1. Lurraren oinarri fisikoak
Lurrazaleko prozesu geologiko nagusiak Lurraren barnean jatorria duten prozesuen bitartez
gobernatuta daude. Beraz, azaleko ezaugarri geologikoen zergatia ezagutzeko jakin-mina
izanez gero, halabeharrez Lurraren bihotza aztertu beharra dago. Baina gizakiak Lurra era
zuzenean aztertzeko duen aukera azaleko 15 km-etara mugatuta dago, orain arte behin-
tzat ezin izan delako zundaketa sakonagorik egin. Beraz, nola ezagut daiteke batez beste
6.371 km-ko erradioa duen Lurraren barne-eremua?
Lurreko eremu sakonei buruz gaur egun dakiguna ikerketa-metodo ez-zuzenen
bitartez lortu ahal izan da: uhin sismikoen analisien bitartez eta Lurreko magnetismoaren
eta grabitatearen ezaugarriak aztertuz, batez ere. Gai honetan, Lurra bere osotasunean
ikertzeko eta Lurreko eremu ezkutuak ezagutzeko ahalmena ematen diguten metodoen
oinarri fisikoak aztertuko dira. Helburu horren atzetik, XX. mendean zehar geologoek eta
fisikoek indarrak batu eta Geofisika deritzon zientzia-esparrua sortu zuten.
1.1. UHIN SISMIKOAK
Uhin sismikoak lurrikara, leherketa edo antzeko gertakizunen bitartez sortzen dira, beraz,
naturalak edo gizakiak eragindakoak izan daitezke. Indar handiko uhin-iturrietatik
(lurrikara bortitzetatik, leherketa nuklearretatik) sortutako uhinak planeta mailako ikerketak
egiteko erabiltzen dira, eskala txikiagoko uhin-iturriak (leherketak, bibrazioak), berriz,
azaleko egitura zehatzagoak ikertzeko erabili ohi dira. Gizakiak eragindako leherketetan
ikerketen zehaztasun-maila handiagoa da, leherketa non eta noiz gertatuko den aurretik
finka daitekeelako. Uhin sismikoek Lurrean zehar bidaiatzeko gaitasuna dute eta geofisi-
koek, giza gorputzaren barne-anatomia aztertzeko X izpiak erabiltzen diren bezala, Lurra-
ren barnea azagutzeko erabiltzen dituzte. Uhin sismikoak ikertzeko beharrezkoa da Lurraren
barne-esfortzuak nola aldatzen diren ulertzea eta uhinen propagazio-ezaugarriak ezagutzea.
Oro har, uhinak, eta uhin sismikoak barne, ezaugarri bereizgarrien bidez identifika-
tzen dira. Uhinen uhin-luzera perturbazio-egoera edo fase berean dauden bi puntuen arteko
distantzia da. Maiztasuna uhinak perturbazio oso bat betetzeko behar duen denbora da, eta
anplitudeak perturbazioaren balio maximoa adierazten du (1.1. irudia). Uhinaren abiadura
uhin-luzeraren eta maiztasunaren arteko zatiketaz lortzen da. Uhin sismikoen abiadura
zeharkatutako materialei dagozkien bi ezaugarrien menpe dago: dentsitatea eta elastiko-
tasuna.
1.1. irudia. Uhin sismikoaren altuerari anplitudea deritzo. Uhin-luzera gailur, haran edo
uhinaren kokapen bereko beste edozein bi punturen arteko distantzia da. Maiztasuna
segundoro gertatzen diren oszilazioak dira.
1.1.1. Dentsitatea
Arroken dentsitatea handitu egiten da sakonerarekin, Lurraren barneko presio-gehi-
kuntzaren ondorioz. Presio-gehikuntzaren aurrean arroken bolumena gutxitu egiten da eta
arroken masak ez du aldaketarik jasaten; azken finean, dentsitatea masaren eta bolu-
menaren arteko zatiketa denez, dentsitatea sakonerarekin handituz doa.
Mantuko materialek jasaten duten presio ezberdinarengatik azaltzen dira, adibidez,
goi-mantuko (3,3 g/cm3) eta nukleoaren gaineko mantuko (5,5 g/cm3) dentsitateak (1.2.
irudia). Aldiz, mantuaren eta nukleoaren (10 g/cm3) arteko dentsitate-aldaketa nabarmena
azaltzeko bi eremuen arteko konposizio-ezaugarriak erabili behar dira: mantuan arroka
silikatatuak dira nagusi eta nukleoan burdinadun arrokak. Azkenik, nukleoaren barne-
eremuetarako ondorioztatu den dentsitatea 13 g/cm3 dela aipatu behar da.
Beste alde batetik, arrokak berotzen direnean handitu egiten dira eta, ondorioz,
arroken dentsitatea gutxitu egiten da. Arroken tenperatura sakonerarekin handitu egiten da,
eta Lurraren barneko arrokek tenperatura-gehikuntza baten eragina soilik jasanez gero,
dentsitatea sakonerarekin gutxitu egingo litzateke. Baina arrokek presio-gehikuntza bat ere
pairatzen dute eta, ikusi denez, presioak tenperaturaren aurkako eragina du dentsitatean.
Beraz, Lurraren barnean sakonerarekin arroken dentsitatea handitu egiten denez, onartu
beharra dago presioaren eragina tenperaturarena baino nabarmenagoa dela.
Lurraren barneko materialen dentsitatea, batez ere, presioaren eta tenperaturaren
menpe dago, baina arrokaren izaerak ere nolabaiteko eragina du. Lurrazaleko arroken
artean, adibidez, arroka sedimentarioek dentsitate baxuena erakusten dute (2,0 g/cm3).
Aldiz, lurrazaleko arroka igneoek 2,7 g/cm3 inguruko dentsitatea izaten dute. Arroka
sedimentarioen dentsitate baxua gasez, urez edo beste fluidoren batez betetako pikorren
arteko hutsuneen ondorioa da.
Anplitudea
Uhin-luzera
Uhinsismikoa
14 Plaka-tektonika: Lurraren funtzionamendua ulertzeko teoria
1.2. irudia. Lurrak sakonerarekin erakusten dituen dentsitate-aldaketak. Lurraren barnean
bat-bateko dentsitate-aldaketak lurrazalaren oinaldean, mantuko fase-trantsizioetan,
mantu-nukleo mugan eta barne-nukleoaren mugan kokatzen dira.
1.1.2. Elastikotasuna
Gomazko jostailuak deformatu egiten dira beraien gainean indarra eginez gero, baina
indarra desagertzean beren jatorrizko eitea berreskuratzen dute. Ezaugarri horri elastikota-
suna deritzo. Aldiz, indar beraren eraginpean buztina jarriz gero, horrek ez du bere
jatorrizko egoera berreskuratzeko ahalmenik. Gorputz ez-elastiko edo plastikoa litzateke.
Arrokak, goma bezala, elastikoak dira, baina batean edo bestean deformazio-maila
bera lortzeko, argi dago, ez dela indar berdina egin behar. Horrela, beharrezkoa da indar kon-
kretuen aurrean gorputz baten elastikotasuna neurtzen duen materia-ezaugarria definitzea.
Esfortzu-portzentajearen eta esfortzu horrek eragindako deformazioaren arteko
erlazioari elastikotasun-modulua deritzo. Modulua da kanpo-estimulu batekiko materialek
duten erantzunaren neurria. Adibidez, belaki baten elastikotasun-modulua belakiaren gainean
eragindako indar-proportzioaren eta indar horrek belakian sortutako eite-aldaketaren arteko
6.0005.0004.0003.0002.0001.000
Sakonera (km)
6.371
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
01.0002.0003.0004.0005.0006.000
6.371
Erradioa (km)
Barne-
nukleoa
Kanpo-
nukleoa
Mantua
Fase-
trantsizioak
Lurrazala
Barne-
nukleoa
Kanpo-
nukleoa
Mantua
Lurrazala
410 km-ko
fase-trantsizioa
660 km-ko
fase-trantsizioa
Lurraren oinarri fisikoak 15
erlazioa litzateke. Zizaila sinplearen bitartez sortutako deformazioa deskribatzen duen
modulua zizaila-modulua da, eta zizaila pururaren bitartez sortutakoa deskribatzen duena,
masa-modulua.
Arroken elastikotasun-modulua arroken konposizioaren eta fabrikaren menpe dagoen
ezaugarria da; beraz, arroka osatzen duten mineral-moten eta mineralen arteko lotura-
moten menpe dago. Arroken elastikotasun-modulua ezagutzeko arrokak esfortzu (esfortzua
gorputz baten gainean azalera-unitatearekiko egiten den indarra da) ezagunaren eraginpean
jarri eta arroken eite-aldaketak neurtzen dira.
Dentsitatea bezala, elastikotasun-modulua ere presioarekin handitu baina tenperatura-
rekin gutxitu egiten da. Lurraren barnean presioaren eragina nabarmenagoa denez, elastiko-
tasun-modulua sakonerarekin handitu egiten da.
Beraz, Lurraren barneko uhin sismikoen abiadura zeharkatutako eremuen elastiko-
tasun-moduluaren eta dentsitatearen menpe dago. Abiadura ondorengo ekuazioaren arabera
aldatzen da:
Abiadura = elastikotasun-modulua/dentsitatea
1.1.3. Uhin-motak
Lurrikarak lurrazaleko eremu jakinetan sortutako bat-bateko mugimenduen ondorioa
dira. Lurrikarek sortutako inguru fisikoaren bibrazioak uhinen zabalkuntza sortzen du, ur
geldoaren gainean harri bat jaurtikitakoan sortzen diren uhinen propagazioarekin pareka
daitekeena.
Lurrikarak Lurraren azalean baino ez dira gertatzen, gehienak azaleko 70-100 km-
tan, askoz urriagoak dira 100-700 km-ko sakonera bitartekoak. Sakonera handiagoetako
baldintza fisikoek bat-bateko lur-mugimenduak eragozten dituzte. Lurrikaren sorrera-
eremuari fokua edo hipozentroa deritzo, eta fokuaren bertikalean kokatutako lurrazaleko
puntuari, hau da, uhinek ukitzen duten azaleko lehenengo puntuari, epizentro (1.3. irudia).
1.3. irudia. Leherketa baten ondorengo aurreuhina norabide guztietan zabaltzen da.
Aurre-uhinak eratzen du hedatzen den energiaren kanpo-estalkia. Pultsu sismikoa da
aurreuhinaren ostean neurtzen den energiaren pilaketa.
Aurreuhina
Izpia
Pultsu
sismikoa
Izpia
Izpia
Leherketa
Fokua
Epizentroa
16 Plaka-tektonika: Lurraren funtzionamendua ulertzeko teoria
Fokuan bi uhin-mota sortzen dira: konpresio-uhinak eta distortsio-uhinak. Bakoitzak
berezko mugimendu eta abiadura erakusten du (1.4. irudia). Konpresio-uhinek uhin-pro-
pagazioaren norabidearekiko paraleloa den oszilazioa eragiten dute materiaren partikuletan
eta azkarragoak dira; ondorioz, sumatzen diren lehenengoak direnez, uhin primarioak (edo
P uhinak) izendatzen dira ere. Aldiz, distortsio-uhinek uhinaren bidaia-norabidearekiko
elkarzuta den mugimendu oszilakorra eragiten dute materiaren partikuletan eta motelagoak
dira; ondorioz, beranduago sumatzen direnez, uhin sekundarioak (edo S uhinak) deritze.
Bai P uhinak eta bai S uhinak gorputz-uhin izenaz ezagutzen dira, fokuan sortu ondoren,
Lur osoan zehar bidaiatzeko ahalmena dutelako.
1.4. irudia. P uhinen, S uhinen eta azalera-uhinen (Love uhinen eta Rayleigh uhinen)
mugimenduaren izaera eta zeharkatutako materialetan eragiten duten deformazioa.
P uhinek eta S uhinek eragindako partikulen mugimendua Lurrean zehar transmititzen
denez gorputz-uhinak direla esaten da; aldiz, Love uhinen eta Rayleigh uhinen eragina
sakonerarekin desagertu egiten denez, azalera-uhintzat hartzen dira.
konpresioak
dilatazioak
partikulen
mugimendu-norabidea
P uhinak
S uhinak
Love uhinak
Rayleigh uhinak
partikulen
mugimendu-norabidea
uhin-luzera
Anplitude bikoitza
Lurraren oinarri fisikoak 17
Azalera-uhinak, aldiz, ez dira berehala sortzen lurrikararen ondoren. Horiek eratzeko
beharrezkoa da gorputz-uhinak (P uhinak eta S uhinak) Lurraren azalera angelu handia-
rekin iristea. Lurraren azaleko dentsitate-aldaketa nabarmenaren ondorioz, azalera-uhinek
oso anplitude handia izan dezakete, zeren bidaiatzeko Lurraren barnean gorputz-uhinek
behar dutena baino askoz ere energia txikiagoa behar baitute. Azalera-uhinek hiru dimen-
tsioko mugimenduarengatik eta anplitude handiarengatik gorputz-uhinek baino indar
suntzitzaile nabarmenagoa erakusten dute. Maiztasun txikia eta abiadura motela dira
azalera-uhinen beste ezaugarri batzuk, eta, ondorioz, gizakien eraikuntzak alde batera eta
bestera kulunkatzen dituzte zenbait segundotan edo zenbait minututan, apurtzeko aukerak
denborarekin handitu egiten direlarik. Azaleko-uhinak mugimenduaren arabera bi motatan
bereizten dira: Rayleigh uhinak eta Love uhinak (1.4. irudia).
P uhinek zein S uhinek Lur barnean zehar bidaiatzen dutenez, argi dago dentsitate
bereko materialak zeharkatzen dituztela. P uhinek inguruko bolumen- eta eite-aldaketa
sorrarazten duten bitartean, S uhinek eite-aldaketa baino ez dute eragiten. Hortaz, P uhinek
sortutako deformazioa handiagoa da, eta ondorioz, arroka gehienek P uhinekiko erakusten
duten elastikotasun-modulua S uhinekiko dutena baino 3 aldiz handiagoa da. Uhin
sismikoen abiadura-ekuazioa erabiliz, P uhinak S uhinak baino 2,7 aldiz azkarragoak direla
neur daiteke. Era berean, azalera-uhinen abiadura 0,9 aldiz S uhinena da, eta ondorioz,
sismogrametan S uhinak erregistratu eta berehala agertzen dira.
Lurraren barneko arroketan zehar uhin sismikoek duten abiadura kalkulatzeko
ikertzaileek arroken dentsitate- eta elastikotasun-moduluak neurtzen dituzte laborategian.
Arrokak Lurraren barnean egon daitezkeen presio eta tenperatura altuen eraginpean jarriz,
jasaten dituzten dentsitate- eta modulu-aldaketak neurtzen dira. Era horretan, arroka
ezberdinetan neurtutako laborategi-abiadurak benetako lurrikaren uhin sismikoen abiadu-
rekin erkatuz, Lur barneko arroka-mota, dentsitate eta elastikotasun-moduluei buruzko
ereduak sor daitezke.
1.1.4. Lurrikarak ezaugarritzeko erabiltzen diren parametroak
Gizakiek sumatzeko beste indarra izan duen lurrikara bat gertatzean, herritarrek zein
informazio-banatzaileek mugimendua eragin duen lurrikarari buruzko informazioa
eskatzen dute. Normalean, eta batez ere ulerterrazagoak direlako, lurrikararen kokapena eta
horrek izan duen indarra dira gehien zabaltzen diren datuak, sorturiko kalteekin batera
noski. Hala ere, geologoaren ikuspegitik oso interesgarria litzateke lurrikara sortu duen
mekanismoa zein izan den ezagutzea. Beraz, kokapena, magnitudea eta mekanismoa izan
daitezke lurrikarak ezaugarritzeko behar diren parametro nagusiak.
Parametro horiek guztiak sismografoetara heldutako informazioa zehaztasunez
ikertuz lor daitezke. Sismografoa lurrikaren eraginez sortutako uhinak erregistratzeko
erabiltzen den tresna da, eta sismogramak sismografoek eskainitako uhin-mugimenduaren
adierazpen grafikoak (1.5. irudia).
18 Plaka-tektonika: Lurraren funtzionamendua ulertzeko teoria
1.5. irudia. Sismograma sismometroak neurtutako lur-mugimenduaren irudia da.
Sismograma honek lurrikara baten P uhinen, S uhinen eta azaleko-uhinen
bidaia-denborak erakusten ditu.
1.1.4.1. Lurrikaren kokapena
Lurrikarak zehaztasun osoz kokatzeko bi dira beharrezko parametroak: epizentroaren
kokapena eta fokuaren sakonera.
Epizentroa kokatzeko uhin sismikoen arteko abiadura-ezberditasunak erabiltzen dira.
P uhinek eta S uhinek sismografo batera heltzeko behar duten denbora fokutik sismografora
dagoen distantziaren menpe dago. Sakonera batean eragindako leherketa nuklear
kontrolatuak sismografotik distantzia ezagunera probokatu direnez, uhin-mota ezberdinen
arteko distantzia-denbora erlazioa zehazki finkatzeko erabili izan dira. Beraz, lurrikara
baten kokapena zehazteko sismologoek sismogrametan nabarmena den P uhinen eta S
uhinen arteko heltze-denbora tartea neurtzen dute. Ondoren, taula edo grafiko estandarrak
erabiliz, zuzenean lor daiteke epizentroaren eta sismografoaren arteko distantzia (1.6.
irudia). Hiru sismografo edo gehiagoren datuak bilduz, epizentroa arazorik gabe koka
daiteke. Irudiko hiru zirkuluek puntu bakarrean elkar zeharkatuko lukete fokua azaletik
gertu kokatuta balego. Aldiz, sakonago kokatuta egonez gero, zirkuluek epizentroaren in-
guruan hiruki bat osatuko lukete, zeinaren tamaina lurrikararen sakonerarekiko propor-
tzionala baita.
Lurrikarak lurraren azaletik eta 700 km-ko sakonera bitartean gerta daitezke. Helburu
zientifikoarekin tarte hau hiru geruzatan banatzeko joera dago: 0 eta 70 km artean
lurrikarak azalekoak dira; 70 eta 300 km artekoak bitartekoak; eta 300 eta 700 km
bitartekoak lurrikara sakonen geruzan biltzen dira. 70 km-tik behera gertatutako lurrikara
guztiak mantuan barneratzen ari diren litosfera-ezpalei lotuta daude. Sismogrametan
sakoneko lurrikarak oso nabarmenak dira sortzen dituzten azaleko-uhinak oso anplitude
txikikoak direlako eta P uhinen eta S uhinen irudia zeharo arrunta delako.
Azalera-uhinakS uhinakP uhinak
Minutuak
Lurraren oinarri fisikoak 19
1.6. irudia. Lurrikara baten epizentroa kokatzeko erabiltzen den teknika.
P uhinen eta S uhinen arteko denbora-tartea erabiliz, zuzenean sismografoaren
eta epizentroaren arteko distantzia lor daiteke.
5.600 km
1.500 km
Epizentroa
C
B
A
8.600 km
Fokua
Epizentroa
B sismografoa
C sismografoa
A sismografoa
1 2
3
4 5 6
7
8
2.000 4.000 6.000 8.000 10.000
Epizentroarekiko distantzia (km)
5
10
15
20
25
S uhina
P uhina
11 minutuko
tartea
8 minutuko
tartea
3 minutuko tartea
A
sismograma
B
sismograma
C
sismograma
20 Plaka-tektonika: Lurraren funtzionamendua ulertzeko teoria
Foku edo hipozentroaren sakonera zehazteko biderik zuzenena sismogramen
sakoneko fasea (pP) deritzona finkatzea da. Sakoneko fasea (pP) fokutik erlatiboki gertu
dagoen Lurraren azaleko puntu batean islatutako P uhina da (1.7. irudia). Lurrikaratik tarte
batera kokatutako sismografoetara pP uhinak P uhinen ondoren heltzen dira, denbora-epea
distantziarekin gutxi aldatzen da eta sakonerarekin, aldiz, nabarmen. Denbora-epe hauetan
(pP-P) oinarritzen dira fokuaren sakonera kalkulatzeko erabilitako taulak. Beraz, pP-P
denbora-tarteak eta epizentrotik sismografoetara dagoen distantzia erabiliz lurrikaren
sakonera neur daiteke. Neurketak askoz ere fidagarriagoak dira sakoneko lurrikarentzat
azalekoentzat baino. Gaur egun, epizentroaren kokapena zein fokuaren sakonera zehazteko
sistemak informatizatuta daude eta sismografo ugarietatik igorritako informazioa bilduz eta
tratatuz, datuak era egokienean azaltzen dituzten kokapena eta sakonera lortzen dira.
1.7. irudia. Fokuaren sakonera ondorioztatzeko erabiltzen diren uhinek egindako
bidaia sismografoetara heldu aurretik.
1.1.4.2. Lurrikaren magnitudea
Lurrikara baten magnitudea bere tamaina edo indarraren neurria da. Lurrikaren
tamaina neurtzeko erabiltzen den eskala ezagunena, zalantzarik gabe, Richter-en
magnitude-eskala da. Lurrikara baten magnitudeak ez du harreman zuzenik haren eragin
suntsitzailearekin. Herri edo hiri hurbilenetik 2.000 km-ra kokatutako 8 magnitudeko
lurrikara batek ez du segur aski hildakorik edo kalte ekonomiko handirik sortuko, baina
aldiz, hiri handi batetik gertu sortutako 6 magnitudeko beste batek kalte izugarriak sor
ditzake. Lurrikaren magnitudea ezaugarri fisiko moduan neurtu beharrean, horren ondorioz
sortutako kalteak neurtzen dituen eskala ere erabiltzen da sarritan, aldatutako Mercalli-ren
intentsitate-eskala. Hala ere, sismologoek lurrikararen jatorrian oinarritutako eskala
erabiltzen dute, momentu-magnitudearen eskala, eta ez horren ondorio den lurraren
mugimenduaren zenbatekoan edo eragindako kalteetan oinarrituta dagoena.
Richter-en magnitude-eskala. 1935ean Charles Richter Kaliforniako sismologoak
lurrikarak neurtzeko eredu sinplea proposatu zuen. Richter-en magnitude-eskala sismo-
grama batean neurtutako uhin handieneko anplitudearen logaritmoarekiko proportzionala
da. Sismogramak epizentrotik 100 km-ra kokatuta egon behar du eta, hasiera batean,
Wood-Anderson motako sismografoak sortua izan behar zuen. Egun, azaleko uhinak zein
gorputz-uhinak erabil daitezke, distantzia estandarrera kokatuta ez dauden sismogra-
foetarako distantzia-zuzenketak egiten dira, eta beste motako sismografoak kalibratuta
daude zuzenean Richter-en magnitude-eskala neurtu ahal izateko. Oro har, lurrikaren
magnitudeak Richter-en eskalan 0 eta 9 artekoak dira.
Richter-en magnitude-eskala logaritmikoa da, hau da, eskala honetan magnitudeak
puntu bat irabazten duenean uhinaren anplitudea 10 aldiz handiagoa izan dela adierazten
fokua
epizentroa
p
P
P izpia
pP izpia
sismografoa
Lurraren oinarri fisikoak 21
du. Horrek askatutako energiaren kopurua 30 aldiz handiagoa izan dela suposatzen du.
Richter-en eskalan 7 magnitudeko lurrikarak 6 magnitudeko batek baino 10 aldiz
handiagoa izango den lurraren azaleko bibrazioa eragingo du. Munduan sortutako leherketa
nuklear kontrolatu indartsuenak eragindako uhin sismikoak 6,5 magnitudeko lurrikarak
sortutakoaren parekoak izan ziren.
Aldatutako Mercalli-ren intentsitate-eskala. Lurrikaren intentsitatea neurtzeko histo-
rikoki erabili izan den beste parametro bat da lurrikarek eraikinetan sortutako triskantzak
eta lurralde populatuetako gizakiengan duen eragina neurtzen dituena. Beraz, magnitude
edo parametro fisikoetan oinarritu beharrean, eragindako suntsipenean oinarritutako eskala
kualitatiboa denez, baldintza askoren eraginpean dago: epizentrotik dagoen distantzia,
eraikinen sendotasuna, eraikinak oinarrituta dauden lur edo arroken izaera, etab.
Eskala hau Richter-en eskala baino zaharragoa da eta Giuseppe Mercalli sismologo
italiarrak sortu zuen 1902an. Harrezkero zenbait aldaketa jasan ditu, baldintza moder-
noetara egokitzeko ahaleginetan. Eskala honetan intentsitate-neurketak zenbaki erroma-
tarretan adierazten dira I-etik XII-ra. XII-ko intentsitatea suntsipen orokorrari dagokio, VI-
koa edozeinek nabari dezake eta gauzen mugimendua eragiten du, eta I-koa inork naba-
ritzen ez dituen mugimendu sismikoei dagokie (1.8. irudia). Adibide gisa, 1906. urtean San
Frantziskok pairatutako lurrikarari dagokion intentsitatea XI-koa da.
Momentu-magnitudearen eskala. Richter-en eskala ez da fidagarria indar handiko
lurrikaren kasuan (> 7), hortik aurrera uhinen anplitude maximoa ez delako sistematikoki
handitzen lurrikararen indarrarekin. Lurrikara indartsu hauek indar txikiagoko lurrikaren
serieak bezala islatzen dira sismogrametan, denboran gehiago luzatzen dira baina
anplitudeak ez dira handitzen. Arazoa konpontzearren sismologoek magnitude-eskala berria
sortu zuten, momentu-magnitudea deritzona. Magnitude honek lurrikaratik 100 km-ra
dagoen lurrazalak jasandako mugimendua neurtu beharrean (Richter-en eskala), lurrikara
sortu den tokiko parametroak erabiltzen ditu. Magnitude berria failak sortutako despla-
zamenduaren, faila-planoko luzeraren eta arroketako elastikotasun-moduluaren arteko
erlaziotik lortzen da, honako formula honen bidez:
Momentua = desplazamendua × eremua × elastikotasun-modulua
Ikus daitekeenez, desplazamenduaren eta eremuaren arteko biderketa lurrikarak
eragindako aldaketen neurria da. Neurria elastikotasun-moduluarekin biderkatuz arrokaren
ezaugarriak ere kontuan hartzen dira.
Momentu-magnitudeak harreman estua du lurrikarak askatutako energiaren kopurua-
rekin. Nahiz eta Richter-en eskala zein momentu-magnitudea --indar handiko lurrikaretan
izan ezik-- parekoak izan, bigarrenak erabilgarritasun zientifiko handiagoak ditu lurrika-
raren jatorriari lotuta dagoelako eta ez ondorioei. Richter-en eskalan 8 inguruko magnitu-
dea duten lurrikara bortitzak 9 ingurukoak izan ohi dira momentu-magnitudearen eskalan.
1960. urtean Txilen gertatutako lurrikara izugarria 8,5koa da Richter-en eskalan baina
9,7koa momentu-magnitudea erabiliz. Sismologoek momentu-magnitudea erabiltzen
dutenetik ez da 10 neurriko lurrikararik sortu.
22 Plaka-tektonika: Lurraren funtzionamendua ulertzeko teoria
Aldatutako
Mercalli-reneskala
OndorionagusiakGutxigorabeherako
Richter-enmagnitudea
I-instrumentala
II-sumatzekozaila
III-motela
IV-igartzekoadinakoa
V-nahikonabarmena
VI-nabarmena
VII-osonabarmena
VIII-suntsitzailea
IX-hondatzailea
X-dohakabea
XI-osodohakabea
XII-katastrofikoa
Ezdasumatzen.
Gutxiksumatzendute,batezereeraikinhandietakogoiko
solairuetandaudenek.
Etzandadaudenekedoeremuzurrunbateankokatutakoek
sumatzendute.
Etxebarruankokatutakogehieneksumatzendute,
kanpoandauenekez.
Edonorksumadezake;lodagoenaesnadaiteke.
Zuhaitzaketalanparakmugituegitendira,alarmakberez
piztendiraetaapaletakogauzakerordaitezke.
Alarmaorokorra;hormaetasapaikoigeltsuanarraildurak
sortzendira.
Mugitzenaridirenautoetanigartzenda,tximiniakerortzendira
etaeraikineskasakerordaitezke.
Zenbaitetxeerortzendira,hoditerietanapurketaugari.
Arrailduranabarmenaklurrarenazalean,trenbidesuntsituaketa
lur-jausiakarruntakdira.
Osoetxegutxikirautendutezutik,zubiakerortzendira,
zerbitzuguztiak(elektrizitatea,ura,gasa,trenak)
moztuegitendira.Lur-jausinabarmenak.
Suntsipenorokorra;objektuakhegaz,ibaienibilguetaneta
topografianaldaketanabarmenak.
1
1,5
2
3
4
5
5,5
6
6,5
7
7,5
8
Lurraren oinarri fisikoak 23
1.8.irudia.AldatutakoMercalli-reneskalarenoinarriaetaRichter-eneskalarekinduengutxigorabeherakobaliokidetasuna.
Magnitude bereko lurrikara-kopuruaren logaritmoa lurrikaren magnitudearekin
erlazionatzen duen grafikoak Gutenberg-Richter erlazioa deritzan lerro zuzena ematen du
(1.9. irudia). Grafiko honek 5 magnitudeko lurrikarak 6 magnitudekoak baino 10 aldiz
ugariagoak direla erakusten du. Erlazioa munduan gertatzen diren lurrikara guztietarako
baliagarria izateaz gain, eskualde konkretu baterako zein plaken arteko muga konkretu
baterako ere erabilgarria da.
1.9. irudia. Magnitude bereko lurrikara-kopuruaren logaritmoa lurrikaren magnitudearekin
erlazionatzeko erabiltzen den lerroari Gutenberg-Richter erlazioa deritzo.
1.1.4.3. Lurrikaren lehendabiziko mugimenduen erradiazio-ereduak
Lurrikaren izaera ezagutzeko aspalditik erabiltzen den teknika da sismografoetara
heldutako estreinako uhinaren analisia. Teknika horren bitartez lurrikara eragin duen faila-
mota eta failaren norabidea zehatz daitezke. Gaur egun, lurrikaren mugimendua finkatzeko
urruneko behaketetan erabiltzen diren teknika berri sofistikatuek aspaldiko teknika horren
oinarri bera erakusten dute.
Norabide-faila bateko lehendabiziko mugimenduaren erradiazio-eredua, eta era
berean beste edozein faila-motatakoa ere, 1.10. irudian islatutako eredu bidimentsionalaren
bidez azal daiteke. 1.10.A. irudian deformatu gabeko karratu bi kokatu dira, eta beraien
artean failaren kokapena adierazten duen ekialde-mendebalde norabideko lerroa. Faila
10
5
10
3
10
2
10
0
10
8
10
4
10
1
10
6
0 1 2 3 4 5 6 7 8
107
Magnitudea
Adibidea: batez beste 7 magnitudeko 32
lurrikara daude urtero munduan
24 Plaka-tektonika: Lurraren funtzionamendua ulertzeko teoria
gertatu aurretik, deformazio elastiko progresiboak paralelogramo bihurtzen ditu karratuak
(1.10.B. irudia). Aldaketa horretan NW-rantz orientatutako karratuen dimentsioak laburtu
(AD eta CF) eta NE-rantz orientatutakoak luzatu (BC eta DE) egiten dira. N-S eta E-W
norabideko dimentsioek ez dute aldaketarik pairatzen.
Faila-planoak kohesioa galtzen duenean eta bat-bateko mugimenduarekin parale-
logramo bakoitzak bere aldetik jatorrizko geometria deformatugabea berreskuratzen
duenean, lurrikara gertatzen da (1.10.C. irudia). Failaren bat-bateko mugimenduarekin
failatik at kokatutako A, B, E eta F puntuek ez dute mugimendurik jasaten eta, aldiz,
failaren gaineko puntuak (C eta D) bereizi egiten dira CN-DN eta CS-DS bikoteetan,
hurrenez hurren. Mugimendu horretan NW-rantz orientatutako dimentsioak luzatu egiten
dira bat-batean (adibidez DN urrundu egiten da A-tik eta CS F-tik), estentsiozko lehendabi-
ziko mugimendu bat eraginez. Berriro ere, N-S eta E-W norabideetan orientatutako
dimentsioek ez dute tamaina-aldaketarik pairatzen. Beraz, NE eta SW koadranteetatik
bidaiatzen duten lehendabiziko uhinak konpresioz sortuak dira, eta beste bi koadranteetatik
zehar desplazatuko direnak, aldiz, estentsioz sortutakoak izango dira. Koadranteak plano
nodalen bitartez mugatuta daude, hau da, faila gertatzen den bitartean dimentsio-aldake-
tarik jasan ez duten faila-planoaren eta horrekiko elkarzuta den planoaren bitartez. Bi
norabide horietako uhin sismikoen anplitudea zero da.
Konpresiozko eta estentsiozko lehendabiziko mugimenduaren erradiazio-ereduek
faila-planoa eta plano nodala identifikatzeko aukera eskaintzen dute. Baina norabide-
failaren izaera guztiz finkatzeko zerbait gehiago behar da. 1.10.D. irudian foku-mekanismo
bereko bi faila daudela ikus daiteke. Bi faila horietatik lurrikara sortu duena zein den
jakiteko beste zenbait ikerketa-esparrutara jo beharra dago. Oro har, lehendabiziko
mugimenduaren ikerketarekin batera sateliteko argazkien analisia edo kartografiak erabil
daitezke osagarri gisa.
Lurrikaren lehendabiziko mugimenduen ikerketek oinarri bera dute hiru dimentsiotan
lan eginez gero. Mundu guztian zehar sakabanatutako sismografoak erabiliz lurrikara baten
hiru dimentsioko irudia lor daiteke. Irudian ikus daitekeenez, laburketa maximoaren
ardatza, arrunki konpresio-esfortzu maximoaren ardatz gisa hartzen dena, estentsiozko
lehendabiziko mugimenduaren koadrantean gelditzen da (1.10.C. irudia). Aldiz, luzapen
maximoaren ardatza, konpresio-esfortzu minimoarekin identifikatzen dena, konpresiozko
lehendabiziko mugimenduaren koadrantean kokatzen da.
Lurrikaretatik sortutako lehendabiziko mugimendu sismikoaren adierazpen grafikoari
lurrikaren foku-mekanismoa deritzo (1.10.D. irudia). Failen foku-mekanismoa era errazean
irudikatzeko konpresio-koadranteak beltzez eta estentsiozkoak zuriz irudikatzen dira.
Koadranteak beti zirkulu batean islatzen dira, eta lurrikara goitik ikusiz gero, bereizitako
konpresio- eta estentsio-eremuak erakusten ditu zirkuluak.
Lurrikaren foku-mekanismoen ereduek lurralde bateko edo plaken eskalako
mugimendu tektonikoei buruzko informazioa eskaintzen dute. Foku-mekanismoek argi
erakusten dute lurrikara eragin duen faila normala, alderantzizkoa edo norabidezkoa izan
den (1.10.E. eta F. irudiak). Era berean, faila horien arteko edozein nahasketa ere irudika
daiteke. Lurrikaren kokapena eta bakoitzaren foku-mekanismoa zehaztuz emaitza
garrantzitsuak lortu dira plaka-tektonikaren esparruan.
Lurraren oinarri fisikoak 25
1.10. irudia. Lehendabiziko mugimenduaren erradiazio-irudientzako eredu bidimentsionala. A.
Deformatu gabeko egoera. B. Faila gertatu aurretik dagoen deformazio-egoera. N-S eta E-W
norabideko karratuen dimentsioak ez dira aldatzen, baina NE-SW dimentsioak luzatu (BC eta
DE bezala) eta NW-SE dimentsioak laburtu (AD eta CF bezala) egiten dira. C. Egoera failatua.
Failaren gaineko bat-bateko mugimenduak lurrikara bat eragiten du. Karratuen N-S eta E-W
dimentsioek ez dute aldaketarik pairatzen, baina NE-SW dimentsioak bat-batean laburtu
(adibidez BCn eta DsE), eta NW-SE dimentsioak luzatu (adibidez ADn eta CsF) egiten dira.
Beraz, lehendabiziko mugimendua konpresiozkoa da C izendatutako koadranteetatik
bidaiatzen duten izpietan eta estentsiozkoa E izendatutako koadranteetatik bidaiatzen duten
izpietan. Faila-planoa eta horrekiko elkarzuta dena plano nodalak dira eta horietan dimentsio-
aldaketarik gertatzen ez denez, lehendabiziko mugimenduaren anplitudea zero da. D. Foku-
mekanismoaren adierazpen arrunta. Erradiazio-eredu bera sortzen da irudikatuta dauden bi
failen mugimenduaren bitartez. Konpresio- eta estentsio-koadranteak lurrikara goitik ikusten
egongo bagina bezala irudikatzen dira beti. E. Faila normalen foku-mekanismoaren adierazpen
grafikoa. F. Alderantzizko failen foku-mekanismoaren adierazpen grafikoa.
Adierazpen
grafikoa
C
C.- Failatua
D.- Foku nodalaren
adierazpen grafikoa
E.- Faila normala F.- Alderantzizko faila
A.- Deformatugabea B.- Deformatua
E
A B
E F
Plano
nodala
Faila-
planoa
C
E
T ardatzaP ardatza
C
C
D
D
S
N N
S
A B
C D
E F
Etorkizuneko
faila
A B
C D
E F
Etorkizuneko
faila
N
S
W E
26 Plaka-tektonika: Lurraren funtzionamendua ulertzeko teoria
1.1.5. Abiadura-aldaketak Lurraren barnean
Uhin sismikoen abiadura-neurketak erabilgarriak dira Lurraren sakonera ezberdinetan
kokatutako materialak identifikatzeko. Leherketa edo lurrikara baten ondorioz sortutako
uhin sismikoen abiadura zehazteko nahikoa da neurtzea Lurraren mugimendua gertatu den
unetik simografoetara heltzeko uhinek erabili duten denbora-tartea. Sismografoaren eta
fokuaren arteko distantzia ezaguna denez, abiadura era zuzenean lor daiteke. Era horretan,
material bakarrean zehar eta jatorriaren eta hargailuaren artean lerro zuzenean bidaiatzen
duten uhinen abiadura erraz neur daiteke. Mota horretako uhinen abiadura konstantea da
denboraren eta distantziaren arteko erlazioa lineala delako. Baina lurrikarek eragindako
uhinen abiadura aldakorra da material ezberdinak zeharkatzen dituztelako. P eta S uhinak
hasieran espero zitekeen baino azkarrago heltzen dira sismografo urrunetara, hau da, hur-
bileko sismografoetara iritsitako uhinek baino batez besteko abiadura altuagoa erakusten
dute, dentsitate handiagoko materialak zeharkatzen dituztelako. Uhin sismikoek zeharka-
tzen dituzten materialen ezaugarriak edo baldintza fisikoak aldatzen direnean bi fenomeno
sortzen dira: errefrakzioa eta islapena.
1.1.5.1. Errefrakzioa
Lurrikaren fokutik sortutako estreinako uhina aurreuhina da. Aurreuhinak sismogra-
metan behatzen diren jarduera sismikoaren lehendabiziko trazak eragiten ditu eta zenbait
oszilazioren eitea hartzen du. Hedatzean aurreuhinaren zati batek material ezberdina
aurkituz gero, uhinaren zati horrek abiadura aldatuko du, aurreuhinaren jatorrizko egitura
erradiala deformatuz.
Aurreuhinaren mugimendu-norabidea aurreuhinarekiko elkarzuta den lerroa uhinaren
puntu bakoitzean marraztuz zehatz dezakegu (1.3. irudia). Mota horretako lerro bakoitzari
izpia deritzo. Fokuaren eta hargailuaren artean inguru uniformean zehar abiadura konstan-
tean mugitzen diren uhinen izpiak beti lerro zuzenak izango dira. Zehaztasun handiagoa-
rekin, izpi horiek izpi zuzenak dira.
Izpi sismikoek jatorritik sismografoetara heltzeko behar duten denbora izpi sismiko
bakoitzaren ibilbidearen menpe dago. Era berean, ibilbidean zeharkatutako materialen abia-
dura sismikoaren eta egituraren menpe dago. Ezaugarri ezberdinetako eremua zeharkatzean
gertatutako abiadura-aldaketaren ondorioz, izpiak okertu egiten dira. Izpi sismikoen oker-
dura horri errefrakzioa deritzo. Izpia abiadura txikiagoko geruzatik abiadura handiagoko
batera igaroz, errefrakzioaren eraginez izpia mugarekiko elkarzuta den lerrotik urrundu
egingo da (1.11.A. irudia). Aldiz, hurrengo geruza abiadura sismiko txikiagokoa bada,
izpiak mugarekiko elkarzuta den lerrorantz jasango du errefrakzioa.
Izpien bidaia-denborak neurtuz, uhin sismikoek sakonerarekin jasandako abiadura-
aldaketak ezagut daitezke. Errefrakzioaren bidez abiadura-aldaketak neurtzeko teknikaren
oinarri teorikoa 1.11.B. irudian aurkezten da. Irudian lurrikara eta hargailuen kokapena eta
lurrazalean edo lurrazal eta goi-mantuan zehar bidaiatutako izpien ibilbideak zehazten dira.
Denbora-distantzia lerroek izpiek hargailuetara heltzeko erabili izan duten denbora
erakusten dute. Mantuan zehar ibilitako uhinak lurrazalean zehar soilik ibilitakoak baino
azkarrago heltzen dira urrun kokatutako hargailuetara, zeren mantuan zehar uhinen
abiadura askoz ere azkarragoa baita. Era horretan lortutako denbora-distantzia grafikoaren
bi lerroetako maldak mantuko eta lurrazaleko izpien abiaduraren alderantzizkoak dira.
Lurraren oinarri fisikoak 27
1.11. irudia. A. Izpi sismikoen errefrakzioa. Izpia abiadura baxuagoko materialetatik abiadura
altuagoko materialetara igaroz mugaren lerro elkarzutetik urrundu egiten da (V1etik V2ra eta
V3tik V2ra). Aldiz, abiadura altuko materialetatik abiadura txikiagoko materialetara igaroz
izpia mugaren lerro elkarzuterantz okertzen da (V2tik V3ra). B. Errefrakzio sismikoaren
printzipioa bi geruzetako egitura adibidetzat harturik. Diagraman egituran zeharreko P
uhinen ibilbideak islatu dira eta gainean denbora-distantzia proiekzioa, hargailuetara
heltzeko izpiek erabilitako denbora adieraziz. (Press eta Siever, 1986).
Lurra osorik zeharkatzen duten izpiak lurrazalerantz okertuko dira material den-
tsoagoak aurkitzen dituztenean, hau da, Lurraren barnean uhinen abiadura handiagotzen
den bitartean, uhinek nukleoarekiko ibilbide ganbila erakusten dute (1.12. irudia). Aldiz,
Elkar zuta
mugarekiko
Elkar zuta
mugarekiko
Abiadura baxuko geruza
Izpi sismikoa
r
i
i'
r'
V1
V2
V2
V3
V2
V1 V2 V3< >
sin i'
sin r'
= V2
V3
sin i
sin r
=
V1
V2
Lurrazala
P abiadura = V 1
Lodiera = D
Mantua
P abiadura = V 2
Sismometroa
P uhinen
bidaia-denbora
mantuan
2
Malda =
1
V
P uhinen
bidaia-denbora
lurrazalean
1
Malda =
1
V
T
P uhinen ibilbidea
A
B
28 Plaka-tektonika: Lurraren funtzionamendua ulertzeko teoria
zeharkatutako materialak gero eta dentsitate txikiagokoak balira, errefrakzioa barnealde-
rantz (nukleorantz) gertatuko litzateke. Beraz, izpi zuzenaz gain errefraktatutako izpia ere
helduko da sismografoetara. Errefraktatutako izpiaren abiadura izpi zuzenarena baino
azkarragoa denez, arinago hel daiteke sismografoetara nahiz eta distantzia luzeagoetan
zehar desplazatu.
1.12. irudia. Uhin sismikoek abiadura ezberdina erakusten dute material ezberdinak
zeharkatzean. Uhin hauek errefrakzioa jasaten dute bi material ezberdinen arteko mugara
heltzean. Era berean, izpiak okertu egiten dira abiadura progresiboki aldatzen bada. A:
Geruza ezberdinak zeharkatzen dituen izpi errefraktatua. Geruzen abiadura sismikoa gaineko
geruzarena baino handiagoa da. B: Lurrak abiadura konstantea balu, uhin sismikoak lerro
zuzenak lirateke. C: Lurra zeharkatzen duten uhin sismikoen abiadura handitu egiten da
sakonerarekin. Ondorioz, bertikalean desplazatzen dena izan ezik, uhin sismikoak errefraktatu
edo okertu egiten dira. (Davidson et al., 1997).
Oro har, errefrakzioa erabiliz Lurraren eskala handiko egiturak era egokian definitzen
dira. Hala ere, mota honetako ikerketek zenbait arazo aurkezten dituzte, batez ere, abiadura
baxuko geruzak ezin direlako era egokian kokatu, Lurraren ezaugarri orokorrak finka-
tzerakoan egituraren xehetasun ugari galtzen direlako, eta azkenik geruza ez-horizontalak,
ez-jarraituak, edo egitura konplexuak zehaztea ezinezkoa edo oso zaila bihurtzen delako.
Arazo horiek gehienek uhin sismikoen beste propietate bat ikertuz aurkitzen dute konpon-
bidea.
Leherketa
Abiadura 1
Abiadura 2
Abiadura 3
Izpi
zuzena Sismografoa
material ezberdinen
arteko mugak
Lurrak abiadura sismiko
konstantea balu
Lurrean abiadura sismikoa
handitu egiten da sakonerarekin
A
B C
Lurraren oinarri fisikoak 29
1.1.5.2. Islapena
Uhin sismikoek Lurraren barneko etenuneekin topo egitean edo zeharkatutako
materialen parametro fisiko edo kimikoen bat-bateko aldaketen aurrean, argi-uhinek ura
aurkitzean bezala jokatzen dute. Uhin-energiaren zati bat islatu egiten da eta islapen-
angeluak uhinaren barneratze-angelu bera du. Uhin-energiaren beste zatiak etenunea
zeharkatuko du, etenunearen alde bateko eta besteko uhin-abiaduren menpe dagoen
errefrakzio-angelu batekin. Uhin islatuak eta errefraktatuak bakoitzaren bidaia-denborako
kurben geometriak bereizten ditu. Sismogrametan uhin islatuak identifikatuz, sismologoek
Lurraren barnean konposizio ezberdineko eremuak banatzen dituzten azalera islatzaileak
(etenune sismikoak) bereizi dituzte. Era berean, neurtutako abiadura-aldaketen arabera
etenunearen alde bateko eta besteko materialen berezitasun fisiko-kimikoei buruzko
informazioa lor daiteke. Islapenaz baliatuz, hasiera batean Lurraren barne-nukleoa, mantua
eta lurrazala bereizi ziren, baina gaur eguneko teknika aurreratuei esker, ondoren deskri-
batuko diren askoz xehetasun handiagoko zatiketak egiten dira.
Uhin islatuez baliatuz eskala txikiagoko egiturei buruzko informazio zehatza ere lor
daiteke, baina horretarako beharrezkoa da leherketa baten ehundaka edo milaka sis-
mograma erabiltzea. Orduan, sismograma guztien datuak konputagailuen bidez prozesatzen
dira sistema digital korapilatsuak erabiliz. Sistema erabilienen artean pilaketa-sistema eta
migrazio-sistema aurkitzen dira. Pilaketa-sistemaren bidez islapen nabarmenen leher-
keta/erantzun erlazioa biziagotu egiten da eta migrazio-sistemaren bidez etenuneen
geometria zuzentzea lortzen da. Seinale sismikoen pilaketa- eta migrazio-sistemen bidez
eskala ezberdineko egitura konplexuak konpon daitezke, sakoneko egituren irudi fidaga-
rriak lortuz. Adibidez, migrazio-sistemaren abantailez ohartzeko nahikoa da 1.13. irudian
ikusten diren diagramak erkatzea, bertan migrazio-sistema aplikatu gabe (1.13.A. irudia)
eta aplikatu ondoren (1.13.B. irudia) lortutako seinale sismikoak islatu dira, benetako
zehar-ebaki geologikoarekin batera (1.13.C. irudia). Abiadura sismikoak sakonerarekin
aldakorrak direlako sortzen dira B eta C zehar-ebakiek eskala bertikalean erakusten
dituzten ezberdintasunak.
1.13. irudia. Migrazio-sistemaren eragina uhin islatuetan. A: Migrazio-sistema aplikatu
gabeko zehar-ebaki sismikoa, elkar zeharkatzen duten islapen oker ugari agertzen dira. B:
Zehar-ebaki bera baina migrazio-sistema aplikatu ondoren. Aurreko zehar-ebakiaren balio
gabeko datuak arbuiatu egiten dira. C: Benetako zehar-ebaki geologikoa. Ohar bitez
irakurleak joan-etorriaren bidaia-denboretatik ondorioztatutako sakonera-eskalak
ezberdinak direla, abiadura sismikoa sakonerarekin handitu egiten delako. (Sheriff, 1978).
A. Zehar-ebaki sismikoa
0
1
2
3
Behaketen kokapena
B. Migarazio-sistema aplikatu ondoren
sortutako zehar-ebaki sismikoa
Ezaugarrien denbora-kokapena
0
1
2
3
C. Zehar-ebaki geologikoa
0
1
2
3
Ezaugarrien kokapen espaziala
v 1 s.ra : 2.000 m/s
: 3.000 m/s
: 4.000 m/s
30 Plaka-tektonika: Lurraren funtzionamendua ulertzeko teoria
Nahiz eta islapen sismikoarekin lor daitezkeen emaitzak izugarri onak izan, bere era-
bilera zeharo garestia da, islapen sismikoaren zehar-ebaki bat egiteko ehundaka leherketa
eta bakoitzaren seinalea hartzeko ehundaka edo milaka geofono erabili behar direlako.
1.1.6. Lurraren barneko uhinen bidaia-denborak
XX. mendearen hasieran Harold Jeffreys eta Keith Bullet sismologoek lurrazalean
zehar sakabanatutako sismografoetan neurtutako uhin sismikoak erabiliz bidaia-denboren
kurbak izeneko grafikoak eraikitzen hasi ziren. Grafiko horietan lurrikara bakarraren
sismogramak bilduz distantzia konkretua osatzeko uhin-mota bakoitzak behar duen den-
bora zehazten da (1.14.A. irudia). Datuak ikertuz bidaia-denborak bai fokuarekiko zein
sismografoen kokapen geografikoarekiko independenteak direla ohartu ziren, eta fokuaren
eta sismografoen arteko Lurraren inguruko distantzia angeluarraren menpe baino ez
daudela. Neurri horri epizentro-angelua deritzo (1.15. irudia) eta Lurraren erdian lurrikara
edo leherketaren fokuak sismografoaren kokapenarekin eratzen duen angelua da.
1.14. irudia. A. Uhin sismikoen bidaia-denboren kurbak lurrikara baten epizentroaren
distantziarekiko. Lurrikararen epizentrotik 3.700 km-ra kokatutako sismografoak
sortutako sismograma grafikoan gainezarri da. Geltoki honetara heltzeko uhin-mota
bakoitzak bete duen denbora neurtuz, eta era berean beste sismografo ugari erabiliz,
eratzen dira bidaia-denboraren kurbak. B. Aurreko irudian aurkeztu diren bidaia-denboren
bitartez neurtutako P eta S uhinen abiadura-aldaketak sakonerarekiko. S uhinen abiadura
kanpo-nukleoan zero da, kanpo-nukleoa likidoa delako. Erkatu irudi hau 1.2. irudiko
dentsitateen diagramarekin. (Davidson et al., 1997).
1.000 2.000 3.000 4.000 5.000
Distantzia epizentroraino (km)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Azalera-uhinak
Estreinako S uhina
Estreinako P uhina
5 minutu
Sakonera (km)
3.000 2.0004.000
3.000 4.000 5.000
6.000 5.000
1.000 2.000
1.000
6.000
Erradioa (km)1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
S
P
P
P
S
Kanpo-
nukleoa
Barne-
nukleoaMantua
Kanpo-nukleoa
Barne-
nukleoa
Distantziaepizentroraino(km)
Lurrazala
Abiadura baxuko
eremua
410 km-ko
fase-trantsizioa
660 km-ko fase-
trantsizioa
A B
MANTUA
Lurraren oinarri fisikoak 31
Bidaia-denborak fokuaren eta sismografoen kokapenarekiko independenteak izateak,
oro har, gure planeta lateralki homogeneoa dela adierazten du. Nahiz eta lurrikaren uhinak
antipodetan kokatutako sismografoetara heltzeko 20 minutu baino gehiago bete behar,
distantzia berdinera kokatutako beste lurrikara-sismografo bikotearekin konparatuz bidaia-
denboren arteko tartea segundo gutxikoa baino ez da izaten. Beraz, Lurraren barnean uhin
sismikoen abiadura-aldaketa nabarmenenak sakonerarekin gertatzen dira. P eta S uhinen
bidaia-denboren kurben geometria sakonerarekiko uhinen abiadurek jasandako aldaketak
neurtzeko erabil daiteke (1.14.B. irudia).
Laburbilduz, gorputz-uhinetako bidaia-denboren bitartez etenune sismikoen sakone-
ra zehatzak eta sakoneraren araberako zein sakonera berean tokian tokiko uhin sismikoen
abiadura-aldaketak neur daitezkeela esan daiteke.
1.15. irudia. A. Epizentro-angelua da Lurraren erdia erpin bezala harturik lurrikarak eta
edozein hargailuk lurrazalean osatzen duten arkuaren angelua. B. Uhin sismikoak islatu egiten
dira ezaugarri mekaniko ezberdinak dituen geruzaren bat aurkitzean. Nukleoaren mugan
islatutako uhinak PcP izendatzen dira. P uhin zuzenek errefrakzioa erakusten dute.
C. Lurrean zeharreko P uhin errefraktatu eta islatuen bidaia-denboren kurbak. Lurrikararen
gainean kokatutako sismografoak jatorritik zuzenean nukleorantz abiatu eta nukleoaren
mugan islatu ondoren ibilbide bera eginez, 8 minutu beranduago, toki berera heltzen den
P uhina detektatuko du. Lurrikararen jatorritik D1 tartera kokatutako hargailura heltzeko
P uhin errefraktatuak 7,7 minutu behar ditu eta P uhin islatua (PcP), bidaia luzeagoa eginez,
bi minutu beranduago heltzen da. Nukleoaren mugako islapen-angelua handiagoa den heinean,
uhin errefraktatu eta islatuak burututako ibilbidea parekatu egiten da, bakoitzaren bidaia-
denborak bezala. (Davidson et al., 1997).
15
10
5
0 D 50°1 D 50°2
Distantzia (epizentro-angelua)
P
PcP
C
D hargailua2
D hargailua
Lurrikararen
kokapena
D -en epizentro-
angelua
Nukleoa
D -ren epizentro-
angelua
D hargailua
P
PcP
PcP
Lurrikara
Nukleoa
i r
P
PcP
Islatua
Errefraktatua
A
B
1
2
2
1
D hargailua1
32 Plaka-tektonika: Lurraren funtzionamendua ulertzeko teoria
1.1.7. Modu normalak
Indar handiko lurrikaren azalera-uhinek Lur osoa inguratzen dute zenbait aldiz (1.16.
irudia). Gorputz-uhinak, aldiz, Lurra zeharkatu eta islatu egiten dira lurrazalean eta barne-
etenuneetan. Uhinak norabide guztietan barreiatzen direnez, Lurra norabide batean
inguratzen duten azalera-uhinak aurkako norabidean datozenekin aurkituko dira,
interferentziak sortuz. Era berean, islatutako gorputz-uhinek interferitu egiten dute gorputz-
uhin erasotzaileekin. Uhin-interferentzien eraginez bibrazio-ereduak sortzen dira.
1.16. irudia. Lurrikara baten ondorioz Lurraren azalean zehar hedatzen diren azalera-uhinak.
A: Azalera-uhinak epizentrotik zabaltzen dira. B: Azalera-uhinak epizentroaren antipodetara
heltzean beraien artean gurutzatu egiten dira. C: Antipodetan gurutzatu ondoren azalera-
uhinek zirkunabigazioa betetzen dute. Uhin hauek Lur osoa zenbait aldiz zirkunabigatzen
dute, beraien artean Lurraren modu normal izenaz ezagutzen diren interferentzia-ereduak
eratuz. Interferentzia-eredu edo modu normal ugari era daitezke. (Davidson et al., 1997).
Bibrazioek Lurraren aldaketa geometrikoak eragiten dituzte. Oszilazio-periodo
luzeena duen geometria-aldaketa "football mode" deritzona da eta oszilazio bakoitzak 54
minutuko iraupena du (1.17.A. irudia). Bibrazio-eredu honen eraginez, hasieran Lurra
ekuatore ingurutik mehetu egiten da eta 27 minutu beranduago mehetzea poloetan gertatzen
da. Zikloa zenbait aldiz errepikatzen da.
1.17. irudia. Lurraren modu normalen bi adibide (oso exageratuta daude). A. "Football mode"
bibrazio-eredua oso lurrikara indartsuen bitartez sortzen da. 54 minutuko maiztasuna du. B.
"Balloon mode" bibrazio-ereduak 20 minutuko maiztasuna erakusten du eta lurrikara
bortitzen ostean hiletan zehar eraginkorra da. (Davidson et al., 1997).
A. "Football mode" bibrazio-ereduaren ziklo osoa
B. "Balloon mode" bibrazio-ereduaren ziklo osoa
Lurrikararen
epizentroa
Azalera-uhinak (exageratuak)
Uhin-frontea
Antipoda
A B C
N
S
N
S
N
S
Lurraren oinarri fisikoak 33
Lurrak erakusten duen beste bibrazio-eredu arruntenetariko bat modu erradiala edo
"balloon mode" deritzona da. Modu erradialaren ondorioz Lurra 20 minuturo handitu eta
txikitu egiten da (1.17.B. irudia). "Ballon mode" motako oszilazioa lurrikara gertatu ondo-
ren zenbait hiletan zehar nabaria izan eta gero, desagertzen da. Mota ezberdineko uhinen
arteko interferentziaren ondorioz sortutako bibrazio-eredu ugari definitu izan dira, baina bi
hauek dira ezagunenak.
Bibrazio-ereduek eragindako deformazioa oso txikia da, noski. Lurrikara indartsuena-
ren bitartez ere Lurraren azaleko puntu batek jatorrizko kokapenetik mugitzeko duen
gaitasuna 10 cm-ra mugatzen da. Bibrazioak oso motelak direnez, tresna berezien bitartez
baino ezin ditugu sumatu.
Bibrazio-eredu bakoitza Lurreko modu normaltzat hartzen da eta modu normal
bakoitzaren oszilazioari maiztasun-proportzio zehatza dagokio. Milatik gorako modu
normal definitu izan dira. Oszilazioaren maiztasunak oszilazioa jasaten duen eremuko
masaren eta elastikotasun-moduluaren mendekotasuna erakusten du, eta beraien artean
erlazio matematiko zuzena dago. Erlazio horretaz baliatuz eta Lurraren barneko uhin-
abiadurak ezagunak direnez, eremu bakoitzeko dentsitatea ondoriozta daiteke.
1.1.8. Uhin-abiaduren aldaketak lurrazalean
Oro har, lurrazala mantuko arroken fusio partzialetik eratorritako arrokez osatuta
dago. Nahiz eta azken finean, lurrazaleko arroken jatorria mantuan kokatu, mantuko
arrokak baino arinagoak dira. Ondorioz, P zein S uhinek abiadura txikiagoa erakusten dute
lurrazaleko arroketan azpiko mantuko arroketan baino.
Lurrazalaren azpiko muga Mohorovicic (Moho) etenunea izenaz ezagutzen da,
1909. urtean Andrija Mohorovicic-ek deskubritu zuelako. P uhinen abiadura lurrazal
ozeanikoan 3,5 km/s-tik 6,5 km/s-ra aldatzen da sakonerarekin eta lurrazal kontinentalean
1,5 km/s-tik 6 km/s-ra; aldiz, lurrazalaren azpiko mantuan abiadura handiagoa da
nabarmenki, batez beste 8,1 km/s-ko. Bi geruzen arteko bat-bateko abiadura-aldaketaren
ondorioz, uhin sismikoak Moho etenunean islatzen dira. Era berean, Moho etenunera
heldutako uhinak bortizki errefrakta edo oker daitezke, Mohoan zehar une batez bidaiatu
ondoren berriro lurrazalerantz barneratuz azalera bueltatzeko (1.18. irudia). Lurrazaleko
eremu baten lodiera finka daiteke Mohoan islatutako edo errefrakzio gogorraren ondorioz
berriro azalera bueltatutako uhinen bidaia-denborak neurtuz. Mantu eta lurrazalaren uhin-
abiaduren arteko ezberdintasuna erabiliz, sismologoak gai dira lurrazalaren lodiera-aldake-
tak neurtzeko.
34 Plaka-tektonika: Lurraren funtzionamendua ulertzeko teoria
^
´^
´
1.18. irudia. Lurrazalean zeharreko uhin simikoen hiru ibilbide garrantzitsu. Uhin zuzenak
leherketaren eta sismometroen arteko bide laburrena egiten du; uhin islatua Moho etenunean
errebotatu ondoren berriro itzultzen da azalera; uhin errefraktatua Mohoan okertzen da eta
etenunearen gainean bidaiatu ondoren berriro okertzen da hargailuetaraino heltzeko lurrazala
zeharkatuz. Uhin errefraktatua lurrazaletik bidaiatzen duten uhinak baino azkarrago hel
daiteke sismometroetara. Goiko irudian uhin-mota bakoitzak sismograman erakusten duen
geometria ikus daiteke. (Davidson et al., 1997).
1.1.9. Uhin-abiaduren aldaketak mantuan
Oro har, aipatu da uhin sismikoen abiadura handitu egiten dela sakonerarekin, baina
ozeanoen azpitik 100 km-ra eta kontinenteen azpitik 150 km-ra joera alderanztu egiten da
100-200 km-tan zehar (1.14. irudia). Uhinen abiadura-murrizketa erakusten duen tarte horri
abiadura baxuko eremua deritzogu. Uhinen abiadura-murrizketa mantuko fusio-portzenta-
je bati egotzi zaio. Horrek arroketako esfortzuen aurreko portaera guztiz aldarazten du,
moldakortasun-portzentajea nabarmenki handituz.
Abiadura baxuko eremuaren azpitik uhin sismikoen abiadura etengabe handitzen da
(1.14. irudia). Oro har, abiadura-gehikuntza konstantea da, baina bat-bateko uhin-abiaduren
aldaketak gertatzen dira mantuaren barneko bi etenune nagusietan. Bat-bateko abiadura-
aldaketak 410 eta 660 km ingurura kokatuta daude (1.14. irudia). Sakonera horietan uhinen
bat-bateko abiadura-jauziak gertatzen dira mantuko mineral nagusiaren fase-aldaketek
eragiten dituzten presio- eta tenperatura-baldintzak lortzen direlako. 660 km-ko etenunean
behe- eta goi-mantuaren arteko muga kokatu denez, sarritan iradoki izan da alde bateko eta
besteko materialen kimismoa desberdina izan daitekeela.
Behe-mantu guztian zehar abiadura sismikoak sakonerarekin progresiboki handitu
egiten dira eta ez da etenune ez aldaketa kimikoen arrasto nabarmenik behatu. Beraz,
onartzen da behe-mantuaren konposizioa erlatiboki uniformea dela eta dentsitatea eta
abiadura sismikoen hazkundea sakonerarekin, batez ere, presio-gehikuntzaren menpe
daudela.
0
0
10s
Leherketarekiko distantzia (km)
P zuzenak
P errefraktatuak
P islatuak
100 km
Leherketa
P errefraktatua
P islatua
P uhin sismiko zuzena
Azaleko sismometroak
Lurrazala
Moho
Mantua
Lurraren oinarri fisikoak 35
Nukleoaren eta mantuaren arteko muga inguratuz 200-300 km-ko lodiera duen D''
geruza izeneko eremu irregular bat aurkitzen da. Geruza horren abiadura zein lodiera
aldakorrak dira eta zenbaitetan gaineko mantuarekiko muga netoa dela baieztatu da. Era
berean, ziurtatu da D'' geruzaren toki konkretuetan abiadura sismikoek murrizketa bat
jasaten dutela. Ezaugarri horiek mantuaren oinaldean kokatutako geruzak izaera kimiko
berezia duela onartuz azaldu dira. Nukleoaren barne-beroa konbekzioz garraiatzen da,
baina nukleotik inguruko mantu hotzagora beroa kondukzioz transmititzen da, hau da,
mugan zehar bero-garraioa bai baina material-garraiorik ez dago. Nukleoaren eta man-
tuaren arteko eremu horri geruza-muga termikoa deritzogu, eta gradiente termiko altuko
eremua da. Lurrazala Lurraren barnean bereizten den bigarren geruza-muga termikoa
izango litzateke. Bien arteko bereizketa egitearren, sakoneko geruza-muga termikoari
beroa deritzo eta lurrazalari geruza-muga termiko hotza.
Nukleoaren eta mantuaren arteko mugak Lurraren barnean sortzen den dentsitate-
aldaketa nabarmenena erakusten du. Horrela izanik, nukleoko material arinenen eta
mantuko material astunenen pilaketa-eremu naturala izango litzateke.
1.1.10. Uhin-abiaduren aldaketak nukleoan
Aipatu da abiadura baxuko eremuaren azpitik uhin sismikoen abiadura progresiboki
handitzen dela eta errefrakzioaren ondorioz uhinek lurrazalerantz okertzeko joera dutela.
Aldiz, mantu-nukleo mugan P uhinek % 40 inguruko okerdura erakusten dute nukleorantz.
Errefrakzio bortitz horren ondorioz lurrazalean itzal-eremua izenaz ezagutzen den P uhinik
gabeko esparrua sortzen da (1.19. irudia). 103° eta 142° artean kokatutako sismografoetan
P uhinen aztarnarik ez agertzearen arrazoia nukleo-mantu mugan gertatzen den errefrakzioa
da. Hala ere, gaur eguneko sismografo zehatzekin itzal-eremuaren barnean anplitude txikiko
uhinak sumatzen dira. P uhinen abiadurak erabiliz nukleoaren barnean bi zati bereizten
dira: likidoen ezaugarri sismikoak dituen kanpo-nukleoa (8-10 km/s) eta solidoen portaera
erakusten duen barne-nukleoa (11 km/s). Barne-nukleoa zeharkatzen duten P uhinen
abiadurak ikertu zirenean, bertako arrokak anisotropoak direla frogatu zen, eta, ondorioz,
barne-nukleoa kristalinoa dela onartzen da. Anisotropiaren eraginez, barne-nukleoa
zeharkatzen duten uhinetatik, ipar/hego norabidea daramatenak ekuatoreko planotik
igarotzen direnak baino azkarragoak dira. Barne-nukleorako suposatutako konposizio,
presio- eta tenperatura-baldintzekin laborategian burututako esperimentuen ondorioz, uste
da anisotropiaren eragilea burdinak barne-nukleoan duen egitura hexagonala izan
daitekeela.
S uhinek askoz handiagoa den itzal-eremua osatzen dute, 103°-tik aurrera ez dira
agertzen kanpo-nukleoa zeharkatu ezin dutelako. Nukleoraino heltzen diren S uhinak ber-
tan desagertzen direnez, eremu horretako zizaila-modulua zero dela ondorioztatu zen, eta
beraz, kanpo-nukleoak likidoen portaera duela onartu behar izan zen, S uhinak ez direlako
likidoetan transmititzen. Nukleoak inguruko mantuak baino uhin-abiadura motelagoa
izateak ere, nahiz eta nukleoaren dentsitatea inguruko mantuarena baino handiagoa izan,
frogatzen du kanpo-nukleoak likidoa izan behar duela. S uhinak nabarmenki islatzen dira
zeharkatu ezin duten etenune horretan.
36 Plaka-tektonika: Lurraren funtzionamendua ulertzeko teoria
1.19. irudia. P uhinen itzal-eremua Lurreko nukleoaren ondorioa da. A uhinaren mantuan
zeharreko ibilbideak (AM) nukleoa justu-justuan ukitzen du, baina ez da nukleoan
barneratzen. AB ibilbideak baino gradu bateko okerdura handiagoa duen izpia nukleoaren
eta mantuaren arteko mugan bortizki errefraktatzen da nukleorantz eta berriro mantura
bueltatzen da C puntuan, lurrazala D puntuan ukituz. Nukleora B eta E puntuen artean
heltzen diren uhinak, azalean, D eta G puntuen artean agertuko dira. Hasierako uhinek AE
ibilbidea baino ibilbide bertikalagoa badute (AH), azalera G eta L puntuen artean helduko
dira. Beraz, 103° eta 142° artean kokatutako M eta G puntuen arteko tartera ez da uhinik
heltzen (itzal-eremua). Hala ere, itzal-eremura barne-nukleoan bortizki okertzen diren zenbait
uhin hel daitezke, baina erakusten duten intentsitatea itzal-eremutik kanpo erakusten dutena
baino askoz motelagoa da. S uhinen itzal-eremua, aldiz, handiagoa da kanpo-nukleoan ez
direlako transmititzen, ondorioz 103°-tik aurrera ezin dira sumatu.
1.1.11. Tomografia sismikoa
Medikuntzan X izpien eta ordenadoreen bitartez gizakien buruaren barne-egituraren
hiru dimentsioko irudia lor daiteke. Irudia lortzeko buruaren inguruan kokatutako X izpien
detektagailuek informazioa bidaltzen dute ordenadorera. Tomografia sismikoaren oinarria
antzekoa da, lurrikara edo leherketak emisore gisa eta sismografoak detektagailu gisa
Epizentroa
S uhinen itzal-eremua
P uhinen
itzal-eremua
P uhinen
itzal-eremua
3.470 km 2.900 km
186°180°
42°
90°
37°
23°
C
F
90°
37°
42°
23°
B
E
A
H
M
G
L D
K
Lurraren oinarri fisikoak 37
erabiliz, Lurraren barneko hiru dimentsioko irudiak lor daitezke (1.20. irudia). Hiru dimen-
tsioko irudiak sortzeko tomografia sismikoak Lurraren barneko albo-heterogeneotasunak
zehazten ditu, hau da, sakonera konkretu bati dagokion abiaduratik urruntzen diren abia-
dura-anomalietan oinarritzen da. Sakonera berean abiadura sismiko ezberdinak izatearen
arrazoi nagusiak bi dira: fase-aldaketa isobarikoak (fusio partzialaren eragilea), eta alda-
keta kimikoen ondorioz sortutako aldaketa mineralogikoak. Mineralen orientazio ezber-
dinek maila txikiagoko abiadura-aldaketa lateralak ere eragin ditzakete.
1.20. irudia. A: Tomografia sismikoak Lurraren barneko hiru dimentsioko irudiak lortzen
ditu lurrazalean sakabanatutako sismografoek biltzen dituzten uhin sismikoen bidaia-
denborak erabiliz. Uhin sismikoen jokaera-ereduak erabiltzen dira sakonean agertzen diren
heterogeneotasunak zehazteko. B: Itzala bezala, irudiaren ageriko kokapena izpien barneratze-
angeluaren eta objektuaren kokapenaren menpe dago. Lurrikara ezberdinetatik behar diren
beste seinale lortu ondoren, heterogeneotasunaren kokapena eta geometria zehaztu ahal dira.
(Davidson et al., 1997).
Tomografia sismikoa nola erabiltzen den ikusteko, imajina dezagun mantuaren
barnean abiadura-anomaliak erakusten dituen eremua, adibidez, subdukzioa jasan duen
litosfera ozeanikozko zati bat (1.20. irudia). Abiadura altuko eremu horretatik igarotako
uhin sismikoak bertatik igaro ez direnak baino azkarrago helduko dira sismografoetara.
Neurtutako bidaia-denborak uhinen iturriarekiko eta sismografoekiko abiadura altuko
eremuak duen kokapenaren menpe daude. Tomografia sismikoaren datu-basea kokapen
Sismometroak
Sismometroak
Izpiak
Abiadura anomaloko
eremua
Lurrikara
Lurrikarak
Sismometroak
Lurrikara
Mantua
barne-
nukleoa
kanpo-
nukleoa
Izpia
Izpia
Izpia
Objetuaren irudia (uhin
sismikoenbidaia-denboren
perturbazioa)B
A
38 Plaka-tektonika: Lurraren funtzionamendua ulertzeko teoria
ezberdineko lurrikarek munduan zehar sakabanatutako sismografoetan eragindako bidaia-
denboren pilaketaz eratuta dago. Ondoren, Lurraren batez besteko eredutik urruntzen diren
bidaia-denborak identifikatzen dira. Anomalia-eredua aldatu egiten da barneratzen den
uhinaren norabidearen arabera (1.20.B. irudia). Objetu baten eitea hainbat norabidetatik
argitzean sortzen diren itzalen bitartez identifika daitekeen bezala zehaztu ahal da abiadura-
anomaliak sortzen dituen eremuaren geometria.
Gaur egun, tomografia sismikoaren ebazpen-maila ez da oso handia, baina etorkizu-
nean datuen pilaketa izugarri handituko denez, askoz ere emaitza zehatzagoak lortu ahal
izango dira. Lur barnean milaka kilometroko neurriak dituzten egiturak era egokian konpon
daitezke tomografia orokorrarekin, baina neurri txikiagoko egiturak oso lurralde konkretue-
tan baino ezin izan dira era egokian zehaztu. Oraindik esperimentazio-mailan dagoen
tomografiaren beste erabilera praktikoa, zundaketen artean gelditzen diren petrolio-gordai-
luen kokapena eta geometria zehaztean datza.
Uhin sismikoen abiadura-aldaketa lateral gehienak azaleko 650-700 km-tan gertatzen
dira. Uhin-abiadura orokorrean albo-aldaketen eragina % 10 ingurukoa da azaleko
100 km-tan, % 7koa 100 eta 220 km artean, % 4koa 220 eta 400 km artean, % 3koa 400 eta
700 km artean eta % 1 ingurukoa behe-mantuan zehar. Nahiz eta behe-mantuko anomaliak
oso baxuak izan, eskala handiko abiadura-aldaketa lateral nabarmenak neurtu dira. Afrikaren
azpian, eta horren antipodetan, Ozeano Barearen azpian abiadura baxuko oso eremu
zabalak aurkitu dira. Abiadura baxuen zergatia, segur aski, lurralde horretako tenperatura
altuetan bilatu behar da. Sarritan, lurralde horiek behe-mantuko eremu gorakorrak bezala
interpretatu dira. Nukleo-mantu mugan albo-heterogeneitateak berriro handitu egiten dira
200 km-ko zabalera duen geruza-muga termiko beroan (geofisikoen D'' geruzan) zehar,
segur aski, nukleoaren eta mantuaren arteko bero-garraioa ez delako uniformea. Kanpo-
nukleoan neurtutako abiaduraren albo-aldaketak oso txikiak dira konbekzio-prozesuak
eraginkorrak direla adieraziz, eta barne-nukleoan neurtutako abiadura maximoek iparralde-
hegoalde norabidea erakusten dute, solido kristalino anisotropoen ezaugarriak erakutsiz.
1.2. GRABITATEA ETA ISOSTASIA
1.2.1. Grabitatea
Sismikaren ondoren ikerketa grabimetrikoak dira, segur aski, plaka-tektonikaren
sakoneko sekretuak argitzeko gehien erabiltzen den teknika geofisikoa. Teknika grabime-
trikoak edozein bi gorputzen artean sortzen den grabitate-indarrean oinarritzen dira. Indarra-
ren magnitudea masen produktoarekiko proportzionala da, eta alderantziz proportzionala,
bien arteko distantziaren karratuarekiko.
Lurrazaleko puntu baten grabitate-indarra kalkulatzen da puntu horretan pisu
konkretu batek malguki bat zenbat luzatzen duen neurtuz. Adibidez, pisu-neurgailu baten
gainera igotzean, horrek, Lurrak gorputzean eragiten duen grabitate-indarraren zenbatekoa
neurtzen du, hau da, pisua.
Grabimetroak dira Lurreko edozein tokitako grabitatearen indarra zehazki neurtzeko
erabiltzen diren tresnak. Grabitate-indarra
indarra = masa . g
Lurraren oinarri fisikoak 39
formularen bitartez definitzen da, non g grabitateak eragindako azelerazioa baita. Lurra-
zalean g-ren batez besteko balioa 9,8 m/s2 da, baina ez da beti konstantea eta erakusten
dituen aldaketa txikiak dira ikuspuntu geologikotik garrantzitsuak, lurrazalaren azpiko
dentsitate-aldaketen ondorioa direlako. Grabitate-aldaketak miligaletan (mgal) neurtzen
dira. Gal bat (izena Galileoren omenez jarrita dago), 0,01 m/s2 edo 1 cm/s2 da. Beraz,
g-ren balioa 980 gal (9,8 m/s2) denez, miligal bat g-ren milioigarren zatia da gutxi gora-
behera.
Edozein arro sedimentariotan burututako neurketa grabimetrikoek asko jota g-ren
10 miligaleko anomalia erakusten dute, sedimentuek inguruko arrokek baino dentsitate
txikiagoa dutelako. Lurraren azaleko geruzen lodiera-aldaketek eragin zuzena dute
grabitatean, zeren dentsitate bateko geruza-zati bat dentsitate ezberdineko beste geruza
batek ordezkatzen baitu. Adibidez, lurrazal kontinentalaren kilometro bakoitzeko lodiera-
aldaketarengatik 20 mgal-eko anomaliak garatzen dira. Proportzioak mantenduz eta
litosferaren lodiera-aldaketak ehun kilometrotara hel daitezkeenez, litosferak eragin
dezakeen grabitate-aldaketa maximoa 200 mgal-ekoa izango da.
Neurtutako grabitate-azelerazioaren balioari zenbait zuzenketa egin ondoren lortutako
emaitzaren eta neurketa-puntuan teorikoki egon beharko litzatekeen erreferentzia-balioaren
arteko ezberdintasunari grabitate-anomalia deritzo. Erreferentzia-balioa nazioartean onar-
tutako formula batek zehazten du eta eliptikoki simetrikoa den Lurrak eragindako
grabitate-eremua erabiltzen du. Beraz, grabitate-anomaliak arroken dentsitate-aldaketetan
oinarritzen direnez, aldaketa horien azalpen logikoa bilatzea geologoari dagokio.
Egitura geologiko sakonak grabimetriaren bidez interpretatzeko, egiturak zeharkatzen
dituzten grabitate-anomalien soslaiak erabiltzen dira. Soslai horiek onartutako egitura-
ereduaren zehar-ebakiekin erkatu behar dira, eredua berrantolatuz grabitate-datuekin bat
etorri arte. Datuekin bat datozen ereduak askotarikoak izan daitezkeenez, ikerketa grabime-
trikoa kartografia edo sismikarekin osatu behar izaten da, ereduaren egokitasuna guztiz
zehazteko.
1.2.2. Zuzenketa grabimetrikoak
Grabitate-anomalia zehatzak lortzeko mendian hartutako datuetan zenbait zuzenketa
egin behar izaten dira grabitate estandarraren erreferentziarekin parekatu ahal izateko.
Zuzenketa arruntenak latitude-zuzenketak, altuera-zuzenketak eta Bouguer zuzenketak
dira. Latitude-zuzenketen bitartez, poloetara hurbiltzen garen heinean grabitatea handitzen
duten Lurraren spinak eta ez-biribiltasunak sortutako irregulartasunak ezabatzen dira.
Altuera-zuzenketen bidez, grabitate-datu guztiak kota berera (itsas mailara) eramaten dira,
grabitateak altuerarekin jasaten dituen aldaketak arbuiatzeko asmoz. Gorputz batek itsas
mailatik gora dagoenean itsas mailan bertan baino grabitate txikiagoa du, grabitatea
altuerarekin murriztu egiten delako. Beraz, altuera ezberdinetan neurtutako grabitate-
datuak interpretatzea oso saila da anomalien zati bat topografiak eragindakoa delako (1.21.
irudia). Altuera-zuzenketa hauek aire askeko zuzenketak (free-air correction) izenaz
ezagutzen dira, eta datuak itsas mailaren kotara eramaten direnez, itsasoan neurtutako
datuetan ez da mota honetako zuzenketarik egin behar. Aipatutako bi zuzenketak egin
ondoren neurtutako anomaliari aire askeko anomalia deritzo.
40 Plaka-tektonika: Lurraren funtzionamendua ulertzeko teoria
Bouguer zuzenketen bitartez topografiak eta Lurraren azaleko dentsitate-aldaketek
eragindako eragozpenak konpontzen dira. Zuzenketa aurrera eramateko onartzen da itsas
mailaren eta neurketa egindako puntuaren artean lurrazal kontinentaleko geruza uniformea
dagoela, hau da, mendiak desagerrarazi eta haranak inguruko arroken dentsitate bera duten
materialekin bete ondoren grabitateak kota horretan izango lukeen balioa lortzen da. Itsa-
soan hartutako datuetarako onartzen da urak masa-murrizketa bat sortzen duela arrokak
baino dentsitate txikiagoa duelako, eta lortutako datuetan zuzenketa bat egiten da ur-
zutabeak eragiten duen grabitate-murrizketa ekiditeko. Beraz, Bouguer anomaliak aire
askeko zuzenketak eta Bouguer zuzenketak egin ondoren lortzen diren grabitate-anomaliak
dira eta sakoneko masa- edo dentsitate-aldaketak ikertzeko oso erabilgarriak dira.
Zuzenketak egin ondoren sumatzen den edozein anomalPlaka-tektonika: Lurraren funtzionamendua ulertzeko teoria