ZNANSTVENIK HRVOJE TKALČIĆ: Otkud tutnjava i podrhtavanje nakon velikog potresa u Zagrebu

Vodeći svjetski geofizičar, naš prof. Hrvoje Tkalčić, za koge se kaže kako zna o potresima više od ikoga, ovaj je put pojašnjava što je sve to zadesilo Zagreb i njegove žitelje i zašto se nastavlja ritam – tutnjava, podrhtavanje, tutnjava.

U svojoj objavi na Facebooku prof. Tkalčić kaže:

Kakva godina za građane Zagreba i okolice! Nakon što ih je potres dobro uzdrmao, nemirna Zemlja im već tri tjedna naknadnim podrhtavanjem strpljenje i živce stavlja na kušnju. Kao da ih je netko prisilno i bez upozorenja gurnuo u veliki prirodni laboratorij. Postali su tako ovih dana ne samo svjedocima naknadnih potresa koji su uslijedili u velikom broju nakon glavnog potresa, nego i interesantnih fenomena poput osjećaja laganog podrhtavanja, zvuka tutnjave, grmljavine i udaljenih eksplozija. I dok naknadni potresi još ne jenjavaju, čitam na stranicama Geofizika Uživo sa zanimanjem kakve sve nesvakidašnje pojave bilježe i primjećuju građani, od kojih mnogi još spavaju u obući. Mnogi se javljaju s pitanjima, što je motiviralo i ovaj post, jer nemojte mi zamjeriti, ne mogu svima odgovoriti pojedinačno.

Prije svega, znam da sve zanima do kada će naknadni potresi trajati. Više puta je rečeno da to može potrajati tjednima, mjesecima, pa čak i dulje razdoblje nakon glavnog potresa. To znamo iz proučavanja mnogih prijašnjih potresa koji su se dogodili na raznim stranama svijeta, u različitim tektonskim uvjetima. Naknadni manji potresi nastaju blizu žarišta (hipocentra) glavnog potresa, uglavnom na rasjednoj plohi ispod Zemlje na kojoj se dogodio glavni potres ili na drugim susjednim rasjednim plohama blizu žarišta. To je zbog toga što se podzemna arhitektura stijena “privikava” na novonastale uvjete i preraspodjelu tlaka u Zemljinoj unutrašnjosti koja je nastala nakon glavnog potresa, ako to možemo tako slikovito opisati. Zbog čega postoje sile i tlakovi u Zemljinoj unutrašnjosti, objasnio sam u jednom od prijašnjih tekstova kada sam pisao o tektonici ploča, te postojanju mikroploča i manjih tektonskih jedinica.

Naknadnih potresa zabilježenih instrumentalno može biti na stotine, pa čak i na tisuće, no njihova učestalost smanjuje se vremenom prema zakonu koji nam je poznat, a zove se Omorijev zakon. Prema njemu, učestalost potresa smanjuje se obrnuto proporcionalno vremenu koje protekne nakon potresa. To znači, pojednostavljeno, da će šansa da se naknadni potres dogodi drugoga dana biti dva puta manja nego prvoga dana, a desetoga dana deset puta manja od one prvoga dana. To je relacija do koje se došlo empirijskim putem, dakle promatranjem velikog broja potresa, a stvarni podaci za individualne potrese se ponašaju stohastički, znači imaju i elemente nepredvidivosti, no uglavnom slijede Omorijev zakon. Određivanje lokacija i vremena naknadnih potresa važno je jer se iz njih može okarakterizirati geometrija i veličina površine dijela rasjeda na kojoj je došlo do naglog pomicanja tijekom glavnog potresa.

Već sam ranije pisao o P i S valovima, te kako locirati potrese metodom trijangulacije. Ovdje bih htio prikazati kako izgledaju seizmogrami glavnog i naknadnih potresa kad ih zabilježe osjetljivi instrumenti – seizmometri. Kako bih to bolje ilustrirao i približio, zatražio sam od Seizmološke službe u Zagrebu da mi mi ustupe podatke s dva seizmometra: jednog u neposrednoj blizini potresa, na Puntijarci, udaljenoj zračnom linijom samo 12 km od Kašine, i drugog u Morićima, na južnoj strani Vranskog jezera u blizini Pirovca, udaljnog od Kašine oko 235 km po zračnoj liniji. Seizmološka služba je bila ljubazna i podatke mi odmah ustupila, a Marija Mustać se potrudila poslati mi, osim seizmograma, i spektrograme s tih dviju seizmoloških postaja.

Na gornjem dijelu slike su 5-minutni seizmogram (prikazan zelenom linijom) i spektrogram prikazan u duginom spektru boja, oba s Puntijarke. Dok ovaj seizmogram prikazuje brzinu gibanja čestica tla u vremenskom razdoblju od oko jednu minutu prije i 4 minute nakon potresa, spektrogram prikazuje kako se mijenja jačina frekvencija valova u tom istom vremenskom razdoblju, pri čemu crveni dio spektra označava veću, a plavi manju energiju (ako se sjećate teksta o potresima na Marsu, tamo je bio prikazan sličan spektrogram). Jednostavnim riječnikom, frekvencija govori kroz koliko je ciklusa oscilacija prošla jedna čestica tla u sekundi prilikom prolaska seizmičkih valova, odnosno koliko se kresta ili dolova vala na jednom mjestu izmijenilo u jednoj sekundi. Npr. frekvencija od 10 Hertza znači da je u jednoj sekundi čestica tla zatitrala 10 puta. Ovaj će podatak možda biti koristan kasnije kad se budemo dotakli tutnjave i zvučnih efekata. Treba naglasiti da seizmički valovi nisu monokromatski (nemaju samo jednu frekvenciju), nego se energija potresa oslobodila u širokom spektru frekvencija.

Kao što možete vidjeti, P valovi koji iz žarišta potresa putuju najbrže kroz Zemlju, zabilježeni su na Puntijarci u 6 sati, 24 minute i 3 sekunde po lokalnom vremenu u Zagrebu (1 sat zaostatka za univerzalnim vremenom prikazanom na vremenskoj osi), a možda svega oko sekundu iza njih, stigli su i S valovi – sporiji od P valova, ali puno većih amplituda. Vremenski razmak između P i S valova je bio vrlo mali zbog neposredne blizine žarista potresa Puntijarci (sjetimo se ponovo primjera munje i groma i određivanja udaljenosti izvora iz serije o Mohorovičiću). Zbog blizine seizmometra žarištu potresa ovdje P i S valove zapravo i ne možemo vidjeti jasno odvojene u vremenu, ali iz seizmograma možemo lako zaključiti da je zarište jako blizu. Može se dolazak seizmičkih valova odlično vidjeti i na spektrogramu koji pokazuje da je veliki dio energije valova bio prisutan u intervalu između 0 i 25 Hz, i to u trajanju od dobrih dvadesetak i više sekundi, a nakon toga se energija postupno smanjila na višim frekvencijama i zadržala samo na najnižim.

Na donjem dijelu slike je prikazano to isto, ali za seizmogram u Morićima. Ključna razlika između ovog i seizmograma na Puntijarci je u tome da se ovdje vrlo jasno mogu vidjeti dolasci P i S valova. Od oka, S valovi stižu oko 26 sekundi poslije P valova. Ako je prosječna brzina P valova kroz Zemlju bila 6 km/s, a prosječna brzina S valova oko 3.6 km/s (brzina S valova obično iznosi oko 60% brzine P valova), to bi za udaljenost od 235 km značilo vrijeme putovanja od 235/6=39.1 sekundi za P valove i 235/3.6=65.2 sekundi za S valove. To odgovara vremenskoj razlici od oko 26 sekundi, a upravo to je i opaženo na slici.

Korisno je za Moriće pogledati i vrijeme prije nastupa P valova na spektrogramu. Osim tamno plave boje koja prevladava na svim frekvencijama, može se primjetiti ambijentalni šum u svijetlo plavoj boji sasvim pri dnu. Kako je bilo rano jutro, pretpostavljam da se veliki dio tog ambientalnog šuma može pripisati blizini Jadranskog mora i Vranskog jezera, bez da su mi poznati meteorološki uvjeti koji su vladali toga jutra. Ako je netko pročitao tekst prošle nedjelje u Večernjaku o ambijentalnom šumu, to je to! Dalje, vidi se da crvena boja prevladava na početku samo na frekvencijama do oko 5-6 Hertza, a u kasnijem vremenu, crvene boje ima još samo pri nižim frekvencijama. Osnovna razlika između ovoga i spektrograma na Puntijarci je da se energija pri višim frekvencijama izgubila prilikom prolaska valova kroz Zemljino podzemlje od Kašine do Morića.

No, vratimo se sada na Puntijarku i usredotočimo se na nekoliko očitih naknadnih potresa koje sam označio žutim linijama za seizmogram. Kako sada baratate i određenim stupnjem znanja o spektrogramu, možete ih vrlo lako paralelno primjetiti i na njemu. Puno su manjeg intenziteta i kraće traju. Možete primjetiti i niz drugih naknadnih potresa koje je zabilježio ovaj instrument, i sve to u prve četiri minute od glavnog potresa. Na putu do Morića, većina valova ovih naknadnih potresa izgubila je svoju energiju, tako da njihovih tragova na seizmogramu i spektrogramu ovoga instrumenta gotovo i nema.

U praksi, kada bi imali veliku gustoću seizmometara u Zagrebu i okolici, analiza naknadnih potresa bila bi kudikamo jednostavnija i preciznija. To bi rezultiralo i u boljem razumijevanju glavnog potresa, a također i boljem razumijevanju sustava rasjeda. Kako to nije slučaj, moramo se oslanjati na zapise udaljenih seizmometara na kojima su visoke frekvencije izgubljene i naknadni potresi često nezabilježeni, no za nadati se da će nakon ovoga potresa biti uložena financijska sredstva za Seizmološku službu, možda još poneki instrument, ali i za bazična istraživanja fizike potresa i strukture Zemlje ispod cijele Hrvatske.

A što je sa zvukovima i ostalim fenomenima vezanim uz glavni i naknadne potrese pročitajte u slijedećem javljanju.

[fb_pe url=”https://www.facebook.com/photo.php?fbid=872347349904383&set=a.147657062373419&type=3&theater” bottom=”30″]