Cutremurele: cum se produc și ce înseamnă magnitudinea

Un cutremur este o vibrație bruscă a scoarței terestre, produsă atunci când rocile aflate sub tensiune se rup sau alunecă rapid de-a lungul unei fracturi numite falie. Energia acumulată în ani, decenii sau secole se eliberează în câteva secunde și se propagă sub formă de unde seismice, care pun în mișcare solul și clădirile. Cele mai multe cutremure sunt prea slabe ca să fie simțite; doar o mică parte produc pagube.

Pentru România, subiectul are o importanță practică directă: zona Vrancea generează periodic cutremure puternice resimțite pe suprafețe mari, inclusiv în București. În acest articol afli cum se produce un cutremur, ce tipuri de unde există, ce înseamnă exact magnitudinea și intensitatea, de ce nu se pot prezice seismele și ce poți face concret ca să fii pregătit.

Ce este un cutremur și de unde vine energia

Un cutremur este eliberarea bruscă a energiei elastice acumulate în roci prin deformarea lor lentă. Explicația clasică, numită teoria revenirii elastice, a fost formulată de geologul american Harry Fielding Reid după cutremurul din San Francisco din 1906.

Imaginează-ți o riglă de plastic pe care o îndoi încet. O vreme, rigla se curbează și înmagazinează energie. La un moment dat se rupe și cele două capete sar înapoi în poziția dreaptă, vibrând. Rocile de pe cele două părți ale unei falii se comportă similar: plăcile tectonice le împing în direcții opuse, frecarea le blochează, deformarea crește, iar când tensiunea depășește rezistența rocii, falia alunecă brusc.

Hipocentrul și epicentrul

• Hipocentrul (sau focarul) este punctul din adâncime unde începe ruptura.
• Epicentrul este punctul de la suprafață aflat exact deasupra hipocentrului.

La cutremurele mari, ruptura nu este un punct, ci o suprafață care se poate întinde pe zeci sau sute de kilometri. Hipocentrul marchează doar locul de pornire.

Preșocuri și replici

Un cutremur principal poate fi precedat de preșocuri, mai slabe, dar acestea pot fi recunoscute ca atare doar după ce cutremurul mare s-a produs. După un seism puternic urmează aproape întotdeauna replici, cutremure mai mici care apar în zilele, săptămânile sau chiar lunile următoare, pe măsură ce rocile se reașază.

Unde apar cutremurele

Marea majoritate a cutremurelor au loc la marginile plăcilor tectonice, acolo unde plăcile se depărtează, se ciocnesc sau alunecă unele pe lângă altele. Pe hartă, epicentrele desenează conturul plăcilor; cea mai activă zonă a lumii este „Cercul de Foc” din jurul Pacificului. Mecanismul mișcării plăcilor este explicat în Tectonica plăcilor: cum se mișcă și se ciocnesc continentele.

Adâncimea contează mult. Un cutremur superficial de magnitudine moderată poate fi foarte distructiv pe o zonă mică, în timp ce unul intermediar, cum sunt cele din Vrancea, își răspândește energia pe o suprafață mult mai largă. Există și cutremure în interiorul plăcilor, mai rare, legate de falii vechi reactivate.

Undele seismice: ce simți și în ce ordine

Undele seismice sunt vibrațiile care pornesc din focar și străbat Pământul. Ele sunt de mai multe tipuri, cu viteze și efecte diferite, iar ordinea în care ajung la tine explică senzația tipică a unui cutremur: întâi o zguduitură, apoi o legănare mai puternică.

Undele P se propagă la fel ca sunetul, prin compresie, și pot trece prin solide, lichide și gaze; analogia este dezvoltată în Sunetul: cum se propagă undele și de ce auzim ecoul. Undele S nu trec prin lichide, ceea ce le-a permis seismologilor să descopere nucleul extern lichid, așa cum arată ghidul despre structura Pământului. Undele de suprafață sunt cele mai lente, dar de obicei produc cele mai multe pagube.

Cum se înregistrează și se localizează un cutremur

Cutremurele sunt înregistrate de seismografe, instrumente care măsoară mișcarea solului, iar graficul obținut se numește seismogramă. Rețelele moderne au senzori digitali foarte sensibili, care transmit datele în timp real la centrele de monitorizare. În România, rețeaua seismică națională este operată de Institutul Național pentru Fizica Pământului (INFP), de la Măgurele.

Metoda celor trei stații

Localizarea se bazează pe diferența de timp dintre sosirea undelor P și a undelor S:

1. Fiecare stație măsoară câte secunde au trecut între sosirea undei P și a undei S.
2. Cum vitezele lor sunt cunoscute, diferența se transformă în distanța până la cutremur.
3. În jurul fiecărei stații se desenează un cerc cu raza egală cu acea distanță.
4. Punctul unde se intersectează cercurile a cel puțin trei stații indică epicentrul.

În practică, calculatoarele folosesc zeci sau sute de stații și modele detaliate ale vitezelor undelor, ca să determine și adâncimea.

Magnitudinea: cât de mare a fost cutremurul la sursă

Magnitudinea este un număr care exprimă mărimea cutremurului la sursă, adică energia eliberată, și are o singură valoare pentru un cutremur, indiferent unde te afli. Scara este logaritmică, ceea ce înseamnă că fiecare treaptă reprezintă o creștere mult mai mare decât pare.

De la Richter la magnitudinea de moment

Seismologul american Charles Richter a definit în 1935 o scară pentru cutremurele locale din California, bazată pe amplitudinea undelor înregistrate de un anumit tip de seismograf. Scara Richter s-a dovedit imprecisă pentru cutremurele foarte mari, așa că astăzi seismologii folosesc mai ales magnitudinea de moment (notată Mw), introdusă la sfârșitul anilor 1970. Ea se calculează din suprafața rupturii, din cât a alunecat falia și din rigiditatea rocilor, deci descrie direct fenomenul fizic. Presa folosește încă expresia „pe scara Richter”, dar valorile anunțate oficial sunt de regulă magnitudini de moment sau alte magnitudini moderne.

Altfel spus, un cutremur de magnitudine 7 eliberează aproximativ de o mie de ori mai multă energie decât unul de magnitudine 5. Conceptul de energie și transformările ei sunt explicate în Energia: formele ei și legea conservării pe înțeles. Cel mai puternic cutremur înregistrat instrumental s-a produs în Chile, în 1960, cu o magnitudine de moment estimată la 9,5.

Intensitatea: ce s-a simțit într-un anumit loc

Intensitatea descrie efectele unui cutremur într-un loc anume: cum l-au simțit oamenii, ce s-a întâmplat cu obiectele și cât de afectate au fost clădirile. Spre deosebire de magnitudine, un singur cutremur are multe valori de intensitate, diferite de la o localitate la alta.

Intensitatea se exprimă în grade, de obicei cu cifre romane, pe scări de 12 trepte, precum scara Mercalli modificată sau scara macroseismică europeană EMS-98. Gradele mici înseamnă că seismul a fost simțit doar de instrumente sau de puțini oameni, gradele medii că obiectele cad și apar fisuri, iar gradele mari că structurile se prăbușesc.

Intensitatea într-un loc depinde de:

• magnitudinea cutremurului;
• distanța până la focar și adâncimea acestuia;
• tipul de teren: solurile moi, nisipoase sau saturate cu apă amplifică vibrațiile;
• tipul și starea clădirilor.

Important: Nu confunda cele două noțiuni. Magnitudinea spune cât de mare a fost cutremurul; intensitatea spune cât de tare a fost simțit acolo unde ești.

Cutremurele din România

Cea mai importantă sursă seismică din România este zona Vrancea, din curbura Carpaților, unde cutremurele se produc la adâncimi intermediare, de regulă între aproximativ 60 și 200 km. Cauza este un fragment de litosferă scufundat aproape vertical în manta, rest al unei subducții vechi. Datorită adâncimii, undele ajung la suprafață pe o arie foarte largă și pot fi simțite din Republica Moldova până în Bulgaria, iar câmpia din sudul țării amplifică vibrațiile.

Câteva cutremure vrâncene au rămas în memoria colectivă:

• 10 noiembrie 1940, cu o magnitudine estimată în jur de 7,7, cel mai puternic din secolul XX în zonă;
• 4 martie 1977, cu o magnitudine în jurul valorii de 7,4, soldat cu peste 1.500 de morți, majoritatea în București;
• 30 august 1986 și mai 1990, puternice, dar cu efecte mai reduse.

Pe lângă Vrancea, există zone cu cutremure de suprafață, de magnitudini în general mai mici, dar care pot produce pagube local: Banat, Crișana, Maramureș, zona Făgăraș–Câmpulung și Dobrogea. Contextul geologic al acestor regiuni este descris în Munții Carpați: cum s-au format din punct de vedere geologic.

Bulina roșie și construcțiile

Clădirile încadrate în cea mai mare clasă de risc seismic sunt marcate în mai multe orașe, în special în București, cu plăcuța cunoscută popular ca bulina roșie. Informații despre clădirea în care locuiești poți cere la primăria locală. Construcțiile noi trebuie proiectate conform normativului românesc de proiectare seismică, cunoscut ca P100, care ține cont de zona în care se află clădirea.

Se pot prezice cutremurele?

Nu: în prezent, nimeni nu poate spune cu precizie locul, momentul și magnitudinea unui cutremur viitor. Afirmațiile care circulă pe rețelele sociale despre „cutremure prezise” pentru o anumită zi nu au bază științifică.

Ce poate face știința:

• hărți de hazard seismic, care arată probabilitatea ca o anumită zonă să fie afectată de mișcări puternice într-un interval de timp;
• statistici despre frecvența cutremurelor de diferite magnitudini într-o regiune;
• sisteme de avertizare timpurie, care detectează primele unde ale unui cutremur deja produs și trimit un semnal electronic, mai rapid decât undele distructive. Pentru cutremurele vrâncene, la București pot rămâne câteva secunde până la câteva zeci de secunde, suficient pentru oprirea automată a unor instalații sau pentru a te adăposti.

Felul în care cercetătorii testează și resping ipotezele, inclusiv pe cele despre predicție, este explicat în Metoda științifică: cum verifică cercetătorii o idee.

Ce faci înainte, în timpul și după un cutremur

Pregătirea simplă, făcută din timp, reduce cel mai mult riscul de rănire. Recomandările de mai jos sunt cele generale, promovate de autoritățile de protecție civilă; urmează întotdeauna și instrucțiunile oficiale ale IGSU și ale autorităților locale.

Înainte

1. Prinde de perete dulapurile înalte, bibliotecile și boilerul.
2. Nu ține obiecte grele pe rafturile de deasupra patului.
3. Pregătește un rucsac de urgență cu apă, alimente neperisabile, lanternă, baterii, trusă de prim ajutor, copii după acte și medicamentele de care ai nevoie.
4. Stabilește cu familia un loc de întâlnire și un mod de a lua legătura.
5. Află cum se oprește gazul, apa și curentul în locuința ta.

În timpul cutremurului

• Dacă ești în interior, rămâi în interior: lasă-te jos, acoperă-ți capul și gâtul, adăpostește-te sub o masă solidă și ține-te de ea.
• Stai departe de ferestre, oglinzi și obiecte care pot cădea.
• Nu folosi liftul și nu fugi pe scări în timpul mișcării.
• Dacă ești afară, îndepărtează-te de clădiri, stâlpi și cabluri.
• Dacă ești în mașină, oprește într-un loc deschis și rămâi în vehicul.

După cutremur

• Verifică dacă tu și cei din jur sunteți răniți; sună la 112 doar pentru urgențe reale, ca să nu blochezi liniile.
• Dacă simți miros de gaz, nu aprinde lumina și nu folosi foc deschis; ieși și anunță.
• Ieși din clădire calm, pe scări, fără lift, și așteaptă-te la replici.
• Informează-te din surse oficiale, nu din zvonuri.

Sfat: Exersează o dată pe an, cu toată familia, gestul de adăpostire sub masă și traseul de ieșire din locuință. În momentul real nu ai timp de gândit, iar reacția exersată devine automată.

Atenție: După un cutremur puternic, nu reveni într-o clădire cu fisuri vizibile în structură până nu este evaluată. Starea de siguranță a unei construcții o stabilește doar un expert tehnic atestat sau autoritățile.

Lucrurile cele mai importante

Cutremurele sunt rezultatul firesc al mișcării plăcilor tectonice: rocile acumulează tensiune și o eliberează brusc, sub formă de unde seismice. Undele P și S traversează Pământul, undele de suprafață produc cele mai multe pagube, iar seismografele permit localizarea precisă a fiecărui eveniment. Magnitudinea descrie energia de la sursă, intensitatea descrie efectele locale. Pentru România, Vrancea este sursa principală de risc, iar pregătirea din timp contează mai mult decât orice predicție.

De reținut:

• un cutremur apare prin ruperea bruscă a rocilor de-a lungul unei falii;
• o treaptă de magnitudine înseamnă de circa 32 de ori mai multă energie;
• intensitatea variază de la un loc la altul, magnitudinea nu;
• cutremurele vrâncene sunt intermediare și se resimt pe arii largi;
• cutremurele nu se pot prezice, dar riscul se poate reduce prin pregătire.