Σεισμός - Τι είναι και πως δημιουργείται

Ο σεισμός ορίζεται ως η αισθητή ανατάραξη της επιφάνειας ενός ουράνιου σώματος που συνοδεύεται από σεισμικά κύματα που μεταφέρουν την ενέργεια του σεισμού. Σε πλανήτες με στερεό φλοιό, όπως η Γη, οι σεισμοί προκαλούν ανατάραξη της επιφάνειας του φλοιού και ο σεισμός γίνεται έτσι αισθητός από τους ανθρώπους. Ο σεισμός ορίζεται και σε άλλα ουράνια σώματα όπως η Σελήνη, ο Άρης και ο Ήλιος, σε κάποιο άλλο άστρο, πλανήτη ή δορυφόρο πλανήτη, σε ένα αστέρα νετρονίων κλπ. Ο σεισμός σε κάθε τέτοια περίπτωση έχει διαφορετική προέλευση και τα σεισμικά κύματα μπορεί να είναι διαφορετικού τύπου από τα γήινα ελαστικά, όπως για παράδειγμα τα σεισμικά κύματα ενός μαγνητικού σεισμού σε ένα αστέρα νετρονίων ή μάγναστρο. Τα σεισμικά κύματα, στην περίπτωση που είναι ελαστικά, οδεύουν μεταβάλλοντας την πυκνότητα ή παραμορφώνοντας το σχήμα του μέσου από το οποίο διέρχονται και ταξιδεύουν στο εσωτερικό, στην επιφάνεια ή και στην ατμόσφαιρα ενός πλανήτη σαν τον δικό μας, μεταφέροντας την ενέργεια του σεισμού, η οποία τελικά απορροφάται στο μέσο διάδοσης.

Διάδοση βαρυτικών σεισμικών κυμάτων έχουμε και στο «κενό» του διαστήματος. Παρατηρούνται επιδράσεις από ισχυρούς γήινους σεισμούς στη Σελήνη και σε τεχνητούς δορυφόρους γύρω από τη Γη. Στο σύστημα Γης - Σελήνης μάλιστα, οποιαδήποτε ξαφνική μεταβολή της απόστασης των δύο θα προκαλέσει σεισμούς και στα δύο ουράνια σώματα καθώς το ένα βρίσκεται εντός του βαρυτικού πεδίου του άλλου. Ένα τέτοιο σεισμό στη Γη θα προκαλούσε η σύγκρουση ενός κομήτη με τη Σελήνη για παράδειγμα.



Τέλος, στο «κενό» του διαστήματος έχουμε και διάδοση κυμάτων που αντιστοιχούν σε ισχυρές μεταβολές μαγνητικού πεδίου που παράγονται στα μάγναστρα, ικανές να προκαλούν σεισμούς σε ουράνια σώματα εντός της εμβέλειάς τους που περιέχουν σε επαρκείς ποσότητες υλικά ικανά να αντιδράσουν μαγνητικά. Οι μαγνητικοί σεισμοί στα μάγναστρα παράγουν και σεισμικά κύματα που ταξιδεύουν ως τη Γη με τη μορφή εκλάμψεων ακτίνων γ και ακτίνων χ

Γήινος σεισμός

Ο σεισμός στον πλανήτη μας συνήθως προκαλείται από ξαφνική απελευθέρωση συσσωρευμένης ενέργειας στον φλοιό της Γης. Τον αντιλαμβανόμαστε στην επιφάνειά της καθώς μέρος της ενέργειας μεταφέρεται εκεί με τα σεισμικά κύματα. Τα κύματα αυτά διαδίδονται στον φλοιό με ταλαντώσεις των πετρωμάτων και φθάνοντας στην επιφάνεια προκαλούν τις αναταράξεις του εδάφους που αισθανόμαστε. Τα σεισμικά κύματα προκαλούν με τις ταλαντώσεις και διαφορές ηλεκτρικού δυναμικού στα πετρώματα του φλοιού καθώς οδεύουν μέσα από αυτά (σεισμικό-ηλεκτρικό φαινόμενο δευτέρου είδους). Άλλη μια εκδήλωση των σεισμών, που προκαλείται από τη μετακίνηση των πετρωμάτων της λιθόσφαιρας, είναι η δημιουργία τσουνάμι στη θάλασσα όταν ο σεισμός είναι υποθαλάσσιος και έχει αποτέλεσμα ικανή κατακόρυφη ανάταξη του βυθού. Οι περισσότεροι σεισμοί σχετίζονται με τον τεκτονικό χαρακτήρα της Γης και ονομάζονται τεκτονικοί σεισμοί. Ένας σεισμός όμως μπορεί να οφείλεται και στο απότομο γλίστρημα ενός παγετώνα.

Ως σεισμός χαρακτηρίζεται και το άμεσο αποτέλεσμα από μία μη φυσική διεργασία, όπως για παράδειγμα μία έκρηξη, μία υπόγεια πυρηνική δοκιμή ή την τομογράφηση μέρους του φλοιού με σεισμικά κύματα που προκαλούμε με κτυπήματα του εδάφους. Σεισμός μπορεί να παραχθεί και από μία έκρηξη στην ατμόσφαιρα της Γης.

Η απορρόφηση της ενέργειας που μεταφέρουν τα ελαστικά κύματα, συμβαίνει με διάφορους μηχανισμούς ανάλογα με την κατάσταση ρευστότητας του μέσου που διατρέχουν:

Στερεά: Η θραύση και οι μικροθραύσεις στα πετρώματα, αλλά και στις ανθρώπινες κατασκευές, προκαλούν είτε διάρρηξη των δεσμών συνοχής είτε μόνιμη (πλαστική) παραμόρφωση του υλικού και τελικά παράγεται θερμότητα. Ακόμα, λόγω του σεισμικού-ηλεκτρικού φαινομένου που εμφανίζεται στα πορώδη στερεά που περιέχουν ποσοστό υγρού, μέρος της ενέργειας του οδεύοντος σεισμικού κύματος μετατρέπεται από μηχανική σε ηλεκτρική και κατόπιν αντίστροφα και η ενέργεια μετατρέπεται σε θερμότητα, είτε κατά τις ωσμωτικές διαδικασίες, είτε λόγω της ηλεκτρικής αντίστασης των πετρωμάτων κατά τη διέλευση των ηλεκτρικών ρευμάτων ή δινορευμάτων (ρευμάτων Φουκώ).

Ρευστά με οριακή την ιδιότητα διάδοσης εγκάρσιων κυμάτων: Το υλικό παραμορφώνεται προσωρινά (για χρόνο μερικά πολλαπλάσιο της περιόδου ταλάντωσης του κύματος) και τελικά η ενέργεια γίνεται θερμότητα (ρευστοποιείται περαιτέρω το υλικό του μέσου).

Ρευστά: Μπορούν να οδεύσουν μόνο σεισμικά κύματα που διαφοροποιούν τοπικά την πυκνότητα του μέσου και απορροφώνται αυξάνοντας τη θερμοκρασία του.

Σύμφωνα με την ανθρώπινη κλίμακα εκτίμησης γεγονότων, που ξεκινά με βάση τις διαστάσεις των ανθρώπινων κατασκευών, τα αποτελέσματα της απορρόφησης της ενέργειας ενός σεισμού στα στερεά είναι ενίοτε καταστροφικά.

Η πραγματική αιτία των σεισμών που γεννώνται στον φλοιό της Γης δηλώθηκε σωστά το 1760 από τον Βρετανό Τζον Μίτσελ (John Michell), ο οποίος έγραψε πως οι σεισμοί και τα κύματα ενέργειας που δημιουργούν προκαλούνται από "μάζες πετρωμάτων που μετατοπίζονται, μίλια κάτω από την επιφάνεια" και θεωρείται πατέρας της επιστήμης της μελέτης των σεισμών, της Σεισμολογίας.

Τύποι Σεισμών στον Γήινο φλοιό

• Τεκτονικοί

Η λιθόσφαιρα αποτελείται από πολλές λιθοσφαιρικές (τεκτονικές) πλάκες που βρίσκονται σε διαρκή κίνηση επιπλέοντας πάνω στο ρευστό υπόστρωμα της ασθενόσφαιρας. Οι πλάκες ασκούν πιέσεις μεταξύ τους κυρίως λόγω των κινήσεων του μάγματος κάτω από αυτές που τις παρασύρει και λιγότερο από τις παλιρροϊκές δυνάμεις που παραμορφώνουν τη γη συμπιέζοντας και εφελκύοντάς την, τη βαρύτητα που τείνει να βυθίζει τις βαρύτερες από αυτές κλπ. Το μάγμα κινείται σε ανοδικά και καθοδικά ρεύματα καθώς κοντά στον πυρήνα της Γης θερμαίνεται, κυρίως από τις ραδιενεργές μεταπτώσεις της βαρύτερης ύλης που είναι συγκεντρωμένη εκεί και από την τριβή λόγω της γρηγορότερης περιστροφής του πυρήνα σε σχέση με τα εξωτερικά στρώματα, και ελαφρύτερο ανεβαίνει προς την επιφάνεια όπου ψύχεται και βαραίνει πάλι. Στα σημεία που ο στερεός φλοιός προεξέχει προς τα κάτω, συνήθως κάτω από βουνά, αναπτύσσονται ροπές από τις δυνάμεις τριβής με το ρευστό μάγμα ανάλογα με τη θέση της προεξοχής σε σχέση με τη ροή του μάγματος, το οποίο επανακάμπτει προς τον πυρήνα. Το μάγμα που κινείται κάτω από τον φλοιό υπόκειται και στις δυνάμεις του φαινομένου Κοριόλις που σε μεγάλες κλίμακες καθορίζει την κίνηση των τροπικών κυκλώνων και των ωκεάνιων θαλάσσιων ρευμάτων. Αποτέλεσμα της συνισταμένης δυνάμεων και ροπών, είναι η τάση για κίνηση των πλακών που μπορούν ακόμη και να τείνουν να περιστρέφονται. Στα όρια των πλακών δημιουργούνται εφελκυστικές ή συμπιεστικές ζώνες διάρρηξης: εφελκυστικές στα σημεία που οι πλάκες απομακρύνονται μεταξύ τους, συμπιεστικές στα σημεία που πλησιάζουν.

Κοντά στις ζώνες διάρρηξης, στα όρια των τεκτονικών πλακών, συσσωρεύεται ενέργεια (τασικό φορτίο) από τους μηχανισμούς εφελκυσμού και συμπίεσης. Εκεί σχηματίζονται ρωγμές στον φλοιό, τα ρήγματα, τις πλευρές των οποίων συγκρατεί η τριβή που δεν επιτρέπει την ολίσθηση μεταξύ τους. Όταν οι τεκτονικές τάσεις ξεπεράσουν την κρίσιμη τιμή του ορίου θραύσης του πετρώματος στον εστιακό χώρο, το σπάσιμο των σημείων τριβής έχει ως αποτέλεσμα την ολίσθηση του ρήγματος. Η ολίσθηση συνεπάγεται τη βίαιη ταλάντωση των πετρωμάτων και η απελευθερωμένη ενέργεια μεταφέρεται με τα σεισμικά κύματα ώσπου να απορροφηθεί εντελώς. Οι σεισμοί που προκαλούνται με τον τρόπο αυτό αποτελούν την συντριπτική πλειοψηφία (90%) των Γήινων σεισμών και καλούνται Τεκτονικοί Σεισμοί.

• Ηφαιστειακοί Σεισμοί

Το υπόλοιπο 10% των παγκόσμιων σεισμών σχετίζονται με ηφαιστειακή δραστηριότητα και συνήθως είναι λιγότερο ισχυροί από τους τεκτονικούς. Ακόμα και αυτοί πάντως, μπορεί να είναι ιδιαίτερα καταστροφικοί, προκαλώντας σχισμές στο έδαφος, παραμόρφωση του εδάφους, και ζημιές σε κατασκευές. Ηφαιστειακός ονομάζεται ο σεισμός που είναι αποτέλεσμα αλλαγής της πίεσης στο εσωτερικό της γης, λόγω της εισροής ή εκροής μάγματος. Το σήμα τέτοιων σεισμών ονομάζεται ηφαιστειογενής δόνηση.

• Εγκατακρημνισιγενείς Σεισμοί

Εκτός από τα δύο προηγούμενα αίτια, υπάρχει και ένα ελάχιστο ποσοστό σεισμών που ονομάζονται Εγκατακρημνισιγενείς Σεισμοί, επειδή οφείλονται στην εγκατακρήμνιση οροφών υπογείων κοιλωμάτων (π.χ. σπηλαίων) λόγω διάβρωσης. Είναι σεισμοί συνήθως μικρού μεγέθους και τοπικού χαρακτήρα. Ορισμένες φορές έχουν παρατηρηθεί σε μετασεισμική ακολουθία ως συνεπακόλουθο άλλου τύπου σεισμών.

• Κρυογενείς Σεισμοί

Υπάρχουν περιπτώσεις σεισμών που συμβαίνουν με την απότομη πτώση της θερμοκρασίας. Το έδαφος συγκρατεί νερό σε υγρή μορφή. Όταν η θερμοκρασία του πέσει κάτω από το κρίσιμο σημείο που το υγρό νερό γίνεται πάγος, η διαστολή που προκαλεί η αλλαγή φάσης του νερού συμπιέζει τα πετρώματα και είναι πιθανό να προκληθεί διάρρηξη σε αυτά. Οι επιπτώσεις ενός κρυονικού σεισμού (frostquake) δεν είναι σοβαρές, καθώς γίνονται αισθητοί σε ακτίνα ελάχιστων χιλιομέτρων από τον άνθρωπο. Συνοδεύονται από τον κρότο θραύσης και προκαλούν ζημιές σε τσιμεντένιες υποστρώσεις και πλάκες, στο δίκτυο σωληνώσεων και σε υλικά θεμελίωσης που βρίσκονται στη γραμμή θραύσης. Συμβαίνουν συνήθως τις πρώτες πρωινές ώρες κατά τις κρύες περιόδους του χειμώνα. Επειδή δεν προκαλούνται από τεκτονικά αίτια, είναι σημαντικό να αναγνωρίζονται ως κρυογενείς για να μην εισάγουν σφάλμα στα σεισμολογικά δεδομένα των ρηγμάτων.

• Τεχνητοί Σεισμοί

Οι τεχνητοί σεισμοί προκαλούνται με εκρήξεις ή χτύπημα της επιφάνειας του γήινου φλοιού. Συνήθως χρησιμοποιούνται για την τομογράφηση του υπεδάφους. Σε μεγάλη κλίμακα είναι δυνατή και η πρόκληση σεισμών.

Παγκόσμια κίνηση των τεκτονικών πλακών.

Διαδικασία γένεσης των σεισμών 

Είναι ιδιαίτερα δύσκολο να γίνει άμεση παρατήρηση της διαδικασίας γένεσης των σεισμών στα ρήγματα με όργανα μέτρησης των τάσεων και παραμορφώσεων, καθώς οι σεισμοί συμβαίνουν σε βάθη όπου δεν είναι δυνατή η εγκατάσταση οργανολογίας. Έτσι χρησιμοποιούνται έμμεσα φαινόμενα όπως η εκπομπή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας (ΗΜΑ) που παράγεται κατά τη θραύση των υλικών. Αυτή ενδεχομένως καταγράφεται στην επιφάνεια κατά τη διάρκεια της εκδήλωσης των διαφόρων σταδίων προετοιμασίας του σεισμού, μέχρι να γίνει τελικά η σχετική ολίσθηση των δύο πλευρών του ρήγματος, δηλαδή ο σεισμός.

Ένα μοντέλο ερμηνείας που προκύπτει από τη μελέτη των έμμεσων φαινομένων, και συγκεκριμένα της ΗΜΑ που σχετίζεται με τα καταληκτικά στάδια του σεισμού, είναι αυτό των τριών σταδίων προετοιμασίας του φαινομένου, που έχει προταθεί τα τελευταία χρόνια.

Μοντέλο των τριών σταδίων

Ο σεισμός εκδηλώνεται με την απότομη ολίσθηση μεταξύ των δύο πλευρών ενός ρήγματος, οι οποίες βρίσκονται σκαλωμένες μεταξύ τους σε σκληρές δομές, τα λεγόμενα asperities. Ένα ρήγμα ικανό να προκαλέσει έναν σημαντικό σεισμό περιβάλλεται γενικά από ένα ετερογενές (διαφορετικό κατά τόπους) και πιο εύθραυστο υλικό. Τα τρία στάδια ως τον σεισμό, σύμφωνα με το αντίστοιχο μοντέλο, είναι τα εξής:

• Στάδιο 1: θραύση του ετερογενούς υλικού που περιβάλλει το κύριο ρήγμα

Οι τεκτονικές τάσεις δεν μπορούν από την αρχή να επιδράσουν αποτελεσματικά πάνω στο ίδιο το κύριο ρήγμα. Προκαλούν προσεισμούς στο μαλακότερο ετερογενές υλικό που το περιβάλλει. Κατά τη διαδικασία αυτή των προσεισμών ξοδεύεται ενέργεια σε ακίνδυνα σεισμικά γεγονότα, από την ενέργεια που έχει αποταμιευθεί στα στερεά υλικά λόγω της παραμόρφωσης που έχουν υποστεί από τις τεκτονικές τάσεις. Κατά τις θραύσεις αυτές στην περιοχή που περιβάλλει το ρήγμα εκπέμπεται ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία VHF (συχνότητες MHz). Η εκπομπή αυτή ξεκινά συνήθως μια εβδομάδα πριν την εκδήλωση του σεισμού και διαρκεί όσο γίνονται θραύσεις (προσεισμοί) στο ετερογενές υλικό που περιβάλλει το ρήγμα.

Ο μηχανισμός της θραύσης του ετερογενούς υλικού χαρακτηρίζεται από «αρνητική ανάδραση», δηλαδή με κάθε μικρό σεισμό το σύστημα ξεθυμαίνει, εκτονώνεται. Η θραύση ξεκινά στην πιο εύθραυστη «νησίδα» του χώρου και όταν αυτή ολοκληρωθεί, η γενική θραύση του υλικού σταματά και επέρχεται ισορροπία. Η συνεχιζόμενη κίνηση όμως των τεκτονικών πλακών δημιουργεί τάσεις που επανεκκινούν τον κύκλο των θραύσεων, φθάνοντας κάθε φορά στο όριο θραύσης της πιο εύθραυστης από τις απομένουσες νησίδες του ετερογενούς υλικού, κ.ο.κ. Καθώς το ετερογενές υλικό θραύεται οι τεκτονικές τάσεις συνεχώς ανακατανέμονται. Στην αρχή οι θραύσεις είναι ασυσχέτιστες μεταξύ τους. Καθώς περνά όμως ο χρόνος αυτές συσχετίζονται όλο και περισσότερο μεταξύ τους και σε όλο και μεγαλύτερη απόσταση. Τελικά συσχετίζονται όλες οι θραύσεις που γίνονται σε όλο τον χώρο που περιβάλλει το κύριο ρήγμα (σε ακτίνα ~ 100 km για σεισμό μεγέθους 6 ρίχτερ). Τότε η διαδικασία διαπιστώνεται ως κρίσιμο φαινόμενο με μαθηματική ανάλυση της Η/Μ αντινοβολίας[10] ενώ η ανάλυση της ακολουθίας των προσεισμών επιβεβαιώνει την κρίσιμη κατάσταση, συνδέοντας τα δύο φαινόμενα[13]. Κρίσιμη κατάσταση σημαίνει αλλαγή φάσης για το σύστημα (αλλαγή φάσης έχουμε πχ όταν το νερό μεταβαίνει από υγρή φάση σε στερεή). Ως αποτέλεσμα αυτού, στο επόμενο στάδιο οι τάσεις και οι αντίστοιχες θραύσεις, από εκεί που γίνονταν σε μεγάλη περιοχή γύρω από το κύριο ρήγμα, συγκεντρώνονται κατά μήκος της ζώνης που περιβάλει το κύριο ρήγμα. Όταν εν τέλει σπάσει και αυτή η περιοχή του ετερογενούς υλικού, η VHF ακτινοβολία σταματά. Οι τάσεις «πολιορκούν» πλέον τη «ραχοκοκαλιά» των asperities που κατανέμονται κατά μήκος του ρήγματος.

Η εμφάνιση της VHF ακτινοβολίας δεν σημαίνει πως θα γίνει απαραίτητα ο κύριος, σημαντικός, σεισμός καθώς η συγκεκριμένη διαδικασία που την παράγει λαμβάνει χώρα στο περιβάλλον του κύριου ρήγματος και όχι στο ίδιο το ρήγμα. Η διαδικασία αυτή της συσσώρευσης των τάσεων μπορεί να διακοπεί ανά πάσα στιγμή με την υπαναχώρηση των τεκτονικών τάσεων λόγω της εκδήλωσης άλλου σεισμού σε γειτονική περιοχή. Επίσης δεν είναι δεδομένο ότι οι τάσεις που πολιορκούν το κύριο ρήγμα θα καταφέρουν να σπάσουν τη «σπονδυλική στήλη» των σκληρών asperities.

• Στάδιο 2: θραύση των asperities

Η θραύση των asperities, εάν και όταν αυτή συμβεί, φανερώνεται από την εκπομπή ισχυρής ακολουθίας ηλεκτρομαγνητικών παλμών που εμπίπτει στη περιοχή των VLF (συχνότητες kHz). Η εκπομπή αυτή εμφανίζεται από μερικές δεκάδες ώρες ως και μία ώρα πριν τον σεισμό. Κατά τη θραύση των asperities (λόγω της οποίας παράγεται η VLF ακτινοβολία) το σύστημα χαρακτηρίζεται από «θετική ανάδραση», δηλαδή έχει εκτραπεί σε κατάσταση μη ισορροπίας· η θραύση της μιας σκληρής δομής ανατροφοδοτεί τη θραύση της επόμενης (φαινόμενο χιονοστιβάδας). Η διαδικασία της διαδοχικής θραύσης των asperities είναι σχετικά αργή. Έτσι η παραγωγή της VLF ακτινοβολίας έχει μεγάλη σχετικά διάρκεια, της τάξης των αρκετών ωρών, γεγονός που επιτρέπει την εφαρμογή ποικίλων στατιστικών και άλλων μεθόδων που τεκμηριώνουν τη σύνδεση της ακτινοβολίας αυτής με τη θραύση των asperities και τη διακρίνουν με ασφάλεια από τον ΗΜ θόρυβο. Όταν όλα τα σκληρά σημεία στα οποία το ρήγμα μένει σκαλωμένο έχουν σπάσει, σταματά και η εκπομπή VLF και αρχίζει ηλεκτρομαγνητική ησυχία. Η δημιουργία του σεισμού είναι αναπόφευκτη.

Τα asperities αποτρέπουντη διολίσθηση των δύο πλευρών του ρήγματος, δηλαδή τη γέννηση του σεισμού.

• Στάδιο 3: σχηματισμός λιπαντικού στρώματος

το τρίτο στάδιο έχουν σταματήσει οι θραύσεις και των asperities και υπάρχει πλήρης ηλεκτρομαγνητική ησυχία. Ο σεισμός θα ακολουθήσει σε ελάχιστο χρόνο, ως το πολύ σε μερικές ώρες. Στο στάδιο αυτό αρχίζει να αναπτύσσεται ένα «λιπαντικό στρώμα» μεταξύ των πλευρών του ρήγματος, από το κονιορτοποιημένο υλικό που έχει προκύψει από τη θραύση των asperities. Κατά τον σχηματισμό του λιπαντικού στρώματος η σκληρή σκόνη με την ακανθώδη υφή λειαίνεται αποκτώντας ικανότητα κύλισης. Το κονιορτοποιημένο υλικό - λιπαντικό δρα σαν σύνολο ρουλεμάν που οργανώνεται έτσι ώστε μετά από κάποιον χρόνο να οδηγήσει στο γλίστρημα των δύο πλευρών του ρήγματος με υπερηχητική ταχύτητα, στη γέννηση δηλαδή του σεισμού. Ο σχηματισμός και η οργάνωση του λιπαντικού στρώματος δεν συνοδεύεται από σημαντικό σπάσιμο δεσμών του υλικού και έτσι δεν ανιχνεύεται εκπομπή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας στο καταληκτικό στάδιο της δημιουργίας του σεισμού. H ηλεκτρομαγνητική ησυχία είναι το τελευταίο πρόδρομο φαινόμενο του επερχόμενου σεισμού.

Κατηγοριοποίηση των σεισμών ανάλογα με το βάθος

Η ακριβής θέση στην οποία συμβαίνει ένας σεισμός ονομάζεται εστία. Αν η εστία θεωρηθεί ως σημείο, αυτό ονομάζεται υπόκεντρο. Η προβολή του υποκέντρου στην επιφάνεια της Γης, ονομάζεται επίκεντρο. Ανάλογα με την απόσταση του υποκέντρου από την επιφάνεια της Γης (εστιακό βάθος, ΕΒ), οι σεισμοί χαρακτηρίζονται ως:

• Επιφανειακοί ή σεισμοί μικρού βάθους (0 - 30 km)
• Σεισμοί ενδιαμέσου βάθους (30 - 70 km)
• Σεισμοί μεγάλου βάθους (άνω των 70 km)

Το εστιακό βάθος είναι σημαντικό χαρακτηριστικό ενός σεισμού, ως προς τις καταστροφές που αυτός μπορεί να επιφέρει στις ανθρώπινες κατασκευές. Π.χ. ένας επιφανειακός σεισμός μεγέθους 6,5 Ρίχτερ είναι καταστρεπτικότερος από ένα σεισμό ενδιάμεσου βάθους μεγέθους 6,9 Ρίχτερ. Αυτό συμβαίνει για δύο κυρίως λόγους:

• Όσο αυξάνεται το βάθος, αυξάνεται και η απόσταση μεταξύ εστίας και επιφανείας της Γης, επιφέροντας έτσι εξασθένηση στα σεισμικά κύματα.
• Η διασπορά των σεισμικών κυμάτων είναι μεγαλύτερη.
• Το μεγαλύτερο εστιακό βάθος που έχει καταγραφεί είναι 750 km και είναι το σημείο όπου ο γήινος φλοιός καταβυθίζεται στον ανώτερο μανδύα.

Κλίμακες μέτρησης των σεισμών

Για την μέτρηση μιας σεισμικής δόνησης χρησιμοποιούνται κυρίως δύο κλίμακες:

• Κλίμακα Ρίχτερ (Richter)

Στην κλίμακα αυτή μετράται το μέγεθος ενός σεισμού στην εστία του. Ουσιαστικά στην κλίμακα μετράται η ενέργεια που εκλύεται στον εστιακό χώρο με τη σεισμική θραύση και την ολίσθηση των πετρωμάτων. Παρότι η κλίμακα δεν έχει ανώτατο όριο, σεισμοί μεγαλύτεροι από 9,5 Ρίχτερ δεν έχουν παρατηρηθεί στη Γη. Επίσης, στην κλίμακα μετρώνται και αρνητικές τιμές, καθώς όταν ορίστηκε δεν ήταν δυνατόν με τα όργανα της τότε εποχής να καταγραφούν μικρότερα μεγέθη σεισμών. Η κλίμακα είναι λογαριθμική. Η κλίμακα χρησιμοποιείται για σεισμούς χαμηλότερους από 5.

• Κλίμακα Μερκάλι (Mercalli)

Στην κλίμακα αυτή μετράται η ένταση ενός σεισμού σε μία περιοχή στην επιφάνεια του φλοιού της Γης. Η ένταση αντιστοιχεί στο μέγεθος που θα είχε ένας επιφανειακός σεισμός με επίκεντρο την περιοχή εκείνη, ο οποίος θα είχε τα ίδια καταστροφικά αποτελέσματα. Η κλίμακα είναι εμπειρική και προσπαθεί να εκτιμήσει την ένταση του σεισμού σύμφωνα με τις επιπτώσεις του σεισμού σε κτίρια, υποδομές κλπ. Είναι δωδεκαβάθμια και προσμετρά κυρίως τις καταστροφές που προκαλούνται σε ανθρώπινες κατασκευές. Αυτό σημαίνει ότι ένας σεισμός που πλήττει ακατοίκητη περιοχή, δεν είναι δυνατό να αξιολογηθεί επαρκώς με αυτή την κλίμακα.

• Άλλες κλίμακες

Επίσης υπάρχουν άλλες κλίμακες που χρησιμοποιούνται για διάφορους λόγους. Η κλίμακα επιφανειακού μεγέθους Μs, η κλίμακα χωρικού μεγέθους mb, η κλίμακα μεγέθους διάρκειας ΜΤ, και η κλίμακα μεγέθους σεισμικής ροπής ΜW.

Η κλίμακα επιφανειακού μεγέθους μετράει το μέγεθος που λαμβάνεται από τη μέτρηση των κυμάτων επιφανείας. Να σημειώσουμε ότι το Ms είναι μεγαλύτερο από το ML. Για παράδειγμα, αν το μέγεθος ενός σεισμού μετρήθηκε σαν 5 βαθμοί της κλίμακας Ρίχτερ (ML), μπορεί να μετρηθεί και ως 5.5 Ms. Το Ms είναι αξιόπιστο για επιφανειακούς (< 50 km βάθος) σεισμούς και για μεγάλες αποστάσεις από το επίκεντρο. Χρησιμοποιείται στην Ελλάδα και προτάθηκε από τον Παπαζάχο. Η ενέργεια που εκλύεται δίνεται σε erg από τον τύπο : logE=12,24+ 1,40Ms.

Η κλίμακα χωρικού μεγέθους είναι μια επέκταση της κλίμακας Richter και έτσι εκμεταλλευόμαστε καλύτερα το δίκτυο των σεισμογράφων. Είναι το μέγεθος που λαμβάνεται από τη μέτρηση των πρωτευόντων P κυμάτων (Compressional Body Wave Magnitude). Είναι αξιόπιστο μέγεθος σεισμών με μεγαλύτερα εστιακά βάθη και για μεγάλες αποστάσεις από το επίκεντρο.

Η κλίμακα μεγέθους σεισμικής ροπής χρησιμοποιείται για σεισμούς άνω από 5. Όλα τα προηγούμενα μεγέθη βγαίνουν από τύπους που περιέχουν ένα συγκεκριμένο πλάτος ταλάντωσης ενός σεισμικού κύματος σε κάποια χρονική στιγμή. Το Mw, το οποίο χρησιμοποιείται για τη μέτρηση μεγάλων σεισμών, υπολογίζεται από ένα πολύπλοκο τύπο και είναι πολύ αξιόπιστο. Ανακοινώσεις για μεγάλους σεισμούς (>5) χρησιμοποιούν αυτήν την κλίμακα.