Cutremurele

Din când în când, scoarţa terestră se pune brusc în mişcare şi îşi modifică suprafaţa: acest fenomen este cutremurul, unul dintre cele mai înspăimântătoare fenomene naturale. În oraşele mari, cutremurele sunt cu adevărat distrugătoare.

Forţe naturale uriaşeCutremurul este unul din cele mai distrugătoare fenomene naturale de pe

Pământ. Poate provoca distrugeri de zece mii de ori mai mari decât bomba atomică aruncată în 1945 peste Hiroshima.

Multe cutremure produc o mişcare a solurilor, asemănătoare cu legănatul unui vapor. În funcţie de intensitatea cutremurului, solul este mişcat în valuri fine sau smucit cu putere. Uneori unduirile solului sunt vizibile şi la suprafaţă: martori oculari susţin că în timpul cutremurului din San Francisco din anul 1906 solul făcea valuri înalte de un metru. Până la oprirea cutremurului, locul de declanşare al acestuia, linia de refracţie St Andrei s-a deplasat cu 6 metri.

Majoritatea cutremurelor durează doar câteva secunde, dar sunt unele care ţin până la un minut, sau mai mult. Cutremurul din San Francisco din 1906 de exemplu a durat doar 40 de secunde, iar cel din Alaska, din 24 ianuarie 1964 peste 7 minute.

Cutremurul principal este urmat de altele cu intensitate din ce în ce mai mică. Acestea sunt provocate de faptul că rocile dislocate încep să se reaşeze într-o poziţie stabilă, ceea ce poate din nou provoca distrugeri enorme. În anul 1985, în centrul oraşului Mexico, un cutremur de gradul 11 pe scara Mercalli a provocat pagube imense. Replica din ziua următoare, de intensitatea 10 pe scara Mercalli a distrus şi ceea ce a mai rămas. Cele două cutremure împreună au provocat moartea a aproximativ zece mii de oameni şi ruinarea clădirilor din oraş.

Scara Mercalli, numită după italianul Giuseppe Mercalli ia în considerare efectul cutremurului într-un punct sau în altul de pe Pământ, stabilind 12 grade. De exemplu:

Gradul 2: foarte slab. mici trepidaţii. Obiectele suspendate pendulează finGradul 5: destul de puternic. Efectele pot fi mai bine observate. Lichidele se

varsă, geamurile se sparg.Gradul 7: foarte puternic, ţiglele cad de pe acoperiş.Gradul 8: distrugător structurile mai slabe, statui şi ziduri se pot dărâmaGradul 10: dezastruos, multe clădiri sunt distruse, solul se crapă. Sunt posibile

alunecări de teren şi cunamiGradul 12: catastrofal. Solul se deformează, se modifică. Din epicentru se

răspândesc valuri de pământ. Obiectele sunt aruncate în aer.

Linia de refracţieTensiunea este eliberată de-a lungul rupturii. Liniile de rupere se pot întinde pe

distanţe de mai mulţi kilometri, la suprafaţă sau în profunzimea Pământului.

1

Cutremurul se produce atunci când rocile de pe marginea liniilor de refracţie sunt îndoite sub presiunea ciocnirii plăcilor.

Marginile plăcilor tectoniceDeşi cutremurele se pot produce peste tot în lume, sunt mai frecvente în

regiunile apropiate de marginile plăcilor tectonice. Una din cele mai celebre este linia de refracţie Sf. Andrei; aceasta se întinde de-a lungul coastei de vest a Statelor Unite, fiind locul de pornire al cutremurelor din California.

Formarea cutremuruluiCutremurele sunt declanşate adânc sub scoarţa terestră. Învelişul extrem al

Pământului este format din plăci tectonice mobile. Cele mai puternice cutremure se produc în interiorul pământului, la marginile acestor plăci. Mişcarea plăcilor nu este uniformă, se acumulează o tensiune de-a lungul marginilor, până când rocile se rup, iar plăcile intră în balans. Energia acumulată se eliberează sub forma unor cutremure mai mici sau mai mari.

Efectul depinde de intensitatea cutremurului, de adâncimea la care se produce şi de natura rocilor de la suprafaţă. Pământul se poate ridica, deschide sau surpa.

În munţi se pot produce avalanşe, alunecări de teren, şi chiar şi pe pantele mai puţin abrupte, solul argilos se poate scurge asemenea lavei topite. Amestecul afânat de nisip şi argilă este supus unei forţe atât de mari, încât se lichefiază şi se transformă în nisipuri mişcătoare. Aceasta s-a întâmplat la cutremurul din Alaska din 1964.

Cutremure subacvaticeCutremurele marine pot provoca nişte valuri imense, numite cunami. Acestea

pot avansa pe ocean cu viteza de 790 km/h, dar acolo sunt abia vizibile. Apropiindu-se către mal, valurile încetinesc, dar în acelaşi timp se şi ridică.

Când valurile se apropie de mal, marea iniţial se retrage, apoi inundă ţărmul cu o serie de valuri.

Valurile care pătrund în golfuri înguste, se pot ridica până la înălţimea de 20 de metri, măturând totul în cale.

În 1775 după un cutremur, deasupra Lisabonei s-a abătut un val de 17 metri înălţime, iar replica cutremurului a provocat alunecări de teren şi incendii. Au fost distruse trei sferturi din clădiri şi 60 de mii de oameni şi-au pierdut viaţa.

Pământul este în mişcare permanentă, dar din fericire, cutremurele catastrofale sunt rare. Specialiştii în cutremure, seismologii, înregistrează anual în jur de 500 de mii de cutremure, adică un cutremur pe minut. Majoritatea acestor vibraţii rămân neobservate, fiind detectate doar de seismologi, cu ajutorul unui aparat sensibil, numit seismograf.

Mai demult, seismologii au măsurat intensitatea cutremurelor – cantitatea de energie eliberată – pe scara Richter. Aceasta a fost numită după cercetătorul american C.F. Richter, fiind introdusă de către el în 1935.

Astăzi se foloseşte mai mult scara Mercalli; aceasta a fost concepută de către seismologul Giuseppe Mercalli, în anul 1902.

2

În momentul în care se declanşează cutremurul, din epicentrul, adică di punctul situat deasupra vatrei cutremurului, vor porni unde de şoc. Primele valuri care vor porni, se numesc unde primare sau unde P. Acestea sunt valuri longitudinale care se propagă asemănător cu undele sonore: produc mişcări în sens înainte – înapoi, în direcţia de propagare. Undele primare sunt urmate de undele secundare, sau altfel zis undele S. Sub efectul acestora, rocile se vor zgudui perpendicular pe direcţia de mers. Al treilea tip, undele de suprafaţă, provoacă unduirea solului şi accentuează efectul distrugător al undelor secundare.

Zone seismiceOameni de ştiinţă au început să cartografieze locurile în care sunt frecvente

cutremurele înainte de a înţelege motivul cutremurelor. Cutremurele se pot întâlni în orice loc în care rocile se mişcă de-a lungul liniilor, dar majoritatea cutremurelor mari se produc în anumite zone, bine determinate. Sunt deosebit de frecvente în regiunile vulcanice, de exemplu în cercul de foc din jurul oceanului Pacific.

Pe măsură ce metodele de determinare a localizării cutremurelor au devenit mai precise, şi hărţile au fost îmbunătăţite, conturându-se o imagine mult mai clară despre activitatea seismică.

Seismologia de fapt s-a „maturizat” doar pron anii 60, când au început să studieze felul în care se poate respecta convenţia referitoare la interzicerea experimentelor nucleare. Cercetătorii au fost însărcinaţi să studieze dacă se pot detecta micile explozii nucleare subterane; ei au instalat câteva staţii de detectare seismică, şi au analizat toate vibraţiile percepute de aparate. Harta activităţii seismice formată în acest fel, a arătat că cel mai frecvent cutremurele se produc în scoarţa oceanică şi şanţurile oceanice, respective de-a lungul liniilor de refracţie, lanţurilor muntoase tinere şi în zonele vulcanice.

Aceste date au venit în sprijinul teoriei conform căreia litosfera Pământului – scoarţa de 100 de km grosime şi stratul superficial solid – este formată din 15plăci tectonice care plutesc deasupra stratului intern semitopit al Pământului, numit astenosferă.

Mişcare plăcilor tectoniceAcest produs este extrem de lent, şi nicidecum uniform. Multă vreme s-ar

părea că nu se întâmplă nimic dar datorită faptului că frecarea rocilor menţine plăcile la locul lor. Atunci când tensiunea depăşeşte forţa de rezistenţă a rocilor, plăcile se mişcă, provocându-se brusc o crăpătură – un cutremur.

Nimeni nu poate pronostica exact momentul declanşării cutremurului. Prin cartografierea şi observarea temeinică a activităţii seismice, oamenii de ştiinţă au reuşit să identifice zonele seismice şi au reuşit să stabilească frecvenţa evenimentelor mai importante. Câteva cutremure mari şi-au „anunţat” sosirea printr-o serie de cutremure mai mici, iar cercetătorii ruşi au observat că înainta de cutremurele majore se schimbă viteza undelor P ale cutremurelor mai mici. Modificările fine ale formelor de suprafaţă, precum şi unduirile locale ale câmpului magnetic al Pământului sunt studiate ca posibile prevestitoare ale cutremurelor

3

Semnale de avertismentSchimbarea comportamentului animalelor poate semnala apropierea unui

cutremur. Câinii scheaună, caii se sperie, păsările devin neliniştite şi zboară în cerc. În 1975, locuitorii unui oraş chinezesc au observat mai multe semne ale cutremurului, printre care comportamentul ciudat al animalelor, părăsindu-şi locuinţele cu câteva ore înainte de cutremur.

Cercetătorii studiază şi apele fântânilor în zonele seismice. Imediat ce rocile subterane se sfarmă în bucăţi, structura lor cristalină devine deschisă, apoi se deschide din nou, eliberând radon în apele freatice; radonul ajunge şi în fântâni. Creşterea concentraţiei radonului în apele de fântână, poate fi un semnal de avertizare al cutremurului.

Imediat înainte de seism se pot elibera şi gaze cu încărcare electrică. Acestea sunt slab incandescente; se numesc „lumini seismice”. Cercetătorii au observat că înainte de cutremur, concentraţia de hidrogen este de zece ori mai mare lângă liniile de refracţie. Din păcate , nu toate cutremurele sunt însoţite de asemenea fenomene. Din acest motiv, oamenii de ştiinţă au dezvoltat diferite tehnici pentru o pronosticare exactă.

S-au folosit aparte de măsură speciale pentru detectarea unor creşteri de tensiune deasupra liniilor de refracţie. Aceste crăpături imense se pot întinde pe o lungime de câţiva kilometri la suprafaţa pământului sau în profunzime.

Aparatele de măsură a înclinării – acestea seamănă cu nivela folosită de dulgheri şi zidari – care urmăresc mişcările produse la suprafaţa pământului, iar aparatele de măsurare a alunecării – cabluri întinse de-a lungul liniilor de refracţie – semnalează mişcările laterale.

Detectoare de cutremurSeismografele sunt cele mai precise aparate de avertizare în cazul unor

cutremure. Acest aparat sensibil sesizează şi măsoară cele mai mici vibraţii subterane pe care le transformă în semnale electrice şi le înregistrează într-un grafic. Din citirea diagramei, seismologii pot observa imediat şi cea mai mică tensiune produsă în roci.

O altă metodă de observare a mişcărilor pământului este trimiterea unor semnale de pe sateliţi la diferite staţii de recepţie terestre.

Din reţeaua de semnale prin satelit, oamenii de ştiinţă pot să-şi dea seama dacă s-a schimbat poziţia una faţă de cealaltă a sateliţilor de recepţie.

SeismografulSeismograful este un aparat special, conceput pentru măsurarea undelor

seismice. Este format din două componente: o greutate suspendată pe arc şi un cilindru acţionat de un ceas. Scheletul aparatului este scufundat într-un pat de rocă. Undele seismice provocate de un posibil cutremur, provocând o mişcare orizontală, mişcând aparatul înainte şi înapoi. Peniţa fixată la pendul se va deplasa în aceeaşi direcţie şi va marca pe hârtie această schimbare: aşa se formează seismograma.

4

Diminuarea efectului distrugătorDeşi nici una dintre metodele enumerate nu este infailibilă, ele au contribuit

foarte mult la îmbogăţirea cunoştinţelor noastre despre seisme. Cercetătorii studiază posibilităţile de diminuare a efectului distrugător al cutremurelor. După unii, cu mici explozii se pot provoca cutremure de intensitate scăzută, slăbind astfel tensiunea rocilor care determină cutremurele puternice.

În câteva locuri au injectat apă în liniile de refracţie, provocând cutremure mai mici. De aici au tras concluzia că prin cutremure mici se pot elibera de-a lungul liniilor de refracţie tensiuni acumulate.

Constructorii din America şi Japonia studiază metode de construcţie rezistente le cutremure. În timpul cutremurelor pereţii care se prăbuşesc reprezintă unul din cele mai mari pericole. Aceasta se poate evita prin proiectarea unor clădiri fără ornamente grele şi coşuri. Casele de locuinţe şi clădirile administrative trebuie construite pe un fundal special, care reduce cu o treime declinaţiile în timpul seismului.

5