Sumatran luonnonkatastrofin geofysiikkaa

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "Sumatran luonnonkatastrofin geofysiikkaa"

Laura Toivonen
8 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 Sumatran luonnonkatastrofin geofysiikkaa P. Heikkinen 1, L. J. Pesonen 2, A. Korja 1, H. Virtanen 3 ja A. Beckmann 2 1 Seismologian laitos, Helsingin yliopisto, PL 68, Helsingin yliopisto 2 Geofysiikan osasto, Helsingin yliopisto, PL 64, Helsingin yliopisto 3 Geodeettinen laitos, Geodeetinrinne 2, Masala Abstract On the morning of December 26, 2004 a huge earthquake (M=9.0) occurred in the Indian Ocean south from the northern tip of Sumatra. This seaquake launched a tsunami wave which devastated the coasts of the Indian Ocean destroying entire villages and killing more than persons. A few months later, on March 28, 2005, another strong earthquake (M=8.7) occurred offshore Nias and Simeuluen islands, 160 km southeast of the first quake. This time more than 1000 persons were lost and only a minor tsunami was generated. In this article we discuss the geological and geophysical background of these natural catastrophes. 1. SUMATRAN MAANJÄRISTYKSET Joulukuun 26. Intian valtameressä Sumatran saaren pohjoiskärjen eteläpuolella tapahtui valtava merenalainen maanjäristys, jonka magnitudi oli 9.0 Richterin asteikolla. Järistyksen episentrin koordinaatit ovat o N ja o E. (Kuva 1). Järistyksen fokus oli noin 10 kilometrin syvyydellä meren pinnasta laskettuna (meren syvyys noin 4 km). Maa tärisi laajalla alueella Aasiassa. Järistys rekisteröitiin ympäri maapalloa olevilla seismisillä asemilla, myös Suomessa (Kuva 2). Uusi järistys, magnitudiltaan 8.7, havaittiin Sumatran saaren länsipuolella. Indonesiassa on viimeaikoina ollut viitteitä myös tulivuoritoiminnasta, josta esimerkkinä Talangin (Sumatran eteläosassa) ja Tangkubani Perahun (Jaavalla) tulivuorten aktiivisuus huhtikuun alussa. 2. LIIKKUVAT LAATAT JA JÄNNITYKSEN LAUKEAMINEN Intian laatta, joka sijaitsee Intian valtameren ja Bengalin lahden alla, on osa Indo Australian laattaa. Laatta työntyy 6 cm/v Euraasian laatan alle. Laattojen väliin jäävät Burman ja Sundan mikrolaatat. Burman laatta käsittää Nicobarien ja Andaman saaret sekä Sumatran pohjoisosan. Koska Intian laatta ei liiku kohtisuoraan Sundan subduktiovyöhykettä vasten, syntyy Euraasian mantereen ja Jaavan syvänteen väliin sivuttaissiirroksia, joiden tuloksena Burman laatta on muodostunut Euraasian laatan reunalle. Siirrosten muodostuminen on aiheuttanut nuoren keskiselänteen syntymisen Andamanien merelle sekä Sumatran saaren jakautumisen repeytymis vyöhykettä pitkin, joka saaren pohjoiskärjessä muuttuu sivuttaissiirrokseksi. (Kuva 1). 45

Geodeetinrinne 2, 02430 Masala Abstract On the morning of December 26, 2004 a huge earthquake (M=9.0) occurred in the Indian Ocean south from the northern tip of Sumatra.

2 Kuva 1. Intian valtameren, Burman ja Sundan laattojen rajat sekä Sumatran maanjäristysten episentrit (tähdet) ja jälkijäristykset (ympyrät). Subduktiovyöhyke on merkitty pienillä kolmioilla. Nuolet osoittavat laattojen liikesuuntia. Aktiiviset tulivuoret on merkitty suurilla kolmioilla. 46

3 Varsinainen repeäminen alkoi 10 km:n syvyydellä loivasti (15 o ) itään kallistuvalla siirrospinnalla, jota pitkin Intian laatta painuu Burman laatan alle (kuva 3). Laatat ovat ilmeisesti olleet lukkiutuneena toisiinsa jopa satoja vuosia, aiheuttaen jännityksen kertymisen maankuoreen. Osa laattojen välisestä jännityksestä laukesi Burman laatan liikkuessa siirrostasoa pitkin länteen suurimmillaan yli 20 metriä. Tämän liikkeen pystysuora komponentti, joka oli jopa 4 metriä, nosti yläpuolisen vesimassan liikkeelle synnyttäen tsunamin. Järistysvyöhykkeen pituus pohjois eteläsuunnassa on n km ja leveys yli 100 km. Järistystä seuranneiden kuukausien aikana on tapahtunut useita satoja jälkijäristystä. Jälkijäristysvyöhyke, joka samalla osoittaa repeämän laajuuden, ulottuu Sumatran pohjoisosasta Andamanien saaristoon pohjoisessa (Kuva 1). Kuva 2. Suomen seismografiasemat havaitsivat klo. 03:10:46 Suomen aikaa maanjäristyksen, jonka keskus sijaitsi Intian valtameressä, Sumatran läheisyydessä. Havainnot saapuivat Suomeen n. 12 minuutin kuluttua järistystapahtumasta. Kuvassa on Ylistaron (VAF) aseman seismogrammi, jossa näkyvät P, S ja pinta aallot. Kuva 3. Lohkodiagrammi Burman laatan liikkeestä. 47

Osa laattojen välisestä jännityksestä laukesi Burman laatan liikkuessa siirrostasoa pitkin länteen suurimmillaan yli 20 metriä.

4 Maaliskuun 28. päivä tapahtui uusi voimakas maanjäristys (M=8.7), joulukuun 26. päivän järistyksestä n. 160 km kaakkoon ja tällä kertaa Sundan laatan puolella. Järistys aiheutui myös ylityöntösiirroksesta. Järistys aiheutti. suurta tuhoa Niasin ja Simuelun saarilla ja noin 1000 ihmishengen menetyksen. Järistykseen liittyi pienehkö tsunami, joka rekisteröitiin merenpinnan kohoamisena Intian valtameren vuorovesiasemilla. 3. AIHEUTTIKO JÄRISTYS GEOFYSIKAALISIA MUUTOKSIA MAAPALLOSSA? Tiedotusvälineissä on pohdittu, mitä vaikutuksia Sumatran järistyksellä on ollut Maan pyörimisnopeuteen tai pyörimisakselin suuntaan. Teoreettiset vertailulaskut mm. vuoksiaaltojen aiheuttamiin muutoksiin pyörimisakselissa osoittavat, että maksimissaankin muutos pyörimisnopeudessa olisi vain noin 3 mikrosekuntia. Jo oman Kuumme aiheuttama vuoksivaikutus hidastaa maan pyörimisnopeutta noin 15 mikrosekuntia/v, joka peittää alleen maanjäristyksen aiheuttaman mahdollisen hidastumisen. Toisaalta on spekuloitu olisiko maanjäristys voinut lisätä pyörimisakselin huojahtelua muutamalla sentillä. Tämäkin mahdollisuus peittyy akselin luonnollisen ns. Chandler huojahtelun sisään, joka on maksimissaan jopa 15 m/v mitattuna pyörimisakselin keskimääräisestä sijainnista. Sen sijaan järistys synnytti havaittavia, suurimmillaan jopa kuukausia kestäviä ominaisvärähtelyjä maapallossa. Geodeettisen laitoksen suprajohtavan gravimetrin rekisteröinnissä on esimerkki Sumatran pääjäristyksen laukaisemasta ominaisvärähtelystä (Kuva 4). Kuva 4. Geodeettisen laitoksen noin kuukausi järistyksen jälkeen ( ) rekisteröimä o S o moodi Maan vapaista värähtelyistä, jossa Maa värähtelee n. 20 min. periodilla ja n mm radiaalisella amplitudilla (kuvan mittakaava vahvasti liioiteltu). 4. TSUNAMIT ELI HYÖKYAALLOT Tsunameja eli hyökyaaltoja syntyy erityisesti vedenalaisten maanjäristysten yhteydessä maankuoren voimakkaan liikahduksen sysätessä vesimassat liikkeeseen. Tsunamiaaltoja voivat myös aiheuttaa tulivuorenpurkaukset, maanvyöryt ja meteoriittien törmäykset valtamereen. Kuvassa 4 on poikkileikkaus tsunamin synnystä avoimella valtamerellä. Syntyvän tsunamin aallonpituudet vaihtelevat kymmenistä kilometreistä lähes tuhanteen kilometriin. Tsunamin 48

Järistykseen liittyi pienehkö tsunami, joka rekisteröitiin merenpinnan kohoamisena Intian valtameren vuorovesiasemilla. 3. AIHEUTTIKO JÄRISTYS GEOFYSIKAALISIA MUUTOKSIA MAAPALLOSSA?

5 etenemisnopeus v riippuu painovoiman g lisäksi meren syvyydestä d, v=(gd) 1/2. Tästä seuraa, että aalto hidastuu lähestyessään madaltuvaa rantaa. Hidastumiseen vaikuttaa meren syvyys sekä merenpohjan topografia, joka vaimentaa tsunamiaaltojen liikettä varsinkin vesikerroksen pohjanpuoleisessa kerroksessa. Myös veden ja merenpohjan välinen kitka hidastaa ja vaimentaa aaltojen etenemistä vesimassan alaosassa. Sumatran maanjäristys siirsi äkillisesti Burman laattaa yläpuolista vesimassaa pystysuorassa suunnassa noin neljä metriä ylöspäin synnyttäen tsunamiaallot. Nämä alkoivat edetä nopeina (800 km/h), koko vesikerrosta koskevina, pitkän aallonpituuden omaavina aaltoina joka puolelle Intian valtamerta. Suurin energia siirtyi aaltoihin, jotka olivat kohtisuorassa pohjois eteläsuuntaista maanjäristysvyöhykettä vastaan. Lähestyessään rannikkoa näiden, aluksi vain puolen metrin korkuisten "maininkien" aallonkorkeus kasvoi voimakkaasti ja aallonpituus sekä nopeus pienenivät. Rannikolle saapuessaan ne muuttuivat valtaviksi hyökyaalloiksi aiheuttaen suurta tuhoa. Sumatran tsunamit havaittiin koko Intian valtameren alueella kuten esimerkiksi Cocossaarilla, Seychelleillä, Mauritiuksella, Kenian, Tansanian, Omanin ja Somalian rannikoilla, samoin kuin Australiassa. Ne havaittiin myös Tyynellä Valtamerellä aina Meksikoon ja Chileen asti (tosin siellä jo vaimentuneena). Kuva 5. Kaaviokuva tsunami aallon synnystä ja etenemisestä valtamerellä. Aallonpituus ja etenemisnopeus pienevät, kun lähestytään rantaa, mutta aallon korkeus kasvaa puolesta metristä aina kymmeniin metreihin. LÄHTEET Korja, A., Pesonen, L. J. ja Beckmann, A., Indonesian luonnonkatastrofi tietoa maanjäristyksistä ja hyökyaalloista. Geologi 57, KIITOSMAININNAT Lausumme parhaat kiitokset Kati Karkkulaiselle, Kai Rasmukselle, Johanna Salmiselle, Markku Poutaselle sekä Tuomo Hämäläiselle heidän avustaan. 49

Myös veden ja merenpohjan välinen kitka hidastaa ja vaimentaa aaltojen etenemistä vesimassan alaosassa.

6 50

Samankaltaiset tiedostot

Tsunami. 1. Merenpohjalla tai sen alla tapahtunut maanjäristys

Tsunami. 1. Merenpohjalla tai sen alla tapahtunut maanjäristys Tsunami 1. Merenpohjalla tai sen alla tapahtunut maanjäristys Tsunami syntyy, kun meressä oleva vesipatsas saatetaan epätasapainoon. Tähän vaaditaan pystysuuntainen merenpohjan liike. Tsunamit syntyvät