Cum şi de ce se produc cutremurele de pământ

Cele mai devastatoare cutremure din lume se produc la joncţiunea a două plăci tectonice convergente, în momentul în care una dintre acestea alunecă sub cealaltă, prin procesul de subducţie. O echipă de cercetatori, condusă de Teh-Ru Alex Song, de la Institutul Carnegie din Statele Unite (Departamentul pentru Magnetism Terestru) a descoperit în premieră ca invelişul de la vârful acestor plăci coincide cu zonele în care se produc seisme de intensitate mică sau
unde au loc activităţi telurice non-vulcanice, care sunt concentrate în zone cu temperaturi de peste 450 de grade Celsius.

Potrivit unui studiu publicat în revista "Science", cutremurele de intensitate mică, asa-numitele seisme "tăcute", durează zile, săptămâni sau chiar luni de zile, până când eliberează întreaga energie, în vreme ce cutremurele majore nu ţin mai mult de câteva zeci de secunde şi rar depăsesc un minut. De pildă, cutremurul din San Francisco din 1906 a durat 40 de secunde, iar cel din Alaska din 24 ianuarie 1964 a ţinut peste 7 minute. Multe cutremure
produc o mişcare a solului asemănătoare cu legănatul unui vapor. În funcţie de intensitatea cutremurului, solul este mişcat în valuri fine
sau smucit cu putere.

Pentru realizarea acestui nou studiu, oamenii de ştiinţă au analizat informaţiile adunate timp de 20 ani de activitate seismică în sudul Mexicului, unde placa tectonică denumită Cocos a alunecat sub placa nord-americană. "Putem afla multe amănunte despre structura pământului, în funcţie de viteza, puterea şi interferenţele diferitelor unde seismice" – a explicat Song, care a adăugat că, în mod normal, undele P sunt cele mai rapide. Acest tip de unde, denumite
şi unde de comprimare, se propagă cu o viteză de aproximativ 1 până la 5 mile pe secundă (1.6 până la 8 kilometri/secundă), depinzând de materialul prin care se deplasează. Ele pot traversa substanţe solide, lichide şi gazoase şi astfel pot pătrunde prin scoarţa pământului. Atunci când se deplasează prin roca, undele pun în mişcare particule minuscule de roca, înnainte şi înapoi, îndepărtându-le şi apropiindu-le, pe direcţia pe care circulă unda. De regulă, undele
seismice P ajung la suprafaţa terestră sub forma unei bufnituri bruşte.

Un al doilea tip de unde, denumite şi unde S sau unde de tăiere, ajung la suprafaţă puţin în urma undelor P. În timp ce aceste unde sunt în mişcare, ele deplasează în afară particule de rocă, împingându-le perpendicular cu calea undelor. Astfel rezultă prima perioadă de ondulare asociată cutremurelor. Spre deosebire de undele P, undele S nu se deplasează direct prin pământ. Ele circulă doar prin materiale solide, astfel încât sunt oprite de stratul lichid din interiorul pământului. De altfel, în mod constant se produc unde seismice foarte slabe care se deplasează de-a lungul planetei.

Scoarţa terestră nu este nici netedă şi nici continuă. Crăpături adânci care ajung până la mantă fragmentează litosfera în mai multe plăci tectonice. Formarea plăcilor tectonice este datorită presiunii create de curenţii magmatici din mantaua Pământului asupra scoarţei terestre. Aceştia se formează ca rezultat a ridicării magmei fierbinţi spre partea superioară a mantalei, urmând să ia locul magmei mai reci care, la rândul ei va coborî în adâncime.

Plăcile tectonice sunt mobile, ele deplasându-se pe suprafaţa mantalei cu 3-4 cm/an. În timpul deplasării plăcilor tectonice, acestea inevitabil vor întâlni alte plăci tectonice în cale. Acestea se vor ciocni iar placa mai grea va intra sub placa mai uşoară, se va afunda în mantaua Pământului şi se va topi. Acest proces se numeşte subducţie. Crăpătura scoarţei pe unde placa pătrunde în manta se numeşte fosa. Cele mai puternice cutremure din ultimul timp, Indonezia, 2004, Alaska, 1964, Chile, 1960, au avut loc în zona faliilor de subducţie. În prezent, cei mai numeroşi şi mai periculoşi şi activi vulcani de pe Terra sunt situaţi în zonele de subducţie din jurul Oceanului Pacific, cunoscute sub numele de "Centura de Foc a Pacificului".

Litosfera planetei este străbătută de aproximativ 51.500 de kilometri de zone de subducţie, iar mişcarea acestora duce la deplasări medii de 5 centimetri. Totuşi, în locurile în care marginile a două plăci se lipesc şi au loc cutremure, deplasările sunt de până la 20 de metri şi asta pe distanţe de sute de kilometri. Zona Vrancea este considerată de specialişti drept un stadiu final al unei foste zone de subducţie. Toate seismele vrâncene majore au acelaşi tip de plan de falie, orientat NE-SV. În plus, s-a constatat tendinţele de grupare a seismelor vrâncene minore către anumite adâncimi "preferate", care ar fi de circa 80 km, circa 95-100 km, circa 125 km, circa 133-136 km, şi apoi 150s/-5 km. Acest tip de adâncimi corespund cu zonele de falii vechi formate în partea "scufundată" din vechea placă subdusă formată în zona Carpaţilor Orientali, cu milioane de ani în urmă. Cele mai puternice cutremure din zona Vrancea, care au determinat şi numeroase pierderi de vieţi omeneşti, s-au înregistrat la 26 noiembrie 1802, 10 noiembrie 1940 (a avut adâncimea focarului de 122 km şi magnitudinea
de 7,4 pe scara Richter) şi 4 martie 1977 (adâncimea focarului fiind de 93 km şi magnitudinea de 7,2 pe scara Richter).

Potrivit unor cercetători, se pare că zonele de subducţie responsabile de producerea celor mai puternice cutremure sunt acelea care conţin aceste bazine cu sedimente. Recent, seismologul Mark Brandon făcea chiar o comparaţie foarte plastică: ""Fenomenul este similar cu ce i se intamplă unui borcan de maioneză ţinut în frigider. Daca mancaţi maioneza zilnic, borcanul se deschide uşor. Dar dacă rămâne mult timp nedeschis, capacul se va lipi de borcan, fiind necesară lovirea acestuia de masă. În cazul pământului, cutremurele distrug adeziunea din zona de subducţie".

Experţii pot calcula distanţa dintre orice punct de pe suprafaţa pământului şi epicentrul cutremurului, mai exact punctul unde vibraţiile îşi au originea, prin intermediul seismografului. Pe baza acestor informaţii, ei pur şi simplu notează cât timp a trecut între apariţia celor două unde iar după aceea verifică un tabel care le arată distanţa pe care undele au parcurs-o, bazându-se pe întarzierea undelor. Adunându-se aceste informaţii din trei sau mai multe puncte,
se poate localiza epicentrul, prin procesul numit trilateraţie.

Seismologii înregistrează anual în jur de cinci sute de mii de cutremure,adică un cutremur pe minut. Majoritatea acestor vibraţii rămân neobservate, fiind detectate doar de specialişti. Şocurile seismice se produc ca urmare a unor procese de fracturare şi frecare între compartimentele scoarţei terestre, în aceasta situaţie fiind eliberată o cantitate mare de energie, care se măsoară în ergi şi este utilizată pentru calcularea magnitudinii cutremurului. Magnitudinea se
măsoară cu ajutorul unei scări logaritmice, numită scara Richter, cuprinsă între 0,3 şi 9 grade.

Prin cartografierea şi observarea periodică a activităţii seismice se pot identifica zonele seismice şi frecvenţa cutremurelor, dar în present nu există nicio metodă ştiinţifică de predicţie a momentului producerii unui seism. Seismografele sunt cele mai precise aparate de avertizare a cutremurelor. O altă metodă de observare a mişcării pământului este trimiterea unor semnale de pe sateliţi la diferite staţii de recepţie terestre.

Clasificarea seismelor în functie de magnitudine:

I - Instrumental (cutremurul nu este simţit, păsările şi animalele sunt neliniştite. Înregistrat doar de seismografe) - între 1 şi 2 grade

II - Slab sesizabil (seismul este simţit numai de către puţine persoane care se găsesc în repaus, în special la etajele superioare) - între 2 şi 3 grade

III - Perceptibil (seism simţit de către unele persoane din interiorul clădirilor) - între 3 şi 4 grade

IV - Moderat (cutremurul este simţit de către mai multe persoane din interiorul clădirilor şi de unele aflate în exterior) - 4 grade

V - Serios (seismul este simţit de către aproape de toata lumea, mulţi sunt sculaţi din somn) - între 4 şi 5 grade

VI - Puternic (cutremurul este simtit de către toata lumea, mulţi se sperie şi fug din locuinţe, unele mobile grele se deplasează) - între 5 şi 6 grade

VII - Foarte puternic (cei mai mulţi oameni părăsesc locuinţele, fiind simţit şi de persoanele aflate la volan. Stricăciuni considerabile în clădiri prost construite) - 6 grade

VIII - Distructiv (casele se deplasează pe fundaţiile lor, pereţii uşori sunt aruncaţi în afară, unii pereţi de caramidă se prăbusesc) - între 6 şi 7 grade

IX - Ruinător (seismul creează panica generală, stricăciuni considerabile şi în structuri special construite, dar şi crăpături mari în teren) - 7 grade

X - Dezastruos (sunt distruse cele mai multe structuri din cărămidă şi se produc mari alunecări de teren) - între 7 şi 8 grade

XI - Foarte dezastruos (puţine clădiri din cărămidă rămân în picioare. Sunt distruse poduri. Sinele de cale ferată sunt îndoite puternic) - 8 grade

XII - Catastrofic (distrugerea este aproape totală. Obiectele sunt azvârlite în sus. Au loc modificări ale reliefului) - mai mare de 8 grade