ΜΕΛΕΤΗ ΠΡΟΔΡΟΜΩΝ ΣΕΙΣΜΙΚΩΝ ΦΑΙΝΟΜΕΝΩΝ ΣΤΗΝ ΙΟΝΟΣΦΑΙΡΑ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΚΥΜΑΤΙΔΙΩΝ

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ H/Y ΤΟΜΕΑΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΜΕΛΕΤΗ ΠΡΟΔΡΟΜΩΝ ΣΕΙΣΜΙΚΩΝ ΦΑΙΝΟΜΕΝΩΝ ΣΤΗΝ ΙΟΝΟΣΦΑΙΡΑ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΚΥΜΑΤΙΔΙΩΝ Αγγελάκης Χρήστος Παπαδοπούλου Χρυσοβαλάντω Επιβλέπων: Θωμάς Δ.Ξένος, Επίκουρος Καθηγητής Α.Π.Θ. Θεσσαλονίκη, Μάιος 2007

2 Θα θέλαμε να ευχαριστήσουμε τον καθηγητή του Α.Π.Θ. κ.θωμά Ξένο για την εμπιστοσύνη που μας έδειξε με την ανάθεση της παρούσας διπλωματικής και τη γενική καθοδήγηση που μας παρείχε για την διεκπεραίωση της. Επίσης θα θέλαμε να ευχαριστήσουμε τον φοιτητή του τμήματος Γεωλογίας του Α.Π.Θ. Ευθύμη Δημάκη για την υποστήρiξη και τις πολύτιμες πληροφορίες που μας παραχώρησε. 1

3 ΠΡΟΛΟΓΟΣ 2 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Ο σεισμός είναι ένα φυσικό φαινόμενο άρρηκτα συνδεδεμένο με τη ζωή και την ιστορία της γης που εκδηλώνεται τις περισσότερες φορές, ξαφνικά και χωρίς προειδοποίηση προκαλώντας υλικές ζημιές ακόμα και απώλειες ανθρώπινων ζωών, ενώ συνήθως δεν υπάρχουν πολλά περιθώρια για προφύλαξη και δράση. Ωστόσο υπάρχουν φαινόμενα που εμφανίζονται, είτε στην επιφάνεια της γης είτε στην ατμόσφαιρα, πριν από τη σεισμική δραστηριότητα και σχετίζονται άμεσα με αυτή. Η μελέτη τους θα μπορούσε να οδηγήσει στην πρόγνωση σεισμών και στον περιορισμό των παραπάνω καταστροφών. Η εργασία αυτή εξετάζει τα πρόδρομα αυτά φαινόμενα στο ανώτερο τμήμα της ατμόσφαιρας, της ιονόσφαιρας, και ιδιαίτερα τη μεταβολή της κρίσιμής συχνότητας fof2. Το μαθηματικό εργαλείο που χρησιμοποιείται, είναι ο συνεχής μετασχηματισμός κυματιδίων, ο οποίος προσφέρεται για άντληση πληροφορίας μέσα σε χαοτικά σήματα. Τα συμπεράσματα που προκύπτουν πρέπει να ερμηνευτούν με προσοχή, καθότι η πρόγνωση σεισμών είναι ένα επιστημονικό πεδίο σε πρώιμο στάδιο με πολλές κοινωνικοπολιτικές προεκτάσεις. Απαιτείται η συνεργασία διαφόρων ερευνητικών κλάδων, για την δημιουργία ενός αποτελεσματικού μοντέλου, το οποίο και πρακτικά θα μπορέσει να χρησιμοποιηθεί ευρέως στο μέλλον. Σε αυτήν την κατεύθυνση ελπίζουμε να βοηθήσει και η παρούσα εργασία

4 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 3 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΡΟΛΟΓΟΣ ΣΕΙΣΜΟΙ ΓΕΝΙΚΑ ΠΡΟΕΛΕΥΣΗ ΣΕΙΣΜΩΝ-ΚΙΝΗΣΗ ΛΙΘΟΣΦΑΙΡΙΚΩΝ ΠΛΑΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΩΝ ΣΕΙΣΜΩΝ ΕΙΔΗ ΣΕΙΣΜΩΝ ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΣΕΙΣΜΩΝ ΔΙΑΡΚΕΙΑ ΚΑΙ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΣΕΙΣΜΩΝ ΣΕΙΣΜΟΙ ΚΑΙ ΕΛΛΑΔΙΚΟΣ ΧΩΡΟΣ ΠΡΟΓΝΩΣΗ ΣΕΙΣΜΩΝ ΜΑΚΡΟΠΡΟΘΕΣΜΗ ΠΡΟΓΝΩΣΗ ΜΕΣΟΠΡΟΘΕΣΜΗ ΠΡΟΒΛΕΨΗ ΒΡΑΧΥΠΡΟΘΕΣΜΗ ΠΡΟΓΝΩΣΗ ΦΥΣΙΚΗ ΕΡΜΗΝΕΙΑ ΤΩΝ ΠΡΟΔΡΟΜΩΝ ΦΑΙΝΟΜΕΝΩΝ ΒΡΑΧΥΠΡΟΘΕΣΜΗ ΠΡΟΓΝΩΣΗ ΣΕΙΣΜΩΝ ΜΕ ΣΕΙΣΜΟΛΟΓΙΚΑ ΔΕΔΟΜΕΝΑ ΜΑΚΡΟΣΕΙΣΜΙΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΤΩΝ ΣΕΙΣΜΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΤΩΝ ΣΕΙΣΜΩΝ ΣΤΟ ΕΔΑΦΟΣ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΤΩΝ ΣΕΙΣΜΩΝ ΣΤΟ ΝΕΡΟ ΤΗΣ ΞΗΡΑΣ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΣΕΙΣΜΩΝ ΣΤΗ ΘΑΛΑΣΣΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΤΩΝ ΣΕΙΣΜΩΝ ΣΤΙΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΩΝ ΣΕΙΣΜΩΝ ΣΤΟΥΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥΣ ΚΑΙ ΤΑ ΖΩΑ ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΜΑΚΡΟΣΕΙΣΜΙΚΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ ΙΟΝΟΣΦΑΙΡΑ ΦΟΡΤΙΣΜΕΝΑ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ ΣΤΗΝ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ: ΙΟΝΟΣΦΑΙΡΑ ΚΡΙΣΙΜΗ ΣΥΧΝΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΙΟΝΟΣΦΑΙΡΙΚΕΣ ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ ΠΡΟΔΡΟΜΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΣΤΗΝ ΙΟΝΟΣΦΑΙΡΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΤΟ ΦΥΣΙΚΟ ΜΟΝΤΕΛΟ ΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΤΟΥ ΑΝΩΜΑΛΟΥ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΠΕΔΙΟΥ ΣΤΗΝ ΙΟΝΟΣΦΑΙΡΑ ΠΕΡΙΟΧΗ ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑΣ ΤΗΣ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑΣ ΔΙΑΠΛΑΝΗΤΙΚΟ ΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΠΕΔΙΟ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΠΡΟΕΛΕΥΣΗ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΙΟΝΟΣΦΑΙΡΑ ΚΑΙ ΔΜΠ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΓΕΩΜΑΓΝΗΤΙΚΟΙ ΔΕΙΚΤΕΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ... 67

5 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΓΕΩΜΑΓΝΗΤΙΚΟΣ ΔΕΙΚΤΗΣ Κ p Kp ΚΑΙ fof ΚΥΜΑΤΙΔΙΑ-ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ ΚΥΜΑΤΙΔΙΩΝ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΕΝΤΟΠΙΣΜΟΣ ΧΡΟΝΟΥ-ΣΥΧΝΟΤΗΤΑΣ: ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ FOURIER ΜΙΚΡΟΥ ΧΡΟΝΟΥ ΚΥΜΑΤΙΔΙΑ-ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ ΚΥΜΑΤΙΔΙΩΝ (WAVELET TRANSFORM-WT) ΒΑΣΙΚΗ ΔΙΑΦΟΡΑ ΜΕΤΑΞΥ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ (Μ/Σ) ΚΥΜΑΤΙΔΙΩΝ ΚΑΙ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ FOURIER ΜΙΚΡΟΥ ΧΡΟΝΟΥ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ-ΓΕΝΙΚΑ ΔΕΔΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ ΚΥΜΑΤΙΔΙΩΝ Kp ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΣΗΜΑΝΤΙΚΟΤΗΤΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΓΕΝΙΚΕΣ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ-ΑΝΑΦΟΡΕΣ

6 1.ΣΕΙΣΜΟΙ 5 1.ΣΕΙΣΜΟΙ 1.1 ΓΕΝΙΚΑ Σεισμοί είναι οι εδαφικές κινήσεις που παράγονται όταν διαταραχτεί η Μηχανική ενέργεια των πετρωμάτων από εσωγήινα φυσικά αίτια οπότε η δυναμική ενέργεια μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια. Είναι ένα φαινόμενο το οποίο εκδηλώνεται χωρίς σαφή προειδοποίηση,δεν μπορεί να ανατραπεί και παρά την μικρή του διάρκεια μπορεί να προκαλέσει τεράστιες υλικές ζημιές με επακόλουθα σοβαρού τραυματισμούς και απώλειες ανθρώπινων ζωών. Η Ελλάδα κατέχει την πρώτη θέση στην Ευρώπη από πλευράς σεισμικότητας και την έκτη παγκοσμίως ΠΡΟΕΛΕΥΣΗ ΣΕΙΣΜΩΝ-ΚΙΝΗΣΗ ΛΙΘΟΣΦΑΙΡΙΚΩΝ ΠΛΑΚΩΝ Όπως αναφέρθηκε και παραπάνω,ο σεισμός είναι μία απότομη κίνηση ή δόνηση εκτάσεων του στερεού φλοιού της γης και προέρχεται από την μετατόπιση ρηγμάτων κάτω από την επιφάνειά της. Το στερεό ανώτερο στρώμα της γης,ο φλοιός, βρίσκεται σε συνεχόμενη αλλά αργή κίνηση. Οι συμβαίνουν όταν η τάση (πίεση) υπερβεί το όριο το οποίο τα υλικά της γης μπορούν να αντέξουν. Αυτή η κατάσταση συναντάται πιο συχνά στην περίπτωση των τεκτονικών πλακών. Ο γήινος φλοιός αποτελείται από μικρές και μεγάλες πλάκες που ολισθαίνουν πάνω σε παχύρρευστο μανδυακό υλικό πραγματοποιώντας σχετικές μεταξύ τους κινήσεις. Κάθε πλάκα δημιουργείται από ένα τμήμα του γήινου φλοιού και ένα κομμάτι του μανδύα, που αποτελεί το παχύ στρώμα θερμού πετρώματος που βρίσκεται κάτω από τον φλοιό. Αυτό το τμήμα του φλοιού καθώς και το ανώτερο τμήμα του μανδύα, οι επιστήμονες το ονομάζουν, λιθόσφαιρα Οι λιθοσφαιρικές πλάκες κινούνται αργά και συνεχόμενα πάνω στην ασθενόσφαιρα, ένα στρώμα που αποτελείται από θερμό, μαλακό πέτρωμα που βρίσκεται στον μανδύα. Καθώς οι πλάκες κινούνται, συγκλίνουν ή αποκλίνουν η μία από την άλλη. σχ.1.1 Κίνηση λιθοσφαιρικών πλακών στην ασθενόσφαιρα

7 1.ΣΕΙΣΜΟΙ 6 Κατά την σύγκλιση των λιθοσφαιρικών πλακών, η πυκνότερη από τις δύο πλάκες βυθίζεται κάτω από την άλλη μέχρις ότου λιώσει η πρώτη μέσα στο θερμό μανδυακό υλικό κι έτσι καταστρέφεται λιθοσφαιρικό υλικό. (σχ.1.2). σχ. 1.2 Σύγκλιση πλακών σχ. 1.3 Απόκλιση πλακών Κατά την απόκλιση των πλακών (απομάκρυνση της μίας από την άλλη) το θερμό ασθενοσφαιρικό υλικό βγαίνει στην επιφάνεια, ψύχεται και στερεοποιείται, δημιουργώντας νέα λιθόσφαιρα κατά μήκος μιας μεγάλης υποθαλάσσιας ράχης που χαρακτηρίζεται ως μεσοωκεάνια ράχη (σχ. 1.3). Η κίνηση των πλακών παραμορφώνει το πέτρωμα κοντά στα όρια των πλακών και παράγει ζώνες ρηγμάτων γύρω από αυτές. Κατά μήκος μερικών ρηγμάτων το πέτρωμα παγιδεύεται και δεν μπορεί να ολισθήσει καθώς οι πλάκες κινούνται. Η τάση που εφαρμόζεται και στις δύο πλευρές του ρήγματος προκαλεί σπάσιμο του πετρώματος και την μετατόπιση του. Αυτή η μετατόπιση είναι που δημιουργεί τους σεισμούς. Τα σεισμικά ρήγματα που αναφέρθηκαν παραπάνω μπορεί να είναι, κανονικά, ανάστροφα και ρήγματα οριζόντιας μετατόπισης(σχ.1.4). Κανονικό χαρακτηρίζεται το ρήγμα όταν το επάνω τμήμα του ολισθαίνει προς τα κάτω και είναι αποτέλεσμα εφελκιστικής διαδικασίας. Ανάστροφο χαρακτηρίζεται το ρήγμα όταν το επάνω τμήμα του ολισθαίνει προς τα πάνω και είναι αποτέλεσμα συμπιεστικής διαδικασίας. Οριζόντιας μετατόπισης είναι το ρήγμα που τα δύο του τμήματα περιορίζονται σε πλευρικές μετακινήσεις. Ως δεξιόστροφο χαρακτηρίζεται το οριζόντιας μετατόπισης ρήγμα που το ένα του τμήμα κινείται από

8 1.ΣΕΙΣΜΟΙ 7 αριστερά προς τα δεξιά όταν παρατηρείται από το άλλο τμήμα και αριστερόστροφο στην αντίθετη περίπτωση(διατμηση). σχ.1.4 Είδη σεισμικών ρηγμάτων Σεισμικά κύματα Έχουν παρατηρηθεί σεισμοί όλων των βαθμών έντασης που γίνονται αντιληπτοί από πολύ ευαίσθητους σεισμογράφους σε ειδικούς σταθμούς. Για να καθοριστούν και να εκτιμηθούν τα αποτελέσματα των σεισμών πρέπει να καθοριστούν τα διάφορα στοιχεία, που χρησιμεύουν σαν βάση εκτίμησης. Πρώτο στοιχείο είναι η εστία ή το υπόκεντρο του σεισμού. Το σημείο,δηλαδή,της λιθόσφαιρας που ξεκινά η διάρρηξη των πετρωμάτων. Δεύτερο στοιχείο είναι το επίκεντρο του σεισμού, δηλαδή, η περιοχή της επιφάνειας της γης που βρίσκεται κάθετα πάνω από την εστία(σχ. 1.5 α). Από την εστία διαδίδονται σεισμικά κύματα, μεγάλες δηλ. ποσότητες ενέργειας σε μορφή ταλαντώσεων που απελευθερώνονται από το βίαιο σπάσιμο των πετρωμάτων λόγω του σεισμού, προς όλες τις κατευθύνσεις και ασθενούν σταδιακά. Έτσι εξηγείται γιατί όσο πιο μακριά είναι μια περιοχή από την εστία του σεισμού τόσο λιγότερο επηρεάζεται. Τα σεισμικά κύματα ανάλογα με τον τρόπο μεταφοράς τους μέσα στη γη τα χωρίζουμε σε τρεις μεγάλες κατηγορίες. Τα επιμήκη, τα εγκάρσια και τα επιφανειακά(σχ.1.5 β).

9 1.ΣΕΙΣΜΟΙ 8 Σχ.1.5(α) Τα βασικά στοιχεία σεισμών σχ.1.5 ( β) Σεισμικά κύματα Τα επιμήκη όπως και τα εγκάρσια κύματα χαρακτηρίζονται ως κύματα χώρου και διαδίδονται προς κάθε κατεύθυνση τόσο στα επιφανειακά στρώματα όσο και στον πυρήνα. Κατά την διάδοση των επιμήκων

10 1.ΣΕΙΣΜΟΙ 9 κυμάτων, τα υλικά σημεία των πετρωμάτων ταλαντώνονται κατά διεύθυνση παράλληλη προς την διεύθυνση διάδοσης του κύματος, δημιουργώντας διαδοχικά πυκνώματα και αραιώματα. Η ταχύτητα διάδοσης των κυμάτων αυτών είναι μεγαλύτερη από των εγκαρσίων, οπότε φτάνουν πρώτα σε ένα σημείο της επιφάνειας της γης και καταγράφονται πρώτα από τους σεισμογράφους. Γι αυτό τον λόγο χαρακτηρίζονται και ως πρωτεύοντα κύματα (P-πρωτεύοντα). Τα εγκάρσια χαρακτηρίζονται ως κύματα χώρου. Κατά την διάδοση τους, τα υλικά σημεία των πετρωμάτων ταλαντώνονται κάθετα κατά την διεύθυνση διάδοσης του κύματος, προκαλώντας μεταβολή στο σχήμα του πετρώματος. Το πλάτος τους είναι μεγάλο, για το λόγο αυτό προκαλούν τις περισσότερες βλάβες στις κατασκευές. Τα επιφανειακά κύματα κατά την διάδοσή τους ακολουθούν συγκεκριμένα στρώματα του επιφανειακού τμήματος της γης, δεν διαδίδονται,δηλ. προς όλες τις κατευθύνσεις όπως τα κύματα χώρου. Υπάρχουν διάφορα είδη επιφανειακών κυμάτων όπως: Love,Rayleigh και Stonley ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΩΝ ΣΕΙ ΣΜΩΝ Η αναγκαιότητα σύγκρισης ενός σεισμού με κάποιο άλλο σεισμικό συμβάν, σε άλλ ο τόπο και χρόνο, όσον αφορά στα χαρακτηριστικά του ως φυσικό φαινόμενο και τα αποτελέσματά του στη λειτουργία μιας οργανωμένης κοινωνίας, επέβαλλε την υιοθέτηση δύο διαφορετικών φυσικών ποσοτήτων, του μεγέθους και της έντασης αντίστοιχα. Το μέγεθος ενός σεισμού, εκφράζεται σε βαθμούς της κλίμακας Richter και είναι η φυσική ποσότητα που χρησιμοποιείται από τους σεισμολόγους για τη μέτρηση της σεισμικής ενέργειας που απελευθερώνεται στο σημείο που εκδηλώνεται ο σεισμός.έτσι ως σεισμός 1 ου μεγέθους χαρακτηρίζεται ο σεισμός κατά τον οποίο εκλύεται τόση ενέργεια, όση και κατά την κίνηση του εδάφους που προκαλείται από τον άνεμο, τα κύματα της θάλασσας, τα μέσα συγκοινωνίας. Ως σεισμός 2 ου μεγέθους χαρακτηρίζεται η δόνηση κατά την οποία η ενέργεια που εκλύεται είναι δέκα φορές περισσότερη από την ενέργεια 1 ου μεγέθους κ.ο.κ. Οι μεγαλύτεροι σεισμοί που πραγματοποιήθηκαν στον κόσμο μέχρι σήμερα δεν ξεπερνούν το 8.9 της κλίμακας Richter (Κολομβία-Ιαπωνία). Η ένταση του σεισμού μπορεί να εκτιμηθεί από τα αποτελέσματα που προκαλούνται στο έδαφος. Για τον χαρακτηρισμό των σεισμών ανάλογα με την έντασή τους προτάθηκαν διάφορες κλίμακες. Η κλίμακα Richter που αναφέρθηκε και παραπάνω, είναι αυτή που χρησιμοποιείται πιο πολύ και διακρίνει τους σεισμούς σε δώδεκα βαθμούς.

11 1.ΣΕΙΣΜΟΙ 10 Το αναμενόμενο τελικό αποτέλεσμα μιας σεισμικής κίνησης σε μια περιοχή(θάνατοι, υλικές ζημιές) και η αναγκαιότητα σύγκρισής του με εκείνο σε μια άλλη περιοχή οδήγησε τους επιστήμονες στην υιοθέτηση μιας ποσότητας που ονομάζεται Σεισμικός κίνδυνος. Ο σεισμικός αυτός κίνδυνος εξαρτάται από την σεισμική επικινδυνότητα της περιοχής και από την τρωτότητα των τεχνικών κατασκευών που βρίσκονται στην περιοχή ΕΙΔΗ ΣΕΙΣΜΩΝ Ανάλογα με τα αίτια που τους προκαλούν, οι σεισμοί χωρίζονται σε τρεις μεγάλες κατηγορίες(σχ.1.6): Εγκατακρημνισιγενείς:Εκδηλώνονται όταν καταρρέουν οροφές σπηλαίων που έχουν δημιουργηθεί από την υπόγεια ροή του νερού και είναι σεισμοί με μικρή καταστρεπτική ενέργεια και μικρού μεγέθους.διαρκούν τόσο χρονικό διάστημα όσο απαιτείται για την πτώση των πετρωμάτων. Επιπλέον είναι τοπικοί σεισμοί και καλύπτουν το 3% περίπου των σεισμών που πραγματοποιούνται πάνω στη γη. Ηφαιστειογενείς:Εκδηλώνονται σε περιοχές που βρίσκονται κοντά σε ενεργά ηφαίστεια κυρίως πριν και μετά από ηφαιστειακές εκρήξεις. Η αιτία που τους προκαλεί πιστεύεται ότι είναι η απελευθέρωση των αερίων του μάγματος το οποίο τροφοδοτεί τα ηφαίστεια μέσα από τους πόρους ή τις ρωγμές που φτάνουν έως την επιφάνεια της γης. Οι ηφαιστειογενείς σεισμοί καλύπτουν το 7% περίπου του συνολικού αριθμού των σεισμών που πραγματοποιούνται στον πλανήτη μας. Τεκτονικοί:Λέγονται έτσι επειδή έχουν σχέση με την τεκτονική κατασκευή της περιοχής. Προκαλούνται από δυνάμεις που ξεπερνούν τα όρια αντοχής των πετρωμάτων, με αποτέλεσμα την παραμόρφωση των στρωμάτων τους. Οι σεισμοί αυτοί έχουν συνήθως μεγάλο μέγεθος και η εστία τους μπορεί να βρίσκεται σε βάθος 700 χιλιομέτρων από την επιφάνεια της γης. Καλύπτουν περίπου το 90% των σεισμικών δονήσεων σε ολόκληρο τον κόσμο. Στην πατρίδα μας,η οποία έχει πολύ έντονο σεισμικό πρόβλημα, όλοι σχεδόν οι σεισμοί είναι τεκτονικοί εκτός από ελάχιστες εξαιρέσεις όπου οι σεισμοί είναι εγκατακπημνισιγενείς. Πάνω από την εστία του σεισμού η κίνηση είναι κατακόρυφη, ενώ καθώς απομακρυνόμαστε, η κατακόρυφη κίνηση μικραίνει και μεγαλώνει η οριζόντια. Έτσι εξηγείται, ότι εκείνος που βρίσκεται κοντά στην

12 1.ΣΕΙΣΜΟΙ 11 εστία του σεισμού θα παρατηρούσε μια κίνηση πάνω-κάτω ή αντίθετα, ενώ εκείνος που θα βρίσκονταν σε μεγάλη απόσταση από την εστία θα διαπίστωνε μία κίνηση πέρα-δώθε. σχ.1.6 Είδη σεισμών ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΣΕΙΣΜΩΝ Οι σεισμοί σε σχέση με το βάθος, την κατακόρυφη δηλαδή απόσταση του υποκέντρου από το επίκεντρο, στο οποίο εντοπίζεται η εστία του, διακρίνονται σε δύο βασικές κατηγορίες: 1. Επιφανειακοί ή αβαθείς:αν η εστία βρίσκεται σε βάθος μικρότερο από 60 χιλιόμετρα. 2. Πλουτώνειοι:αν η εστία τους βρίσκεται σε βάθος μεγαλύτερο των 60 χιλιομέτρων. Οι πλουτώνειοι διακρίνονται στους ενδιάμεσους (βάθος χιλιόμετρα) και στους βαθείς ( χιλιόμετρα). Οι στατιστικές αναφέρουν ότι το 95% των σεισμών πραγματοποιούνται σε βάθη μικρότερα από 60 χιλιόμετρα, ενώ το 5% έχουν τις εστίες τους πολύ βαθιά μέσα στη γη. Από την εκλυόμενη μέση ετήσια σεισμική ενέργεια της γης το 80% οφείλεται στους επιφανειακούς σεισμούς, ενώ το 20% στους πλουτώνειους.

13 1.ΣΕΙΣΜΟΙ ΔΙΑΡΚΕΙΑ ΚΑΙ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΣΕΙΣΜΩΝ Διάρκεια ενός σεισμού είναι το χρονικό διάστημα κατά το οποίο ο σεισμός είναι αισθητός.η διάρκεια των σεισμών είναι πολύ μικρή (λίγα δευτερόλεπτα,το πολύ ένα λεπτό) αλλά οι δονήσεις επαναλαμβάνονται με μεγάλη ταχύτητα έτσι ώστε να διατηρείται η εντύπωση μιας παρατεταμένης δόνησης και μόνο. Η διάρκεια του σεισμού εξαρτάται από το μέγεθος του σεισμού,την απόσταση του παρατηρητή, το επίκεντρο κτλ. Η διεύθυνση απ όπου φαίνεται ότι έρχεται ο σεισμός είναι ανεξάρτητη από την θέση του επίκεντρου. Πολλές φορές συμπίπτει με τη διεύθυνση προς την οποία βρίσκεται το επίκεντρο, τις περισσότερες όμως όχι. Αυτό συμβαίνει γιατί τα πετρώματα, μέσα από τα οποία μεταδίδονται οι σεισμικές δονήσεις, παρουσιάζουν διαφορετική ελαστικότητα το ένα από το άλλο. Όργανα καταγραφής των σεισμών Τα όργανα καταγραφής των σεισμικών δονήσεων (σχ.1.7) είναι τα σεισμοσκόπια, οι σεισμογράφοι, και τα σεισμόμετρα. Την καταγραφή την ονομάζουμε σεισμόγραμμα ή σεισμογράφημα. Στον ελληνικό χώρο, στην Αθήνα αλλά και στην περιφέρεια, υπάρχουν μόνιμα εγκατεστημένοι σεισμογράφοι σε σεισμολογικούς σταθμούς για την καταγραφή των σεισμικών δονήσεων. Υπάρχει όμως και η δυνατότητα εγκατάστασης φορητών δικτύων σεισμογράφων, για κάποιο χρονικό διάστημα, σε περιοχές με αυξημένη σεισμική δραστηριότητα. Αξίζει να αναφερθεί ότι οι ενόργανες καταγραφές των σεισμών στην Ελλάδα ξεκινούν στην αρχή του αιώνα (1911) με την εγκατάσταση του πρώτου σεισμομέτρου στην Αθήνα. Τα προγενέστερα του 1911 στοιχεία που αφορούν τη σεισμική δραστηριότητα, βασίζονται σε περιγραφές κυρίως μακροσεισμικών αποτελεσμάτων. σχ.1.7

14 1.ΣΕΙΣΜΟΙ ΣΕΙΣΜΟΙ ΚΑΙ ΕΛΛΑΔΙΚΟΣ ΧΩΡΟΣ σχ.1.8 Κατανομή των επικέντρων των επιφανειακών σεισμών στον ελληνικό χώρο(papazachos B.C. et al, 1997). Οι περισσότεροι σεισμοί οφείλονται στις κινήσεις των λιθοσφαιρικών πλακών, και κατά συνέπεια οι ζώνες έντονης σεισμικής δράσης, ουσιαστικά ταυτίζονται με τις Παρυφές των πλακών. Ο ελληνικός χώρος βρίσκεται στα όρια επαφής και σύγκλισης της Ευρασιατικής πλάκας με την Αφρικανική, γι αυτό και είναι χώρος μεγάλης σεισμικότητας (η σεισμικότητα ενός τόπου καθορίζεται από τη συχνότητα εμφάνισης των σεισμών και τα μεγέθη τους). Σύμφωνα με στατιστικά στοιχεία η Ελλάδα, από άποψη σεισμικότητας, κατέχει την πρώτη θέση στη Μεσόγειο και την Ευρώπη καθώς και την έκτη θέση σε παγκόσμιο επίπεδο, μετά την Ιαπωνία, Νέες Εβρίδες, Περού, νησιά Σολομώντα και Χιλή. Βασικό τεκτονικό γνώρισμα του Ελληνικού χώρου είναι το Ελληνικό τόξο. Το Ελληνικό τόξο (τόξο του Αιγαίου) αποτελεί το όριο επαφής της Ευρασιατικής λιθοσφαιρικής πλάκας τμήμα της οποίας είναι το Αιγαίο-, και της Αφρικανικής πλάκας τμήμα της οποίας είναι η λιθόσφαιρα της Ανατ. Μεσογείου. Οι δύο λιθοσφαιρικές πλάκες συγκλίνουν στην περιοχή αυτή με σχετική ταχύτητα 2,5 εκατοστά το χρόνο, με συνέπεια την καταβύθιση της ωκεάνιας πλάκας της Ανατ.

15 1.ΣΕΙΣΜΟΙ 14 Μεσογείου, λόγω μεγαλύτερης πυκνότητας, κάτω από την ηπειρωτική πλάκα του Αιγαίου. σχ.1.9 Το Ελληνικό τόξο Το τόξο που δημιουργείται στην περίπτωση αυτή αποτελείται από την ελληνική τάφρο, το νησιωτικό τόξο, την οπισθοτάφρο και το ηφαιστειακό τόξο. Η τάφρος δημιουργείται κατά μήκος της επαφής των δύο πλακών. Πρόκειται για ένα σύστημα τάφρων, μία σειρά από βαθιές θαλάσσιες λεκάνες από τη Ρόδο έως και την Κεφαλονιά (γνωστή και ως ελληνική δίαυλος) Το μέγιστο βάθος της εντοπίστηκε νοτιοδυτικά της Πελοποννήσου στο Ιόνιο πέλαγος (βάθος περίπου 4.500m).Αυτό είναι το βαθύτερο σημείο της Μεσογείου. Το νησιωτικό τόξο αποτελείται από μία σειρά διαδοχικών νησιών όπως η Ρόδος, η Κρήτη, τα Κύθηρα και από την Πελοπόννησο. Τοποθετείται παράλληλα ως προς την τάφρο και σε μικρή απόσταση από αυτήν. Το τόξο αυτό δημιουργείται από την παραμόρφωση και ανύψωση πετρωμάτων (κυρίως ιζηματογενών) του περιθωρίου της Ευρασιατικής πλάκας και περιλαμβάνει πολύ παραμορφωμένα πετρώματα της Αλπικής πτύχωσης.

16 1.ΣΕΙΣΜΟΙ 15 σχ.1.10 Σχηματική απεικόνιση (τομή) του ελληνικού τόξου (Παπανικολάου Δ.,1998). Η οπισθοτάφρος είναι μία θαλάσσια λεκάνη (Κρητικό πέλαγος), μικρότερου βάθους από την τάφ ρο. Το μέγιστο βάθος της φτάνει τα 2.000m περίπου. Η λεκάνη αυτή βρίσκεται μπροστά από το νησιωτικό τόξο και πάνω στην Ευρασιατική πλάκα. Το ηφαιστειακό τόξο αποτελείται από διαδοχικά ηφαίστεια (ενεργά και ανενεργά) Σουσάκι, Μέθανα, Μήλος, Σαντορίνη, Νίσυρος. Η δημιουργία τους οφείλεται σε ανάτηξη υλικού της υποβυθιζόμενης Αφρικανικής πλάκας. Κατά την άνοδό του το υλικό αυτό διαπερνά την Ευρασιατική πλάκα και σχηματίζει τα ηφαίστεια. Όσον αφορά την περιοχή του Β. Αιγαίου, βασικό της μορφολογικό χαρακτηριστικό είναι η τάφρος του Βορείου Αιγαίου, με βάθος 1.500m. Μία γεωγραφική κατανομή των επικέντρων των σεισμών στον ελληνικό χώρο οδηγεί στα ακόλουθα: τα επίκεντρα των επιφανειακών σεισμών στον ελληνικό χώρο και στις γύρω περιοχές εμφανίζουν σημαντική διασπορά. Παρόλα αυτά όμως, τα περισσότερα διατάσσονται κατά μήκος μίας τοξοειδούς ζώνης στην περιοχή του ελληνικού τόξου (Δ. Αλβανία νησιά Ιονίου πελάγους Κρήτη Κάρπαθος Ρόδος Ν.Δ. Τουρκία). Σημαντική σεισμική δραστηριότητα παρατηρείται επίσης και στην περιοχή του Β. Αιγαίου και της Β.Δ. Ανατολίας οι σεισμοί ενδιάμεσου βάθους εκδηλώνονται στην περιοχή του Ν. Αιγαίου. Τα επίκεντρα διατάσσονται σε μία ζώνη παράλληλη με το

17 1.ΣΕΙΣΜΟΙ 16 ελληνικό τόξο, ενώ οι εστίες βρίσκονται πάνω στη ζώνη Benioff η οποία κλίνει με γωνία περίπου 35ο από το κυρτό προς το κοίλο μέρος του τόξου, από την Ανατ. Μεσόγειο προς το Αιγαίο πέλαγος. Τα εστιακά τους βάθη φτάνουν έως 160km περίπου. Το θέμα της σεισμικής δραστηριότητας στο Αιγαίο και των αιτίων της είναι αρκετά πολύπλοκο. Πρόσφατα στοιχεία δείχνουν ότι η σεισμική δραστηριότητα στο Αιγαίο είναι αυξημένη εξαιτίας: σχ.1.11 Σχηματική αποτύπωση των δυνάμεων που ασκούνται στη λιθόσφαιρα του Αιγαίου. Οι συμπιεστικές δυνάμεις Σ1, Σ 2 και Σ 3 που ασκούν οι γειτονικές λιθοσφαιρικές πλάκες στη λιθόσφαιρα το υ Αιγαίου απεικονίζονται με τα κόκκινα βέλη. Οι εφελκυστικές δυνάμεις που ασκούνται στην κάτω επιφάνεια της λιθόσφαιρας με τα κίτρινα βέλη (Παπαζάχος Β., 1989). συμπιεστικής δύναμης που οφείλεται στη σύγκλιση της Αφρικανικής Ανατ. Μεσογείου λιθοσφαιρικής πλάκας με την αντίστοιχη Ευρασιατική Αιγαίο. Η σύγκλιση αυτή προκαλεί τους επιφανειακούς σεισμούς κατά μήκος του Ελληνικού τόξου καθώς και τους σεισμούς ενδιάμεσου βάθους στ ο Ν. Αιγαίο. συμπιεστικής δύναμης που οφείλεται στην αριστερόστροφη περιστροφή της Αδριατικής Απουλίας πλάκας. Η περιστροφή προκαλεί τη γένεση επιφανειακών σεισμών κατά μήκος των δυτικών ακτών της Κεντρικής Ελλάδας, της Αλβανίας και της πρώην Γιουγκοσλαβίας.

18 1.ΣΕΙΣΜΟΙ 17 συμπιεστικής δύναμης που οφείλεται κυρίως στην κίνηση της Τουρκικής Ανατολίας λιθοσφαιρικής πλάκας προς τα δυτικά, που με τη σειρά της η κίνηση αυτή οφείλεται στην προς Βορρά κίνηση της Αραβικής πλάκας. οριζόντιων εφελκυστικών δυνάμεων που έχουν διεύθυνση βορρά νότου και αναπτύσσονται στην κάτω επιφάνεια της λιθόσφαιρας του Αιγαίου εξαιτίας της οριζόντιας κίνησης των ρευμάτων μεταφοράς. 1.2 ΠΡΟΓΝΩΣΗ ΣΕΙΣΜΩΝ Τα αποτελέσματα της έρευνας της πρόγνωσης συγκεκριμένου σεισμού η οποία ονομάζεται ειδική πρόγνωση, δεν έχουν φτάσει ακόμα σε τέτοιο επίπεδο ώστε να εφαρμοστούν σε ευρεία κλίμακα για την αντισεισμική προστασία. Η δυσκολία πρόγνωσης συγκεκριμένου σεισμού, οφείλεται στο γεγονός ότι ο φλοιός της γης, όπου γεννιούνται οι σεισμοί, είναι ένα μη γραμμικό σύστημα, δηλαδή, ένα σύστημα που έχει χαοτική συμπεριφορά. Αυτό σημαίνει ότι οι βασικές παράμετροι ενός μελλοντικού σεισμού (χρόνος, χώρος, μέγεθος ) και ιδιαίτερα ο χρόνος γένεσής του, είναι εξαιρετικά ευαίσθητες σε μεταβολές της φυσικής εξέλιξης του φλοιού της γης. Αυτό σημαίνει όμως, ότι δεν υπάρχει καμία δυνατότητα πρόγνωσης των σεισμών, αφού τα χαοτικά συστήματα, συνεπώς και ο φλοιός της γης, είναι πολύπλοκα αλλά προβλέψιμα σε κάποιο βαθμό (σε κάποια κλίμακα χρόνου). Με τον όρο πρόγνωση ενός συγκεκριμένου σεισμού εννοούμε: Τη γνώση του χρόνου γένεσης Τη γνώση του χώρου γένεσης Τη γνώση του μεγέθους του Καθώς και των αντίστοιχων, σχετικώς μικρών αβεβαιοτήτων(παραθύρων, σφαλμάτων) πριν από την γένεση του σεισμού. Για να θεωρηθεί, λοιπόν,μια πρόγνωση επιτυχής θα πρέπει ο σεισμός να γίνει μέσα στα τρία παράθυρα( χώρου, χρόνου, μεγέθους),που έχουν προκαθοριστεί. Μία πρόγνωση θεωρείται Μακροπρόθεσμη (long term), όταν ο χρόνος γένεσης του αναμενόμενου σεισμού υπολογίζεται με ακρίβεια λίγων δεκαετιών(30 ετώ ν). Όταν ο χρόνος γένεσης υπολογίζεται λίγων μηνών ή ετών τότε η πρόγνωση θεωρείται ως Μεσοπρόθεσμη(intermediate).Και όταν ο χρόνος γένεσης υπολογίζεται λίγων ημερών ή εβδομάδων έχουμε την Βραχυπρόθεσμη πρόγνωση(short).

19 1.ΣΕΙΣΜΟΙ ΜΑΚΡΟΠΡΟΘΕΣΜΗ ΠΡΟΓΝΩΣΗ Οι κύριες επιστημονικές προσπάθειες μακροπρόθεσμης πρόγνωσης των σεισμών βασίζονται ουσιαστικά στην αρχή, ότι σε κάθε μεγάλο σεισμικό, ενεργό ρήγμα γίνονται κατ επανάληψη ισχυροί σεισμοί, σύμφωνα τόσο με την θεωρία του Reid όσο και σε άλλες σχετικές θεωρίες και έννοιες(σεισμικός κύκλος, χαρακτηριστικός σεισμός). Οι περισσότερες προσπάθειες βασίζονται επιπλέον στην αρχή, ότι η γένεση του επόμενου κύριου σεισμού σε ένα ενεργό ρήγμα καθορίζεται σε ορισμένο βαθμό (π.χ, ο χρόνος γένεσής του) και από την πρόσφατη δράση γειτονικών ρηγμάτων. Παρουσιάζονται αρχικά δύο μοντέλα που βασίζονται στην υπόθεση ότι ο επόμενος κύριος σεισμός σε ένα ρήγμα εξαρτάται μόνο από τις τεκτονικές τάσεις που ενεργούν στο ρήγμα και από τον προηγούμενο κύριο σεισμό που έγινε στο ρήγμα. Το ένα από αυτά ονομάζεται Μοντέλο πρόγνωσης χρόνου (time predictable model) και το άλλο Μοντέλο πρόγνωσης ολίσθησης (slip predictable model) (σχ. 1.12) σχ.1.12 Μοντέλο πρόγνωσης ολίσθησης Μοντέλο πρόγνωσης του χρόνου Οι σημαντικότερες από τις επιστημονικές μεθόδους που χρησιμοποιούνται στη μακροπρόθεσμη πρόγνωση είναι η μέθοδος των σεισμικών κενών (seismic gabs) και της μεταβολής της στατικής τάσης. 1. Προσωρινά σεισμικά κενά Αν εξετάσουμε προσεκτικά τις σεισμικές ζώνες, σε έναν χάρτη επίκεντρων σεισμών(σχ.1.13 και σχ.1.14),οι οποίοι έγιναν σε ορισμένο,θα παρατηρήσουμε ότι σε ορισμένες περιοχές οι ζώνες αυτές παρουσιάζουν ασυνέχειες. Παλιότερα πίστευαν ότι σε αυτές τις σεισμικές ασυνέχειες δεν γίνονταν σεισμοί. Δείχθηκε όμως ότι σε τέτοιες ασυνέχειες έγιναν σεισμοί στο παρελθόν. Προκύπτει λοιπόν,

20 1.ΣΕΙΣΜΟΙ 19 ό τι η πιθανότητα εμφάνισης ενός σεισμού σε αυτές τις ασυνέχειες είναι αυξημένη. Αυτές οι ασυνέχειες είναι τα προσωρινά σεισμικά κενά. Για να θεωρηθεί μια περιοχή σεισμικής ζώνης ως προσωρινό σεισμικό κενό εφαρμόζονται ορισμένα κριτήρια. Τα σημαντικότερα από αυτά είναι ότι στην περιοχή αυτή δεν έγινε σεισμός κατά τα τελευταία τριάντα χρόνια τουλάχιστον και ότι οι διαρρήξεις στη σεισμική ζώνη όπου βρίσκεται η περιοχή είναι ανάστροφες ή οριζόντιες. Όταν λοιπόν, γίνει αναγνώριση ενός προσωρινού σεισμικού κενού ο κατά προσέγγιση καθορισμός του χρόνου γένεσης επιδιώκεται με τις παρακάτω μεθόδους. σχ,1.13 Επίκεντρα σεισμών στα Ιόνια νησιά με μεγέθη Μ>4.5 που έγιναν στο διάστημα σχ.1.14 Επίκεντρα σεισμών στα Ιόνια νησιά με μεγέθη Μ>4.5 που έγιναν στο διάστημα

21 1.ΣΕΙΣΜΟΙ 20 Μια από τις μεθόδους βασίζεται στο γεγονός ότι σε ορισμένες ζώνες παρατηρήθηκε μετανάστευση επικέντρων, δηλαδή, συστηματική μετάθεση του σημείου διάρρηξης πάνω στη σεισμική ζώνη κατά ορισμένη κατεύθυνση. Αν λοιπόν, παρατηρηθεί τέτοια μετάθεση πάνω στη σεισμική ζώνη με κατεύθυνση προς το σεισμικό κενό, μπορεί να βγει το συμπέρασμα ότι ο σεισμός θα γίνει σύντομα στο κενό, χωρίς να είναι ακριβής ο καθορισμός του χρόνου γένεσης. Μια άλλη μέθοδος βασίζεται στον καθορισμό της περιόδου επανάληψης των ισχυρών σεισμών στο προσωρινό σεισμικό κενό που παρουσιάστηκε παραπάνω. Αφορά τον ορισμό μέτρων σεισμικότητας που καθορίζουν την χρονική μεταβολή της σεισμικότητας των κύριων σεισμών με διάφορες μεθόδους(υπολογισμός δυνατότητας σε ένα ρήγμα, να γίνει ο επόμενος κύριος σεισμός σε χρόνο Δt,καθορισμός του χρόνου γένεσης του επόμενου σεισμού σε ένα ρήγμα με βάση παρατηρήσεις της επιβραδυνόμενης σεισμικότητας στην ευρύτερη περιοχή). Μια τρίτη μέθοδος καθορισμού του χρόνου γένεσης ενός μεγάλου σεισμού σε σεισμικό κενό,βασίζεται στις γνώσεις που αφορούν την ταχύτητα της σχετικής κίνησης των λιθοσφαιρικών πλακών και την αντοχή των πετρωμάτων. Γνωρίζουμε ότι οι ταχύτητες των σχετικών κινήσεων σε περιοχές επαφής των λιθοσφαιρικών πλακών κυμαίνονται μεταξύ 0 και 30 εκατοστών ανά έτος και η ανηγμένη παραμόρφωση θραύσης των πετρωμάτων είναι της τάξης 5*10-5.Συνεπώς γνωρίζοντας την ταχύτητα σύγκλισης δύο λιθοσφαιρικών πλακών μπορούμε να υπολογίσουμε το ρυθμό μεταβολής της ανηγμένης παραμόρφωσης των πετρωμάτων. Και επειδή γνωρίζουμε και την κρίσιμη τιμή την οποία όταν αποκτήσει η παραμόρφωση,το πέτρωμα σπάει, δηλ. γίνεται σεισμός, μπορούμε να καθορίσουμε το χρόνο μεταξύ δύο μεγάλων σεισμών. 2. Μέθοδος μεταβολής της στατικής τάσης Από έρευνες προκύπτει ότι η γένεση ενός ισχυρού σεισμού έχει ως αποτέλεσμα την μεταβολή της διατμητικής και της κάθετης τάσης στα γειτονικά ρήγματα. Η μεταβολή αυτή εκτιμάται από τη μεταβολή της συνάρτησης Coulomb (ΔCFF) η οποία έχει ορ ισμένη κατανομή στο χώρο γύρω από την εστία ενός σεισμού που εξαρτάται από την ολίσθηση στην εστία του σεισμού και από τις διαστάσεις και

22 1.ΣΕΙΣΜΟΙ 21 τον προσανατολισμό του ρήγματός του και υπολογίζεται από τις σχετικές παραμέτρους της εστίας σεισμού.η ποσότητα ΔCFF δίνεται σε συνάρτηση με την μεταβολή της διατμητικής τάσης, Δ τ, και της κάθετης τάσης Δ σ από την σχέση ΔCFF=Δτ + μδ σ όπου μ είναι ο φαινόμενος συντελεστής τριβής.η τιμή της μεταβολής Coulomb χρησιμοποιείται για να εκτιμήσουμ ε εάν η γένεσ η ενός σεισμού επισπεύδε ι ή επιβραδύνει τη γένεση ενός άλλου σεισμού. Αν λοιπόν, ΔCFF>0 ο πρώτος σεισμός επισπεύδει το χρόνο γένεσης του επόμενου, ενώ αν ΔCFF<0 την επιβραδύνει. Σχ Μεταβολή της στατικής τάσης Coulomb (bars) που προέκυψε από τον κύριο σεισμό της Λευκάδας 14/08/03 (Μ=6.3).Μετασεισμοί που δεν συνδέονται με το ρήγμα του σεισμού αυτού έγιναν μόνο στις περιοχές αύξησης της στατικής τάσης. Το λευκό άστρο αντιστοιχεί στο επίκεντρο του σεισμού που έγινε 16/ 11/03 (Μ=5.1) (Καρακώστας et al.,2004) ΜΕΣΟΠΡΟΘΕΣΜΗ ΠΡΟΒΛΕΨΗ Η μεσοπρόθεσμη πρόγνωση στηρίζεται στις προγνωστικές ιδιότητες ορισμένων τύπων σεισμικότητας, που προκύπτουν από πλήθος αξιόπιστων σεισμολογικών παρατηρήσεων και από την φυσική ερμηνεία αυτών των τύπων σεισμικότητας με βάση τη θεωρία του χάους.δύο από του σημαντικότερους τύπους σεισμικότητας είναι η επιταχυνόμενη σεισμικότητα και η επιβραδυνόμενη σεισμικότητα. Σε αυτούς τους δύο τύπους βασίζεται η μέθοδος της μεσοπρόθεσμης πρόγνωσης που ονομάζεται Επιβραδυνόμενη εντός- Επιταχυνόμενη εκτός παραμόρφωσης.(σχ. 1.16) Από έρευνες που έχουν πραγματοποιηθεί έχει διαπιστωθεί ότι τόσο η συχνότητα των σεισμών ενδιάμεσου μεγέθους όσο και το μέγεθος των σεισμών αυτών σε μια ευρεία περιοχή (κρίσιμη)

23 1.ΣΕΙΣΜΟΙ 22 Γύρω από την εστία ενός επερχόμενου μεγάλου σεισμού αυξάνει όσο πλησιάζει ο χρόνος γένεσης του κύριου σεισμού. Επίσης διαπιστώθηκε ότι στην περιοχή του ρήγματος του αναμενόμενου κύριου σεισμού(σεισμογόνος περιοχή) η συχνότητα γένεσης των προτεροσεισμών και συνεπώς η σεισμική παραμόρφωση επιβραδύνονται όσο πλησιάζει η γένεση του κύριου σεισμού. Η μέθοδος της Επιβραδυνόμενης εντός-επιταχυνόμενης εκτός παραμόρφωσης είναι η περισσότερο υποσχόμενη μέθοδος μεσοπρόθεσμης πρόγνωσης σεισμών για τους ακόλουθους λόγους: 1.Έχει δειχτεί ότι οι δύο τύποι σεισμικότητας, δηλαδή, επιταχυνόμενη σεισμική παραμόρφωση στον ευρύτερο(κρίσιμο) χώρο και η επιβραδυνόμενη σεισμική παραμόρφωση στο στενότερο (σεισμογόνο) χώρο, προηγούνται ενός πολύ μεγάλου ποσοστού, αν όχι όλων, των ισχυρών κύριων σεισμών. 2.Τόσο οι τρεις παράμετροι του επερχόμενου κύριου σεισμού (επίκεντρο, χρόνος γένεσης, μέγεθος) όσο και τα σφάλματά τους υπολογίζονται αριθμητικά και για το λόγο αυτό είναι δυνατός ο έλεγχος της εγκυρότητας της μεθόδου. 3.Απαιτεί δεδομένα σχ ετικώς ισχυρών σεισμών (Μ>4.0) που είναι διαθέσιμα και οι παράμετροί τους έχουν καθοριστεί με ικανοποιητική ακρίβεια. Προκύπτει συνεπώς ότι σε μία περιοχή που παρακολουθείται συστηματικά, είναι πολύ λίγο πιθανό να γίνει ισχυρός κύριος σεισμός χωρίς να γίνει προηγουμένως αναγνώριση αυτών των δύο τύπων σεισμικότητας. Όμως μέχρι τώρα σχετικές παρατηρήσεις έδειξαν ότι υπάρχει σημαντική πιθανότητα να παρατηρηθούν σε μια περιοχή αυτοί οι δύο τύποι σεισμικότητας χωρίς να ακολουθήσει κύριος σεισμός(false alarm).

24 1.ΣΕΙΣΜΟΙ 23 σχ Σχηματική απεικόνιση της διαδικασίας προετοιμασίας ισχυρού κύριου σεισμού σύμφωνα με το μοντέλο της Επιταχυνόμενης-Επιβραδυνόμενης παραμόρφωσης. Αριστερά φαίνονται χάρτες με την χωρική κατανομή των επικέντρων των σεισμών στην ευρύτερη περιοχή, στην κρίσιμη περιοχή C και στην περιοχή ρήγματο ς S σε τέσσερις διαφορετικέ ς χρονικές περιόδους. Δεξιά φαίνονται οι γραφικές παραστάσεις της σεισμικής παραμόρφωσης ΒΡΑΧΥΠΡΟΘΕΣΜΗ ΠΡΟΓΝΩΣΗ Οι μέχρι τώρα προσπάθειες βραχείας διάρκειας πρόγνωσης των σεισμών βασίζονται στην αντίληψη ότι κατά την διαδικασία γένεσης ενός σεισμού, του σταδίου διάρρηξης των πετρωμάτων, προηγείται προκατασκευαστικό στάδιο στον εστιακό(σεισμογόνο) χώρο του σεισμού. Συνέπεια των φυσικών διαδικασιών κατά το προκατασκευαστικό στάδιο είναι η εμφάνιση των πρόδρομων φαινομένων, τα οποία όχι μόνο προηγούνται του σεισμού αλλά έχουν και αιτιακή σχέση με αυτόν. Η κύρια επιστημονική προσπάθεια ασφαλούς και ακριβούς βραχυπρόθεσμης πρόγνωσης των σεισμών βασίζεται στη συνεχή και όσο το δυνατόν ακριβέστερη μέτρηση διάφορων φυσικών παραμέτρων, ώστε να καθοριστούν οι κανονικές τιμές των παραμέτρων αυτών και οι μεταβολές εκείνες που είναι αποτέλεσμα διαδικασιών που συμβαίνουν στους εστιακούς χώρους μεγάλων σεισμών πριν την γένεσή τους.

25 1.ΣΕΙΣΜΟΙ 24 ΠΡΟΔΡΟΜΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ Παραμορφώσεις του φλοιού της γης Μεταβολές της σεισμικής δράσης Μεταβολές γεωφυσικών παραμέτρων Εκπομπές νετρονίων Μεταβολές των παραμέτρων της ιονόσφαιρας Μεταβολές των VLF-VHF ηλεκτρομαγνητικών εκπομπών Οι Παραμορφώσεις του φλοιού της γης που έχουν παρατηρηθεί πριν από σεισμούς είναι:α) Επιμηκύνσεις (επιβραχύνσεις) του εδάφους της τάξης του 10-6 που μετριούνται συνεχώς με επιμηκυνσιόμετρα ή ανά ορισμένα χρονικά διαστήματα με γεωδαιτικές μεθόδους. β)κατακόρυφες μεταβολές του εδάφους (ανυψώσεις,καθιζήσεις) της τάξης μερικών εκατοστών που έχουν προσδιοριστεί στη ξηρά με την ανάγνωση κατακόρυφου κανόνα με τηλεσκόπιο και στις ακτές με μέτρηση μεταβολών της μέσης στάθμης της θάλασσας. γ)μεταβολές της κλίσης του εδάφους της τάξης rad/yr που μετρούνται σε κλισιόμετρα Οι κύριες μεταβολές της σεισμικής δράσης η οποία έχει ενδιαφέρον για τη βραχυπρόθεσμη πρόγνωση των ισχυρών σεισμών είναι η γένεση των προσεισμών.όμως ο αριθμός και τα μεγέθη των προσεισμών είναι μικρά, γι αυτό είναι δύσκολη η διάκριση των προσεισμών από την συνηθισμένη σεισμική δράση και η αναγνώρισή τους. Οι μεταβολές γεωφυσικών παραμέτρων που έχουν παρατηρηθεί πριν από ένα σεισμό είναι: α)ελάττωση του λόγου α/β, της ταχύτητας των επιμήκων κυμάτων προς την ταχύτητα των εγκάρσιων κυμάτων μέχρι 15% της κανονικής τιμής. Β)Μεταβολή στο μηχανισμό γένεσης μικρών σεισμών ( αλλαγή της διεύθυνσης της συνιστώσας θλίψης). γ)μεταβολή της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης των πετρωμάτων του εστιακού χώρου. Δ)Μεταβολή της περιεκτικότητας του ραδονίου στο μεταλλικό νερό και της έκλυσής του από το έδαφος κυρίως σε ρήγματα ε)μεταβολές της έντασης των διαφόρων γεωφυσικών πεδίων( μαγνητικού, ηλεκτρικού, βαρύτητας). στ)πρόδρομα ηλεκτρικά και ηλεκτρομαγνητικά σήματα που διαδίδονται στη γη. Πριν από έναν μεγάλο σεισμό παρατηρούνται ασυνήθιστες μεταβολές. Έχουμε αύξηση της ισχύς των σημάτων με το χρόνο πριν από τον σεισμό. Μετά την πτώση της σεισμικής δραστηριότητας,τα πεδία επιστρέφουν στο κανονικό. (σχ. 1.17)

26 1.ΣΕΙΣΜΟΙ 25. σχ Μεταβολές γεωφυσικών παραμέτρων πριν από έναν μεγάλο σεισμό Μακροσκοπικά πρόδρομα φαινόμενα είναι:α)μεταβολές στο θαλάσσιο νερό που παρατηρούνται από μερικές ώρες μέχρι μερικές μέρες πριν από τους σεισμούς και οφείλονται σε προσεισμική παραμόρφωση του υποθαλάσσιου σεισμογόνου χώρου. Β)Πρόδρομες μεταβολές στο υπόγειο νερό( μεταβολή της στάθμης, της θερμοκρασίας). γ)πρόδρομα ακουστικά φαινόμενα(υποχθόνιος θόρυβος) που οφείλονται σε μικρούς σεισμούς (οι οποίοι δεν γίνονται αισθητοί ως εδαφικές ταλαντώσεις) και γίνονται αισθητά μερικές μέρες πριν από τον σεισμό. Πολλές φορές ακούγονται τέτοιοι θόρυβοι χωρίς να ακολουθεί σεισμός. δ)πρόδρομα οπτικά φαινόμενα που οφείλονται,πιθανώς, σε μεταβολή του ηλεκτρικού πεδίου της γης πριν από έναν ισχυρό σεισμό. ε) Ασυνήθιστη συμπεριφορά ζώων, που παρατηρείται 12 ώρες πριν τον σεισμό κατά μέσο όρο και πιθανώς οφείλονται σε μικρούς σεισμούς, σε ερεθισμό των ζώων από τοξικά αέρια που απελευθερώνονται στο σεισμογόνο χώρο κατά τη διάρκεια της φυσικής διαδικασίας προετοιμασίας γένεσης των σεισμών κτλ. Παρακάτω στο σχήμα 1.18 που ακολουθεί δίνονται κάποια πρόδρομα φαινόμενα του σεισμού της Ιαπωνίας Μ=7.0)(Wakita et.,al 1988) ως παράδειγμα των όσων αναφέρθηκαν παραπάνω

27 1.ΣΕΙΣΜΟΙ 26 σχ.1.18 Διάφορα πρόδρομα φαινόμενα του σεισμού της Ιαπωνίας το Οι σεισμοί μπορούν επίσης να προβλεφθούν από τις εκπομπές των νετρονίων από τη γήινη επιφάνεια και θα μπορούσαν ακόμα να συνδεθούν με τον σεληνιακό κύκλο, σύμφωνα με Ρώσους φυσικούς. Ο Nikolaj Volodichev και Mikhail Panasjuk του ερευνητικού ιδρύματος πυρηνικής φυσικής Skobeltsyn στη Μόσχα παρατήρησαν ότι η ροή των νετρονίων από τη γήινη κρούστα αυξήθηκε αισθητά κατά τη διάρκεια της νέας Σελήνης και της πανσελήνου. Τότε είναι που οι παλιρροιακές δυνάμεις που επιδρούν στη Γη είναι στην ισχυρότερη φάση τους, η οποία θα μπορούσε να προκαλέσει σεισμική δραστηριότητα. Οι ερευνητές είναι αισιόδοξοι ότι η ανακάλυψή τους θα μπορούσε να αποτελέσει τη βάση ενός νέου συστήματος πρόβλεψης για τους σεισμούς. Για να υποστηρίξουν τη θε ωρία τους, οι ερευνητές ανέλυσαν τα στοιχεία που συλλέχθηκαν πάνω από 28 έτη από το " δακτύλιο της φωτιάς" του Ειρηνικού ωκεανού - μια περιοχή έντονης σεισμικής

28 1.ΣΕΙΣΜΟΙ 27 δραστηριότητας. Διαπίστωσαν ότι οι κυριότεροι σεισμοί πραγματοποιήθηκαν γύρω από το χρόνο μιας νέας Σελήνης ή μιας πανσελήνου Πολλές μεταβολές πριν από την εκδήλωση μιας σεισμικής δραστηριότητας σημειώνονται και στην ιονόσφαιρα(η ανάλυσή της αλλά και των πρόδρομων φαινομένων σε αυτή, δίνονται με περισσότερες λεπτομέρειες στην επόμενη ενότητα).τέτοιες μεταβολές είναι: α)μεταβολή της θερμοκρασίας των ιόντων και της πυκνότητας. β) Μεταβολή των κρίσιμων συχνοτήτων στα επίπεδα E,F της ιονόσφαιρας,fof2 και foe. γ) Μεταβολές των παραμέτρων TEC(total electron content).δ) Μεταβολές ηλεκτρομαγνητικού πεδίου ΦΥΣΙΚΗ ΕΡΜΗΝΕΙΑ ΤΩΝ ΠΡΟΔΡΟΜΩΝ ΦΑΙΝΟΜΕΝΩΝ Διάφορες προσπάθειες έγιναν για την ερμηνεία των μεταβολών που παρατηρούνται πριν από τους σεισμούς με θεωρητικά πρότυπα. Από τις προσπάθειες αυτές εκείνες που βασίστηκαν σε εργαστηριακή έρευνα φαίνεται ότι σημειώνουν κάποια επιτυχία. Συνέπεια αυτών των εργαστηριακών ερευνών είναι η διατύπωση της θεωρίας της διασταλτικότητας(dilatancy theory). Αν σε ορισμένο πέτρωμα εφαρμόσουμε τάσεις συμπίεσης κατά τις διευθύνσεις ενός τρισορθογώνιου συστήματος αξόνων, και χαρτογραφήσουμε την ανηγμένη παραμόρφωση,δv/v, δηλαδή το λόγο της μεταβολής του όγκου, προς τον αρχικό όγκο του πετρώματος σε συνάρτηση με την τάση, ρ Ζ, κατά την διεύθυνση της μέγιστης συμπίεσης,θα παρατηρήσουμε ότι όταν αυξάνεται η τάση, αρχικά ελαττώνεται ο όγκος, δηλ. το πέτρωμα συστέλλεται και η ανηγμένη παραμόρφωση είναι σχεδόν γραμμική συνάρτηση της τάσης. Μετά η σχέση παύει να είναι γραμμική και το πέτρωμα διαστέλλεται παρά την αύξηση της τάσης, δηλαδή έχουμε το φαινόμενο της διασταλτικότητας μέχρι που το πέτρωμα θα υποστεί θραύση (σημείο Γ του σχήματος 1.19). Η διασταλτικότητα οφείλεται στο γεγονός, ότι κατά την διάρκεια αυτής δημιουργούνται κενά λόγω της δημιουργίας μικρορωγμών μέσα σ αυτό. Ο μεγάλος άξονας των μικρορωγμών είναι παράλληλος προς την διεύθυνση της μέγιστης συμπίεσης, ενώ αυτές κατά την διεύθυνση της ελάχιστης συμπίεσης. Αν υποθέσουμε ότι η διασταλτικότητα συμβαίνει και στον εστιακό χώρο πριν από τον σεισμό, τότε οι μικρορωγμές που δημιουργούνται κατά την διάρκειά της αποτελούν την εστία των προσεισμών. Η πλήρωση από το άλλο μέρος, των μικρορωγμών με νερό, μπορεί να ερμηνεύσει τη μεταβολή του λόγου της ταχύτητας των επιμήκων κυμάτων προς την ταχύτητα των εγκάρσιων κυμάτων, α/β, που παρατηρείται πριν από την γένεση του σεισμού, γιατί η ταχύτητα των επιμήκων κυμάτων είναι περισσότερο ευαίσθητη σε μεταβολές του βαθμού διαβροχής των πετρωμάτων. Προσπάθειες επίσης καταβάλλονται για την ερμηνεία και των άλλων μεταβολών που παρατηρούνται πριν από τους σεισμούς με την θεωρία της διασταλτικότητας.

29 1.ΣΕΙΣΜΟΙ 28 σχ ΒΡΑΧΥΠΡΟΘΕΣΜΗ ΠΡΟΓΝΩΣΗ ΣΕΙΣΜΩΝ ΜΕ ΣΕΙΣΜΟΛΟΓΙΚΑ ΔΕΔΟΜΕΝΑ Από μεγάλο αριθμό μελετών σεισμικών ακολουθιών, κυρίως σεισμών που έγιναν στην περιοχή του Αιγαίου, προέκυψε το συμπέρασμα ότι υπάρχει δυνατότητα ελέγχου της εξέλιξης μιας σεισμικής ακολουθίας. Η διαδικασία αυτή βασίζεται στη μελέτη της χρονικής, χωρικής, χωροχρονικής και κατά μέγεθος κατανομής των σεισμών μιας σεισμικής ακολουθίας και έχει ως στόχο την προεκτίμηση των ισχυρών σεισμών της ακολουθίας. Με την διαδικασία αυτή μπορεί να ελεγχθεί αν μια ακολουθία εξελίσσεται ομαλά, αν δηλαδή πρόκειται για μια κανονική μετασεισμική ακολουθία, οπότε δεν αναμένεται η γένεση άλλου σεισμού με ανάλογο ή μεγαλύτερο μέγεθος από τον κύριο σεισμό που ήδη έγινε, ή αν η ακολουθία δεν εξελίσσεται ομαλά, οπότε αναμένεται σεισμός ανάλογου ή και μεγαλύτερου μεγέθους από όλους τους σεισμούς που ήδη έγιναν. Ακόμα και στην περίπτωση ομαλής εξέλιξης μιας μετασεισμικής ακολουθίας η μέθοδος παρέχει την δυνατότητα εντοπισμού των εστιών του μεγαλύτερων μετασεισμών, οι οποίοι πολλές φορές προκαλούν σημαντικές πρόσθετες βλάβες στα ήδη καταπονημένα, από τον κύριο σεισμό, κτίρια οι καταρρεύσεις τέτοιων κτιρίων Χαρακτηριστικά μετασεισμών Μέγεθος μεγαλύτερου μετασεισμού: Από μελέτες πολλών μετασεισμικών ακολουθιών έχει βρεθεί ότι το μέγεθος Μ 1 του

30 1.ΣΕΙΣΜΟΙ 29 μεγαλύτερου μετασεισμού είναι κατά μέσο όρο, μικρότερο κατά 1.1 μονάδες μεγέθους από το Μ ο του κύριου σεισμού (Bath 1971, Papazachos 1974). Έχει δειχθεί ότι υπάρχει πιθανότητα 42% περίπου,ένας ή περισσότεροι προσεισμοί με μέγεθος Μ>4.4 να προηγηθούν ενός κύριου σεισμού με μέγεθος Μ=6.0 ή μεγαλύτερο( Papazachos, 1975). Η πιθανότητα γένεσης του μεγαλύτερου μετασεισμού στο πρώτο εικοσιτετράωρο μετά τον κύριο σεισμό είναι περίπου 53%( Papazachos 1974, Kourouzidis 2003). Καθορίστηκε η διάρκεια Τ (σε μέρες) και ο αριθμός των μετασεισμών με μέγεθος Μ>4.0 σε συνάρτηση με το μέγεθος Μ του κύριου σεισμού(papazachos & Papazachou 1989, Kourouzidis 2003). logt= m, logn= m Παρακάτω (σχ. 1.20)δίνεται ένα παράδειγμα της χρονικής κατανομής του αριθμού των μετασεισμών του σεισμού που έγινε στην Τουρκία στις Μετά από τον σεισμό φάνηκε ότι δεν υπήρχε μείωση του αριθμού τους με το χρόνο σχ Έχει βρεθεί ότι η τιμή b των προσεισμών είναι μικρότερη από αυτή των μετασεισμών(papazachos et.. al,1967, Scholz, 1968) (σχ.1.21) Έχει δειχθεί ότι οι μετασεισμοί ελαττώνονται με τ ο χρόν ο από τον κύρι ο σεισμό ακολουθώντας ορισμένο νόμο δύναμης (Omori,1894).Όταν παρατηρείται

31 1.ΣΕΙΣΜΟΙ 30 απόκλιση από την ελάττωση, τότε υπάρχει μεγάλη πιθανότητα μη ομαλής εξέλιξης της σεισμικής ακολουθίας και ενδεχόμενη γένεση ενός ισχυρού σεισμού. σχ.1.21 Κατανομή της αθροιστικής συχνότητας των προσεισμών και των μετασεισμών του σεισμού που έγινε στη Μαγνησία ( ) με Μ=6.5 (Papazachos et al.,1983). Από μελέτες της χωρικής κατανομής των μετασεισμών σεισμικών ακολουθιών (Karakaisis et al.,1985) έχει βρεθεί ότι όταν η εστία του κύριου σεισμού βρίσκεται στο ένα άκρο του ρήγματος (μονοκατευθυντική διάρρηξη) η μετασεισμική δράση επεκτείνεται αμέσως στο άλλο άκρο του ρήγματος όπου γίνεται ο μεγαλύτερος μετασεισμός. Όταν ο κύριος σεισμός έχει την εστία του στο μέσο του ρήγματος(δικατευθυντική διάρρηξη) η μετασεισμική δράση επεκτείνεται και προς τα δύο άκρα του ρήγματος κοντά στο ένα από τα οποία γίνεται ο μεγαλύτερος μετασεισμός. Έχει δειχθεί ότι τόσο η παράμετρος b όσο και το μέσο μέγεθος Μ μ των μετασεισμών μιας μετασεισμικής ακολουθίας παραμένουν σταθερά κατά την διάρκεια της χρονικής εξέλιξής της. Η ιδιότητα αυτή είναι εξαιρετικά χρήσιμη για τον έλεγχο της ομαλής εξέλιξης μιας μετασεισμικής ακολουθίας, γιατί σημαντική α πόκλιση των παραμέτρων αυτών (ελάττωση της b και αύξηση του μέσου μεγέθους Μ μ ) σημαίνει ανώμαλη εξέλιξη και τη γένεση πιθανώς, προσεισμών( για τις οποίες η b έχει μικρές τιμές και το Μ μ μεγάλες) οι οποίοι προμηνύουν τη γένεση ισχυρών σεισμών(papazachos & Papazachou,2003). Η πρόγνωση των σεισμών είναι ένα επιστημονικό πρόβλημα με κοινωνικές επιπτώσεις. Η κοινωνική απόκριση διαφέρει ανάλογα με το είδος της πρόγνωσης. Έτσι, η μακροπρόθεσμη και η μεσοπρόθεσμη πρόγνωση μπορεί ν α επηρεάσουν

32 1.ΣΕΙΣΜΟΙ 31 προγράμματα μετριασμού των συνεπειών ενός ισχυρού σεισμού, όπως είναι η αφαίρεση επικινδυνοτήτων, η ενίσχυση ασθενών τεχνικών κατασκευών και η ετοιμότητα αντιμετώπισης εκτάκτων αναγκών. Η υπάρχουσα ήδη σχετική γνώση, κυρίως όσον αφορά τη μεσοπρόθεσμη πρόγνωση, επιτρέπει τον εστιασμό αυτών των μέτρων σε υποψήφιες περιοχές, με παράλληλη πλήρη διατήρηση των κλασικών μέτρων ετοιμότητας (πιστή εφαρμογή του αντισεισμικού κανονισμού). Η βραχυπρόθεσμη πρόγνωση θα μπορούσε να οδηγήσει στην εκκένωση κατοικημένων περιοχών και τη διακοπή λειτουργίας βιομηχανικών ή άλλων εγκαταστάσεων των οποίων η λειτουργία μπορεί να συμβάλλει στην αύξηση των καταστροφών. Σήμερα όμως δεν υπάρχει δυνατότητα βραχυπρόθεσμης πρόγνωσης και γι αυτό προς το παρόν δε λαμβάνονται τέτοια μέτρα. Μελέτη σεισμών με σύγχρονα τεχνολογικά μέσα Την τελευταία δεκαετία το φαινόμενο των σεισμών μελετάται με σύγχρονα τεχνολογικά μέσα. Με ένα νέο επαναστατικό πρόγραμμα της Ευρωπαϊκής Ένωσης (που εφαρμόζεται από το 1994 και στην Ελλάδα), καταγράφεται η σεισμική δραστηριότητα και ιδιαίτερα οι μικρές σεισμικές δονήσεις στη Μεσόγειο. Το πρόγραμμα αυτό ονομάζεται "Δορυφορική Μετάδοση Σεισμολογικών Δεδομένων κατά μήκος της Μεσογείου" και κέντρο του όλου συστήματος αποτελεί ο δορυφόρος Αργώ που τροφοδοτείται με δεδομένα από 20 επίγειους σεισμολογικούς σταθμούς μεγάλης ακρίβειας. Στο πρόγραμμα συμμετέχουν το Γεωδυναμικό Ινστιτούτο Αθηνών και τα Ινστιτούτα Γεωφυσικής της Ρώμης και της Μαδρίτης. Στόχοι του προγράμματος είναι: α) η συνεχής παρακολούθηση της σεισμικότητας σε περιοχές της Ν. Ευρώπης (ιδιαίτερα στην Ελλάδα, την Ισπανία και την Ιταλία) β) η πραγματοποίηση "τομογραφίας" ολόκληρης της Μεσογείου, δηλ. η ανατομική αποτύπωση του φλοιού της Γης από τον άνω μανδύα ως τον πυθμένα της θάλασσας. γ) η δημιουργία βάσης δεδομένων σε ευρωπαϊκό επίπεδο, όπου μέσω υπολογιστών θα συλλέγονται και θα αξιοποιούνται όλα τα σεισμολογικά δεδομένα. Το πρόγραμμα αυτό σε δεύτερη φάση (μελλοντικά) στοχεύει στην πρόγνωση των σεισμών, αφού πρωταρχικά διευρυνθεί το συγκεκριμένο δίκτυο. Επίσης, από τα μέσα περίπου της δεκαετίας του 1990 τέθηκε σε εφαρμογή το πρόγραμμα "ανάλυσης σεισμολογικών δεδομένων με το δίκτυο Ποσειδών". Στόχος του συγκεκριμένου προγράμματος είναι η εκτίμηση μέσω υπολογιστών των αναμενόμενων σεισμικών καταστροφών, με βάση την περιοχή όπου γίνεται ο σεισμός, τις "κυματομορφές" του φαινομένου και την τοπική γεωλογία. Ακόμη το πρόγραμμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την προληπτική αντιμετώπιση των συνεπειών των σεισμών από κρατικές αρχές και πολίτες. Ωστόσο, η ακριβής πρόγνωση των σεισμών δεν έχει επιτευχθεί μέχρι

33 1.ΣΕΙΣΜΟΙ 32 σήμερα. Ο αποτελεσματικότερος τρόπος αντιμετώπισης των σεισμών είναι στην κατασκευή τεχνικών έργων,η εφαρμογή αντισεισμικών κανονισμών στις περιοχές με μεγάλη σεισμικότητα. Στην Ελλάδα έχει πρόσφατα τεθεί σε εφαρμογή αντίστοιχος κανονισμός. Για πολλές περιοχές της Ελλάδας ο κίνδυνος από τους σεισμούς είναι μεγάλος. Όλοι οι οικισμοί της χώρας μπορούν να πάθουν ζημιές, μεγάλες ή μικρές, από ένα σεισμό 1.3 ΜΑΚΡΟΣΕΙΣΜΙΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤ Α ΤΩΝ ΣΕΙΣΜΩΝ Μακροσεισμικά αποτελέσματα λέγονται οι μεταβολές που προκαλούνται από τους σεισμούς στο έδαφος, στο επιφανειακό και υπόγειο νερό, στις τεχνικές κατασκευές κτλ καθώς και η επίδρασή τους στους ανθρώπους και στα ζώα. Πρωταρχικά λέγονται ορισμένα από τα μακροσεισμικά αποτελέσματα τα οποία είναι άμεσες συνέπειες των αιτιών στα οποία οφείλονται η γένεση των σεισμικών κυμάτων, όπως είνα ι η σχετική κίνηση τω ν πλευρών του σεισμικού ρήγματος. λέγονται τα υπόλοιπα αποτελέσματα τα οποία Επακόλουθα προκαλούνται από σεισμικά κύματα κατά τη διέλευσή τους από τον τόπο παρατήρησης. Μόνιμα χαρακτηρίζονται τα πρωταρχικά και μερικά από τα επακόλουθα αποτελέσματα που μπορούμε να τα παρατηρήσουμε και μετά από το σεισμό. Παροδικά χαρακτηρίζονται ορισμένα επακόλουθα αποτελέσματα που παρατηρούνται μόνο κατά τη διάρκεια του σεισμού ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΤΩΝ ΣΕΙΣΜΩΝ ΣΤΟ ΕΔΑΦΟΣ Εδαφικές διαρρήξεις Οι μικρές εδαφικές διαρρήξεις λέγονται εδαφικές ρωγμές (σχ. 1.22) που οφείλονται συνήθως, σε ολισθήσεις ή σε μικρές κατακόρυφες κινήσεις μικρών τεμαχών του εδάφους. Οι μεγάλες εδαφικές διαρρήξεις ονομάζονται εδαφικά χάσματα με μήκος δεκάδων ή και εκατοντάδων χιλιομέτρων και είναι συνήθως τα επιφανειακά ίχνη

34 1.ΣΕΙΣΜΟΙ 33 των σεισμικών ρηγμάτων που παρατηρούνται σε περιπτώσεις ισχυρών σεισμών(μ>6.5) σχ Εδαφικές ρωγμές που παρατηρήθηκαν μετά το σεισμό στη Νικομήδεια της Τουρκίας στις (Μ=7.5) σχ.1.23 Παραδείγματα ρηγμάτων. Αριστερά το ρήγμα του σεισμού στην Κίνα (Μ=7.7) και δεξιά το ρήγμα από τον σεισμό Chi-Chi στην Taiwan M=7.5

35 1.ΣΕΙΣΜΟΙ 34 Εδαφικές κατολισθήσεις Οι εδαφικές κατολισθήσεις παράγονται κατά την γένεση των σεισμών και οφείλονται στην προκαλούμενη,από τη σεισμική κίνηση, ελάττωση της τριβής που συγκρατεί σε επαφή τα διάφορα εδαφικά στρώματα. σχ.1.24 Σχηματικές παραστάσεις εδαφικών κατολισθήσεων Εδαφικές βαθύνσεις Έχουν συνήθως σχήμα σκάφης ή χωνιού και σχηματίζονται πάνω από ρήγματα που δεν φαίνονται στην επιφάνεια ή πάνω από υπόγειες καταπτώσεις. σχ.1.25 εδαφικές βαθύνσεις στην Ιαπωνία που παρατηρήθηκαν αμέσως μετά το σεισμό της 16 Ιουνίου 1964

36 1.ΣΕΙΣΜΟΙ 35 Ρευστοποίηση εδάφους Η ρευστοποίηση του εδάφους παρατηρείται αρκετές φορές, κυρίως σε αμμώδη εδάφη, τα οποία είναι κορεσμένα με νερό, και οφείλονται στην αύξηση της πίεσης του νερού των πόρων λόγω του σεισμού. Το γεγονός αυτό έχει ως συνέπεια τη μείωση της τριβής μεταξύ των κόκκων των υλικών, έτσι ώστε αυτά να συμπεριφέρονται ως ρευστά. Έτσι οι κατασκευές σε τέτοιες περιοχές υφίστανται σημαντικές βλάβες λόγω μερικής βύθισης, κλίσης κτλ. Σχ.1.26 Παράδειγμα που απεικονίζει το αποτέλεσμα ρευστοποίησης του εδάφους Υψομετρικές μεταβολές Οι υψομετρικές μεταβολές δημιουργούνται κατά τη γένεση μεγάλων σεισμών και οφείλονται σε έξαρση ή σε καθίζηση τεμαχών σημαντικών διαστάσεων. Στις παράκτιες περιοχές, οι εξάρσεις αυτές παρατηρούνται εύκολα λόγω της μόνιμης μετάθεσης των ακτών πάνω από την στάθμη της θάλασσας και της ύπαρξης μιας λευκής γραμμής που σχηματίζουν στην ακτή τα λείψανα οστράκων και φυκιών, τα οποία ζούσαν πριν από την έξαρση κάτω από τη θάλασσα(σχ.1.27).

37 1.ΣΕΙΣΜΟΙ 36 σχ.1.27 Φωτογραφία καθίζησης μέτρων που παρατηρήθηκε μετά από σεισμό ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΤΩΝ ΣΕΙΣΜΩΝ ΣΤΟ ΝΕΡΟ ΤΗΣ ΞΗΡΑΣ Οι μεγάλοι σεισμοί προκαλούν στα νερά της ξηράς έμμεσες και άμεσες μεταβολές. Άμεσες μεταβολές είναι οι διάφορες ταλαντώσεις του επιφανειακού ν ερού λόγω της διέλευσης από αυτό σεισμικών κυμάτων, ενώ οι έμμεσες μεταβολές οφείλονται σε διαταράξεις του επιφανειακού ή εδαφικού νερού λόγω παραμορφώσεων ή μεταθέσεων των γήινων πετρωμάτων που βρίσκονται κοντά στο νερό(σχ.1.28,α,β) Μια από τις σημαντικότερες άμεσες μεταβολές είναι η γένεση κυμάτων Seiches, δηλαδή η διάδοση στην επιφάνεια του νερού, που βρίσκεται σε κλειστούς ή σε σχεδόν κλειστούς χώρους(λίμνες, λιμάνια, κανάλια, χαντάκια, ποτάμια), στάσιμων κυμάτων μεγάλης περιόδου τα οποία βάζουν το νερό σε ελεύθερη ταλάντωση. Η περίοδος, Τ (sec), του θεμελιώδους κύματος Seiche, σε χώρο που έχει σχήμα ορθογωνίου παραλληλεπιπέδου του οποίου το ύψος είναι h και η βάση του τετραγώνου πλευράς L,δίνεται από την σχέση 1/2 T=2L/(gh) Tα Seiches διεγείρονται από τα κύματα Rayleigh. σχ.1.28 (α) (β) Το σημαντικότερο έμμεσο αποτέλεσμα των σεισμών στο εδαφικό νερό είναι η μεταβολή της παροχής πηγών. Σε πολλές περιπτώσεις επέρχεται πλήρης στείρευση πηγών και σε άλλεςη δημιουργία νέων πηγών