Perustietoa maanjäristyksistä

Maanjäristys syntyy, kun maankuoren jännitys ylittää kiviaineksen lujuuden, ja jännitysenergia purkautuu maanliikkeenä. Luonnollisia syitä jännityksen kertymiseen ovat mannerlaattojen liike, vulkanismi ja esimerkiksi mannerjäätikön aiheuttaman painauman palautuminen.

Kivivyöryt, romahdukset, räjäytykset, kaivostoiminta ja muu ihmistoiminta synnyttävät omaleimaisia maanjäristysaaltoja. Kun on tarve erottaa ne oikeista maanjäristyksistä, niitä voidaan kutsua yleisemmin seismisiksi tapauksiksi.

Ihmisen toiminta voi muuttaa jännitystiloja maankuoren pintaosissa

Ihmisen toiminta voi vaikuttaa maankuoren jännitystilaan. Suurten patoaltaiden lähistöllä vesimassojen paino lisää kallioperän jännitystä aiheuttaen järistyksiä. Kaivoksissa havaitaan usein pieniä järistyksiä tai seinämäromahduksia. Veden pumppaus kallioperään esimerkiksi öljyn- ja kaasuntuotannossa sekä geotermisessä lämpötuotannossa liitetään monissa tutkimuksissa lisääntyvään maanjäristysaktiivisuuteen.

Lue lisääSeismologian sanasto

Vastaus: Jännitys purkautuu kallioperässä.

Selitys: Maanjäristys sattuu, kun kallioperään varastoitunut jännitys ylittää jossakin pisteessä kiviaineksen lujuuden tai siirroskitkan. Tällöin maanjäristyslähdettä eli fokusta ympäröivä kallioperä repeää ja kallioperän osaset siirtyvät toistensa suhteen. Repeäminen tapahtuu yleensä maankuoren vanhoja siirros- tai murrosvyöhykkeitä pitkin. Maanjäristyksen syntyyn vaikuttaa fokusalueella vallitseva jännityskenttä. Jännitystä varastoituu kallioperään nopeammin mannerlaattojen kohtaamisalueilla kuin niiden sisäosissa.

Lue myös: Miksi maapallolla tärisee? (pdf) Matemaattisten Aineiden Opettajien Liiton (MAOL ry) Dimensio-lehdessä 4/2005 ilmestynyt artikkeli

Vastaus: Useimmiten laattojen kohtaamisvyöhykkeillä, harvemmin laattojen sisäosissa

Selitys: Valtaosa maanjäristyksistä sattuu laattareunoilla (kts. kuva alla), mannerlaattojen kohtaamisvyöhykkeillä. Arvion mukaan 70–90 % maailman vuotuisesta seismisestä energiasta vapautuu Tyynen valtameren laatan reunoilla. Toinen tärkeä maa-alueilla kulkeva vyöhyke ulottuu eteläisestä Euroopasta kohti Himalajan vuoristoa. Näillä päävyöhykkeillä toistuvasti maanjäristyksiä kokeneita maita ovat mm. Japani, Filippiinit, Indonesia, Chile, Peru, Meksiko sekä Yhdysvaltain Kalifornia ja Alaska, toisaalla esim. Italia, Kreikka, Turkki ja Iran. Myös Kiina on kärsinyt toistuvasti suurista maanjäristyksistä, vaikka se jääkin tärkeiden laattareunojen ulkopuolelle.

Mannerlaattojen sisäosissa keskimääräinen seismisyystaso on alempi kuin laattojen kohtaamisalueilla, mutta niissäkin voi sattua huomattavia maanjäristyksiä. Maa on järissyt myös epätavallisissa paikoissa kuten Lontoossa vuonna 1750 ja New Yorkissa vuonna 1884.

maanjäritysalueet

Vastaus: Pienempiä maanjäristyksiä sattuu jatkuvasti, isoja harvemmin.

Selitys: Maanjäristysten lukumäärällä maailmassa on käänteinen suhde niiden voimakkuuteen: voimakkaita järistyksiä sattuu harvoin ja pieniä sitä vastoin usein. Kun magnitudi kasvaa yhdellä yksiköllä, järistysten esiintyvyys pienenee noin kymmenesosaan (Gutenberg–Richterin laki). Maanjäristysparvissa ja ihmistoiminnan aiheuttamassa seismisyydessä pieniä tapauksia havaitaan kuitenkin suhteessa enemmän kuin edellä oleva laki ennustaa.

Matalien maanjäristysten vuotuinen määrä maailmassa on esitetty alla olevassa taulukossa. Pienimpien maanjäristysten luettelointi on epätäydellistä, joten niiden määrä on todennäköisesti arvioitu liian alhaiseksi.

Magnitudi Vuotuinen keskimääräinen esiintymistiheys

8,0 tai suurempi (erittäin voimakas)

1

7,0–7,9 (hyvin voimakas)

18

6,0–6,9 (voimakas)

120

5,0–5,9 (keskisuuri)

800

4,0–4,9 (lievä)

arviolta 6200

3,0–3,9 (pieni)

arviolta 49 000

alle 3,0 (hyvin pieni)

Magnitudi 2–3: noin 1 000 päivässä 
Magnitudi 1–2: noin 8 000 päivässä

Vastaus: Ei ole, seismisten mittausasemien on.

Selitys: Maanjäristysten koon tai todellisen lukumäärän ei ole havaittu kasvaneen viime vuosina. Rekisteröityjen ja luetteloitujen maanjäristysten lukumäärä sen sijaan on noussut. Maanjäristysten havainnointi laitteiden avulla alkoi 1800-luvun lopulla, joten viime vuosisadalta on enemmän havaintoja kuin aikaisemmilta vuosisadoilta yksinkertaisesti siksi, että havaintomenetelmät ovat parantuneet. Maapallolla maanjäristyksien lukumäärällä on käänteinen suhde niiden voimakkuuteen, ts. suuria järistyksiä esiintyy harvakseltaan kun taas pieniä hyvinkin taajaan. Tästä seuraa, että jos jonkin alueen laiteverkostoa parannetaan, havaintokynnys laskee ja havaittujen järistysten lukumäärä nousee asteikon alapäässä.

Vastaus: Lähekkäin sattuneet saattavat olla, eri puolilla maapalloa sattuneet todennäköisesti eivät ole.

Selitys: Maanjäristyksessä purkautunut jännitys muuttaa jännityskenttää sillä laattareunalla, jolla se sattuu, ja sen välittömässä läheisyydessä. Joissakin kohdissa jännitys lisääntyy ja maanjäristysriski kasvaa. Toisissa kohdissa jännitys ja maanjäristyksen riski voivat vastaavasti pienentyä. Kaukaisempiin laattareunoihin järistyksillä ei ole havaittu olevan vaikutusta.

Vastaus: On

Selitys: Suomessa rekisteröidään vuosittain kymmeniä maanjäristyksiä, jotka ovat magnitudiltaan tyypillisesti 0–3. Suomesta tunnetaan maanjäristyshavaintoja lähes 400 vuoden ajalta. Tapaukset jaetaan historiallisiin (–1970) ja laittein paikannettuihin (1970–) maanjäristyksiin.

Lue myösViimeaikaiset maanjäristykset Suomessa

 

Vastaus: Pohjois-Atlantin keskiselänteen leviämisen ja mm. jääkauden jälkeisen maannousun vuoksi

Selitys: Suomessa maanjäristykset johtuvat pääasiassa jännityksestä, joka aiheutuu Pohjois-Atlantin keskiselänteen leviämisestä. Euraasian ja Pohjois-Amerikan laatat erkanevat toisistaan n. 2 cm vuodessa, mikä aiheuttaa puristusjännityksen koko Fennoskandian alueella. Hitaasti kertyvä jännitys ylittää jossain pisteessä kiviaineksen lujuuden ja purkautuu äkillisesti maanjäristyksenä. Tällöin maanjäristyslähdettä ympäröivän kallioperän osat liikkuvat toistensa suhteen. Tämä liike tapahtuu yleensä maankuoren vanhoja siirroksia pitkin. Muita paikallisia syitä on mm. maannousu, joka aiheuttaa maanjäristyksiä lähinnä Pohjanlahden alueella.

Vastaus: Perämerellä 23.6.1882, magnitudi oli noin 5 ja kesto alle 10 s.

Selitys: Voimakkain tiedossa oleva maanjäristys Suomen alueella tapahtui 23.6.1882 Perämeren alueella. Se hämmästytti ja pelästyttikin alueen ihmisiä. Suurempia tuhoja se ei tiettävästi aiheuttanut, tosin joistakin savupiipuista putoili tiiliä. Tuntuvuusalueen laajuudeksi on arvioitu 225 000 neliökilometriä ja magnitudiksi noin 5. Tiedot tästä järistyksestä on kerätty vanhoista lehdistä ja kirkonkirjoista.

Seismografihavaintokaudella, vuodesta 1970 lähtien, voimakkain rekisteröity suomalainen maanjäristys tapahtui 17.2.1979 Alajärvellä, Pohjanmaalla. Sen magnitudi oli 3,8 ja tuntuvuusalueen pinta-ala 32 200 neliökilometriä. Tapahtuma-alueella havaittiin joitakin murtumia talojen rakenteissa.

Suurinta vahinkoa lienee aiheuttanut vuonna 1626 sattunut maanjäristys, jossa Paltamon kirkko vaurioitui pahoin. Tuon järistyksen magnitudiksi on arvioitu 4–5.

Tärinän kesto näin pienissä maanjäristyksissä on alle kymmenen sekuntia.

Vastaus: Huomioimalla ne rakentamisessa, tiedottamalla kansalaisia, tsunamivaroitusjärjestelmillä ym.

Selitys: Rakennusten sortuminen aiheuttaa valtaosan ihmishenkien menetyksistä maanjäristyksissä. Siksi turvallisen rakennetun ympäristön suunnittelu on tuhojen torjunnassa keskeistä. Kaikkea olemassa olevaa tietoa tulisi soveltaa järistykset kestävään rakentamiseen.

Maanjäristysten seurausvaikutuksia voidaan lieventää esimerkiksi sijoittamalla rakennukset paikkoihin, joissa järistysten esiintyminen ei ole todennäköistä. Aktiivisilla maanjäristysalueilla rakennukset voidaan rakentaa kestämään maanjäristykset paremmin, mm. vaimentimien avulla. Tyynenmeren maihin on perustettu varoitusjärjestelmä tsunamien eli merialueiden maanjäristyksiä usein seuraavien hyökyaaltojen varalta. Tulipaloihin voidaan varautua ennakolta. Tiedotuksen avulla lisätään ihmisten mahdollisuuksia selvitä poikkeustilanteista.

Maanjäristysten ja muiden luonnonkatastrofien tuhoja pyritään nykyisin torjumaan aikaisempaa enemmän ennakolta. Entistä pienemmät maanjäristykset tulevat huomatuiksi, koska niiden episentrialueille on viime vuosikymmenien aikana ilmaantunut uutta asutusta ja mahdollisesti seismisiä havaintolaitteita. Yksi esimerkki tuhojen torjunnan tärkeydestä oli, että Yhdistyneet Kansakunnat julisti vuodet 1990-2000 Kansainväliseksi luonnononnettomuuksien lieventämisen vuosikymmeneksi.

Lue myösOhjeita matkailijoille

Vastaus: Ei voida ennustaa, ennakoida voidaan.

Selitys: Maanjäristyksiä ei voi nykytietämyksen avulla ennustaa. Ennustamisella tarkoitetaan suhteellisen lyhyen ajanjakson kuten muutaman vuoden sisällä tietyssä paikassa sattuvan maanjäristyksen selvittamistä etukäteen. Sen lievempi muoto on ennakoiminen, joka tarkoittaa pidemmällä ajanjaksolla kuten muutaman vuosikymmenen aikana sattuvan maanjäristyksen selvitystä. Esimerkiksi Kaliforniassa lokakuussa 1989 sattunut Loma Prietan maanjäristys oli ennakoitu, mutta ei ennustettu.

Yleensä merkittävää maanjäristystä seuraa vaihteleva määrä pienempiä jälkijäristyksiä. Voimakkaimpiin järistyksiin niitä liittyy tuhansia usean vuoden aikana. Jälkijäristykset ovat siten odotettavissa olevia tapauksia, ja niiden esiintyminen noudattaa usein joitakin säännönmukaisuuksia. Järistysalueella niistä saatetaan joskus tiedottaa, ja aina suuremman järistyksen jälkeen niihin on syytä varautua.

Maanjäristyssarjassa samalla tapahtumapaikalla sattuu monia saman suuruusluokan tapauksia. Järistyssarjan kestoa on vaikea tietää etukäteen, mutta ne voivat kestää kuukausia. Maanjäristys voi olla periaatteessa voimakkaampaa tapausta edeltävä esijäristys, maanjäristyssarjan alku tai pääjäristys, jota seuraa joukko jälkijäristyksiä.

Maanjäristyksen voimakkuudella eli magnitudilla ei ole fysikaalista yksikköä. Siksi maanjäristyksen voimakkuus eli magnitudi ilmaistaan pelkällä luvulla. Halutessaan voi mainita myös asteikon.

Järistyksen voimakkuus oli 7,2. ~ Järistyksen magnitudi oli 7,2.
Järistyksen magnitudi oli 7,2 momenttimagnitudiasteikolla. ~ Järistyksen magnitudi oli 7,2 (Mw).

Käytössä olevat erilaiset magnitudiasteikot kuten pinta-aaltomagnitudi, runkoaaltomagnitudi ja momenttimagnitudi on suhteutettu Charles Richterin vuonna 1935 määrittelemään paikallisen magnitudin asteikkoon. Siksi mediassa näkee usein käytettävän Richter-sanaa myös niissä tilanteissa, joissa ei varsinaisesti ole sovellettu alkuperäistä Richterin asteikkoa.

Puhuttaessa useista eri suuruisista maanjäristyksistä on lause syytä muotoilla niin, ettei mittayksikköä tarvita. Esimerkiksi näin:

Alueella oli useita magnitudiltaan 5,5–6,3 olevia järistyksiä. ~ Alueella oli useita järistyksiä magnitudia 5,5–6,3. ~ Alueella oli useita järistyksiä, joiden magnitudi oli 5,5–6,3.

Aihepiiriä käsittelee Salli Kankaanpään artikkeli Kielikello-lehden numerossa 3/2011.
 

Vastaus: Maanjäristyksen voimakkuutta kuvaava luku. Käytetään esim. "Maanjäristyksen magnitudi oli 5,0."

Selitys: Maanjäristyksen voimakkuus ilmoitetaan lukemana jollakin magnitudiasteikolla. Asteikot perustuvat laitehavainnointiin ja tapauksen rekisteröintijälkeen (järistyksen aiheuttaman maanliikkeen suuruus ja periodi) seismogrammissa. Magnitudi kuvaa maanjäristyksen voimakkuutta fysikaalisena tapahtumana itse järistyslähteessä (toisin kuin intensiteetti), ja se on riippumaton rekisteröivän seismografiaseman etäisyydestä.

Magnitudiasteikot

Magnitudiasteikkoja on useita, ja eri asteikoilla sama maanjäristys voi saada hieman toisistaan poikkeavia arvoja. Määritetty magnitudiarvo sisältää aina myös mittausvirhettä. Magnitudi on kuitenkin hyvin käyttökelpoinen käsite, jonka avulla voidaan vertailla eri maanjäristyksiä keskenään.

Käytetyimmät magnitudiasteikot ovat (Richterin) paikallinen magnitudi ML lähellä rekisteröivää asemaa sattuneille sekä pinta-aaltomagnitudi MS ja perusaaltomagnitudi mb kaukana asemasta sattuneille järistyksille. Nämä magnitudit johdetaan seismometrin rekisteröimästä maan liikkeen maksimiamplitudista ja ne voidaan määrittää nopeasti. Niiden puutteena on kuitenkin se, että ne ovat käyttökelpoisia vain tietyllä taajuus- ja etäisyysvälillä, ja ne voivat antaa jopa kaksi yksikköä liian pieniä arvioita suurimpien (M > 7) maanjäristysten voimakkuudesta. Tämän vuoksi on kehitetty uudempi tapa arvioida maanjäristyksen voimakkutta eli momenttimagnitudi Mw. Momenttimagnitudi soveltuu kaiken suuruisten sekä kaikkialla sattuneiden maanjäristysten voimakkuuksien arvioimiseen ja antaa varsinkin suurten maanjäristysten tapauksessa kaikkein luotettavimman arvion voimakkuudesta. Momenttimagnitudi perustuu maanjäristyksen seismiseen momenttiin, joka riippuu siirrosalueen laajuudesta ja siirtymän suuruudesta. Momenttimagnitudi kuvaa siten suoraan maanjäristyksen siirrosliu'un tekemän työn määrää eikä saturoidu kuten perinteiset magnitudit.

Esimerkiksi 26.12.2004 tapahtuneen Sumatran maanjäristyksen voimakkuuden ensimmäiset arviot olivat seitsemän luokkaa, kun vasta myöhemmin varmistui todelliseksi magnitudiksi 9,1–9,3 (Mw).

Maanjäristyksen "koko" ja magnitudi

Magnitudiasteikoille on tyypillistä, että ne ovat logaritmisia. Tällöin asteesta seuraavaan siirtyminen merkitsee maanjäristyksen "koon" eli maanliikkeen kasvua kymmenkertaiseksi (taulukko 1). Tällöin maanjäristyksessä vapautunut energian määrä kasvaa noin 32-kertaiseksi. Magnitudiasteikot ovat avoimia asteikkoja, mikä tarkoittaa sitä, että magnitudiasteikkojen määritelmissä ei rajoiteta mitenkään sitä, mikä on kaikkein pienin tai suurin maanjäristys. Herkillä nykyajan laitteilla voidaan havaita maanjäristyksiä, jotka saavat nollaa pienemmän magnitudin. Järkevä nyrkkisääntö kuitenkin on, että magnitudi on yleensä välillä 0–10, ja se ilmoitetaan yhden desimaalin tarkkuudella.

Taulukko 1. Magnitudiero ja sitä vastaavat maanliikkeen ja vapautuneen energiamäärän muutokset. Esimerkiksi magnitudin 6 maanjäristys on kymmenkertainen magnitudin 5 järistykseen verrattuna. Tällä tarkoitetaan, että magnitudin 6 maanjäristyksen aiheuttama maanliike on 10-kertainen magnitudin 5 maanjäristykseen verrattuna. Kuitenkin magnitudin 6 järistyksessä vapautuvan energian määrä on 32-kertainen magnitudin 5 järistykseen verrattuna.

Magnitudin kasvu

Vastaava maanliikkeen muutos (siirtymä) Vapautuneen energian määrän muutos
1,0 10-kertainen noin 32-kertainen
0,5 3,2-kertainen 5,5-kertainen
0,3 2-kertainen 3-kertainen
0,1 1,3-kertainen 1,4-kertainen

Richter

Nimi Richter liitetään tiiviisti magnitudin käsitteeseen. Se johtuu siitä, että amerikkalainen Charles F. Richter otti ensimmäisenä magnitudin käsitteen käyttöön seismologiassa. Artikkelissaan An instrumental earthquake magnitude scale vuonna 1935 hän määritteli magnitudiasteikon Kalifornian matalille lähijäristyksille. Richter itse ja monet myöhemmät sukupolvet laajensivat magnitudin käsitettä niin, että se voidaan määrittää myös kaukana sattuville ja syville maanjäristyksille. 

Richter ei ole magnitudin yksikkö, sillä magnitudilla ei ole yksikköä. Maanjäristyskeskusta lähellä olevien seismografiasemien rekisteröintien perusteella määritetyn magnitudin tapauksessa voidaan kuitenkin käyttää esimerkiksi ilmausta "magnitudi oli 3,2 Richterin asteikolla".