A pacifikus Tűzgyűrű tomboló titkai

Egy hét telt el az Új-Zélandot megrázó, 7.8-as magnitúdójú földrengés óta. Az eltelt idő alatt több mint 2000, 3-as magnitúdónál nagyobb erősségű földmozgás történt, és még mindig nincs megállás. Rengeteg kérdés vetődött fel, a földrengés nagyságától az azt kiváltó okokig. Kellett ez az egy hét ahhoz, hogy világosabban lehessen látni, ami egy meglehetősen bonyolult képet fest fel, nem kevés tanulsággal a földrengések lefolyásáról.

Egy kis lemeztektonikai háttér

A földrengések, vulkánkitörések okainak magyarázatában nagy segítséget ad a lemeztektonika modellje. E szerint a Föld külső, merev burkát a földkéregből és a földköpeny legfelső részéből álló litoszféra alkotja.

Ez a réteg azonban nem folyamatosan öleli körül bolygónkat, hanem nagyobb és kisebb darabokra, úgynevezett kőzetlemezekre tagolódik.

Ezek a kőzetlemezek egymáshoz képest mozognak – távolodnak, közelednek vagy egymás mellett elcsúsznak.

A Csendes-óceán a Nemzetközi Űrállomásról nézve Forrás: NASA

Két kőzetlemez ütközése, egymásnak feszülése során az számít, hogy melyiknek milyen a sűrűsége. A nagyobb sűrűségű kőzetlemez a másik alá bukik, amit szubdukciónak nevezünk. Az óceáni kőzetlemezek sűrűsége nagyobb, mint a kontinentális kőzetlemezeké,

azaz mindig az óceáni kőzetlemez bukik le és nyomul be a földköpenybe.

A kontinentális kőzetlemez sűrűsége kisebb, mint a földköpeny anyagáé, ami ezért nem képes a mélybe nyomulni. Ha két kontinentális kőzetlemez ütközik, akkor egymásra torlódnak, és hegyláncokat emelnek ki (ezt kollíziónak nevezzük; pl. Alpok, Himalája).

A Föld nagy litoszféralemezei Forrás: NASA

A Földön kijelölhetőek a kőzetlemez-távolodási területek (itt találhatóak az óceáni hátságok), a szubdukciós zónák (például a Csendes-óceánt körülölelő Tűzgyűrű), és vannak ismert kőzetlemez-elcsúszási zónák is (erre jó példa a Szent András-törésvonal).

A földrengések többsége a szubdukciós területekhez kapcsolódik,

de nem kizárólagosan, olvashatunk erről például az olaszországi földrengések kapcsán is, ahol a földkéregben lévő széthúzásos erők okozzák a földmozgásokat.

A Csendes-óceán mélyén, az óceáni és a kontinentális kéreg ütközésének zónájában gigantikus energiájú földtani folyamatok zajlanak Forrás: Elter Tamás

Szintén e példán láthattuk azt is, hogy minél jobban szűkítjük a területet, a lemeztektonikai kép annál bonyolultabb, és nem biztos, hogy a nagy léptékű lemeztektonikai gondolkodás segít az események megértésében. Új-Zéland példája is ilyen.

Bonyolult törésrendszer az óceáni aljzaton

Új-Zéland az Ausztrál- és a Pacifikus-kőzetlemez határán fekszik. Az Északi-szigettől keletre húzódó határ mentén az utóbbi – átlagosan 5 cm/év sebességgel mozgó – kőzetlemez bukik az Ausztrál-lemez alá. Délebbre haladva megváltozik a helyzet, és a Déli-szigettől délnyugatra lévő határ mentén már az Ausztrál-kőzetlemez bukik a Pacifikus-lemez alá (amennyiben két óceáni jellegű kőzetlemez feszül egymásnak, akkor a közöttük lévő sűrűségkülönbség – amit nagymértékben megszab a kőzetlemez kora – határozza meg az alábukás jellegét).

Új-Zéland az Ausztrál- és a Pacifikus kőzetlemez ütközési zónájában fekszik Forrás: Tűzhányóblog

A két szubdukciós zóna között húzódik az Alpi-törészóna, ahol a kőzetmozgás alapvetően oldalirányú.

Ennek északkeleti részét Marlborough-törészónának nevezik, ahol a töréseket jelző vetők szétseprűződnek. Ezek az egyedi vetők is többnyire jobbos oldalelmozdulásos, ún. strike-slip jellegű töréseket takarnak. A legdélebbi vető a Hope-törés, ami mentén az átlagos elmozdulás évi 20-25 mm (most láthatjuk, mit is jelentenek ezek az átlagos számértékek: hosszú évekig semmi nem történik, aztán egy-egy alkalommal a vető behozza a lemaradást, és akár méteres elmozdulások is történnek). A Hope-törés keleti végén azonban változik a kőzettest elmozdulási iránya: a Jordan-vető mentén feltolódásos mozgás történik, ami évi 4 mm nagyságrendű.

Az Alpi-törésvonal és a két lemezhatár helyzetét bemutató térkép Forrás: Tűzhányóblog

Itt tehát már egymás felé közeledő kőzetlemezek okozzák a kőzettest-elmozdulásokat.

A Kaikoura térségben húzódó hegyvonulaton az emelkedés mértéke már évi 4-6 mm,

ami az egyik legnagyobb Új-Zélandon. Nem véletlen tehát, hogy ez tekinthető Új-Zéland földrengésekben egyik legveszélyesebb területének. A novemberi földrengés a Hope-töréstől délre indult, de kiterjedt a tágabb környezetre is, és egyre inkább északkelet felé vándorolt, aktivizálva további vetőket is.

Furcsaságok egy földrengés körül

A november 14-i földrengés több, a megszokott földmozgásoktól eltérő jelleget mutatott. Egy kis erősségű földmozgással indult, majd jó egy perc után érte el a legnagyobb intenzitását.

Továbbá, a legnagyobb töréses elmozdulás nem az epicentrum környezetében, hanem attól jó 100 kilométerre északra történt.

Viszonylag kiterjedt területet érintett a töréses deformáció. Végül, a kapcsolódó szökőár lokális jellegű volt, és nem túl magas hullámokkal járt.

Újabb intenzív rengéses periódus kezdődhet Új-Zéland térségében

A térségben 1950 előtt több nagy földrengés is volt, majd ezt követően nyugodttá vált a terület. Ez a nyugalom 2009-ben szakadt meg, és úgy tűnik, hogy most egy újabb intenzív földmozgásos időszak kezdődött.

A november 14-i éjjeli földrengés tulajdonképpen kettő az egyben volt.

Ez azt jelenti, hogy két eltérő jellegű földmozgásból állt: egy egymásra tolódó és egy egymás mellett elcsúszó (ún. strike-slip) földrengéspárból. Az erős földmozgás mintegy 2 percig tartott, azaz meglehetősen hosszú volt.

A november 14-i erős rengés nyomai Forrás: Tűzhányóblog

A földrengés azokhoz a ritka földmozgásokhoz tartozott, amilyet először a 2010-es darfieldi eseménynél figyeltek meg, miszerint egyszerre több vető aktivizálódott, és történt mind vertikális, mind oldalirányú elmozdulás.

A függőleges mozgáshoz egy kisebb szökőár is kapcsolódott.

A néhány méter magas hullámok azonban csak egy szűk területre korlátozódtak, aminek az lehetett az oka, hogy a kőzettest-elmozdulás is csak egy kisebb területet érintett, és közel volt a partvonalhoz.

Földrengés szabdalta tájkép a november 14-i szeizmikus esemény után Forrás: Tűzhányóblog

A modern GPS-adatok segítségével részleteiben is sikerült rekonstruálni a tektonikai mozgásokat.

A Kekerengu-törés mentén például az oldalelmozdulás mértéke elérte a 10 métert!

A Campbell-fok, ami a Déli-sziget legészakibb pontja, 2 métert mozgott el észak-északkeleti irányba, miközben majdnem 1 métert emelkedett. A földrengés központjához közeli Kaikoura is 1 métert észak felé mozgott és 70 centimétert emelkedett. Mindezt másodpercek alatt!

A rengés nyomán kiemelkedett tengeraljzat egy részlete Forrás: Tűzhányóblog

A földrengés Új-Zéland távolabbi területein is változásokat idézett elő, amelyek néhány centiméteresek voltak.

E mellett, 80 000-100 000 kisebb-nagyobb lejtőcsuszamlás is történt,

ami helyenként utakat, síneket vágott át, vízfolyamokat gátolt el, ez pedig jelentős árvízveszélyt jelenthet a jövőben, amennyiben ezek a gátak átszakadnak.

Semmi köze se volt a földrengésnek az úgynevezett szuperholdhoz

A GeoNet szerint ez volt a térség egyik legbonyolultabb földrengése, amelynek nagyságát, fészekmélységét nem volt egyszerű meghatározni. A szakemberek végül az előzetes 7.5-ös magnitúdóbecslést M7.8-ra emelték.

A Csendes-óceán már a bezáródási fázisban álló óceáni medence. Az Aleut-szigetektől Új-Zélandig húzódó pacifikus Tűzgyűrű az alábukó óceáni lemez határát jelöli, amit aktív vulkáni és szeizmikus tevékenység jellemez Forrás: Elter Tamás

A földmozgás nagyságának meghatározásában az egyik nehézség abban rejlett, hogy a vetők menti elmozdulásokhoz kapcsolódó földmozgások viszonylag hosszú ideig (akár egy percen keresztül) tartottak, ami miatt a megszokott módszerek nem voltak alkalmasak a felszabaduló energia kiszámításához, és az összes szeizmikus mérőállomás adatait, valamint helyszíni megfigyeléseket (törések nagyságának és hosszának felmérése) kellett összegyűjteni ehhez.

Az új-zélandi földrengésben semmiféle szerepet sem játszott az úgynevezett "szuperhold" Forrás: AFP/Yasuyoshi Chiba

Az M7.8 magnitúdó jelzi, hogy a földrengés jelentős energiát szabadított fel, viszonylag nagy területet érintett és a szokottnál hosszabban tartott. A tízfokozatú módosított Mercalli-intenzitásskálán (ami azt méri, hogy a megfigyelések szerint milyen hatású volt, mennyire lehetett érezni, milyen károkat okozott a földrengés) a földmozgás a törések közelében elérte a MMI VIII fokozatot, ami súlyosnak tekinthető, míg Wellington környékén VI-VII nagyságú volt, ami erősnek tekinthető. Szerencsére, a halálos áldozatok száma minimális volt.

2009-től ismét intenzívvé váltak a szeizmikus események Új-Zéland térségében Forrás: Tűzhányóblog

Végül, fontos megjegyezni, hogy

a nagy földrengésnek nincs köze a média által „szuperholdnak” hívott jelenséghez.

A Hold viszonylagos közelsége (ami korántsem olyan drámai, mint amit az elnevezés sugall) nem okoz olyan gravitációs vonzásbeli különbséget, ami kőzettest-elmozdulásokat vált ki, mint ahogy nem hat a tűzhányók működésére sem.

Új szárazföld jött létre a tenger rovására

A november 14-i földrengés egyik látványos következménye, hogy

a Kaikoura és a Campbell-fok közötti partvidék mintegy 0.5-2 méter nagyságban megemelkedett.

Ez azt jelenti, hogy az egykori sekély tengeri aljzat a felszínre került, ezzel a szárazföld nagysága megnőtt. Ennek az az oka, hogy a földmozgásnak itt egy függőleges elmozdulási komponense volt (erre vezethető vissza a kapcsolódó szökőár is), azaz a kompressziós, azaz összenyomódásos feszültség úgy szabadult fel, hogy egy ferde vető mentén a szárazföldi terület feltolódott (ez valahol nem más, mint a hegységképződés egy piciny eleme).

A földrengés következtében a tengerfenék egy sávjának kiemelkedésével létrejött új partszakasz. A felső kép a szeizmikus esemény előtti, az alsó pedig a földrengés utáni állapotot ábrázolja Forrás: Tűzhányóblog/Kosik

Ez nem teljesen ritka esemény, Új-Zélandon korábban is történtek ilyen elmozdulások. 1931-ben egy hasonló nagyságú földrengés során

Napier közelében 1-2 méteres függőleges eltolódás történt, ennek köszönhetően jött létre az új szárazföldön a településközeli reptér.

Korábban, 1855-ben egy M8.2 földrengés során Wellington nagy része emelkedett hasonló mértékben, ahol végül egy fontos útvonal létesülhetett. A Kaikoura földrengésnek azonban ez csak egyik komponense volt, a többi vető mentén főleg oldalelmozdulások történtek. Ez az új helyzet a sekélytengeri környezetben élő, állandó vízborítást igénylő növények és állatok számára katasztrofális hatású, és minden bizonnyal átrendezi az életteret.

Megmentett legelésző tehenek

A földrengés után bejárta a világsajtót az a kép, ami három legelésző tehenet mutat. A két fejlett tehén és egy boci, mintha mi sem történt volna, folytatja tevékenységét, nem véve tudomást arról, hogy körülöttük egy földcsuszamlás következtében szó szerint beomlott a föld, és már csak egy talpalatnyi kiemelkedésen vannak.

A szerencsés módon életben maradt tehenek Forrás: Tűzhányóblog

A teheneket megmentették, és most már kiterjedtebb füves területen folytatják a lakmározást. Az eset nem egyedüli, egy másik hír két további, hasonlóan járt tehénről számolt be.

(A szerző vulkanológus, az MTA akadémiai doktora, az ELTE Geokémiai-Kőzettani Tanszékének tanszékvezető egyetemi tanára)