Na svazích kalifornských a nevadských hor se povalují obrovské kameny v neuvěřitelných polohách. Stačí do nich strčit a skutálejí se dolů. Jak se tu však udržely, když právě Kalifornie a Nevada patří k seizmicky nejaktivnějším státům USA?
Pro existenci poházených balvanů existuje jen jedno vysvětlení. Od té doby, co jsou v rovnovážné poloze, v oblasti nemohlo dojít k tak silnému zemětřesení, které by je uvedlo do pohybu. „Stačí zjistit, jek dlouho se takto vystavují na odiv, a změřit sílu potřebnou k jejich převalení. Většinou na to stačí paže jednoho muže,“ vysvětluje geolog James Brune z Nevadské univerzity v Renu. „Z těchto dvou údajů pak můžete snadno určit, jak dlouho v dané oblasti neproběhl žádný silnější otřes. Podle rozložení balvanů se pak dá sestrojit velmi přesná mapa seismické aktivity za posledních několik stovek let, která bude neocenitelnou pomůckou pro předpovědi nebezpečných zemětřesení.“
Věda, nebo věštba?
Předpovědi zemětřesení nejsou ani v dnešní době nijak úspěšné a pohybují se na hranici dohadů. Přitom by včasné upozornění na otřesy leckdy mohlo zachránit tisíce životů. Až donedávna se seismologové opírali pouze o změny magnetického pole Země, výšky vodní hladiny ve studních nebo podivné chování různých zvířat.
Přestože dnes je pohyb zemských tektonických desek jako příčina zemětřesení brán s naprostou samozřejmostí, až do 60. let tomu tak nebylo. Tektonické zákonitosti tedy mohou seismologům jejich předpovědi zpřesňovat tedy pouze posledních 40 let. Od 60. let se také vedou záznamy o všech otřesech a čas a místo jejich výskytu slouží k vytyčení oblastí s vysokým rizikem výskytu častých ničivých otřesů. Na takových místech se například mohou stavět jen budovy se speciálními úpravami, které jim zaručí, že přežijí většinu špatných nálad Země. Týká se to zejména kalifornského pobřeží a jihovýchodní Aljašky.
Pomníky klidných míst
I přes mapu rizik zemětřesení a citlivé seismometry, má předpovídání otřesů do přesné vědy ještě hodně daleko. Příčinou je zejména fakt, že vědci nedokáží nashromážděným datům přičíst správný význam. „Jednou odchylka na seismometru v kombinaci s určitou seismickou historií daného místa může znamenat oprávněný poplach, podruhé velmi podobná kombinace nemusí být předzvěstí vůbec ničeho,“ krčí rameny Brune. „Jedním z hlavních faktorů nepřesnosti odhadů korelací je fakt, že se údaje o otřesech shromažďují teprve několik desítek let. To je z geologického hlediska jako mrknutí okem, co se dělo předtím, nemáme ani tušení.“
Jedním z hlavních cílu Bruna tedy je vytvořit mapu historie otřesů, která by dokázala obsáhnout několik desítek tisíc let. Na myšlenku využití balvanů, jako mezníků otřesů napříč historií, jej přivedl irský geolog z 19. století, Robert Mallet. Ten roku 1862 publikoval práci o neapolském zemětřesení z roku 1857 a zmiňoval se v ní i převrácených sochách a kamenných kvádrech jako ukazatelích směru šíření otřesů. Se svými kolegy pak v 90. letech minulého století vytvořil mapu 1000 balvanů „poházených“ po jižní Kalifornii a Nevadě.
10 000 let bez hnutí
Aby kameny měly nějakou vypovídací hodnotu, měly by splňovat několik kritérií. Musejí být například vyšší, než je jejich vlastní šířka, a nesmí být menší než myčka nádobí nebo větší než autobus. Na jejich místo je většinou „usadila“ voda prosakující do pukliny v hornině, která okolní kameny jednoduše odrolila, odnesla a ponechala takový balvan na pospas dalším živlům.
Důležitým krokem je určení doby, po kterou kámen trčí v současné poloze. Ta se určuje podle vrstviček různých usazenin, které se formují v tloušťce od 2,3 mikrometrů do 9,9 mikrometrů (tedy desetkrát slabší než tloušťka vlasu) každých 10 000 let. Svou váhu tu má také obsah některých izotopů (například chlór 36, hliník 26 nebo berylium 10), které se vytvářejí pod vlivem kosmického záření. Jejich množství tak může prozradit, jak dlouho je kámen tomuto záření vystaven, tedy jak dlouho se nachází v současné pozici. Měření ukázalo, že všechny balvany jsou ve své pozici minimálně 10 500 let a najdou se i kousky, které pamatují 30 000 let.
Na několikatunové balvany v rukavičkách
„Ač se to asi nezdá, nejvíc zabrat nám dalo měření síly, která je potřebná k vyvedení balvanů z rovnováhy,“ říká Brune. „Jako naschvál se nepovalují příliš blízko silnic, ale raději si vybírají odlehlá, těžko dostupná místa v poušti.“ Jeho tým tedy k rozhýbání kamenů nemohl použít vlečné lano připevněné k automobilu, ale musel si vystačit s navijáky a kotvami na upevňování cirkusových stanů. „Chtěli jsme přitom všechny kameny nechat v jejich původních poloze, aby mohly dál sloužit jako seismologické mezníky,“ popisuje Brune největší úskalí své práce. „Bylo tedy nanejvýš důležité postupovat velmi opatrně, abychom mohli rozhýbaný balvan vrátit zpět do jeho původní polohy. Stačí aby jedno lano bylo o trochu pružnější, než počítáte, a máte plné ruce práce ten kámen udržet na místě.“
Zemětřesení v laboratoři
Bruneův tým se proto po několika měřeních v terénu raději přesunul do laboratoře, kde mohl simulovat otřesy různě silných zemětřesení a zjistit tak, jak může na kameny působit. Posloužila jim k tomu obrovská ocelová deska a několik žulových a dřevěných kvádrů. „Občas to bylo i zábavnější než práce v terénu. „Když jsme například zkoušeli účinky zemětřesení o síle 7,6 stupně (takto silné zemětřesení postihlo Tchaj-wan v roce 1999), provádělo to s našimi kvádry neuvěřitelné věci. Až když člověk na vlastní oči vidí, jak ty otřesy pohazují s několikatunovými předměty jako s hračkami, uvědomí si, jakou mají sílu.“
Tyto pokusy mimo jiné ukázaly, že kameny častěji neodolají otřesům s nižší frekvencí. Prudké krátkovlnné chvění je sice rozvibruje, ale málokdy povalí.
Když se pak veškerá data převedla do mapy rizik zemětřesení, ukázalo se, že kameny skutečně slouží jako jakési pomníky míst, kterým se skutečně nebezpečné otřesy po tisíce lety vyhýbaly.
Konec do 10 000 let
V žádném případě to však neznamená, že se jedná o bezpečná místa. „To jsme naším výzkumem ani neměli v úmyslu dokázat. Podle seismologických modelů, by se většina z našich kamenů měla s největší pravděpodobností převalit v průběhu příštích 10 000 let,“ dodává Brune. Kameny však poskytly údaje důležité pro rozšíření mapy proběhlých zemětřesení o několik tisíc let do minulosti. Díky tomu mohou seismologové zpřesnit své pravděpodobnostní modely založené na posunu tektonických desek a s větší přesností předpovídat příchod dalších zemětřesení.
„Ačkoli Bruneův systém má dost slabých míst, jeho výsledky jsou důležitým střípkem do mozaiky mapování otřesů,“ říká geofyzik Dan O’Connel z Amerického úřadu pro zhodnocení pozemků. „Jeho poznatky už v nejbližší době napomohou při rozhodování, kde vystavět nemocnice nebo budovy vhodné jako krizová centra v případě přírodních katastrof. Asi by nám moc nepomohlo, kdyby v případě zemětřesení stála hlavní nemocnice přímo nad epicentrem a zřítila se jako první.“
Práce Bruneova týmu je teprve v počátcích, čeká na ně zkompletování přes 2000 dílčích map, které poslouží pro sestavení předpovědní mapy pro celé kalifornské pobřeží. „Neznám jiné místo, pro které by předpověď, kdy a kde dojde k opravdu velkému otřesu, byla cennější informací,“ tvrdí Brune.
V těsném sousedství pekla
V Kalifornii je zemětřesení téměř na denním pořádku, zvláště San Francisco si seizmickou aktivitu užívá plnými doušky. K otřesům silnějším než 5 stupňů Richterovy škály za posledních 200 let, v tomto státě došlo v několika desítkách případů (poslední byl zaznamenán na severním pobřeží letos 9. května), a ty nejsilnější z nich tu zanechaly nesmazatelné stopy.
Kdy: červen 1838
Kde: San Francisco
Magnituda: 6,8
Historie San Francisca je už od jeho počátku spojena s mohutnými otřesy Země. Už 60 let po jeho založení (město bylo založeno roku 1776), jej postihlo silné zemětřesení, které zapříčinila seismická porucha v sanandreaském zlomu. Geologové předpokládají, že její následky dokonce způsobily i ničivé zemětřesení z roku 1906, při kterém byla požárem zničena velká část města.
Kdy: 8. 10. 1865
Kde: pohoří Santa Cruz
Magnituda: 6,5
Zemětřesení zasáhlo několik měst v kalifornských horách. Materiální škody byly tehdy vyčísleny na 500 000 dolarů (přes sto milionů dnešních dolarů). Otřesy zasáhly i San Francisco, kde poškodily několik budov (včetně radnice) a způsobily 2,5 cm širokou puklinu na jedné z hlavních ulic (Howard Street).
Kdy: 21. 10. 1868
Kde: San Francisco
Magnituda: 6,8
Toto zemětřesení zasáhlo velmi hustě obydlenou oblast a vyžádalo si 30 obětí. V tehdejší měně se škody vyšplhaly na 350 000 dolarů, což odpovídá několika desítkám milionů dnešních dolarů. Horizontální posun tektonické desky podél sanandreaského zlomu činil kolem dvou metrů.
Kdy: 18. 4. 1906
Kde: San Francisco
Magnituda: 7,8
Jedno z nejničivějších zemětřesení historie Spojených států. Otřesy a následný požár si vyžádaly 3000 obětí a materiální škody byly vyčísleny na 530 milionů tehdejších dolarů. Větší část města byla doslova srovnána se zemí. Hlavní otřesy trvaly kolem tří minut a jejich odezva byla cítit až v Austrálii. Zemětřesení postihlo oblast velkou přibližně 970 000 kilometrů čtverečních (Česká republika by se do ní vešla dvanáctkrát), vzniklá trhlina dosáhla rekordní délky 430 km a největší posun země činil 3,5 m.
Kdy: 21. 7. 1952
Kde: Kern County
Magnituda: 7,3
Zemětřesení, které od sanfranciské katastrofy v roce 1906 natropilo v USA nejvíce škod. Vyžádalo si 13 obětí a stálo 60 milionů dolarů. Bylo tak silné, že se v zemi tvořily trhliny až 30 cm široké, 60 cm hluboké a 300 m dlouhé. Zemětřesení mělo o měsíc později slabší dozvuky o magnitudě 5,8 stupně, při nichž zahynuli další dva lidé.
Kdy: 9. 2. 1971
Kde: San Fernando
Magnituda: 6,6
Hlavní otřesy trvaly přes minutu, vyžádaly si 65 obětí a materiální škody ve výši 65 milionů dolarů. Zemětřesení bez okolků zbořilo i budovy v Olive View Hospital, které byly konstruovány tak, aby mu odolaly.
Kdy: 8. 11. 1980
Kde: Pobřeží Humboldt County
Magnituda: 7,2
Velmi silné zemětřesení naštěstí z větší části zasáhlo nezastavěnou oblast, a tak zranilo jen dva lidi a nadělalo materiální škody za dva miliony dolarů.
Kdy: 18. 10. 1989
Kde: Pohoří Santa Cruz
Magnituda: 6,9
Ničivé otřesy si vyžádaly 63 obětí a materiální škody ve výši 6 miliard dolarů. Jednalo se o největší zemětřesení sanandreaského zlomu od roku 1906. Největší škody nadělalo v San Franciscu, kde kromě jiného zničilo železobetonový most přes záliv. Kromě něj poničilo dalších 80 mostů a deset z nich muselo být pro značné poškození zavřeno.
Kdy: 25. 4. 19992
Kde: Mys Mendocino
Magnituda: 7,2
Nejsilnější otřes následoval druhý den o síle 6,5 a 6,7 stupně (ten byl následován několika slabšími otřesy, které nicméně nezpůsobily žádnou větší škodu). Nikdo naštěstí nepřišel o život, zemětřesení však způsobilo škodu ve výši 66 milionů dolarů a vyvolalo metrovou tsunami.
Jak předvídat chvění země
Přestože spolehlivě předpovídat zemětřesení současná věda zatím příliš nedokáže, seismologové využívají několika změn provázejících tektonických desek. Jedním z nejdéle známých průvodních příznaků blížícího se zemětřesení jsou změny výšky hladiny spodní vody (tedy vody ve studni) zapříčiněné posunem hornin a změnou magnetického pole. Také změněné chování zvířat je známé velmi dlouho. Například myši se chovají dezorientovaně, psi a velcí býložravci jsou velmi nervózní. Vědci to vysvětlují vnímavosti zvířat ke změnám magnetického pole a schopností zaznamenat ultrazvukové vlny. Posledním hitem čínských seismologů je dokonce zřízení laboratoře přímo v zoo. Jejím úkolem je sledovat vybraná zvířata a z jejich chování vyčíst blížící se nebezpečí.
Do určité míry lze zemětřesení předpovědět i podle místa výskytu a síly již proběhlých otřesů. Pohyb tektonických desek je neměnný. Pokaždé se určitou dobu zvyšuje tlak, který se následně uvolní při zemětřesení. Nicméně geologové by museli znát přesnou historii otřesů několik století do historie, aby tato metoda byla dostatečně přesná a takto získané předpovědi bylo možné využít například pro nákladnou evakuaci velkých měst.
