A 2004 karácsonyán pusztító indiai-óceáni földrengés és az általa kiváltott cunami nemzedékünk talán legnagyobb és legtragikusabb természeti katasztrófája volt, melyet csaknem "élőben" követhetett az egész világ. Ma annak járunk utána, mi zajlott le a mélyben, mi okozta a példátlan, az Indiai-óceán térfogatcsökkenésével is járó katasztrófát?
Letarolt szumátrai falu a 2004-es katasztrófát követően - (Forrás)
A természetes eredetű földrengéseket túlnyomó többségükben a Föld kőzetburkában felhalmozódott feszültségek, egymásnak feszülő kőzettömegek okozzák. Ennek kitüntetett területei az egyes kőzetlemezek találkozási pontjai, területei. Ezeket a találkozási felületeket a tankönyvi ábrák jellemzően főbb típuspéldáikon keresztül, némileg egyszerűsítve igyekeznek megragadni. A szárazföldi és óceáni kőzetlemezek találkozását és utóbbi alábukását többnyire az Andokhoz hasonló hegységlánc kialakulásával szemléltetik. Ennek tudománytörténeti és gyakorlati okai is vannak: az Andok viszonylagos szabályossága és átláthatósága jó terepe volt a korai földtani vizsgálatoknak, másrészt tényleg viszonylag jól bemutatható rajta a földrajzi folyamatok elég széles köre. A valóságban ugyanakkor kevésbé ennyire egyszerűen működnek a földtani folyamatok, sokszor nem kőzetlemezekről, hanem egymásra meglehetősen áttekinthetetlen módon ható lemezszilánkokról beszélhetünk. Nincs ez máshogy Szumátra partvidékén sem, ahol elvileg az ausztrál-indiai kőzetlemez(ek) és a Délkelet-Ázsiának helyt adó szárazföldi lemezdarabok találkoznak.
Az asztrál-indiai lemez és mozgásának iránya: a kék tüskés vonal jelöli a lemezalábukások helyszíneit - (Forrás)
Ugyanakkor az alapvető séma nagyjából megfelel a tankönyvekben található ábrának: Az ezen a részen (vékonyabb, sűrűbb) óceáni kérget tartalmazó Indiai-ausztráliai lemez lassan észak-északkelet felé mozog, és alapvetően ez a mozgás felel a Himalája mai állapotának kialakulásáért. Ahogy azt már korábbi írásunkban kiveséztük, a Himalájától keletre, délkeletre lévő "fronton" érdekes dolog történt: az Indiai-ausztráliai és az eurázsiai lemezszegélyeken felhalmozódó gigantikus mennyiségű "anyag" egy része ebbe az irányba "kipréselődve" létrehozta az Indokínai-félszigetet, ezáltal egy újabb ütközési front nyílt a két lemez szegélye között. A szárazföldi kőzetlemez kitüremkedése északon többé kevésbé párhuzamos az ausztrál-indiai lemez mozgási irányával, így itt - ma - egymás mellett elmozduló lemezekről van szó (nagyjából az Andamán-szigetek vonaláig) míg délebbre az ívesen délkeletre hajló lemezszegély (pontosabban nagyobb lemeztöredékek szegélye) már maga alá gyűrte és gyűri az óceáni lemezdarabot. Az alábukó kőzetlemez megolvadó anyagából táplálkozó vulkanizmus hozta létre az alábukás helyét jelölő óceáni árok mögött a gigantikus méretű szigetívet, a Szunda-szigeteket.
Az óceáni kőzetlemez évente átlagosan 6 centiméteres sebességgel mozog északkelet felé, azaz nagyjából ekkora "sáv" tűnik el évente a szárazföldi kőzetlemez alatt - természetesen az alábukó lemez nincs bevazelinezve, úgyhogy a folyamat gigantikus tömegű kőzettestek egymásnak feszülésében materializálódik, a feszültségek pedig rendszeresen a kőzettömegek törése illetve az emiatt bekövetkező kisebb-nagyobb földrengések révén oldódnak fel. Ezek közül a földrengések közül volt egy a tudósok által Szumátra-Andamán földrengésnek elkeresztelt 2004. december 26-i esemény. Persze nem mindennapi földmozgásról volt szó, a különböző mérések szerint 9,1-9,3-as magnitúdójú rengés (az 1960-as chilei és az 1964-es alaszkai után) a harmadik legerősebb azóta, hogy bő száz éve tudományos alapossággal mérik a földrengések jellemzőit. Az első három helyezett mindegyike úgynevezett "megathrust" földrengés volt azaz a lemezszegélyeken felhalmozódott feszültségek nyomán pattantak ki. Hogy méretükről fogalmunk legyen: a becslések szerint az 1906-2005 közötti földrengések összenergiájának közel felét adta ez a három földmozgás, a 2004-es földrengés részesedését 12% körülire becsülik - a felszabaduló energiát egy 26 megatonnás robbanással egyenértékűre teszik. (Ez kisebb, mint a hírhedt cár bomba ereje, és nagyjából a nyolcada mint ami 1883-ban a Krakatau robbanásakor elszabadult...)
Természetesen az ilyen erejű földrengésekkel igen komoly "változások" játszódnak le mind a felszínen, mind a felszín alatt - a 2004-es földrengés nyomán kifejezetten fantasztikusnak tűnő számokkal találkozhattunk az egyes tudósításokban illetve az eseménnyel foglalkozó Wikipédia cikkben: többek között arról olvashatunk, hogy a tengerfenék egy újonnan megnyíló 1600 kilométer hosszú törésvonal mentén mintegy 10-15 méterrel megemelkedett, és ez 30 köbkilométerrel csökkentette az Indiai-óceán térfogatát, miközben több helyen is gigantikus tenger alatti hegyomlásokra került sor - ami egyben meg is magyarázza miért követte a földrengést egy ennyire pusztító cunami. Ha viszont elolvasunk pár a részletekbe jobban belemenő tudományos értekezést a témáról, akkor már némileg növekvő bizonytalansággal találkozhatunk azzal kapcsolatban, hogy pontosan mi is történhetett 2004. december 26-án kora reggel mélyen a Szunda-árok alatt, majd pedig az elkövetkező órákban szerte az Indiai-óceánon.
A 2004-es földrengéshez köthető mozgások zónáját a hatalmas kiterjedésű zöld terület jelöli - (Forrás)
Szumátra szigetének északnyugati partjai előtt mintegy 100-150 kilométerrel a parttal párhuzamosan szigetcsoport húzódik - a szigetek ugyanúgy vulkáni eredetűek és ugyanúgy az Eurázsiai -(Burmai/Szunda-) kőzetlemezen vannak, mint a fősziget, de a lemezszegélyen uralkodó húzásos jellegű erőhatások miatt egy medence alakult ki köztük, amit jelenleg az óceán vize tölt ki. (Az óceáni lemezek szubdukciójánál ugyanis nem pusztán arról van szó, hogy a vékonyabb lemez a vastagabb alá "csúszik", ez a mozgás a felső lemezt is a szubdukciós zóna felé húzza - hogy hogyan, azt jól érzékelteti a 2004-es eseménysor.)
A szigetsortól délnyugatra húzódik a Szunda (vagy Jáva)-árok. Ahogy azt korábbi, a Mariana-árkot bemutató cikkünkben már kiveséztük, a hasonló árkok többnyire egyáltalán nem szakadékszerűek, alapvetően domb- és közepes hegyvidékekre jellemző formakinccsel rendelkeznek, mélyen fekvő aljzatuk sok esetben meglehetősen széles, hullámos felszínű síkság. Mindez a Szunda-árokban sincs másképp.
Az árok szerkezetileg nagyjából a következőképpen néz ki: a külső (óceán felőli) oldalon az árok nagyjából ott kezdődik, ahol az óceáni lemezdarab iránya megváltozik, azaz ahol "megkezdi" az alábukást. Nagyon leegyszerűsítve az árok másik oldalát a szárazföldi lemez adja. A kettő között viszont egy különleges terület helyezkedik el: az úgynevezett akkréciós ék, amely az alábukó kőzetlemezről "lesodródó" tengeri üledékrétegek, illetve a lejtőkön lecsúszó üledékanyag jellemzően kusza, deformált halmaza. Általában ez alkotja az árok hullámos felszínét, és van néhány különleges, de a témánk szempontjából nagyon is fontos tulajdonsága. Egyrészt kevésbé konszolidált rétegekről van szó, mint az árok két oldalán lévők, valamint rétegzettségük is eltér: a találkozó kőzetlemezek rétegrendje általában közel vízszintes, az akkréciós éké viszont ettől nagy mértékben különbözik: Szumátra északi részéhez közel például a szokásosnál is meredekebb. Szintén lényeges, hogy az akkréciós ék kőzetrétegeinek eltérő tulajdonságai miatt a mélyben létrejövő törések, vetők egy kicsit eltérően folytatódnak az ék anyagában: jellemzően kisebb dőlésszöggel haladnak a felszín felé - ez viszont azt is jelenti, hogy elég nagy kőzettömbök képesek elmozdulni mellettük. Az említett függőleges rétegzettség és a ferde vetők együttes jelenléte azt eredményezi, hogy ezen a területen nagyobb erőhatás következtében igen nagy kőzetblokkok igen gyors függőleges mozgásokra képesek - valószínűleg ez lehetett a 2004-es tragédia kulcsa.
Az akkréciós ék hozzávetőleges felépítése - (forrás)
Azon a bizonyos decemberi napon helyi idő szerint reggel 6:58-kor a Szumátra partjainál húzódó szigetlánc legészakabbi tagjától, Simeuluétől pár kilométerre északra, 30 kilométeres mélységben az alábukó lemez a felgyülemlett feszültségek hatására eltörhetett. Ez a történelem legnagyobb (megfigyelt) vetőképződését indította el: a lemez innen nagyjából északi irányba közel 1300 kilométer hosszan törött végig szinte felfoghatatlan sebességgel, két részletben, mintegy 6-7 perc alatt. A mintegy másfél másodperc alatt lezajló első törés a becslések szerint mintegy 10.000 km/órás sebességgel terjedt észak felé, a második már valamivel "lassabb" volt.
Az egyébként ferde szöget bezáró törés mentén az érintkező kőzetfelületek a fellépő erők hatására elmozdultak: horizontálisan egymás felé "ugrottak", vertikálisan pedig az egyik felfelé, a másik lefelé mozdult. Mindez természetesen mélyen a felszín alatt játszódott le, és a felszínre már korántsem ilyen szabályosan vetült ki: a már említett speciális ferde törésvonalak mentén viszont a tengerfeneket alkotó kőzettestek is törtek (persze jópár kilométerre az epicentrumtól), az akkréciós ék már említett tulajdonságai miatt meglehetősen könnyen és viszonylag meredek szögben: ennek következtében viszonylag vékony sávban, de nagy területen korábban nem tapasztalt gyorsasággal emelkedett meg a tengerfenék.(Erre vonatkozóan itt lehet egy jó animációt találni, ha a "larger versionra" kattintotok. Ahogy azt a Vajont-gát katasztrófájánál láthattuk: egy cunami intenzitását nem kizárólag a kilendülő víztömeg nagysága határozza meg, komoly szerepet játszik az, hogy mindez milyen gyorsan is következik be. Itt sajnos minden összejött ahhoz, hogy brutális katasztrófa következzen be: hosszú sávban a partokhoz közel, korábban nem látott gyorsasággal emelkedett meg a tengeraljzat, ami különösen pusztító hullámokat indított el egy 1300 km hosszú sávban.
A Szunda-árok és az akkréciós ék (wedge) keresztmetszete, a földrengés epicentrumától kicsit északra - számos törésvonal által átjárt területet láthatunk, a katasztrófa vélhetően az "Upper Thrust Fault" elnevezésű vetőhöz kapcsolódik - (Forrás)
De milyen mértékben deformálódott a tengerfenék illetve a környező szigetvilág? Az erről fellelhető információk ellentmondásosak, aminek részben az az oka, hogy az 1300 méteres törés mentén különböző értékeket mérhettek a tudósok: a vertikális elmozdulásra jellemzően 4-15 méteres értékeket adnak meg, a horizontális elmozdulás bizonyos helyeken elérhette a 10 métert (azaz a lemezek egymás felé mozgásának átlagos sebességét figyelembe véve, kb. 150 évnyi változás zajlott le pár másodperc alatt). Az Andamán-szigetek például 1,25 méterre mozdultak nyugat-délnyugati irányba és 1 méterrel süllyedtek meg. Ahogy már említettük az Indiai-óceán térfogata csökkent, ami a világtengerek szintjének mintegy 0,1 milliméteres növekedését okozta. Természetesen a tengerfenék domborzata nagy víz alatti földcsuszamlások révén is erősen módosult, kezdetben sokan ezeket vélték a pusztító cunami fő kiváltó okainak, azonban az újabb kutatások alapján ezek kevésbé voltak kiterjedtek, illetve hatásuk eltörpülhetett az akkréciós ék elmozduló kőzettömbjeinek hatása mellett.
A természeti katasztrófa nyomán kiemelkedett sziget - az eredeti méretét a növényzet kiterjedése érzékelteti - (Forrás)
A legalább 226 ezer áldozatot követelő 2004-es cunamit tehát egy gigantikus földrengés és a Szunda-árok északi szakaszának - az áldozatok szempontjából - szerencsétlen geológiai felépítése okozta, ráadásul ezen felül is nagyon szerencsétlen helyen következett be: a nagyjából keleti és nyugati irányba induló hullámok szinte az egész óceánon pusztíthattak, ráadásul pár perc alatt elérték Szumátra sűrűn lakott partvidékét, ahol még jól kiépített előrejelző rendszer megléte esetén sem lehetett volna időben riasztani a lakosságot. (A sors furcsa fintora, hogy a természeti katasztrófa a kipattanás helyén, Simeulue szigetén alig követelt áldozatot: a helyiek "népszokásaihoz" tartozott, hogy rengés esetén azonnal fel kell futni a dombokra - igaz volt erre pár percük, mert a kőzettömegek ferde törése miatt a cunami kiindulópontja nem a földrengés hipocentruma felett volt.)
Felmerülhet, hogy mi várható a jövőben? A témával foglalkozó tudósokat a 2004-es katasztrófa vizsgálata megerősítette abban, hogy elsősorban az akkréciós ékekben mutatkozó feszültségeket érdemes modellezni a komolyabb cunamik kialakulása szempontjából. (Erre csak ráerősített a 2011-es japán földrengés.) Az északnyugat-szumátraiak viszonyt lehetséges, hogy egyelőre megnyugodhatnak: az egymásnak feszülő kőzettömegek feszültségei vélhetően a környék egyéb nagy törésvonalaira helyeződtek át, melyek esetében kevésbé valószínű a kőzettömbök hasonlóan gyors és kiterjedt elmozdulása.
Felhasznált források:
- https://www.webcitation.org/5gsKIqvg4?url=http://wwz.ifremer.fr/drogm/content/download/36024/293289/file/2007EPSLSibuet.pdf
- http://cdn.intechopen.com/pdfs/13078/InTech-Major_tsunami_risks_from_splay_faulting.pdf
- http://www.tectonics.caltech.edu/outreach/highlights/sumatra/what.html
- https://earthobservatory.nasa.gov/images/5375/massive-earthquake-along-the-sunda-trench
- https://en.wikipedia.org/wiki/2004_Indian_Ocean_earthquake_and_tsunami
- https://www.degruyter.com/view/j/geo.2017.9.issue-1/geo-2017-0004/geo-2017-0004.xml?format=INT
