1. Litosfäär

Laamtektoonika peatükis rääkisime laamade nihkumisest üksteise suhtes. Kuna laamade mass on väga suur ja kokkupuutepind ei ole sile, ei toimu nihkumine sujuvalt. Vahevöös liikuv kuum kivimmass tirib laama edasi, aga hõõrdejõud hoiab seda paigal. Lõpuks läheb pinge liiga suureks, liitekoha kivimid purunevad ja laam nihkub edasi. Selle käigus vabaneb väga suur hulk energiat, mis levib seismiliste lainetena läbi kogu maakera ja paneb maapinna võnkuma. Sellist lühiajalist ja äkilist maapinna liikumist nimetatakse maavärinaks. Kivimitesse kogunenud pinge ei pruugi vabaneda ühekorraga, mõnikord vallandub see terve maavärinate seeriana. Esimesele maavärinale järgnenud liikumisi nimetatakse mõnikord ka järeltõugeteks.

Kohta maa sees, kust algab kivimite rebestumine, nimetatakse maavärina koldeks ehk fookuseks. Enamasti asub maavärina kolle kuni 60 km sügavusel maapinnast, kuid esinenud on ka 670 km sügavuse fookusega maavärinaid viide. Maapinnal otse kolde kohal asuvat paika nimetatakse maavärina keskmeks ehk epitsentriks.

Enamik maavärinaid toimub laamade servaaladel. Ookean-ookean tüüpi lahknemise piirkondades toimuvate maavärinate kolded on ainult paari kilomeetri sügavusel. Ka kahe mandrilaama põrkumisel tekivad valdavalt madala fookusega maavärinad. Nendel servaaladel, kus ühe laama serv sukeldub teise alla, on olukord kõige mitmekesisem ja esineb nii madala, keskmise kui sügava koldega maavärinaid.

Lisaks laamade liikumisele põhjustavad maavärinaid ka vulkanism, maalihked, koobaste sisse varisemine ja maakoort mõjutav inimtegevus (lõhkamistööd, puurimised, plahvatused jne).

Väiksemaid maavärinaid või põhjustada ka inimtegevus – lõhkamistööd ja isegi transpordivahendid.

Maavärina koldes tekib mitut tüüpi seismilisi laineid. Osad neist levivad maakera sisemuses (ruumilained), teised aga ainult maakera pinnal (pinnalained). Erinevad lained liiguvad maapinnas erineva kiirusega. Lisaks läbivad seismilised lained erineva kiirusega erinevaid materjale. Nii on seismiliste lainete levimist uurides võimalik tuvastada, millistest kihtidest maakera koosneb.

Seismilisi laineid mõõdetakse vastavate seadmetega - seismograafidega, mis on paigutatud tiheda võrguna (üle 150 jaama) üle maakera. Seismograafid registreerivad maapinna võnkumise ja selle põhjustanud seismilised lained seismogrammina, mille põhjal saab hinnata maavärina intensiivsust, asukohta, kolde sügavust jne.

Maavärinate tugevuse hindamisel kasutatakse peamiselt kahte skaalat: Mercalli ja Richteri skaalat.

Mercalli skaala töötas 1902. aastal välja Itaalia seismograaf Giuseppe Mercalli 1902. Skaala põhineb purustuste visuaalsel hindamisel 12-pallisel skaalal. Selle meetodi nõrk külg on, et seda ei saa kasutada igal pool. Kui antud alal hooneid ei ole, siis ei saa need ka puruneda. Samuti ei ole hooned igas paikkonnas ühesuguse kvaliteediga ehitatud ja sarnases seisukorras.

Richteri skaala võeti kasutusele 1935. aastal, kui USA seismoloog Charles Richter võttis maavärina võimsuse ühikuna kasutusele magnituudi. Maavärina võimsust arvutas ta maavärinas vallandunud energia hulga järgi. Richteri skaala on logaritmiline, s.t magnituudi muutusele ühe skaala astme võrra vastab 10-kordne maavärina võimsuse muutus. Näiteks 2-magnituudiline maavärin on 10 korda võimsam 1-magnituudilisest ja 3-magnituudiline lausa 100 korda võimsam. Vabaneva energia hulk erineb ühe magnituudi võrra erinevatel maavärinatel lausa 30 korda.

Võimsus (magnituudides) - tagajärjed

0-2 Inimene harilikult ei tunnegi

3 Vähesed inimesed tunnevad, eriti hoonetes sees

4 Tunneb enamik inimesi, lambid kõiguvad, hooneil kahjustusi pole

5 Praod (mõrad) seintes, küttelõõrides ja mujal, mööbel liigub

6 Nõrgemates seintes suured praod, nõrgemad korstnad kukkunud kokku

7 Nõrgemad hooned varisenud, tugevamates hoonetes praod.

8 ja rohkem Üldine ja täielik purustus

Maa väriseb pidevalt. Seismoloogide väitel toimub maailmas igal aastal üks-kaks 8-magnituudist, mõniteist 7-magnituudist, mõnisada 6-magnituudist ja mõni tuhat 5-magnituudist maavärinat. Väiksemaid maavärinaid leiab igal aastal aset veel kordades rohkem.

Maavärinate tagajärjed

Inimene tajub maavärinat, mille võimsus on vähemalt 2,5 magnituudi. Maavärin on purustav, kui selle võimsus on suurem kui viis magnituudi. Viimasel juhul esineb maapinna märgatav lainetuslik vibratsioon, tekkivad murrangulõhed ja nende tagajärjel maapinna nihked, mis võivad ulatuda kümne meetrini ja rohkemgi. Nõlvadel leiavad aset maalihked. Hooned varisevad kokku, elektri- ja gaasivõrgud purunevad – sellest võivad alguse saada tulekahjud. Järvedes ja teistes suletud veekogudes (ka basseinides) tekivad kuni mitmemeetrise amplituudiga veetaseme tõusud ja langused. Kui nihe toimub vertikaalsuunas ja merepõhjas, võib see tekitada tsunami. Nihe kõigutab tema kohal olevaid veemasse, sellest tekivad kümnete kilomeetrite pikkused lained, mis on avamerel nähtamatud. Lained võivad liikuda kuni 800 kilomeetrit tunnis, kuid meremehed peaaegu ei märkagi neid. Rannalähedasse madalamasse vette jõudes lained aeglustuvad ning muutuvad kordades kõrgemaks, isegi 15-40 m kõrguseks. Kaldale jõudes pühib selline laine enda teelt kõik, mis ette jääb.

Sumatra-Andamani maavärin

26. detsembril 2004. aastal toimus India ookeani põhjas Sumatra saare põhjaosast 160 km lääne pool maavärin, mille tugevuseks hinnati Richteri skaalal 9,1-9,3 magnituudi. Maavärina fookus asus merepinnast 30 km allpool. Maavärina põhjuseks oli India laama sukeldumine Euraasia laama alla ja selle käigus tekkinud ajutine haakumine (vt. laamtektoonika).

See oli läbi ajaloo võimsuselt kolmas seismograafiga registreeritud maavärin ja ühtlasi üks suurimate kahjudega loodusõnnetusi üldse. Laamade lahti murdumine kestis rekordiliselt kaua – 8,3-10 minutit. Selle tagajärjel tekkis 1300 km pikkune murrangulõhe. Kerkivad merepõhja osad tekitasid rea tsunamisid, mis kaldale jõudes olid kuni 30 m kõrged. Tsunamide tagajärjel hukkus hinnanguliselt 230 000-280 000 inimest 14 riigis. Kõige rohkem sai kannatada Aceh’i provints Indoneesias, mis asus epitsentrile kõige lähemal. Maavärin oli nii tugev, et raputas tervet maakera ja põhjustas omakorda maavärinaid teistes paikades.

Vasakul pildil on näha Indoneesia asule pärast tsunamit, parempoolsel kaardil on näha maavärina epitsentri asukoht ja lainete levimise suund. Kollasega on märgitud riigid, mida tsunami mõjutas.

Nagu vulkaanipursete puhul, püütakse ka maavärinaid ette ennustada, et vajadusel inimesed evakueerida. Selleks jälgitakse maavärinaohtlikes piirkondades nõrkade värinate dünaamikat, kivimite füüsikaliste omaduste ja maapinna kallakuse muutusi, loomade käitumist jne. Täiesti kindlat meetodit, millega suuri maavärinaid täpselt ette ennustada, kahjuks veel leitud pole.