Μαθαίνω για το σεισμό

Τι είναι ο Σεισμός

 
 

Στην αρχαιότητα ο σεισμός ερμηνευόταν με διάφορους τρόπους: ήταν δόνηση λόγω της κίνησης του Εγκέλαδου μέσα στον τάφο του, αναγκαίο κακό στα­μένο από το Δία, το αποτέλεσμα της συμπίεσης ατμών στο εσωτερικό της Γης, κραδασμός του εδάφους από το σπαρτάρισμα του γιαπωνέζικου γατόψαρου κα.

Σήμερα όταν αναφερόμαστε στο σεισμό εννοούμε το τράνταγμα, τη κίνηση του εδάφους που οφείλεται στη θραύση πετρωμάτων, το στιγμιαίο αποτέλεσμα μιας μακροχρόνιας διαδικασίας συσσώρευσης δυναμικής ενέργειας σε καταπονούμενες περιοχές της λιθόσφαιρας. Ένα φυσικό φαινόμενο που μπορεί να προκαλέσει πολλές απώλειες τόσο σε ανθρώπινο δυναμικό όσο και σε υλικά αγαθά.

Στην αρχαιότητα ο σεισμός ερμηνευόταν με διάφορους τρόπους: ήταν δόνηση λόγω της κίνησης του Εγκέλαδου μέσα στον τάφο του, αναγκαίο κακό στα­μένο από το Δία, το αποτέλεσμα της συμπίεσης ατμών στο εσωτερικό της Γης, κραδασμός του εδάφους από το σπαρτάρισμα του γιαπωνέζικου γατόψαρου κα.

Σήμερα όταν αναφερόμαστε στο σεισμό εννοούμε το τράνταγμα, τη κίνηση του εδάφους που οφείλεται στη θραύση πετρωμάτων, το στιγμιαίο αποτέλεσμα μιας μακροχρόνιας διαδικασίας συσσώρευσης δυναμικής ενέργειας σε καταπονούμενες περιοχές της λιθόσφαιρας. Ένα φυσικό φαινόμενο που μπορεί να προκαλέσει πολλές απώλειες τόσο σε ανθρώπινο δυναμικό όσο και σε υλικά αγαθά.

Ένας πιο συγκεκριμένος και ακριβής ορισμός είναι ο ακόλουθος:
Σεισμός είναι η εδαφική δόνηση που γεννιέται κατά τη διατάραξη της μηχανικής ισορροπίας των πετρωμάτων στο εσωτερικό της γης, από φυσικές αιτίες.

Η δομή του εσωτερικού της Γης

 
 

Η Γη αποτελείται από τρία διαφορετικά στρώματα το φλοιό, το μανδύα και τον πυρήνα, συνολικού πάχους 6.370km περίπου (ε/κ. 1.2).

Ο φλοιός είναι το στερεό, εξωτερικό περίβλημα της Γης. Υπάρχουν δύο είδη φλοιού, ο ηπειρωτικός και ο ωκεάνιος. Το μέσο πάχος του ηπειρωτικού είναι περίπου 35km, κάτω όμως από τις μεγάλες οροσειρά; μπορεί να φτάσει τα 60 - 70km. Το μέσο πάχος του ωκεάνιου είναι 7km.

Ο μανδύας είναι το αμέσως επόμενο στρώμα και φτάνει μέχρι το βάθος των 2.900km. Η επιφάνεια που χωρίζει το φλοιό από το μανδύα, είναι η ασυνέχεια Mohoroνicic.

Ως λιθόσφαιρα χαρακτηρίζεται ένα δύσκαμπτο στρώμα, μέσου πάχους 80 χιλιομέτρων περίπου, που αποτελείται από το στερεό φλοιό και μέρος του στερεού ανώτερου μανδύα. Το τμήμα του μανδύα που βρίσκεται κάτω από τη λιθόσφαιρα είναι γνωστό ως ασθενόσφαιρα.

Κάτω από το μανδύα υπάρχει ο πυρήνας που φτάνει έως το κέντρο της γης. Ο πυρήνας διακρίνεται σε εξωτερικό (υγρή, ρευστή κατάσταση) και σε εσωτερικό (στερεή κατάσταση).

Πώς αλλάζει η μορφή της Γης με την πάροδο του χρόνου

 
 

Είναι πλέον γενικά παραδεκτό ότι η μορφή της Γης, του πλανήτη μας, αλλάζει συνεχώς. Οι γεωεπιστήμονες, μετά από έρευνες πολλών ετών, μπορούν σήμερα να αναπαραστήσουν με σχετική ακρίβεια την εξελικτική πορεία των ηπείρων και των ωκεανών μέσα στο χρόνο.
Ανατρέχοντας στο παρελθόν, 500 εκατ. χρόνια πριν, οι ήπειροι είχαν τελείως διαφορετική θέση από τη σημερινή, βρίσκονταν συγκεντρωμένες στο νότιο ημισφαίριο του πλανήτη.

Πριν 200 εκατ. χρόνια, δημιουργήθηκε μία ενιαία ήπειρος, η Παν-γαία, που βρεχόταν από την Πανθάλασσα. Η δημιουργία μίας ενιαίας ηπείρου, σύμφωνα με επιστημονικά δεδομένα, είχε ξανασυμβεί και παλαιότερα τουλάχιστον δύο φορές ακόμα.

Η Πανγαία στη συνέχεια διαμοιράστηκε (πριν 190 εκατ. χρόνια περίπου) σε δύο μεγάλα τεμάχη τη Λαυρασία και τη Γκοντβάνα. Η βαθιά θάλασσα που βρισκόταν ανάμεσά τους ήταν η Τηθύς.
Με τη σειρά τους οι δύο αυτές ήπειροι χωρίστηκαν σε μικρότερα τεμάχη και η επιφάνεια της Γης άλλαζε συνεχώς έως ότου πήρε τη σημερινή της μορφή. Η μελλοντική εικόνα της Γης μπορεί έως κάποιο βαθμό να προβλεφθεί από τους επιστήμονες με βάση τις κινήσεις των λιθοσφαιρικών πλακών, τμήματα των οποίων είναι οι ήπειροι. περισσότερα για τις πλάκες αυτές και για τις κινήσεις τους που προκαλούν τις αλλαγές στη μορφή της Γης θα αναφερθούν στη συνέχεια.

Πώς γεννιέται ένας σεισμός

 
 

Η λιθόσφαιρα δεν είναι ενιαία αλλά απαρτίζεται από ένα σύνολο μεγάλων και μικρότερων πλακών που ολισθαίνουν πάνω στο υποκείμενο παχύρρευστο μανδυακό υλικό (ασθενόσφαιρα) πραγματοποιώντας σχετικές μεταξύ τους κινήσεις. Οι πλάκες αυτές λέγονται λιθοσφαιρικές πλάκες. Τα αίτια κίνησής τους πιθανόν να είναι οι οριζόντιες εφαπτομενικές δυνάμεις που ασκούνται στον πυθμένα τους από τα θερμικά ρεύματα μεταφοράς τα οποία δημιουργούνται στον ασθενοσφαιρικό μανδύα.

Οι λιθοσφαιρικές πλάκες αλλού αποκλίνουν, αλλού συγκλίνουν και αλλού η μία κινείται παράλληλα - εφαπτομενικά σε σχέση με τη διπλανή της.

Στις περιοχές που αποκλίνουν οι λιθοσφαιρικές πλάκες θερμό ασθενοσφαιρικό υλικό βγαίνει στην επιφάνεια, ψύχεται, στερεοποιείται και έτσι δημιουργείται νέα λιθόσφαιρα κατά μήκος των δύο πλευρών ράχεων που χαρακτηρίζονται ως μεσοωκεάνιες ράχεις (π.χ. μεσοωκεάνια ράχη Ατλαντικού ωκεανού, απομάκρυνση Νοτιο-Αμερικανικής και Αφρικανικής πλάκας).

Στις περιοχές που ολισθαίνουν οριζόντια η μία πλάκα σε σχέση με την άλλη, η κίνηση γίνεται κατά μήκος των ρηγμάτων μετασχηματισμού.Στην περίπτωση της σύγκλισης των πλακών η πυκνότερη από τις δύο βυθίζεται κάτω από την άλλη. Όταν η υποβυθιζόμενη λιθόσφαιρα φτάσει σε μεγάλα βάθη λυώνει μέσα στο θερμό μανδυακό υλικό κι έτσι καταστρέφεται λιθοσφαιρικό υλικό. Η δημιουργία νέου λιθοσφαιρικού υλικού στις μεσοωκεάνιες ράχεις αντισταθμίζεται λοιπόν με την καταστροφή αντίστοιχης ποσότητας στις περιοχές σύγκλισης πλακών, οπότε η συνολική επιφάνεια της Γης παραμένει "αμετάβλητη".

Αποτέλεσμα της σχετικής κίνησης των λιθοσφαιρικών πλακών είναι η αργή παραμόρφωση των πετρωμάτων στις παρυφές τους. Για το λόγο αυτό, στα πετρώματα που βρίσκονται κοντά στις περιοχές αυτές συσσωρεύονται τεράστια ποσά δυναμικής ενέργειας (ενέργεια ελαστικής παραμόρφωσης πετρωμάτων), και αναπτύσσονται μεγάλες τάσεις που συνεχώς αυξάνουν. Όταν οι τάσεις αυξηθούν τόσο πολύ, ώστε να υπερβούν το όριο αντοχής του λιθοσφαιρικού υλικού στο σημείο αυτό, επέρχεται θραύση. Ταυτόχρονα πραγματοποιείται απότομη σχετική κίνηση των δύο τμημάτων που έχουν προκύψει, κατά μία επιφάνεια, έως ότου ισορροπήσουν σε νέες θέσεις. Η επιφάνεια αυτή είναι το σεισμικό ρήγμα. Τη χρονική αυτή στιγμή γεννιέται ένας σεισμός.

Οι κυριότεροι τύποι των ρηγμάτων. Α. κανονικό ρήγμα, Β. πλάγιο κανονικό ρήγμα αριστερόστροφο, C. πλάγιο κανονικό ρήγμα δεξιόστροφο, D. ανάστροφο ρήγμα. Ε. πλάγιο ανάστροφο ρήγμα αριστερόστροφο. F. πλάγιο ανάστροφο ρήγμα δεξιόστροφο, G. ρήγμα οριζόντιας μετατόπισης με κατακόρυφη ρηξιγενή επιφάνεια αριστερόστροφο, Η. ρήγμα οριζόντιας μετατόπισης με κεκλιμμένη ρηξιγενή επιφάνεια αριστερόστροφο, Ι. ρήγμα οριζόντιας μετατόπισης με κατακόρυφη ρηξιγενή επιφάνεια δεξιόστροφο. (C.T.H. 16, 1978).

Πού γεννιέται ένας σεισμός

 
 

Ο χώρος που πρωτοεκδηλώνεται η διάρρηξη των πετρωμάτων (σεισμογόνος χώρος) μπορεί κατά προσέγγιση να θεωρηθεί ως σημείο και ονομάζεται εστία ή υπόκεντρο του σεισμού. Το ίχνος της κατακόρυφης προβολής της εστίας πάνω στην επιφάνεια της γης είναι το επίκεντρο, ενώ η απόστασή του από την εστία (βάθος της εστίας) λέγεται εστιακό βάθος.
Οι σεισμοί γεννιούνται μόνο μέσα στη λιθόσφαιρα και κατά κύριο λόγο εντοπίζονται στα όρια των λιθοσφαιρικών πλακών.
Οι εστίες των σεισμών βρίσκονται είτε κοντά στην επιφάνεια είτε σε βάθος πολλών χιλιομέτρων. Εντοπίζονται έως και στα 720km περίπου, βάθος που μπορεί να φτάσει η καταδυόμενη λιθόσφαιρα διατηρώντας τις ελαστικές της ιδιότητες.
Ανάλογα με το εστιακό βάθος, οι σεισμοί διακρίνονται σε:
-επιφανειακούς όταν το εστιακό βάθος είναι μικρότερο από 60km,
-ενδιάμεσου βάθους όταν το εστιακό βάθος κυμαίνεται μεταξύ 60 και 300km, και
-μεγάλου βάθους όταν το εστιακό βάθος είναι μεγαλύτερο από 300km.

Οι ενδιάμεσου και μεγάλου βάθους σεισμοί χαρακτηρίζονται ως πλουτώνιοι. Οι επιφανειακοί σεισμοί είναι αυτοί που προκαλούν συνήθως τις μεγαλύτερες καταστροφές.

Στις μεσοωκεάνιες ράχεις γεννιούνται μόνο επιφανειακοί σεισμοί, ενώ στις περιοχές σύγκλισης πλακών που υπάρχει καταβύθιση της μίας πλάκας κάτω από την άλλη γεννιούνται και πλουτώνιοι σεισμοί.

Τι είναι η σεισμική ακολουθία

 
 

Το σύνολο των σεισμικών δονήσεων που εκδηλώνονται μέσα σε ένα μικρό σχετικά χρονικό διάστημα σε μία περιοχή χαρακτηρίζεται ως σεισμική ακολουθία.

Ο σεισμός της ακολουθίας με το μεγαλύτερο μέγεθος ονομάζεται κύριος σεισμός. Οι σεισμοί που προηγούνται χρονικά από τον κύριο σεισμό είναι οι προσεισμοί ενώ αυτοί που ακολουθούν είναι οι μετασεισμοί. Συνήθως οι μετασεισμοί μίας ακολουθίας είναι περισσότεροι από τους προσεισμούς. Σε ορισμένες περιπτώσεις η συχνότητα εμφάνισης των προσεισμών αυξάνει όσο πλησιάζει η γένεση του κύριου σεισμού, ενώ η συχνότητα εμφάνισης των μετασεισμών ελαττώνεται με την πάροδο του χρόνου. Οι εστίες των προσεισμών και των μετασεισμών βρίσκονται πάνω ή κοντά στην επιφάνεια του σεισμικού ρήγματος που σχετίζεται με τον κύριο σεισμό.

Οι σεισμικές ακολουθίες μπορούν να διακριθούν σε τρεις βασικές κατηγορίες.

-Στην πρώτη περίπτωση ο κύριος σεισμός γεννιέται ξαφνικά χωρίς να έχουν προηγηθεί προσεισμοί ενώ ακολουθούν μετασεισμοί που η συχνότητα εμφάνισής τους ελαττώνεται συνεχώς.
-Στη δεύτερη περίπτωση υπάρχει πλήρης σεισμική ακολουθία με προσεισμούς, κύριο σεισμό και μετασεισμούς.
-Τέλος, στην τρίτη περίπτωση δεν υπάρχει σεισμός με σαφώς μεγαλύτερο μέγεθος από τους υπόλοιπους ώστε να χαρακτηριστεί ως κύριος, οπότε έχουμε σμήνος σεισμών (σμηνοσειρά).

Ποια είδη σεισμών υπάρχουν

 
 

Οι σεισμοί στην πλειονότητά τους προέρχονται, όπως ήδη αναφερθηκε, από καταπόνηση της λιθόσφαιρας και χαρακτηρίζονται ως τεκτονικοί. Το 90% περίπου των επιφανειακών και το σύνολο των πλουτώνιων σεισμών είναι τεκτονικοί, και λόγω της μεγάλης συχνότητάς τους αυτοί ουσιαστικά αποτελούν το μεγαλύτερο σεισμικό κίνδυνο.

Οι σεισμοί που σχετίζονται με εκρήξεις ηφαιστείων είναι οι ηφαιστειογενείς. Αυτοί είναι επιφανειακοί που είτε προηγούνται είτε συνοδεύουν ηφαιστειακές εκρήξεις, και αποτελούν το 7% του συνόλου των επιφανειαών σεισμών.

Οι σεισμοί που οφείλονται σε τοπικά αίτια, κυρίως σε κατακρήμνιση οροφών φυσικών εγκοίλων - σπηλαίων, ονομάζονται εγκατακρημνισιγενείς. Αποτελούν το 3% του συνόλου των επιφανειακών σεισμών. Τα μεγέθη τους είναι μικρά και συνήθως εκδηλώνονται σε μη ενεργές περιοχές της γης (μακριά από τα όρια των λιθοσφαιρικών πλακών).

Ποια είναι τα είδη των σεισμικών κυμάτων

 
 

Η διάρρηξη των πετρωμάτων που σηματοδοτεί τη γένεση ενός σεισμού συνοδεύεται από απότομη έκλυση ενέργειας. Η συσσωρευμένη δυναμική ενέργεια παραμόρφωσης των πετρωμάτων μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια ταλάντωσης των υλικών σημείων της επιφάνειας του ρήγματος. Οι ταλαντώσεις αυτές μεταδίδονται στα γειτονικά τους σημεία κ.λπ .. Στην περίπτωση αυτή επέρχονται μεταβολές τόσο στον όγκο όσο και στο σχήμα των πετρωμάτων και έτσι παράγονται δύο είδη κυμάτων:

τα επιμήκη (Ρ - πρωτεύοντα), και
τα εγκάρσια (S - δευτερεύοντα)
Τα κύματα αυτά χαρακτηρίζονται ως κύματα χώρου και διαδίδονται προς κάθε κατεύθυνση στο εσωτερικό της Γης, τόσο στα επιφανειακά στρώματα όσο και στον πυρήνα.

Τα εγκάρσια κύματα δε διαδίδονται στον εξωτερικό πυρήνα γεγονός που αποτελεί απόδειξη ότι αυτός βρίσκεται σε υγρή κατάσταση (είναι γνωστό ότι δεν είναι δυνατή η διάδοση των S κυμάτων στα ρευστά).

Κατά τη διάδοση των επιμηκών σεισμικών κυμάτων τα υλικά σημεία του μέσου διάδοσης ταλαντώνονται παράλληλα προς τη διεύθυνση διάδοσης του κύματος, ενώ στην περίπτωση των εγκαρσίων κυμάτων τα υλικά σημεία ταλαντώνονται κάθετα προς τη διεύθυνση διάδοσης του κύματος.

Η ταχύτητα διάδοσης των επιμήκων κυμάτων είναι μεγαλύτερη από αυτή των εγκαρσίων. Για το λόγο αυτό τα επιμήκη φθάνουν πρώτα σε ένα σημείο της επιφάνειας της γης και όπως είναι αναμενόμενο είναι τα πρώτα κύματα που καταγράφονται από τους σεισμογράφους. Τα πλάτη των εγκαρσίων είναι μεγαλύτερα από τα πλάτη των άλλων κυμάτων και κατά συνέπεια αυτά είναι τα κύματα που προκαλούν τις μεγαλύτερες βλάβες στις κατασκευές.

Εξαιτίας της ανομοιογένειας των πετρωμάτων τα κύματα χώρου κατά τη διάδοσή τους δημιουργούν και άλλα κύματα, τα επιφανειακά καθώς και ανακλάσεις και διαθλάσεις των Ρ και S κυμάτων. Τα επιφανειακά κύματα διακρίνονται σε διάφορα είδη όπως

τα κύματα Love (Ι),
Rayleigh (R) και
Stonley (S).

Τα κύματα αυτά κατά τη διάδοσή τους ακολουθούν συγκεκριμένα στρώματα του επιφανειακού τμήματος της Γης, δε διαδίδονται δηλαδή προς όλες τις κατευθύνσεις όπως τα κύματα χώρου.

Ποια είναι τα είδη των σεισμικών ρηγμάτων

 
 

Όταν οι τάσεις που ασκούνται σε ένα πέτρωμα ξεπεράσουν το ανώτατο όριο αντοχής του, γίνεται διάρρηξη και αρχίζει η σχετική κίνηση των δύο εκατέρωθεν τμημάτων. Δημιουργείται δηλαδή ένα σεισμικό ρήγμα. Τα σεισμικά ρήγματα σε λίγες μόνο περιπτώσεις φτάνουν στην επιφάνεια της γης και μπορούν να μελετηθούν με απευθείας παρατήρηση (σε περιπτώσεις μεγάλων επιφανειακών σεισμών).

Το μήκος του ρήγματος σχετίζεται με το μέγεθος του σεισμού και μπορεί να φτάσει έως και εκατοντάδες χιλιόμετρα. Το 1960 στο σεισμό της Χιλής (Μ=9,5) το μήκος της επιφανειακής εκδήλωσης του ρήγματος έφτανε τα 1.000km. Το 1978 στο σεισμό που έπληξε την περιοχή της Θεσσαλονίκης (Μ=6,5) η επιφανειακή εκδήλωση του ρήγματος είχε διεύθυνση ανατολή - δύση και είχε μήκος περίπου 12km.

Το μέγεθος της ολίσθησης σχετίζεται και αυτό με το μέγεθος του σεισμού και μπορεί να κυμαίνεται από μερικά εκατοστά έως και μερικά μέτρα. Στο σεισμό του 1981 στις Αλκυονίδες (Μ=6,7) παρατηρήθηκε επιφανειακή εκδήλωση του ρήγματος με μέση πτώση 60cm, και στο σεισμό του 1978 στη Θεσσαλονίκη (Μ=6,5) με μέγιστη κατακόρυφη βύθιση του βορείου τμήματος σε σχέση με το νότιο 35cm.

Τα βασικά είδη ρηγμάτων

 
 

Κανονικό χαρακτηρίζεται ένα ρήγμα όταν το πάνω του τμήμα ολισθαίνει προς τα κάτω/ ενώ ανάστροφο όταν το πάνω του τμήμα κινείται προς τα πάνω.

Οριζόντιας μετατόπισης χαρακτηρίζεται ένα ρήγμα όταν τα δύο του τμήματα περιορίζονται σε πλευρικές μετακινήσεις και μπορεί να είναι δεξιόστροφο ή αριστερόστροφο. Δεξιόστροφο είναι το οριζόντιας μετατόπισης ρήγμα που το ένα του τμήμα κινείται από αριστερά προς τα δεξιά, όταν παρατηρείται από το άλλο τμήμα. Αριστερόστροφο είναι το αντίθετο.

Οι περισσότερες διαρρήξεις που συναντώνται στη φύση αποτελούν συνδυασμό των παραπάνω περιπτώσεων, π.χ. αριστερόστροφο κανονικό ρήγμα.

Πώς οι σεισμοί αποτυπώνονται στο φυσικό περιβάλλον

 
 

Τα "ίχνη" των σεισμικών δονήσεων στο φυσικό περιβάλλον, τα μακροσεισμικά αποτελέσματα των σεισμών δηλαδή, είναι είτε:

-συνέπειες των αιτίων γένεσης των σεισμικών κυμάτων (π.χ. ηφαιστειακή δράση) είτε
-συνέπειες της διέλευσης και δράσης των σεισμικών κυμάτων από το χώρο παρατήρησης (π.χ. κατολισθητικά φαινόμενα, καθιζήσεις, ρευστοποιήσεις εδαφών, εδαφικές διαρρήξεις, tsunamis).

Τα φαινόμενα αυτά μπορεί να προκαλέσουν μεγαλύτερα προβλήματα από αυτά που προκάλεσε η ίδια η σεισμική δόνηση.

Ο γενικός όρος κατολισθητικά φαινόμενα περιλαμβάνει όλες τις εδαφικές ή βραχώδεις μετακινήσεις όπως κατολισθήσεις εδαφών, πτώσεις βράχων, ακόμα και χιονοστιβάδες.

Ο βασικότερος λόγος πρόκλησης των φαινομένων αυτών είναι η εξαιτίας της σεισμικής κίνησης ελάττωση της τριβής που συγκρατεί σε επαφή τα διάφορα στρώματα. Αποτελούν συνήθη φαινόμενα στην επικεντρική περιοχή και για την εκδήλωσή τους κυρίαρχο ρόλο παίζουν οι μορφολογικές κλίσεις και ασυνέχειες, ο προσανατολισμός του πρανούς, η φύση των γεωλογικών σχηματισμών και η αλληλουχία τους, οι υπάρχουσες τεκτονικές ασυνέχειες καθώς και ο βαθμός ανθρώπινης παρέμβασης στο πρανές.

Οι καθιζήσεις και οι εξάρσεις εδαφών, οι υψομετρικές μεταβολές του εδάφους δηλαδή, είναι άμεσες συνέπειες των ολισθήσεων στα σεισμικά ρήγματα και σε ορισμένες μόνο περιπτώσεις αποτελούν δευτερογενή φαινόμενα που οφείλονται σε άλλα αίτια π.χ. σε κατολισθήσεις.

Οι ρευστοποιήσεις εδαφών είναι σύνηθες φαινόμενο που λαμβάνει χώρα σε χαλαρους; λεπτόκοκκους ιζηματογενείς σχηματισμούς που περιέχουν σημαντική ποσότητα νερού.

Οι σχηματισμοί αυτοί χάνουν τη διατμητική τους αντοχή με αποτέλεσμα να αποκτούν παροδικά τη συμπεριφορά "βαρέως ρευστού". Η επιφανειακή εκδήλωση των ρευστοποιήσεων γίνεται με τη μορφή εξογκωμάτων ή βυθισμάτων στην άμμο ή υπόγειων κατολισθήσεων μεταξύ στρωμάτων άμμου ή το συχνότερο με ροή λάσπης στην επιφάνεια του εδάφους η οποία βγαίνει μέσα από εδαφικές ρωγμές. Όπως είναι φανερό, άμεση συνέπεια είναι η απώλεια στήριξης των υπερκείμενων κατασκευών ή των τεχνικών έργων, τα οποία στην κυριολεξία βυθίζονται, ανατρέπονται ή καταρρέουν.

Στον Ελληνικό χώρο το πρόβλημα των ρευστοποιήσεων κατά τη διάρκεια των σεισμών είναι υπαρκτό σε μερικές περιπτώσεις μόνο για επιστημονική παρατήρηση, ενώ σε άλλες προκαλώντας έντονα προβλήματα, όπως: στην Περαχωρα το 1981, στην Κυλλήνη το 1988, στον Πύργο το 1993 και στο Αίγιο το 1995.

Οι εδαφικές διαρρήξεις μπορεί να είναι είτε επιφανειακές εκδηλώσεις των σεισμικών ρηγμάτων -άμεση συνέπεια της διάρρηξης- είτε επιφανειακές ρωγμές, σε χαλαρούς συνήθως σχηματισμούς, που οφείλονται σε τοπικές ανακατατάξεις του εδάφους (δευτερογενή φαινόμενα).

Οι επιφανειακές εκδηλώσεις των σεισμικών ρηγμάτων έχουν μήκη που μπορούν να φτάσουν έως και δεκάδες ή εκατοντάδες χιλιόμετρα, ορατά βάθη έως και 100m, και πλάτη έως και μερικά μέτρα.

Οι εδαφικές ρωγμές που εντάσσονται στα δευτερογενή φαινόμενα έχουν περιορισμένο πλάτος που σπάνια υπερβαίνει τα μερικά εκατοστά, ενώ το μήκος τους μπορεί να φτάσει τα μερικά μέτρα.

Τα θαλάσσια κύματα βαρύτητας ή tsunamis έχουν μεγάλο σχετικά μήκος κύματος και διαδίδονται στην επιφάνεια της θάλασσας "μεταφέροντας" σημαντικές ποσότητες νερού από το χώρο γένεσης των σεισμών σε άλλους χώρους.

Τα tsunamis είναι ιδιαίτερα επικίνδυνα όταν πλήττουν παραθαλάσσιες περιοχές προκαλώντας ζημιές σε λιμάνια, πλοία, κατασκευές αλλά και τραυματισμούς ή θανάτους στους κατοίκους των περιοχών αυτών. Στην ανοιχτή θάλασσα δεν είναι επικίνδυνα γιατί το ύψος τους συνήθως δεν ξεπερνά το 1 m.

Είναι γνωστό ότι οι χώρες γύρω από την Περιειρηνική ζώνη είναι αυτές που απειλούνται συχνότερα από τα θαλάσσια αυτά κύματα. περίπου 370 tsunamis έχουν πλήξει τη ζώνη αυτή από το 1900 - 1980. Το tsunami που δημιουργήθηκε μετά το σεισμό της Σουμάτρας (Μ=9,1), στις 26-12-2004, άφησε πίσω του εκατοντάδες νεκρούς (283.106 άνθρωποι έχασαν τη ζωή τους από το σεισμό και το τσουνάμι) και πολλές βλάβες στην lνδονησία, τη Σρι-Λάνκα, την lνδία, την Ταϋλάνδη, τη Σομαλία, τις Μαλδίβες, τη Μαλαισία, τη Μιανμάρ, την Τανζανία, τις Σεϋχέλλες, την Κένυα κ.ά. Προκάλεσε επίσης βλάβες στη Μαδαγασκάρη, στον Άγιο Μαυρίκιο και έγινε αισθητό στη Μοζαμβίκη, στη Νότια Αφρική, στην Αυστραλία και στην Ανταρκτική.

Στον Ελλαδικό χώρο ο κίνδυνος από τα tsunamis είναι σχετικά μικρός, έστω και αν κατ' επανάληψη έχουν σημειωθεί αντίστοιχα φαινόμενα. Στο σεισμό του 373π.Χ. το tsunami που έπληξε το Δυτ. Κορινθιακό κατέστρεψε δύο σημαντικές πόλεις, την Ελίκη (7km μακρυά από το Αίγιο) και τη Βούρα, Το πιο ίσως σημαντικό κύμα βαρύτητας που έπληξε τον ελληνικό χώρο ήταν αυτό της Αμοργού (1956, σεισμός Μ=7,5). Το κύμα αυτό είχε ύψος 25m στις νοτιοανατολικές ακτές της Αμοργού, 20m στη βορειοδυτική ακτή της Αστυπάλαιας και είχε πολύ μικρότερο ύψος σε άλλες περιοχές του νοτίου Αιγαίου.

Στο νερό της ξηράς μπορεί να παρατηρηθούν ταλαντώσεις του επιφανειακού νερού (π.χ. σε πηγάδια, λίμνες, ποτάμια, λιμάνια) που οφείλονται στη διέλευση σεισμικών κυμάτων καθώς και διαταράξεις του επιφανειακού ή του υπόγειου νερού που προκαλούνται από παραμορφώσεις και μεταθέσεις των γειτονικών πετρωμάτων.

Στη δεύτερη αυτή περίπτωση οι συνέπειες μπορεί να είναι: απομάκρυνση νερού και αποξήρανση ελών - λιμνών - ποταμών, μεταβολή της παροχής των πηγών (αύξηση ή ελάττωση της παροχής - στέρεψη - δημιουργία νέων πηγών), δημιουργία πιδάκων, ακόμα και αλλαγή της κοίτης των ποταμών.

Το 1959 σε σεισμό (Μ=6,3) που έπληξε το Ηράκλειο της Κρήτης παρατηρήθηκε αύξηση της παροχής των πηγών και άνοδος της στάθμης του νερού στα πηγάδια στο Αντισκάριο και στο Λίσταρο.

Υπολογισμός μεγέθους σεισμών

 
 

Για να υπάρχει κάποιο μέτρο σύγκρισης των σεισμών δημιουργήθηκε η ανάγκη υπολογισμού μίας ποσότητας που να τους χαρακτηρίζει. Έτσι ορίστηκε το μέγεθος (Μ) του σεισμού που είναι το μέτρο της ενέργειας που εκλύεται από την εστία κατά τη διάρκεια της σεισμικής δόνησης.
Το μέγεθος προσδιορίζεται με μετρήσεις διαφόρων παραμέτρων των σεισμικών κυμάτων όπως το πλάτος, η περίοδος και η διάρκεια.

Για τον υπολογισμό του μεγέθους των σεισμών επι­νοήθηκαν διάφορες κλίμακες. Οι πιο γνωστές είναι:

η κλίμακα τοπικού μεγέθους ΜL (κλίμακα Richter - το όνομά της το πήρε από τον Ch. Richter το 1935)
επιφανειακού μεγέθους Ms
χωρικού μεγέθους mb,
μεγέθους διάρκειας Μτ,
μεγέθους σεισμικής ροπής Mw
*Στην Ελλάδa, συνήθως, οι αναφορές στο μέγεθος γίνονται σε Ms

Οι σεισμοί που προκαλούν βλάβες έχουν τις περισσό­τερες φορές μέγεθος μεγαλύτερο από 5 βαθμούς της κλί­μακας Richter. Θα πρέπει όμως να σημειωθεί ότι οι επι­πτώσεις ενός σεισμού στους ανθρώπους και στις κατα­σκευές (βλάβες ή μη βλάβες) εξαρτώνται εκτός από το μέγεθος και από άλλους παράγοντες όπως: το βάθος της εστίας, τη θέση του επικέντρου, το είδος της κατασκευής, το έδαφος θεμελίωσης της κατασκευής, τη γειτ­νίαση με ενεργά ρήγματα κ.λπ ...
Το μεγαλύτερο μέγεθος σεισμού που έχει μετρηθεί έως σήμερα σε παγκόσμια κλίμακα είναι 9,5. Για να γίνει κατανοητή η αντιστοιχία των εννοιών μέγεθος - ενέργεια που εκλύεται από ένα σεισμό αρκεί να αναφερ­θεί ότι για μεγάλους σεισμούς (μέγεθος 8,7 - 8,9) η ενέρ­γεια που εκλύεται είναι περίπου 900 φορές μεγαλύτερη από αυτήν της βόμβας στη Χισοσίμα.

Μία άλλη ποσότητα που αποτελεί μέτρο των μακροσεισμικών αποτελεσμάτων και πιο συγκεκριμένα μέτρο των βλαβών της σεισμικής δόνησης στους ανθρώπους και στις τεχνικές κατασκευές, είναι η ένταση του σεισμού.

Οι εμπειρικές κλίμακες που χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό της έντασης είναι:

η τροποποιημένη 12βάθμια κλίμακα Mercalli (MM, 1931),
η επίσης 12βάθμια MSK (1964) που προτάθηκε από τους Medvedev, Sponheuer, Karnik και
η 8βάθμια JMA (Japanese Meteorological Agency) που χρησιμοποιείται από τους Ιάπωνες.
Το 1992 το Συμβούλιο της Ευρώπης υιοθέτησε μία νέα κλίμακα που αποτελεί εξέλιξη της MSK και έχει προσαρμοστεί σε ευρωπαϊκά δεδομένα. Η κλίμακα αυτή είναι η EMS (European Macroseismic Scale). Η ένταση ενός σεισμού είναι διαφορετική από περιοχή σε περιοχή και εξαρτάται κυρίως από την απόσταση της περιοχής αυτής από την εστία του σεισμού και εδαφικούς παράγοντες.
Ο προσδιορισμός της έντασης ενός σεισμού σε διάφορες περιοχές επιτρέπει τη χάραξη ισόσειστων καμπυλών, ώστε να εντοπιστούν οι περιοχές στις οποίες ο σεισμός προκάλεσε τις ίδιες βλάβες, είχε δηλαδή την ίδια ένταση.

Ο μεγαλύτερος ίσως ελληνικός σεισμός (Μ=8,3) έπληξε την Κρήτη, έγινε στις 21 lουλίου του 365μ.Χ. και προκάλεσε μεγάλες καταστροφές σε περιοχές της Μεσογείου (Κρήτη, Πελοπόννησο, Αίγυπτο, Σικελία, Δαλματικές ακτές). Το συχνότερα παρατηρούμενο μέγιστο μέγεθος σεισμού -ετησίως- στη χώρα μας είναι το 6,3.

Κλίμακες μέτρησης σεισμών

 
 
Κλίμακα ΜΜ (Mercalli)Χαρακτηριστικά ΣεισμώνΚλίμακα ΜL (Richter)
I Δε γίνεται αισθητός 2
II Αισθητός από μερικούς ανθρώπους που βρίσκονται σε ανάπαυση στους ψηλότερους ορόφους κτιρίων 3
III Αισθητός μέσα στα σπίτια. Μπορεί να μην αναγνωριστεί ως σεισμός. Δονήσεις σαν να περνάει ελαφρύ φορτηγό 4
IV Τίθενται σε κίνηση αντικείμενα που κρέμονται πχ φωτιστικά. Τζάμια τρίζουν. Σταματημένα αυτοκίνητα κλυδωνίζονται. Δονήσεις σαν να περνάει βαρύ φορτηγό. Κρότος παραθύρων, χτύπος στις πόρτες 4
V Αισθητός στην ύπαιθρο. Αυτοί που κοιμούνται ξυπνούν. Αιώρηση αντικειμένων που κρέμονται. Ανατροπή μερικών μικρών αντικειμένων 5
VI Αισθητός από όλους. Πολλοί τρομοκρατούνται και τρέχουν έξω από τα κτίρια. Οι άνθρωποι περπατούν με αστάθεια. Μικρές καμπάνες ηχούν. Μετακίνηση ή ανατροπή πολυάριθμων μεγάλων αντικειμένων και επίπλων. Βλάβες σε σοβάδες, κεραμίδια, καπνοδόχους. Βλάβες λίγες, ελαφρές 6
VII Μεγάλες καμπάνες ηχούν. Πτώση πολυάριθμων κεραμιδιών, καπνοδόχων. Σοβάδες και τοιχοποιία ρηγματώνονται στις συνηθισμένες κατασκευές. Στις κακές κατασκευές πέφτουν σοβάδες, αποκολλούνται τούβλα και πέτρες. Γίνεται αισθητός από οδηγούς αυτοκινήτων. Κυματισμός στις λίμνες, θόλωμα νερού από λάσπη 7
VIII Επηρεάζεται η οδήγηση των αυτοκινήτων. Αρκετές ζημιές και μερική κατάρρευση στις συνηθισμένες κατασκευές. Λίγες βλάβες στην τοιχοποιία των καλών κατασκευών, και μεγάλες στις κακές κατασκευές. Κλαδιά σπάνε από τα δένδρα. Αλλαγές στη ροή και στη θερμοκρασία του νερού σε πηγές και σε πηγάδια 7
IX Γενική καταστροφή στις κακές κατασκευές. Σοβαρές βλάβες στην τοιχοποιία των καλών κατασκευών. Υπόγειοι αγωγοί σπάζουν. Σε περιοχές με αλλούβια αναβλύζει από το έδαφος λεπτή άμμος, ιλύς και νερό 8
X Καταστροφή μερικών καλά κατασκευασμένων ξύλινων κτιρίων και γεφυρών. Οι περισσότερες κατασκευές τοιχοποιίας και τα προκατασκευασμένα κτίσματα καταστρέφονται μαζί με τα θεμέλια. Σοβαρές ζημιές σε φράγματα, υδροφράχτες και αναχώματα. Μεγάλες κατολισθήσεις. Οι σιδηροτροχιές κάμπτονται 8
XI Μεγάλες ρωγμές στο έδαφος. Οι σιδηροτροχιές κάμπτονται έντονα. Υπόγειοι αγωγοί καταστρέφονται εντελώς 9
XII Ολική καταστροφή. Αντικείμενα εκτινάσσονται στον αέρα. Μεταβάλλεται η επιφάνεια του εδάφους και η γραμμή του ορίζοντα 9

Σεισμικά Όργανα

 
 

Για να περιγραφεί πλήρως η κίνηση των υλικών σημείων της Γης απαιτούνται τρία είδη σεισμογραφικών οργάνων, αυτά που καταγράφουν την μετάθεση, αυτά που καταγράφουν την περιστροφή και αυτά που καταγράφουν την παραμόρφωση.

Μεγαλύτερο ενδιαφέρον για τη Σεισμολογία παρουσιάζουν τα σεισμογραφικά όργανα που καταγράφουν την μετάθεση και τις παραγώγους της ως προς τον χρόνο, την ταχύτητα και την επιτάχυνση. Κατά σειρά ιστορικής εξέλιξης και επιστημονικής αξίας διακρίνουμε:

τα σεισμοσκόπια,

τους σεισμογράφους,

τα σεισμόμέτρα και

τους επιταχυνσιογράφους

Σεισμοσκόπια είναι όργανα που απλώς σημειώνουν την γένεση των σεισμών ή αναγράφουν αυτούς πάνω σε ακίνητη αιθαλωμένη πλάκα δίνοντας έτσι πληροφορίες για την ένταση της σεισμικής κίνησης.

Σεισμογράφοι είναι όργανα με τα οποία επιτυγχάνεται αυτόματη αλλά όχι πιστή αναγραφή της σεισμικής κίνησης. Η αναγραφή αυτή, που λέγεται σεισμογράφημα , γίνεται με γραφίδα πάνω σε αιθαλωμένη ταινία ή με φωτεινή κηλίδα πάνω σε φωτογραφική ταινία.

Η μάζα του εκκρεμούς πρέπει να είναι σημαντική ώστε η δύναμη της αδράνειας να υπερνικήσει τις τριβές της γραφίδας και των αρθρώσεων των μοχλών. Ωστόσο επειδή οι σεισμογράφοι δεν διέθεταν σύστημα απόσβεσης της κίνησης, το οποίο θα επανέφερε γρήγορα το εκκρεμές ση θέση ηρεμίας ώστε να ανταποκριθεί σε νέα δόνηση, οι καταγραφές τους ήταν αποτέλεσμα όχι μόνο της σεισμικής κίνησης αλλά και της αιώρησης του εκκρεμούς.

Για τον πλήρη καθορισμό της μετάθεσης σε ένα σταθμό πρέπει να υπάρχουν τρεις σεισμογράφοι, ένας για την κατακόρυφη συνιστώσα και δυο για τις οριζόντιες συνιστώσες της εδαφικής κίνησης.

Τα βασικά στοιχεία ενός σεισμογράφου είναι:

η μονάδα ανίχνευσης των σεισμικών κυμάτων, η οποία ονομάζεται σεισμικός φωρατής ή σεισμόμετρο,

το σύστημα ενίσχυσης της εδαφικής κίνησης, το οποίο μπορεί να είναι μηχανικό ενώ στα σύγχρονα όργανα είναι ηλεκτρονικό

το κύκλωμα απόρριψης θορύβου (μονάδα φίλτρου)

η μονάδα χρονισμού και

το σύστημα καταγραφής.

Στον Ελληνικό χώρο, στην Αθήνα αλλά και στην περιφέρεια, υπάρχουν μόνιμα εγκατεστημένοι σεισμογράφοι σε σεισμολογικούς σταθμούς για την καταγραφή των σεισμικών δονήσεων. Υπάρχει όμως και η δυνατότητα εγκατάστασης φορητών δικτύων σεισμογράφων, για κάποιο χρονικό διάστημα, σε περιοχές με αυξημένη σεισμική δραστηριότητα.

Αξίζει να αναφερθεί ότι οι ενόργανες καταγραφές των σεισμών στην Ελλάδα ξεκίνησαν στην αρχή του αιώνα (1911) με την εγκατάσταση του πρώτου σεισμομέτρου στην Αθήνα. Τα προγενέστερα του 1911 στοιχεία που αφορούν τη σεισμική δραστηριότητα βασίζονται σε περιγραφές κυρίως μακροσεισμικών αποτελεσμάτων.

Σεισμόμετρα είναι όργανα που γράφουν με σημαντική ακρίβεια τις σεισμικές κινήσεις. Η βασική διαφορά μεταξύ σεισμομέτρου και σεισμογράφου είναι ότι το σεισμόμετρο διαθέτει συσκευή με την οποία πετυχαίνεται απόσβεση της αιώρησης του εκκρεμούς και έτσι είναι δυνατή η πιστότερη αναγραφή της σεισμικής κίνησης. Οι αναγραφές των σεισμομέτρων λέγονται σεισμογράμματα.

Η αναγραφή των σεισμικών κυμάτων στα σεισμόμετρα γίνεται με τρεις κυρίως τρόπους. Πρώτον, με μηχανική αναγραφή (σεισμόμετρα Mainka, Wiechert). Δεύτερον, με οπτική αναγραφή (σεισμόμετρα Milne - Show, Wood - Anderson). Τρίτον, με ηλεκτρομαγνητική αναγραφή (σεισμόμετρο κινούμενου πηνίου Galitzin και το σεισμόμετρο μεταβαλλόμενης μαγνητικής αντίστασης Benioff).

Οι επιταχυνσιογράφοι αποτελούν ειδική κατηγορία σεισμομέτρων. Τα σεισμογράμματα των οργάνων αυτών δίνουν τη σεισμική επιτάχυνση σε συνάρτηση με τον χρόνο. Χρησιμοποιούνται σχεδόν αποκλειστικά από την Τεχνική Σεισμολογία.

Τοποθετούνται συνήθως μέσα στα κτίρια για την μέτρηση της επιτάχυνσης κατά την γένεση των σεισμών. Δεν βρίσκονται σε συνεχή λειτουργία, όπως συμβαίνει με τα άλλα σεισμόμετρα, αλλά μπαίνουν σε λειτουργία με κατάλληλη διέγερση στην αρχή του σεισμού και γράφουν την προκαλούμενη επιτάχυνση από το σεισμό. Ένας από τους πιο διαδεδομένους τύπους επιταχυνσιογράφων ήταν ο αναλογικός επιταχυνσιογράφος SMA-1 , στον οποίο η καταγραφή της δόνησης γίνεται σε φωτογραφικό φιλμ. Ο επιταχυνσιογράφος αυτός σιγά-σιγά αντικαθίσταται από ψηφιακούς σύγχρονους επιταχυνσιογράφους.

Πηγή: Το παραπάνω έγκυρο Επιστημονικό Υλικό είναι μια ευγενική αλλά ουσιαστική παραχώρηση του Οργανισμού Αντισεισμικού Σχεδιασμού και Προστασίας (ΟΑΣΠ), τον οποίο ευχαριστούμε θερμά.