ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΣΕΙΣΜΟΙ Ενότητα 3: Κλάδοι της Γεωλογίας των σεισμών (Μέρος 1 ο ) Ιωάννης Κουκουβέλας, Καθηγητής Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Γεωλογίας

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]

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.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Κλάδοι της Γεωλογίας των σεισμών

Δεδομένα Σεισμών- Χρονικό εύρος μεθόδων Εικόνα 1.

Οι σεισμοί είναι ανισομερώς κατανεμημένοι στο γήινο φλοιό. Σεισμικότητα και διάβρωση συνυπάρχουν με υψηλούς ρυθμούς ιζηματογένεσης (αλλαγή πορείας ή αύξηση διάβρωσης στις κοίτες ποταμών). Ισχυροί σεισμοί κοντά σε εντυπωσιακές γεωμορφές (σεισμοί που σχετίζονται με ανύψωση ή βύθιση ακτογραμμών). Σε πολλές περιπτώσεις οι αλλαγές γεωμορφών συντελούνται σε κλίμακα χρόνου ίση με τη ζωή του ανθρώπου. Οι κλάδοι και πως προέκυψαν (1)

Οι κλάδοι και πως προέκυψαν (2) Οι κινήσεις στην επιφάνεια της Γης στη διάρκεια των σεισμών (πρωτογενή και δευτερογενή φαινόμενα των σεισμών) είναι εύκολα μετρήσιμες ενώ στην περίοδο ανάμεσα σε δύο σεισμούς μετρούνται με όργανα παρατήρησης μεγάλης ακρίβειας. Οι σεισμοί επαναλαμβάνονται και ο χρόνος που μεσολαβεί ανάμεσα σε δύο σεισμούς αποτελεί μια σπουδαία παράμετρο. Για τις επιπτώσεις σεισμών (=βλάβες σε ανθρώπινες κατασκευές) ή η συμπλήρωση της ιστορικής σεισμικότητας πρέπει να αντληθούν στοιχεία καταστροφών από την αρχαιολογική έρευνα.

 Νεοτεκτονική  Σεισμοτεκτονική  Παλαιοσεισμολογία  Αρχαιοσεισμολογίας Οι κλάδοι και πως προέκυψαν (3)

Οι κινήσεις στο εσωτερικό της Γης έχουν αντίκτυπο στην κοινωνία και θα πρέπει να γίνουν κατανοητές. Οι κινήσεις στην επιφάνεια της Γης λόγω σεισμών αντιστοιχούν σε μια πολύ μικρή χρονική περίοδο της γήινης γεωλογικής ιστορίας. Άρα είναι νέες κινήσεις και αφορούν την τελευταία περίοδο εξέλιξής της. Οι σεισμοί επαναλαμβάνονται στις ίδιες περιοχές και μας βοηθούν στην κατανόηση της εξέλιξης της Γης και των καταστροφών που προκαλούν. Έτσι καθιερώθηκαν οι επιμέρους κλάδοι της τεκτονικής γεωλογίας. Οι κλάδοι θεμελιώθηκαν από διεθνείς επιτροπές και ομάδες εργασίας από τη Διεθνή Ένωση Έρευνας Τεταρτογενούς (INQUA). Νεοτεκτονικής το 1953, Σεισμοτεκτονικής το 1969 και το 1980, Παλαιοσεισμολογίας το 1982, Αρχαιοσεισμολογίας το 2002 (European Seismological Commission). Συνοψίζοντας…

Νεο τεκτονική - Σεισμο τεκτονική Καθορισμός της χρονικής περιόδου που καλύπτει το πρόθεμα νέο- γενικά δεν συμπίπτει με μια γεωλογική περίοδο. Το πρόθεμα νεο-, σε διαφορετικές περιοχές του κόσμου «εμφανίζεται» διαφορετικό και άρα και η εκκίνηση της νεοτεκτονικής διαφέρει. Τελευταίες έρευνες παραπέμπουν ότι πριν 3 εκατομμύρια χρόνια μια σειρά αλλαγών καθόρισαν τη νεοτεκτονική στην αντίστοιχη παγετώδη περίοδο. Ο χρόνος που απαιτήθηκε για τον ορισμό της Νεοτεκτονικής ήταν περίπου είκοσι χρόνια. Κυρίαρχη δυσκολία ο χρόνος του προθέματος νέο- = χρονικό παράθυρο στο οποίο μια δομή είναι ενεργή = έδρασε τουλάχιστον μια φορά. Πρακτική σημασία του εύρους της νεοτεκτονικής δομής είναι αναγκαία για να καθορίσει πιθανές εστίες μελλοντικών σεισμών. Σήμερα, υπάρχει διχογνωμία σε μικρότερη ένταση.

Obruchev (1948) μελέτη «πρόσφατων κινήσεων κατά την περίοδο του Τριτογενούς ή του Τεταρτογενούς οι οποίες καθορίζουν την τοπογραφία». Inqua 1978 «Νεοτεκτονικές ονομάζονται όλες οι κινήσεις ή παραμορφώσεις του γεωδαιτικά καθορισμένου επιπέδου αναφοράς της Γης (το οριζόντιο επίπεδο ή επίπεδο της θάλασσας όταν αναφερόμαστε σε μικρές περιοχές), οι μηχανισμοί τους, η γεωλογική τους προέλευση (ανεξάρτητα από την ηλικία σχηματισμού) και η σημασία τους στην αντιμετώπιση πρακτικών προβλημάτων που προέρχονται από αυτές ή η μελλοντική σημασία τους». Νεοτεκτονική (1)

Παυλίδης (1989) «Η Νεοτεκτονική μελετά νέες τεκτονικές δομές (κληρονομημένες ή νεο-σχηματισμένες) και γεγονότα, τα οποία έχουν συμβεί ή συνεχίζουν να συμβαίνουν σε μια συγκεκριμένη περιοχή μετά τις τελευταίες ορογενετικές διαδικασίες που έλαβαν χώρα στην περιοχή αυτή (τουλάχιστον για πρόσφατες ορογενετικές διαδικασίες) ή ακριβέστερα μετά από την τελευταία αξιοσημείωτη τεκτονική ανακατάταξη (ορογένεση) της περιοχής». Νεοτεκτονική (2)

Η θεμελίωση της Σεισμοτεκτονικής προέκυψε από παραλλαγές του ορισμού της Νεοτεκτονικής Αμερικανική σχολή «Νεοτεκτονική = μελέτη κινήσεων που αναμένεται να λάβουν χώρα σε χρονικό διάστημα το οποίο θα επηρεάσει την κοινωνία». Αγγλική σχολή «δομές ενεργές στο διάστημα που πέρασε από την τελευταία κύρια, σε παγκόσμια κλίμακα, τεκτονική ανακατάταξη». Η έναρξη της περιόδου ενδιαφέροντος για την κατανόηση των σεισμών θεωρείται ως σύγχρονη με την εμφάνιση του σύγχρονου πεδίου των τάσεων = διαμόρφωση ορίων και κινήσεων πλακών στο σημείο που τα βρίσκουμε σήμερα. Σύνδεση της γεωλογικής ερμηνείας των σεισμών με τη γεωτεκτονική θέση. Νεοτεκτονική (3)

Οι κινήσεις χωρίζονται σε : στιγμιαίες (συν-σεισμικές), χρόνια (ενόργανες καταγραφές σεισμών ή γεωδαιτικών δικτύων), ( Ολοκαινική περιόδου), (Πλειστοκαινική περίοδος) κινήσεις διάρκειας 10 7 χρόνια ενδογενείς και εξωγενείς διεργασίες (γεωμορφολογικά δεδομένα παγετώδεις και μεσο-παγετώδεις περίοδοι). Στον ορισμό αυτό δεν υπάρχει περιορισμός για το πόσο παλιά είναι μια δομή. Νεοτεκτονική (4)

Ο κλάδος της γεωλογίας που μελετά τις σχέσεις μεταξύ σεισμών και ενεργού τεκτονικής παραμόρφωσης μιας περιοχής και των ρηγμάτων που την τέμνουν. Επιδίωξη της σεισμοτεκτονικής είναι να αποδείξει σε ποια από τα ρήγματα μιας περιοχής γίνονται οι σεισμοί που εκδηλώνονται σ’ αυτήν. Βασίζεται στην τεκτονική της περιοχής, τις ενόργανες καταγραφές, την ιστορική σεισμικότητα και τη γεωμορφολογία. Στόχος εκτίμηση σεισμικής επικινδυνότητας. Σεισμοτεκτονική (1)

Σεισμοτεκτονική (2) Εικόνα 3.

Παλαιοσεισμολογία (1) Η λεπτομερής ανάλυση των ρηγμάτων ως σεισμικές πηγές συνεισφέρει περισσότερο από κάθε άλλη γεωλογική ανάλυση στον προσδιορισμό της σεισμικής επικινδυνότητας. Για την αναγνώριση αλλά κυρίως για την ποσοτικοποίηση και την απόλυτη χρονολόγηση των σεισμών κοντά στα ρήγματα αναπτύχθηκε ο κλάδος της Παλαιοσεισμολογίας.

Παλαιοσεισμολογία «έρευνα των γεωλογικών και γεωμορφολογικών ενδείξεων απολιθωμένων σεισμικών γεγονότων» ή η «μελέτη των προϊστορικών σεισμών και κυρίως της θέσης τους, του χρόνου που έγιναν και του μεγέθους τους». Η Παλαιοσεισμολογία δρα ανεξάρτητα και συμπληρωματικά στην ενόργανη ή ιστορική σεισμικότητα, προσδιορίζει μέγεθος και χρόνο μεγάλων προϊστορικών σεισμών που είναι αδύνατο να καταγραφούν με οποιαδήποτε άλλη μέθοδο. Αρχή της: μεγάλοι σεισμοί που σχετίζονται με ενεργά ρήγματα αποτυπώνονται στα σύγχρονα ιζήματα, στο υπόβαθρο καθώς και στα μορφοτεκτονικά χαρακτηριστικά των ρηξιγενών πρανών. Παλαιοσεισμολογία (2)

Setting the problem Οι γεωλόγοι- παλαιοσεισμολόγοι αναγνωρίζουν προϊστορικούς σεισμούς που προκαλούν μετατοπίσεις στην επιφάνεια της Γης ή θαμμένα ρήγματα. Η «κινητήρια δύναμη» είναι η ανάγκη της κοινωνίας για εκτίμηση της πιθανότητας να συμβούν σεισμοί στο άμεσο μέλλον. Η παλαιοσεισμολογία αναπτύχθηκε επίσης εξ’ αιτίας μιας σειράς λόγων: Αναξιόπιστοι και ελλιπείς κατάλογοι ιστορικής σεισμικότητας. Παλαιοσεισμολογία (3)

Παλαιοσεισμολογία (4) ΚΑΤΑΛΟΓΟΙ ΙΣΤΟΡΙΚΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΟΤΗΤΑΣ Στοιχεία για λίγους αιώνες πριν από σήμερα. Η μόνη πηγή πληροφοριών για παλιούς σεισμούς. Μετά από ισχυρούς σεισμούς διαπιστώνεται ότι λείπουν καταγραφές ή υπήρχε μια καταγραφή ή δύσκολα αποδίδονται σεισμοί σε ρήγμα.

ΑΙΤΙΑ Ο χρόνος επανάληψης > του χρόνου εποικισμού ή εκδήλωσης σεισμού σε ακατοίκητη περιοχή, π.χ. σεισμοί στη ζώνη Wasatch ΗΠΑ χρόνος επανάληψης σεισμών (>6.5 Μ) τριπλάσιος (400 ± 60 χρόνια) της περιόδου εποικισμού (~145 χρόνια). Σε περιοχές όπου η ιστορική σεισμικότητα αφορά αρκετούς αιώνες, π.χ. Κίνα, Μέση Ανατολή, Ιταλία και Ελλάδα, στους καταλόγους υπάρχουν κενά. Παλαιοσεισμολογία (5)

Η αναγνώριση όλων των ενεργών ρηξιγενών ζωνών της περιοχής και ο συσχετισμός των ισχυρών σεισμών με τα ρήγματα μιας περιοχής όπως προαναφέρθηκε είναι εξαιρετικά δύσκολος με βάση την ιστορική σεισμικότητα. Επίσης, για ένα ρήγμα με γεωλογική ιστορία εκατομμυρίων ετών ακόμα και μια καταγραφή 3000 χρόνων καλύπτει μικρό ποσοστό της εξέλιξης του. Οι δυσκολίες ανάλυσης ιστορικών σεισμών μειώνονται με την παλαιοσεισμολογία επειδή η μέθοδος έχει την ικανότητα να ξεπερνά τους χρονικούς περιορισμούς της ενόργανης ανάλυσης σεισμών ή τα κενά στις ιστορικές πηγές. Παλαιοσεισμολογία (6)

Η παλαιοσεισμολογία επικεντρώνεται στα ρήγματα όπου οι προκαλούμενες μόνιμες και αναγνωρίσιμες παραμορφώσεις έχουν τη μεγαλύτερη ένταση και συσχετίζονται εύκολα με την πηγή. Η μέθοδος έχει όρια ανάλυσης που σχετίζονται με το μέγεθος του σεισμού. Η παλαιοσεισμολογική έρευνα υλοποιείται σε τεχνητές ή φυσικές εκσκαφές κοντά ή εκατέρωθεν του ίχνους ενός ρήγματος. Η παλαιοσεισμολογία προϋποθέτει ότι ένα ενεργό ρήγμα σχετίζεται με συγκρίσιμα από άποψη μεγέθους, επαναλαμβανόμενους για χιλιάδες ή δεκάδες χιλιάδες χρόνια σεισμούς που προκαλούν μετατόπιση της επιφάνειας της Γης. Παλαιοσεισμολογία (7)

Παλαιοσεισμολογία (5) Εικόνα 4.

Η μετατόπιση εξαρτάται από τον τύπο του ρήγματος, το ρυθμό ολίσθησής του και τη συχνότητα εκδήλωσης των σεισμών. Ακόμα και αν μερικώς κάποια από αυτά τα φαινόμενα έχουν αλλοιωθεί από κλιματικές ή/και ανθρωπογενείς διεργασίες, η δράση του ρήγματος στο παρελθόν αναγνωρίζεται σε τεχνητές εκσκαφές. Μια παλαιοσεισμολογική εκσκαφή εμφανίζει μεγαλύτερες πιθανότητες επιτυχίας όταν διανοιχτεί αμέσως μετά την εκδήλωση ενός σεισμού και όταν το ρήγμα έχει μετατοπίσει την επιφάνεια της Γης. Παλαιοσεισμολογία (8)

Εικόνα 5.

Σημείωμα Αναφοράς Copyright, Πανεπιστήμιο Πατρών, Ιωάννης Κουκουβέλας, Σωτήριος Κοκκάλας και Βασιλική Ζυγούρη. «Γεωλογία και Σεισμοί». Έκδοση: 1.0. Πάτρα Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση:

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:

Τέλος Ενότητας