4. Trzęsienia ziemi i wulkanizm

4 – TRZĘSIENIA ZIEMI I WULKANIZM

Opis planszy i legendy

Mapa „Trzęsienia ziemi i wulkanizm” przedstawia obszary sejsmiczne na kuli ziemskiej oraz rozmieszczenie wulkanów, grzbietów i rowów oceanicznych. Występowanie zjawisk sejsmicznych i wymienionych form ukształtowania powierzchni ziemi i dna oceanów jest ściśle związane z przebiegiem granic płyt litosfery, pokazanym na poprzedniej planszy „Tektonika – płyty litosfery”.

Wyjmij planszę z teczki i ułóż tak, aby wypukły czarny trójkąt znalazł się w prawym dalszym rogu.

Zanim zaczniesz oglądać mapę, zwróć uwagę na dodatkowe informacje, znajdujące się na planszy.

Tytuł mapy umieszczono w lewym dalszym rogu planszy. W kolejnym wierszu znajduje się skala liczbowa mapy. Mapa została wykonana w skali 1: 90 000 000 (jeden do dziewięćdziesięciu milionów). Skala mapy określa, jaki jest stosunek odległości na mapie do odległości w terenie. Skala 1: 90 000 000 oznacza, że 1 cm na mapie odpowiada 90 000 000 cm, czyli 900 km na powierzchni ziemi. Taka skala pozwala pokazać na jednej planszy wszystkie kontynenty. Niestety w tej skali mają one małą powierzchnię. Dlatego czytanie tej mapy wymagać będzie od Ciebie dużej precyzji i uwagi.

W prawym bliższym rogu planszy umieszczono cyfrę 4. To numer strony, który jest równocześnie numerem planszy.

Zanim zaczniesz poznawać treść mapy, sięgnij po oddzielną planszę „Legenda”. Po dokładnym przeczytaniu informacji, w niej zawartych, twoja praca będzie przebiegała sprawniej.

Na planszy „Legenda” znajdziesz informacje o sposobie, w jaki przedstawiono na mapie siatkę kartograficzną oraz kontynenty. Na omawianej mapie umieszczono następujące wypukłe elementy siatki kartograficznej, pokazane również na innych mapach w atlasie w tej skali. Są to:

1. ramka mapy. Ma kształt zbliżony do elipsy. Tworzą ją następujące linie siatki kartograficznej: na północy i południu linie, obrazujące bieguny, a na wschodzie i zachodzie południk 170° długości geograficznej zachodniej. Bieguny na kuli ziemskiej są punktami, jednak w zastosowanym odwzorowaniu mają postać linii. Dlaczego tak się dzieje, wyjaśniliśmy przy okazji planszy „Świat – siatka kartograficzna”. Również przy okazji omawiania tej planszy, opisaliśmy, dlaczego południk 170° jest prawą i lewą ramką mapy.

2. równik, oznaczony linią złożoną z dużych kropek. W druku barwnym kropki są czarne. Równik biegnie poziomo, przez środek mapy. Jego wartość została opisana w stopniach geograficznych po prawej stronie ramki. Jest to 0°. Równik dzieli kulę ziemską na dwie półkule: północną i południową.

3. zwrotniki i koła podbiegunowe, narysowane czarną linią złożoną z krótkich odcinków. Przebieg zwrotników i kół podbiegunowych jest podobny do przebiegu równika. Biegną poziomo od lewej do prawej ramki mapy. Zaczynając od północy najpierw znajdziesz linię koła podbiegunowego północnego, później Zwrotnik Raka, a następnie równik. Kierując się na południe od równika, znajdziesz zwrotnik Koziorożca i koło podbiegunowe południowe. Wartości zwrotników i kół podbiegunowych opisano w stopniach geograficznych po prawej stronie ramki. Wartość koła podbiegunowego północnego to 66°33´ szerokości geograficznej północnej, zwrotnika Raka 23°27´ szerokości geograficznej północnej, zwrotnika Koziorożca 23°27´ szerokości geograficznej południowej, koła podbiegunowego południowego 66°33´ szerokości geograficznej południowej.

4. południki 0° i 180°, pokazane linią złożoną z drobnych kropeczek, a w druku barwnym grubszą, czarną, ciągłą linią. Południk zero stopni biegnie z północy na południe, przez środek mapy, łącząc bieguny. Południk 180° ma podobny przebieg, ale położony jest bliżej prawej ramki mapy. Południki 0° i 180° nie są opisane na mapie. Południki 0° i 180° dzielą kulę ziemską na dwie półkule: wschodnią i zachodnią.

   Przebieg wypukłej siatki kartograficznej jest pokazany jedynie na oceanach. Wszystkie linie siatki kartograficznej, poza równikiem i liniami tworzącymi ramkę mapy, są przedłużone o kilka milimetrów poza ramki.

   Siatka kartograficzna w czarnym druku jest taka sama, jak siatka pokazana na planszy „Świat – siatka kartograficzna”.

   Linię brzegowa lądów narysowano równoległą, podwójną linią: ciągłą od strony oceanów i kropkowaną od strony lądów. Zarówno wnętrza kontynentów jak i oceany są gładkie. W druku barwnym wybrzeża oznaczono czarną linią, kontynenty są zielone a oceany niebieskie.

   W wielu miejscach sygnatury obszarów sejsmicznych, wulkanów, grzbietów i rowów oceanicznych pokrywają się z siatką kartograficzną lub rysunkiem linii brzegowej. W takiej sytuacji linie siatki i wybrzeża zostały przerwane.

   Jak wiesz, równik dzieli kulę ziemską na półkulę północną i południową, a południki 0° i 180° na półkulę zachodnią i wschodnią. Pośrodku mapy znajdziesz przecięcie równika z południkiem 0°. To przecięcie wyznacza cztery ćwiartki kuli ziemskiej. Są to:

1. ćwiartka północno-zachodnia, zajmująca lewą, dalszą część mapy. W tej ćwiartce leży w całości Ameryka Północna. Na północy kontynent ten rozciąga się od ramki mapy aż do południka 0°. Północno wschodnią część kontynentu zajmują wyspy. Na wschodzie ćwiartki, przy południku 0° znajduje się zachodni fragment Europy, a na południe od niego zachodnia część Afryki. Na południu ćwiartki, przy równiku, leży północna część Ameryki Południowej.
2. ćwiartka północno-wschodnia, zajmująca prawą, dalszą część mapy. W tej ćwiartce leżą: Europa, bez zachodniej części kontynentu, niemal cała Azja, bez północno- wschodniego skrawka kontynentu. Na południowym zachodzie ćwiartki znajduje się północno wschodnia część Afryki.
3. ćwiartka południowo-zachodnia, znajdująca się w lewej, bliższej części mapy. W tej ćwiartce mieści się niemal w całości Ameryka Południowa, bez północnego fragmentu kontynentu oraz na południu ćwiartki połowa Antarktydy.
4. ćwiartka południowo-wschodnia, znajdująca się w prawej bliższej części mapy. W północno-zachodniej części ćwiartki leży południowa część Afryki. W północno- wschodniej części ćwiartki znajduje się Australia i na północ od niej, przy równiku, wyspy należące do Azji. Na południu ćwiartki, przy dolnej ramce mapy leży połowa Antarktydy.

Przy dalszym brzegu planszy, pomiędzy tytułem mapy a trójkątem, znajduje się objaśnienie czterech sygnatur, użytych jedynie na tej mapie i nie wyjaśnionych w legendzie. Są to:

1. obszary sejsmiczne, pokazane fakturą złożoną z kropek. W druku barwnym żółte.
2. wybrane wulkany, oznaczone wypukłym trójkątem z wklęsłym środkiem. W druku barwnym trójkąt ma czarną obwódkę i czerwoną powierzchnię. Wulkany nie są opisane na mapie.
3. grzbiety oceaniczne, oznaczone granatową, linią przerywaną. Nie opisane na mapie.
4. rowy oceaniczne, narysowane dwiema ciągłymi, równoległymi liniami. W druku barwnym rowy oceaniczne są pokazane rysunkiem bardzo spłaszczonej, wydłużonej elipsy, o granatowej obwódce i białym wnętrzu. Nie są opisane na mapie.

Opis geograficzny

Trzęsienia ziemi to drgania lub kołysanie, odczuwalne na powierzchni Ziemi. Zjawisko to jest zazwyczaj spowodowane przemieszczeniem mas skalnych w głębi Ziemi. Do trzęsień ziemi najczęściej dochodzi na granicach płyt litosfery, zwłaszcza w miejscach, gdzie płyty napierają na siebie czyli w strefach subdukcji lub tam, gdzie przemieszczają się równolegle do siebie w przeciwnych kierunkach. Jeśli z jakiegoś powodu wzajemny ruch płyt zostaje zablokowany, w skorupie ziemskiej dochodzi do ogromnych naprężeń. Po jakimś czasie stają się one tak duże, że zablokowane skały gwałtownie przemieszczają się. Jest to odczuwalne na powierzchni Ziemi jako trzęsienie.

Kiedy dziennikarze w mediach mówią o trzęsieniu ziemi, zazwyczaj używają sformułowań: „trzęsienie ziemi o sile 8° w skali Richtera”, „epicentrum trzęsienia znajdowało się w okolicach miasta...” Otóż epicentrum to miejsce na powierzchni Ziemi, w którym odczuwa się najsilniejsze wstrząsy. Jest ono położone bezpośrednio nad hipocentrum, czyli miejscem pod powierzchnią ziemi, w którym doszło do przemieszczenia skał.

Natomiast siłę trzęsienia ziemi określa się za pomocą skali Richtera. Jest to dziesięciostopniowa skala, w której wstrząsy o sile poniżej 2 stopni są nieodczuwalne dla człowieka, natomiast wstrząsy o sile powyżej 8 stopni są katastrofalne w skutkach. Skala jest tak skonstruowana, że każdy kolejny stopień to trzęsienie o dziesięciokrotnie większej sile.

Trzęsienia ziemi są szczególnie niebezpieczne na terenach gęsto zaludnionych. Silne wstrząsy naruszają konstrukcje budynków, mostów i innych budowli, niszczą drogi, linie kolejowe, sieci wodociągowe, gazowe, elektryczne. To właśnie walące się budynki oraz pożary, powstałe na skutek wstrząsów, są dla ludzi bardziej niebezpieczne niż same wstrząsy i powodują śmierć czasem ogromnej ilości osób.

Mogłoby się wydawać, że trzęsienia ziemi, których hipocentra znajdują się pod dnem oceanu, są niegroźne dla ludzi. Niestety i one niosą za sobą poważne niebezpieczeństwo. Drgania dna oceanu wywołują tsunami czyli ogromne fale, które przemieszczają się z wielką prędkością i zalewają wybrzeża kontynentów. Termin tsunami pochodzi z języka japońskiego i oznacza falę portową. Zjawisko to może zaistnieć wyłącznie w dużym zbiorniku wodnym, dlatego na Ziemi tsunami zagrażają głównie wybrzeżom Oceanu Spokojnego.

11 marca 2011 r. trzęsienie ziemi o sile 9° w skali Richtera miało miejsce w Japonii. Epicentrum trzęsienia znajdowało się 130 km od wschodnich wybrzeży tego kraju. Tsunami, które nawiedziło całe wschodnie wybrzeże Japonii, miało wysokość ponad 10 m! Na równinach woda wdarła się 10 km w głąb lądu. Wiele nadmorskich miejscowości zostało dosłownie zmytych z powierzchni Ziemi. Przez niecałą dobę tsunami dotarło do Hawajów, wybrzeży Ameryki Północnej i Południowej i spowodowało tam straty materialne szacowane na wiele milionów dolarów.

Współczesna nauka nie umie dokładnie przewidzieć kiedy i gdzie wystąpi trzęsienie ziemi. Co prawda 11 marca 2011 r. dzięki japońskiemu systemowi ostrzegania, telewizja nadała alarmową informację o zbliżających się wstrząsach, co uratowało życie wielu ludzi. Jednak to zbyt późno, by zapobiec katastrofie. Dlatego jedyną metodą radzenia sobie z tym zjawiskiem jest zabezpieczanie się przed jego skutkami. W krajach wysoko rozwiniętych, na obszarach leżących w strefach aktywnych sejsmicznie, stosuje się specjalne technologie w budownictwie. Budynki tam stawiane mają wytrzymałe, elastyczne szkielety oraz podpory z gumy i stali, które mają za zadanie tłumić wstrząsy. Niestety są to rozwiązania kosztowne i z tego względu rzadko stosowane w uboższych krajach.

Jak już stwierdziliśmy obszary sejsmiczne, czyli obszary częstych trzęsień ziemi, znajdują się głównie na granicach płyt litosfery, zwłaszcza tam, gdzie płyty napierają na siebie albo poruszają się równolegle w tych samych kierunkach. Obszary sejsmiczne, oznaczone na omawianej mapie, pokrywają się więc w większości z granicami płyt litosfery, zaznaczonymi na mapie „Tektonika – płyty litosfery”.

Na kuli ziemskiej wyróżniamy dwie strefy, gdzie zjawiska sejsmiczne są szczególnie aktywne. Pierwsza z nich to „Ognisty Pierścień Pacyfiku” czyli obszar położony wokół Oceanu Spokojnego: zachodnie wybrzeża obu Ameryk, wschodnie wybrzeża Azji, północne wybrzeża kontynentu australijskiego oraz wyspy Nowa Gwinea i Nowa Zelandia. To tutaj notuje się około 75 – 80% wszystkich trzęsień ziemi mających miejsce na naszej planecie.

Drugi obszar dużej aktywności sejsmicznej znajduje się w Eurazji na terenach wypiętrzonych podczas fałdowań alpejskich. Jest to pas, obejmujący południową Europę, Turcję, Iran, Himalaje i wyspy Archipelagu Malajskiego: Sumatrę, Jawę, Borneo i Celebes. Obszar ten pokrywa się z południową granicą Eurazjatyckiej płyty litosfery.

Pozostałe strefy sejsmiczne to strefy ryftów, czyli obszary, gdzie płyty litosfery odsuwają się od siebie. Przykładem takiej strefy jest Grzbiet Śródatlantycki, ciągnący się mniej więcej przez środek Oceanu Atlantyckiego. Większa część grzbietu leży pod wodą, jedynie jego fragmenty wznoszą się ponad poziom oceanu. Takim obszarem, położonym powyżej poziomu oceanu, jest Islandia, wyspa, na której zjawiska sejsmiczne i wulkaniczne są bardzo aktywne.

Wulkan był w mitologii rzymskiej bogiem ognia. Współczesna nauka za wulkan uważa miejsce, gdzie z ziemi wydobywa się lawa i inne produkty, towarzyszące jego wybuchowi. Najczęściej ma on formę stożka o mniej lub bardziej stromych zboczach, ale zdarzają się wulkany w kształcie szczeliny w ziemi, z której wypływa lawa.

Wulkany najczęściej powstają na granicach płyt litosfery: w strefach ryftu, czyli tam gdzie płyty odsuwają się od siebie lub w strefach subdukcji, czyli w miejscach gdzie jedna z płyt wsuwa się pod drugą.

Magma czyli płynne skały, które podczas wybuchu wulkanu wydobywają się na powierzchnię ziemi lub dno oceanu, nazywa się lawą. Temperatura lawy sięga kilkuset a nawet kilku tysięcy stopni Celsjusza. Oprócz lawy, podczas wybuchu ze stożka wulkanu wydobywają się trujące opary siarki i dwutlenku węgla, chmury popiołów oraz mniejsze lub większe fragmenty skał.

Erupcja czyli wybuch wulkanu może być tak samo katastrofalna w skutkach, jak trzęsienie ziemi. Znanym przykładem jest wybuch, leżącego w południowych Włoszech, Wezuwiusza w czasach starożytnych w 79 r. Wybuch zniszczył leżące na stokach wulkanu Pompeje, Herkulanum i Stabie. Na miasta te posypały się rozżarzone fragmenty skał, które powodowały pożary, walenie się budynków i zabijały ludzi. Mieszkańców uśmiercały również trujące gazy, wydobywające się z wulkanu. Po trwającej trzy dni erupcji, miasta pokryła kilkumetrowa warstwa popiołów.

W 1815 roku wybuchł, leżący na małej indonezyjskiej wysepce, wulkan Tambora (ćwiartka południowo-wschodnia). Słup wybuchu osiągnął wysokość 44 km, a sam wybuch słychać było w promieniu 2 tysięcy kilometrów. Erupcja wulkanu spowodowała śmierć blisko 12 tysięcy osób. Ilość i zasięg wyrzuconych w powietrze pyłów były tak duże, że utrzymywały się one w atmosferze Ziemi przez dłuższy czas, powodując zmiany klimatyczne. Rok 1816 nazwano „rokiem bez lata”. Spadek temperatury był tak duży, że w miesiącach letnich wystąpiły przymrozki i opady śniegu, niszcząc uprawy, powodując klęskę głodu i sprzyjając epidemii tyfusu. Łączną liczbę ofiar tego wybuchu ocenia się na około 200 tysięcy osób!

Pomimo niebezpieczeństwa ludzie chętnie zamieszkują zbocza i tereny wokół wulkanów. Jedną z korzyści, jakie płyną z osiedlania się w tych rejonach, jest żyzna gleba, utworzona na zastygłej lawie, pozwalająca osiągnąć znaczne zbiory. Inny przykład czerpania korzyści z zamieszkiwania terenów wulkanicznych znajdziemy na Islandii. Wyspa ta leży na Grzbiecie Śródatlantyckim, który jest strefą ryftu, a więc strefą zwiększonej aktywności wulkanicznej. Islandczycy wykorzystują energię geotermalną, pochodzącą z gorących wód podziemnych, do produkcji energii elektrycznej oraz ogrzewania mieszkań. Wytwarzanie energii w ten sposób jest do tego stopnia korzystne, że zimą ogrzewa się niektóre chodniki w Reykjaviku (czytaj Rejkiawiku), stolicy Islandii!

Życie w strefach zagrożonych wybuchem wulkanu zmusza do prowadzenia ciągłych obserwacji jego aktywności. Okazuje się, że w niektórych przypadkach udaje się przewidzieć, kiedy nastąpi erupcja. 18 maja 1980 roku wybuchł wulkanu St. Helens (ćwiartka północno-zachodnia). Była to jedna z pierwszych erupcji, która została przepowiedziana przez służby wulkanologiczne. Wulkan St. Helens znajduje się na zachodnim wybrzeżu Stanów Zjednoczonych, na obszarze „Ognistego Pierścienia Pacyfiku”. Wybuch, który nastąpił 18 maja, poprzedziło powstanie wybrzuszenia na zboczu wulkanu oraz seria trzęsień ziemi. Po jednym z nich osunęło się północne zbocze góry. Bezpośrednio po nim nastąpiła erupcja wulkanu. Wyrzuciła ona w powietrze prawie jedną trzecią objętości góry i miała siłę 20 tysięcy razy większą niż pierwsza bomba atomowa zrzucona na Hiroszimę. Dzięki prowadzonym obserwacjom erupcję przewidziano z dwutygodniowym wyprzedzeniem, co pozwoliło ewakuować ludzi, mieszkających w okolicach wulkanu St. Helens.

Najwięcej czynnych wulkanów naszego globu znajduje się w „Ognistym Pierścieniu Pacyfiku”. W Stanach Zjednoczonych należą do niego między innymi wulkany położone na Alasce oraz opisany wulkan St. Helens. W Meksyku, na zwrotniku Raka, znajduje się Paricutin (czytaj parikutin) (ćwiartka północno-zachodnia), który narodził się w czasach współczesnych, na oczach zdumionych rolników. W lutym 1943 r. na polu kukurydzy, należącym do miejscowego farmera, pojawiła się szczelina, z której zaczęły wydobywać się gazy, popioły i rozżarzone fragmenty lawy. Następnego dnia stożek wulkanu miał już 50 m, a po tygodniu 100 m wysokości! Aktywność wulkanu rosła. W lipcu ewakuowano ludność zamieszkującą pobliskie wsie, gdyż z wulkanu zaczęły wypływać potoki lawy. W sierpniu jedynym śladem po ewakuowanych miejscowościach były, wystające ponad zastygłe potoki lawy, wieże kościoła w jednej z nich. Aktywność Paricutina trwała do 1952 roku, kiedy to wulkan ucichł. Stożek wulkanu osiągnął wysokość 424 metry ponad pole kukurydzy, z którego się narodził, a po którym nie zostało ani śladu.

W strefie „Ognistego Pierścienia Pacyfiku” w Ameryce Południowej, w Andach znajdują się najwyższe na świecie wulkany. Najwyższy z nich to, leżący na zwrotniku Koziorożca, Ojos del Salado (czytaj ohos del salado) (ćwiartka południowo-zachodnia), o wysokości 6893 m. n.p.m. Obecnie wulkan jest nieaktywny. Drugi pod względem wysokości jest Llullaillaco (czytaj jujaijako) (ćwiartka południowo-zachodnia), leżący na granicy Chile i Argentyny. Mierzy on 6739 m. n.p.m. Jest najwyższym na świecie czynnym wulkanem.

Na zachodnich wybrzeżach Oceanu Spokojnego najbardziej znanymi wulkanami są: Kluczewska Sopka (ćwiartka północno-wschodnia), leżąca w Rosji na Kamczatce, będąca najbardziej aktywnym wulkanem Eurazji, Fudżi (ćwiartka północno-wschodnia), najwyższy szczyt Japonii oraz wulkany leżące na Filipinach.

Drugi obszar intensywnej działalności wulkanicznej, podobnie jak w przypadku zjawisk sejsmicznych, obejmuje strefę fałdowań alpejskich w Eurazji. Jest to pas ciągnący się od południa Europy, poprzez obszar Turcji i Iranu, Himalaje oraz wyspy Archipelagu Malajskiego: Sumatrę i Jawę. W pasie tym najbardziej znane wulkany to: włoska Etna (ćwiartka północno-wschodnia), najwyższy szczyt Kaukazu – Elbrus (ćwiartka-północno wschodnia) oraz leżące na wyspach Archipelagu Malajskiego Tambora i Krakatau (ćwiartka południowo-wschodnia).

W Afryce najbardziej znanym wulkanem jest Kilimandżaro (ćwiartka południowo- wschodnia). Leży on w środkowo-wschodniej części kontynentu, na południe od równika. Wulkan ten powstał na skutek pęknięcia tektonicznego litosfery we wschodniej części Afryki. Kilimandżaro jest najwyższym szczytem kontynentu. Jego wysokość to 5895 m. n.p.m.

Grzbiety oceaniczne można opisać jako góry na dnie oceanu. Czasem ich szczyty wznoszą się ponad poziom wody, tworząc wyspy. Taką wyspą jest Islandia, leżąca na Grzbiecie Śródatlantyckim (ćwiartki północno-zachodnia i południowo-zachodnia). Grzbiety oceaniczne tworzą się w strefach ryftu, a więc tam, gdzie przez pęknięcia w litosferze wydobywa się lawa, tworząc nową skorupę ziemską. Oprócz Grzbietu Śródatlantyckiego na mapie zaznaczono Wzniesienie Wschodniopacyficzne (ćwiartka południowo- zachodnia), leżące na Oceanie Spokojnym oraz system grzbietów na Oceanie Indyjskim.

Rowy oceaniczne powstają w strefach subdukcji, a więc tam, gdzie jedna z płyt litosfery wsuwa się pod drugą. Są to głębokie, wąskie i długie obniżenia dna oceanu, sięgające 5 i więcej kilometrów głębokości. Najgłębszy rów oceaniczny – Rów Mariański znajduje się na wschód od Azji (ćwiartka północno-wschodnia). Jego głębokość to prawie 11 kilometrów. Rowy oceaniczne występują najczęściej wzdłuż archipelagów. Przykładem mogą być: Rów Filipiński, leżący u zachodnich wybrzeży Filipin (ćwiartka północno-wschodnia) lub Rów Jawajski, znajdujący się na południowy zachód od Archipelagu Malajskiego (ćwiartka południowo-wschodnia). Rowy oceaniczne mogą tworzyć się również u wybrzeży lądów. Przykładem jest Rów Atakamski (ćwiartka południowo zachodnia) ciągnący się wzdłuż zachodnich wybrzeży Ameryki Południowej.

Po zakończeniu czytania schowaj planszę z powrotem do teczki.