Mikä aiheutti Sumatran maanjäristyksen?

Maapallo koostuu sisäkkäisistä kehistä (Kuva 1). Maapallon ulointa haurasta kerrosta kutsutaan litosfääriksi eli kivikehäksi. Litosfääri on jakautunut laatoiksi, jotka liikkuvat astenosfäärin pinnalla. Laattoja liikuttavat konvektiovirtaukset, jotka syntyvät maapallon sisäosissa ja jotka pyrkivät jäähdyttämään maapalloa.

Kuva 1. Maapallon kehärakenne

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Konvektiovirtauksissa (Kuva 2) maapallon sisäosien lämpimämpi massa siirtyy lähemmäs maanpintaa valtamerten keskiselänteillä. Koska vain pieni osa massasta ja lämpötilaerosta voi purkautua merenpohjaan, suurin osa jo hieman jäähtyneestä massasta leviää merellisen litosfäärilaatan alle kuljettaen laattaa poispäin valtameren keskiselänteestä. Kun litosfäärilaatta on tarpeeksi kylmä, sen tiheys kasvaa ja se alkaa vajota alaspäin, jolloin muodostuu subduktiovyöhyke. Jäähtynyt massa palaa takaisin maan sisäosiin.

Kuva 2. Konvektiovirtaukset ja litosfäärilaatat pallopinnalla.

Litosfäärilaatat liikkuvat toistensa suhteen. Uutta merellistä litosfääriä muodostuu valtamerten keskiselänteillä ja uutta mantereista kuorta subduktiovyöhykkeiden yläpuolelle muodostuvassa saarikaaressa. Litosfäärilaatat muokkautuvat laattojen törmäyssaumoissa (Kuva 3), joihin muodostuu poimuvuoristot, kuten esimerkiksi Alpit ja Himalajat. Laattojen saumat ovat kaaren muotoisia, koska kaltevan tason leikkaus pallopinnalla on kaari (kuva 4).

Kuva 3. Maapallon litosfäärilaatat (Lowman et al., 1999). Kuva NASA Goddard Space Flight Center's laatima mailman digitaalinen tektoninen kartta ( Digital Tectonic Map (DTAM)). http://core2.gsfc.nasa.gov/dtam/data.html

Kuva 4: Tason leikkaus pallopinnalla on kaari.

 

 

 

 

 

 

 

Eräs maailman pisimmistä saarikaarista on Indonesian saariston pääosan muodostava Sundan saarikaarisysteemi, jonka länsipuolella on Jaavan hauta (Kuva 5a). Saarikaari lähtee liikkeelle Bengalin lahdelta kulkien kaarenmuotoista reittiä kaakkoon käsittäen Andamaanien, Nicobaarien, Sumatran, Jaavan ja Bandan saaristot. Tässä vyöhykkeessä Australian ja Intian laattojen merelliset osat subduktoituvat (tunkeutuvat) itään Euraasian ja sen reunalla olevien pienempien laattojen, kuten Burman laatan, alle. Intian laatta liikkuu 6 cm/a pohjoiseen ja Australian laatta 7.5 cm/a koilliseen.

Kuva 5a. Burman mikrolaatta. Keltaisella tähdellä on merkitty Intian valtameren vuoden 2004 maanjäristyksen episentri.

Intian valtameren syntyminen liittyy Gondwana-mantereen (Etelä-Amerikka, Afrikka, Madagaskar, Arabia, Etelänapa, Australia, Intia) hajoamiseen 160Ma sitten, josta on animaatio oheisessa linkissä http://kartoweb.itc.nl/gondwana/gondwana.html .

Myöhemmin Intia erkani Australiasta ja Etelänapamantereesta (130 Ma sitten) ja törmäsi Euraasiaan (10 Ma sitten). Törmäyksen jälkeen (5 Ma sitten) Intian ja Australian laatat ovat liikkuneet yhdessä siten, että niiden merellinen kuori on subduktoitunut koilliseen Sundan subduktiovyöhykkeessä.

Burman laatta (Kuva 5a) on muodostunut Euraasian laatan reunalle, koska Intian laatta ei liiku kohtisuoraan subduktiovyöhykettä vasten. Intian laatan liike aiheuttaa siten subduktiovyöhykettä vastaan kohtisuorassa suunnassa transformisiirroksia mantereen ja syvänteen väliin, noin 250 km päähän subduktiovyöhykkeestä. Siirrosten muodostuminen on aiheuttanut nuoren keskiselänteen syntymisen Andamaanin merelle ja samalla Burman mikrolaatan erkanemisen Euraasian laatan reunasta (Kuva 5b).

Kuva 5b : Burman mikrolaatan ja ympäröivien laattojen liikesuunnat.

Kun merellinen Intian laatta työntyy mantereisen Burman mikrolaatan alle 6 cm/a, vastaavasti Burman laatan pitäisi liikkua 3 cm/a luoteeseen Intian laatan päälle. Ilmeisesti tämä liike on ollut lukkiutuneena useita satoja vuosia. Lukkiutuminen on aiheuttanut jännityksen kertymistä Burman laattaan ja sen nousua ylöspäin. Pitkäaikainen jännityskertymä purkautui vuonna 2004 tapaninpäivänä Sumatran pää- ja jälkijäristyksissä.

Vuonna 2004 tapaninpäivän Sumatran järistyksessä (9,1 Mw) Burman laatan länsireuna liikkui koko pituudeltaan, 1200 km matkalta länteen päin ylityöntösiirrosta pitkin (Kuva 6). Ylityöntösiirros oli 15 asteen kulmassa ja siirrostasolla laatta siirtyi 20 m länteen. Maanpinnalla laatta liikkui 19 m länteen ja 5 m ylöspäin. Maanjäristyksen aiheuttanut repeämä siirtyi 2 km/s pohjoiseen. Koko laatta oli siis siirtynyt länteen päin noin 6 minuutissa. Merenpohjan äkillinen nousu ylöspäin aiheutti tuhoisan tsunamin eli hyökyaallon. Pääjäristyksen jälkeen laattareunalla tapahtui useita jälkijäristyksiä.

Kuva 6. Pystyleikkaus Burman laatan liikkeestä