Maavärinad on ühed maailma kõige võimsamad ja ettearvamatumad loodusjõud, mis suudavad sekunditega muuta maastikku, purustada taristut ja jätta sügava jälje inimkonna ajalukku. Kuigi paljud meist seostavad maavärinaid kaugete eksootiliste paikadega, on maapinna värisemine geoloogiliselt tavapärane protsess, mille abil planeet Maa oma sisemist energiat vabastab. Mõistmaks, mis tegelikult maapinna all toimub, peame vaatama sügavale maakoore kihtidesse, kus hiiglaslikud kivimimassid on pidevas, kuigi inimsilmale nähtamatus liikumises. Selles artiklis uurimegi lähemalt, millised protsessid vallandavad maavärinaid, kuidas teadlased neid mõõdavad ning miks on planeet Maa oma olemuselt niivõrd dünaamiline ja rahutu paik.
Mis on maavärin ja kuidas see tekib?
Lihtsustatult öeldes on maavärin maakoore äkiline ja kiire liikumine, mis vabastab pika aja jooksul kogunenud elastse deformatsiooni energia. See energia vabaneb seismiliste lainetena, mis levivad läbi Maa sisekihtide ja jõuavad lõpuks pinnale, põhjustades maapinna võnkumist. Maavärina alguspunkti maapõues nimetatakse hüpotsentriks ehk fookuseks, ja sellele otse maapinnale vastavat punkti nimetatakse epitsentriks. Just epitsentri piirkonnas on maavärina purustused tavaliselt kõige ulatuslikumad.
Kogu see protsess on otseselt seotud laamtektoonikaga. Maa väliskiht, mida nimetatakse litosfääriks, ei ole ühtne terviklik kest, vaid koosneb mitmest hiiglaslikust ja väiksemast tektoonilisest laamast. Need laamad “ujuvad” nende all oleva plastilise astenosfääri peal. Kuna Maa sisemus on väga kuum ja konvektsioonivoolud liigutavad astenosfääri materjali, on ka selle peal asuvad laamad pidevas liikumises. Need liiguvad küll väga aeglaselt, umbes mõne sentimeetri aastas – umbes sama kiirusega, millega kasvavad inimese küüned –, kuid arvestades laamade tohutut massi ja hõõrdejõudu nende vahel, on see protsess ülienergeetiline.
Laamade liikumise kolm peamist tüüpi
Laamade vahelised piirid on kohad, kus toimub kõige intensiivsem geoloogiline tegevus. Sõltuvalt sellest, kuidas laamad üksteise suhtes liiguvad, eristatakse kolme peamist piiritüüpi:
- Divergentsed piirid: Siin liiguvad laamad üksteisest eemale. Kui laamad eralduvad, tõuseb vahevööst magma, mis jahtudes moodustab uut maakoort. See protsess toimub sageli ookeanide keskahelikes.
- Konvergentsed piirid: Siin põrkuvad laamad kokku. Kui ookeaniline laam põrkub kontinentaalsega, vajub tihedam ookeaniline laam kontinentaalse alla (subduktsioon), mis tekitab sageli sügavaid maavärinaid ja vulkaanilist tegevust.
- Transformsed piirid: Siin libisevad laamad üksteisest külgsuunas mööda. See on eriti ohtlik, kuna laamad ei liigu sujuvalt, vaid takerduvad hõõrdumise tõttu. Pinge koguneb seni, kuni see ületab kivimite vastupidavuse ja toimub äkiline vabastamine – maavärin.
Energia vabanemine ja seismilised lained
Kui kivimid maakoores jõuavad oma elastsuspiirini ja murduvad, toimub murrang ehk rike. Just sel hetkel vabaneb potentsiaalne energia, mis on aastakümnete või isegi sajandite jooksul kogunenud. See energia kandub edasi seismiliste lainetena, mida on peamiselt kahte tüüpi: kehalained ja pinnalained.
Kehalained levivad läbi Maa siseosade ja jagunevad omakorda P-laineteks (primaarlained) ja S-laineteks (sekundaarlained):
- P-lained: Need on kõige kiiremad lained, mis jõuavad esimesena seismograafideni. Need on kompressioonilained, mis liiguvad sarnaselt helilainetele, pannes keskkonna osakesed liikuma edasi-tagasi lainete levimise suunas.
- S-lained: Need on aeglasemad ja levivad ainult tahketes materjalides. Need sunnivad maapinda liikuma risti lainete levimise suunaga, põhjustades märgatavamat kõikumist.
Pinnalained tekivad siis, kui kehalained jõuavad maapinnale. Need on aeglasemad kui kehalained, kuid just need põhjustavad maavärina ajal kõige suuremat purustust, kuna nende liikumisulatus ja energia on maapinnale lähemal olles maksimaalsed.
Kuidas maavärinaid mõõdetakse?
Maavärinate iseloomustamiseks kasutatakse peamiselt kahte erinevat mõõdikut: magnituudi ja intensiivsust. Paljud inimesed ajavad need kaks mõistet segi, kuid teaduslikult on nende vahel oluline vahe.
Magnituud (näiteks Richter-skaala või tänapäeval enamkasutatav hetke-magnituudi skaala) väljendab maavärina käigus vabanenud energia hulka. See on objektiivne väärtus, mida arvutatakse seismiliste jaamade registreeritud andmete põhjal. Magnituudi skaala on logaritmiline, mis tähendab, et magnituudi suurenemine ühe ühiku võrra tähendab umbes 32 korda suuremat energia vabanemist.
Intensiivsus (näiteks Mercalli skaala) väljendab seda, kui tugevalt maavärinat konkreetses kohas tunti ja milliseid purustusi see põhjustas. Intensiivsus sõltub epitsentrist kaugusest, maapinna ehitusest ja hoonete vastupidavusest. Üks ja sama maavärin võib ühes kohas põhjustada katastroofi, kuid teises, seismiliselt kindlamas kohas, vaid kerget vibratsiooni.
Kas Eestis esineb maavärinaid?
Eesti asub geoloogiliselt stabiilsel alal, nn Balti kilbi kaguosas, mis tähendab, et me oleme kaitstud suurte tektooniliste maavärinate eest. Meie lähimad aktiivsed piirkonnad asuvad Skandinaavias ja Venemaal. Siiski on ka Eestis registreeritud nõrku maavärinaid. Need on tavaliselt seotud maakoore kohanemisega pärast jääaja lõppu toimunud jäämasside sulamist – seda protsessi nimetatakse glatsioisostaatiliseks kerkimiseks.
Eesti maavärinad on üldjuhul nii nõrgad, et inimesed neid ei taju või tunnevad vaid kerget vappumist. Kuid ajalooliselt on olnud sündmusi, nagu näiteks 1976. aasta Osmussaare maavärin, mis on olnud piirkonna ajaloo üks tugevamaid. Sellised sündmused tuletavad meile meelde, et isegi stabiilsetel aladel ei saa välistada geoloogiliste pingete teatud tasemel vabanemist.
Korduma kippuvad küsimused maavärinate kohta
Mis on maavärina fookus ja mis on epitsenter?
Fookus ehk hüpotsenter on konkreetne punkt maa all, kus kivimite purunemine ja energia vabanemine algab. Epitsenter on punkt maapinnal, mis asub otse fookuse kohal ja kus vibratsioon on tavaliselt kõige tugevam.
Kas maavärinaid saab ennustada?
Kahjuks ei ole praeguse teaduse taseme juures võimalik maavärinaid täpselt ette ennustada – ei ajaliselt ega täpse tugevuse osas. Teadlased saavad küll hinnata seismilist ohtu teatud piirkondades, kuid konkreetne hetk jääb ettearvamatuks.
Miks tekivad maavärinad sageli ookeanide ääres?
Sest ookeanide servades asuvad sageli laamade kokkupõrke- ja subduktsioonitsoonid. Need on kohad, kus ookeaniline maakoor vajub kontinentaalse alla, tekitades tohutut hõõrdumist ja pinget, mis lõpuks maavärinana vabaneb.
Kas loomad tunnevad maavärinat ette?
On palju anekdootlikke tõendeid selle kohta, et loomad käituvad enne maavärinat kummaliselt. Teaduslikult on aga raske tõestada, kas nad tunnevad seismilisi eellaineid, mida inimesed ei märka, või reageerivad nad atmosfääri muutustele.
Kuidas end maavärina ajal kaitsta?
Kui oled siseruumides, kehtib reegel: “Heida maha, kata end ja püsi paigal”. Otsi kaitset tugeva mööblieseme, näiteks laua alt. Hoia eemale akendest, peeglitest ja rasketest rippuvatest objektidest. Väljas olles liigu avatud alale, eemale hoonetest ja elektriliinidest.
Geoloogilised tegurid ja maapinna vastupidavus
Maavärina tegelik mõju ei sõltu ainult selle magnituudist, vaid väga suurel määral ka pinnase omadustest. Pehme, veega küllastunud pinnas (nagu settekivimid või liivased rannikualad) võib võimendada seismilisi laineid, põhjustades nähtust nimega vedeldumine. Vedeldumise korral kaotab pinnas oma kandevõime ja muutub vedelikutaoliseks, mis põhjustab hoonete vajumist või ümberkukkumist, isegi kui hoone ise on ehitatud maavärinakindlalt.
Seevastu tugeval kaljupinnal asuvad hooned kannatavad maavärinaid üldjuhul paremini, kuna kalju ei võimenda laineid samal määral kui pehme setteline pinnas. Seetõttu on kaasaegses linnaehituses geoloogiliste uuringute läbiviimine kriitilise tähtsusega – enne suurehitiste rajamist uuritakse pinnase struktuuri, et projekteerida vundamendid, mis suudavad vibratsioonile vastu pidada.
Lisaks inimtegevuse mõjule on oluline mainida ka inimtekkelisi maavärinaid. Kuigi need on tavaliselt nõrgemad, võib ressursside, nagu nafta, gaasi või vee intensiivne pumpamine maapõuest, samuti suurte veehoidlate rajamine, muuta maapõue rõhutingimusi ja vallandada kohalikke nõrku maavärinaid. See on valdkond, mida seismoloogid jälgivad üha tihedamalt, et mõista, kuidas meie tööstuslik tegevus võib looduslikke protsesse võimendada.
Kokkuvõttes on maavärinad lahutamatu osa meie planeedi “hingamisest”. Need tuletavad meile meelde, et Maa on elav ja muutuv süsteem. Kuigi me ei saa neid vältida, võimaldab kaasaegne tehnoloogia ja süvitsi minev geoloogiline uurimistöö meil endid paremini kaitsta, ehitada turvalisemaid hooneid ja mõista paremini seda võimsat maailma, millel me igapäevaselt kõnnime.
