Maanjäristys

Maanjäristys on Maan peruskallion tärähtelyä, joka on voimakkaana hyvin tuhoisaa rakennuksille ja ihmisille. Heikko järistys heiluttaa lamppuja, voimakas järistys romahduttaa talot, hyvin voimakas myllää maaperääkin. Meren pohjassa tapahtunut maanjäristys voi aiheuttaa voimakkaan hyökyaallon, tsunamin.  
Maanjäristyksen maanalainen tapahtumapaikka on hyposentrumi, ja maanpintakeskus episentrumi. Maanjäristysaallot eli seismiset aallot jaetaan pitkittäisiin ja poikittaisiin aaltoihin sekä pinta-aaltoihin. Järistysaaltojen heijastumisia ja taittumisia tutkimalla voidaan selvittää jossain määrin peruskallion ja koko Maan rakennetta.
Maanjäristyksiä pystytään toteamaan kaukaakin seismometriksi tai seismografiksi kutsutulla laitteella. Maanjäristyksen rekisteröintiä kutsutaan seismogrammiksi.

Synty

Maanjäristyksiä syntyy muun muassa mannerlaattojen liikkuessa toistensa suhteen sekä tulivuorenpurkausten, asteroiditörmäysten, maanvyöryjen ja luolaromahdusten takia. Ihmistoimintakin voi laukaista maanjäristyksiä. Maanjäristyksiä esiintyy eniten mannerlaattojen raja-alueilla, joissa on runsasta tulivuoritoimintaakin.
Räjäytykset, kaivostoiminta, onnettomuudet ja muu ihmistoiminta synnyttävät omaleimaisia maanjäristysaaltoja. Kun on tarve erottaa ne oikeista maanjäristyksistä, niitä voidaan kutsua yleisemmin seismisiksi tapauksiksi.

Siirrokset

Tektoniset maanjäristykset tapahtuvat siirroksissa eli paikoissa, joissa kalliolohkot liukuvat toisiaan vasten. Kalliolohkojen välistä liikettä vastustaa niiden välinen kitka. Jos kitka lukitsee siirroksen, syntyy jännityskertymä. Jännitys jatkaa kasvamistaan, ja lopulta siirros murtuu ja siihen varastoitunut energia vapautuu maanjäristyksenä. Järistyksen voimakkuus riippuu siirrostason pinta-alasta sekä keskimääräisestä siirtymästä. Jännityksen purkautuminen alkaa järistyksen hyposentrumista eli fokuksesta eli pesäkkeestä.
Siirrokset jaetaan geologisesti kolmeen päätyyppiin: normaalisiirroksiin, käänteissiirroksiin ja kulku-liukusiirroksiin. Normaalisiirroksia esiintyy tavallisesti alueilla, joissa maankuori venyy eli on ekstensiossa. Käänteissiirroksia on alueilla, joissa kuorta puristetaan sivusuunnassa kasaan. Kulku-liukusiirroksessa lohkot liikkuvat sivusuunnassa toisiaan vasten. Kaikkien aikojen voimakkaimmat maanjäristykset liittyvät lähes poikkeuksetta käänteissiirroksiin.
Yli 90 prosenttia kaikista maanjäristyksiä syntyy mannerlaattojen reunoilla. Merkittävin maanjäristysalue seuraa niin sanottua Tyynenmeren tulirengasta, jonka alueella vapautuu 80 prosenttia kaikesta maanjäristyksissä vapautuvasta energiasta. Toinen merkittävä maanjäristysalue on Alppien–Himalajan orogeeninen vyöhyke, jonka maanjäristyksissä vapautuu 15 prosenttia maanjäristysenergiasta ja joka yhtyy Tyynenmeren tulirenkaaseen Malaijien saaristossa. Muita tektonisesti aktiivisia alueita ovat valtamerten keskiselänteet ja Itä-Afrikan hautavajoama. Suuria järistyksiä voi tapahtua kuitenkin myös mannerten sisäosissa.

Tulivuoritoiminta

Tulivuoritoimintaan liittyy myös niin sanottuja vulkaanisia maanjäristyksiä. Todennäköisesti tällaisissakin maanjäristyksissä tapahtuman syy kiviaineksen välisessä kimmahdusenergiassa. Jännitystilaan on kuitenkin saattanut tallentua energiaa, joka on peräisin magman liikkeistä aiheutuneesta lämmöstä.

Ihmistoiminta

Ihminen aiheuttaa jonkin verran maanjäristyksiä myös omalla toiminnallaan. Esimerkiksi kaivoksista poistettu kiviaines saattaa muuttaa jännitystiloja kaivostunnelien ympärillä ja toisaalta nesteiden pumppaaminen syviin kaivoihin saattaa voidella siirrospintaa sen verran, että jännitys pääsee laukeamaan.
Suurten tekojärvien täyttäminen on aiheuttanut yli 20 merkittävää seismisen aktiivisuuden kasvamista. Suurin osa tapauksista liittyy tekojärviin, joiden syvyys on yli 100 metriä ja tilavuus yli kuutiokilometrin. Todennäköisesti tekojärvien alueella on ollut jo paikallisia jännitteitä, jotka veden lisäpaine on saanut laukeamaan. Tekojärviin liittyneitä maanjäristyksiä on usein vaikea liittää suoraan järven täyttämiseen, sillä tapahtumaa edeltäneeltä ajalta ei ole vertailuaineistoa.

Vapautuva energia

Maanjäristyksessä vapautuu jännitysenergiaa, jota kallioon on kerääntynyt 50–100 vuotta. Se vapautuu kalliosta enintään muutaman minuutin aikana. Elastista energiaa voi vapautua 100 joulea jokaista kalliokuutiometriä kohti. Jos maanjäristyksen aiheuttama siirros on esimerkiksi tuhat kilometriä pitkä ja sata kilometriä syvä, energiaa vapautuu kaikkiaan 10¹⁸ joulea.

Intensiteetti

Vanhin maanjäristyksen voimakkuuden ilmoittamiseen käytetty suure on intensiteetti. Se perustuu järistyksien aiheuttamien näkyvien vaikutusten havainnointiin. Tällaiten vaikutusten mittaamiseen on kehitetty Mercallin asteikko, jota on sittemmin muokattu paljon. Niin sanottu muunnettu Mercallin asteikko jakaa järistykset 12 luokkaan. Luokka I on vaikutuksiltaan pienin ja luokka XII suurin. Luokan I järistyksen pystyy havaitsemaan vain laitteilla, kun luokan XII järistys tarkoittaa täydellistä tuhoa. Luokka II on ihmisaistein havaittavissa ja luokan VI järistykset aiheuttavat jo vähäistä vahinkoa.
Maanjäristyksen vaikutusalueelta kootun tiedon perustella voidaan laatia isoseisti-kartta. Siinä karttaan on piirretty tuntuvuusalueen rajat. Intensiteetin vaihtelu kuvastaa hyvin järistyspesäkettä ympäröivän kallioperän geologistektonista rakennetta.
Intensiteettiä on hyvin vaikea tai jopa mahdoton määritellä asumattomilla alueilla tai merellä tapahtuneiden maanjäristyksen kohdalla. Sama ongelma on myös niiden maanjäristyksen kohdalla, jotka tapahtuvat syvällä.

Geomorfologiset muutokset

Maanjäristyksillä on voimaa aiheuttaa suuria geomorfologisia muutoksia. Maanjäristysten seurauksena maa voi liikkua siirrosalueilla, pinta nousta, laskea tai kallistua, pohjaveden virtaus muuttua, maaperä vettyä. Lisäksi maanjäristykset voivat aiheuttaa maanvyöryjä ja mutavyöryjä.

Tsunamit ja seiche-ilmiö

Merellä tapahtuva maanjäristys voi aiheuttaa tsunamin, joka syntyy, kun meressä oleva vesipatsas menee epätasapainoon. Maanjäristyksen lisäksi myös merenalaiset maanvyöryt ja tulivuorenpurkaukset voivat aiheuttaa tsunameita.
Kun merellisten laattojen subduktiovyöhykkeellä toinen laatta työntyy toisen alle, se taivuttaa jälkimmäisen laatan reunaa. Se aiheuttaa jännitystilan, jonka lauetessa laattareunan yläpuolella oleva vesipatsas nousee ylöspäin ja siirtyy epävakaaseen tilaan. Kun aiheutunut tila pyrkii tasoittumaan syntyy tsunami.
Seiche-ilmiöllä viitataan tilanteeseen, jossa esimerkiksi lähes kokonaan maan ympäröimien lahtien tai järvien vesi päätyy rytmiseen liikkeeseen. Tällainen heiluriliike voi kestää muutamasta tunnista jopa muutamaan päivään.