SEIZMOLOŠKA MERENJA

Seizmologija je nauka o zemljotresima, a ime je dobila od grčke reči seizmos što znači potres, i logos što znači nauka. Predstavlja ogranak geofizike kao šire naučne discipline, koja se inače bavi proučavanjem svih fizičkih polja zemlje. Seizmologija izučava složene procese koji uslovljavaju pripremu i genezu zemljotresa, zatim procese stvaranja i prostiranja seizmičkih talasa kroz zemljinu unutrašnjost, tektonske procese u žarištu zemljotresa, mehaničke efekte dejstva seizmičkih talasa na tlu i građevinskim objektima itd. Seizmologija se bavi i usklađivanjem parametara seizmičkog hazarda (seizmičke opasnosti) širih regiona, zatim seizmičkom mikrorejonizacijom manjih prostora kao što su lokacije građevinskih objekata, izučavanjem mogućnosti prognoze jakih zemljotresa, stvaranjem i kretanjem cunami talasa (velikih talasa koje generišu podvodni zemljotresi) itd.

Pod dejstvom velikih pritisaka u stenskim masama Zemljine kore, najčešće izazvanih pomicanjem većih blokova (izlomljenih delova) zemljine kore, nastaje iznenadni lom stenske mase, koji je praćen elastičnim deformacijama okolnih stenskih masa, koje se zatim šire u  prostor u obliku seizmičkih talasa. Trajne deformacije (lom) stenske mase manifestuju se pojavom  raseda u steni (razlom, pukotina). Celi ovaj složeni tektonski proces naziva se zemljotres, a takva vrsta zemljotresa - tektonski zemljotres.   Mesto započinjanja procesa loma stene, odnosno geneze zemljotresa, naziva se žarište zemljotresa. Naime, žarište zemljotresa predstavlja mesto maksimalne koncentracije napona u stenama zemljine kore, u kojem nastupa začetak loma stene. Žariste zemljotresa se naziva i hipocentar, a njegova vertikalna projekcija na zemljinu površ, naziva se epicentar.

Prema načinu nastanka, razlikuju se dvije osnovne vrste zemljotresa: prirodni i vještački.

Magnituda je relativna mjera oslobođene energije u zemljotresu. Magnituda je ekvivalentna energetska mjera zemljotresa vezana za njegovo žarište, što znači da ne zavisi od dubine hipocentra.

Intenzitet zemljotresa izražava stepen površinskih efekata zemljotresa - na građevinskim objektima, tlu i ljudima.

U donjoj tabeli prikazani su osnovni elementi EMS-98 skale.

STEPEN EFEKAT ZEMLJOTRESA

I Ne osećaju ga ljudi, registruju ga samo seizmografi.

II Raeguju samo vrlo osetljive osobe u stanju mirovanja.

III Oseti ga više ljudi u unutrašnjosti zgrada.

IVU kućama ga oseti veći deo stanovnika, a na otvorenom samo pojedinci. Posuđe i prozori zveckaju. Pojedinci se bude iz sna.

VOsete ga mnogi i na otvorenom prostoru, Predmeti koji slobodno vise,Zanjišu se. Kod pojedinaca izaziva manju paniku.

VIOsete ga sve osobe i beže iz kuća. Slike padaju sa zidova. Na slabijegrađenim zgradama nastaju prva oštećenja.

VII

Nastaju rušenja delova nameštaja u stanovima. Oštećenja se javljajui na kvalitetnijim kućama: manje pukotine na zidovima. Ruše se delovidimnjaka na kućama, padaju crepovi. Na slabijim objektima su mogućaveća oštećenja.

VIIIVećina ljudi otežano ostaje na nogama. Javljaju se oštećenja na 25%kuća, neke slabije se ruše. U vlažnom tlu i na padinama javljaju se manjepukotine.

IXOpšta panika. Oko 50% kuća znatno je oštećeno, mnoge se ruše a većinaje neupotrebljiva za dalje stanovanje.

XTeška oštećenja javljaju se na oko 75% objekata, a većina njih se ruši.U tlu nastaju pukotine širine do nekoliko centimetara. Sa padina se odronjavaju stene, stvaraju se velika klizišta u tlu.

XIRuše se sve zidane zgrade. U tlu nastaju široke pukotine iz kojih prodirevoda sa peskom i muljem. Javljaju se veliki odroni.

XIINijedan veštački objekat ne može opstati. Tlo i reljef menjaju izgled,zarušavaju se jezera, dok reke menjaju svoja korita.

 Intenzitet zemljotresa na zemljinoj površi značajno zavisi od dubine žarišta zemljotresa (dublji hipocentar sa istom magnitudom znači manji intenzitet na površi tla i obrnuto), ali i od rastojanja tačke posmatranja do epicentra. Površi koje u široj oblasti epicentra obuhvataju zone sa istim stepenom dogođenog intenziteta nazivaju se izoseistama zemljotresa.

Neposredni uzročnik procesa koji dovode do nastanka tektonskih zemljotresa je kretanje tektonskih ploča zemljine kore. Pri sučeljavanju dve tektonske ploče, duž zone maksimalne koncetracije napona nastaje lom stene, formiranje raseda i dislociranje stenskih masa duž rasedne ravni. Distribucija postojećeg naponskog polja u stenama u trenutku događanja zemljotresa uslovljava karakterističan oblik primarnog longitudinalnog seizmičkog talasa. Naponsko stanje u stenama može biti dvojako: stanje kompresije (sabijanje) ili dilatacije (istezanje). Celokupna zona žarišta, u trenutku neposredno pre zemljotresa, polarisana je u 4 prostorna kvadranta sa ta dva različita naponska stanja. Prvi nailasci longitudinalnih seizmičkih talasa na seizmološku stanicu, koji u trenutku formiranja rasedne ravni napuštaju žariste zemljotresa, nose informaciju o tipu napona u tom dijelu žarišta. Na osnovu podataka o prostornom položaju seizmoloških stanica, sa kojih su prikupljeni podaci o polaritetu primarne faze longitudinalnih talasa u odnosu na epicentar, vrši se projektovanje tog relativnog položaja stanica – u funkciji azimuta stanice i tzv. ugla emergencije, na donju jediničnu polusferu u žarištu.

Subdukcija predstavlja proces podvlačenja jednog dijela Zemljine kore pod drugi dio. Pudvučeni dio kore lagano tone u tzv. Zemljin omotač (omotač zemljinog jezgra) dostižući dubine od nekoliko stotina kilometara.

U instrumentalnoj tehnici za registrovanje zemljotresa izdvajaju se dva standardna tipa seizmoloških uređaja: seizmografi i akcelerografi. Seizmografi   predstavljaju fundamentalne seizmološke registracione instrumente, pomoću kojih se mehanički efekat seizmičkih talasa zemljotresa na tlu, pretvara u elektromagnetskom seizmometru u indukovan električni napon. Ovaj napon se zatim registruje na odgovarajućem rekorderu (tzv. helikorderu) u vidu ekvivalentnog kontinualnog grafičkog (analognog) zapisa, koji se naziva seizmogram.  U savremenoj seizmološkoj praksi registrovanje seizmograma se vrši u vidu ekvivalentnog magnetskog digitalnog zapisa, koji se dalje koristi za automatsku obradu na računaru. Zavisno od načina transformisanja mehaničkih vibracija tla u seizmometru , moguće je registrovati apsolutnu vrednost pomeranja tla ispod seizmometra  ili (što je danas češći slučaj) brzinu oscilovanja tla. Postoji veći broj tipova seizmografa - zavisno od principa transformisanja mehaničkih vibracija tla u instrumentalno merljivi parametar: mehanički tip, elektromagnetski, piezoelektrični, kapacitivni i sl.

Generalno posmatrano postoje dva tipa seizmičkih talasa: zapreminski, koji se prostiru kroz celu zemljinu unutrašnjost i površinski, koji se prostiru kroz plitak sloj pri slobodnoj zemljinoj površi. Zapreminski talasi prostiru se brže od površinskih a manifestuju se kao dva tipa - longitudinalni i transverzalni. Longitudinalni talasi imaju  73 % veću brzinu prostiranja od transverzalnih i označavaju se kao primarni (P) talasi, dok se transverzalni talasi označavaju kao sekundarni (S) talasi. Oba talasa uzrokuju da čestice u posmatranom telu osciluju oko njihovog položaja ravnoteže, ali su ta oscilovanja različita. Za vreme prolaženja longitudinalnih talasa čestice sredine osciluju u pravcu prostiranja talasa, analogno akustičnim oscilacijama. U slučaju nailaska transverzalnih talasa, čestice sredine osciluju u ravni upravnoj na pravac prostiranja talasa, analogno prostiranju svjetlosti ili elektromagnetnim talasima. Zahvaljujući ovim osobinama, longitudinalni talasi prilikom prostiranja kroz materiju mijenjaju njen oblik i zapreminu, a time i gustinu, dok prilikom prolaska transverzalnih talasa ne dolazi do promene zapremine materije, već se jedino menja njen oblik. Više različitih tipova seizmičkih talasa registruje se na seizmogramima. Oni se mogu raspoznati, jer je svaki okarakterisan posebnom brzinom, različitim putanjama ili određenim pravcem oscilovanja u odnosu na pravac prostiranja talasa. Pri opštoj analizi seizmograma razmatraju se samo longitudinalni i transverzalni talasi. Međutim, postoje dva

tipa površinskih talasa koji se često javljaju kod udaljenijih zemljotresa. Oni su po istraživačima koji su ih prvi analizirali i opisali, nazvani Laveovi (Love) i Rejlijevi (Rayleigh) talasi.

Laveov talas  je poseban tip transverzalnog talasa kod koga se oscilacije vrše u horizontalnoj ravni, upravno na pravac prostiranja talasa, dok je   Rejlijev talas kombinacija longitudinalnog i transverzalnog talasa kod koga se oscilacije vrše u ravni upravnoj na površinu, a paralelnoj pravcu prostiranja. Rejlijevi talasi obično imaju najveće amplitude na vertikalnim komponentama zapisa, dok su Laveovi talasi najbolje registrovani na horizontalnim komponentama seizmograma. U pogledu brzina prostiranja i jedni i drugi talasi su sporiji od zapreminskih talasa, pri čemu se Laveovi talasi prostiru brže od Rejlijevih. Znači, u analizi seizmičkih talasa stvorenih zemljotresom na relativno malim epicentralnim rastojanjima (do 1.000 km) posebna pažnja se posvećuje zapreminskim talasima, a na većim rastojanjima i površinskim talasima oba tipa, kao osnovnim fazama, ali takođe i brojnim produktima ovih talasa, stvorenim u procesima reflektovanja i refraktovanja na granicama različitih elastičnih sredina u zemljinoj kori i dubljoj unutrašnjosti. Izrazita kompleksnost strukturne građe zemljine kore na području bivše Jugoslavije, a posebno u zoni spoljašnjih i unutrašnjih Dinarida, predstavlja osnovni uzrok generisanja vrlo složenih seizmičkih talasnih formi pri dejstvu zemljotresa, koje su zatim multiplikovane u složenim tektonskim uslovima. Zavisno od mjesta nastanka  zemljotresa, odnosno od položaja žarišta u zemljinoj kori, kao i od pravca kretanja registrovanih seizmičkih talasa, možemo generalno zaključiti da su kod bliskih i lokalnih zemljotresa (do epicentralnih rastojanja od oko 1.100 km), na području Jugoslavije dominantni direktni ili refraktovani longitudinalni i transverzalni talasi vezani za granitski sloj (tzv. Pg i Sg faze talasa), i refraktovani zapreminski talasi na Mohorovičićevom diskontinuitetu (tzv. Pn i Sn faze). Rezultati istraživanja ukazuju takođe da su na ovom području refraktovani seizmički talasi na bazaltnom sloju (tzv. Pb i Sb faze) najčešće slabo izraženi. Kod zemljotresa sa hipocentom u zemljinoj kori, kao primarne faze zapreminskih talasa, pored Pg i Sg, registrovaćemo Pn i Sn faze longitudinalnih i transverzalnih talasa, respektivno - sve do epicentralnih rastojanja od oko 10 lučnih stepeni (1°=111.195 km). Nakon ovog rastojanja, na zemljinu površ prvi počinju da stižu tzv. P i S talasi, odnosno longitudinalni i transverzalni talasi koji su dio svog puta od hipocentra do seizmološke stanice prešli kroz zonu ispod Mohorovičićevog diskontinuiteta, odnosno kroz gornji dio zemljinog spoljašnjeg omotača. Seizmički talasi koji se registruju na rastojanjima većim od 10 lučnih stepeni nazivaju se teleseizmima. Seizmogrami teleseizama registrovanih Mrežom seizmoloških stanica Crne Gore predstavljaju složenu seizmičku sliku tektonskih i dinamičkih odnosa koji vladaju u unutrašnjosti zemlje saglasano dinamičkim karakteristikama seizmičkih sredina kroz koje se talasi prostiru. Interpretacijom registrovanih seizmograma, moguće je utvrditi zakonitosti prostiranja seizmičkih talasa u unutrašnjosti zemlje, odnosno strukturnu građu zemljine kore i njene dublje unutrašnjosti.