ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΣΕΙΣΜΟΙ Ενότητα 2: Γεωλογείν περί σεισμών Ιωάννης Κουκουβέλας, Καθηγητής Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Γεωλογίας.

Παρουσίαση με θέμα: "ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΣΕΙΣΜΟΙ Ενότητα 2: Γεωλογείν περί σεισμών Ιωάννης Κουκουβέλας, Καθηγητής Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Γεωλογίας."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΣΕΙΣΜΟΙ Ενότητα 2: Γεωλογείν περί σεισμών Ιωάννης Κουκουβέλας, Καθηγητής Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Γεωλογίας

2 Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά, Μη Εμπορική Χρήση, Μη παράγωγα έργα 4.0 [1] ή μεταγενέστερη, Διεθνής Έκδοση. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, διαγράμματα κ.λ.π., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό και τα οποία αναφέρονται μαζί με τους όρους χρήσης τους στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». Σύμφωνα με αυτήν την άδεια ο δικαιούχος σας δίνει το δικαίωμα να: Μοιραστείτε — αντιγράψετε και αναδιανέμετε το υλικό Υπό τους ακόλουθους όρους: Αναφορά Δημιουργού — Θα πρέπει να καταχωρίσετε αναφορά στο δημιουργό, με σύνδεσμο της άδειας Μη εμπορική χρήση — Δεν μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το υλικό για εμπορικούς σκοπούς Μη παράγωγα έργα — Μπορείτε να αναδιανείμετε το υλικό ως έχει, χωρίς να προβείτε σε αλλαγές (ανάμιξη, τροποποίηση) Άδειες Χρήσης [1] http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/

3 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Πατρών» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.

4 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ο Γεωλογείν περί σεισμών

5 Στόχος του βιβλίου είναι η όσο το δυνατό μεγαλύτερη εξειδίκευση των γεωλόγων και όσων ασχολούνται με τις επιστήμες της Γης σε θέματα σεισμών. Αυτή η εξειδίκευση αφορά στην επίπτωση των σεισμών στην επιφάνεια της Γης και στο πως στοιχεία επιφανειακής Γεωλογίας μπορούν να συσχετισθούν με τη σεισμική δράση στο χώρο και το χρόνο. Σκοποί Ενότητας

6 Οι σεισμοί (1) Ο φλοιός της Γης δεν είναι σταθερός. Αλλαγές βαθμιαίες και σε μεγάλα χρονικά διαστήματα ώστε να προκαλούνται αναθολώσεις/βυθίσεις ή ερπυσμός ρηγμάτων. Σπασμωδικές κατά τη διάρκεια των σεισμών. Οι σεισμοί θεωρούνται ως ένα από τα πλέον καταστροφικά γεωλογικά φαινόμενα της Γης που επαναλαμβάνονται και έχουν πρωτογενείς και δευτερογενείς επιπτώσεις στο φυσικό και το ανθρωπογενές περιβάλλον. Προκαλούν ανθρώπινα θύματα και σημαντικές οικονομικές επιπτώσεις. Στον Ελληνικό χώρο εκλύεται το 90% της σεισμικής ενέργειας του Ευρωπαϊκού χώρου. Τα σεισμικά κύματα που διατρέχουν το φλοιό της Γης δίνουν σημαντικές πληροφορίες για την εσωτερική του δομή και σύσταση, όπως η ακτινογραφία στο σώμα του ανθρώπου.

7 Σεισμός: αποτέλεσμα της στιγμιαίας απελευθέρωσης ενέργειας που είναι αποθηκευμένη στο εσωτερικό της Γης λόγω της κίνησης και θραύσης των πετρωμάτων από φυσικά αίτια. Η εκλυόμενη ενέργεια καταναλώνεται για τη μετακίνηση των πετρωμάτων και τη δημιουργία σεισμικών κυμάτων. Οι σεισμοί μπορεί να γίνουν οπουδήποτε μεταξύ της επιφάνειας της Γης και του βάθους των 700 χιλιομέτρων. Διαχωρίζονται σε αβαθείς (0-70 χιλιόμετρα), ενδιάμεσου βάθους (70-300 χιλιόμετρα) και μεγάλου βάθους (300-700 χιλιόμετρα) σεισμούς. Ισχυροί σεισμοί συνδέονται με ενεργά ή σεισμογόνα ρήγματα. Οι σεισμοί (2)

8 Οι σεισμοί γίνονται σε προϋπάρχοντα ρήγματα και όχι σε ρήγματα που σχηματίζονται κατά την εκδήλωση του σεισμού. Οι σεισμοί (3) Σεισμοί από φυσικές διεργασίες και σεισμοί από ανθρωπογενείς δραστηριότητες. Άντληση πετρελαίου ή οι εκρήξεις σε βαθειά ορυχεία ή η πλήρωση ταμιευτήριων λιμνών σε φράγματα π.χ. σεισμός 6.3 Φεβρουάριος 1966 Κρεμαστά (Εικ. 1.). Εικόνα 1.

9 Οι σεισμοί (4) Σε σεισμούς μικρού βάθους ή μεγάλου μεγέθους μετατοπίζεται η επιφάνεια της Γης. Αναφορές στη μυθολογία και την ιστορία έχουν σαν αποτέλεσμα, από παλιά, οι σεισμοί να θεωρούνται μέρος της εξέλιξης του πλανήτη Γη. Οι σεισμοί προκαλούν αλλαγές στην επιφάνεια της Γης & συγκεντρώνονται σε περιοχές με απόκρημνα πρανή, ακτογραμμές ή όπου υπάρχουν θερμές πηγές (Αριστοτέλης, Μετεωρολογικά). Εικόνα 2.

10 Η κατανόηση των σεισμών ξεκίνησε με το βιβλίο Charles Lyell (1797-1875) «Principles of Geology» περιγραφές μεγάλων σεισμών από 1800-1870 που προκάλεσαν μορφολογικές αλλαγές και μεγάλες καταστροφές σε διάφορα σημεία του πλανήτη, Εμπέδωση της αρχής οι σεισμοί αφήνουν ανεξίτηλα σημάδια στη γεωλογική καταγραφή. Διατύπωση της αρχής του ομοιομορφισμού James Hutton (1726-1797)= το κλειδί για την πρόβλεψη επερχόμενων σεισμών είναι η γνώση του παρελθόντος. Οι σεισμοί (5)

11 Τον 20 ο αιώνα έγιναν πολλοί ισχυροί σεισμοί. Σημαντικός ο σεισμός στο San Francisco 1906, καταστροφή μιας μεγάλης πόλης ο πρώτος σεισμός που έδειξε ότι οι γεωλογικές "ανακατατάξεις" είναι σημαντικές για τη δόμηση αστικών κέντρων. Ο σεισμός προκάλεσε καταστροφές της πόλης Μετατοπίσεις (6 μ) στην επιφάνεια της Γης αποδόθηκαν στο ρήγμα Αγίου Ανδρέα. Για το σεισμό του 1906 διατυπώθηκε η θεωρία της ελαστικής επαναφοράς. Οι σεισμοί (6) Εικόνα 3.

12 Αντίστοιχοι σεισμοί στον Ελληνικό χώρο: Ελίκη το 1861 και Αταλάντης 1894, και οι δύο προκάλεσαν σημαντικές μορφοτεκτονικές αλλαγές. Ο σεισμός της Ελίκης το 1861 ήταν από τους πρώτους όπου αναγνωρίσθηκε και χαρτογραφήθηκε μεγάλου μήκους σεισμική διάρρηξη στους πρόποδες μιας σειράς λόφων και εκτεταμένες ρευστοποιήσεις (Εικ. 4, 5). Ο σεισμός Αταλάντης συγκρίθηκε με το σεισμό της Ελίκης. Οι σεισμοί (7)

13 Ελίκη Εικόνα 4.

14 Ελίκη Εικόνα 5.

15 Μόνο κάποια από τα στοιχεία που συλλέγονται σήμερα όπως π.χ. οι κατολισθήσεις ή οι ρευστοποιήσεις αναφέρονται στους σεισμούς του παρελθόντος. Παρόμοια, αποσπασματική είναι και η αναφορά διαρρήξεων. Η περίοδος «αξιόπιστων» στοιχείων για σεισμούς (σεισμογράμματα και καταγραφή επιπτώσεων των σεισμών) αφορούν τα τελευταία 60 χρόνια. Για την κατανόηση των γεωλογικών διεργασιών που σχετίζονται με τους σεισμούς αναπτύχθηκε ένας νέος κλάδος η Γεωλογία των Σεισμών. Οι σεισμοί (8)

16 Η ανάπτυξη των θεωριών διάδοσης των κυμάτων και η κατασκευή οργάνων λήψης και καταγραφής των κυμάτων που προέρχονται από σεισμούς είχε συνέπεια τη δημιουργία της επιστήμης της σεισμολογίας. Η σεισμολογία είναι ανάμεσα στη γεωλογία και τη φυσική και τα δεδομένα της προέρχονται από στοιχεία υπαίθριας έρευνας και φυσικής εργαστηρίου. Η σεισμολογία προσπαθεί να ερμηνεύσει μερικά φαινόμενα των σεισμών που «αποτυπώνονται» στην επιφάνεια της Γης, όπως για παράδειγμα την εκδήλωση του σεισμικού ρήγματος στην επιφάνειά της και να ερμηνεύσει τα σεισμικά κύματα που καταγράφονται με τη χρήση των σεισμογράφων. Η σεισμολογία όπως και η γεωλογία βασίζονται σε μεγάλο βαθμό στη φυσική. Οι σεισμοί (9)

17 Τα συμπεράσματα της σεισμολογίας εξαρτώνται σε σημαντικό βαθμό από γεωλογικά στοιχεία υπαίθρου. Η αναγνώριση του ρήγματος που προκάλεσε το σεισμό και αν κατά τη διάρκεια του σεισμού προκλήθηκαν διαρρήξεις είναι αντικείμενο της γεωλογίας και είναι εκ των ων ουκ άνευ για τη σωστή ερμηνεία του σεισμού. Επειδή ελάχιστοι επιστήμονες είναι εξειδικευμένοι ταυτόχρονα στη γεωλογία και τη σεισμολογία, η επιστημονική κατανόηση των γεωλογικών διεργασιών που σχετίζονται με τους σεισμούς εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη συνεργασία μεταξύ γεωλόγων και σεισμολόγων. Οι σεισμοί γίνονται σε βάθη φλοιού όπου είναι αδύνατη η άμεση παρατήρηση. Έτσι οι αλλαγές στην επιφάνεια της Γης δύσκολα συγκρίνονται με τις διεργασίες στην εστία του. Οι σεισμοί (10)

18 Πότε και γιατί γίνεται ένας σεισμός; Πού γίνεται; Ποια θα είναι η έντασή του και οι επιπτώσεις του όταν θα γίνει; Τα ερωτήματα είναι σημαντικά επειδή πολλές μεγάλες πόλεις της Ελλάδας έχουν υποστεί σημαντικές υλικές ζημιές λόγω σεισμών, τραυματισμοί συνανθρώπων μας αλλά και απώλειες ανθρώπινων ζωών. Η Αθήνα τα έτη 1981 και 1999, η Θεσσαλονίκη το 1978, η Κόρινθος και το Λουτράκι το 1981, η Καλαμάτα το 1988, ο Πύργος το 1993, η Πάτρα το 1994 και το 2008, το Αίγιο, η Κοζάνη, τα Γρεβενά το 1995 και η Κόνιτσα το 1996, και η Λευκάδα το 2003. Ο ρυθμός επανεμφάνισης ισχυρών σεισμών είναι μεγάλος ώστε κάθε γεωεπιστήμονας στη διάρκεια της καριέρας του αναμένεται να έχει άμεση σχέση με τουλάχιστον ένα ισχυρό σεισμό. Οι σεισμοί (11)

19 Η γεωλογική ανάλυση βασίζεται σε πληροφορίες τριών (τεσσάρων) διαστάσεων και χρησιμοποιεί αναλυτικές μεθόδους με βάση τις οποίες μπορούμε να γνωρίζουμε τη διάρθρωση του φλοιού και τη γεωλογική ιστορία μιας περιοχής. Μπορεί να καθορίσει το είδος των πετρωμάτων όπου γίνεται ο σεισμός, τη θέση της εστίας του στο φλοιό της Γης σε σχέση με τις λιθοσφαιρικές πλάκες, το βάθος κλπ. Είναι ο μόνος τομέας των φυσικών επιστημών που μπορεί να απαντήσει σε βάθος χρόνου στο πόσοι σεισμοί έχουν γίνει σε μια σεισμική πηγή (ρήγμα), τι ρυθμό ολίσθησης παρουσιάζει αυτή, κάθε πότε γίνονται οι ισχυροί σεισμοί σε ένα ρήγμα και αν αυτό επηρεάζει ή μπορεί να επηρεάσει την ανθρώπινη δραστηριότητα. Ασχολείται με το σύνολο των φυσικών καταστροφών, όπως οι ηφαιστειακές εκρήξεις ή οι κατολισθήσεις κλπ., και μπορεί να διαπιστώσει τα αίτια που τις προκαλούν αλλά και αν αυτές έχουν επαναληφθεί στο παρελθόν. Βασίζεται σε καταγραφές των φυσικών διεργασιών στους γεωλογικούς σχηματισμούς. Η γεωλογική συνιστώσα των σεισμών

20 Γιατί μελετάμε τους σεισμούς Οι σεισμοί επαναλαμβάνονται και έχουν πρωτογενείς, εφήμερες και δευτερογενείς επιπτώσεις στο φυσικό και το ανθρωπογενές περιβάλλον. Για την προστασία αστικών κέντρων ή μεγάλων τεχνικών έργων. Ο άνθρωπος έχει έρθει πολλές φορές αντιμέτωπος με τους σεισμούς και προσπάθησε είτε να αποδώσει τους σεισμούς κατά την προϊστορία σε υπερφυσικές δυνάμεις «Μύθοι», στο θυμό των θεών ή με βάση τις αρχές των επιστήμων. Στην κλασσική αρχαιότητα η ορθολογική σκέψη, η παρατήρηση και η ερμηνεία κάποιων γεωλογικών φαινομένων βοήθησε για γίνει κατανοητός ο ρόλος των φυσικών διεργασιών στους σεισμούς (Αριστοτέλης 384-322 π. Χ.). Στη Ρωμαϊκή περίοδο και την αναγέννηση έχουμε τη σταδιακή θεμελίωση των επιστημών της Γης, η οποία ολοκληρώθηκε μετά τον 18° αιώνα με την ανάπτυξη διαφόρων κοσμοθεωριών. Σε όλες αυτές τις περιόδους η στόχευση παρέμεινε κοινή.

21 Επιπτώσεις των σεισμών (1) Πρωτογενείς ΕφήμερεςΔευτερογενείς Έδαφος Επιφανειακές διαρρήξεις, αστοχίες σε πρανή, οριζόντιες μετατοπίσεις, ρωγμές, mole tracks, αναθολώσεις. Ανυψώσεις ή βυθίσεις ακτών. Κυματισμός της επιφανείας του εδάφους. Δόνηση. Κατολισθήσεις, ολισθήσεις, ιλυοροές, χιονοστιβάδες κορρημάτων. Κρατήρες άμμου Νερό Φράγματα από κατολισθήσεις σε ποτάμια, καταρράκτες, αλλαγές της κοίτης των ποταμών. Μικρές λίμνες. Αλλαγές στάθμης σε πηγές και πηγάδια. Θολερότητα νερού πηγών και γεωτρήσεων. Ηφαίστεια άμμου, θαλάσσια κύματα βαρύτητας, κυματισμοί σε λίμνες ή κλειστούς κόλπους. Κατασκευές Μετατοπίσεις φρακτών, δρόμων, αρδευτικών καναλιών, κτηρίων. Κάμψη αγωγών και σιδηροδρο-μικών γραμμών. Τριγμοί και ταλαντώσεις. Καταστροφή του φέροντα οργανισμού κτηρίων, πτώση καμινάδων και καταστροφή παραθύρων. Αντικείμενα Ταλάντωση, κύλιση, συστροφή. Απώλεια ελέγχου αυτοκινήτου. Μετατοπίσεις ή αναποδογύρισμα ή πτώση αντικειμένων από ράφια. Διάφορες Ναυτία, πανικός. Αφύπνιση. Αλλαγή συμπεριφοράς των ζώων. Ταλάντωση δέντρων, κωδωνοκρουσίες, ανα- πηδήσεις βράχων. Ήχοι, λάμψεις ή φωταύγεια. Σταμάτημα ωρολογίων. Καταστροφές σε υποθαλάσσια καλώδια. Πυρκαγιές. Πίνακας 1.1

22 Επιπτώσεις των σεισμών (2) Εικόνα 6.

23 Στα νεότερα χρόνια οι στόχοι των επιστημόνων είναι πολύ διαφορετικοί. Σήμερα υπερισχύουν οι ανάγκες για ποσοτικές και λιγότερο για ποιοτικές πληροφορίες για τους σεισμούς είναι αυξημένες ιδιαίτερα σε τεχνολογικά αναπτυγμένες χώρες. Τα αποτελέσματα από τη χρήση υψηλής τεχνολογίας είναι μερικές φορές εντυπωσιακά λόγω της φύσης των σεισμών αλλά και της ιδιαιτερότητας της ανάλυσής τους κρίνεται σκόπιμο να παρατεθεί απόσπασμα από το βιβλίο “Elementary Seismology” του Charles F. Richter (1958) (κεφάλαιο 1ο “Introduction to Seismology” σελίδα 5). Συζήτηση

24 Reports on earthquake effects must be considered critically. Earthquakes are exciting and sometimes spectacular events, offering opportunity for mistakes and exaggeration. Accounts in the popular press, or observations by untrained persons, can be used for scientific purposes only with caution. Even scientific men without adequate training in seismology are sometimes responsible for misinformation. The serious student needs knowledge both of earthquake and of the psychology of error. In dealing with earthquakes of old date, he also needs a knowledge of history; proper interpretation of documents may call for help of professional historians. Data in seismology accumulate slowly; much depends on investigating large earthquakes, which are not frequent. Actual harm has been done to the science by premature conclusions frοm fragmentary data, repeated from publication to publication. Few seismologists have had the admirable tact of the Russian who wrote (his own translation), “For lack of material we restrain ourselves from any kind of conclusions”. “BELIEVE IT OR NOT?”

25 Σημείωμα Αναφοράς Copyright, Πανεπιστήμιο Πατρών, Ιωάννης Κουκουβέλας, Σωτήριος Κοκκάλας και Βασιλική Ζυγούρη. «Γεωλογία και Σεισμοί». Έκδοση: 1.0. Πάτρα 2015. Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: https://eclass.upatras.gr/courses/GEO344/

26 Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων Το υλικό της παρουσίασης προέρχεται από το βιβλίο: ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΣΕΙΣΜΟΙ Ιωάννης Κουκουβέλας, Σωτήριος Κοκκάλας και Βασιλική Ζυγούρη, Εκδόσεις Δίσιγμα – Έκδοση 2010 – ISBN: 978-960-9935-03-6

27 Τέλος Ενότητας