Cutremurele

Un cutremur este o zguduire a scoarței produsă de eliberarea bruscă a energiei acumulate în roci. Locul din interior unde începe ruperea este focarul sau hipocentrul. Punctul de la suprafață aflat deasupra lui este epicentrul. Undele seismice se propagă din focar și pot fi simțite la distanță. Cele mai multe cutremure se produc la marginile plăcilor litosferice; mai puține au loc în interiorul lor.

În România, cea mai importantă sursă de cutremure puternice este zona Vrancea, la Curbura Carpaților. Aici, multe seisme mari pornesc de la adâncimi intermediare, de aproximativ 60–200 km. Cutremurul din 4 martie 1977 a avut magnitudinea 7,4 și a provocat 1 578 de decese, conform Institutului Național pentru Fizica Pământului. Pagubele depind și de rezistența clădirilor și de solul pe care sunt construite.

În timpul unei zguduiri, într-o clădire, așază-te jos, acoperă-ți capul și gâtul și ține-te de mobilierul solid sub care te adăpostești. Nu alerga pe scări în timpul seismului. După ce se oprește, urmează instrucțiunile de siguranță ale adulților și ale autorităților.

Cutremurele se înregistrează cu aparate numite seismografe. Primele unde care ajung la stație sunt undele P; după ele vin undele S. Cu cât diferența dintre cele două momente este mai mare, cu atât cutremurul este mai departe.

După cutremurul principal pot urma mici zguduiri, numite replici, care se pot produce ore, zile sau săptămâni la rând și pot fi periculoase pentru clădirile deja avariate. Cutremurele din Vrancea se simt pe suprafețe întinse din România și din țările vecine, chiar dacă sunt produse la sute de kilometri depărtare.

Exemplu rezolvat. Un seismograf înregistrează undele P la ora 10:00:00 și undele S la 10:00:25. La ce distanță s-a produs cutremurul?

1. Calculezi diferența dintre sosirea undelor S și P: 25 de secunde.
2. Pentru scoarță, o regulă aproximativă este că fiecare secundă de diferență corespunde la circa 8 km.
3. Distanța este $25\cdot 8=200$ km.

Magnitudinea exprimă mărimea seismului la sursă; poate fi dată prin magnitudinea locală, asociată istoric scării Richter, sau prin magnitudinea moment Mw, folosită pentru seismele mari. Intensitatea exprimă efectele într-un loc și poate varia de la o localitate la alta; scara Mercalli modificată are 12 grade, numerotate I–XII. Nu este corect să compari un număr Mw cu un grad Mercalli ca și cum ar fi aceeași mărime.

Un seismograf înregistrează sosirea undelor P, mai rapide, și a undelor S, care ajung după ele. Diferența dintre timpii de sosire permite estimarea distanței până la sursă. Pe hartă se trasează câte un cerc în jurul a cel puțin trei stații; zona unde se întâlnesc cercurile indică epicentrul. Adâncimea focarului se determină prin analiza suplimentară a traseelor și timpilor undelor, nu se citește direct din intersecția cercurilor.

Cutremurul vrâncean din 10 noiembrie 1940 a avut Mw 7,7 și focarul la circa 150 km adâncime, potrivit INCDFP. A fost cel mai puternic cutremur din România secolului XX. Pentru seismul din 1977, institutul indică Mw 7,4. Solurile moi pot amplifica mișcarea, iar clădirile vulnerabile pot suferi pagube mari și departe de epicentru. Pe lângă Vrancea, România are zone seismice superficiale în Banat, Făgăraș–Câmpulung, Crișana–Maramureș și Dobrogea de Sud.

Cutremurele pot fi tectonice (cele mai multe, produse de mișcarea plăcilor și de ruperea rocilor de-a lungul faliilor), vulcanice (legate de mișcarea magmei) și de prăbușire (în peșteri și goluri subterane); există și cutremure induse de om, în zone cu exploatări de subsol sau lacuri de acumulare mari. Cutremurele submarine mari pot genera tsunami.

Exemplu real analizat. Seismul din 1977 a avut focarul în Vrancea, la 94 km adâncime, dar 90% dintre victime au fost în București, potrivit INCDFP. Diferența dintre locul sursei și cel al pagubelor arată rolul distanței, al terenului și mai ales al clădirilor expuse.

Exemplu rezolvat 1 — distanța până la sursă. Undele P au viteza de aproximativ 6 km/s, iar cele S de aproximativ 3,5 km/s în scoarță. Distanța $d$ la care diferența de sosire este $\Delta t$ rezultă din $d/3,5-d/6=\Delta t$, adică $d=\Delta t\cdot \frac{6\cdot 3,5}{6-3,5}=8,4\Delta t$ km. Pentru $\Delta t=25$ s: $d\approx 210$ km (cu valoarea rotunjită de 8 km pe secundă se obține circa 200 km). De aceea se folosesc cel puțin trei stații: fiecare dă o distanță, iar cercurile cu aceste raze se intersectează în epicentru.

Exemplu rezolvat 2 — energia a două cutremure. Energia eliberată crește de aproximativ $10^{1,5}\approx 31,6$ ori la fiecare unitate de magnitudine. Cutremurul din 1940 (Mw 7,7) față de cel din 1977 (Mw 7,4) a eliberat de $10^{1,5\cdot 0,3}=10^{0,45}\approx 2,8$ ori mai multă energie. Amplitudinea mișcării terenului crește cu $10^{0,3}\approx 2$ ori pentru aceeași diferență de 0,3 unități.

Greșeli frecvente

• Greșit: Epicentrul este locul din adâncime unde începe cutremurul.
  Corect: Acela este focarul; epicentrul este punctul de la suprafață deasupra lui.
• Greșit: Magnitudinea și intensitatea Mercalli sunt același număr.
  Corect: Magnitudinea caracterizează sursa, intensitatea efectul într-un loc.
• Greșit: Cutremurele din Vrancea se produc numai la suprafață.
  Corect: Cele majore au adesea focare intermediare, la 60–200 km.
• Greșit: Un cutremur de magnitudine 8 este doar puțin mai puternic decât unul de magnitudine 7.
  Corect: Energia eliberată este de aproximativ 32 de ori mai mare.

Înainte și după