Ce este un cutremur?

Cutremurele sunt fenomene naturale cauzate de eliberarea de energie in interiorul Pamantului in urma fracturarii rocilor supuse tensiunilor acumulate. Suprafata de-a lungul careia rocile "se rup" si se deplaseaza se numeste plan de falie. Cutremurele din Romania de origine tectonica se produc de-a lungul unor falii crustale (situate la adancimi < 60km) sau la adancimi intermediare (aproximativ intre 60 si 200 km adancime).

Magnitudinea (M) unui cutremur este o marime adimensionala ce caracterizeaza energia eliberata in focarul unui cutremur sub forma de unde seismice Se determina, in mod uzual, pe scara Richter folosind inregistrarile diferitelor statii seismice. O alta practica este calculul magnitudinii din moment seismic, marime proportionala cu produsul dintre aria suprafetei de rupere si deplasarea medie pe falie. Scara de magnitudine este exponentiala: o crestere cu o unitate a magnitudinii corespunde cu o crestere de 30 de ori a energiei eliberate. De exemplu, pentru un cutremur de magnitudine 6.0 energia eliberata este de aproximativ 30 de ori mai mare decat la un cutremur de magnitudine 5.0, in timp ce la un cutremur de magnitudine 7.0 energia eliberata este de aproximativ 900 de ori (30 x 30) mai mare decat la un cutremur de magnitudine 5.0.

Locul din interiorul pamantului unde se genereaza cutremurul se numeste hipocentru sau focar, iar proiectia acestuia la suprafata Pamantului se numeste epicentru. Distanta de la epicentru la un alt punct de pe suprafata Pamantului se numeste distanta epicentrala, iar distanta de la focar la un punct de pe suprafata Pamantului se numeste distanta hipocentrala.

Efectele cutremurului

Amplitudinea miscarii solului datorata unui cutremur depinde de o serie de factori precum magnitudinea, distanta epicentrala, distanta hipocentrala, topografia si conditiile geologice locale.

Intensitatea (I) cutremurului este marimea care exprima modul in care a fost simtit un cutremur intr-o zona. Scara MSK (Medvedev, Sponhauer, Karnik) modificata, este o scara de 12 grade (I-XII) cu ajutorul careia se poate aprecia intensitatea cutremurelor in diferite zone in functie de efectele produse de aceste cutremure asupra oamenilor, animalelor, constructiilor, solului, etc.

Care sunt cauzele cutremurelor?

Placile tectonice. O placa litosferica este un fragment masiv solid de roca, cu o forma neregulata, alcatuit atat din crusta oceanica cat si continentala. Lungimea placilor poate varia foarte mult, de la cateva sute de kilometri la mii de kilometri (printre cele mai mari se numara placa Pacificului si Antartica). Placile variaza foarte mult si in grosime, de la 15 km (placile cu litosfera oceanica tanara) pana la 200 km sau chiar mai mult (placile litosferice vechi continentale, ex: zonele centrale ale placilor Americii de Nord si Sud). Principala forta ce a modelat suprafata Pamantului, de la formare si pana in zilele noastre, este forta ce a dus si la fragmentarea si deplasarea placilor litosferice ce alcatuiesc invelisul extern al Pamantului. Majoritatea cutremurelor se datoreaza miscarilor relative ale placilor litosferice ale Pamantului si se produc predominant la limitele de separatie dintre ele (margini de placi). Expertii au identificat un numar de sapte pana la 12 placi majore si un numar mai mare de subplaci. Placile au primit numele de la continentele (ex: placa Eurasiatica), oceanele (Placa Pacifica) sau regiunile geografice (Placa Arabica) pe care le inglobeaza.

Alaturi de cutremure, cele mai evidente marturii ale miscarii relative a placilor sunt formele caracteristice de relief create la marginile de placi. Acestea difera in functie de tipul de miscare relativa a placilor unele fata de celelalte si de compozitia lor. Astfel au fost identificate trei tipuri de margini de placa:

Margini divergente - ce caracterizeaza interactia dintre doua placi ce se departeaza una de cealalta. Ca urmare a acestei miscari se formeaza o deschidere in crusta (rift mediu-oceanic) prin care materialul topit din astenosfera urca la suprafata, se raceste, formand crusta oceanica noua. Aceasta se depoziteaza de o parte si de alta a riftului formand lanturi de munti oceanici (dorsale). Un exemplu elocvent il constituie Riftul Medio-Atlantic care strabate Oceanul Arctic pana in sudul Africii.

Margini convergente - intalnite acolo unde doua placi intra in coliziune. Daca datorita miscarii divergente se formeaza crusta noua, miscarea convergenta o recicleaza. Marturie a acestor procese sta faptul ca dimensiunile Pamantului au ramas neschimbate de la formarea lui si pana astazi.

Convergenta dintre o placa oceanica si una continentala

Este una din cele mai intalnite situatii si duce la formarea de arcuri vulcanice continentale
a. Convergenta dintre o placa oceanica si una continentala. b. Subductia Placii Nazca sub partea continentala a Placii Sud-Americane de-a lungul fosei Peru-Chile a dat nastere catenei Anzilor. Fenomene asociate: cutremure puternice (M=8.3, 1994 Bolivia, H=636 km adancime), vulcani activi ("Centura de foc a Pacificului")

Convergenta dintre doua placi continentale

Convergenta dintre doua placi continentale (sau portiuni continentale ale placilor oceanice ) are ca efect formarea unor lanturi muntoase continentale.
a. Convergenta dintre doua placi continentale
b. Subcontinentul India, imagine in infrarosu din satelit, in coliziune cu continentul asiatic pe masura ce se deplaseaza catre nord, odata cu intreaga placa indiana. Impactul a dus la ridicarea unei mase imense de roci ce a format lantul muntos Himalayan (acoperit cu zapada, in coltul din dreapta sus a imaginii); c. Muntele Everest - rezultat al coliziunii dintre cele doua mase continentale (creasta umbrita din fundalul imaginii)(http://astronomy.nju.edu.cn)

Margini transformante - intalnite in zonele in care placile aluneca una pe langa cealalta. Conceptul de falii transformante se refera la acele zone fracturate care fac legatura intre doua margini de placi divergente, sau mai rar intre doua margini de placi convergente. Majoritatea faliilor de transformare sunt situate pe fundul oceanului. Sunt caracterizate de o importanta activitate seismica de suprafata, una dintre cele mai cunoscute fiind falia San Andreas (California).

a. Margini de placi transformante
b. Falia San Andreas rezultata ca urmare a deplasarii placii Pacificului pe langa placa Nord Americana. Ea are o lungime de 1300 km si o latime de zeci de km, traversand 2/3 din teritoriul Californiei. (http://epod.usra.edu/blog/2006/11/elkhorn-scarp-along-san-andreas-fault.html)

Cutremure intraplaci sunt cutremurele care nu se produc la marginile placilor tectonice. Studiind aceste tipuri de cutremure in diferite zone de pe glob, seismologii au ajuns la concluzia ca marea lor majoritatea se produc prin faliere inversa, proces datorat fortelor de compresiune la care sunt supuse rocile. Se pare ca miscarea placilor tectonice induce efecte de compresiune si asupra rocilor nesituate in apropierea marginilor placilor. Cutremurele intraplaci nu sunt la fel de intalnite ca cele produse la marginea placilor tectonice, dar pot produce chiar si cutremure majore (magnitudine > 7.0). Si in Romania avem astfel de cutremure, in mai toate zonele seismice cu exceptia zonei Vrancea.

SEISMICITATEA ROMANIEI

Zonele seismogene se definesc ca arii cu seismicitate grupata, in interiorul carora activitatea seismica si campul de tensiuni sunt considerate a fi relativ uniforme. Identificarea caracteristicilor pe termen lung ale procesului de generare a cutremurelor in fiecare zona seismogena este de importanta majora pentru estimarea hazardului seismic.

Pe teritoriul Romaniei, zona seismogena cu cel mai ridicat potential distructiv este situata in litosfera subcrustala, la curbura Carpatilor Orientali - regiunea Vrancea.

Pe langa aceasta, exista cateva zone de surse seismice superficiale, de importanta locala pentru hazardul seismic: zonele Est - vranceana, Fagaras - Campulung, Danubiana, Banat, Crisana - Maramures, depresiunea Barlad, depresiunea Predobrogeana, falia Intramoesica, depresiunea Transilvaniei (Radulian et al., 2000).

Seismicitatea de fond - evenimente crustale cu magnitudine Mw < 5.0 - se observa sporadic, cu precadere in nordul Olteniei, Depresiunea Hateg, partea estica a Campiei Romane, Platforma Moldoveneasca, Orogenul Carpatilor Orientali.

Zona subcrustala Vrancea (VR)

Regiunea Vrancea este o zona seismica complexa de convergenta continentala, situata la contactul a 3 unitati tectonice: placa Est - Europeana, subplacile Intra - Alpina si Moesica (Constantinescu et al., 1976).

Cea mai puternica activitate seismica pe teritoriul Romaniei se concentreaza la adancimi intermediare (60 - 200 km), intr-un corp litosferic mai rece, in coborare gravitationala, orientat aproape vertical. Activitate ridicata a fost observata in doua domenii de adancime - intre 80 si100 km, si respectiv intre 120 si 160 km . Cutremurele puternice din secolul XX s-au produs in ambele segmente: seismele din 1977 (Mw 7.4) si 1990 (Mw 6.9) in segmentul superior, iar evenimentele din 1940 (Mw 7.7) si 1986 (Mw 7.1) in cel inferior.

Rata de producere a cutremurelor puternice - intre unu si sase evenimente cu magnitudine Mw > 7.0 pe secol - intr-un volum focal extrem de restrans implica un nivel inalt al ratei deformarii relative/specifice (~3.5x10-7 an-1). Procesul tectonic la adancime apare ca decuplat, in mare masura, de tectonica in crusta.

In ceea ce priveste mecanismul focal al cutremurelor vrancene de adancime intermediara, falierea inversa - cu axa extensiilor (T) aproape vericala si axa compresiilor (P) cvasi-orizontala - caracterizeaza toate evenimentele majore (Mw > 6) si, de asemenea, peste 90% din evenimentele studiate, indiferent de magnitudinea lor (Enescu, 1980; Oncescu si Trifu, 1987; Enescu si Zugravescu, 1990; Radulian et al., 2000). Relativ la orientarea planelor de falie, s-au evidentiat doua solutii tipice: (I) planul de falie orientat aprox. NE - SV si inclinat spre NV, iar axa P perpendiculara pe Arcul Carpatic; si (II) planul de falie orientat aprox. NV - SE, iar axa P paralela cu arcul muntos. Datele disponibile - atat macroseismice cat si instrumentale - indica solutii de tip (I) pentru toate cutremurele cu Mw > 7.

Mecanisme de tip faliere normala sau alunecare laterala/ in directie au fost rar observate, pentru evenimente localizate cu precadere la marginea superioara si respectiv inferioara a volumului seismogen (Radulian et al., 2000).

Regimul tensional in zona subcrustala Vrancea este predominant compresiv.

Zona Est-Vrancea (EV)

Seismicitatea superficiala in regiunea Vrancea se distribuie difuz spre est fata de Arcul Carpatic, intr-o banda delimitata de falia Peceneaga - Camena la nord, si de falia Intra-Moesica la sud (asa-numita subplaca a Marii Negre). Seismicitatea consta din cutremure de marime moderata, care nu depasesc magnitudinea 6. Manifestari explozive ale activitatii seismice - sub forma secventelor seismice sau a roiurilor de cutremure - sunt frecvente in aceasta zona (de ex. in regiunea Ramnicu Sarat - Focsani, in aria Vrancioaia).

Rata momentului seismic in crusta, in zona Vrancea (~5.3x1015 Nm/an) este mult mai mica decat rata in domeniul subcrustal (~1.2x1019 Nm/an) (Radulian et al., 2000).

Diversitatea mecanismelor focale - falierea inversa, alunecarea laterala si falierea normala sunt observate in egala masura - indica un camp de tensiune complex, caracteristic tranzitiei de la regimul compresiv predominant la adancime, la regimul extensional predominant in crusta.

Zona Fagaras-Campulung (FC)

Zona Fagaras - Campulung este situata in partea de rasarit a Carpatilor Meridionali. Este caracterizata de socuri ce pot ajunge pana la Mw~6.5, cele mai puternice cutremure de suprafata inregistrate pe teritoriul Romaniei. Ultimul cutremur major s-a produs pe 16 ianuarie 1916 (Mw=6.4) si a fost urmat de o importanta activitate de replici.

Distributia epicentrelor pune in evidenta doua grupari semnificative: una localizata in partea de vest a zonei, care include socurile cele mai mari puternice (Mw~6), cealalta situata la est (regiunea Sinaia), cu evenimente mai mici (Mw<5).

Mecanismele focale sunt de tip alunecare laterala si faliere normala, indicand un camp de tensiune extensional. Falierile de tip alunecare laterala predomina, planele de falie fiind orientate NV-SE (Enescu et al., 1996).

Zona Danubiana (DA)

Zona seismogena Danubiana reprezinta extremitatea vestica, adiacenta fluviului Dunarea, a unitatii orogene a Carpatilor Meridionali.

Rata activitatii seismice este relativ ridicata, in special la granita cu Serbia si dincolo de aceasta, peste Dunare. Magnitudinea observata nu depaseste valoarea de 5.6.

Putinele solutii de mecanism focal disponibile indica faliere normala, cu axa T orientata aprox. N-S, in concordanta cu regimul de tensiune extensional din Carpatii Meridionali (Oncescu et al., 1988; Radulian et al., 2000).

Zona Banat (BA)

Contactul intre Depresiunea Panonica si orogenul Carpatic se intinde in intregime de-a lungul granitei vestice a Romaniei.

Distributia seismicitatii indica existenta a doua arii active, relativ distincte: Banat, la sud si Crisana-Maramures, la nord, desi diferente tectonice sau geostructurale intre cele doua zone nu au fost puse in evidenta.

Seismicitatea zonei Banat se caracterizeaza prin relativ numeroase cutremure cu magnitude Mw>5, dar fara sa depaseasca Mw 5.6. Socurile mai puternice, care sunt de obicei urmate de secvente de replici, apar grupate in timp (in ferestre de cateva luni).

In contrast cu mecanismele focale observate in aria avanfosei Carpatilor (cu exceptia zonei crustale Vrancea) si in Carpatii Meridionali, unde falieri inverse nu au fost puse in evidenta, aici falierile inverse si alunecarile laterale sunt predominante. Ele contureaza un camp regional de compresie orizontala pe directie E-V, in concordanta cu un model aproximativ radial al regimului extensional din Bazinul Panonic (Grunthal and Stromeyer, 1992), care implica compresie pe directie E-V la est de bazin, in regiunea intra-Carpatica.

Zona Crisana-Maramures (CM)

Cataloagele de cutremure istorice raporteaza producerea de evenimente cu magnitudine mai mare decat 6 in Crisana-Maramures (catalogul ROMPLUS, Oncescu et al., 1999 - 1 eveniment, Shebalin et al., 1998 - 2 evenimente, in prima jumatate a secolului XIX). Pe baza informatiei istorice sunt de asemenea raportate mai multe cutremure cu efecte distrugatoare, cu magnitudine peste 5. In perioada instrumentala insa (incepand cu secolul XX), a fost localizat in zona un singur eveniment cu magnitudine apropiindu-se de 5.

Zona Barlad (BD)

Depresiunea Barlad este o depresiune de subsidenta situata la NE de regiunea Vrancea, in Platforma Scitica, si reprezinta prelungirea catre NV a Depresiunii Predobrogene. Cutremurele observate sunt de marime moderata - nu depasesc Mw=5.6.

Solutiile de plan de falie disponibile indica un regim de stres predominant extensional. Falierea normala este probabil legata de falierea in trepte, evidentiata in Depresiune (Mutihac si Ionesi, 1974).

Zona Predobrogeana (BD)

Zona seismogena apartine marginii de sud a Depresiunii Predobrogene, urmarind aliniamentul faliei Sfantul Gheorghe.

In linii generale, seismicitatea si caracteristicile mecanismelor focale sunt similare cu cele evidentiate pentru depresiunea Barlad: activitate seismica moderata (Mw<=5.3) - grupata mai ales de-a lungul faliei Sfantul Gheorghe si regim extensional al campului de deformare. Similitudinea poate fi pusa pe seama afilierii celor doua zone la aceeasi unitate tectonica - Platforma Scitica.

Zona Intramoesica (IM)

Falia Intramoesica traverseaza Platforma Moesica in directie SE-NV, separand doua sectoare distincte, cu constitutie si structura diferite, ale fundamentului. Desi este o falie adanca bine definita, atingand baza litosferei (Enescu, 1992), si se extinde catre sud-est pana in regiunea Faliei Anatoliene (Sandulescu, 1984), activitatea seismica asociata este slaba si sporadica (numai doua evenimente cu magnitudine mai mare decat 5, ambele raportate in perioada instrumentala). Adancimea focarelor (atunci cand poate fi constransa) are valori relativ mari (h~35 km), sugerand un proces activ in crusta inferioara sau in mantaua superioara.

Foarte putinele solutii de mecanism focal disponibile pentru aceasta zona sunt toate consistente cu regimul extensional observat in aria avanfosei Carpatilor (cu exceptia regiunii crustale Vrancea).

Depresiunea Transilvaniei (TD)

Aceasta zona seismogena este definita numai pe baza informatiilor istorice.

Activitatea seismica aproape lipseste in prezent. Cu toate acestea, mai multe cutremure cu magnitudine peste 5 (doua evenimente avand Mw > 5.5) au fost raportate pe baza documentelor istorice, importante efecte distructive fiind consemnate in Transilvania (catalogul ROMPLUS, Oncescu et al., 1999).

BIBLIOGRAFIE

Ardeleanu L., Leydecker G., Bonjer K. P., Busche H., Kaiser D., Schmitt T., 2005. Probabilistic seismic hazard map for Romania as a basis for a new building code, Nat. Haz. Earth Syst. Sci., 5, 679-684.

Constantinescu L., Constantinescu P., Cornea I. and Lazarescu V., 1976. Recent seismic information on the Lithosphere in Romania, Rev. Roum. Geol., Geophys., Geogr., Ser Geophys., 20, 33-40.

Enescu D., 1980. Contributions to the knowledge of the focal mechanism of the Vrancea strong earthquake of March 4, 1977, Rev. Roum. Geol., Geophys., Geogr., Ser Geophys., 24, 3-18.

Enescu D., 1992. Lithosphere structure in Romania. I. Lithosphere thickness and average velocities of seismic waves P and S. Compression with other geophysical data, Rev. Roum. Phys., 37, 623-639.

Enescu D. and Zugravescu D., 1990. Geodynamic considerations regarding the Eastern Carpathians Arc Bend, based on studies on Vrancea earthquakes, Rev. Roum. Geophysique, 34, 17-34.

Enescu D., Popescu E. and Radulian M., 1996. Source characteristics of the Sinaia (Romania) sequence of May-June 1993, Tectonophysics, 261, 39-49.

Grunthal G. and Stromeyer D., 1992. The recent crustal stress field in Central Europe: trajectories and finite element modeling, J. Geophys. Res., 97, 11805-11820.

Mutihac V. and Ionesi L., Geology of Romania (in Romanian) (Technical Press, Bucharest 1974).

Oncescu M. C. and Trifu C.-I., 1987. Depth variation of the moment tensor principal axes in Vrancea (Romania) seismic region, Ann. Geophysicae, 5B, 149-154.

Oncescu M. C., Ardeleanu L. and Popescu E., 1988. The state of stress under the Meridional Carpathians, Proc. of XXIst Gen. Ass. of ESC, Sofia, 1988, 149-154.

Oncescu M. C., Marza V. I., Rizescu M. and Popa M., The Romanian earthquake catalogue between 984-1996. In Vrancea Earthquakes: Tectonics, Hazard and Risk Mitigation (eds. Wenzel, F., Lungu, D., and Novak, O.) (Kluwer Academic Publishers 1999), pp. 43-49.

Radulian M., Mandrescu M.N., Panza G.F., Popescu E. and Utale A., 2000. Characterization of seismogenic zones of Romania, Pure Appl. Geophys., 157, 57-77.

Sandulescu M., Geotectonics of Romania (in Romanian) (Technical Press, Bucharest 1984).

Shebalin N. V., Leydecker, G., Mokrushina N., Tatevossian R., Erteleva O. and Vassilev V., Earthquake Catalogue for Central and Southeastern Europe, European Commission, Report No. ETNU CT93-0087, Brussels, 1998, http://www.bgr.de/quakecat.