Esitelmä maanjäristyksistä ja tapaninpäivän tsunamista

Kirkkonummen Komeetta järjesti yleisöesitelmän Kirkkonummen koulukeskuksen auditoriossa. Fil. tri Matti Tarvainen Yliopiston Seismologian laitokselta  kertoi maanjäristyksistä ja tapaninpäivän tsunamista. Esitelmän rahoitti Helsingin yliopiston Vapaan sivistystyön toimikunta. Esitelmää kuunteli noin 55 henkeä.

Sumatran länsipuolella tapahtui tapaninpäivänä yksi suurimmista koskaan rekisteröidyistä maanjäristyksistä. Vaikka järistys itse ei aiheuttanutkaan suuria tuhoja, synnytti se erittäin voimakkaan tsunamin,joka tappoi Intian valtameren alueella noin 300.000 ihmistä.

Klikkaa kuvaa!
Fil. tri Matti Tarvaisen esitelmää kuunteli Kirkkonummella 55 henkeä. Kuva Seppo Linnaluoto.

Esitelmässä kerrottiin maanjäristyksistä yleensä, syitä niihin ja niiden alueelliseen esiintymiseen sekä fysiikkaan. Kerrottiin maanjäristystermeistä sekä järistysten ennustuksista ja tuhoarviomalleista ja riskialueista. Esitelmässä käsiteltiin myös tsunamin syntymalleja ja niiden fysiikkaa.

FT Matti Tarvainen on työskennellyt vuodesta 1981 Seismologian laitoksella aluksi seismologina ja vuodesta 1996 lähtien erikoistutkijana. Hänen erityisalaansa ovat ydinkoevalvonta, seismiset mittauslaitteet ja asemaseismologia. Tarvainen on kattavan ydinkoekieltosopimuksen valvontajärjestelmään kuuluvan Sysmän primääriaseman vastaava seismologi. Seismologiassa Tarvainen on tutkinut erilaisia epälineaarisia menetelmiä seismisten tapausten tunnistamiseksi.

Ensimmäisessä esitelmänsä osassa esitelmöitsijä kertoi tektoniikasta, maanjäristyksistä ja seismisten menetelmien käytöstä tutkimuksessa.

Maapallon ulointa, haurasta kerrosta kutsutaan litosfääriksi eli kivikehäksi. Se koostuu kuoresta ja ylävaipasta. Litosfääri on jakaantunut laatoiksi, jotka liikkuvat astenosfäärin pinnalla. Laattoja liikuttavat konvektiovirtaukset, jotka syntyvät maapallon sisäosissa ja jotka pyrkivät jäähdyttämään maapalloa. Konvektiovirtauksissa maapallon sisäosien lämpimämpi massa siirtyy lähemmäs maanpintaa valtamerten keskiselänteillä.

Konvektiovirtausten takia litosfäärilaatat liikkuvat toistensa suhteen.

Uutta merellistä litosfääriä muodostuu valtamerten keskiselänteillä ja vanhaa häviää subduktiovyöhykkeissä. Litosfäärilaatat muokkautuvat laattojen törmäyssaumoissa, joihin muodostuu vuoristoja kuten esimerkiksi Alpit ja Himalaja. Kaikki laattojen reunat ovat seismisesti aktiivisia.

Itäisen Fennoskandian (Suomen) järistyksiä on merkitty muistiin vuodesta1375 lähtien. Vanhimmat merkinnät löytyvät kirkkojen ja luostarien aikakirjoista.

Seismiset aallot

Mikä aiheuttaa tasapainotilan järkkymisen eli synnyttää seismisen aallon? Ensinnäkin tektonisen jännitystilan purkautuminen (eli maanjäristykset), tarkoitukselliset räjäytykset tai sattumalta tapahtuvat räjähdykset ja impaktit eli avaruudesta tulevien kappaleiden törmäykset. Taustakohinaa aiheuttavat meteorologiset ilmiöt sekä teollisuus ja liikenne.

Klikkaa kuvaa!
Fil. tri Matti Tarvainen esitelmöi Kirkkonummella. Kuva Seppo Linnaluoto.

Seismisissä mittalaitteissa havaitaan useita erilaisia järistysaaltoja, jotka saapuvat eri aikoina. Ensimmäisinä saapuvat Maan läpi kulkeneet aallot. Nopeimpia ovat P-aallot, jotka ovat pitkittäisaaltoja. Niiden etenemisnopeudet ovat maankuoressa 6-11 km/s. Seuraavana saapuvat S-aallot, jotka ovat poikittaisaaltoja. S-aaltojen etenemisnopeudet ovat noin kaksikolmasosaa P-aallon nopeudesta. Sitten saapuvat pinta-aallot maanpintaa pitkin. Näitä ovat mm. Rayleigh-aallot. Niiden nopeus on noin 4 km/s.

Seismisten aaltojen avulla voidaan: 1) paikallistaa seisminen tapaus, 2) selvittää maapallon sisäistä rakennetta, 3) löytää mineraaliesiintymiä, 4) selvittää maanjäristyksen siirrostaso- ja liikemallit, 5) luokitella seismisiä tapauksia.

Seismisten aaltojen avulla voidaan myös: 1) valvoa maanalaisia ydinkokeita, 2) havaita vedenalaisia räjähdyksiä, 3) havaita sortuvia rakennuksia 4) tai jopa lentokoneiden yliäänipamauksia.

Maanjäristys Indonesiassa 26.12.2004

Indonesian maanjäristys sattui tapaninpäivänä 26.12.2004 klo 0.58 yleisaikaa. Paikallinen aika oli silloin 7.58. Maanjäristys oli tavattoman voimakas, sen magnitudi oli 9,0. Järstyskeskuksen paikka oli 3,3 astetta pohjoista leveyttä ja 95,6 astetta itäistä pituutta.

Eräs maailman pisimmistä saarikaarista on Indonesian saariston pääosanmuodostava Sundan 5500 km pitkä saarikaarisysteemi, jonka länsipuolella on Jaavan syvänne.

Alueella tapahtuu erittäin paljon maanjäristyksiä. Maanjäristyksen aiheutti Intian laatan työntyminen Burman laatan alle. Burman laatta on muodostunut Euraasian laatan reunalle, koska Intian laatta ei liiku kohtisuoraan subdukstiovyöhykettä vastaan.

Miten Sumatran järistys oli mahdollinen?

Kun merellinen Intian laatta työntyy mantereisen Burman mikrolaatan alle 6 senttiä vuodessa, pitää vastaavasti Burman laatan liikkua luoteeseen Intian laatan päälle. Ilmeisesti tämä liike on ollut lukkiutuneena useita satoja vuosia. Lukkiutuminen on aiheuttanut jännityksen kertymistä Burman laattaan ja sen nousua ylöspäin. Pitkäaikainen jännityskertymä purkautui Sumatran pää- ja jälkijäristyksissä.

Tuloksena oli harvinaisen voimakas 9,0 magnitudin järistys, jossa vapautui vähintään 10 eksajoulea energiaa eli 10 potenssiin 19 joulea.

Järistyksen seurauksena koko maapallo värähtelee laajeten ja supistuen.

Klikkaa kuvaa!

Esitelmän aikaan Geodeettisen laitoksen Metsähovin observatoriossa Kirkkonummella liike oli noin 0,04 mm, jonka odotetaan jatkuvan kuukausien ajan.

Sumatran pääjäristyksessä Burman laatan länsireuna liikkui koko pituudeltaan, 1200 km matkalta länteen päin ylityöntösiirrosta pitkin.

Ylityöntösiirros oli 10-15 asteen kulmassa ja siirrostasolla laatta siirtyi 20 metriä länteen ja maanpinnalla laatta liikkui 19 metriä länteen ja 5 metriä ylöspäin.

Maanjäristyksen aiheuttama repeämä eteni 2-3 km sekunnissa pohjoiseen.

Koko laatta oli siis revennyt noin 6-8 minuutissa. Pääjäristyksen jälkeen on ollut useita jälkijäristyksiä. Repeämäalue oli 1200 km pitkä eli Suomen mittainen.

Tsunami

Tsunami voi syntyä juuri merenalaisen maanjäristyksen seurauksena. Tsunamin etenemisnopeus riippuu meren syvyydestä. Esimerkiksi nopeus on 720 km tunnissä, kun syvyys on 4 km tai nopeus on 360 km/tunti, kun syvyys on 1 km.

Sumatralla merenpohja nousi syvänteessä 3-5 m ylöspäin ja siirtyi länteenpäin 10-20 m. Tsunami saapui Thaimaan ja Sri Lankan rannikoille kahdessa tunnissa.

Osa Sumatran länsikärjen Banda Acehin kaupungista vajosi mereen.

Kaikenkaikkiaan tämä tsunami aiheutti kaikkien aikojen suurimman ihmisuhrien määrän.

Varoitusjärjestelmistä

Voidaan kysyä, tuliko tsunami yllätyksenä ja olisiko siitä voitu varoittaa? Tyynen meren tsunamivaroituskeskus kyllä ilmoitti siitä 15 minuutin kuluttua maanjäristyksestä, mutta se totesi, että maanjäristys tapahtui Tyynen meren ulkopuolella ja että se ei ole tuhoisa.

Varoitusjärjestelmällä on välttämättömiä osia: 1) Tekninen valvontajärjestelmä, johon kuuluvat seismografit ja paineanturit, 2) pelastusorganisaatio ja 3) väestön yleinen koulutus. Jos Tyynen meren aluetta vastaava järjestelmä olisi ollut käytössä, varoitus olisi todennäköisesti ollut mahdollinen.

Voidaan kysyä, voiko tsunameja olla lähialueillamme? Atlantilla oli v. 1755 Lissabonin maanjäristys, josta aiheutunut tsunami havaittiin Euroopan ja Afrikan rannikkoilta aina Karibian merelle saakka.

Lisäksi maanjäristyksen aiheuttamat ihmishenkien menetykset olivat kymmeniätuhansia. Välimerellä oli1908 Messinan salmen maanjäristys, joka yhdessä tsunamin kanssa tappoi n. 100.000 ihmistä.

Voiko järistyksiä ennustaa?

Maanjäristykset sinänsä eivät tapa, vaan se, että rakennus sortuu ja tappaa sisällä olevat ihmiset. Maanjäristysalueilla pitäisi siis pyrkiä rakentamaan järistyksen kestävästi.

Esitelmöitsijä tarkasteli myös maanjäristysten ennustamista, ja totesi, että se ehkä todennäköisesti joskus on mahdollista. Kuitenkaan ennustamiseen ei kannata tukeutua, vaan parasta varautua.

Seuraava Komeetan esitelmätilaisuus on tiistaina 15.3. klo 18.30. Silloin dosentti Juhani Huovelin esitelmöi Auringon rötgensäteilystä Kirkkonummen koulukeskuksen auditoriossa. Vapaa pääsy.

Seppo Linnaluoto