Otavan Opiston logoOtavan OpistoNettilukioNettiperuskouluMuikku

3.2 Endogeeniset uhat

Endogeeniset uhat liittyvät maapallon sisäisiin tapahtumiin, kuten mannerlaattojen liikkeisiin. Endogeenisia uhkia ovat maanjäristykset, tulivuorenpurkaukset ja tsunamit.

 

Maanjäristykset

Maanjäristyksiä syntyy eniten mannerlaattojen saumakohdissa. Maanjäristyksiä voi syntyä myös muun muassa maanvieremien yhteydessä.

Maapallon pinnan uloin kerros, litosfääri, on jakautunut litosfäärilaattoihin eli mannerlaattoihin. Saumakohdissa mannerlaatat saattavat lukkiutua toisiaan vasten kitkan vaikutuksesta. Tuolloin kallioon syntyy jännitystila. Kun jännitys kasvaa riittävän suureksi, se purkautuu seismisenä ilmiönä eli maanjäristyksenä. Kallioperä repeää ja saa aikaan tärähtelyä eli seismisiä aaltoja. Laatat saattavat liikkua kerralla useita metrejä. Maanjäristyksiä esiintyy kaikenlaisissa mannerlaattojen saumakohdissa. Maanjäristys kestää yleensä vain hetken, mutta sitä voi seurata jälkijäristyksiä.

Mannerlaattojen saumakohtia on kolmea eri tyyppiä: sivuamissaumoja, erkanemissaumoja ja törmäyssaumoja.
Kuva: Wikimedia Commons / USGS/USGov (muokannut Eurico Zimbres), tekijän muokkaama, public domain

1. Sivuamissauma
Sivuamissaumassa laatat hiertyvät toisiaan vasten sivuttain. Laatat eivät pääse liikkumaan vapaasti, jolloin paine saumassa kasvaa. Lopulta paine purkautuu maanjäristyksenä, jolloin maankuori liikkuu uuteen asentoon. Esimerkki tästä on San Andreasin siirros Kaliforniassa.

2. Erkanemissauma
Erkanemissaumassa laatat loittonevat toisistaan vastakkaisiin suuntiin. Erkanemissauman kohdalta nousee laavaa ylös laattojen välistä. Hyvä esimerkki on Atlantin keskellä kulkeva keskiselänne. Islanti on muodostunut keskiselänteestä pursuavasta laavasta.

3. Törmäyssauma
Törmäyssaumassa laatat törmäävät toisiaan vasten. Toinen laatta joutuu antamaan periksi, ja se työntyy toisen alle. Jos toinen laatta on mereinen laatta, se yleensä raskaampana vajoaa. Syntyy alityöntövyöhyke. Alle työntynyt laatta sulaa astenosfääriin muun sulan kiviaineksen joukkoon. Laattojen törmäyskohtaan syntyy yleensä syvänmeren hauta. Mantereen puolelle taas kohoaa poimuvuoristo.

 

Maanjäristyskeskusta, eli maan kuoren sisällä olevaa kohtaa jossa järistys tapahtuu, kutsutaan nimellä hyposentrumi. Suoraan hyposentrin yläpuolella olevaa kohtaa maan pinnalla kutsutaan nimellä episentrumi. Järistyksen aiheuttamat tuhot ovat suurimmat episentrumissa. Vapautuva energia lähtee liikkeille maanjäristysaaltoina.

Maanjäristysaaltojen tyypit. P- ja S-aallot etenevät maanjäristyskeskuksesta kohti pintaa, pinta-aallot etenevät maanpintaa pitkin.
Kuva: Wikimedia Commons / United States Geological Survey, public domain

P- ja S-aallot

P-aalto: pitkittäinen liike etenemissuuntaan nähden

S-aalto: poikittainen liike etenemissuuntaan nähden

Pinta-aallot

Love-aalto: poikittainen liike etenemissuuntaan nähden

Rayleigh-aalto: aaltomainen rullaava liike

 

Maanjäristysaallot on esitetty animaationa PNSN:n (Pacific Northwest Seismic Network) sivuilla EQ Waves eli maanjäristysaallot. Huomaa, että P-aallot ja S-aallot etenevät maanjäristyskeskuksesta kohti maanpintaa. Pinta-aallot taas etenevät maan pintaa pitkin. Videolla näkyy pinta-aalloista Rayleigh-aalto, jossa liike on rullaava.

Maanjäristyksiä mitataan seismografeilla. Maanjäristysten voimakkuutta eli magnitudia ilmaistaan useimmiten Richterin asteikkoon perustuvalla magnitudiasteikolla. Asteesta seuraavaan siirtyminen merkitsee maanjäristyksen koon kasvua kymmenkertaiseksi. Esimerkiksi magnitudin 6 maanjäristys on kymmenkertainen magnitudin 5 järistykseen verrattuna. Voimakkaaksi kutsutaan yli 6 magnitudin järistystä. Voimakkaat veden alla tapahtuvat maanjäristykset voivat aiheuttaa myös hyökyaaltoja eli tsunameja. Japanin rannikolle vuonna 2011 iskeytyneen tsunamin aiheuttanut järistys oli 9 magnitudia.

Kuvaus Magnitudi Vaikutukset Esiintyy vuosittain
laittein havaittava alle 2,0 Havaitaan vain mittalaitteilla. noin 8 000 / päivä
hyvin pieni 2,0–2,9 Vain harvat havaitsevat, rakennukset eivät vaurioidu. noin 1 000 / päivä
pieni 3,0–3,9 Jotkut havaitsevat sisätiloissa, ei yleensä vaurioita. 49 000 (arvio)
lievä 4,0–4,9 Useimmat havaitsevat. Ikkunat helisevät ja esineitä saattaa liikkua. Merkittävät vahingot ovat epätodennäköisiä. 6 200 (arvio)
keskisuuri 5,0–5,9 Kaikki havaitsevat. Huonosti suunnitellut rakennukset saattavat vaurioitua. 800
voimakas 6,0–6,9 Vaurioita rakennuksille, voi tulla kuolonuhreja. Tuhoisa noin 150 kilometrin säteellä. 120
hyvin voimakas 7,0–7,9 Voi aiheuttaa vakavia vaurioita laajoilla alueilla, muun muassa rakennuksia ja siltoja sortuu. 18
erittäin voimakas 8,0–8,9 Täydellinen tuho, vakavia vaurioita satojen kilometrien alueella. 1
katastrofaalinen 9,0 tai suurempi Täydellinen tuho, vakavia vaurioita tuhansien kilometrien alueella. kerran 20 vuodessa

 

Lue halutessasi lisätietoa magnitudeista Helsingin yliopiston Geotieteiden ja maantieteen laitoksen sivuilta.

 

Khan Academyn video Richter Scale eli Richterin asteikko havainnollistaa, millaista muutosta magnitudin muutos Richterin asteikolla merkitsee käytännössä. Videolla esitettyjä matemaattisia laskutoimituksia ei tarvitse osata, vaan tärkeintä on ymmärtää, millaisia vaikutuksia asteikolla siirtymisellä on maan liikkeeseen ja siihen, miltä järistys tuntuu. Esimerkiksi magnitudin 7 järistys taas tuntuu 5 magnitudin järistykseen nähden sata kertaa voimakkaammalta. Videoon saa suomenkieliset tekstitykset klikkaamalla videon oikeasta alalaidasta Tekstitykset-ikonia. Avaa ruutu mahdollisimman isoksi, jotta näet mitä luennoitsija piirtää ja kirjoittaa.

Vuoden 1995 Koben maanjäristyksen tuhoja. Järistyksen magnitudi oli 6,9.
Kuva: Wikimedia Commons / matanao (私), CC BY-SA 3.0

Maanjäristykset ovat endogeenisista hasardeista tuhoisimpia. Maanjäristyksissä vaaraa aiheuttavat etenkin sortuvat rakenteet. Maanjäristykset saattavat vaurioittaa myös voimalaitoksia, sähkölinjoja ja vesiputkia. Järistyksessä maaperän maa-ainekseen saattaa sekoittua vettä, esimerkiksi pohjavettä. Puhutaan maan vettymisestä tai nesteytymisestä. Maaperä muuttuu nesteen tai juoksuhiekan kaltaiseksi. Rakennukset saattavat vajota vettyneeseen maahan, tai maa-aines voi lähteä valumaan.
 

 

Haitin maanjäristys vuonna 2010 osoitti, kuinka tuhoisat seuraukset luonnonmullistuksilla voi olla köyhissä maissa. Kuvassa maanjäristyksen tuhoja köyhällä asuinalueella Port-au-Princessa. Järistyksen magnitudi oli 7.
Kuva: Flickr / United Nations Development Programme, CC BY-NC-ND 2.0

 

Rakennus on kallistunut maan vettymisen johdosta. Kuva Japanista Niigatan järistyksestä vuodelta 1964.
Kuva: Wikimedia Commons / Ungtss, public domain

 

Maan vettymistä Christchurchissa, Uudessa Seelannissa vuonna 2010 tapahtuneen järistyksen jälkeen.
Kuva: NOAA/NGDC, New Zealand Defence Force / public domain

 

Suurin osa maanjäristyksistä ja tulivuorenpurkauksista tapahtuu Tyynenmeren tulirenkaaksi kutsutulla alueella. Tyynenmeren tulirengas on merkitty karttaan keltaisella katkoviivalla.
Kuva: Wikimedia Commons / United States Geological Survey, USGS, public domain, tekijän muokkaama

USGS:n (U.S. Geological Survey) sivuilta löytyy kartta Real-time Earthquake Map, jossa näkyy viimeisimmät maanjäristykset. Oikean yläkulman ratas-symbolista saa näkyviin asetukset (My settings). Sieltä voi valita haluaako nähdä yli 2,5 magnitudin, merkittävät (Significant) vai kaikki (All) maanjäristykset. Voi myös valita haluaako tiedot kartalle 1, 7 vai 30 päivän ajalta. Valitse ajaksi esimerkiksi 30 päivää magnituksi M2,5+. Kartalta huomataan, että järistyksiä tapahtuu eniten mannerlaattojen saumakohdissa. Etsi kartalta edellä mainittu Tyynenmeren tulirengas. Huom. kartta on tarkin USA:ssa tapahtuneista maanjäristyksistä.

 

Seismologian instituutin sivuilla EQ-search voi tehdä hakuja maanjäristystietokannasta. Tietokannassa on viimeisen viidenkymmenen vuoden aikana havaitut maanjäristykset Suomessa. Rajaa kartalta esimerkiksi kotipaikkakuntasi ja klikkaa Search.


Ennustaminen ja varautuminen

Maanjäristyksiä on mahdotonta ennustaa tarkasti etukäteen. Tiedetään, millä alueilla on riski maanjäristykselle (seisminen riski), mutta ei tiedetä tarkalleen milloin, missä ja kuinka suuri maanjäristys tapahtuu.

Olennaista varautumisessa on suunnitella rakennukset ja infrastruktuuri maanjäristyksiä hyvin kestäviksi. Lisäksi tiedonkulun tulee olla toimiva. On myös tärkeää harjoitella, miten toimitaan, kun järistys iskee. Maissa, joissa on paljon maanjäristyksiä, toimintaohjeet opetetaan koulussa kaikille. Yleinen neuvo on “drop–cover–hold on” eli mene matalaksi, suojaudu ja pidä kiinni.

Transamerica Pyramid -rakennus San Franciscossa on suunniteltu kestämään maanjäristyksiä. Se heilui Loma Prietan järistyksessä 1989, mutta ei vahingoittunut.
Kuva: Wikimedia Commons / Daniel Schwen, CC-BY-SA 2.5

Taipei 101 -pilvenpiirtäjä edustaa maanjäristyksiä kestävää arkkitehtuuria. Tornin sisään on rakennettu viritetty massavaimennin, eli toisessa kuvassa näkyvä pallo, joka tasapainottaa tornia tärinässä.

 

Kuvat: 
Wikimedia Commons /
AngMoKio, CC BY-SA 3.0
Wikimedia Commons / 
Guillaume Paumier, CC BY-SA 3.0
 

 

Englanninkielisellä YouTube-videolla What can GPS tell us about future earthquakes? kerrotaan, että satelliittipaikannusta voi käyttää GPS:n käytöstä maanjäristysten ennustamisessa. GPS-asemien avulla voidaan tutkia, miten mannerlaatat siirtyvät ja millaisia jännitteitä maankuoreen kertyy.

 

 

Tulivuorenpurkaukset

Vulkaanisella eli tuliperäisellä toiminnalla tai vulkanismilla tarkoitetaan tulivuoritoimintaa ja muita laavapurkauksia, kuumia lähteitä ja kallioperän kaasupurkauksia. Sulaa kiviainesta, magmaa, kutsutaan laavaksi, kun se nousee maan pinnalle. Tulivuorenpurkauksessa tulivuoren kraatterista purkautuu maan pinnalle laavaa, tuhkaa ja kaasuja. Laava on peräisin syvällä olevasta magmapesäkkeestä. Tulivuoria syntyy litosfäärilaattojen saumakohdissa, etenkin alityöntövyöhykkeellä ja valtamerten keskiselänteillä. Välillä laava purkautuu kuumasta pisteestä, joka ei välttämättä sijaitse mannerlaattojen saumakohdassa. Kun litosfääri liikkuu eteenpäin kuuman pisteen pysyessä paikallaan, saattaa syntyä tulivuoriketjuja ja saarikaaria. Litosfäärilaatan siirtyessä pois kuuman pisteen päältä tulivuori sammuu. Näin ovat syntyneet esimerkiksi Havaiji ja Kanarian saaret.

Kuva: Wikimedia Commons / USGS/USGov (muokannut Eurico Zimbres), public domain, tekijän muokkaama

Laavan koostumus vaikuttaa purkauksen voimakkuuteen. Basalttinen laava on kuumaa, ja juoksevaa. Se on emäksistä, ja sen piipitoisuus on melko alhainen. Basalttinen laava leviää helposti ja jähmettyy vuoren rinteille laajoiksi laavakentiksi tai kilpituolivuoriksi. Basalttista laavaa purkautuu etenkin erkanemisvyöhykkeillä sekä kuumien pisteiden kohdalla. Laakein tulivuorityyppi on Islanti-tyyppinen rakopurkaus. Ryoliittinen laava on sen sijaan sitkeää ja jäähtyy helposti. Ryoliiittinen laava on hapanta ja sisältää enemmän piitä kuin basalttinen laava. Jäähtyessään laava jumittuu helposti tulpaksi tulivuoren suuaukolle. Paineen kasvaessa purkaus tapahtuu lopulta räjähdysmäisesti. Ryoliittisesta laavasta muodostuu kerrostulivuoria. Kerrostulivuoret muodostuvat tavallisesti alityöntövyöhykkeiden läheisyyteen, koska mantereisesta laatasta peräisin oleva materiaali on hyvin piipitoista.

 

Yllä olevassa kuvasarjassa rauhallisinta purkaustyyppiä edustaa Havaiji-tyyppinen tulivuori, jossa juoksevaa basalttista laavaa purkautuu kraatterista. Rajuin purkaus taas on Plinius-tyyppisellä tulivuorella. Tässä purkaustyypissä sitkeä ryoliittinen laava purkautuu räjähdysmäisesti. Muut purkaustyypit ovat näiden välimuotoja.
Kuva: Wikimedia Commons / Sémhur, CC-BY-SA-3.0, tekijän muokkaama

Laavavirtojen kulku on usein ennustettavissa, ja niiden alta ehtii pois. Laavan lisäksi tulivuorista purkautuu muutakin tuotetta. Tefra tarkoittaa tulivuoresta ilmaan purkautuvaa ainesta. Suurimpia kappaleita ovat pommit ja lapillit. Pommien halkaisija on yli 64 mm ja lapillien 2–64 mm. Pommit ja lapillit eivät putoa kovin kauas tulivuoresta, eivätkä siksi aiheuta yleensä suurta vaaraa ihmisille. Tefraan kuuluu myös vulkaaninen tuhka. Vulkaaninen tuhka saattaa kasautua paksuiksi kerroksiksi esimerkiksi viljelmien ja talojen päälle. Tuhka koostuu lasimaisista partikkeleista eikä siksi sen hengittäminen ole terveellistä. Tuhkapilvet aiheuttavat uhan lentoliikenteelle, sillä tuhka voi rikkoa lentokoneiden moottorit.

Tulivuorenpurkauksen purkaustuotteita. Vulkaaninen tuhka kerrostuu tulivuoren rinteille hedelmälliseksi tuffiksi. Maaperän hedelmällisyyden takia tulivuoren rinteet houkuttelevat maanviljelyyn.
Kuva. Wikimedia Commons / Sémhur, CC BY-SA-3.0, tekijän suomentama

Laharit ovat vulkaanisia mutavyöryjä. Lahari syntyy, kun vulkaaniseen ainekseen sekoittuu vettä. Muta lähtee valumaan vuoren rinnettä nopeaa vauhtia. Lahari voi valua pitkälle laaksoon ja haudata alleen rakennuksia. Laharit ovat siksi hyvin tuhoisia.

Mount St. Helens -tulivuori purkautui USA:ssa vuonna 1984. Kuvassa näkyy lahari, joka on haarautunut kahtia.
Kuva: Wikimedia Commons / Tom Casadevall, public domain

 

Pyroklastiset virrat koostuvat kaasuista, kivistä ja tuhkasta. Virrat liikkuvat nopeasti alas vuorenrinnettä ja niiden lämpötila on useita satoja asteita. Pyroklastinen virta polttaa lähes kaiken tielleen osuvan. Siksi pyroklastiset virrat ovat vaarallisin tulivuorenpurkauksen tuote.

Pyroklastinen virta näkyy tässä kuvassa Philippiinien Mayon-tulivuoren purkauksesta vuonna 1984. Virta valui 50 kilometrin matkan. Alueen asukkaat oli evakuoitu ajoissa, eikä kuolonuhreja tullut.
Kuva: Wikimedia Commons / C.G. Newhall, public domain

 

Sarychev-kerrostulivuori Kuriilien saarilla purkautumassa kesällä 2009. Ilmaan leviää vulkaanista tuhkaa. Kuriilien saaret sijaitsevat Japanin pohjoispuolella.
Kuva: Wikimedia Commons / NASA, muokannut Avenue, public domain

 

Japanin Fuji on tyypillinen korkea säännöllisenmuotoinen kerrostulivuori.
Kuva: Wikimedia Commons / Σ64, CC BY 3.0

Monet muistavat vuonna 2010 Islannin Eyjafjallajökull-jäätikkötulivuoren purkauksesta aiheutuneen tuhkapilven, joka sekoitti Euroopan lentoliikenteen. Tutustu Helsingin sanomien uutiseen syksyltä 2014. Uutisjutussa pohditaan, onko toisesta tulivuorenpurkauksesta mahdollista tulla samanlaisia seurauksia. Tarkista internetin hakukoneista, onko Islannissa tällä hetkellä käynnissä tulivuorenpurkausta.


Strokkur-niminen geysir Islannissa. Geysir on kuuma lähde, josta purkautuu kuumaa höyryä tietyin väliajoin.
Kuva: Wikimedia Commons / Martin Olsson, CC BY-SA 3.0

 

Strokkur-geysirin purkautumisen voi katsoa myös lukuisista YouTube-videoista, esimerkiksi tästä: Triple éruption du geyser islandais Strokkur.

 

Lyhyellä Euronewsin YouTube-videopätkällä Rare video: New island emerges off Japan coast after volcano eruption nähdään Japanin lähellä vuonna 2013 tapahtunut tulivuorenpurkaus. Purkauksessa syntyi pieni tulivuorisaari.

 

Islantilaisella mbl.is -uutissivustolla on valokuvia elokuun 2014 purkauksen laavavirroista.

 

Tsunamit

Voimakkaat veden alla tapahtuvat maanjäristykset voivat aiheuttaa myös hyökyaaltoja eli tsunameja. Tsunami voi syntyä myös esimerkiksi räjähdysmäisen tulivuorenpurkauksen, maanvyörymän tai meren pudonneen meteoriitin johdosta.

YouTube-animaatio Animation of Earthquake and Tsunami in Sumatra esittää maanjäristyksen ja tsunamin syntyä alityöntövyöhykkeellä. Alityöntövyöhykkeessä, jossa mereinen mannerlaatta painuu mantereisen laatan alle, on suurin riski tsunameiden syntyyn.

 

Tarkempi kuvaus tsunamin syntytavoista löytyy artikkelista Helsingin yliopiston Seismologian instituutin sivuilta Tsunamin synty.


 

Tsunamia ei välttämättä havaitse ulkomerellä, mutta merenpohjan madaltuessa lähellä rantaa tsunamin aallonkorkeus alkaa kasvaa.
Kuva: Wikimedia Commons / U.S. Navy photo, public domain

 

Japanin rannikolle iskeytyi tsunami maaliskuussa vuonna 2011. Tsunamin aiheutti Sendain maanjäristys, joka oli magnitudiltaan 9. Tsunamiaalto tunkeutui pitkälle sisämaahan. Paikoin aalto oli jopa 7 metrin korkuinen.
Kuva: Wikimedia Commons / U.S. Navy photo, public domain

 

Sendain maanjäristyksen ja tsunamin tuhoja.
Kuva: Wikimedia Commons / U.S. Navy photo / Mass Communication Specialist 1st Class Matthew M. Bradley, public domain

 

Toinen tuhoisa tuoreessa muistissa oleva tsunami oli vuoden 2004 tapaninpäivän tsunami Intian valtamerellä. Tsunamissa kuoli yli 200 000 ihmistä. Tsunami iski myös suosituille lomarannoille, joten yli kaksi tuhatta matkailijaa menetti henkensä.
Kuva: NOAA / Anders Grawn, public domain

Vuonna 2004 tapaninpäivän tsunamin sai aikaan 9 magnitudin suuruinen maanjäristys Indonesiassa, Sumatran saaren rannikolla. Videolta huomataan, että tsunamiaalto levisi laajalle. Lähimmän rannikon aalto saavutti noin puolen tunnin kuluttua järistyksestä. Pahimmat tuhot olivat Indonesian rannikolla. Afrikan rannikolle aalto osui 7–11 tunnin kuluttua.
Animaatio: Wikimedia Commons / Vasily V. Titov, Associate Director, Tsunami Inundation Mapping Efforts (TIME), NOAA/PMEL - UW/JISAO, USA, public domain

 

Kartta vuoden 2004 Tapaninpäivän tsunamin liikkumisesta. Numerot kartalla esittävät järistyksestä kulunutta aikaa.
Kuva: Wikimedia Commons / NOAA, public domain

 

Ennustaminen ja varautuminen

Tsunamin pystyy ennustamaan melko hyvin maanjäristyksiä mittaavien seismografien sekä merenpinnan korkeutta seuraavien laitteiden avulla. Tyynellämerellä on ollut yhtenäinen tsunamivaroitusjärjestelmä jo pitkään. Intian valtamerellä ei ollut vastaavaa järjestelmää ennen vuoden 2004 tapaninpäivän tsunamia. Nyt sellainen on käytössä. Kuvassa Tyynenmeren tsunamivaroitusjärjestelmän varoituskyltti.
Kuva: NOAA / public domain

 

Paras tapa varautua tsunamiin on toimiva varoitusjärjestelmä. Ihmiset pitäisi myös saada tottelemaan hälytyssireenejä – jos tsunamin jo näkee itse, voi olla liian myöhäistä lähteä pakoon. Lähestyvän tsunamin saattaa huomata siitä, että rantaviiva vetäytyy aluksi äkillisesti merelle päin. Tsunami liikkuu hyvin nopeasti. Siksi on tärkeää lähteä ajoissa turvaan, eli mieluiten jo silloin, kun tuntee maanjäristyksen. Tsunami tulee tavallisesti monen peräkkäisen aallon sarjana.

Otavan Opisto / Salla Lindström


Tämä oppimateriaali on lisensoitu Creative Commons Nimeä - Tarttuva 4.0 Kansainvälinen -lisenssillä. Mahdollisesti lisenssin ulkopuolelle jäävät oppimateriaalin osat on merkitty erikseen.

© 2015 Otavan Opisto