V programu Dynamická planeta Země Strategie AV ČR vysvětlujeme a přinášíme komentáře k aktuálním významným zemětřesením
V pondělí 6. února po čtvrté hodině ráno místního času zasáhlo jihovýchodní Turecko poblíž severní hranice Sýrie zemětřesení o magnitudu 7.8. Zemětřesení spustilo sérii dotřesů a přerozdělením napětí aktivovalo i sousední větev Východoanatolského zlomu, což vyústilo v další silné zemětřesení o magnitudu 7.5. Ukazuje to na úzkou provázanost zlomových systémů. Seismické vlny dorazily během několika minut i k seismickým stanicím v České republice. Předpovědět přesné místo, velikost a čas budoucího zemětřesení nelze, lze před ním maximálně varovat v řádu několika málo sekund. Dlouhodobé výzkumy a analýza dat také umožňují stanovit seismické ohrožení a následně i riziko. Zasažená část Turecka patří k rizikovým kvůli kombinaci vysoké pravděpodobnosti výskytu zemětřesení, hustotě obyvatel a nedostatečně odolné výstavbě.
Červená barevná škála ukazuje míru seismického ohrožení. Seismické ohrožení pracuje se znalostí geologie a tektoniky a vyjadřuje pravděpodobnost, že se v oblasti vyskytnou otřesy o určité síle. Čím sytější červená, tím silnější otřesy půdy zde mohou být. Tyto predikce se pak zohledňují v národních stavebních předpisech.
Červené linie jsou aktivní zlomy. Kruhy znázorňují epicentra zemětřesení za posledních tisíc let (1000-2014), tj. včetně epicenter odhadnutých z historických pramenů. Dvojice zelených kruhů označuje dva největší otřesy z 6. 2. 2023. Špičkové horizontální zrychlení půdy jsou přeneseně otřesy půdy. Mapa seismického ohrožení pro Turecko zobrazuje odhadnutou úroveň otřesů půdy (tj. špičkové horizontální zrychlení půdy), která má 10% pravděpodobnost překročení v následujících 50 letech, což odpovídá průměrnému opakování takových otřesů každých 475 let.
(Zdroj: Danciu et al 2021,EFEHR Technical Report 001, v1.0.0, https://doi.org/10.12686/a15.)
Seismické riziko kombinuje výpočty seismického ohrožení s informacemi o tom, kolik lidí na daném místě žije, stabilitu budov a infrastruktury. Čím vyšší riziko, tím ničivější dopad potenciálního zemětřesení v dané oblasti můžeme očekávat. Část Turecka zasažená otřesy zkraje února se nachází v oblasti vysokého rizika, bohužel tomu odpovídá i dosavadní bilance tohoto zemětřesení.
(Zdroj: Crowley H., et al. 2021, EFEHR Technical Report 002, V1.0.1, https://doi.org/10.7414/EUC-EFEHR-TR002-ESRM20)
Časová posloupnost zemětřesení v Turecku
Dotřesové sekvence jsou zpravidla menší zemětřesení, které často následují po větším zemětřesení v téže oblasti. Tato aktivita může trvat několik měsíců i roků, ovšem síla a frekvence se postupně snižují.
Ze seismologického pohledu je zajímavá zejména aktivace severního segmentu zlomu v návaznosti na první zemětřesení, která ukazuje úzkou provázanost obou zlomových systémů a přenos napětí mezi nimi. Animace zachycuje zemětřesení a jejich magnituda v časovém období od pondělí do čtvrtečního rána, naznačeny jsou hlavní tektonické zlomy.
Aktivita začala silným zemětřesením o magnitudu 7.8 na Východoanatolském zlomu v pondělí (6. 2.) v 1:17 UTC (4:17 místního času v Turecku). To bylo následováno dotřesovou sekvencí s výrazným jevem o magnitudu 6.7 zhruba 11 minut po hlavním otřesu. V průběhu dalších 9 hodin bylo pozorováno více než 40 jevů o magnitudu větším než 4. Přeskupení napětí na zlomu a v jeho okolí zapříčinilo vznik dalšího silného zemětřesení o magnitudu 7.5 na větvi zlomu zhruba 100 km severně od epicentra prvního jevu. I druhý silný jev byl následován početnou dotřesovou sekvencí. Do čtvrtečního rána (9. 2.) americká geologická služba (USGS) evidovala více než 150 zemětřesení o magnitudu větším než 4.
Graf ve spodní části animace zobrazuje vývoj četnosti a magnituda zemětřesení v dotřesových sekvencích. Každý jeden bod představuje zemětřesení. Dotřesové sekvence jsou obdobné jako u jiných velkých zemětřesení v podobném tektonickém prostředí a ukazují pokles jak magnituda otřesů, tak frekvence jevů v čase.
Seismické vlny vyvolané zemětřesením v Turecku putovaly do střední Evropy přibližně 6 minut. Vlny se šíří od místa vzniku všemi směry a postupně rozkmitávají prostředí, kterým procházejí. Pohyby (otřesy) půdy můžeme zaznamenat seismografem – přístrojem, kterým jsou vybaveny seismické stanice.
Trojúhelníky ukazují celkem 1406 širokopásmových seismických stanic mezinárodního projektu AdriaArray, kterého se účastní i Geofyzikální ústav AV ČR. Na mapě jsou zvýrazněny ty stanice, jejichž záznam jsme použili pro znázornění šíření seismických vln (profil). První stanice (KALB) je vzdálena 1000 km od epicentra, poslední (NKC – Nový Kostel) pak 2437 km. Červené trojúhelníky jsou permanentní stanice, zelené pak stanice dočasné, postavené v roce 2022 a 2023. Geofyzikální ústav AV ČR se projektu AdriaArray účastní 52 dočasnými stanicemi sítě MOBNET, z nichž 18 je postaveno v Bulharsku a Rumunsku a data jsou přenášena online do Prahy.
Různé vlny se šíří různými rychlostmi
21 záznamů vertikálního pohybu půdy (rychlost pohybu půdy nahoru a dolů) na širokopásmových stanicích rozprostřených podél profilu začínajícího v Bulharsku a končícího v západních Čechách. Na horizontální ose je čas od vzniku zemětřesení v sekundách. Záznamy jsou vertikálně srovnané podle vzdálenosti stanice od epicentra.
Na záznamech zachycených v různých vzdálenostech je vidět, jak se různé vlny šíří různými rychlostmi. První příchod podélných prostorových vln je srovnaný více vertikálně, tedy jejich zdánlivá rychlost šíření je vysoká – přes 8 km/s. Následuje několik dalších příchodů prostorových vln odražených a konvertovaných. Výraznější je pak okolo 4,7 km/s skupina příčných vln. Největší skupinou vln, a to jak ve výchylce, tak v trvání, jsou pak vlny povrchové, které se šíří horizontálně podél zemského povrchu a neztrácejí svoji energii tak rychle, jako vlny prostorové. Tato skupina povrchových vln se šíří ještě pomaleji než vlny příčné a záznamy ukazují, že rozdíl mezi příchodem těchto povrchových vln na první a poslední stanici je několik minut.
Povrchové vlny najdeme v rozmezí rychlostí 3,4 až 2,0 km/s. Kromě toho, že povrchové vlny přicházejí na vzdálenější stanice výrazně později, je jejich skupina na těchto stanicích také daleko delší – tomuto jevu se říká disperze. Povrchové vlny sestávají z vln o velice rozdílných vlnových délkách, a každá z nich se šíří jinou rychlostí. Díky tomu je záznam na vzdálenější stanici v čase daleko více roztažený. Nicméně i po této velké skupině vln pokračuje chaotičtější vlnění, které trvá několik hodin a stále výrazně převyšuje obvyklý seismický neklid, který je patrný jako rovná čára na začátku seismogramů před příchodem prvních vln. Záznamy jsou opravené na charakteristiku přístroje a filtrované pro periody vln v rozmezí 5 – 200 sekund. Představují tak skutečnou rychlost kmitání půdy v místě každé stanice.
(Zdroj: Geofyzikální ústav AV ČR)
Většina dnešního Turecka leží na Anatolské tektonické desce
Většina dnešního Turecka leží na Anatolské tektonické desce, která sousedí s Arabskou deskou a deskou Eurasijsou. Posuvem Arabské desky směrem k severu je Anatolská deska vytlačovaná k západu podél Východoanatolského zlomu. Tření na zlomu způsobuje hromadění napětí, které při svém náhlém uvolnění způsobuje silná zemětřesení. Zemětřesení se často na mapě zobrazuje jako bod (epicentrum). Fakticky jde o proces, který se odehrává na ploše, podél které se sousedící desky rychle posunou a uvolnění se napětí, které se zde postupně hromadilo. V případě nejsilnějšího jevu měla aktivovaná plocha rozměry přibližně 300 x 30 km. Severoanatolský zlom je v historii seismických měření aktivní více, nicméně silná zemětřesení vznikala i na Východoanatolském zlomu v blízkosti aktuálního zemětřesení z 6. 2. 2023.
Autoři: Václav Kuna, Jan Burjánek, Petr Kolínský (Geofyzikální ústav AV ČR)
V programu Dynamická planeta Země Strategie AV ČR přinášíme nové poznatky ze seismologie.
Zapojené projekty:
OpenEEW, Vývoj a testování nízkonákladového systému včasného varování před zemětřesením – Václav Kuna (Geofyzikální ústav AV ČR)
Tóny skalních věží: monitorování pomocí seismického neklidu – Jan Burjánek (Geofyzikální ústav AV ČR)
Instalace seismických stanic – Petr Kolínský (Geofyzikální ústav AV ČR) – koordinátor pro projekt AdriaArray
Monitorování pohybů a napětí na zlomech – Petra Štěpančíková (Ústav struktury a mechaniky hornin AV ČR)
