Allmän lärokurs i seismologi: Övningsuppgifter

Naturfenomenet jordskalv

Ö1. Ett jordskalv innebär att spänningar som anhopats i marken frigörs plötsligt. Detta sänder chockvågor genom jordskorpan. I fall av kraftiga skalv är chockvågorna starka och känns som skakningar långt borta från bävningens källa. Vilka andra företeelser kan förekomma i samband med en jordbävning?

Icke-tektoniska jordskalv

Ö2. a) Varför förekommer det ofta jordskalv under (ibland också före) ett vulkanutbrott? b) Varför installeras det seismografer (instrument som mäter markens rörelser) i närheten av dammar?
 
Makroseismisk intensitet
Ö3. Varför känns några jordbävningar endast av människor i höghusens och skyskrapornas övre våningar?

Ö4. Finns det någon skillnad mellan intensiteter associerade med platser som är belägna på fast grund och som är belägna nära sjöar och flodmynningar?

Ö5. Vilka olika fenomen kan förorsaka en sinnesförnimmelse av jordskakning?

Alla logaritmer nedan avser tiologaritmer.

Makroseismisk magnitud

Ö6. Finland är beläget inom Fennoskandiens sköldområde. Det existerar en relation1 för makroseismisk magnitud för jordskalv som där inträffar:

    (1)   MM = 0,38 + 1,14·log rF + 0,23·Imax,

där rF är radien hos det makroseismiska området [km] och Imax maximal intensitet. Relationen gäller intensiteter 3≤ I ≤ 6–7.Använd relationen (1) för att bestämma den makroseismiska magnituden för ett jordskalv som kändes på en yta av 230 000 km2.Det makroseismiska området antas vara ringformigt. Enligt iakttagelserna var skalvets maximala intensitet Imax = 6.

Ö7. En relation för makroseismisk magnitud baserad på observationer i Storbritannien2 lyder enligt följande:

    (2)   M = 1,03·log A3 – 0,19.

Ovan betyder A3 området som innehåller intensiteterna 3 och större, dvs. det makroseismiska området. Bestäm magnituden för ett jordskalv som kändes på en yta av 230 000 km2 liksom i den föregående övningsuppgiften.

Ö8. Beräkna de makroseismiska områdena för jordskalv som har de makroseismiska magnituderna 4,0, 4,5 och 4,8. I varje fall är maximal intensitet Imax = 7. Använd relationen (1). Jämför områdena med varandra. Är det praktiskt att placera dem på en linjär skala?

Instrumentell magnitud

Ö9. Den mest avancerade magnitudskalan nuförtiden kallas för seismisk momentmagnitud (symbol Mw). Den baserar sig på begreppet seismiskt moment (M0) som kanske är den mest fundamentala parametern för att uttrycka jordskalvets styrka. Relationen mellan M0 och Mw kan ges som

(3)   log M0 = 1,5 · Mw + 9,1.

Beräkna momentmagnituden för två jordskalv med seismiska moment av 105 Nm och 1023 Nm [Newton×meter].

Jordskalvsfrekvens

Ö10. Jordbävningarnas förekomst på jorden i sin helhet och på begränsade områden präglas av en relation mellan frekvensen och magnituden (styrkan): större jordskalv inträffar sällan, lindriga skalv däremot ofta. Med andra ord kan relationen ges som

    (4)   log N = a – b·M,

där a och b är konstanter, M magnitud och N antalet.
Relationen kan också användas för att räkna årsstatistiken för jordbävningarnas antal i världen. Vanligen ges värdet av konstanten b som b ≈1. Konstanten a betyder den största magnitud som kan förekomma. Ett trovärdigt värde är a = 8.
Beräkna antalet jordbävningar med magnitud åtminstone 7, 6 och 5 (M ≥ 7, M ≥ 6 ja M ≥5) per år.

 

 

Facit och handledning

 

1Wahlström, R. and T. Ahjos, 1984. Magnitude determination of earthquakes in the Baltic Shield, Ann. Geophys. 2, 553-558.

2Musson, R.M.W., 1996. Determination of parameters of historical British earthquakes, Ann. Geofis. 39, 1041-1047.