Potresi su jedna od rijetkih prirodnih pojava koja može iznenaditi gotovo svakoga, i to bez ikakvog upozorenja. Nastaju kada stijene duboko ispod tla naglo pucaju i oslobađaju golemu količinu energije, koja se zatim širi kroz tlo u obliku valova.
Razumijevanje toga što se točno događa ispod površine pomaže u boljem razumijevanju vijesti, upozorenja i mjera zaštite, posebno u seizmički aktivnim dijelovima Hrvatske.
Što se događa u trenutku pucanja stijena
Tektonski potresi nastaju zbog dugotrajnog nakupljanja naprezanja u zemljinoj kori, koje završava naglim pucanjem stijena duž rasjeda i trenutnim oslobađanjem energije iz žarišta. Prirodni potresi tog tipa čine veliku većinu svih zabilježenih potresa na Zemlji, a jačina potresa izravno ovisi o veličini rasjedne površine i čvrstoći stijena.
Nakupljanje naprezanja u zemljinoj kori
Tektonske ploče se neprestano, ali izuzetno sporo, pomiču. Na mjestima gdje se dvije ploče dodiruju, stijene se međusobno trljaju ili stisnute miruju. Umjesto da klize slobodno, one se “zaglavljuju” i tu počinje nakupljati naprezanje, slično kao kad se savija čvrsti štap.
To naprezanje može se gomilati desetljećima ili čak stoljećima. Što su stijene čvršće i krće, to se više energije može pohraniti bez prijevremenog pucanja. Kada naprezanje premaši granicu čvrstoće stijena, dolazi do nagle rupture.
Pukotina u kori i pomak duž rasjeda
Kada stijene više ne mogu podnijeti pritisak, pucaju, i to duž postojećih ili novih pukotina u kori, koje se nazivaju rasjedi. Rasjed je zapravo ravnina duž koje se dvije mase stijena pomiču jedna u odnosu na drugu.
Pomak može biti:
- Horizontalan (ploče kližu jedna pokraj druge)
- Vertikalan (jedna strana se spušta ili diže)
- Kombiniran (mješovito gibanje)
Što je veća površina rasjeda koja se aktivira u jednom trenutku, to je potencijalna jačina potresa veća. Magnituda potresa proporcionalna je površini rasjeda koji se aktivirao.
Kako se oslobađa energija iz žarišta
Energija koja se godinama nakupljala u stijenama odjednom se oslobađa iz jedne točke u unutrašnjosti Zemlje, a ta se točka zove hipocentar ili žarište potresa. Iz žarišta se energija širi u svim smjerovima kao potresni valovi, slično kao što valovi kruže oko kamenčića bačenog u mirnu vodu.
Ključne karakteristike oslobađanja energije:
| Karakteristika | Opis |
|---|---|
| Brzina oslobađanja | Izuzetno brza, u sekundi ili kraće |
| Oblik širenja | Seizmički valovi u svim smjerovima |
| Trajanje | Od nekoliko sekundi do minute |
| Utjecaj na površinu | Ovisi o dubini žarišta i vrsti tla |
Valovi koji potječu iz žarišta prenose energiju sve do površine, gdje se osjeti kao podrhtavanje tla.
Uloga tektonskih ploča i građe Zemlje
Zemlja nije jednolik kamen iznutra, nego je građena od više slojeva koji se ponašaju vrlo različito, a upravo ti slojevi, od površinske kore do duboke jezgre, određuju gdje i zašto nastaju potresi. Tektonske ploče se kreću zbog toplinskih struja u plaštu, a ta su gibanja izvor gotovo svih prirodnih potresa.
Kako se pomiču tektonske ploče
Zemljina površina podijeljena je na 12 glavnih tektonskih ploča koje se neprestano pomiču, ali nevjerojatno sporo, tipično nekoliko centimetara godišnje. Na rubovima tih ploča događaju se sudaranja, razdvajanja i klizanja.
Tri osnovna tipa međudjelovanja ploča:
- Konvergentni rubovi: ploče se sudaraju, jedna se podvlači pod drugu (subdukција)
- Divergentni rubovi: ploče se razdvajaju, nastaje nova oceanska kora
- Transformni rubovi: ploče kližu jedna pokraj druge duž rasjeda
Sva tri tipa proizvode potrese, ali konvergentni i transformni rubovi najčešće su odgovorni za najrazornije tektonske potrese.
Plašt kao pokretač gibanja ploča
Ispod kore Zemlje nalazi se plašt, sloj vrućeg, polu-rastaljenog kamena koji se proteže do dubine od oko 2.900 kilometara. Temperatura razlika između vrele jezgre i hladne površine pokreće konvekcijske struje u plaštu, slično kao što vrela voda kruži u loncu.
Te struje gura i vuče tektonske ploče poput pokretnih traka. Upravo ta toplinska energija iz dubine Zemlje je krajnji pokretač kretanja ploča i samim time neizravan uzrok nastanka potresa na površini.
Kora, plašt i jezgra u nastanku potresa
Zemlja se sastoji od tri glavna sloja:
| Sloj | Dubina | Uloga u nastanku potresa |
|---|---|---|
| Zemljina kora | 0 do 70 km | Mjesto nastanka gotovo svih potresa |
| Plašt | 70 do 2.900 km | Pokretač gibanja ploča, rijetki duboki potresi |
| Vanjska jezgra | 2.900 do 5.100 km | Nema izravne uloge u nastanku potresa |
| Unutarnja jezgra | Ispod 5.100 km | Nema izravne uloge u nastanku potresa |
Gotovo svi potresi nastaju u kori ili gornjem dijelu plašta. Unutarnja i vanjska jezgra ne generiraju potrese, ali utječu na to kako seizmički valovi putuju kroz Zemlju i pomažu seizmolozima u proučavanju unutarnje građe Zemlje.
Hipocentar, epicentar i dubina potresa
Svaki potres ima dva ključna referentna mjesta, hipocentar koji je stvarno mjesto pucanja stijena unutar Zemlje, i epicentar koji je točka na površini izravno iznad njega. Dubina hipocentra potresa jedan je od presudnih čimbenika koji određuje koliko će se potres osjetiti i koliku štetu može nanijeti.
Što je hipocentar potresa
Hipocentar potresa, poznat i kao žarište ili fokus, je točna točka unutar Zemljine unutrašnjosti gdje dolazi do pucanja stijena i gdje nastaje potres. Iz hipocentra se šire seizmički valovi u svim smjerovima.
Hipocentar se prema dubini svrstava u tri kategorije:
- Plitki: do 70 km dubine, najčešći i obično najrazorniji
- Srednji: od 70 do 300 km dubine
- Duboki: od 300 do 700 km dubine, rijetki, slabije se osjete na površini
Što je epicentar potresa
Epicentar potresa je točka na Zemljinoj površini koja se nalazi vertikalno izravno iznad hipocentra. To nije mjesto gdje potres “nastaje”, ali je to mjesto gdje se potres obično najjače osjeti i gdje nanosi najveću štetu.
Epicentralno područje može biti uže ili šire ovisno o jačini potresa i vrsti tla. Svi seizmički izvještaji navode epicentar kao geografski referentni orijentir.
Zašto je dubina hipocentra važna
Dubina hipocentra ključno utječe na intenzitet potresa koji se osjeća na površini. Plitki potresi, čak i umjerene magnitude, mogu biti puno razorniji od dubokih potresa iste magnitude.
Razlog je jednostavan: što je žarište bliže površini, to valovi imaju manje puta za putovanje i gube manje energije. Potres s hipocentrom na 10 km dubine osjeti će se snažnije od potresa iste magnitude čiji hipocentar leži na 200 km dubine.
Kako se potres širi kroz tlo
Seizmički valovi koji kreću iz žarišta putuju različitim brzinama i na različite načine pomiču čestice tla, što izravno određuje redoslijed i intenzitet podrhtavanja koje se osjeća na površini. Seizmologija razlikuje dvije temeljne vrste valova tijela, P-valove i S-valove, te površinske valove koji nastaju kad valovi tijela dosegnu površinu.
P-valovi i prvi znakovi podrhtavanja
P-valovi, ili primarni valovi, prvi stižu do površine jer su najbrži seizmički valovi. Putuju brzinom od oko 6 do 8 kilometara u sekundi kroz kamene stijene.
Gibanje čestica tla pri prolasku P-vala je naizmjenično stiskanje i razvlačenje u smjeru širenja vala, slično kao gibanje opruge. Na površini se taj val osjeća kao kratki, oštri udar, ponekad popraćen dubokim tutnjanjem. Upravo P-valovi omogućuju ranim sustavima upozorenja da pošalju signal prije dolaska razornijeg dijela potresa.
S-valovi i jače gibanje tla
S-valovi, ili sekundarni valovi, stižu nakon P-valova jer putuju sporije, tipično 3 do 5 kilometara u sekundi. Njihovo gibanje je poprečno u odnosu na smjer širenja, što znači da čestice tla pomiču gore-dolje ili lijevo-desno.
Upravo to poprečno gibanje uzrokuje jače tresenje i veću opasnost za građevine od P-valova. S-valovi ne mogu putovati kroz tekućinu, što seizmolozima pomaže u određivanju unutarnje strukture Zemlje.
Površinski valovi i najveća razaranja
Površinski valovi nastaju kada P-valovi i S-valovi dosegnu Zemljinu površinu i tamo se transformiraju. Sporiji su od valova tijela, ali nose više energije duž površine.
Dvije vrste površinskih valova:
- Rayleighovi valovi: čestice se gibaju eliptično, slično valovima na vodi
- Loveovi valovi: čestice se gibaju horizontalno, poprečno na smjer širenja
Površinski valovi uzrokuju najdulje trajanje tresenja i obično su odgovorni za najveća oštećenja zgrada i infrastrukture.
Vrste potresa i kada nastaju tsunamiji
Tektonski potresi najčešći su tip i nastaju duž rasjeda i rubova ploča, dok vulkanski potresi prate aktivnost magme, a podvodni potresi mogu pokrenuti razorne tsunamije. Seizmički aktivna područja grupiraju se duž granica ploča, dok aseizmička područja ostaju stabilna jer su daleko od tektonski aktivnih zona.
Tektonski i vulkanski potresi
Tektonski potresi čine veliku većinu svih potresa na Zemlji. Nastaju kada se naprezanje duž rasjeda ili rubova ploča naglo oslobodi. Vulkanski potresi, s druge strane, povezani su s kretanjem magme ispod ili unutar vulkana i obično su slabiji od tektonskih.
| Vrsta potresa | Uzrok | Tipična jačina |
|---|---|---|
| Tektonski | Pucanje stijena duž rasjeda | Umjerena do vrlo jaka |
| Vulkanski | Gibanje magme i plina | Obično slabija |
| Urušajni | Urušavanje podzemnih šupljina | Slaba |
| Inducirani | Ljudska aktivnost (bušenje, rezervoari) | Obično slaba |
Podvodni potresi i nastanak tsunamija
Podvodni potresi imaju hipocentar ispod morskog dna. Kada potres na dnu oceana uzrokuje vertikalni pomak morskog dna, ogromna masa vode naglo se pomakne gore ili dolje, i tada nastaje tsunami.
Oko 90% svih tsunamija uzrokovano je upravo podvodnim potresima. Posebno opasni su potresi magnitude 7 ili više u plitkim dijelovima oceana, gdje je vertikalni pomak dna najveći. Val tsunamija može putovati oceanom brzinom aviona, a tek kada dosegne plitku obalu, raste u visinu i postaje razoran.
Aseizmička i seizmički aktivna područja
Seizmički aktivna područja grupiraju se duž rubova tektonskih ploča, najpoznatiji je “Vatreni prsten” oko Tihog oceana. Hrvatska se nalazi u seizmički aktivnoj zoni Mediterana i Dinarida.
Najaktivniji dijelovi Hrvatske:
- Jadranska obala, od Slovenskog primorja do Dubrovnika
- Područje Medvednice i Žumberačkog gorja
- Slavonske planine i okolica Siska i Petrinje
Aseizmička područja su stabilni dijelovi tektonskih ploča daleko od rubova, gdje se naprezanje ne nakuplja u mjeri koja bi mogla izazvati osjetljive potrese.
Mjerenje i posljedice podrhtavanja tla
Mjerenje potresa obuhvaća dvije bitno različite veličine, magnitudu koja opisuje energiju u žarištu, i intenzitet koji opisuje što se osjeti na određenom mjestu, a seizmograf je temeljni instrument koji sve to bilježi. Posljedice podrhtavanja tla sežu od pucanja zgrada do klizišta i sekundarnih opasnosti koje traju još dugo nakon samog potresa.
Magnituda, jakost i intenzitet potresa
Ova tri pojma često se miješaju, ali označavaju različite stvari:
- Magnituda mjeri količinu energije oslobođene u žarištu potresa. To je objektivna, fizikalna veličina. Danas se najčešće koristi momentna magnitudna ljestvica (Mw), koja je zamijenila Richterovu ljestvicu za snažne potrese. Richterova ljestvica i dalje je poznata naziv, ali tehnički je zastarjela za jake potrese.
- Jakost potresa (ili jačina potresa) često se koristi kao neformalni sinonim za magnitudu.
- Intenzitet potresa opisuje što se osjeti i kakva je šteta na određenom geografskom mjestu. Mjeri se Mercallijevom ljestvicom (MSK ili EMS), koja je opisna i kreće od I (ne osjeća se) do XII (potpuno razaranje).
| Pojam | Što mjeri | Ljestvica |
|---|---|---|
| Magnituda | Energija u žarištu | Magnitudna ljestvica (Mw), Richterova |
| Intenzitet | Učinak na terenu | Mercallijeva (MSK, EMS) |
Isti potres ima jednu magnitudu, ali različite intenzitete na različitim mjestima.
Seizmograf i mjerenje potresa
Seizmograf je instrument koji bilježi gibanje tla uzrokovano seizmičkim valovima. Radi na načelu tromosti, teški uteg ostaje miran dok se zemlja pomiče ispod njega, a ta razlika bilježi se kao zapis koji se naziva seizmogram.
Moderni seizmografi su elektronički i mogu zabilježiti čak i najmanja podrhtavanja, daleko ispod praga koji čovjek može osjetiti. Na planetu Zemlja godišnje se zabilježi više od milijun potresa, od kojih 99,9% ostaje nezamjetljivo bez instrumenata.
Klizišta, šteta i druge posljedice
Osim izravnih oštećenja zgrada, potresi pokreću niz sekundarnih opasnosti:
- Klizišta: nestabilno tlo uz nagibe odlazi niz padinu, često s težim posljedicama od samog potresa
- Likvefakcija tla: zasićeno tlo ponaša se poput tekućine i gubi nosivost
- Pucanje cjevovoda i instalacija: povećava rizik od požara i onečišćenja vode
- Naknadni potresi (aftershocks): manji potresi koji slijede nakon glavnog udara i mogu porušiti već oslabljene građevine
- Tsunamiji: kod podvodnih potresa, kao što je opisano
Duljina rasjeda koji se aktivirao u potesu izravno utječe na ukupnu veličinu zone oštećenja, a vrsta tla, od čvrstog kamena do mekane aluvijalne ravnice, može višestruko pojačati ili ublažiti intenzitet koji se osjeća na površini.
