Lūzums (ģeoloģija): definīcija, veidi un zemestrīču cēloņi

Uzzini, kas ir lūzums ģeoloģijā, tā veidus, lūzuma plaknes, iegrimšanas leņķus un kā lūzumi izraisa zemestrīces — skaidri un saprotami.

Pārrāvums ir Zemes garozas (litosfēras) lūzums jeb pārrāvums. Daži lūzumi ir aktīvi. Tajos iežu daļas pārvietojas viena gar otru. Tas dažkārt izraisa zemestrīces.

Pārrāvums rodas, kad slīpuma spriegums klintīs pārspēj tos spēkus, kas tos satur kopā. Pašu lūzumu sauc par lūzuma plakni. Kad tas ir atsegts Zemes virspusē, tas var veidot klinti vai stāvu nogāzi, ko sauc par lūzuma skarpi.

Leņķi starp lūzuma plakni un iedomātu horizontālo plakni sauc par lūzuma iegrimšanas leņķi. Pārrāvumi var būt iegrimuši seklumā vai stāvumā.

Bojājumus iedala trīs tipos:

• Iegrimšanas (dip-slip) lūzumi: šajos lūzumos pārvietošanās notiek pārsvarā pa iegrimšanas virzienu, t.i., vienas šķautnes kustība uz augšu vai uz leju attiecībā pret otru. Tiek izdalīti:
  • Normālie lūzumi — bloks pa virzienam zemāk (extensija); bieži sastopami izplūdes (divergentu) zonās, piemēram, riftsistēmās.
  • Reversie un spiedes (thrust) lūzumi — bloks tiek spiests uz augšu pāri otram (kontrakcija); raksturīgi konverģentu robežu zonām, piemēram, kalnu veidošanās vietās un subdukcijas joslās.
• Šķērsslīdes (strike-slip) lūzumi: pārvietošanās notiek galvenokārt horizontālā virzienā pa lūzuma plaknes strike līniju. Ja skatāmies no augšas, vienas puses kustība attiecībā pret otru var būt pa labi (right-lateral) vai pa kreisi (left-lateral). Piemēri: San Andreas (ASV), North Anatolian (Turcija).
• Oblīkie (oblique-slip) lūzumi: kombinēta kustība gan horizontālā, gan vertikālā virzienā — tajos ir gan strike-slip, gan dip-slip komponents. Šādas kombinācijas bieži rodas sarežģītās tektoniskajās zonās.

Lūzumu zonu īpašības un mērvienības

Reģistrējot un raksturojot lūzumus, ģeologi izmanto vairākus parametrus:

• Strike — lūzuma plaknes virziens horizontālā plaknē;
• Dip — iegrimšanas leņķis (pakāpe, grādi) — cik stāvi ir plakne iegrimusi;
• Rake (slīdēšanas leņķis) — slīdēšanas virziena leņķis attiecībā pret strike līniju;
• Slip rate — kustības ātrums mm/yr, kas raksturo, cik ātri bloki pārvietojas;
• Ruptūras garums un nobīde — attiecīgi laukums, kurā notiek pārrāvums, un vidējā kustība starp blokiem; no šiem parametriem atkarīga iespējamo zemestrīču magnitūte.

Aktīvie un neaktīvie lūzumi, zemestrīces

Aktīvie lūzumi ir tie, kas pēdējo ģeoloģisko laika periodu (parasti tūkstošiem līdz desmitiem tūkstošu gadu) laikā radījuši nobīdi un tādēļ var izraisīt zemestrīces. Lūzumi var būt bloķēti (locked), uzkrājot spriegumu ilgā laika posmā, vai krājoši/slīdoši (creeping), ja tie nepārtraukti izlīdzina spriegumu bez lieliem spēcīgiem satricinājumiem.

Zemestrīce rodas, kad uzkrātais spriegums pārsniedz iežu pretestību un notiek strauja pārrāvuma izplatīšanās pa lūzuma plakni. Zemestrīces enerģija izplatās kā seismiskās viļņi. Epicentrs ir vieta Zemes virsmā virs hipocentra (fokusa), kur sākas lūzuma svārstības.

Tektoniskie konteksti

Lūzumu tips un uzvedība ir cieši saistīti ar tektonisko vidi:

• Divergenti (izplūdes) robu apgabali: dominē normālie lūzumi (piem., Rietumāfrikas, Dienvidaustrumāzijas rifu sistēmas);
• Konverģenti (sašķirošanas) robu apgabali: dominē reversie / thrust lūzumi un subdukcijas zonas (piem., Japāna, Andi, Himalaji);
• Transformu robu apgabali: dominē strike-slip lūzumi (piem., San Andreas, North Anatolian);
• Intraplate lūzumi: atrodas litosfēras plātņu iekšienē, reti bet var izraisīt spēcīgas zemestrīces (piem., Lielupejs, 1811–1812 Mississippi reģions ASV).

Fizika un seismoloģiskie jēdzieni

Reālā lūzuma virsma ir neregulāra — tajā ir izturības mezgli (asperities), tie var aizkavēt vai uzsākt pārrāvumu. Ruptūras ātrums, virziena izplatīšanās, kā arī materiālu īpašības (piem., iežu porainība, mitrums, temperatūra) ietekmē seismisko signālu spektru un spēcīguma sadalījumu. Seismologi izmanto fokālas mehānikas modeļus (t.s. "beachball" diagrammas), lai atšifrētu slīdes tipu un lūzuma orientāciju.

Noteikšana, kartēšana un riska novērtēšana

Ģeologi un seismologi lūzumus pēta ar daudzām metodēm:

• lauka izpēte un ģeoloģiskā kartēšana (lūzuma pēdu, skarpu, nobīdes atzīmēšana);
• paleoseismoloģija — tranšeju rakšana pāri lūzumiem, lai noteiktu iepriekšējās zemestrīces un to datēšanu;
• ģeodēzija (GPS) un InSAR — mūsdienīgas metodes, kas mēra virsmas deformācijas milimetru precizitātē;
• seismiskā monitoringa tīkli — seismogrammu analīze, lai lokalizētu pēckustības un hipocentru dziļumu;
• riska kartes un probabilistiskie seismiskā bīstamības modeļi, kas palīdz būvnormu un katastrofu gatavības plānošanā.

Slavenie piemēri

Daži pazīstami lūzumi:

• San Andreas (Kalifornija) — transformu/strike-slip lūzums;
• North Anatolian (Turcija) — virkne spēcīgu strike-slip zemestrīču;
• Cascadia subdukcijas zona (Ziemeļrietumu ASV/Kanāda) — iespējamās megathrust zemestrīces;
• Alpu un Himalaju galvenie lūzumi — plašas thrust sistēmas, kas cēlušas kalnus.

Praktiski padomi un rīcība zemestrīces gadījumā

Lai samazinātu traumu un bojājumu risku:

• ieviesiet un praktizējiet "Drop, Cover, Hold On" — nometieties, slēpjieties zem stipra galda vai starprakstiem, turieties;
• nodrošiniet, lai augstās mēbeles būtu nostiprinātas; glabājiet pirmās palīdzības piederumus un ūdens rezerves;
• pēc zemestrīces pārbaudiet gāzes, elektroapgādi un struktūras bojājumus; sagaidiet pēckustības — tās var būt spēcīgas;
• iepazīstieties ar vietējām evakuācijas un reģionālās bīstamības kartēm, īpaši piekrastes reģioniem, kur pastāv bīstamība no cunami pēc jūras dibena lūzumiem.

Kopumā lūzumi ir būtiska Zemes dinamikas izpausme — tie palīdz izprast plātņu kustības, kalnu celšanās procesus un seismisko risku. Pētījumi par lūzumu mehānismiem, aktivitātes ātrumiem un iepriekšējo zemestrīču rekordu palīdz uzlabot sabiedrības gatavību un samazināt ar tiem saistītos riskus.

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir defekts?

J: Kas notiek, kad iežu sekcijas pārvietojas viena gar otru?

J: Kas izraisa lūzumus?

J: Kā sauc pašu lūzumu?

J: Kā plaisas plakne parādās uz Zemes virsmas?

J: Kā sauc leņķi starp lūzuma plakni un iedomātu horizontālu plakni?

J: Kā iedala lūzumus kategorijās?

Meklēt pēc burta