Péntek este erős földrengés rázta meg Marokkó déli részét, amiben az eddigi hírek szerint több mint 600-an életüket vesztették. Az amerikai földtani intézet (USGS) szerint a 6,8-as magnitúdójú rengéshez hasonló erősségű földmozgás több mint 100 éve nem történt a régióban, de kipattanása a Magas-Atlasz hegyvonulat ismert vetői miatt nem is teljesen váratlan.

A februárban több tízezer áldozatot követelő törökországi és szíriai földrengés erőssége ehhez képest még egy szeizmikusan aktívnak számító régióban is meglepő volt. A mechanizmust, ami a 7,8-as magnitúdójú rengést okozta, gyorsan megfejtették a kutatók, de a katasztrófa ráirányította a figyelmet arra, hogy a történeti méréseken alapuló kockázatelemzés nem mindig elégséges.

Hasonló történt az augusztus 20-ai hétvége károkat nem okozó, de magyarországi viszonylatban jelentősebb földmozgásainál, amik korábban szeizmikusan kevésbé aktívnak gondolt területen történtek. Ahhoz képest viszont, hogy mennyire gyakoriak és veszélyesek a földrengések, még mindig nem tudjuk megjósolni, hogy pontosan mikor következnek be: „úgy tűnik, hogy megbízható figyelmeztetést kiadni a fenyegető földrengésekről gyakorlatilag lehetetlen" – írta Robert Geller, a Tokiói Egyetem földtani osztályának kutatója egy 1997-es tanulmányában.

De mennyire lehet pontosan meghatározni a kockázatos régiókat, és lesz-e valaha olyan, hogy előre tudunk jelezni egy földrengést annak bekövetkezte előtt?

„Ha Los Angelesbe vagy San Franciscóba repülsz, és a laptopodon egy szeizmogram látszik, mindenki megkérdezi tőled, hogy meg tudjuk-e jósolni előre a földrengéseket, és hogy mikor lesz a következő nagy rengés” – ezzel nyitotta néhány évvel ezelőtt a Harvard Egyetemen tartott előadását Marine Denolle, a Washingtoni Egyetem szeizmológusa, aki nagyjából háromnegyed órában foglalta össze, hogy állunk a földrengések előrejelzésével. A kutató elárulta: a hasonló kérdésekre mindig óvatosan azt válaszolja, hogy valószínűleg nem lehet előre jelezni a földrengéseket, de még nem veszítette el a reményt, hogy az egyre több összegyűjtött adatnak és megfigyelésnek köszönhetően ez egyszer mégis valósággá válhat.

A földrengések jelentős globális kockázatot hordoznak

A földrengés kifejezetten életveszélyes: a természeti katasztrófákkal járó halálos áldozatok 55 százalékát földrengések és hozzájuk köthető szökőárak okozzák. A tudományos és technológiai előrelépések ellenére még mindig nagyjából ugyanannyian halnak meg évtizedes skálán a földrengések miatt, ha korrigálunk a népességnövekedésre – elemezte a helyzetet Mark Quigley, a Melbourne-i Egyetem földrengéskutatással és tektonikai folyamatokkal foglalkozó kutatója 2016-ban tartott előadásában.

Az elmúlt évtizedekben olyan „meglepetés-földrengések” is előfordultak, amik addig ismeretlen vetők (fault) mentén képződtek, és a kutató szerint az nem is reális cél, hogy az összes aktív törésrendszert feltérképezzük a bolygón. Ahhoz, hogy megértsük a földrengéskockázatot, amit mérhetünk emberi életekben vagy gazdasági károkban; fel kell térképezni a szeizmikus veszélyt, az ennek való kitettséget és a sebezhetőséget. A földrengéskutatás célja a veszély felmérésével és a kitettség, valamint a sebezhetőség csökkentésével redukálja a kockázatot.

Amellett, hogy vannak a Földön szeizmológiai értelemben kockázatos területek, mint például a Fülöp-szigetek, a kitettség leginkább az adott terület népsűrűségén múlik. Quigley szerint egyes régiókban, például Dél-Kelet-Ázsiában az elmúlt években jelentősen megnőtt a sebezhetőség amiatt, hogy a korábban fából és bambuszból készült házakat többnyire rossz minőségű betonépületek váltottál fel. De az olyan fejlett országokban, mint Ausztrália, ahol nincs túl sok rengés és a kitettség sem vészes, a földrengésálló épületek hiánya miatt már egy kisebb rengés is komoly károkat tud okozni, ahogy azt a 13 ember halálát okozó 1989-es newcastle-i rengés példája mutatja. A legkockázatosabbnak azok a régiók számítanak, ahol mindhárom tényező összeadódik: ilyen Haiti és Irán – utóbbi fővárosában, Teheránban a kutató szerint különösen sok, akár a milliós nagyságrendet elérő áldozattal is járhat egy erős földrengés.

A vetők működését nem lehet kiszámítani

Tudjuk, hogy a kőzetlemezek mozgása a vetők mentén különbözőképp mozdítja el a kőzetrétegeket, ami feszültség felhalmozódásához vezet. A földrengések ezt a feszültséget vezetik le, majd kezdődik a ciklus elölről, magyarázza Quigley. „Ezt szeizmikus ciklusnak hívjuk, de sajnálatunkra a természet nem mindig úgy működik, ahogy szeretnénk” – a kutató itt arra utal, hogy a rengések időben nem ugyanakkor és azonos erősséggel pattannak ki a vetőkből. Ezeket a vetődéseket, amikhez a legtöbb földrengés köthető, nem egyenes vonalakként kell elképzelni, hanem komplex rendszerekként, amelyek mentén jelentősen változhat a földmozgások gyakorisága és erőssége, mondja Denolle. Ahhoz, hogy geológusok fel tudják tárni egy törésrendszer rengéseinek történetét, hatalmas árkokat ásnak a környékükön, és megvizsgálják a kőzetek textúráját és összetételét. Ilyen vizsgálatokat az Új-Zélandot átszelő alpesi vetőn (alpine fault) is folytattak, és több ezer évre visszamenőleg rekonstruálták, hogy mikor történtek nagyobb rengések. A területen „minden 300 évben történhet egy földrengés. Az utolsó az 1700-as években volt, úgyhogy közel vagyunk a ciklus végéhez”.

Akkor mégis előre jelezhetjük a földrengéseket? A probléma az, hogy sok vető egyáltalán nem ennyire kiszámítható. Az USA nyugati partvidékén 1300 kilométer hosszan húzódó Szent András-törésvonal például egyáltalán nem szabályos szeizmikus aktivitást mutat, más vetők pedig szakaszonként eltérően viselkednek. Az ilyen irregularitások miatt Denolle szerint a kutatók már nem is gondolkodnak földrengési ciklusokban.

Tanulságos az a történet is, amit a Szent András-törésvonal Parkfield közeli szakaszán tapasztaltakról mesél. Itt 1857-1966 között öt közepes erősségű rengés történt, többé-kevésbé 20 éves rendszerességgel. A kutatók ennek alapján megjósolták, hogy a következő rengés 1987-1993 között várható, és ezt megelőzően az Amerikai Földtani Intézet (USGS) teleszórta a környéket mérőműszerekkel.

Csakhogy a rengés mégsem következett be, pontosabban egészen 2004-ig kellett rá várni. „Emiatt a szeizmológia nagy része eltávolodott a földrengések előrejelzésétől, miközben előtte minden arról szólt” – mondja Denolle. A rengéseket egy gócképződésnek (nucleation) nevezett fázis előzi meg, ami akár évekig is tarthat. „Szkeptikus vagyok abban a tekintetben, hogy évekre előre tudnánk jelezni rengéseket, és valószínűleg erre a közeljövőben nem lesz lehetőség. Ennek leginkább az az oka, hogy nincs olyan sok évnyi megfigyelésünk” – magyarázza. Ez viszont nem azt jelenti, hogy legalább elméletben ne lehetne észlelni földrengések előjeleit. A 2011-es, 9-es erősségű Japán tóhokui földrengést megelőző években GPS-szenzorok a vető mentén az oldaleltolódás gyorsulását rögzítették, ami csak a mérések utólagos elemzésével, évekkel később derült ki.

Rengeteg különböző folyamat vezethet a vetőben felhalmozódó feszültség kipattanásához, mondja Quigley. Ez lehet egy másik vető, egy akár több ezer kilométerre történő földrengés, folyadékok feláramlása, a földkéreg alakjának a Hold által előidézett változása, az árapály jelenség, a gleccserek visszahúzódása vagy magmaaktivitás. Emberi tevékenység is okozhat kisebb rengéseket: ilyen a duzzasztógátak építése, a bányászat, a rétegrepesztés (fracking), és a hulladékvíz vetők mélyére pumpálása. Utóbbit a kutató kifejezetten kockázatosnak tekinti a szeizmikus aktivitásra mért lehetséges hatásai miatt.

Már néhány másodpercnyi figyelmeztetés is életeket menthet

„De kit érdekel, hogy mikor történik a földrengés? Az számít, hogy mekkora rengés várható” – mondja Denolle, és a figyelmeztetés mellett ennek megállapítása a célja a földrengésre figyelmeztető rendszereknek (earthquake early warning systems). Ezek egymástól néhány tíz kilométerre található szenzorokkal észlelik a gyorsabban haladó, de kevesebb kárt okozó P (primer) hullámokat. Ezután egy központi adatfeldolgozó rendszer okostelefonokon és távközlési rendszereken keresztül jelzi a veszélyesebb S (szekunder) hullám érkezését, valamint meghatározza a rengés erősségét és epicentrumát. Minél távolabb vagyunk ettől, annál több időnk marad a figyelmeztetés és a rengés megérkezése között, de a kutató szerint már néhány másodperc is sokat számíthat.

Mostanában azon van a hangsúly, hogy a kezdeti hullámból meg tudják állapítani a földrengés végső erősségét, de aktív tudományos vita van arról, hogy ez mennyire lehetséges. Egy 2018-as, 7,5-ös magnitúdójú indonéziai földrengés példáján Denolle és kollégái azt találták, hogy módszerük néhány másodperccel a földrengés kezdete után viszonylag jól be tudja lőni annak várható magnitúdóját. Már a 2018 végi előadásában is kitér arra, hogy a mesterséges intelligencia (AI) alkalmazása nagyon ígéretes, hiszen a gépi tanulási algoritmusok hatékonyan tudnak mintázatokat keresni az akár több tíz terabájtos adatbázisokban, ami például az utórengések eloszlásának előrejelzésében segíthet.

Denolle teljes előadása itt tekinthető meg:

Qugley-é pedig itt:

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: