1

EnvironmentEnvironmentáálnlníí geologie geologie sylabus 3sylabus 3

Ladislav StrnadLadislav Strnad

ZEMETŘESENÍA JEHO PROJEVY NA ZEMSKÉM POVRCHU

SEISMICKÉ VLNY

CO JE PŘÍČINOU ZEMĚTŘESENÍ ?NÁHLÁ UVOLNĚNÍ (=VYROVNÁNÍ) NAPĚTÍ V HORNINÁCH

NA AKTIVNÍCH ROZHRANÍCH (SUBDUKČNÍ ZÓNY, VELKÉZLOMY, PŘESMYKY, HORIZ. POSUNY..AJ.)

VYVOLÁVÁ ZEMĚTŘESNÉ VLNY; CO JE TO ?

Primární vlny (téžpodélné vlny) Vp

Sekundární vlny (též příčné vlny) Vs

Ze změn v rychlosti šířeníseismických vln je možno odhalit některá důležitározhraní v Zemském nitru (hustotní i chemická)

EPICENTRUM

OHNISKO

X –X0 KM POD POVRCHEM

Směr šíření seismických vln od ohniska

Zlomová plocha aktivovaná během uvolnění napětí v ohnisku (zlom s poklesem)

ZEMĚTŘESENÍ vs. Pohyby zemských desek

KDE VŠUDE MUŽE DOJÍT K PROJEVŮM ZEMĚTŘESENÍ

Všude kde se stýkají zemské desky nebo naopak zemská kůra vzniká,

Je úzce spjato s vulkanickou činností

Slabší otřesy se mohou projevit též např. při svahových pohybech, sesuvech půdy

Lokální důlní otřesy jsou spojené s činností člověka v podzemí, též mohou mít katastrofální následky

ZPRAVIDLA NEJNIČIVĚJŠÍ

2

SEISMOGRAF –PŘÍSTROJ ZAZNAMENÁVAJÍCÍINTENZITU ZEMĚTŘESNÝCH VLN

V současné době existují celé sítě seismických stanic s velmi citlivými přístroji.

Zdroj: wikipedia.com

VLNA TSUNAMI 26.12. 2004Indonésie

Otevřený oceán – až 700 km/hvýška vlny dm

V zálivu, u břehu < 50 km/hvýška až X0 m!

Sekundárníprojev zemětřesenív oceánu

Monitoring Tsunamidnes pomocí družic a systému GPS

San Francisco Bay Area earthquake (CA, USA), 1989112.2 PJ26.8 megatons6.9

Northridge earthquake (CA, USA), 199467.9 PJ16.2 megatons6.7

Rhodes (Greece), 2008L´Aquila – Itálie 200923.5 PJ5.6 megatons6.5

Double Spring Flat earthquake (NV, USA), 19944.2 PJ1 megaton6.0

Little Skull Mtn. earthquake (NV, USA), 1992Alum Rock earthquake (CA, USA), 2007747.6 TJ178 kilotons5.5

2008 Chino Hills earthquake (Los Angeles, United States)625 TJ150 kilotons5.4

Nagasaki 1945 – atomový výbuch134.4 TJ32 kilotons5.0

23.5 TJ5.6 kilotons4.5

Nejmenší atomový výbuch4.2 TJ1 kiloton4.0

Černobylská katastrofa 1986747.6 GJ178 metric tons3.5

Nejúčinější konvenční bomby (např. vakuové bomby)134.4 GJ32 metric tons3.0

23.5 GJ5.6 metric tons2.5

Moderní konvenční bomby4.2 GJ1 metric ton2.0

První konvenční bomby747.6 MJ178 kg 1.5

134.4 MJ32 kg 1.0

Ruční granát23.5 MJ5.6 kg 0.5

4.2 MJ1 kg0.0

PříkladEnergetický ekvivalentEkvivalent TNTRichterova

stupnice

Richterova stupnice síly zemětřesení PříkladEnergetický ekvivalentEkvivalent TNTRichterova

stupnice

Dopad kosmického tělesa v oblasti dnešního Yucatánu (před 65 mil. lety) Celoplanetární kataklyzma

Změna klimatu, ovlivnění vývojových řad živých organismů ve vodě i na souši

5x1030 ergs = 500 ZJ

108 megatons = 100 teratons13.0

V lidské historii dosud nezaznamenáno4.2 ZJ1 teraton10.0

Valdivia earthquake (Chile), 1960 (251 ZJ in this case)747.6 EJ178 gigatons9.5

Indian Ocean earthquake, 2004 (40 ZJ in this case)477 EJ114 gigatons9.3

Anchorage earthquake (AK, USA), 1964379.7 EJ90.7 gigatons9.2

Lisabon 1755 (Portugalsko) desítky tisíc mrtvých po úderu vlny TSUNAMI

Dosud nejsilnější pozorované zemětřesení v Evropě134.4 EJ32 gigatons9.0

Sumatra earthquake (Indonesia), 200723.5 EJ5.6 gigatons8.5

Toba eruption 75,000 years ago; which, according to the Toba catastrophetheory, affected modern human evolution

San Francisco earthquake (CA, USA), 1906México City earthquake (Mexico), 1985

Gujarat earthquake (India), 2001Chincha Alta earthquake (Peru), 2007

Sichuan earthquake (China), 2008 (initial estimate: 7.8)

4.2 EJ1 gigaton8.0

TjanShan earthquake (China), 1976 (extrémní oběti na životech ca 500 000)2.4 EJ600 megatons7.8

Kashmir earthquake (Pakistan), 2005Antofagasta earthquake (Chile), 2007747.6 PJ178 megatons7.5

Car bomba 1961 (Rusko) – největší termonukleární exploze a zároveňNejsilnější výbuch provedený člověkem v historii210 PJ50 megatons7.1

Java earthquake (Indonesia), 2009134.4 PJ32 megatons7.0

KÓBE 1995

Japonské ostrovySeismicky velmi aktivní zóna

Menší otřesy jsou prakticky na denním pořádku

Styk tří zemských desek !

Zdroj: wikipedia.com

L´Aquila 5.-6.dubna 2009

Itálie

Oblast styku africké a evropské desky

Zdroj: wikipedia.com

3

Chebsko - 3,9 Richter. (říjen 2008)

NEJINTENZIVNĚJŠÍ PROJEVY ZEMĚTŘESENÍ V ČR

1. CHEBSKÁ PÁNEV –OBLAST Cheb - Františkovy Lázně - Kraslice(nejmladší projevy vulkanické činnosti)

2. Hronovsko-poříčská porucha

ZA POSLEDNÍCH 100 LET nepozorovány otřesy silnější než 5 (RŠ)

Zdroj: ÚÚG

• Vulkanická aktivita a její produkty• Hlavní centra na Zemi v současnosti• Souvislost se zemětřesením• Postvulkanická činnost /geotermální energie• Vulkanická aktivita na území ČR v historii

VULKANIZMUS A SOPEČNÁ ČINNOST

Vulkanismus

Za vulkanizmus se považujívšechny povrchové projevy magmatické aktivity (např. pronikání magmatu na povrch = láva; různé exploze plynů a par spojené s magmatickou činností

S vulkanickou činností bývajíspjaty výrony horkých par a plynů, prameny termálních vod a často jí také doprovázejí menšízemětřesní (způsobené pohyby magmatu)

Foto: wikipedia

Na Zemi je v současné době cca 400 činných sopek

Sopečnou činností je přímo ohroženo mnohem méněobyvatelstva než např. zemětřesením (ca 1/10 oproti zemětřesným oblastem)

Náhlé nepředvídatelné erupce – způsobují větší škody

Dnes velké erupce mohou krátkodobě ovlivnit průměrnéteploty na Zemi a to směrem dolu (např. Mt. St. Helen, 1980)

V minulosti velmi rozsáhlá vulkanická činnost však může katastrofálně ovlivnit stav ovzduší a klimatu – a v minulosti (geologické) se tak pravděpodobně několikrát stalo

Vulkanismus se projevuje „klasickou sopečnou činností“(„kuželovitá sopka“)

nebo lineárními (riftovými) erupcemi

Krafla (Island)

Opět desková tektonika ☺ divergentní a konvergentní okraje

Vulkanismus se projevuje bud sopečnou činností nebo lineárními erupcemi

4

Základní typy vulkánů(amer. Klasif.) upravil Strnad

Lávové výlevybazalt~ 50%Lineární trhlinyRiftová erupce

Výtrysky tefryBazalt (andezit)

cca 50(-60)%Pravidelný kužel

Pyroklastický vulkán

Dacit až ryolit(>70% SiO2!)

vysoký>> 65 %

Dóm, velký úhel náběhovéhrany

Stratovulkán II

Střídánílávových výlevů a pyroklastik

andezitIntermediálnícca 60%

Kužel, střídánílávy a pyroklastik

Stratovulkán I

Lávové výlevybazaltNízký ~ 50%Plochý štít, rozsáhlázákladna

Štítový vulkán

Typ erupceHlavní typvulkanitu

Obsah SiO2TVARTyp vulkánu

Vulkanismus vs. Zemětřesení a pohyby desek

Opět známéobrázky…

Havajský typ

Stromboli

Vulcano

Pelé

Štítová sopka(Havajský typ) Rozsáhlá základna

Rozsáhlé lávovévýlevy (dobře tekoucíláva, nízká viskozita magmatu, snadný výstup

Foto: wikipedia

Mauna Kilauea

Hawai

Mauna Kea 4 205 mnm (Hawai) – největší štítová sopka na Zemi (vyšší než Mt. Everest !) celková výška od základny přes 9000 m !

- ideální podmínky pro astronomickou observatoř

Kontrolní otázka: Největší štítová sopka ve Sluneční soustavě není na Zemi, ale .. Kde?

USGSweb

Etna

StratovulkánKompozitní typ,též typ Stromboli

Střídání lávových proudůs výtrysky pyroklastického materiálu

Převážně andezitovésložení magmatu

Foto: wikipedia

Etna

Další: Fuji (Japonsko)

Mt. Pelée (Martinik)

Extrémně nebezpečný typ vulkánu !

Masivní okamžitá erupce (exploze), velmi viskózní magma vytlačí v mžiku obrovské množstvípyroklastik a sopečného popela

Po výstupu žhavého popela a plynůvystupuje velmi viskózní magma většinou ryolitového nebo dacitového složení

Stratovulkán - Typ Pelée

Další: např. Tambora, Krakatoa (Indonésie)

supermasivní exploze v roce 1815 (100 000 obětí)

5

18.5. 1980 v 8h 32minNáhlé uvolnění tlaku ve viskózním magmatu (které se nemohlo dostat na povrch) způsobilo explozi severníčásti vulkánu a tlakovou vlnu, kterásmetla vše ve výseči několika km

St. Helena vyvrhla ca 3 km3

vulkanického materiálu (pyrokl., voda, prach..)

Foto: wikipedia

Mt. St. Helens(Washington)

..o několik měsíců později

Paricutin (México)

Další: Mt. Springerville, AZ; Hverfel (Island) aj.

Většinou kontinuální (delší dobu trvající) výtrysky žhavého pyroklastického materiálu s minimálními výtoky lávy

Obvykle malé výšky, kužel max. stovky m

Typ „Cinder cone“

„Pyroklastický vulkán“

Sopka vypadá jako „hromada nasypané“ škváry

Příklady (rozdíly) v chemickém složení hlavních vulkanických hornin

5000zkáza Minoiské

civilizace (?)

19191470.př.Kr

IndonésieŘecko

KelutSantorin

10 0001783IslandLaki10 4001792JaponskoUnzen-Dake16 00079ItálieVesuv20 0001669Sicílie, ItálieEtna22 0001985KolumbieNevado del Ruiz30 0001902MartinikMont Pelée36 0001883IndonésieKrakatoa92 0001815IndonésieTambora

Počet obětíRokZeměSopka

Katastrofální erupce v historii

VULKANIZMUS V ČR ?

V SOUČASNOSTI, V MINULOSTI?

? Terciérní (Neogenní) vulkanizmus

25 – 2 mil let)České středohoří

Doupovské hory – stratovulkán !

Bazalty, trachyty, znělce (fonolity)

Nejmladší vulkán v ČR – Komorní Hůrka (okr. Cheb) 200 tis. let

Poslední projevy vulkanizmu v ČR

6

Vrcholky Českého Středohoříjsou tvořeny trachyty, fonolity a alkalickými bazalty

Hora Říp je tvořena alkalickým bazaltemFoto:wikipedia

TYPICKÉ DOPROVODNÉ A POSTVULKANICKÉ JEVYFumaroly vznikají během vulkanickéčinnosti. Unikají buď z kráteru, nebo z trhlin na povrchu lávových proudů. Vylučují se z nich NH4Cl, KCl, NaCl, Fe2O3, H3BO3 a S. Mohou být kyselé, neutrální nebo zásadité a jejich teplota kolísá mezi 250 až 1000 oC. Solfatary jsou postvulkanické výrony par a plynů, pojmenované podle Solfatary v blízkosti Neapole. Jejich teplota kolísá mezi 90 až 250 oC. Jsou složeny převážně ze sirovodíku H2S, SO2, CO2 a vodní páry. Mofety dosahují teploty 100 oC a jsou tvořeny suchým CO2. U nás se vyskytují v Chebské pánvi v rezervaci SOOS jako pozůstatek nedávnominulé vulkanickéčinnosti.

SOLFATARY GEYSIR STROKUR,

Výška 30m perioda výtrysku je cca 5 – 10 min (island)

GEYZÍRY

Povrchová voda, kteráse dostane do blízkosti mělce uloženého magmatu je ohřívána až k bodu varu, čímž je vytlačována k povrchu (rozpínavostí páry), po výtrysku stéká zpět (zároveň se tím ochlazuje) a celý jev se tak cyklicky opakuje

Další geyzíry např.:

Old Faithful - YNP (USA),

Rotorua - Nový Zéland„Klasický GEYSIR“, který dosahoval až100 m výšky, přestal chrlit v roce 2000

GEOTERMÁLNÍ ENERGIEISLAND, vulkán Krafla

Využívání termální vody (pomocí vrtů) ohřívané nehluboko uloženým magmatem

Např. ISLAND a Nový Zéland, Japonsko

Příklady vybraných tvarůvulkanitů/magmatitů

7

Příznaky předcházející erupci(hlavně u kyselejších magmat – andezity až ryolity)

v přívodním kanálu

Upraveno podle Keller 2008

Počátek novéerupce

Výstupy magmatu po otvírajících se trhlinách mohou být doprovázeny seismickými otřesy

Zpracování všech dat

Průběžnévyhodnocování

WARNING SYSTÉM – MONITORING VULKANICKÉ AKTIVITY

Satelitní monitoring

Změna chování zvířat

Dlouhodobá seismická pozorování Změna teploty termálních vod

Přímá vizuálnípozorování

STRATIGRAFICKÁ GEOLOGIE

GFEDCBA

GEOLOGICKÝ PROFIL

(„řez časovým úsekem“)

Popisuje geologické vrstvy, určuje stáří na

Základě obsahu fosilií nebo izotopovégeochronologie

Koreluje známé vrstvy s obdobnými ve světě

STRATIGRAFICKÁ TABULKA