Tietoa maanjäristyksistä

Laitoksen yhteystiedot:
PL 68 (Gustaf Hällströmin katu 2b)
00014 Helsingin yliopisto
puh. (09) 1911 (yliopiston vaihde)
fax (09) 191 51598

Sanasto

Tehostekuva

Hakemisto

 

Seismologia

Seismologia muodostuu kreikan sanoista seismos (tärinä, maanjäristys) ja logos (tieto). Sananmukaisesti seismologia on siis tieteenala, joka tutkii maanjäristyksiä ja niihin liittyviä asioita, mutta siihen kuuluu myös Maan sisäosan rakenteiden ja seismisten ominaisuuksien tutkimus.

Instrumentaalinen seismologia tarkoittaa ajanjaksoa, jolloin maanjäristyksiä on havaittu laitteiden avulla. Varhainen instrumenttikausi alkoi maailmanlaajuisesti 1800-luvun loppupuolella. Nykyaikainen instrumenttiaika katsotaan alkaneeksi noin vuonna 1965.

Paleoseismologia on ei-instrumentaalisen seismologian osa, joka tutkii muinaisia maanjäristyksiä maaperään ja sedimenttikerroksiin jääneiden jälkien avulla. Paleoseismologian aika-asteikko ulottuu esihistoriallisiin järistyksiin.

Makroseismologia kohdistuu erilaisiin kirjallisiin dokumentteihin ja aineistoihin, jotka käsittelevät maanjäristysten vaikutuksia eritoten rakennettuun ympäristöön. Se on toinen ei-instrumentaalisen seismologian osa-alue. Historiallisten maanjäristysten tutkimus kuuluu makroseismologiaan, mutta sen avulla määritetään myös aivan viimeaikaisten järistysten alueellinen vaikutus. Siihen liittyy kiinteästi intensiteetin käsite.

 

Maanjäristys

Maanjäristys: kallioperään varastoituneen jännitysenergian äkillisen vapautumisen aiheuttama tärinä

Esijäristys: Yksi tai useampi heikko järistys, jotka edeltävät voimakkaampaa pääjäristystä

Jälkijäristys: Voimakkaan maanjäristyksen jälkeen tapahtuva magnitudiltaan pienempi järistys. Jälkijäristyksiä saattaa olla useita, jopa useita satoja.

Maanjäristyssarja on sarja maanjäristyksiä, joiden joukosta ei voida erottaa voimakkaampaa pääjäristystä. Maanjäristyssarja tapahtuu suppeahkolla alueella.

Mikromaanjäristys on maanjäristys, joka on magnitudiltaan kaksi tai pienempi.

Teleseisminen maanjäristys (kaukojäristys) sattuu kaukana, vähintään noin 2000 km:n päässä rekisteröivältä asemalta.

 

Maanjäristyksen lähdealue

Episentri: Suoraan maanjäristyskeskuksen (ks. fokus eli hyposentri ) yläpuolella maan pinnalla sijaitseva kohta.

Fokus eli hyposentri: Maanjäristyksen keskus, josta jännityksen purkautuminen alkaa. Sisältää myös tiedon, millä syvyydellä maanjäristys tapahtui.

Fokusalue: Maanjäristyksen aiheuttama murtuma-alue. Voimakkaan maanjäristyksen kohdalla fokusalue voi olla jopa useita satoja kilometrejä pitkä.

 

Maanjäristyksen voimakkuus

Intensiteetti, tai täydellisemmin makroseisminen intensiteetti, kuvaa maanjäristyksen vaikutusten voimakkuutta. Se on kokonaisluku, joka tiivistää maanjäristyksen seurausten suuruuden tietyssä paikassa. Intensiteettiä ilmaistaan 12-portaisella asteikolla, jonka asteita merkitään perinteisesti roomalaisin numeroin. Pienin ihmisen havaittavissa oleva intensiteetti on II ja korkein aste XII vastaa täydellistä tuhoa.

Isoseismi: Intensiteetin tasa-arvokäyrä kartalla. Intensiteettiä II vastaavan tasaarvokäyrän sisäpuolelle jäävää aluetta sanotaan tuntuvuusalueeksi.

Magnitudi: Maanjäristyksen voimakkuutta kuvaava suure, joka tavallisesti ilmaistaan ns. Richterin avoimella asteikolla. Sen kehittivät 1930-luvulla Kaliforniassa Charles Richter ja Beno Gutenberg. Magnitudi määritetään seismografihavainnoista. Magnitudiasteikko on logaritminen; sillä ei ole ylä- eikä alarajaa. Magnitudi kasvaa vain yhden yksikön verran kun maan liike kasvaa noin kymmenkertaiseksi. Purkautuvan seismisen energian määrä kasvaa tällöin noin 30-kertaiseksi.

Seisminen momentti: Suure, joka riippuu manjäristyksen siirrosalueen laajuudesta ja maanjäristyksessä tapahtuneen siirtymän suuruudesta ja liittyy siten maanjäristyksessä vapautuvan enegrian määrään. Seismistä momenttia voidaan arvioida seismogrammeista (tai gravimetrisistä mittauksista), joiden avulla mitataan maan liikettä. Seisminen momentti on muunnettavissa kaavan avulla muita magnitudeja vastaavaksi luvuksi, momenttimagnitudiksi (MW).

Momenttimagnitudi (MW) on luotettavin tapa arvioida suurten maanjäristysten voimakkuutta. Seismiseen momenttin perustuvan momenttimagnitudin kehitti japanilainen Hiroo Kanamori yhdessä amerikkalaisen Tom Hanksin kanssa vuonna 1979. Momenttimagnitudi määritetään tyypillisisti yli 3,5 magnitudin paikallisille maanjäristyksille ja yli 5,5 magnitudin teleseismisille maanjäristykille. Tätä pienemmissä maanjäristyksissä ei yleensä vapudu riittävästi energiaa tuottamaan tarpeeksi voimakasta signaalia momenttimagnitudin määrittämiseen. Ennen instrumenttiaikaa tapahtuneiden maanjäristysten momenttimagnitudia voidaan arvioida esim. maanpinnan repeämien ja murtumien avulla.


Seisminen riski ja hasardi

Seisminen hasardi kuvaa kohdealueen luontoperäisen seismisyyden tason. Tilastollisessa seismisen hasardin arvioinnissa on tavanomaista esittää todennäköisyyksiä, jolla alueella sattuu tietynsuuruisia maanjäristyksiä tai niistä johtuvia tietynsuuruisia maanliikkeitä annetussa ajassa. Seismisen hasardin tasoon ei ihmisen toiminta vaikuta.

Seisminen riski ilmaisee kohdealueen seismisyyden vaikutusta rakennettuun ympäristöön ja arvioi vahinkoja ja kustannuksia, joita suurehko maanjäristys aiheuttaisi siellä. Seismisen riskin tasoa voi laskea rakentamalla järistykset kestäviä taloja.

 

Maanjäristyksiin liittyvät ilmiöt

Tsunami: Hyökyaalto, joka saattaa syntyä, jos maanjäristys tapahtuu syvän meren alueella ja liike tapahtuu pystysuorassa suunnassa. Se on syvässä vedessä noin 800 km/h etenevä loiva aalto. Kun tällainen aalto saapuu matalalle rannikolle, se voi kohota jopa 50 metrin korkuiseksi seinämäiseksi vesirintamaksi ja aiheuttaa suurta tuhoa.

Maaperän vettyminen (liquefaction) (saatetaan käyttää myös termejä maaperän juoksettuminen ja nesteytyminen): Prosessi, jossa vedellä kyllästynyt maaperä väliaikaisesti menettää normaalin kantavuutensa ja käyttäytyy nesteen (tai juoksuhiekan) tavoin. Tällöin esim. rakennukset saattavat kallistua tai osittain vajota.

 

Seismiset aallot

Mikroseismi: Jatkuva, rekisteröitävissä oleva taustakohina. Lyhytperiodisen mikroseismin lähteitä ovat liikenne, teollisuus, voimalaitokset jne. Pitkäperiodisen mikroseismin aiheuttavat suurilla merialueilla sijaitsevat myrskykeskukset tai meren rantaan lyövät aallot.

P-aalto (pitkittäinen aalto) ja S-aalto (poikittainen aalto) ovat seismisiä perusaaltoja (runkoaaltoja), jotka voivat kulkea maan sisäosien läpi suoraan, heijastua tai taittua maan kuoren, vaipan tai ytimen rajapinnoilla. P-aalto koostuu aaltoliikkeen etenemissuunnassa tapauhtuvista kokooonpuristuvista liikkeistä ja tilavuuden muutoksista aallon edetessä väliainnen läpi. S-aallon edetessä tapahtuu leikkausjännityksestä aiheutuvia liikkeitä ja muodonmuutosta aaltoliikkeen etenemissuuntaa vastaan kohtisuorassa suunnassa. P- ja S-aaltojen nopeudet riippuvat väliaineen ominaisuuksista. Maapallon sisällä P-aaltojen nopeus yleensä vaihtelee välillä 6-14 km/s. S-aaltojnen nopeus on noin 60 % P-aaltojen nopeudesta. S-aallot eivät etene nesteessä.

Pinta-aalto: Maan uloimmissa osissa eteneviä pitkäperiodisia aaltoja, joiden nopeus on noin 4 km/s. Pinta-aaltoja on kahta perustyyppiä: Rayleigh-aaltoja voi esiintyä kaikissa rakenteissa ja Love-aaltoja vain kerrostuneessa materiaalissa. Love-aallot eivät etene lainkaan nesteessä. Pinta-aallot ovat saaneet nimensä keksijöidensä mukaan, Lordi Rayleigh oli englantilainen fyysikko ja A.E.H. Love englantilainen matemaatikko.

 

Maapallon rakenne

Maankuori: Maan uloin kerros, joka ulottuu muutaman kymmenen kilometrin syvyyteen. Se on ohuin valtamerten ja paksuin mannerten vuoristoalueiden alla. Suomen alueella kuori on enimmillään noin 60 kilometriä paksu.

Vaippa: Maapallon sisällä osa, joka sijaitsee ytimen ja kuoren välissä

Moho (=Mohorovicicin epäjatkuvuuspinta): Maankuoren ja vaipan välissä oleva rajapinta, jossa seisminen nopeus muuttuu jyrkästi.

Litosfääri: Maankuoren ja vaipan yläosan muodostuma, noin 100 km:n paksuinen kivikehä. Se koostuu laatoista, jotka liikkuvat toistensa suhteen maan sisäisten lämpöprosessien vaikutuksesta.

Mannerlaatta: Maan litosfääri muodostuu noin kymmenestä päälaatasta. Valtamerten keskiselänteillä, joiden alueella muodostuu uutta merenpohjaa, laatat erkanevat toisistaan. Ns. poistumavyöhykkeillä laatat painuvat takaisin syvemmälle maan sisään.

Astenosfääri: Litosfäärin (kivikehän) alapuolella oleva puolielastinen kerros, joka ulottuu noin 700 km:n syvyyteen.

Siirros: Maankuoren heikkouskohta, jossa kallioperä on murtunut ja liikahtanut. Siirroksia on eri tyyppisiä: mm. normaalisiirros, työntösiirros ja transformisiirros.

Seismiset rakennetutkimukset: Seismisillä rakennetutkimusmenetelmillä tutkitaan maapallon ylimpiä kerroksia keinotekoisesti tuotettujen seismisten aaltojen avulla. On olemassa kaksi menetelmää: refraktio- eli taittumisluotaus ja reflektio- eli heijastusluotaus.

 

Laitteita


Seismografi : Laite, joka rekisteröi maanpinnan liikkeitä.

Seismogrammi : Seismografin tuottama rekisteröintijälki maanpinnan liikkeistä. Nykyisin rekisteröinnit talletetaan yhä useammin numeerisessa muodossa tietokoneelle.

Seismometri : Maanpinnan liikkeet vastaanottava laite. Karkeasti ottaen seismometri muodostuu löysästi kiinnitetystä massasta ja induktiokelasta. Massa ja siihen kiinnitetty magneetti jäävät jälkeen maanpinnan liikkeestä, jolloin kelan ja magneetin välinen suhteellinen liike aiheuttaa kelaan pienen sähkövirran. Virta voidaan vahvistaa ja saada sopivalla laitejärjestelyllä näkyvään muotoon.

Monipisteasema (array) : Ryhmä seismometrejä, jotka on sijoitettu optimietäisyyksille toisistaan. Niiden rekisteröintitiedot voidaan esim. summata yhteen, joilloin pienimmätkin seismiset tapaukset saadaan näkyviin.