1. OPĆENITO O POTRESIMA

Do nedavno se raznim teorijama nastojalo prikazati uzroke nastanka potresa.

Danas je najpoznatija i široko prihvaćena teorija tektonskih ploča. Prema toj teoriji

Zemljina kora i gornji dio plašta nisu cjeloviti već razlomljeni i sastoje se od 15 ploča

debljine 50-150 km koje se međusobno pomiču kao kruta tijela. Pomaci mogu biti

razmicanje, tlačenje - sudaranje, kliženje i podvlačenje.

Slika 1: Podjela litosfere na ploče

plavo – granice globalnih tektonskih ploča

crveno – aktivni vulkani

žuto – epicentri najjačih potresa u posljednjih 20 godina

Možemo rezimirati da je potres je endogen proces do kojeg dolazi uslijed

pomicanja tektonskih ploča, a posljedica je podrhtavanje Zemljine kore zbog

oslobađanja velike količine energije. Kinetička energija koja se oslobodi slomom

materijala u žarištu potresa, širi se u okolinu u vidu elastičnih valova, tj. seizmičkih

valova (jer se idealizira medij kroz koji se širi kinetička energija kao elastičan

homogeni i izotropan materijal). U unutrašnjosti zemlje djeluju prostorni valovi, na

površini djeluju površinski valovi. Prostorni seizmički valovi mogu biti primarni,

1

uzdužni ili longitudinalni valovi (P), čestice osciliraju oko ravnotežnog položaja u

pravcu širenja samih valova.

Brzina širenja ovakvih valova dana je izrazom:

gdje je Poissonov koeficijent materije kroz koji se val širi, a gustoća te

materije.

Druga vrsta valova je posljedica posmičnih napona u materijalu, nazivamo ih

sekundarni, poprečni ili posmični valovi (S), a njihova brzina je dana izrazom:

Važno je napomenuti da su, kao što smo naveli, sekundarni valovi posljedica

posmičnih napona, te da se prenose samo kroz čestice, ali ne i kroz tekućine.

Brzina sekundarnih valova je nešto malo veća od polovine brzine primanih valova.

No, najveći utjecaj na građevine imaju upravo sekundarni valovi, a njihova brzina vs

je zapravo najvažnije seizmička karakteristika tla. Što je brzina sekundarnih valova

veća, to je u seizmičkom pogledu takvo tlo pogodnije za građevinsku aktivnost. U

Hrvatskoj su važeći propisi (Eurokod 8), tj. zadano seizmičko opterećenje na

građevinu u direktnoj funkciji s brzinom prostiranja sekundarnih valova (S).

2

2. „MJERENJE“ POTRESA – RICHTEROVA I MCS SKALA

Dvije najpoznatije potresne skale danas, su Richterova i MCS skala. Prema

Richteru, kvantitativna mjera za jačinu potresa je magnituda M izražena

oslobođenom energijom, neovisno o mjestu opažanja koju je definirao 1935. godine,

a koja indirektno daje vrijednost energije potresa.

Moderni seizmološki instrumenti zapisuju gibanje tla kao funkciju vremena u

digitalnom obliku. Podaci se od mjernog instrumenta, seizmografa, prenose

satelitskim vezama izravno do središnjeg računala, pa se epicentar potresa, dubina

žarišta i magnituda mogu dobiti kratko vrijeme nakon prestanka potresa.

Iako zapisivanje potresa seizmografima potječe iz devedesetih godina 19. stoljeća,

tek je tridesetih godina 20. stoljeća američki seizmolog Charles Richter1 uveo

koncept magnitude potresa. Richterova magnituda proračunava se po formuli:

ML = log (A/A0)

A – amplituda zapisana standardnim Wood-Andersonovim seizmografom na

udaljenosti 100 km od žarišta

A0 – amplituda dogođenog potresa u 1/1000 mm

ML – lokalna amplituda

1 Charles Richter rođen je u Hamiltonu, Ohio. Studij je pohađao na sveučilištu Stanford gdje je diplomirao 1920. godine. 1928. godine počeo je s radom na doktorskoj tezi iz teorijske fizike na Caltechu (Kalifornijskom tehnološkom institutu), no prije no što je doktorirao ponuđen mu je posao na Institutu Carnegie u Washingtonu. U to doba posao je fasciniran seizmologijom. Potom, radio je u novoosnovanom seizmološkom laboratoriju u Pasadeni, čije je voditelj bio Beno Gutenberg. 1932. godine Richter i Gutenberg su razvili standardnu ljestvicu za mjerenje relativnih veličina izvora potresa, i nazvali su je Richterova ljestvica. Richter se 1937. godine vratio na Kalifornijski tehnološki institute gdje je radio do mirovine, profesor seizmologije je postao 1952. godine.

3

Slika 2: Seizmogram potresa u Južnom Jadranu od 15. travnja 1979. Godine,

lokacija Petrovac

Napomenimo i da se magnituda često, naročito u sredstvima javnog informiranja,

naziva i stupanj Richterove ljestvice. Najveća do sada registrirana magnituda iznosi

M = 8,9.

Najveći dio oslobođene energije u potresu potroši se na pomake stijenskih

masiva i njihovo zagrijavanja pa se samo manji dio energije seizmičkih valova dopre

do površine i uzrokuje osjetni potres na površini Zemlje. Navedena energija u formi

seizmičkih valova koja dospije do površine Zemlje uzrokuje gibanja tla i štete na

građevinama, te ju nazivamo energijom seizmičkih valova. Za izračun energije

seizmičkih valova danas se najčešće koristi formula Gutenberga i Richtera:

Log E = 4,8 + 1,5M [J]

Nakon Richtera, seizmolozi su uveli nove mjere za magnitudu koje su

zasnovane na amplitudi (P) valova (oznaka mb) i na amplitudi površinskih valova

(oznake Msur). Tako je Richterova magnituda nazvana lokalnom magnitudom, te je 4

dobila oznaku ML. Pitate se zašto su uvedene nove mjere za magnitudu? Iz razloga

što su seizmolozi ustanovili da je magnituda zasnovana na amplitudi površinskih

valova (Msur) pogodna za mjerenje plitkih potresa na velikoj udaljenosti (preko 1000

km) od epicentra, jer su dugotrajnim promatranjima zaključili da kod seizmograma

takvih potresa prevladavaju površinski valovi. Dok su seizmogrami dubokih potresa

pokazali da duboki potresi ne generiraju značajne površinske valove, te je takve

potrese pogodnije iskazati magnitudom zasnovanom na amplitudi (P) valova (mb).

Također valja napomenuti, da je Msur ljestvica podijeljena tako da se podudara

s ML ljestvicom za vrijednosti magnituda između 6 i 6,5, dok je kod jači potresa Msur

uvijek veća od ML. Za odnos između magnituda Msur i mb ustanovljena je sljedeća

veza:

mb = 2,5 + 0,63Msur

Obično se magnituda za mjerenje potresa (do magnitude 6,5) u javnosti daje

kao lokalna (Richterova) magnituda M = ML, dok se za jače potrese koristi magnituda

zasnovana na amplitudi (P) valova M = Msur.

Za razliku od magnitude intenzitet potresa nije podatak dobiven mjerenjem na

nekom instrumentu, već se on procjenjuje na osnovu vanjskih učinaka (posljedica)

potresa. Naime, za stanovništvo je najznačajnije kolike je štete potres prouzročio na

5

građevinama te kakve su promjene nastale u prirodi radi djelovanja potresa. Iz svega

prije navedenog proizlazi da ako se u jednom potresu, gledano hipotetično, sruši u

nekom području više građevina nego u drugom potresu u istom području, prirodno

zaključujemo da je prvi potres bio većeg intenziteta. Zbog toga, ukoliko potres,

odnosno njegov intenzitet „mjerimo“ MCS (Mercalli – Cancani – Sieberg) skalom,

zapravo izražavamo posljedice njegovih efekata na građevinama, u prirodi te na živa

bića. Intenzitet potresa, znači, ne zavisi samo od količine oslobođene energije, već i

o udaljenosti od hipocentra te od lokalnih geomehaničkih, geoloških i topografskih

mjesta, kao i od vrste gradiva i tipa konstrukcija građevina.

U Hrvatskoj je MCS skala u službenoj upotrebi od 1964. godine. Naziv je dobila po

inicijalima seizmologa Mercalli, Cancanija i Sieberga, koji su je i definirali.

Najveća razlika MCS skale u odnosu na Richterovu skalu je da kod jednog

istog potresa (jednom potresu odgovara samo jedna magnituda) možemo imati

različite intenzitete potresa, koji međusobno ovise o području u kojem djeluje potres.

Općenito, možemo reći da je intenzitet potresa najveći u blizini epicentra i da opada s

udaljenošću od epicentra.

Intenzitet u stupnjevima MCS (Mercali-Cancani-Sieberg)

Magnituda (Ljestvica po Richteru)

I 0,0 – 1,5 II – III 1,5 – 2,5 III – IV 2.5 – 3,0 IV – V 3,0 – 3,5 V – VI 3,5 – 4,0

VI – VII 4,0 – 4,5 VII – VIII 5,0 – 5,5 VIII – IX 5,5 – 6,0 IX – X 6,0 – 6,5 X – XI 6,5 – 7,0

XI – XII 7,0 – 7,5 XII 7,5 – 10,0

Tablica 1: Usporedba intenziteta potresa (I) i magnitude potresa (M)

MCS skala ima 12 stupnjeva koji se za razliku od magnitude potresa, koja se

određuje instrumentom (seizmografom), određuju pomoću intenziteta potresa, tj.

promatranjem posljedica potresa i na osnovu anketiranja stanovništva. Nakon

6

određivanja intenziteta potresa za pojedina područja nacrtaju se izoseiste – linije koje

dijele šire područje u zone različitih intenziteta. Kao što smo naveli, u pravilu

intenzitet potresa najveći u epicentru i opada s udaljenošću, ali valja napomenuti da

ponekad, iznimno zbog lokacijskih uvjeta, može doći i do izuzetka ovog pravila.

Najzorniji primjer je potres u Meksiku 1985. godine, kada je najveća šteta

zabilježena, zbog lokalnih uvjeta u Meksiko Cityju, koji je od epicentra potresa bio

udaljen 360 km.

Da bi pobliže shvatili termin izoseiste poslužit ćemo se primjerom potresa koji

se dogodio 1979. godine u području južnog Jadrana. Dakle, na slici su prikazane

izoseiste potresa koji je 1979. godine pogodio područje Južnog Jadrana. Magnituda

potresa iznosila je M = 7,2 po Richteru. Važno je napomenuti da izoseiste na

prikazanoj slici nemaju oblik koncentriranih kružnica, već su izdužene u pravcu

rasjeda zbog različitog prostiranja valova i različitim pravcima.

Međutim, u hrvatskim pravilnicima za građenje u seizmičkim područjima su na

poseban način uvedene seizmološke karte Hrvatske, u kojima se na cijelim

područjima države propisuje potres određenog intenziteta. To ne smijemo dovoditi u

vezu s izoseistama, koje predstavljaju linije jednakih intenziteta područja.

7

Slika 3: Izoseiste potresa u Južnom Jadranu od 15. travnja 1979. Godine, M = 7,2

8