Η δυνατή βροχή μπορεί να προκαλέσει σεισμούς

Πηγή: NewScientist, 25 Φεβρουαρίου 2008

Τεράστιες ραγδαίες βροχές μπορούν να προκαλέσουν σεισμούς σε μέρη όπου βρίσκονται σπηλιές και κανάλια λόγω της αύξησης της πίεσης μέσα σε κρυμμένους βράχους, προτείνει μια νέα μελέτη.

Οι δονήσεις οι προκληθείσες από την βροχή εμφανίστηκαν σε καρστικά τοπία. Αυτά σχηματίζουν μια τοπογραφία από μαλακούς βράχους ανθρακικών αλάτων, όπως είναι ο ασβεστόλιθος, τρυπημένους με βαθιά κανάλια και σπηλιές στα οποία θα μπορούσε να αυξηθεί η πίεση του νερού

Ήδη ήταν γνωστό ότι οι βροχοπτώσεις μπορούν να προκαλέσουν δονήσεις, αλλά η ποσότητα του νερού που χρειάζεται γι αυτό είναι πολύ περισσότερο από όσο προηγουμένως νομίζαμε, λέει ο Steve Miller, γεωλόγος στο πανεπιστήμιο της Βόννης.

Τα τελευταία χρόνια, οι γεωλόγοι έχουν τεκμηριώσει μικρούς σεισμούς που εμφανίστηκαν μετά από έντονες βροχοπτώσεις στη Γερμανία, την Ελβετία και τη Γαλλία. Όλοι τους ήταν μικροί σε μέγεθος - που σημαίνει ότι αυτοί θα μπορούσαν να ανιχνευθούν από σεισμογράφους, αλλά να μην γίνουν αισθητοί από τους ανθρώπους.

Μερικοί ειδικοί είχαν προτείνει ότι αν και οι βροχοπτώσεις ήταν έντονες, το γεγονός ότι η βροχή θα μπορούσε να προκαλέσει έναν σεισμό υποδεικνύει ότι χρειάζεται και λίγη βροχή για να παραγάγει μια δόνηση. Κατέληξαν δε στο συμπέρασμα ότι ο γήινος φλοιός βρίσκεται σε μια λεπτή ισορροπία, ανά πάσα στιγμή έτοιμος να ταλαντευτεί.

Το τοπίο είναι το κλειδί

Τώρα, στη νέα μελέτη, ο Miller διαφωνεί με την παραπάνω ανάλυση, επισημαίνοντας ότι όλα τα προηγούμενα τρία τεκμηριωμένα γεγονότα συνέβησαν σε έναν συγκεκριμένο τύπο τοπίου, γνωστό ως καρστικό.

Άλλοι γεωλόγοι που μελετούν τους σεισμούς τους προκαλούμενους από τη βροχή σημείωσαν ότι εμφανίστηκαν σε καρστικά τοπία, αλλά δεν διερεύνησαν τις πιθανές επιπτώσεις.

Το καρστικό τοπίο χαρακτηρίζει μια ειδική τοπογραφία μαλακών βράχων από ανθρακικά άλατα, όπως είναι ο ασβεστόλιθος, τρυπημένους με βαθιά κανάλια και σπηλιές στα οποία θα μπορούσε να αυξηθεί η πίεση του νερού

Αυτά τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα χαράσσονται όταν διαλύεται αργά τα στρώματα των βράχων από ανθρακικό άλατα - ασβεστόλιθος ή δολομίτης - από τη δράση των ελαφρώς όξινων όμβριων υδάτων κατά τη διάρκεια χιλιάδων ετών. Και αυτές οι δομές, λέει ο Miller, είναι το κλειδί.

Υδραυλικός γρύλος

Σε επιφάνειες που το έδαφος δεν είναι καρστικό, οι βροχοπτώσεις πιέζουν τη γη με ένα σχετικά ομοιόμορφο τρόπο, και αρκετά γρήγορα μεταφέρονται από τους ποταμούς και τα ρεύματα της επιφάνειας. Κατά συνέπεια, η πίεση των βροχοπτώσεων σε οποιοδήποτε κρυμμένη ρωγμή (κάτω από το έδαφος) είναι μικρή.

Αλλά στο καρστικό τοπίο, η βροχή πέφτει στα κανάλια και σκάβει το έδαφος. Δεν εγκαταλείπει τον βράχο αλλά τον διατρέχει, όπως το νερό κυλάει μέσω ενός σύνθετου δικτύου υδραυλικών εγκαταστάσεων. Κατά συνέπεια η πίεση της βροχής ενισχύεεται μέσα στους "σωλήνες". Και αυτό, λέει ο Miller, είναι που κάνει τη βροχή να προκαλεί τους σεισμούς.

Εξηγεί δε ότι η αυξανόμενη πίεση του νερού μέσα σε έναν βράχο είναι ένας από τρεις τρόπους για να σπάσουν (η συμπίεση και η διαστολή του βράχου είναι οι άλλοι δύο).

Η πίεση του νερού ενεργεί σαν τον υδραυλικό γρύλο, που αναγκάζει το βράχο να σπάσει και επιτρέποντας στα κομμάτια να γλιστρήσουν το ένα μετά το άλλο. Εάν αυτό συμβαίνει σε μια μεγάλη κλίμακα σε μια μεγάλη ρωγμή, μπορεί να προκαλέσει έναν σεισμό.

Λεπτή ισορροπία;

Προηγουμένως, το 2006, ο Sebastian Hainzl του πανεπιστημίου του Πότσνταμ στη Γερμανία και οι συνάδελφοι του μελέτησαν δύο ομάδες σεισμών που προκλήθηκαν από τη βροχή, όλοι τους κάτω από 2,4 Ρίχτερ, που εμφανίστηκαν στο Όρος Hochstaufen στη Γερμανία το 2002.

Οι βροχοπτώσεις ήταν βαριές: πάνω από 100 λίτρα νερού είχαν πέσει σε κάθε τετραγωνικό μέτρο του εδάφους κατά τη διάρκεια του κάθε κατακλυσμού.

Υπολόγισαν ότι η βροχόπτωση προκάλεσε μια αύξηση της πίεσης κατά 300 Pascal σε μία σεισμική ρωγμή κάτω από το βουνό. "Τριακόσιες Pascal είναι πολύ λίγο," λέει ο Joachim Wassermann του πανεπιστημίου του Μονάχου.

Ο υπολογισμός οδήγησε τον Hainzl στο συμπέρασμα ότι "ο γήινος φλοιός μπορεί να είναι τόσο έτσι κοντά στην αστάθεια που ακόμη και οι μικροσκοπικές μεταβολές της πίεσης που συνδέονται με την βροχόπτωση μπορούν να προκαλέσουν σεισμούς

Τώρα, ο Miller έχει ξαναμελετήσει εκείνα τα στοιχεία από το ίδιο γεγονός στη Γερμανία. Οι υπολογισμοί του, αντίθετα από τον Hainzl, λαμβάνουν υπόψη τη δομή της καρστικής γεωλογίας.

Η δομή των καρστικών τοπίων ενίσχυσε την κάθετη πίεση στις εσωτερικές σπηλιές και στους κρυμμένους βράχους, και διαπιστώνει ότι οι έντονες βροχοπτώσεις στο Όρος Hochstaufen οδήγησαν σε μια πρόσθετη πίεση, περίπου, ένα μέγα-Pascal στο ρήγμα - 3000 φορές περισσότερο από την εκτίμηση του Hainzl.

"Η πραγματικότητα είναι πιθανώς κάπου ενδιάμεσα," πιστεύει ο Wassermann.

Ο Wassermann και οι συνάδελφοί του συνεχίζουν τις μελέτες των σεισμών από τη βροχή κάνοντας πιο λεπτομερείς υπολογισμούς και λαβαίνοντας τη δομή του εδάφους υπόψη τους, όπως έχει κάνει ο Miller.