Otsikko1

Seismologian yleinen oppimäärä: Harjoitustehtäviä

Luonnonilmiö maanjäristys

H1. Maanjäristyksessä maankuoreen kertyneet jännitykset vapautuvat äkisti. Tapahtuma sysää liikkeelle shokkiaaltoja. Suuriin maanjäristyksiin liittyvät seismiset aallot ovat voimakkaita ja tuntuvat maantärinänä etäälläkin järistyskeskuksesta. Mitä muita ilmiöitä voi esiintyä maanjäristyksen yhteydessä?

Ei-tektoniset maanjäristykset

H2. a) Miksi tulivuorenpurkauksen aikana (ja joskus myös ennen purkausta) sattuu usein maanjäristyksiä? b) Mitä varten patojen lähelle asennetaan seismografeja (kojeita, jotka mittaavat maanliikkeitä)?

Makroseisminen intensiteetti

H3. Miksi ihmiset tuntevat jotkin maanjäristykset ainoastaan kerrostalojen ja pilvenpiirtäjien ylimmissä kerroksissa?

H4. Poikkeavatko kiinteällä maalla ja järvien ja jokisuiden läheisyydessä sijaitseville paikoille määritetyt intensiteetit toisistaan?

H5. Mitkä eri ilmiöt saattavat aiheuttaa aistihavainnon maantärinästä?

Kaikki alla esiintyvät logaritmit ovat kymmenkantaisia.

Makroseisminen magnitudi

H6. Suomi sijaitsee Fennoskandian kilpialueella. Makroseisminen magnitudi voidaan laskea siellä sattuville maanjäristyksille seuraavalla yhtälöllä1:

    (1)   MM = 0.38 + 1,14·log rF + 0,23·Imax,

missä rFon makroseismisen tuntuvuusalueen säde [km] ja Imax maksimi-intensiteetti. Yhtälö on voimassa intensiteettiarvoille
3 ≤ I ≤ 6–7.
Määritä annetun yhtälön avulla makroseisminen magnitudi maanjäristykselle, joka tuntui 230 000 neliökilometrin suuruisella alueella. Tuntuvuusalue voidaan olettaa ympyrän muotoiseksi. Havaintojen mukaan järistyksen maksimi-intensiteetti oli Imax = 6.

H7. Isossa-Britanniassa tehtyjen havaintojen pohjalta on laadittu seuraava yhtälö2 makroseismiselle magnitudille:

    (2)   M = 1,03·log A3 – 0,19.
  •  
    • Siinä A3 merkitsee aluetta, joka sisältää kaikki intensiteetit arvosta 3 alkaen, ts. makroseismistä tuntuvuusaluetta. Laske magnitudi maanjäristykselle, joka tuntui 230 000 km2:n alueella kuten edellisen tehtävän maanjäristys.

H8. Laske tuntuvuusalueet maanjäristyksille, joiden makroseismiset magnitudit ovat 4,0, 4,5 ja 4,8. Kaikissa tapauksissa maksimi-intensiteetti on Imax= 7. Käytä yhtälöä (1). Vertaa alueita keskenään. Sijoittuvatko arvot kätevästi lineaariselle asteikolle?

Instrumentaalinen magnitudi

H9. Nykyajan kehittynein magnitudiasteikko on nimeltään momenttimagnitudi (symboli Mw). Se perustuu seismiseen momenttiin (M0), joka on kenties kaikkein perustavanlaatuisin maanjäristyksen voimakkuutta kuvaava parametri. Yhtälö M0:n ja Mw:n välille voidaan antaa muodossa

    (3)   log M0 = 1,5 · Mw + 9,1.
  •  

    • Laske momenttimagnitudi kahdelle maanjäristykselle, joiden seismiset momentit ovat 105 Nm ja 1023 Nm [Newtonmetriä].

Maanjäristysten ilmenemistiheys

H10. Maanjäristysten esiintymistä koko maapallolla ja rajallisilla alueilla leimaa yhteys niiden lukumäärän ja magnitudin (voimakkuuden) välillä: suuria maanjäristyksiä sattuu harvoin, pieniä järistyksiä sitä vastoin tiheään. Lukumäärän ja magnitudin välille voidaan siten antaa yhtälö

    (4)   log N = a – b·M,

missä a ja b ovat vakioita, M magnitudi ja N järistysten lukumäärä. Yhtälön avulla voidaan myös laskea maanjäristysten lukumäärän vuositilasto maailmassa. Tavallisesti b-parametrin arvo on b ≈ 1. Vakio a merkitsee suurinta mahdollista magnitudia. Uskottava arvo sille on a = 8.
Laske, kuinka monta maanjäristystä vuodessa on magnitudiltaan vähintään 7, 6 ja 5 (M ≥ 7, M ≥ 6 ja M ≥ 5).

 

 

 

Ratkaisuja ja opastusta

 


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.