GODINU dana nakon razornog potresa na Baniji znanstvenici s Geofizičkog zavoda, Prirodoslovno-matematičkog fakulteta i Rudarsko-geološko-naftnog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu - Iva Dasović, Davorka Herak, Marijan Herak, Helena Latečki, Marin Sečanj, Josip Stipčević i Bruno Tomljenović - objavili su opsežni sažetak dosadašnjih istraživanja o njegovim uzrocima, svojstvima, posljedicama te mogućim prijetnjama i drugim detaljima.

Potres se osjetio daleko izvan hrvatskih granica

Autori u analizi pišu da je niz potresa s epicentrom u okolici Petrinje započeo u ponedjeljak 28. prosinca 2020. u 6:28 po lokalnom vremenu potresom magnitude 5.1 koji se osjetio u većem dijelu središnje Hrvatske. Epicentar mu je bio jugozapadno od Petrinje, kod mjesta Strašnik. Ubrzo su uslijedili potresi lokalne magnitude 4.6 u 7:49 te magnitude 3.8 u 7:51 u istom epicentralnom području, kao i niz slabijih potresa.

Nažalost, ispostavilo se da su ovi umjereno jaki potresi zapravo bili samo najava budućih događaja jer se sljedeći dan, 29. prosinca 2020., u 12:19 dogodio vrlo jak potres lokalne magnitude 6.2 s epicentrom također kod Strašnika. Potres je u epicentru imao intenzitet VIII °EMS i opisuje se kao teško oštećujući, a osjetio se u cijeloj Hrvatskoj i Sloveniji te u velikom dijelu Bosne i Hercegovine, u Srbiji, Mađarskoj, Italiji, pa čak i u Austriji i Slovačkoj.

Od posljedica urušavanja kuća, život je izgubilo sedmero ljudi. Zbog potresa dan ranije i oštećenja koja su uzrokovali te zbog toga što se potres dogodio sredinom sunčanog dana, mnogi stanovnici epicentralnog područja u tom su trenutku bili izvan svojih kuća, posebno onih jače oštećenih i opasnijih za boravak.

„Istodobno, potres se dogodio u vrijeme školskih praznika te restrikcija u kretanju zbog epidemije. Svi ovi faktori imali su za posljedicu relativno malen broj nastradalih u usporedbi s razmjerima oštećenja nastalih jakom trešnjom“, tumači Stipčević.

Kako je riješen nedostatak instrumenata?

Zbog zagrebačke serije potresa koja je započela u ožujku 2020. i uspostavljanja mreže seizmografa kojom se prati, hrvatski seizmolozi ostali su bez slobodnih instrumenata koje bi mogli postaviti u području Banije. Stoga su vrlo brzo nakon potresa dogovorili suradnju s kolegama iz Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale (OGS) iz Udina koji su im na raspolaganje stavili šest seizmografa s integriranim akcelerometrom za brzo postavljanje.

„Instrumenti su postavljeni nekoliko dana nakon glavnog potresa, 4. i 5. siječnja, i tu smo zahvalni kolegama iz Italije što su se odazvali na našu molbu te dopremili instrumente u vrlo kratkom roku usprkos tada važećim restrikcijama kretanja zbog epidemije“, kaže nam Herak. 

Ubrzo je i Seizmološka služba dobila donaciju hrvatske vlade čime je nabavljeno 40 kvalitetnih instrumenata (20 seizmografa i 20 akcelerografa), pa je krajem siječnja 2021. započelo i postavljanje veće privremene mreže seizmoloških instrumenata u širem epicentralnom području.

Herak kaže da se postavljanje prvih šest instrumenata vrlo brzo nakon glavnog potresa pokazalo ključnim u prikupljanju podataka o potresnoj seriji jer se u prvih nekoliko tjedana dogodila većina do sada lociranih potresa.

„Ovo progušćenje lokalne mreže seizmografa doprinijelo je i znatnom poboljšanju preciznosti lociranja potresa, pa su žarišta potresa koji su se dogodili nakon 4. siječnja 2021. locirana oko tri puta preciznije nego prije toga. Također, uspješno je registriran i najjači naknadni potres magnitude 4.9 koji se dogodio kod mjesta Župić 6. siječnja 2021. u 18:01, kada je najbliža seizmološka postaja bila samo nekoliko kilometara udaljena od epicentra. Ovi zapisi te seizmogrami s naknadno instaliranih privremenih seizmoloških postaja imaju veliku ulogu u istraživanju uzroka potresa kod Petrinje. Oni će omogućiti da analiziramo pokupski rasjedni sustav do najsitnijih detalja te rasvijetlimo uzroke javljanja tako jakih potresa u području relativno malog tektonskog naprezanja“, dodaje Herak.

U prva tri mjeseca locirano skoro 10.000 potresa

Prema preliminarnim podacima znanstvenika s Geofizičkog zavoda, u razdoblju između 28. prosinca 2020. i 29. ožujka 2021. locirano je 9350 potresa. Od tog broja, za njih 6374 određena je lokacija s vrlo dobrom točnošću, tj. sa standardnom pogreškom manjom od 1 km. Većina epicentara nalazi se u uskom, dobro definiranom području duž Hrastovičke gore, uz poznati Petrinjski rasjed smjera pružanja sjeverozapad–jugoistok. Izvan glavne grupe, jasno su izdvojene još tri manje skupine naknadnih potresa. Prva se nalazi istočno od glavne skupine, uz Kupu u području između Petrinje i mjesta Mošćenice, druga je zapadno od glavne grupe, u okolici Velike Soline, a treća se nalazi sjeverozapadno, kod Gornjeg Vukojevca.

Glavni potres imao je dubinu žarišta na oko 6-7 km. U dijelu rasjeda oko glavnog potresa između dubine od otprilike 10 km i površine dogodio se relativno mali broj naknadnih potresa, jer je u glavnome oslobođena većina prikupljene napetosti. Većina naknadnih potresa dogodila se na dubinama između 10 i 18 km i u dužini od 15 km, ispod dijela rasjeda koji je aktiviran u glavnom potresu.

„Ovo pokazuje da je glavni potres aktivirao Petrinjski rasjed do dubine od 10-ak km i u potpunosti ispraznio elastičku energiju na rasjednoj površini od oko 150 km2. Poprečni profil žarišta potresa jasno pokazuje da se radi o praktički vertikalnom rasjedu. U ovoj seriji potresa, u prvih 13 dana serije, dogodilo se ukupno deset potresa magnitude veće ili jednake 4.0, i 76 potresa magnitude veće ili jednake 3.0“, kaže Herak.

„Kod Petrinjskog potresa relativno mala dubina njegova žarišta dodatno je utjecala na jakost i rasprostranjenost trešnje. Zbog blizine žarišta površini, općenito vrijedi da je kod plitkih potresa trešnja jača nego kod nešto dubljih. Međutim, važno je naglasiti i da struktura tla te interakcija tla s građevinama ima veliki utjecaj na svojstva trešnje. Primjerice, područja u blizini epicentra koja se nalaze na čvrstoj stijenskoj podlozi su relativno bolje prošla, dok je centar Petrinje, koji leži na mnogo rastresitijem tlu potpuno porušen.

Kod ovoga niza potresa vrlo je zanimljivo uočiti da je veliki broj naknadnih potresa lociran na dubinama većim od 15 km. Ako se ovo potvrdi i detaljnijim istraživanjima nakon što se u analizu uključe i podaci svih privremeno instaliranih postaja, tu činjenicu će valjati objasniti. Naime, debljina Zemljine kore na tom je području 30-ak km te se očekivalo da na dubinama preko 15 km zbog tlaka i topline stijene postaju dovoljno plastične da ne dolazi do krtog pucanja, pa samim time niti do potresa. Također, postavlja se i pitanje je li možda u dubljim dijelovima kore došlo do pomaka, tj. je li rasjed prošao kroz cijelu koru? Sve ovo su pitanja na koja će buduća ispitivanja dati odgovor što će u konačnici omogućiti bolje poznavanje seizmičkog hazarda tog područja“, tumači Herak.

Mehanizam pomaka u žarištu glavnog potresa (slika 7 dolje), zajedno s prostornom raspodjelom žarišta potresa, ukazuju da je uzrok glavnog i većine naknadnih potresa gotovo vertikalni rasjed koji se pruža u smjeru sjeverozapad-jugoistok s pomakom po pružanju, odnosno s horizontalnim desnim pomakom. Duž rasjedne plohe jugozapadno rasjedno krilo pomaknulo se prema sjeverozapadu, a sjeveroistočno prema jugoistoku.

„To zapravo samo znači da su tektonske sile uzrokovale pomak dva bloka, odnosno rasjedna krila, koja su kliznula jedno uz drugo kao na slici niže. Pri tome se oslobodila energija koja se na površini manifestira kao potres“, tumači nam Stipčević.

Sekundarne posljedice potresa – likvefakcije, pukotine, klizišta, urušne vrtače

Zbog jačine potresa i specifične geološke građe, u širem epicentralnom području uočen je veliki broj sekundarnih učinaka potresa, odnosno deformacija na površini zbog jake potresne trešnje kao što su pojave likvefakcije, pukotina, klizišta i urušnih vrtača. Likvefakcija, koja predstavlja jakom trešnjom uzrokovan nagli gubitak čvrstoće nekoherentnog tla zasićenog vodom, uočena je na širem epicentralnom području u okolici Petrinje, Siska i Gline, u riječnim naslagama rijeke Kupe, Save i njihovim pritokama.

Ipak, likvefakciji su bila najpodložnija pjeskovita tla taložena u poplavnim ravnicama rijeka Kupe i Save. Pojava likvefakcije u obliku pješčanih “vulkana” i likvefakcijskih pukotina na površini najjasnije je bila izražena na poljoprivrednim površinama uz rijeke. Istovremeno je u urbanim sredinama uzrokovala štetu na prometnoj infrastrukturi, građevinama i nasipima Save i Kupe uslijed slijeganja, tonjenja i bočnog razmicanja tla.

Slika 12. Fotografije pojave likvefakcije: a) u obliku pješčanih “vulkana” u mjestu Brest uz lijevu obalu Kupe, b) u mjestu Nebojan uz desnu obalu Kupe, c) u mjestu Palanjek uz lijevu obalu Save i d) satelitska snimka preuzeta s Google Eartha s prikazom likvefakcije uz napušteni rukavac rijeke Save u blizini mjesta Budaševo.

Također, zabilježena je pojava većeg broja novih i reaktiviranih klizišta koja su nastala mehanizmima klizanja, bočnog razmicanja i odronjavanja. Klizanje je zabilježeno u nasutim materijalima (npr. nasipi cesta), pri čemu je oštećen veći broj prometnica na širem epicentralnom području te u naslagama lapora i gline, kao primjerice na najopasnijem klizištu u mjestu Prnjavor Čuntićki, oko 10 km južno od Petrinje.

Uslijed reaktivacije ovog klizišta i njegove daljnje aktivnosti mjesecima nakon potresa, potrebno je bilo iseliti stanovništvo iz stambenih objekata koji se nalaze na samom klizištu ili u njegovoj neposrednoj blizini. Ubrzo nakon glavnog potresa, osim klizanja, zabilježene su i manje pojave odronjavanja stijenskih blokova sa strmih padina ili stijenskih zasjeka uz prometnice, kao i bočno razmicanje na površini koje je izravno povezano s likvefakcijom. Uslijed bočnog razmicanja nastale su gotovo vertikalne pukotine duboke i do nekoliko metara, a najčešće su nastale na obrambenim nasipima Save i Kupe te u njihovoj neposrednoj blizini (slika 13).

Slika 13. Fotografije gotovo vertikalnih pukotina nastalih uslijed bočnog razmicanja tla na a) nasipu Save i b) poljoprivrednom zemljištu u mjestu Palanjek.

Uz prethodno opisane sekundarne deformacije na površini koje su bile prouzročene potresnom trešnjom, najveću prirodnu opasnost po stanovnike predstavljala je pojava urušnih vrtača u mjestima Mečenčani i Borojevići, koje se i nakon najjačih potresa još uvijek otvaraju (dosad je zabilježeno preko 140 ovakovih vrtača). Urušne vrtače nastale su u naslagama rijeke Sunje i njenih povremenih bujičnih pritoka.

Formiranje urušnih vrtača inače je dugotrajan proces povezan uz proces sufozije, prilikom kojeg dolazi do ispiranja sitnozrnastog sedimenta u pokrovu i stvaranja podzemnih kaverni, odnosno šupljina, djelovanjem podzemne vode, što u konačnici dovodi do naglog urušavanja pokrovnih naslaga u okršeno podzemlje (slika 14). Ovaj inače dugotrajan proces značajno je ubrzan uslijed trešnje za vrijeme petrinjske potresne serije pri čemu su urušne vrtače oštetile nekoliko stambenih objekata. S obzirom na to da potresna serija još uvijek traje, i dalje postoji mogućnost za nastanak novih urušnih vrtača te je ova prirodna opasnost za lokalno stanovništvo još uvijek aktualna.

Slika 14. a) Skica procesa nastanka urušnih vrtača (modificirano prema USGS, 2021, URL3) i b) fotografija najveće urušne vrtače u mjestu Mečenčani s promjerom većim od 20 m i oko 12 m dubine.

Stipčević kaže da likvefakcija više nije prijetnja jer je za nju potrebno tlo vrlo zasićeno vodom i vrlo jaka trešnja koja više nije izgledna.

„No, pojava klizišta i urušnih vrtača, uslijed jačih naknadnih potresa, moguća je, ali malo vjerojatna jer su se sva klizišta i veliki dio vrtača aktivirali kod glavnog i nekoliko jačih naknadnih potresa u prvih nekoliko mjeseci“, dodaje.

Utjecaj građe Zemlje i svojstava tla na širenje potresnih valova

Premda su rezultati preliminarni, numeričke simulacije potresa kod Petrinje jasno pokazuju u kolikoj mjeri unutrašnja građa Zemlje i svojstva tla nekog područja utječu na rasprostiranje i jačinu potresnih valova. Tako, primjerice, u dolinama i nizinama valovi ostaju zarobljeni u mekšim sedimentnim naslagama, između površine i čvrste stijenske mase u podlozi. Uslijed toga dolazi do produljenog trajanja trešnje i povećanja amplitude valova.

Primjerice, Zagreb se tresao nešto dulje od minute! S druge strane, u gorskim područjima, gdje čvrsta stijena dolazi do površine, može se uočiti brzi prolazak valne fronte, pa je i vrijeme podrhtavanja nešto kraće. Tako je npr. na Medvednici trešnja trajala između 30 i 45 sekundi te zbog drugačijih svojstava tla (čvrsta stijena koja za razliku od sedimenata ne amplificira valove) nije bila izražena kao u Zagrebu.

Zanimljivo je uočiti da na nekim dijelovima dolazi do kanaliziranja potresnih valova (npr. područje u blizini Zaprešića) čime se također povećava jačina trešnje. Ovo je izravna posljedica geološke građe – u slučaju Zaprešića, između Samoborskog gorja i Medvednice, nalaze se naslage sedimentnih stijena u kojima su valovi ostali zarobljeni te se povećala amplituda trešnje. To je za posljedicu imalo pojačanu i produljenu trešnju u tom području što je uzrokovalo veliku štetu na pojedinim objektima, iako se lokacija nalazi relativno daleko od epicentra potresa.

Što slijedi dalje?

Herak kaže da će za podrobniju analizu ovog niza potresa trebati pažljivo proučiti prikupljene podatke te napraviti dodatna istraživanja.

„Kako takvo istraživanje zahtijeva velike resurse i dosta vremena, s kolegama sa Sveučilišta u Lausannei u Švicarskoj prijavili smo novi znanstveni projekt. Ukoliko projekt bude odobren za financiranje, tim od preko 15 znanstvenika radit će na analizi svih prikupljenih geofizičkih i geoloških podataka. Također, unutar projekta planirana su i neka nova mjerenja koja bi mogla rasvijetliti koliko često se jaki potresi događaju na području Pokuplja te postoji li veza između rasjednih zona oko Zagreba i Pokuplja. Ovo bi u konačnici moglo znatno promijeniti sliku seizmičkog hazarda na području središnje Hrvatske“, kaže Herak. 

Stipčević kaže da, dok čekaju rezultate projektne prijave, i dalje nastavljaju marljivo analizirati sve prikupljene podatke što će u konačnici poslužiti kao izvrsna podloga za naprednije metode analize planirane unutar projektnog istraživanja.

„U prvom koraku plan je locirati sve potrese za koje je to moguće klasičnim postupcima te odrediti rasjedni mehanizam onima nešto snažnijima. Tek tad će biti moguće donijeti podrobnije zaključke što se točno dogodilo i kako preciznije opisati ovaj rasjedni sustav. Kako je količina prikupljenih seizmoloških podataka ogromna, jedan od budućih ciljeva je da primijenimo metode strojnog učenja. Na temelju njih ćemo biti u mogućnosti automatski prepoznati tisuće vrlo slabih potresa koji daju zoran uvid u strukturu aktiviranih rasjeda. Osim toga, multidisciplinarni pristup seizmologije, geodezije i geologije može pomoći pri razlučivanju aktiviranih rasjeda i njihovog međudjelovanja, primjerice u prijenosu napetosti u širem epicentralnom području.

Navedena istraživanja mogu pružiti kvalitetnije ulazne podatke za modeliranja opaženih polja intenziteta, pomaka, brzine i akceleracije tla tijekom potresa u širem epicentralnom području uključujući efekte površinskih slojeva tla, realistične modele rasjeda i rasjedanja, i sl. Takvi modeli omogućuju određivanje realističnih potresnih scenarija za buduće potrese, a time poboljšavaju modeliranje učinaka potresa i potresne opasnosti. Istraživanja primjenom metoda inženjerske seizmologije i geologije, kao i geotehničkih metoda, omogućit će bolje poznavanje lokalnih svojstava tla koja znatno utječu na frekvenciju i amplitudu valova potresa, a mogu imati razorne učinke na građevine, ne samo u epicentralnom području nego i daleko od njega  – baš kao što je to bilo u Zaprešiću. Svakako, tu je i suradnja seizmologa i građevinara koja mora postojati kako bismo izgradili društvo otpornije na potrese. Ne manje važno, potrebno je uporno raditi i na popularizaciji i promidžbi seizmologije te osvješćivanju o opasnosti od potresa kako bismo se naučili živjeti s njima tako da njihove posljedice ne budu pogubne.

Ovdje nismo željeli nikoga prozvati ili pozvati, već smo zapravo samo pokušali naznačiti potrebne korake koji nam slijede u budućnosti te otprilike navesti što želimo sprovesti u djelo. Naravno, u nekim koracima bit će od velike važnosti da se pokaže dobra volja nadležnih, ali i bez toga nadamo se da ćemo uspjeti ostvariti veliki dio planiranog. Trenutno smo na Geofizičkom odsjeku u procesu formiranja vrlo jake geofizičke istraživačke grupe koja će u budućnosti biti međunarodno kompetitivna i nosilac svih naprednih istraživanja čvrste Zemlje u Hrvatskoj.

Možda će prva izravna promjena, barem što se interesa društva tiče, biti vidljiva u sljedećoj verziji karte potresne opasnosti u Hrvatskoj, koja će morati biti usklađena s novim europskim normama. Spoznaje do kojih smo već došli, kao i one koje nas još čekaju, znatno će utjecati na pouzdanost i multidisciplinarni način procjene potresne opasnosti ne samo u područjima Petrinje ili Zagreba nego i u drugim potresom jako ugroženim područjima u Hrvatskoj“, zaključio je Herak.