Γιατί η Ελλάδα χορεύει στον ρυθμό των ρίχτερ

Κάθε φορά που η γη τρέμει οι σεισμολόγοι μάς υπενθυμίζουν ότι ο πλανήτης μας συμπεριφέρεται σαν να ήταν ένας ζωντανός οργανισμός. Και αυτό βάζει σε ανησυχία εμάς τους άλλους, γιατί σκεπτόμαστε πως ένας ζωντανός οργανισμός είναι πιθανόν να συμπεριφερθεί κάποιες στιγμές εντελώς απρόβλεπτα και εκτός ελέγχου. Είναι καλό λοιπόν όταν οι ίδιοι οι σεισμολόγοι δημοσιοποιούν και κάνουν κάπως πιο προσιτές σε εμάς τις γνώσεις τους σε μια προσπάθεια να μας συμφιλιώσουν με αυτά τα φυσικά φαινόμενα ή, αν αυτό δεν είναι δυνατόν, να καταπραΰνουν κάπως τον φόβο που μας προκαλούν.

Οσοι έζησαν στο νησί της Ζακύνθου τον κύριο σεισμό αλλά και τους μετασεισμούς του κάνουν λόγο για μια συγκλονιστική εμπειρία διαρκείας. Με τη βοήθεια λοιπόν του κ. Παναγιώτη Παπαδημητρίου, καθηγητή Σεισμολογίας και διευθυντή του Εργαστηρίου Σεισμολογίας του Εθνικού και Καποδιστριακού Πανεπιστημίου Αθηνών, θα προσπαθήσουμε να δούμε με τα μάτια και τις γνώσεις ενός ειδικού τον μηχανισμό παραγωγής αυτών των γήινων αναταράξεων, ειδικά στην επίμαχη περιοχή. Ωστε να καταλάβουμε πώς μέσα από τη γνώση μπορούμε ίσως να διαχειριστούμε κάπως καλύτερα το επερχόμενο.

Εδώ και εκατομμύρια χρόνια, ο φλοιός της Γης, έχοντας «ραγίσει» σε πολλά σημεία, αποτελείται πλέον από διάφορες άνισες στην έκτασή τους πλάκες, με πάχος, κατά μέσον όρο κοντά στα 70 χιλιόμετρα η καθεμία. Αυτές οι πλάκες με την επίδραση υπόγειων δυνάμεων κινούνται μόλις λίγα εκατοστά κάθε χρόνο και δεν παύουν να συγκρούονται μεταξύ τους. Η γνώση αυτή, το γεγονός δηλαδή ότι οι τεκτονικές πλάκες κινούνται, «διαγκωνίζονται» μεταξύ τους, παραμορφώνονται, με αποτέλεσμα πολλές φορές η μία να κινείται κάτω από την άλλη, μας βοηθά να καταλάβουμε πώς προκαλούνται οι περισσότεροι από τους σεισμούς που μας ταλαιπωρούν και μας προκαλούν δέος. Πρόκειται για γιγαντομαχία που δεν έχει τέλος. Και ο ελληνικός χώρος δεν αποτελεί εξαίρεση.

Η Ευρώπη και η Τουρκία κινούνται σε αντίθετες κατευθύνσεις σαν αυτοκίνητα σε δρόμο διπλής κυκλοφορίας. Τον ρόλο της διπλής διαχωριστικής λωρίδας παίζει το ρήγμα της Βόρειας Ανατολίας, που τερματίζεται στην τάφρο του Βορείου Αιγαίου, στο ύψος των Σποράδων. Η σημαντικότερη όμως τεκτονική δομή που «φιλοξενείται» στον ελλαδικό χώρο είναι αυτή του ελληνικού τόξου. Εκεί δηλαδή όπου συγκρούονται οι δύο γιγάντιες τεκτονικές πλάκες Ευρώπης και Αφρικής και κατά μήκος αυτών των δομών λαμβάνουν χώρα οι μεγαλύτεροι σε μέγεθος σεισμοί.

Η ρηγμάτωση του γήινου φλοιού όμως θυμίζει την παγωμένη επιφάνεια μιας λίμνης όταν αυτή σπάει. Εκτός από τα μεγάλα κομμάτια, δημιουργούνται και αρκετά μικρότερα, οι λεγόμενες μικροπλάκες, όπως αυτή του Αιγαίου που καλύπτει τον ελλαδικό χώρο. Η μικροπλάκα αυτή, αν και σχετικά μικρή σε έκταση, παρουσιάζει έντονη παραμόρφωση λόγω των ενεργών ρηγμάτων καθώς και των ηφαιστείων στο Νότιο Αιγαίο. Δυτικά του ελληνικού χώρου, στην περιοχή μεταξύ Κεφαλλονιάς και Λευκάδας, υπάρχει μια σεισμικά ενεργή ζώνη γνωστή ως «ρήγμα μετασχηματισμού». Η ενεργοποίηση αυτού του ρήγματος οδήγησε σε καταστρεπτικούς σεισμούς τόσο κατά τη λεγόμενη ιστορική περίοδο καταγραφής των σεισμών, δηλαδή πριν από το 1900, καθώς και στη μεταγενέστερη εποχή, κατά την οποία η σεισμικότητα μπορούσε να μετρηθεί και να καταγραφεί με τη βοήθεια επιστημονικών οργάνων.

Η ιδιαιτερότητα των «ρηγμάτων μετασχηματισμού» συνίσταται στο γεγονός ότι επιτρέπει τη μεταβολή ενός τεκτονικού καθεστώτος σε ένα άλλο. Η κλίση των ρηγμάτων μετασχηματισμού είναι σχεδόν κάθετη. Η ισχυρή εδαφική κίνηση που παράγεται κατά τους σεισμούς και οφείλεται σε τέτοιου είδους ρήγματα είναι οριζόντια. Η κίνηση αυτή διαφοροποιείται όταν τα ρήγματα έχουν κάποια κλίση, όπως στην περίπτωση του σεισμού της Αθήνας, με αποτέλεσμα η ισχυρή εδαφική κίνηση που παράγεται κατά τους σεισμούς αυτούς να είναι σχεδόν κατακόρυφη. Οι δύο διαφορετικής φύσης σεισμικές κινήσεις πρέπει οπωσδήποτε να λαμβάνονται υπόψη στις προδιαγραφές για την κατασκευή των κτιρίων μιας περιοχής.

Ας επιστρέψουμε όμως στις κινήσεις των τεκτονικών πλακών, οι οποίες χωρίζονται σε δύο κατηγορίες, τις ηπειρωτικές και τις ωκεάνιες. Μπορεί δηλαδή να συγκρουστούν μια ηπειρωτική με μια ωκεάνια, μια ηπειρωτική με άλλη ηπειρωτική ή μια ωκεάνια με άλλη ωκεάνια πλάκα. Στην περιοχή μας έχουμε τη σύγκρουση των ηπειρωτικών τεκτονικών πλακών Ευρασίας – Αφρικής. Θα πρέπει όμως να λάβουμε υπόψη ότι ανάμεσά τους υπάρχει η μικροπλάκα του Αιγαίου, καθώς και τα υπολείμματα μιας ωκεάνιας πλάκας, αυτής της Τηθύος. Με άλλα λόγια, έχει δημιουργηθεί έτσι ένα σύνθετο τεκτονικό καθεστώς, με αποτέλεσμα κάθε σεισμός να έχει διαφορετικά χαρακτηριστικά από περιοχή σε περιοχή.

Η μικροπλάκα του Αιγαίου κινείται προς την Αφρική με ταχύτητα που φθάνει περίπου τα 30 χιλιοστά ανά έτος και η διεύθυνσή της είναι νοτιοδυτική. Ταυτόχρονα η ήπειρος της Αφρικής κινείται βόρεια, εντελώς αντίθετα δηλαδή με την κίνηση της μικροπλάκας του Αιγαίου. Είναι σαν να έχουμε δύο πελώρια οχήματα, που συναντώνται εντελώς μετωπικά, με αποτέλεσμα η σύγκρουση αυτών των δύο δομών να οδηγεί σε πολύ υψηλούς ρυθμούς παραγωγής σεισμών.

Αυτή η σύγκλιση-σύγκρουση, όπως μας την περιγράφει ο κ. Παπαδημητρίου, συμβαίνει κατά μήκος του «ελληνικού τόξου» που ξεκινά από την Κέρκυρα, περνά από Κεφαλλονιά, Ζάκυνθο, Δυτική Πελοπόννησο και διαγράφοντας μια αμφιθεατρική τροχιά φθάνει σε Νότια Κρήτη και Ρόδο. Είναι το όριο επαφής της αφρικανικής με την ευρασιατική πλάκα και παρουσιάζει έντονη ανομοιομορφία, με επακόλουθο τη μεταβολή της επιφανειακής εδαφικής παραμόρφωσης από περιοχή σε περιοχή.

Πιο συγκεκριμένα, αναφέρονται τρεις σεισμικές ζώνες κατά μήκος του ελληνικού τόξου: α) το τμήμα που οριοθετείται δυτικά της Κέρκυρας μέχρι τη Λευκάδα και παρουσιάζει χαρακτηριστικά σύγκλισης (ανάστροφα ρήγματα), β) το ρήγμα μετασχηματισμού  Κεφαλλονιάς – Λευκάδας με χαρακτηριστικά οριζόντιας ολίσθησης, γ) η υποβύθιση της ωκεάνιας λιθόσφαιρας της Τηθύος βορειοδυτικά της Ζακύνθου, της Δυτικής Πελοποννήσου, της Νότιας Κρήτης μέχρι και τη Ρόδο. Η διαφορετικότητα της σύγκλισης έχει σαν αποτέλεσμα οι σεισμοί να είναι περισσότερο ή λιγότερο αισθητοί ανάλογα με τη ζώνη στην οποία συμβαίνουν.

Μια ερώτηση που μπορεί να προκύψει  κατά την περιγραφή αυτή είναι: «Αν οι πλάκες κινούνται και ολισθαίνουν συνεχώς μεταξύ τους, γιατί δεν έχουμε συνέχεια σεισμούς;». Για να ενεργοποιηθεί ένα ρήγμα, θα πρέπει η συσσωρευμένη τάση να υπερβεί το όριο θραύσης των πετρωμάτων, απαντά ο κ. Παπαδημητρίου.

Από πρόσφατες έρευνες προκύπτει επίσης ότι στο εσωτερικό της Γης συμβαίνουν και σεισμοί γνωστοί με την ονομασία slow earthquakes. Αυτοί οι σεισμοί είναι τόσο αργοί που για να αναγνωριστούν χρειάζεται ειδική επεξεργασία. Με άλλα λόγια, το εσωτερικό της Γης υφίσταται μια διαρκή μεταβολή, που συναντά όμως πολλά εμπόδια, γνωστά στη σεισμολογία ως «κλείθρα». Σε αυτά τα σημεία λοιπόν, ανά τακτά χρονικά διαστήματα, συσσωρεύονται τάσεις, δηλαδή δυνάμεις συνεχώς αυξανόμενες, οι οποίες κάποια στιγμή εκτονώνονται με σεισμούς. Οσο μεγαλύτερη η επιφάνεια αυτών των εμποδίων τόσο μεγαλύτερος ο αναμενόμενος σεισμός. Γι’ αυτό η κάλυψη του ελλαδικού χώρου με σεισμολογικούς σταθμούς υψηλής ευκρίνειας είναι πιο αναγκαία από ποτέ. Διότι η καταγραφή της μικροσεισμικής δραστηριότητας είναι ένα ενδεικτικό σημάδι που τελικά σε βάθος χρόνου οδηγεί στη συστηματική καταγραφή της συμπεριφοράς τέτοιων δομών.

Αυτό που βιώσαμε στις 26 Οκτωβρίου ήταν το αποτέλεσμα ενεργοποίησης ενός ρήγματος που ανήκει στη δομή της υποβυθιζόμενης ωκεάνιας λιθόσφαιρας της Τηθύος κάτω από την πλάκα της Ευρασίας. Η αφρικανική κινείται βορειοανατολικά και η ευρασιατική νοτιοδυτικά, όπως μας εξήγησε ο κ. Παπαδημητρίου. Η διαφορική αυτή κίνηση έχει σαν αποτέλεσμα την υποβύθιση τμήματος της ωκεάνιας λιθόσφαιρας της Τηθύος κάτω από τη μικροπλάκα του Αιγαίου. Τι συμβαίνει όμως εκεί;

Η αφρικανική ήπειρος εξωθεί τον ωκεανό της Τηθύος προς το εσωτερικό της Γης, με αποτέλεσμα να συρρικνώνεται σταδιακά εδώ και περίπου 15 εκατομμύρια χρόνια. Τα υπολείμματα αυτής φαίνονται σήμερα από τις μετρήσεις στον βυθό νοτιοδυτικά της Πύλου, και υποχωρούν σταδιακά κάτω από την πλάκα του Αιγαίου έως ότου εξαφανιστούν μια για πάντα στο εσωτερικό της Γης. Σταδιακά δηλαδή θα οδηγηθούμε στη γένεση νέων οροσειρών τύπου Αλπεων, εφόσον δεν αλλάξουν οι κινήσεις των τεκτονικών πλακών.

Οταν πληρούνται οι παραπάνω προϋποθέσεις και ένας ισχυρός σεισμός, όπως ο πρόσφατος, συμβεί σε βάθος περίπου 20 χιλιομέτρων, αυτό έχει σαν αποτέλεσμα τη μετατόπιση της υπερκείμενης του ρήγματος υδάτινης στήλης και τη γένεση ενός κύματος βαρύτητας (τσουνάμι).

Δεν ήταν έκπληξη λοιπόν που μαζί με τον σεισμό των 6,8 ρίχτερ της 26ης Οκτωβρίου κατεγράφησαν και κύματα ύψους 20 εκατοστών. Να θυμίσουμε πως σε αντίστοιχο βάθος και τεκτονικό καθεστώς είχαμε τους σεισμούς της Σουμάτρας (Ινδονησία) στις 26 Δεκεμβρίου 2004 και του Τοχόκου (Ιαπωνία) στις 11 Μαρτίου 2011. Βέβαια η Ελλάδα έχει ως «ασπίδα προστασίας» την απότομη αλλαγή του τοπογραφικού της αναγλύφου, το οποίο όμως δεν ισχύει και για άλλες χώρες, όπως αυτές της Βόρειας Αφρικής, ή τις επαρχίες της Νότιας Ιταλίας. Για τον λόγο αυτόν, υπάρχει έντονο διεθνές ενδιαφέρον, καθώς αντίστοιχα φαινόμενα έχουν λάβει χώρα κατά το παρελθόν. Για την παρακολούθηση αυτού του φαινομένου αναπτύχθηκαν δίκτυα παλιρροιογράφων στην ευρύτερη περιοχή της Μεσογείου, καθώς οι πολύ ισχυροί σεισμοί που λαμβάνουν χώρα κατά μήκος του ελληνικού τόξου μπορεί να οδηγήσουν στη δημιουργία αυτών των καταστρεπτικών θαλάσσιων κυμάτων βαρύτητας.

Ο πρόσφατος σεισμός της 26ης Οκτωβρίου με μέγεθος 6,8 ρίχτερ, όπως ανακοινώθηκε από το Εργαστήριο Σεισμολογίας του Εθνικού και Καποδιστριακού Πανεπιστημίου Αθηνών, έχει αναδείξει τρία βασικά θέματα σχετικά με τα όσα έχουν συμβεί και ακόμη συμβαίνουν στη Ζάκυνθο. Σύμφωνα με τον κ. Παπαδημητρίου:

1 Μετά την καταστρεπτική ακολουθία του 1953 οι ισχυρότεροι σεισμοί που έχουν λάβει χώρα στην ευρύτερη περιοχή είναι αυτός δυτικά της Κεφαλλονιάς στις 17.1.1983 με Μ=7,0 και αυτός στις 18.11.1997 με Μ=6,6 στις νήσους Στροφάδες. Ο πρόσφατος σεισμός κάλυψε ένα σεισμικό κενό στην περιοχή.

2 Οπως εξηγήσαμε και πριν, ο σεισμός αυτός οδήγησε στη γένεση  κύματος βαρύτητας, το οποίο αξίζει ιδιαίτερη προσοχή τόσο για την Ελλάδα όσο και για τις γειτονικές χώρες (Ιταλία, Μάλτα, Λιβύη και Αίγυπτος). Τα δεδομένα από τη διάδοση αυτού του θαλάσσιου κύματος βαρύτητας θα χρησιμοποιηθούν στην ανάπτυξη ακόμα λεπτομερέστερων μοντέλων προσομοίωσης με στόχο την πρόληψη καταστροφών και ανθρώπινων απωλειών στις παράκτιες περιοχές.

3Ο πρόσφατος ισχυρός σεισμός έχει ως επακόλουθο τη γένεση πολλών ισχυρών μετασεισμών τους οποίους καταγράφουν οι σταθμοί του Ενιαίου Εθνικού Δικτύου Σεισμογράφων. Οι σεισμοί αυτοί αναλύονται και αναρτώνται στην ιστοσελίδα του Εργαστηρίου Σεισμολογίας του Πανεπιστημίου Αθηνών(http://www.geophysics.geol.uoa.gr/stations/maps/recent_eq_1d.htm).

Επισημαίνεται επίσης πως το αποτέλεσμα του σεισμού οδήγησε στη μετατόπιση της Ζακύνθου κατά μερικά εκατοστά, όπως προέκυψε από τα πρώτα αποτελέσματα ανάλυσης της ακολουθίας. Υπενθυμίζεται ότι ανάλογη μετατόπιση είχε παρατηρηθεί από την επιστημονική ομάδα του Εργαστηρίου Σεισμολογίας κατά τον σεισμό της Κεφαλλονιάς το 2014 (βλ. ΒΗΜΑ-Science: https://www.tovima.gr/2014/05/31/science/kainoyrgies-paralies-to-dwro-toy-seismoy-stin-kefallonia/).

Η εξονυχιστική μελέτη όλων αυτών των υπόγειων δομών από τους σεισμολόγους, και η γνώση που προκύπτει και συνεχώς συμπληρώνεται,

βοηθάει στο να βελτιώνονται οι κατασκευές των κτιρίων στον ελλαδικό χώρο. Ετσι οι σεισμοί θα συνεχίσουν βέβαια να βρυχώνται και οι άνθρωποι θα συνεχίσουν να τρομάζουν, αλλά δεν θα χάνονται ούτε αυτοί ούτε οι περιουσίες τους.

Ενα πολύ σημαντικό επίτευγμα της ανάπτυξης των σεισμολογικών δικτύων είναι η δημιουργία συστημάτων «έγκαιρης προειδοποίησης» τα οποία αποδίδουν σε περιοχές που απέχουν περίπου 80 χιλιόμετρα από το επίκεντρο ενός μεγάλου σεισμού. Τα συστήματα αυτά αξιοποιούν τη διαφορά ταχύτητας μετάδοσης της πληροφορίας (ταχύτητα του φωτός) και αυτής του σεισμικού κύματος (6-8 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο) ώστε σε περιπτώσεις που το χρονικό περιθώριο είναι ικανοποιητικό, να ενεργοποιηθούν αυτόματα συστήματα διακοπής παροχής ρεύματος, φυσικού αερίου κ.λπ. συντελώντας στην αποφυγή καταστροφικών συνεπειών.

Ενα κλασικό παράδειγμα είναι ο μεγάλος σεισμός του 1906 στην Καλιφόρνια (ΗΠΑ) όπου οι μεγαλύτερες καταστροφές προήλθαν από πυρκαγιά που έλαβε χώρα μετά τον σεισμό λόγω της κατάρρευσης του δικτύου παροχής φυσικού αερίου. Παρόμοια φαινόμενα είχαμε σε Καλιφόρνια (Νόρθριτζ, 1994) και Ιαπωνία (Κόμπε, 1995) κατά τον 20ό αιώνα καταδεικνύοντας την αναγκαιότητα των συστημάτων έγκαιρης προειδοποίησης.

Το αποτέλεσμα ανάπτυξης τέτοιων συστημάτων οδήγησε στη μείωση απωλειών, όπως πρόσφατα είδαμε στην περίπτωση του μεγάλου σεισμού της Ιαπωνίας τον Μάρτιο του 2011 αλλά ακόμη και στην αποφυγή ατυχημάτων που είναι δύσκολο να φανταστεί εύκολα κάποιος. Οπως στην περίπτωση μιας λεπτής εγχείρησης στο μάτι ενός ασθενούς, όπως μας το διηγήθηκε ο ίδιος ο γιατρός που πραγματοποιούσε μια τέτοια εγχείρηση σε ανάλογη στιγμή σεισμικής δραστηριότητας.

Στην Ελλάδα έχουν ξεκινήσει κάποιες προσπάθειες, οι οποίες όμως υστερούν πολύ από το επιθυμητό αποτέλεσμα λόγω έλλειψης των ειδικών αυτών επιστημονικών οργάνων.