www.geus.dk > Publikationer > Geologi for alle > Siden her

SPECIALARTIKLER

De Nationale Geologiske Undersøgelser for Danmark og Grønland (GEUS)
GEUS logo - link til forsiden

Jordskælvet ved Sumatra - seismologisk set


Fra GeologiskNyt nr. 1, 2005 - af Tine B. Larsen og Peter Voss
Hjemtag (download) pdf-fil geologisk_nyt_1_2005_p24-27.pdf (~2 Mb)
Hvis du vil udskrive, så brug venligst pdf-filen
Kræver en pdf-læser, Acrobat GSview eller lignende

background image
24
GeologiskNyt 1/05
Hovedskælvet (markeret med stjerne) og efterskælv i Det Indiske Ocean registreret gennem en måned.
Prikkernes farve viser, hvornår det enkelte efterskælv har fundet sted, og prikkernes størrelse angi-
ver, hvor store efterskælvene har været.(Kilde: Venligst udlånt af EMSC (European Mediterranean
Seismological Center). Aftershocks of Sumatra earthquake relocated by EMSC from 26/12 to 25/01)
Af Tine B. Larsen og Peter Voss, GEUS
Jorden svinger stadig efter det store
jordskælv vest for det nordlige Su-
matra d. 26. december 2004. Jord-
skælvet, som netop er blevet op-
justeret til 9,3 på Richterskalaen, er
det største siden jordskælvet ud for
Chiles kyst i 1960, som målte 9,5.
Sumatra-jordskælvet var kraftigt nok til at
sætte hele jordkloden i svingninger, og disse
svingninger, kaldet egensvingninger, forven-
tes at kunne måles frem til cirka april 2005.
Egensvingningerne beskrives nedenfor.
Efterskælvene fortsætter ligeledes, og
selvom den generelle tendens er færre og
mindre jordskælv med tiden, er der stadig
perioder med både kraftige og hyppige efter-
skælv.
Det store jordskælv
Det store jordskælv fandt sted kl 0:58 UTC,
hvilket svarer til kl 1:58 dansk tid og kl 7:58
lokal tid. Rystelserne fra det kraftige jord-
skælv bredte sig ud gennem jorden og blev
hurtigt registreret af de internationale net-
værk af seismografer. En seismograf er et
fintfølende måleinstrument, der er specielt
designet til at registrere rystelser fra jord-
skælv. Allerede efter ca. et kvarter havde
amerikanske seismologer en foreløbig lokali-
Jordskælvet ved Sumatra
- seismologisk set
sering af jordskælvet, og efter en halv time
udsendte de den første bulletin. På det tids-
punkt var ingen uden for det berørte område
klar over, at der var skabt en tsunami. Efter
ca. en time udsendte amerikanerne en ad-
varsel om, at der var fare for at jordskælvet
havde skabt en tsunami, men desværre nå-
ede advarslen ikke at gøre nogen nytte.
Tsunami eller ej
Hvorfor var det så svært at forudsige, at der
var skabt en dræbende tsunami? Der eksi-
sterer ikke noget varslingssystem i Det Indi-
ske Ocean, som kan måle tsunamier direkte
i havet. Den amerikanske advarsel byggede
derfor udelukkende på seismologiske oplys-
ninger. Næsten alle verdens lande har seis-
mografer, der registrerer rystelser fra nære
og fjerne jordskælv. Gennem flere generatio-
ner er der opbygget systemer med interna-
tionale datacentre, hvor data fra de enkelte
lande samles og bearbejdes, så hurtigt som
det er praktisk muligt. Efter indførelsen af
digitale seismografer flyder data frit på
tværs af landegrænser, lige så hurtigt som
rystelserne fra jordskælv når frem til de en-
kelte seismografer. Jordskælv kan således
lokaliseres meget kort tid efter, de har fun-
det sted.
Imidlertid er en lokalisering af jordskæl-
vet ikke tilstrækkeligt til at forudsige, om der
kan være dannet en tsunami. Det er ikke
nok at vide, at jordskælvet har fundet sted
under havbunden, selvom det naturligvis er
en første forudsætning. Jordskælvet skal
også være meget kraftigt, det skal være ud-
løst i den øverste del af jorden, og endelig er
det en forudsætning for dannelse af en
tsunami, at der har fundet en voldsom verti-
kal bevægelse sted. Før man kan afgøre det,
er det nødvendigt at beregne jordskælvets
fokalmekanisme, og det tager længere tid
end at beregne epicenteret. Når fokal-
mekanismen viser sammenpresning, og jord-
skælvet har fundet sted i et område, hvor en
oceanisk lithosfæreplade skyder ned under
en anden plade, er risikoen for dannelsen af
en tsunami stor.
background image
25
GeologiskNyt 1/05
Området vest for Sumatra
rammes jævnligt af store
jordskælv. Jordskælvet d.
26/12 2004 er markeret
med en stjerne. Prikkerne
viser alle jordskælv i om-
rådet på 7,0 på Richter-
skalaen og derover siden
1900. Prikkernes farve
viser jordskælvets dybde.
Kun de overfladenære
jordskælv har potentiale
til at generere tsunamier.
(Kilde : Venligst udlånt af
U.S. Geological Survey,
National Earthquake
Information Center)
Jordskælvets størrelse på Richterskalaen
beregnes ud fra hvor stor amplitude rystel-
serne har på seismograferne. Måling af am-
plituder er behæftet med stor usikkerhed, og
størrelsen på Sumatra-jordskælvet blev æn-
dret mange gange i det første døgn. Således
angav den første bulletin jordskælvet til 8,0
på Richterskalaen, og først efter et døgn lå
størrelsen på 9,0 fast. Da Richterskalaen er
logaritmisk, svarer det til, at jordskælvet ud-
løste 30 gange så meget energi som først
antaget. For nylig er jordskælvet blevet
opjusteret til 9,3 på Richterskalaen efter
nærmere studier af de meget langbølgede
svingninger. Beregning af dybden er behæf-
tet med endnu større usikkerhed, og de in-
ternationale datacentre er ikke enige om,
hvor dybt jordskælvet var. Det europæiske
datacenter, EMSC, angiver dybden til 10 km,
hvorimod amerikanerne, USGS, beskriver
dybden til 30 km. Begge tal er dog tilstræk-
kelig små, til at jordskælvet karakteriseres
som overfladenært.
Efterskælv
Lithosfærepladerne bevæger sig sjældent
helt jævnt i forhold til hinanden, fordi der
først skal opbygges tilstrækkeligt store
spændinger til at overvinde brudstyrken og
gnidningsmodstanden. Pladerne følger fysik-
kens love og bevæger sig for at opnå en
ligevægtstilstand. Et stort jordskælv bringer
et område tættere på en ligevægtstilstand,
men følges normalt af en række efterskælv,
der fungerer som finjustering. Den første
måned efter 2. juledag har der været efter-
skælv hver eneste dag, og stort set hver dag
har mindst et af efterskælvene været kraftigt
nok til at man må formode, at det har kunnet
mærkes. Ingen af efterskælvene har forår-
saget tsunamier. Siden ca. d. 26/1 har den
geografiske fordeling af efterskælv ændret
sig, således at de nu hovedsagelig finder sted
under Nicobarerne.
Kendt jordskælvszone
Underskydningszonen vest for Sumatra hø-
rer til blandt jordens mest aktive jordskælvs-
zoner. Den indiske plade presses ned under
den burmesiske mikroplade med jævnlige
jordskælv til følge. Kraftige jordskælv, som
ligger over 7 på Richterskalaen, udløses i
Banda Aceh-området i gennemsnit mindst
een gang hvert 10. år, mens tsunamier fore-
kommer meget sjældent. De helt store de-
struktive jordskælv kendes også fra området,
omend de heldigvis forekommer meget sjæl-
dent. En gruppe amerikanske og indonesiske
forskere havde allerede inden d. 26/12 2004
iværksat en undersøgelse af paleo-
seismiciteten, dvs. jordskælvsaktiviteten
langt tilbage i tid, i området vest for
Sumatra. Sieh et al. har studeret vækst-
mønstre i koralrev og har benyttet U-Th
datering til at kortlægge den vertikale defor-
mation (hævning) forbundet med store jord-
skælv. Resultatet er noget overraskende.
Et meget stort jordskælv får ifølge de
paleoseismiske undersøgelser ikke altid ud-
løst hovedparten af de opbyggede spændin-
ger. Koralrevene afslører, at gennem de
sidste ca. 1.000 år har gigantiske jordskælv
rystet ud for Sumatra med ca. 230 års mel-
lemrum. Mindst tre af disse jordskælv har
været den ene halvdel af et par, der optræ-
der med nogle få årtier imellem. Det seneste
store jordskælvspar var i hhv. 1797 og 1833,
og de to jordskælv er blevet bestemt til 8,4
og 8,7 på Richterskalaen. Da disse historiske
jordskælv medførte betragtelig vertikal uplift
af havbunden, er der grund til at formode, at
de også har genereret tsunamier. Selvom
store jordskælv ved Sumatra tilbage i histo-
rien flere gange har optrådt i par, kan vi ikke
umiddelbart konkludere, at det seneste store
jordskælv vil blive fulgt af et tilsvarende de-
struktivt jordskælv inden for de næste få år-
tier. Jordskælv er uforudsigelige. Samtidig
bør man dog være forberedt på, at det ikke
er sikkert, at der går flere hundrede år, før
området igen rammes af et gigantisk jord-
skælv.
Registreres i Danmark
Jordskælvet blev registreret af de internatio-
nale netværk af seismografer lige så hurtigt
som rystelserne bredte sig gennem jorden
background image
26
GeologiskNyt 1/05
20
30
40
50
60
10
MIN
0:11
1:11
2:11
3:11
4:11
5:11
De første rystelser nåede de danske seismo-
grafer ca. 13 minutter efter jordskælvet.
Den største rystelse nåede Danmark knap
en time efter jordskælvet, hvor jorden i Dan-
mark hævede og sænkede sig i alt 4 mm
over en periode på 20 sekunder. En så lang-
som rystelse kan dog ikke mærkes af men-
nesker.
De kraftige rystelser fra jordskælvet løb
flere gange rundt om jorden i timerne efter
jordskælvet. Rayleigh-bølger løber langs
jordens overflade og har meget lange bølge-
længder, så de taber kun energien langsomt.
Samtidig er det den type jordskælvsbølge,
der giver den største vertikale forskydning.
Det er derfor nemt at identificere en
Rayleigh-bølge på et seismogram.
I takt med at signalerne fra de cirkule-
rende bølger bliver svagere og svagere, bli-
ver det tilsvarende sværere at identificere
signalet, hvis man kun har nogle få måle-
punkter, som ligger tæt på hinanden. Tager
man derimod seismogrammer fra måle-
punkter fordelt over hele kloden og ordner
dem efter afstand til epicenteret, vil bøl-
gerne træde tydeligere frem som linjer ned
over seismogrammerne.
Rayleigh-bølgerne nummereres efter,
hvor mange gange de har været rundt om
jorden, og hvilken vej de har løbet. Rayleigh-
bølgen, som har løbet den korteste vej fra
epicenteret til målepunktet, kaldes R1
Rayleigh-bølgen som har rejst den anden ­
og længere ­ vej rundt om jorden kaldes R2
Når R1-bølgen tager sin anden tur rundt om
jorden, kommer den til at hedde R3, etc. På
de danske seismografer er R1-bølgen meget
tydelig, mens R2-bølgen ikke kan identifice-
res. Til gengæld dukker R3-bølgen nogen-
lunde klart frem i Danmark ca. tre en halv
time efter jordskælvet.
Ringer som en klokke
Meget kraftige jordskælv sætter gang i Jor-
dens egensvingninger, hvor hele Jorden rin-
ger som en klokke. Kun jordskælv som er
større end 6,5 på Richter-skalen genererer
målbare egensvingninger. Egensvingninger-
ne er en form for stående bølger, der kan
opstå, fordi Jordens udstrækning ikke er uen-
delig. Bølger, der bevæger sig i forskellige
retninger rundt om Jorden, interfererer med
hinanden, således at bestemte svingningsfre-
kvenser bliver kraftigt forstærket i det meget
lavfrekvente område. Den mest lavfrekven-
te egensvingning kaldes
0
S
2
(figuren øverst
næste side). Den har tilnavnet "football
mode", fordi jordkloden skiftevis bliver strakt
0
50
100
150
200
250
300
350
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
PALK
COCO
TATO
DGAR
TLY
AAK
GUMO
PMG
NWAO
MAJO
ULN
BRVK
INCN
WRAB
YAK
ANTO
YSS
CASY
ARU
OBN
CTAO
SUR
KONO
KIV
GNI
LVZ
BILL
KMBO
LSZ
MA2
GRFO
MIDW
KDAK
TIXI
PET
COLA
BFO
Q04C
KIP
BORG
TRIS
SBA
RAR
FFC
HOPE
RAO
Y22C
HAST
TRQA
ASCN
PFO
RCBR
V04C
PMSA
TEIG
TUC
WVT
ANMO
COR
CCM
EFI
109C
LVC
SJG
HRV
NNA
R04C
DWPF
HKT
RPN
SSPA
JTS
PAYG
OTAV
1 cm
M=7.1
M=9.0
Afstand (g
r
ader)
Tid (minutter)
Sumatra-Andaman-Øerne-jordskælvet (M
w
= 9,0)
Vertikale forskydninger registreret af the Global Seismographic Network
R
1
R
2
R
3
R
4
Seismogrammer der viser, at store jordskælvsbølger har cirkuleret flere gange rundt om jorden i ti-
merne efter jordskælvet. Hver linje på figuren er et seismogram. Seismogrammerne er ordnet efter af-
stand til epicenteret, og de små koder i højre side angiver navnet på de anvendte målestationer. Der
er ikke danske data på figuren, men en lille pil viser, i hvilken afstand Danmark ligger fra epicen-
teret. GRFO er en tysk målestation.. (Kilde: Venligst udlånt af Richard Aster, New Mexico Institute of
Mining and Technology, USA, and the IRIS Consortium)
Udsnit af et dansk seis-
mogram fra målestatio-
nen i København der
viser den vertikale for-
skydning. Hver linje er
een times registrering.
Den første rystelse ses
kort efter kl 1:11 UTC.
Ca. en halv time senere
ankommer den første af
de store Rayleigh-bøl-
ger, også kaldet R
1
(Grafik: forfatterne)
background image
27
GeologiskNyt 1/05
Data fra bredbåndsseismografen i København
0
S
2
0
S
3
0
S
4
2
S
1
0
S
0 0
S
5
Frekvens [mHz]
P
o
w
erspektr
um
10
13
10
12
10
11
10
10
10
9
10
8
10
7
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
ud og får form som en amerikansk "foot-
ball", og derefter bliver mast sammen.
0
S
2
svinger meget langsomt med en periode på
hele 53,9 minutter. Svingningsperioden er den
tid, det tager at gennemføre een svingning.
Den mest sejlivede af egensvingningerne
hedder
0
S
0
med tilnavnet "breathing mode",
fordi det er, som om jorden trækker vejret.
Hele jordkloden bliver skiftevis presset sam-
men og udvidet. Denne svingning, som har
en periode på 20,5 minutter, taber meget lidt
energi og vil formodentlig kunne måles helt
til april 2005.
Egensvingningen har dog kun en ampli-
tude på 0,1 mm for de størstes vedkom-
mende, så man måler egensvingningerne ved
at lave frekvensanalyse på flere dages data.
Ved at lægge fx tre dages registreringer sam-
0
S
2
0
S
0
Nogle af jordens egensvingninger, skematisk
set.
0
S
0
kaldes for "breathing mode", fordi hele
jordkloden skiftevis bliver presset sammen og
udviddet.
0
S
2
kaldes for "football mode", fordi
jordkloden minder om en amerikansk fodbold,
når den skiftevis presses sammen på den ene og
den anden led. Fodboldens orientering i for-
hold til de geografiske poler afhænger af, hvor
på kloden jordskælvet fandt sted. (Grafik: UVH)
Frekvensanalyse afslører, at jordens egensvingninger er sat i gang. Den blå linje viser data fra de
første tre dage efter jordskælvet. Her er mange eksotiske egensvingninger i gang. Den røde linje viser
data fra perioden 30/1 - 2/2 2005. De fleste egensvingninger er kommet ned under det målbare, men
0
S
0
ringer endnu ­ og det vil den formodentlig blive ved med i flere måneder. (Grafik: forfatterne)
men og lave et spektrum, kan man se, at der
er mere energi ved de frekvenser (perioder),
der svarer til egensvingningerne. Efter Suma-
tra-jordskælvet er der målt 10 gange større
amplituder på egensvingningerne end nogen-
sinde før med digitale seismografer. Ved det
sidste store jordskælv i Alaska, 1964, brugte
man stadig analoge seismografer, hvor
registreringerne blev udtegnet på papir.
Referencer:
K. Sieh, D. Natawidjaja, M. Chlieh, J.
Galetzka, J.P. Avouac, B. Suwargadi.
R.L. Edwards, & H. Cheng, The giant
subduction earthquakes of 1797 and
1833, West Sumatra: Characteristic
couplets, uncharacteristic slip, EOS
Trans. AGU, 85 (47), Fall Meet. Suppl.,
Abstract T12B-04, 2004.

[Til top]   Sidst ændret: 8. april 2005 © De Nationale Geologiske Undersøgelser for Danmark og Grønland - GEUS
Øster Voldgade 10, 1350 København K - Tlf.: 38142000 - Fax: 38142050 - E-post: geus@geus.dk
Siden vedligeholdes af: webredaktøren


*