podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
SEISMOLOGIE
A
SEISMOTEKTONIKA
část 7.: Neinstrumentální data a
doprovodné jevy
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Zemětřesení se vyskytují v celé historii Země. Výzkum různě starých
zdrojů je založen na různých metodách.
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
vlnové záznamy
historické texty a obrazy
poškození historických staveb
zlomy, trhliny, zvrásněné
sedimenty apod.
Zemětřesení se vyskytují v celé historii Země. Výzkum různě starých
zdrojů je založen na různých metodách.
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Spolehlivost určení parametrů zdroje zemětřesení závisí na charakteru
dostupných dat.
Výpočty polohy a velikosti
zemětřesení z vlnových záznamů
na seismometrech.
Odhady polohy a velikosti
zemětřesení na základě
statistického zhodnocení
historických a archeologických
údajů.
Odhady velikosti zemětřesení
na základě porovnání
geologických struktur s
produkty současných otřesů.
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
7.1: Makroseismická data
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Makroseismická data:
A. Pohyby na zlomu
B. Pohyby mimo zlom
C. Průvodní jevy
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
A. Pohyby na zlomu
Poruchy na zlomové ploše propagující až k povrchu.
El Centro, Kalifornie, 1979.
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
B. Pohyby mimo zlom
Kmitavé pohyby v regionu kolem epicentra:
- kmitání zemského povrchu pocítěné lidmi
- pohyby předmětů v důsledku kmitání zemského povrchu
- ničivé účinky
Izmit, Turecko, 1999.
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
C. Průvodní jevy
- zvukové jevy
- světelné efekty
- kolísání hladiny spodních vod
- zvláštní chování zvířat
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Makroseismický dotazník
Strukturovaný dotazník s cílenými dotazy na hlavní prvky
makroseismického pozorování:
- Popis pozorovaných otřesů (pohyby půdy, zvukové efekty)
- Popis účinku na člověka
- Popis účinků na předměty a přírodu
- Popis škod na budovách
http://www.ig.cas.cz/makroseismicky-dotaznik/
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Seismický jev může být impulsem pro některé procesy.
Některé z nich představují vysoké riziko a jsou předmětem
samostatných pozorování a výzkumů.
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
7.2: Doprovodné jevy - sesuvy
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Sesuvy patří ke klasickým fenoménům doprovázejícím zemětřesení.
Příklad sesuvu trigrovaného
zemětřesením (Chigira, Yagi 2006)
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
V jednotlivých částech tělesa sesuvu probíhají různé typy deformace.
Příklad sesuvu trigrovaného zemětřesením a různé mechanismy deformace v
tělese sesuvu (Chigira, Yagi 2006)
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Sesuvy mohou být generovány také pod vodní hladinou.
Pobřežní čára před (vlevo) a po (vpravo) zemětřesení z roku 1999 (Koaceli, Turecko)
s Mw=7.4 – příklad podmořského sesuvu trigrovaného zemětřesením (Cetin et al.
2004)
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Hlavní silou působící při skalním řícení a sesuvech je gravitace.
Zemětřesení ke vzniku fenoménu přispívá narušením pevnosti diskontinuit
a působením dodatečné síly (související s kmitáním částic kontinua), která
vede k překonání tření.
Různé typy skalního řícení
(Vidrih et al. 2001).
Mechanismus vzniku sesuvu vlivem
dodatečné síly působící při zemětřesení
(Vidrih et al. 2001)
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Četnost sesuvů generovaných zemětřesením závisí na epicentrální
vzdálenosti a na sklonu odlučných ploch.
Závislost četnosti sesuvů na epicentrální vzdálenosti (vlevo) a na sklonu inklinace –
studium z ep. oblasti Loma Prieta (1986), Kalifornie (Keefer 2000).
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Oblast, ve které jsou seismickým jevem trigrovány sesuvy, může mít na
délku stakilometrové rozměry.
Rozsah regionů, v nichž byly generovány sesuvy vybranými zemětřeseními ve
střední Americe (Bommer, Rodriguez 2002).
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Celkový rozsah sesuvů závisí na velikosti zemětřesení.
Celkový objem sesuvů jako funkce momentového magnituda (Malamud et al. 2004).
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
7.3: Doprovodné jevy – zkapalnění
sedimentu
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Kmitání částic v horninovém kontinuu může vést ke zvýšení tlaku
fluid a ke změně konzistence (zkapalnění) některých klastických
sedimentů (písky, štěrky).
Příklad efektu zkapalnění sedimentu při zemětřesení v regionu Niigata (1964)
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Zkapalněný materiál proniká do trhlin a vytváří sedimentární žíly.
Sedimentární žíly vzniklé při zemětřesení (Reddy et al. 2009).
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Sedimentární žíly porušují nadložní vrstvy starší než otřes a umožňují tak
lépe datovat seismický jev při paleoseismologických výzkumech.
Sedimentární žíly vzniklé při
zemětřesení (Reddy et al. 2009).
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Sedimentární žíly mohou vedle nadložních poloh pronikat také do podloží.
Sedimentární žíly vzniklé při zemětřesení,
pronikající do nadloží (A) a do podloží (B a C)
(Callot et al. 2008).
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Různé typy zkapalněných
sedimentů – objevují se polohy s
promíchaným materiálem a s
volně unášenými klasty (Callot et
al. 2008).
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Pevnější karbonátové vrstvy tvořící
překážku toku zkapalněných
sedimentů (Callot et al. 2008).
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Dosah efektu zkapalnění
v závislosti na magnitudu –
podle studií jezerních
sedimentů ve stř. Švýcarsku
(Monecke et al. 2004).
Epicentrální vzdálenost, ve které se může projevit efekt zkapalnění, závisí
na velikosti zemětřesení.
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
7.4: Doprovodné jevy – tsunami
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
vlny tsunami - Jako vlny tsunami jsou označovány vlny o extrémně
velké vlnové délce vzniklé masivním a impulsivním narušením výšky
vodní hladiny.
Název tsunami byl přijat v roce 1963 a byl převzat z japonštiny
( „tsu“ = „přístav“,
nebo „nami“ = „vlna“).
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Nejčastěji jsou vlny tsunami generovány v souvislosti se
zemětřeseními v oceánských a pobřežních oblastech, s velkými
sesuvy materiálu do vodního bazénu a s vulkanickými erupcemi –
teoreticky možný je také vznik tsunami při jaderné explozi a při
dopadu mimozemského objektu (meteorit, asteroid, kometa).
Mechanismus vzniku vlny tsunami při zemětřesení (vlevo) a podmořském
sesuvu (vpravo).
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Pro vznik tsunami vlivem zemětřesení je nutné, aby došlo k masivní a
rychlé změně vodní hladiny. To je možné pouze při vertikálním
pohybu na zlomu porušujícím zemský povrch.
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Zemětřesení tedy musí mít:
- významnou vertikální složku střižného pohybu podél zlomu
Při horizontálních posunech jsou vlny tsunami méně obvyklé (jen asi
15% vln tsunami bylo generováno v souvislosti s horizontálními
posuny).
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
- musí být dostatečně silné a mělké, aby zlom porušil také zemský
povrch (zemětřesení vznikají v hloubce, čím větší je hloubka, tím
větší energie musí být uvolněna, aby došlo k propagaci ruptury až
k povrchu)
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Typické jsou vlny tsunami pro silná zemětřesení na subdukčních
okrajích spojená s uvolněním elastické deformace v nadložní desce.
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Vlny tsunami mají na volném moři vlnové délky řádově stovky
kilometrů a periodu řádově od desítek minut do dvou hodin. Rychlost
vlny tsunami závisí na hloubce bazénu (pro hloubku mnohem menší,
než je vlnová délka vlny):
kde g je gravitační zrychlení a d je hloubka moře
g.dv 
0
50
100
150
200
250
300
0 2000 4000 6000 8000
hloubka oceánu
rychlost(m/s)
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Prudký nárůst amplitudy při pobřeží je doprovázen zkrácením vlnové
délky a snížením rychlosti. Velká kinetická energie umožňuje vlně
tsunami pronikat relativně daleko do vnitrozemí.
hloubka
(m)
rychlost
(km/h)
vlnová
délka (km)
7000 943 282
4000 713 213
2000 504 151
200 159 48
50 79 23
10 36 10.6
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Amplitudu vlny tsunami lze měřit pomocí tzv. přílivoměrů.
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Amplituda je měřena jako výška vlny od úrovně přílivové hladiny.
Na volném moři nepřesahuje amplituda vlny tsunami jeden metr (většinou
se pohybuje v rozmezí 60-90 cm) a nebývá proto zaznamenána. Při pobřeží
dochází vlivem nerovnosti dna ke změně rychlosti a k prudkému nárůstu
amplitudy.
Záznam změn výšky hladiny na pobřeží Japonska
(Miyako) při tsunami generované zemětřesením v
roce 1960 s epicentrem při pobřeží Chile.
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Není-li k dispozici záznam přílivoměru, určuje se výška vlny na
základě pozorování v terénu.
Výška záplavy (inundation height) je výška vlny tsunami v okamžiku
příchodu na pobřeží.
Délka záplavy (inundation distance) je vzdálenost, do které vlna
tsunami pronikla.
"Run-up" je nadmořská výška, do které vlna tsunami vystoupala.
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Výška vln může u tsunami generovaných vzdáleným zemětřesením
překročit 15 m, v případě vln tsunami generovaných zemětřesením
s malou epicentrální vzdáleností může výška vln překročit 30 m.
Šíří-li se první vlna s negativní amplitudou, projeví se příchod vlny
tsunami na pobřeží nejprve masivním ústupem vodní hladiny.
Šíří-li se první vlna s pozitivní amplitudou, projeví se příchod vlny
tsunami na pobřeží nejprve masivním vzestupem vodní hladiny.
Ústup hladiny před první vlnou
tsunami (Thajsko, 2004)
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Megatsunami
Vlny tsunami mohou lokálně dosahovat extrémních velikostí - tzv.
megatsunami, obvykle v souvislosti s vlnami generovanými
rozsáhlými svahovými sesuvy nebo propadem rozsáhlých prostor při
vulkanické erupci.
Megatsunami jsou definovány jako vlny tsunami s výškou
přesahující 100 metrů.
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Při sesuvu v Lituya Bay (Aljaška) v roce 1958 byla generována vlna
dosahující amplitudy 525 metrů. K sesuvu došlo v souvislosti se
zemětřesením o magnitudu 7.7.
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Zvláštním případem megatsunami byla událost spjatá s rozsáhlým
sesuvem do přehradní nádrže Vajont Dam (Itálie) v roce 1963 - byla
generována vlna vysoká cca 250 metrů.
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Známým příkladem vlny tsunami generované propadem do volných
prostor při vulkanické erupci je erupce vulkánu Krakatoa v roce 1883,
při které byla generována vlna o výšce cca 45 metrů.
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Megatsunami s výškou vlny dosahující až 100 metrů je
dokumentována v případě erupce vulkánu Unzen (Japonsko)
v roce 1792.
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Ve středozemí se předpokládá projev megatsunami v souvislosti s
erupcí na ostrově Santorini (Thera) někdy v době 1613-1660 př. n. l.,
která je pokládána za příčinu zániku minojské kultury Geologické
doklady ukazují, že generovaná vlna tsunami mohla mít výšku 35 až
150 metrů.
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Tsunami generovaná impakty
Časově méně častou, ale rozsahem významnou událostí mohou být
vlny tsunami generované impaktem kosmických těles.
Četnost impaktů v závislosti na
velikosti těles (Jansa 1993).
Hypotetická četnost vln tsunami při pobřeží
Evropy v závislosti na jejich velikosti
(Dawson et al. 2004).
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Výška vlny tsunami generované dopadem mimozemského tělesa
může být extrémní.
Porovnání výšky vlny tsunami generované dopadem bolidu (vlevo) a
zemětřesením (vpravo) (Dawson, Stewart 2007).
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Výška vlny tsunami závisí nejen na velikosti dopadajícího tělesa, ale
také na vzdálenosti a na hloubce vodního bazénu.
Teoretické výšky vlny tsunami generované dopadem bolidu při hloubkách oceánu
1, 3 a 6 km (Ward, Asphaug 1999).
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Extrémní výška vlny je generována v místě dopadu.
Model šíření vlny tsunami generované dopadem bolidu do oceánského bazénu o
hloubce 4 km (Ward, Asphaug 1999).
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Charakteristika vln tsunami
Výška vlny tsunami při dopadu na pobřeží závisí na více parametrech.
Je závislá také na vzdálenosti a na směru šíření vlny atd.
Časy šíření a výšky "run-up" vlny tsunami
generované zemětřesením a sesuvem na Aleutách
v roce 1946 (Fryer et al. 2004).
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Při známých zdrojových parametrech zemětřesení a při známé
charakteristice pobřeží lze modelovat pravděpodobné výšky vlny
tsunami.
Model výšky vlny tsunami generované hypotetickým zemětřesením.
Strike Dip Slip Length (km) Width (km) Epicentral Depth (km) Moment (dyne-cm) Epicenter
226 8 80 620 210 1 7.5E29 60.0N 144.0W
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Pro kvantifikaci velikosti vln tsunami se používá veličina magnitudo vlny
tsunami Mt.
Pro trans-pacifická tsunami (Abe 1979):
Pro regionální tsunami (100 km < D < 3500 km) (Abe 1981):
Kde H je maximální amplituda na přílivoměru, C je faktor vzdálenosti a
D je vzdálenost v kilometrech.
1.9ClogHMt 
8.5loglogHMt 
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Magnitudo vlny tsunami je definováno tak, aby korespondovalo
s momentovým magnitudem otřesů, které vlnu tsunami generovaly.
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Vzhledem k vysoké rychlosti překonávají vlny tsunami během
několika hodin značné vzdálenosti.
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Dochází také k odrazům vln
od pobřeží.
Model šíření vln tsunami
generovaných zemětřesením na
Sumatře (2004)
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Projevy tsunami v sedimentárním záznamu
Historické vlny tsunami lze sledovat také na základě studia
sedimentů uložených na pobřeží.
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Historické vlny tsunami lze sledovat také na základě studia
sedimentů uložených na pobřeží.
Písčité polohy uložené vlnou tsunami.
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Historické vlny tsunami lze sledovat také na základě studia
sedimentů uložených na pobřeží.
Útržky korálových útesů přinesené na pobřeží vlnou tsunami - Pakarang Beach,
Thajsko, 2004 (vlevo) a schéma ekvivalentního fenoménu pozorovaného
v sedimentárním záznamu pliocenních vrstev (vpravo) (Dawson, Stewart 2007).
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Statistika vln tsunami
Vlny tsunami působí v pobřežních oblastech značné škody a jsou
příčinou velkých ztrát na životech.
Tabulka nejznámějších a nejničivějších vln tsunami do roku 2004.
Rok datum oběti Region
1600 př.n.l. tisíce ? Santorini (pravděpodobně zánik
mykénské kultury)
365 tisíce Alexandrie
1755 1.11. 70.000 Portugalsko, Lisabon
1883 26.8. 36.000 Indonésie, Krakatau
1896 15.6. 27.000 Japonsko, Sanriku
1908 28.12. 72.000 Itálie, Mesinský průliv
2004 26.12. 227.898 Sumatra
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Průměrně se během roku vyskytnou na Zemi jedna až dvě události
doprovázené vlnami tsunami způsobujícími škody a ztráty na životech.
Tabulka posledních ničivých vln tsunami podle NOAA (National Oceanic
and Atmospheric Administration USA).
Datum Magnitudo Maximální
výška vlny
Oběti
(tsunami)
Oběti
(celkem)
Region
26.12.2004 9.0 50.90 226.898 227.898 Sumatra, Indonesia
1.4.2007 8.1 12.10 52 54 Šalamounovy ostrovy
18.8.2007 8.0 10.05 - 514 Peru
29.9.2009 8.0 22.35 192 192 Samoa
12.1.2010 7.0 3 7 316.000 Haiti
27.2.2010 8.8 29 156 521 Chile
11.3.2011 9.0 38.9 17.128 20.319 Japonsko, Tohoku
6.2.2013 7.9 ? 10 10 Šalamounovy ostrovy, Santa
Cruz
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Počet tsunami v čase celosvětově kolísá.
Histogram počtu vln tsunami v jednotlivých dekádách 20.století (podle NOAA).
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Rychlost vln tsunami (od vzniku vlny tsunami do jejího příchodu k
pobřeží zbývají obvykle řádově hodiny) dává možnost ochránit lidské
životy při včasném varování.
Včasné varování umožňují varovné systémy.
Televizní varování před vlnou tsunami,
Japonsko 2004
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Pacific Tsunami Warning Center
Založeno v roce 1949 jako reakce na mimořádnou vlnu tsunami
generovanou zemětřesením a sesuvem na souostroví Aleuty v r.
1946.
Indian Ocean Tsunami Warning System
Budováno jako reakce na vlnu tsunami generovanou zemětřesením
na Sumatře v roce 2004, v provozu je od roku 2006.
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Varovné systémy využívají jednak záznamů a vyhodnocení
seismických sítí (detekce a lokace zemětřesení, vyhodnocení jevu z
hlediska možnosti generování vlny tsunami) a jednak měřící stanice
sledující náhlé změny výšky hladiny moře.
Záznam změny hladiny vlivem
průchodu vlny tsunami
generované zemětřesením u
pobřeží Chile (2010).
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Umístění DART systémů (podle NDBC) pro účely monitorování vln tsunami.
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Umístění všech snímačů monitorujících změny hladiny moře pro účely PTWC
(převzato z presentace Kong 2005).
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Distribuce seismických stanic využívaných pro účely PTWC (převzato z
presentace Kong 2005).
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
7.5: Historická zemětřesení
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Výzkum historických zemětřesení se široce opírá o historické texty a
archeologické výzkumy.
Popis makroseismických účinků vztažených k různým místům
umožňuje rekonstruovat:
- polohu epicentra
- epicentrální intenzitu (odhad magnituda)
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Použitelné historické texty mohou mít různý charakter (administrativní
dokumenty, kroniky, soukromé dopisy atd.).
Stránka z díla benátského
historika Marina Sanuta z
16.století.
Historické písemné zdroje ke středověkým
zemětřesením v regionu Kotoru (Albini 2004).
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Nejstarší zemětřesení zaznamenané v historických textech:
Zemětřesení v Číně (Mount Tai), ke kterému došlo v 7. roce vlády
krále Fa (dynastie Xia - 2205-1600 př.n.l.).
Zemětřesení je datováno do 19. či 18. století př.n.l.
Je zmíněno v tzv. "bambusových análech (knihách)" - soubor
historických textů psaných na bambusových listech popisujících
historii Číny do období cca 3. až 5. st. př.n.l..
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Historické texty lze u silných zemětřesení kombinovat s
archeologickými doklady, přímých archeologických dokladů ale s
rostoucím stáří ubývá.
Sloupy popadané v důsledku zemětřesení z r.749 n.l. (vlevo Hippos-Sussita, vpravo
Scythopolis).
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Velikost zemětřesení lze odhadnout na základě účinků.
Dobové zobrazení zemětřesení ve Vídni (1590) - otřes s epicentrem u
Neulengbachu (z. od Vídně), magnitudo cca 5.5-6.0, epicentrální intenzita IX
škály EMS.
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Na základě makroseismických účinků lze odhadnout epicentrální
intenzitu I0. Empiricky pak lze určit vztah mezi epicentrální intenzitou a
magnitudem.
Např. pro Český masiv a Západní Karpaty (Kárník et al. 1984):
nebo:
0.95I0.55M 0 
  14.0hlog0.93I0.55M 0 
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Současně lze z poměrné velikosti ploch omezených isoseistami
odhadnout hloubku hypocentra.
Např. pro Český masiv a Západní Karpaty uvádí Kárník et al. (1978)
vztah:
kde In je n-tá seismická intenzita,
Dn je poloměr isoseisty n-té intensity,
h je hloubka a k je konstanta
charakterizující prostředí varírující
v rozmezí 3 až 6 (pro Evropu k=4.5)
h
D
log.kII n
n0 
(obrázek podle Musson - Jiménez 2008)
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Velikost zemětřesení lze odhadnout na základě účinků.
Posun akvaduktu o 13.6 metru v důsledku zemětřesení - kumulované posunutí,
zjištěny nejméně tři různé seismické jevy (jev X: 100-750, patrně historické
zemětřesení z r. 115; jev Y: 700-1030; jev Z: 990-1210, patrně historické zemětřesení z
r. 1170) (Maghraoui et al. 2003).
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Morfologické změny související se zemětřesením:
Výzdvih v západní části Kréty související s
přesmykovou složkou pohybu při zemětřesení v
r. 365 př.n.l. (magnitudo 8.5+).
(Stiros 2010)
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Polohu epicentra lze určit na základě distribuce pozorovaných hodnot
seismické intenzity.
Izoseisty a z nich určené polohy epicentra (vlevo - 7.12.1677, vpravo - 26.10.1824)
- příklad z Filipín (Bautista, Oike 2000).
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Katalogy historických zemětřesení
shrnují základní údaje (poloha, velikost, zdroj) o známých historických
zemětřeseních z daného regionu.
Důležité pro seismotektonické studie a pro studie seismického
ohrožení.
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Katalogy historických zemětřesení:
Starší katalogy např. u nás:
Kárník et al. (1957): Erdbebenkatalog der
Tschechoslowakei bis zum Jahre 1956
460 - 1957
Kárník (1996): Seismicity of Europe and the
Mediterranean
1800 - 1990
Zsíros et al (1988): Hungarian earthquake catalogue
(456-1986)
456 - 1986
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Novější katalogy pro Český masiv:
Katalog ACORN (Alpine-Carpathian-Bohemian Massif region)
Pokrývá data od roku 1267 do současnosti, je zaměřen ale jen na
menší region styku Českého masivu, Východních Alp a Západních
Karpat (do roku 2004 obsahuje 1968 jevů).
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Novější katalogy pro region Evropy:
Katalog EMEC (European-Mediterranean Earthquake Catalogue)
Pokrývá data od roku 1000 do roku 2006, obsahuje 45.000 jevů.
Katalog SHEEC (SHARE European Earthquake Catalogue)
Pokrývá data od roku 1000 do 1899, obsahuje 4722 jevů.
EMEC
SHEEC
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Chyby katalogů historických zemětřesení:
- chyby v odhadu velikosti zemětřesení
- chyby v určení polohy ohniska
mohou být i zásadní chyby, např. "Ardabilské zemětřesení" v r. 893 (otřes ve
skutečnosti v regionu města Dvin, Arménie ... arabskými historiky ve 14. a 15. století
omylem lokalizován do regionu města Ardabil v dnešním Íránu,z důvodu záměny
jmen "Dabil" = arabská forma jména Dvin, a "Ardabil")
- zdvojení záznamů
např. z důvodu chybného určení ohniska v některých pramenech
- neexistující zemětřesení
např. záměna jiného přírodního jevu (pád meteoritu, velká bouře atd.) za
zemětřesení
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Ničivá zemětřesení
Silné otřesy a doprovodné jevy, které jsou s nimi spojeny, způsobují
katastrofy, při nichž dochází k četným obětem na životech a
nesmírných škodách.
Znalosti o ničivých zemětřeseních a dalších katastrofických projevech
jsou v čase velmi nerovnoměrné – velmi spolehlivé záznamy jsou
k dispozici z období posledních 100 let, starší záznamy jsou omezeny
obvykle na historické zprávy a jsou proto velmi neúplné (historické
zprávy se soustředí na významné události v obydlených oblastech –
zemětřesení s malým ničivým dopadem a jevy v řídce obydlených
nebo dokonce v neobydlených oblastech jsou z velké většiny
nezaznamenány).
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Tabulka nejničivějších zemětřesení.
Rok datum Mw oběti Region
1556 23.1. 8 830.000 China, Shansi
2010 12.1. 7.0 316.000 Haiti
1976 27.7. 7.5 242.769
(oficiálně)
655.000 (odhad)
China, Tangshan
2004 26.12. 9.0 227.898 Off West Coast of Northern Sumatra
(tsunami)
1138 9.8. 230.000 Syria, Allepo
856 22.12. 200.000 Iran, Damghan
1920 16.12. 7.8 200.000 China, Gansu
893 23.3. 150.000 Iran, Ardabil
1923 1.9. 7.9 142.800 Japan, Kwanto
1948 5.10. 7.3 110.000 USSR, Turkmenistan, Asghabat
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Katastrofický dopad zemětřesení nezávisí pouze na jeho velikosti (na
magnitudu), ale také na mnoha dalších faktorech (na pozici epicentra,
na hloubce, na mechanismu, na četnosti osídlení v okolí epicentra, na
pevnosti staveb, na charakteru podloží výstavby apod.).
Schematické znázornění rozdílných škod způsobených přibližně
stejně silnými zemětřeseními u Nisqually (2001) a u Northridge
(1994). Zemětřesení u Nisqually mělo hypocentrum hlouběji a
dále od velkých sídel a způsobilo mnohem menší škody.
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Nejsilnější / nejničivější zemětřesení v letech 2000-2018 .
Rok Datum Mw oběti region
2004 26.12. 9,1 227 898 při západním pobřeží
severní Sumatry
2011 11.3. 9,1 20 896 Japonsko, Tohoku
2010 27.2. 8,8 523 Chile, Bio-bio
2012 11.4. 8,6 10 při západním pobřeží
severní Sumatry
2005 28.3. 8,6 1 000 severní Sumatra
2007 12.9. 8,4 25 jižní Sumatra
2001 23.6. 8,4 138 při pobřeží Peru
2015 16.9. 8,3 15 Chile
2013 24.5. 8,3 0 Ochotské moře
2006 15.11. 8,3 0 Kurilské ostrovy
Nejsilnější zemětřesení Nejničivější zemětřesení
Rok Datum Mw oběti region
2010 12.1. 7,0 316 000 Haiti
2004 26.12. 9,1 227 898 při západním pobřeží
severní Sumatry
2008 12.5. 7,9 87 587 Čína S‘čchuan
2005 8.10. 7,6 86 000 Pákistán, Kašmír
2003 26.12. 6,6 31 000 jižní Írán
2011 11.3. 9,1 20 896 Japonsko, Tohoku
2001 26.1. 7,7 20 085 Indie
2015 25.4. 7,8 8 669 Nepál
2006 26.5. 6,3 5 749 Indonésie, Jáva
2010 13.4. 6,9 2 968 Čína, Qinghai
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
7.6: Paleoseismologie
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Paleoseismologie: studium geologických projevů seismických jevů.
Galli et al. (2008)
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Jednotlivé struktury lze datovat (stáří zemětřesení).
geologicky dokumentované
svrchně pleistocenní až
holocénní úskoky na zlomech
(Caputo et al. 2004).
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Přesnější datování umožňují studie historických jevů za pomocí
archeologických dokladů.
zlomové porušení zdi vily z římské doby
(Galli et al. 2008).
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Některé struktury mají zřejmý vztah k známým seismickým událostem.
Odkrytá plocha zlomu se striacemi - Chi-Chi, Tchajwan, otřes z r. 1999, Mw=7.6
(Lee, Chan 2007).
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Některé struktury mají zřejmý vztah k známým seismickým událostem.
Odkrytá plocha zlomu se striacemi - Wenchuan, Čína, otřes z r. 2008, Ms=8.0
(Liu-Zeng 2009 2007).
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Některé struktury mají zřejmý vztah k známým seismickým událostem.
Posun na zlomu Nojima - Kobe, Japonsko, otřes z r. 1995, Mw=7.2.
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Některé struktury mají zřejmý vztah k známým seismickým událostem.
En-echelon tahové trhliny - Cariaco,
Venezuela, otřes z r. 1997, Ms=6.8
(Audemard 2006).
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Některé struktury mají zřejmý vztah k známým seismickým událostem.
Tahová trhlina spojená se střižnými pohyby na zlomu - Chuya, Horní Altaj,
otřes z r. 2003, Ms=7.5 (Lunina et al. 2008).
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Odhad magnituda se v rámci paleoseismologických studií odvíjí
především od vztahů mezi magnitudem a velikostí posunutí nebo
velikostí ruptury.
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Vztahy mezi momentovým magnitudem a středním posunutím (AD), maximálním
posunutím (MD) a povrchovou délkou ruptury (SRL) (Grant 2002).
rovnice typ skluzu a b střední
odchylka
korelační
koeficient
M=a+b*log(AD) SS 7.04 0.89 0.28 0.89
R 6.64 0.13 0.50 0.10
N 6.78 0.65 0.33 0.64
vše 6.93 0.82 0.39 0.75
M=a+b*log(MD) SS 6.81 0.78 0.29 0.90
R 6.52 0.44 0.52 0.36
N 6.61 0.71 0.34 0.80
vše 6.69 0.74 0.40 0.78
M=a+b*log(SRL) SS 5.16 1.12 0.28 0.91
R 5.00 1.22 0.28 0.88
N 4.86 1.32 0.34 0.81
vše 5.08 1.16 0.28 0.89
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
Klasifikace paleoseismologických dat
A. Primární
způsobené tektonickou deformací
B. Sekundární
způsobené kmitáním zemského povrchu v důsledku seismických vln
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
A Primární data:
umístění: a) na zlomu
koseismické postseismické
projevy v
geomorfologii
- zlomové svahy
- pukliny
- vrásy
- postskulzové pohyby na
strukturách zmíněných
vlevo
- svahové pohyby
projevy ve
stratigrafickém
záznamu
- zlomem porušené
vrstvy
- zvrásněné vrstvy
- diskonformní průběh
vrstev
- svahové kužely a
zářezy
- výplně puklin
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
A Primární data:
umístění: b) mimo zlom
koseismické postseismické
projevy v
geomorfologii
- ukloněné povrchy
- vyzvižené pobřežní
linie
- pokleslé pobřežní linie
- tektonické aluviální
terasy
- postskulzové pohyby na
strukturách zmíněných
vlevo
projevy ve
stratigrafickém
záznamu
- sedimenty uložené
tsunami
- eroze způsobené
tsunami
- eroze a uloženiny
indukované výzdvihem,
poklesem a úklonem
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
B Sekundární data:
umístění: a) na zlomu
koseismické postseismické
projevy v
geomorfologii
- písečné injektáže
- sesuvy ve zlomové
zóně
- zlomové porušení
stromů
- následné sesuvy ve
zlomové zóně
projevy ve
stratigrafickém
záznamu
- sedimentární žíly
- uloženiny sesuvů
- uloženiny následných
sesuvů
podzim 2023 Seismologie a seismotektonika – 07 (neinstrumentální data a doprovodné jevy)
B Sekundární data:
umístění: b) mimo zlom
koseismické postseismické
projevy v
geomorfologii
- písečné injektáže
- sesuvy mimo zlomovou
zónu
- zlomové porušení
stromů
- subsidence spojené s
kompakcí
- následné sesuvy mimo
zlomovou zónu
projevy ve
stratigrafickém
záznamu
- sedimentární žíly
- uloženiny sesuvů
- turbidity
- uloženiny následných
sesuvů