Zavod za hidrometeorologiju i seizmologiju ZHMS CG

     Seizmologija je nauka o zemljotresima. Ime je dobila od grčkih riječi seismos - potres i logos - nauka. Predstavlja ogranak šire naučne discipline geofizike, 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 u Zemljinoj unutrašnjosti, kao i tektonske procese u žarištu zemljotresa. Takođe izučava mogućnosti prognoze jakih zemljotresa, stvaranja i kretanje cunami talasa (velikih talasa koje generišu podvodni zemljotresi) itd.

     Dio seizmologije proučava mehaničke efekte dejstva seizmičkih talasa na tlu - u prirodnoj i izgrađenoj sredini. Seizmologija se bavi i utvrđivanjem parametara seizmičkog hazarda (tj. seizmičke opasnosti) širih regiona, seizmičkom mikrorejonizacijom manjih prostora (npr. urbanih područja, lokacija gradjevinskih objekata) i dr.

     Kao zasebna naučna disciplina pominje se paralelno sa pojavom prvih instrumenata za registrovanje zemljotresa. Prvi kvalitetni instrumentalni zapisi zemljotresa (seizmogrami) registrovani su tek u XIX vijeku. Početak instrumentalnog registrovanja zemljotresa na Balkanu datira iz 1882. godine kada je u zagrebačkoj Meteorološkoj opservatoriji instaliran mehanički seizmograf. Nešto kasnije, 1904. godine, započela su instrumentalna seizmološka osmatranja u Sarajevu, a odmah zatim (1906. godine) i u Beogradu. U Podgorici, Seizmološka stanica je počela je sa radom 1. maja 1960. godine.

     Pojavom naprednijih seizmoloških instrumenata, značajno je povećan i kvalitet seizmoloških opservacija. Tada se javljaju i moderne hipoteze o nastanku zemljotresa.

     Od istaknutih seizmologa na području nekadašnje Jugoslavije, posebno se ističe prof. dr Andrija Mohorovičić (1857-1936) koji je - proučavajući Pokupski zemljotres iz 1909. godine, prvi put utvrdio osnovnu strukturu Zemljine kore i egzaktno definisao njenu donju granicu. Površ koja razdvaja Zemljinu koru i omotač Zemljinog jezgra - u njegovu čast, poznata je u nauci kao Mohorovičićev diskontinuitet. Takođe, valja istaći rad prof. Jelenka Mihajlovića, koji je dao značajan naučni doprinos seizmologiji -posebno detaljnim izučavanjem mnogobrojnih seizmogenih zona Balkana.

Afteršok (aftershock) - Naknadni zemljotres koji se javlja odmah nakon stvaranja glavnog zemljotresa. U fazi konsolidovanja stijenskih masa i uspostavljanja novog stabilnog stanja u zoni žarišta počinje da se manifestuje čitava serija manjih afteršokova.

Akcelerometar - Poseban inženjersko-seizmološki instrument, koji služi za registrovanje ubrzanja oscilovanja tla. Registrovani akcelerogrami koriste se u oblasti inženjerske seizmologije, u analizi seizmičkog hazarda, u zemljotresnom inženjerstvu, pri ispitivanju modela građevinskih objekata na dinamičkim platformama i dr.

Aseizmička oblast - Područje bez seizmičke aktivnosti.

Cunami - Visoki vodeni talasi koji se formiraju prilikom jakih zemljotresa čije se žarište nalazi ispod vodenih površina - najčešće okeana. Nagli skok krila aktiviranog rasjeda uslovljava pojavu ovih talasa. Kada pri kretanju nastali talasi naiđu u plitke priobalne zone, javlja se tzv. cunami efekat - značajno povećanja njihove visine koja može da dostigne i nekoliko desetina metara. https://www.noaa.gov/jetstream/tsunamis 

Zemljotres kao uzrok nastanka cunami talasa (ilustracija prema NOAA - National Oceanic and Atmospheric Administration)

Epicentar - Vertikalna projekcija hipocentra na Zemljinu površ.

​
Pozicije epicentra i žarišta (hipocentra) zemljotresa, načina prostiranja seizmičkih talasa, kao i efekata zemljotresa na površini terena (ilustracija prema M.Protti, E. Chaves, Observatorio Vulcanológico y Sismológico de Costa Rica)

Foršok (foreshock) - Prethodni zemljotres, koji se javlja u fazi procesa pripreme glavnog zemljotresa. Naime, proces akumuliranja napona u zoni žarišta budućeg zemljotresa može (ali i ne mora) biti praćen događanjem niza foršokova manjeg intenziteta u odnosu na kasniji glavni zemljotres.

Hipocentar - Žarište zemljotresa ili fokus je mjesto maksimalne koncetracije napona u stijenama - neposredno prije loma stijene, odnosno njenog rasijedanja.

Intenzitet zemljotresa - Predstavlja učinak zemljotresa na površini terena - na ljude, u prirodnoj i izgrađenoj sredini. Izražava se opisnom skalom intenziteta. U upotrebi je bilo/jeste više skala intenziteta: MSK (Medvedev-Sponheuer-Karnik), MM (modifikovana Merkali skala), japanska skala intenziteta i dr.

U Evropi se koristi EMS skala intenziteta (European macroseismic scale) koja je prvobitno definisana 1988. godine.  Od 1998. godine skala intenziteta zemljotresa je po prvi put razdvojila očekivane efekte zemljotresa prema tipu konstrukcije i materijala građevinskih objekata. https://media.gfz-potsdam.de/gfz/sec26/resources/documents/PDF/EMS-98_short_form_English_PDF.pdf

​Aktuelno važeća skala EMS-98 takođe ima dvanaest stepeni (I-XII), čiji opisi grubo odgovaraju opisima datim Merkalijevom skalom.

Izoseiste - Granice, linije koje ograničavaju zone ili površi koje su u zemljotresu okarakterisane istim stepenom intenziteta dogođenog zemljotresa.

Laveov (Love) talas - Poseban tip površinskog transverzalnog talasa, kod koga se oscilacije čestica sredine vrše u horizontalnoj ravni, upravno na pravac prostiranja talasa.

Laveov (Love) površinski talas: strelice način oscilovanja čestica u odnosu na pravac prostiranja talasa (ilistracija Encyclopedia Britannica)

Magnituda (M) - Relativna mjera oslobođene energije u zemljotresu. Čarls Rihter (Charles Richter) je 1935. godine definisao magnitudu zemljotresa kao energetsku mjeru dogođenog zemljotresa. Otuda se ovaj parametar zemljotresa i naziva Rihterova magnituda. Magnituda nema gornju i donju granicu i neimenovan je broj. Magnituda se određuje na osnovu amplitude kretanja tla izmjerene na seizmogramima. Dok se za svaku jedinicu magnitude izmjerena amplituda poveća 10 puta, oslobođena energija je 32 puta veća. 

Za različite jedinice magnitude prikazani su tipični efekti, kao i poznati primjeri zemljotresa u svijetu. Desno na slici ilustrovani su ekvivalenti oslobođene količine energije (ilustracija modifikovana prema IRIS primjeru)

Danas su u upotrebi više tipova magnitude kao što su: ML - lokalna, Mw- moment, MS- površinska (surface) magnituda i dr.

Merkalijeva skala - Skala intenziteta, opsega od I do XII stepeni, koja opisuje efekte zemljotresa na površini. Merkalijeva skala je odomaćeni termin za MCS (Mercalli-Cancani-Sieberg) skalu intenziteta. Opis stepena Merkalijeve skale grubo odgovara opisima datim u važećoj Evropskoj makroseizmičkoj skali intenziteta, odakle se žargonski često izjednačavaju stepeni ovih skala.

Mikroseizmi - Predstavljaju mikro-oscilacije tla koje kao ambijentalni “šum” registruju seizmografi sa vrlo različitim frekventnim karakteristikama. Intenzivnije se registruju na priobalnim seizmološkim stanicama, sa karakterističnim povećanjem usled pojave bure na moru.

Mikrotremor tla - Karakteristično niskofrekventno mikro-seizmičko oscilovanje tla koje je prouzrokovano prirodnim efektima - dejstvom mase velikih vodenih površina, naglim promjenama u atmosferskom pritisku, i dr. Metoda analize mikrotremora koristi se kao jedna od dopunskih metoda u interpretaciji strukturne građe terena i u definisanju reprezentativnih geodinamičkih modela.

Mohorovičićev diskontinuitet - Naziv za granicu koja razdvaja Zemljinu koru i spoljašnji omotač Zemljinog jezgra. Dobila je ime po istaknutom hrvatskom seizmologu Andriji Mohorovičiću, koji je učinio prvi značajan korak u proučavanju Zemljine kore i njene unutrašnjosti i uspio da identifikuje donju granicu Zemljine kore i odredi ukupnu debljinu Zemljine kore.

P talasi - Primarni, kompresioni ili longitudinalni talasi koji uzrokuju da čestice sredine osciluju u pravcu prostiranja talasa (analogno akustičnim oscilacijama). Tipična brzina prostiranja P talasa u nekonsolidovanim sedimentima iznosi 0,5-2,5 km/s, odnosno 3,0-6,5 km/s - u čvrstim kristalizovanim stijenama. Brzina prostiranja ovih talasa je 1,7-2,0 puta veća od brzine prostiranja S talasa.

​
P- zapreminski longitudinalni talas: način oscilovanja čestica u odnosu na pravac prostiranja talasa (ilustracija Encyclopedia Britannica)

Povratni period zemljotresa (T) - Povratni period T zemljotresa definiše se za određenu jačinu zemljotresa i predstavlja recipročnu vrijednost srednje godišnje učestalosti dešavanja zemljotresa te magnitude. Važno je pravilno shvatiti koncept povratnog perioda: T je srednje vrijeme pojave zemljotresa magnitude M; ne znači da će se u T godina desiti tačno 1 zemljotres magnitude M; takav zemljotres ne mora ili može da se desi više puta u bilo kom momentu vremena T.

Prekursori - Specifični prirodni fenomeni koji se mogu pojaviti u serijama neposredno prije pojave glavnog zemljotresa (nekoliko sati, nekoliko dana, pa i mjeseci). U seizmičke pojave koje smatramo prekursorima zemljotresa spadaju: intenzivne serije slabijih zemljotresa čija učestanost raste sa približavanjem trenutku nastanka glavnog zemljotresa, kao i promjene brzine zapreminskih seizmičkih talasa. U geofizičke pojave tzv. prekursora spadaju značajna variranja geomagnetskog i gravitacionog polja u širem regionu generisanja zemljotresa, emitovanje elektromagnetskih talasa različitih talasnih dužina, pražnjenja statičkog elektriciteta iz tla i dr.

Površinski talasi - Seizmički talasi koji se prostiru po slobodnoj Zemljinoj površini ili duž diskontinuiteta u unutrašnjosti Zemlje i koji su sporiji od zapreminskih talasa. Postoje dva tipa površinskih talasa koji se javljaju kod udaljenijih zemljotresa - Laveovi (Love) i Rejlijevi (Rayleigh) talasi.

Rasjedi - U slučaju međusobnog primicanja, odmicanja ili smicanja dvije susjedne tektonske ploče ili bloka dolazi do akumuliranja visokih napona u stijenskim masama Zemljine kore. Kada u ovoj zoni naponi dostignu granicu mehaničke čvrstoće stijena, dolazi do pucanja duž najslabijih stijenskih masa tj. nastajanja novih tektonskih formi koje zovemo rasjedi. Ravni po kojima se vrši dislociranje stijenskih masa zovemo rasjedne ravni.

Tipovi osnovnih tipova rasjeda i animacija načina dislociranja stijenskih masa dati su na sledećim linkovima USGS (United States Geological Survey):

Normalni rasjed - https://www.usgs.gov/media/videos/normal-fault
Reversni rasjed - https://www.usgs.gov/media/videos/thrust-fault
“Slijepi” reversni rasjed - https://www.usgs.gov/media/videos/blind-thrust-fault
Horizontalni rasjed - https://www.usgs.gov/media/videos/strike-slip-fault

U određenim uslovima rasjedi mogu pokazati odlike kombinovanog kretanja prisutnog osnovnih tipova rasjeda – npr.  horizontalnog i vertikalnog ili horizontalnog i reversnog kretanja rasjednih ravni.

Rejlijevi (Rayleigh) talasi - Površinski talas koji predstavlja kombinaciju longitudinalnog i transverzalnog talasa čijim se prostiranjem oscilacije čestica sredine vrše u ravni upravnoj na površinu, a paralelnoj pravcu prostiranja talasa.  

Rejlijev (Rayleigh) površinski talas: način oscilovanja čestica u odnosu na pravac prostiranja talasa (ilustracija Encyclopedia Britannica)

S talasi - Sekundarni, smičući ili transverzalni koji uzrokuju da čestice sredine osciluju u ravni upravnoj na pravac prostiranja talasa (analogno prostiranju svjetlosti ili elektromagnetnim oscilacijama). Uobičajene brzine prostiranja S talasa kreću se od 0,1-0,8 km/s u mekim sedimentima, odnosno 1,5-3,8 km/s u čvrstim stijenama. 

​
S - zapreminski transverzalni talas: način oscilovanja čestica u odnosu na pravac prostiranja talasa (ilustracija Encyclopedia Britannica)

Seizmički hazard - Predstavlja vjerovatnoću pojavljivanja zemljotresa odgovarajućih karakteristika - u okviru određenog perioda vremena i na određenom mjestu. Seizmički hazard se uvijek definiše u odnosu na tri međusobno zavisna elementa: amplitudu izabranog parametra kretanja tla, vjerovatnoću realizacije događaja (p) u zadatom vremenu (t). Alternativno, seizmički hazard može se izraziti preko dva elementa:  amplitude kretanja i povratnog perioda zemljotresa (T). Povratni period T i vrijednosti (p i t) međusobno su povezane veličine.

Seizmički rizik - Predstavlja moguće gubitke ljudskih života i materijalnih dobara u slučaju pojave zemljotresa određenog intenziteta na nekom području. Na seizmički rizik – tj. gubitke utiču: nivo prirodne opasnosti od zemljotresa (seizmički hazard) na nekoj lokaciji ili području,  povredljivost objekata (zavisi od njihovog kvaliteta tj. seizmičke otpornosti), ali i drugih faktora koje zovemo pokretači rizika: neprilagođena prostorna i urbanistička rješenja, nelegalna gradnja, društvene okolnosti (npr. siromaštvo) itd.

Seizmograf (seizmometar) - Osnovni registracioni instrument u seizmološkoj praksi - mjerni instrument koji automatski mjeri i bilježi podrhtavanje i pokrete tla izazvane zemljotresom ili drugim prirodnim ili antropogenim izvorima. Instrument mjeri jačinu, smjer i vrijeme trajanja oscilacija tla pomoću kojeg se fizički efekat seizmičkih talasa zemljotresa u elektromagnetskom instrumentu pretvara u indukovani napon, koji se zatim registruje na odgovarajućem rekorderu. 

Princip rada modernih seizmografa

Seizmogram - Kontinualni grafički zapis seizmičkih talasa (odnosno oscilovanja tla) registrovan na seizmičkom rekorderu prilikom događanja zemljotresa. Koriste se rekorderi za registrovanje vertikalnih i horizontalnih oscilacija tla, što je uslovljeno tipom seizmometra.

Digitalni seizmogrami sa indikacijom osnovnih faza seizmičkih talasa

Seizmologija - Relativno mlada naučna oblast geofizike, proučava složene procese koji uslovljavaju nastanak zemljotresa, kretanja stvorenih seizmičkih talasa u Zemljinoj kori i njenoj dubljoj unutrašnjosti, kao i mehaničke efekte dejstva seizmičkih talasa na tlu i objektima.

Subdukcija - Proces podvlačenja jednog dijela Zemljine kore pod drugi, naročito u zonama sučeljavanja tanke okeanske kore sa relativno debljom kontinentalnom pločom. Pri tome se okeanska kora podvlači pod kopneni dio Zemljine kore i lagano tone u omotač Zemljinog jezgra. 

Subdukcija – podvlačenje tanke okeanske kore ispod deblje kontinentalne kore

Teleseizmi - Seizmički talasi koji se registruju na rastojanjima većim od 10 lučnih stepeni (1° = 111,195 km).

Tektonske ploče - Veći ili manji segmenti Zemljine kore – djelovi okeanske i kontinentalne litosfere. Prema Teoriji o tektonici ploča, Zemljina kora je kompozit većeg broja segmenata koji plutaju na magmi i nalaze se u stanju stalnog relativnog kretanja uslovljenog termodinamičkim procesima u Zemljinom omotaču. Ukoliko ove ploče obuhvataju čitave kontinente, tada se nazivaju kontinentalnim pločama.

​
Tektonske ploče – ilustracija A. Mladenović, prema USGS

Zapreminski talasi - Vrsta seizmičkih talasa koji se prostiru kroz Zemljinu unutrašnjost. Postoje dva tipa zapreminskih talasa - longitudinalni (P) i transverzalni (S) talasi.

Zemljin omotač – Pojam se odnosi na sloj koji se u građi planete Zemlje nalazi između Zemljinog jezgra i donje granice Zemljine kore – približne debljine 2.900 km.

Zemljina kora - Zemljina kora ili litosfera predstavlja očvrsli (ohlađeni) sloj Zemlje, čija debljina u zonama okeana varira između 10 - 15 km, dok u kontinentalnim djelovima iznosi 25 - 60 km.

Zemljino jezgro - Središnji dio Zemljine unutrašnjosti koji se - mjereno od površine Zemlje, prostire do dubina od 2.900 do 6.378 km tj. do samog centra Zemlje. Sastoji se od tečnog spoljašnjeg dijela i unutrašnjeg dijela koje se zbog enormnih pritisaka na tim dubinama ponaša kao čvrsta sredina.​

Građa Zemljine kore – označeni su glavni slojevi u građi Zemlje i njihove dubine (razmjere na ilustraciji nisu realne)

Uputstva za ponašanje u slučaju zemljotresa možete pogledati ovdje.