Időnként az újságok hasábjain, a rádió és televízió híradásaiban hatalmas károkat okozó földrengések híre futja be a világot. Városok válnak pillanatok alatt romhalmazokká, százezrek vesztik életüket, sebesültek és hajléktalanok maradnak a földrengés sújtotta vidékeken, tűzvészek pusztítják el azt is, ami épen maradt, utak, vasútok, vezetékhálózatok, vasútállomások, repülőterek, kikötők rongálódnak vagy semmisülnek meg, folyók térnek ki medrükből, hatalmas hullámok pusztítják a partvidékeket, megrepedezik a talaj: víz és iszap tör elő a földből.
Az áldozatok nagy száma, a felbecsülhetetlen anyagi károk tekintetében a földrengések az emberiséget sújtó legnagyobb katasztrófák közé sorolhatók, a háborúk és a múlt járványai után. Mallet szerint az utóbbi négyezer évben a földrengések 13 millió ember életét oltották ki. (Ugyancsak szerinte, mintegy ezerötszáz év alatt közel kilencmillió „eretnek” pusztult el az inkvizíció és az „isteni törvényszékek” kezétől.)
A történelemből többnyire csak a katasztrofális méretű földrengésekre emlékszünk. A geológiában – eltérően a történelmi feljegyzésektől és napjaink hírközlésétől – nem az áldozatok száma vagy az anyagi károk nagysága alapján osztályozzák a földrengéseket. A geológust elsősorban a kiváltó okok érdeklik, a felszabadult energia mennyisége, a földrengés keletkezési pontjának térbeli meghatározása, a rengéshullámok terjedési sebessége és iránya, a földmozgások okozta változások természete és méretei stb.
A statisztikai adatok szerint a földrengések száma évente a Földön 8000-10 000. Azokat, amelyeket műszerek segítsége nélkül is észlelhetünk, makroszeizmáknak nevezzük (szeizma – földrengés, szeizmológia – a földrengésekkel foglalkozó tudományág).
A földrengés elemei: H – hipocentrum, E – epicentrum, Ps – Pleisztoszeizmikus zóna.
A katasztrofális méretű szeizmák energiája másodpercenként elérheti a 1012 lóerőt.
Íme néhány nagyméretű földrengés hozzávetőleges energiamennyisége billió lóerő-másodpercben kifejezve (M. Socolescu után:)
Lisszabon 1775. IX. 1. – 2700
Charleston 1886. VIII. 31. – 2000
San Francisco 1908. IV. 18. – 250
Messina 1910. XII. 28. – 82
Sachurasima 1914. I. 12. – 8
A földrengések számának mintegy felét csak különleges műszerek segítségével, szeizmográfokkal mutathatjuk ki – ezeket mikroszeizmáknak nevezzük.
A szeizmológia legfontosabb problémáinak megértéséhez még néhány alapfogalom ismerete szükséges. Azt a helyet, ahol a földrengés alkalmával felszabadult energia elmozdulásokat, töréseket okoz a földkéregben, a földrengés fészkének nevezik. Ez a Föld tömegéhez viszonyítva egy pont, valahol a földkéregben és a hipocentrum (hipo – alsó) nevet viseli; vetületi pontja a föld felszínén az epicentrum (epi – külső).
Általánosan elfogadott, hogy a felgyülemlett energiamennyiség az altalaj összetétele, rugalmassága és egyenetlensége miatt különbözőképpen hat, ha a felgyülemlett energiamennyiség legyőzi a hatása alá kerülő talajformációk ellenállását, törések, elmozdulások keletkeznek. Az energia egy része erre a célra használódik, egy része hővé alakul, a fennmaradt rész pedig elasztikus (rugalmas) hullámok formájában vezetődik le.
A rugalmas hullámok a hipocentrumból kiindulva sugaras irányban terjednek, többé-kevésbé gömb alakú frontokban, és a felszínre érve földrengést okoznak. Ha sebességük meghaladja a 2,5 mm/sec sebességet, a hullámok műszerek nélkül is észlelhetők (makroszeizmák).
A FÖLDRENGÉSEK NAGYSÁGÁNAK
pontos meghatározása műszerek segítségével érhető el. A szakemberek a szeizmákat kísérő jelenségek alapján is készítettek fokozatskálákat. Ezek között említést érdemel a Mercalli- és Cancani-skála, a Rossi-Forel-féle skála és a Mercalli-skála, Sieberg által tökéletesítve. Ez utóbbi a leghasználatosabb:
I. fok. Érzékszerveinkkel nem észlelhető szeizmák.
II. fok. Nagyon gyenge szeizmák. Kevesen észlelik, esetleg az épületek felső emeletein, pihenő helyzetben levő személyek.
III. fok. Gyenge szeizmák. A lakosság kis része érzékeli. Egy elrobogó szekér által okozott rezgéshez hasonló.
IV. fok. Közepes szeizmák. Nagyon sok személy észleli, különösen a szobák belsejében. A bútorok gyengén inognak. Az ablakok, ajtók, a mennyezet és a padló gyengén mozog. A széken ülő vagy ágyban fekvő személyek ringást éreznek.
V. fok. Kissé erős szeizmák. Általában minden személy érzékeli, bármilyen helyzetben. Az épületek megrázkódnak. A fák ágai gyengén lengenek. A falnak támasztott tárgyak ledőlnek. A lakosság egy része kimenekül az épületekből.
VI. fok. Erős szeizmák. Mindenki érzékeli. Pánik tör ki, a legtöbb személy kimenekül a szabadba. A falakról lehullanak a képek. Egyes épületek falai megrepedeznek, lehull a vakolat.
VII. fok. Nagyon erős szeizmák. Az épületekben található tárgyak feldőlnek, összetörnek. A templomokban megkondulnak a nagyobb harangok. A folyóvizek és tavak hullámzanak, vizük felzavarosodik a felbolygatott iszaptól. Az épületek jelentős károkat szenvednek.
VIII. fok. Romboló szeizmák. A fák törzsei ingadoznak, sok esetben eltörnek. A legnehezebb bútorok is feldőlnek. A szobrok, emlékművek elfordulnak talapzatukon vagy ledőlnek. Több épület részben romba dől. A vizes talajok repedéseiből víz és iszap tör fel.
IX. fok. Erősen romboló szeizmák. Nagyszámú épület, köztük a nagyobbak is, részben vagy egészen leomlanak.
X. fok. Megsemmisítő szeizmák. Az épületek nagy része összedől, a falak sem maradnak meg. A vasúti sínek elgörbülnek. A fahidak megsemmisülnek. A föld alatti vezetékek elgörbülnek vagy elszakadnak. A talajban több deciméter átmérőjű hasadások keletkeznek. Földcsuszamlások, sziklaomlások.
XI. fok. Katasztrofális szeizmák. Minden épület teljesen megsemmisül. Minden híd megsemmisül. Széles repedések a talajban vagy eltolódások, iszap- és homokkitörések, nagyszámú földcsuszamlás, sziklaomlás.
XII. fok. Nagy szeizmikus katasztrófák. Semmilyen ember alkotta építmény nem éli túl. Nagyméretű törések a talajban, nagyarányú függőleges és vízszintes irányú eltolódásokkal. A földcsuszamlások, sziklaomlások, partbeomlások nagy területeket érintenek. A folyók kitérnek medrükből.
EREDETÜK SZERINT
a földrengések lehetnek beomlási, eruptív és tektonikus természetűek. A beomlási szeizmák föld alatti üregekben keletkeznek. Jellemzőek a karsztikus (mészköves) szerkezetű talajokra, amelyekben a víz oldó munkája nyomán keletkezett, egyre növekvő barlangok boltozata egy adott pillanatban nem bírja ki a rétegek nyomását és beomlik. A beomlások miatt keletkezett földrengések helyi jellegűek, hatósugaruk néhány száz méterre, ritkábban néhány kilométerre korlátozódik.
Az eruptív (vulkanikus) szeizmák a magma mozgása közben, a szilárd boltozatok beomlásakor a képlékeny magmatikus anyaggal töltött üregekben keletkeznek, vagy pedig akkor, amikor a magmából emanált gázok felrobbantják a vulkánok betömődött járatait. Hatósugaruk általában 30-50 kilométerig terjed.
A legtöbb esetben az explozív típusú vulkáni kitörést földrengés-sorozat előzi meg. Jellemző példája ennek a jelenségnek a pompeji katasztrófa. Időszámításunk 62. évében a Vezúv ébredését földrengések jelezték, amelyek csaknem az egész várost romba döntötték. A lakosság végleg el akarta hagyni a várost, de a római szenátus az újjáépítés mellett döntött. Pompeji – „éppen időre” – újra felépült. A 79-ben bekövetkezett kitörés hamuesője elborította a várost. Meg kell jegyeznünk, hogy a kitörés időpontjától kezdve megszűntek a földrengések.
Ebből Strabo azt a következtetést vonta le, hogy a vulkánok a tellurikus erők biztonsági szelepeként működnek. Megemlíti, hogy megalapozott az a régi hiedelem, miszerint Szicíliát földrengés választotta le a kontinensről. Amióta – szerinte – az Etna és a Lipari-szigetek vulkánjai működnek, tehát nyitottak, a földrengések ritkán sújtják a vidéket.
A tektonikus földrengések a leggyakoribbak, hatósugaruk a Föld egész tömegére kiterjedhet. Ide tartozik a földrengések több mint kilencven százaléka. Előfordulási százalékarányuk Sieberg szerint: az óceáni árkokban
(Marianne-árok, Tuscarora-árok, a Kurillák árka stb.) 41 százalék; a másodkori hegyrendszerekben, amelyeknek tagolódása még nem fejeződött be, 24 százalék; a földkéreg nagy törés vonalai mentén 22 százalék. A fennmaradt 13 százalék a paleozoós hegytömbökre, a régi pajzsokra stb. esik.
„ELINDULTAK A HEGYEK…”
A földrengés során bekövetkező jelenségek – mint a Mercalli-skála leírásából is láthattuk – nagyon változatosak lehetnek. Kezdetük és végük váratlansága, az egész jelenség rövid ideje, a jelenség megismételhetetlensége nem teszi lehetővé a pontos és objektív megfigyelést. A szemtanúk megfigyelései általában szubjektív jellegűek és nagyon különböznek. Egyesek nagy zajt hallanak, mások távoli robajt, akadnak olyanok, akik csak fényeket látnak és semmit sem hallanak stb. Az 1933-as Kan-Su-i (Kína) föld rengés akkora löszmennyiségeket mozgatott meg, hogy a kínaiak szerint „elindultak a hegyek”. San Franciscóban 1908-ban egyesek „hatalmas tűzhengert” láttak, amely „mindent letarolt útjában”. (Ekkor alakult ki egyébként az úgynevezett Saint-Andreas vonal, amely Kaliforniából kiindulva Mexikóig tart, és ma is útmutatóul szolgál a pilótáknak. A törés mentén az eltolódás függőleges irányban több mint háromméteres volt, vízszintes irányban ennél is nagyobb.
Egy elszakított kerítés két vége például öt méternyi távolságra került egymástól.)
A szakemberek számára szükségszerűvé vált egy megfigyelőhálózat kialakítása, részben azért, hogy függetleníthessék magukat a szemtanúk szubjektív megfigyeléseitől, másrészt a szeizmák által érintett zónák körülhatárolására. Napjainkban jól szervezett szeizmográf-hálózat figyeli és regisztrálja a földkéreg minden rezdülését.
(A hálózat segítségével meg lehetett állapítani a különböző föld alatti nukleáris robbantások időpontját, helyét és a robbanótöltet nagyságát is.)
A SZEIZMOGRÁF
a következő részekből áll:
A – felfüggesztett, nagy tömegű (nagy helyzeti energiájú) rész.
B – talprész, amely a talajon áll, és földrengés alkalmával azzal együtt mozog.
C – regisztráló tűhegy vagy toll, amely a felfüggesztett testhez van erősítve.
D – diagramma-papír.
E – forgó henger (a talprészhez erősítve), amelyet óramű hajt. Rajta található a diagrammapapír, amelyre a toll segítségével a szeizmikus rezgés rajza kerül (szeizmikus görbe, szeizmogramma).
Földrengés idején a felfüggesztett test – nagy súlya miatt – egy ideig nem követi a talaj rezgéseit. Mivel a diagramma együtt mozog a talprésszel (a földfelszínnel), a diagrammára írt vonalon megjelenik a talaj mozgása.
A szeizmogrammán három rezgéstípust lehet elhatárolni:
1. Megelőző rezgések, kevesebb mint 13 másodperc idővel. Általában azok a földrengések, amelyeknek a hipocentruma közel van, 2-3 másodperces periódust mutatnak. Először a hosszanti (longitudinális) hullámok
észlelhetők – ezeket P-vel jelölik (primae) – utánuk a keresztirányú (tranzverzális) hullámok jelennek meg a szeizmogrammán. Ezeket S-sel jelölik (secundae).
2. Főrezgések: legnagyobb részük felszíni rezgés 30 másodperces idővel. Hosszúságuk miatt ezeket L-lel jelölik (longae).
3. Befejező rezgések: a főrezgéseket követik és nem határolhatok pontosan el azoktól. Általában rendszeresebb rezgésképet mutatnak, mint a főrezgések.
A hipocentrumot és a megfigyelési pontot összekötő egyenes vonal a terjedési sugár, a szög, amit a földfelszínnel (érintő a megfigyelési ponton) bezár: a mélységi szög. Két vagy több megfigyelési pontban mért terjedési sugár és mélységi szög segítségével meghatározható a rezgések kiindulási pontjának, a hipocentrumnak a helye.
Ha a térképen egy görbe vonallal egybekötjük az egyenlő intenzitású pontokat, izoszeisztákat (izo – egyenlő) nyerünk, amelyek zárt vonalak, intenzitásértékük a központtól (epicentrumtól) távolodva csökken. Azt vagy azokat a felületeket, amelyeket a legnagyobb intenzitású izoszeiszták határolnak, pleisztoszeisztikus felületeknek nevezzük. Ezek száma, egymáshoz viszonyított elhelyezkedése a hipocentrum nagyságára, formájára, a közvetlenül megmozgatott talajformációk formájára es térfogatára vonatkozóan értékes információkat nyújt.
A földrengések műszeres követése során a rezgések terjedésében észlelt irány- és sebességváltozások értékes adatokat, szolgáltattak Földünk belső szerkezetére vonatkozóan. Segítségükkel sikerült elhatárolni az alapvető szerkezeti részeket, következtetéseket lehetett levonni azok fizikai és vegyi tulajdonságairól. Manapság robbantásokkal mesterséges szeizmákat idéznek elő, és az így keletkezett rezgések terjedésének pontos bemérésével meghatározzák az altalaj szerkezetét, ásványtartalékokat fedeznek fel. A szeizmológia a geofizika egyik legfontosabb ágává vált.
A szeizmák intenzitását Omori japán szeizmológus a rezgés amplitúdója alapján határozta meg. Szerinte például a X-XII fokos földrengések kezdeti amplitúdója meghaladja a 15 centimétert. A földrengések 5-6 centiméteres amplitúdó fölött romboló hatásúak, 1 cm-en alul csak gyenge szeizmákról beszélhetünk.
Az ember érzékszerveivel a gravitációs gyorsulás 1/4000-nyi változásait érzékelheti. A VII. fokos földrengések például 1/100-as gyorsulásaránnyal, a megsemmisítő földrengések pedig 1/2-es aránnyal hatnak.
A földkéregben, különösen a törésvonalak mentén, a kontinentális tömbök szélein, deformációs zónák vannak, ahol fokozatosan energiamennyiség halmozódik fel. Egy, a szomszédos zónában lejátszódott földrengés kiegészítheti a szükséges energiamennyiséget, az ellenállás legyőzéséhez segíthet olyan fészkeket is, ahol az adott időpontban még nem keletkezett volna földrengés. Az elindító földrengés ilyenképpen földrengés-sorozatot (földrengés-rajt) okozhat. Ilyen természetű földrengések törtek ki Tirolban, Chilében, San Francisco vidékén. Az elindító földrengések sok esetben hihetetlen távolságokra is hatnak. Például az Aleuta-szigeteken keletkezett földrengés elindította a valparaisoi (Chile) szeizmát. Néha az epicentrum egészen hosszú és komplikált útvonalon „vándorolhat” végig (Chile, Kis-Ázsia stb.).
A szeizmákat kiváltó belső okokhoz hozzá lehet számítani a légnyomás hirtelen változásait is, de eddig nem lehetett kimutatni összefüggéseket a mágneses viharok, napfoltok vagy más kozmikus jelenség és a földrengések között.
Amint láttuk, a Földön évente tízezerig terjed a földrengések száma, s mintegy felük makroszeizma. A katasztrofális méretű földrengések száma évente átlagosan eléri a hetet. Szerencsére ezek epicentruma a legtöbb esetben a tengerfenéken található, és ha a szárazföldön következik be, akkor sem sújt minden esetben lakott területet.
FÖLDRENGÉSEK HAZÁNKBAN
Hazánk területén – minthogy a mediterrán szeizmikus zónában helyezkedik el – belső és kívülről jövő szeizmikus hatások észlelhetők.
Számos szakember foglalkozott a hazánk területére vonatkozó szeizmológiai adatok feldolgozásával és kiértékelésével. Közülük a legszámottevőbb Réthly A. és I. Atanasiu munkássága. I. Atanasiu professzor Cutremurele de pămint din Románia című alapvető, posztumusz munkájában, a korának (1941) megfelelő legmesszebb menő tájékozottsággal elemzi a Románia területén, illetőleg annak szomszédságában bekövetkezett szeizmikus jelenségeket.
A következő szeizmikus zónákat különbözteti meg:
A moldavikus földrengések zónája: Moldvában, ÉNy–DK-i irányú tengelyvonalakkal: Botoșani-Dorohoi, Focșani–Gișteni, Avrămești-Tecuci, Bîrlad–Galați; Munténio szubkárpáti övezetében és attól délre: Ploiești, Buzău, Urziceni, Iazu vidéke. Urziceni-Ciocănești, București–Oltenița.
A Barcasági medence: Brassó–Gidófalva;
Dobrudzsa: Cernavoda–Medgidia, Cargalic–Topolog–Macin, Tulcea–Isaccea;
Fogarasi zóna: Fagaras és Călimânești között;
Oltenia: fr. Severin–Tg. fiu, Craiova-Bechet, Corocal-Tr. Măgurele; Erdélyi medence: Bázna-Ogra, Déva környéke;
Dél-bánati zóna: Orsóvá–Teregova, Moldova Nouă–Oravica; Temesvár Környéke: A Bega-csator-na zónája. Vinga–Varjas. Mocria–Bogáros, Temesvár; A Körösök vidéke: Monostor-Szilágysomlyó, Kolozsvár–Szilágycseh, Cefa–Nagyvárad; Máramaros: Aknasugatag–Máramarossziget.
Hazánk lakosságának nagy része még emlékszik az 1940. november 10. éjjelén bekövetkezett földrengésre, amikor Focșani, Birlad, Panciu, Bukarest és más helységek jelentős károkat szenvedtek. A szeizma a X. fokot érte el, és hazánktól távol is érezték, így például Budapesten és Mohácson IV. fokos, Székesfehérváron III. fokos volt, regisztrálták Brüsszelben és Varsóban is.
Népünknek a történelem folyamán – a megpróbáltatások, háborúk, elnyomatások mellett – végig kellett szenvednie egy egész sor földrengést is: 1170, 1196, 1258-ban a történelmi források nagy földrengésekre utalnak; 1471 (1473?) – nagy földrengés Brassóban és Moldovában; 1620 novemberében nagy földrengés; 1738 júniusában az 1940-eshez hasonló földrengés; 1802 októberében „a nagy földrengés” (nagyobb mint 1940-ben); 1821 november – körülbelül VI. fokos földrengés; 1829. november 26. – IX. fokos földrengés; 1838. január 23. – VIII. fokos földrengés, 1893. augusztus 17. – VII. fokos földrengés; 1896. március 12. – VI. fokos földrengés; 1903. szeptember 13. – VI. fokos földrengés; 1908. október 6. – VI. fokos földrengés; 1914. október 26. – V. fokos földrengés; 1940 október 22. – VI. fokos földrengés; 1940. november 10. – X. fokos földrengés.
Megjelent A Hét V. évfolyama 7. számában, 1974. február 15-én.