Otsikko1

Ratkaisuja ja opastusta

Luonnonilmiö maanjäristys

H1. Huomattavaa maanjäristystä seuraa aina joukko jälkijäristyksiä samalla alueella. Voimakkaan maanjäristyksen jälkijäristyksiä sattuu tuhansia usean vuoden aikana. Järistys voi laukaista maanvyörymän tai lumivyöryn, maaperän nesteytymistä tai eräänlaisia hyökyaaltoja, nk. tsunameja. Kaikkiin suuren maanjäristyksen yhteydessä esiintyviin ilmiöihin, myös maantärinään, liittyy riskejä. Muita riskejä ovat maanjäristyksestä johtuva tulipalo tai erikoisrakenteiden kuten ydinvoimaloiden, tehtaiden, öljyputkien ja patojen vaurioituminen

Ei-tektoniset maanjäristykset

H2. a) Sulan magman liikkuminen vaikuttaa maankuoren lujuuteen. Vulkaaniset maanjäristykset ovat tavallisesti pieniä ja siksi niillä on vain paikallista merkitystä. b) Eri puolilla maailmaa on monessa tapauksessa havaittu maanjäristystoiminnan kasvua padon läheisyydessä sen täyttämisen jälkeen. Lisäkuormitus saattaa vaikuttaa maankuoressa entuudestaan oleviin jännityksiin ja järistysten esiintymiseen. Suurimmat patojen lähellä rekisteröidyt maanjäristykset ovat olleet yli magnitudin 6, mutta niitä on vähän. Periaatteessa kaikki maankuoren jännitystilojen muutokset voivat vaikuttaa maanjäristysten esiintymiseen.
Ilmaus tektoniset maanjäristykset viittaa laattatektoniikkaan. Sen mukaan valtaosa tektonisista maanjäristyksistä sattuu mannerlaattojen välisissä saumakohdissa.

Makroseisminen intensiteetti

H3. Rakennuksen ominaistaajuus vahvistaa pitkäperiodisia seismisiä aaltoja. Mikäli maanjäristys huomataan kaikkialla kerrostalossa, vaikutukset ovat keskimäärin voimakkaampia ylä- kuin alakerroksissa. Laitemittaukset ovat vahvistaneet tämän havainnon. Verrattaessa historiallisia makroseismisiä havaintoja viimeaikaisiin tulee ottaa huomioon rakennetun ympäristön voimakas muuttuminen vuosisatojen kuluessa.

H4. Intensiteetti on keskimäärin suurempi pehmeällä maaperällä kuin kovalla maalla. Irtaimet maalajit voivat vahvistaa maanjäristykset vaikutuksia. Jos intensiteettikartalla erottuu poikkeavan suuria intensiteettejä jossakin paikassa, sen tulkitaan usein johtuvan maaperän ominaisuuksista.

H5. Luonnollisten maanjäristysten lisäksi myös räjäytykset, räjähdykset ja erilaiset tömähdykset vapauttavat maankuoreen energiaa. Yliäänilento saattaa aiheuttaa havainnon. Talvella jää reagoi lämpötilan äkillisiin muutoksiin, mistä voi seurata ääntä ja tärinää.

Makroseisminen magnitudi

H6. Ympyrän pinta-ala on A = π r². Siitä saadaan säteeksi r_F noin 270,58 km. Yhtälön perusteella makroseisminen magnitudi on
M_M ≈ 4,5. Arvot on kalibroitu instrumentaalisen magnitudiasteikon kanssa. Makroseismisen alueen koko ja maksimi-intensiteetti ovat harvinaisia Fennoskandian kilpialueella, mutta historialliselta ajalta tunnetaan tämänkaltaisia järistyksiä.

H7. Magnitudi on noin M ≈ 5,3,eli oleellisesti suurempi kuin edellisessä tehtävässä. Se johtuu siitä, että maanjäristyksessä vapautuva seisminen energia vaimenee nopeammin Isossa-Britanniassa kuin Fennoskandian kilpialueella. Siksi tarvitaan suurempi magnitudi.

H7. Yhtälöstä saadaan

jonka perusteella annettuja makroseismisiä alueita vastaavat säteet ovat noin 58 km, 159 km ja 292 km. Alueet voidaan olettaa ympyröiksi, ja ne ovat A_(M4.0) ≈ 10560 km², A_(M4.5) ≈ 79550 km² ja A_(M4.8) ≈ 267 200 km².
Pienin alue on vain murto-osan (noin 4 %) suurimmasta, vaikka vastaavien magnitudien välinen ero on alle yhden magnitudiyksikön suuruinen.
Logaritminen asteikko on kätevämpi kuin lineaarinen silloin, kun käytettävät luvut ulottuvat laajalle välille. Logaritmisella asteikolla ei ole tasavälejä.
Pienimmät maanjäristykset ovat pikkuisia rasahduksia maankuoressa ja suurimmat jättimäisiä luonnonilmiöitä, jotka koskettavat suurta siirrosaluetta ja joilla on tuhoisia seurauksia.

Instrumentaalinen magnitudi

H9. Momenttimagnitudit ovat 2,7 ja 9,3. Ensimmäinen arvo on tyypillinen nk. mikromaanjäristyksille ja toinen jättimäisen voimakkaille maanjäristyksille, joita sattuu harvoin. Esimerkkejä 2000-luvulta ovat maanjäristykset Sumatralla 2004 ja Japanissa 2011. Seismisen momentin arvot kattavat monta suuruusluokkaa. Edes kaikista geofysiikan osista on epätavallista löytää toinen parametri, jonka arvot ulottuvat yhä laajalle välille.

Maanjäristysten ilmenemistiheys

H1. Maailmassa sattuu keskimäärin yksi magnitudin 8 ylittävä maanjäristys vuodessa. Tästä seuraa, että vähintään magnitudia 7 suurempia (M ≥ 7) järistyksiä sattuu kymmenkunta, magnitudin M ≥ 6 järistyksiä satakunta ja magnitudin M ≥ 5 järistyksiä tuhatkunta. Tämä on kätevä nyrkkisääntö.
Esimerkiksi vuosien 1964 ja 1989 välillä maailmassa sattui 205 matalaa (syvyys alle 70 km maanpinnasta) magnitudin M≈7 maanjäristystä, ts. 7 tai 8 vuodessa 26 vuoden aikana – vastaavuus nyrkkisäännön kanssa on kohtuullinen.
Ei tunneta poikkeuksia sääntöön, että suuria maanjäristyksiä sattuu harvoin, pieniä usein. Mikä sitten tarkoittaa ”suurta” riippuu tarkasteltavasta alueesta. Fennoskandian kilpialueella magnitudin 4 ylittävät maanjäristykset ovat ”suuria”.