i opasnosti, pojačavanja seizmičkih valova, anizotropije brzina, građe Zemljine kore i drugim. Osnovni podatci o svim poznatim potresima na našem području čuvaju se u Hrvatskom katalogu potresa, u kojem se za više od 27 000 potresa u razdoblju od 373. pr. Kr. do 2006. navode lokacija, vrijeme, intenzitet i magnituda, što su najvažniji parametri za procjenu potresne opasnosti, koja je nužna pri projektiranju građevina.
Potres
Potres je iznenadna i kratkotrajna vibracija tla uzrokovana urušavanjem stijena (urušni potres), magmatskom aktivnošću (vulkanski potres) ili tektonskim poremećajima (tektonski potres) u litosferi i dijelom u Zemljinu plaštu. Proučavanjem potresa bavi se seizmologija, grana geofizike. Mjesto nastanka potresa u dubini Zemlje naziva se žarište (fokus) ili hipocentar potresa. Ono može biti neposredno ispod površine pa sve do dubine od 750 kilometara (potres s dubljim žarištem do sada nije zabilježen). Ako je hipocentar u dubini do 70 kilometara, potres je plitak, srednje duboki hipocentar nalazi se između 70 i 300 kilometara, a duboki hipocentar na više od 300 kilometara ispod Zemljine površine. Potresne vibracije šire se od hipocentra na sve strane progresivnim elastičnim potresnim valovima (potresni valovi). Najbrži su longitudinalni valovi (lat. undae primae ili P-valovi), koji osciliraju u smjeru širenja, stežući i rastežući materijal kroz koji prolaze. Transverzalni valovi (lat. undae secundae ili S-valovi) vibriraju okomito na smjer širenja, 1,7 puta su sporiji od P-valova, a šire se samo kroz čvrste stijene. Dugi valovi (lat. undae longae ili L-valovi) najsporiji su, čine ih kružna i vodoravna komponenta, a djelovanje im je slabo. Potres je najjači u epicentru (mjesto na površini Zemlje neposredno iznad hipocentra) i u njegovoj najbližoj okolici (epicentralno područje). Krivulja ovisnosti trajanja putovanja potresnoga vala do pojedinoga mjesta u epicentralnoj udaljenosti naziva se hodokrona.
Snaga potresnog udarca ovisi o dubini hipocentra, udaljenosti epicentra, značajkama tla (u čvrstim stijenama potres je slabiji nego u nevezanom tlu), prisutnosti podzemne vode, čvrstoći građevina i drugom. Jakost potresa (mjera za potres prema ocjeni učinka potresa na ljude, građevine i prirodu) određuje se s pomoću iskustvenih makroseizmičkih ljestvica koje vrijede samo za određena područja. Prvu takvu ljestvicu izradio je Giacomo Gastaldi 1564. Od tada je izrađen niz ljestvica za određivanje i uspoređivanje jakosti potresa: ljestvica P. B. Egena od 6 stupnjeva (1828.), Michelea Stefana de Rossija i Françoisa Alphonsea Forela od 10 stupnjeva (1883.), F. Omorija od 7 stupnjeva (1900.) i druge. Godine 1917. Međunarodno seizmološko udruženje predložilo je za opću uporabu Mercalli-Cancani-Siebergovu (MCS) ljestvicu od 12 stupnjeva (Mercallijeva ljestvica). Na njoj se temelji i Medvedev-Sponheuer-Karnikova (MSK) ljestvica iz 1964., također od 12 stupnjeva. Linije koje odjeljuju područja jednake jakosti potresa nazivaju se izoseiste. U instrumentalnoj seizmologiji jakost potresa određuje se na osnovi magnitude (M), veličine koja se izračunava na temelju zapisa seizmografa. Ljestvicu magnituda odredio je C. F. Richter 1935., pa se ona naziva njegovim imenom. Magnituda M potresa veličina je razmjerna energiji E potresnih valova (izraženoj u džulima) oslobođenih u žarištu potresa i jednaka je u svim seizmološkim postajama koje bilježe dotični potres. Ona izravno ovisi o energiji E oslobođenoj u žarištu potresa, prema relaciji:
odnosno:
i omogućuje relativno precizno daljinsko ocjenjivanje učinka potresa, jer je za mnoga područja na Zemlji utvrđen odnos između iznosa magnitude i potresnih razaranja, odnosno MCS-ljestvice.
Na Zemlji se godišnje zabilježi više od milijun podrhtavanja tla, to jest potresa uglavnom nezamjetljivih za ljudska osjetila. Samo 20 do 30 potresa godišnje uzrokuje ljudske žrtve, gdjekad i stotine tisuća mrtvih. Gotovo 95% potresa javlja se u dva uska pojasa: cirkumpacifičkom i mediteransko-transazijskome. Prvi se proteže obodom Tihog oceana (takozvani Pacifički vatreni krug), a drugi od Azora preko Sredozemnoga mora, Male Azije, Kavkaza, Armenskoga gorja, Pamira i Himalaje do Indonezije.
Na području Hrvatske ima nekoliko zona veće seizmičke aktivnosti. U priobalnom dijelu takva se zona proteže od hrvatsko-slovenske granice do područja južno od Dubrovnika; u Jadranskome moru ističe se područje s više epicentara južno od Lastova. Druga se zona proteže od slovenske granice zapadno od Karlovca preko Žumberačkoga gorja i Medvednice do Bilogore. Aktivna je i zona od Pokuplja prema Banjoj Luci (BIH). Manje su aktivna seizmička područja slavonske planine Psunj, Papuk, Krndija i Dilj. Ostali središnji i istočni dijelovi Hrvatske seizmički su još manje aktivni. Svi potresi na području Hrvatske ubrajaju se u red plitkih potresa.
Rekonstrukcija Zhang Hengovog seizmografa.
Seizmogram snima 3 vrste potresnih valova: crvena linija pokazuje P-valove koji su najbrži; zelena linija pokazuje S-valove koji su sporiji 1,7 puta; dugi valovi ili L-valovi su najsporiji a djelovanje im je slabo.
Epicentri potresa u Hrvatskoj.
Najveća jakost (intenzitet) potresa u Hrvatskoj.
Shematski prikaz unutrašnjosti Zemlje. 1. kontinentalna kora – 2. oceanska kora – 3. gornji sloj – 4. donji sloj – 5. vanjska jezgra – 6. unutarnja jezgra – A: Mohorovičićev diskontinuitet – B: Gutenbergov diskontinuitet – C: Lehmannov diskontinuitet.