Potresi so pri nas dejstvo. Potresa, ki sta prizadela Posočje v letih 1998 in 2004, sta bila zmerno močna (M = 5,4 lmax = VII–VIII in M = 5,2 lmax = VI–VII) in sta povzročila veliko gmotno škodo ter dolgotrajen in drag proces obnove. Potresi v Sloveniji so lahko in so bili v zgodovini že bistveno močnejši. Ljubljanski potres leta 1895 (M = 5,9 lmax = VIII–IX) je takrat v mnogo manjši Ljubljani uničil približno 10 % stavb in zahteval 21 smrtnih žrtev. Leta 1511 je Slovenijo prizadel idrijski potres, verjetno najmočnejši zgodovinski potres pri nas, z magnitudo kar M = 6,9 (lmax = X). To je bil izjemno močan potres več kot 150-krat močnejši od posoškega leta 1998 in je v takrat redko poseljeni Sloveniji zahteval kar okoli 3.000 smrtnih žrtev ter podrl večino gradov v zahodni in severni Sloveniji. Podobno močan in uničujoč je bil tudi beljaški potres leta 1348 (M = 7,0 lmax = IX–X).

Z zgodovinskimi viri lahko sledimo potresom, ki so se zgodili tisoč, kvečjemu nekaj tisoč let v preteklosti. Sledi močnih, predvsem pa bistveno starejših preteklih potresov, t. i. paleopotresov, pa lahko vidimo tudi v naravi. Potresi se dogajajo na aktivnih prelomih, ob katerih tektonski bloki drsijo drug ob drugem. Prelomi, ki povzročajo močne potrese, so dolgi več deset kilometrov ter so vidni v geološki zgradbi in na površju. Lahko jih analiziramo in tako ugotovimo njihovo moč in starost. Ob močnih potresih lahko pride vzdolž preloma do površinskega pretrga. Sledi posameznih pretrgov počasi sicer zabriše erozija, ob zaporednih potresih pa se akumulirajo, »nalagajo« druga na drugo in ostajajo vidne v pokrajini. Tako sled obpotresnega površinskega premika na primer prečkamo na gorenjski avtocesti. Med izvozom Vodice in nekdanjo cestninsko postajo Torovo se avtocesta vzpenja po pokrajini v stopnjah Vodiškega preloma. Njegova 525 metrov visoka in več kot 10 km dolga morfološka stopnja je rezultat potresov v sorazmerno nedavni geološki preteklosti. To je le eden izmed več kot 20 najizrazitejših aktivnih prelomov pri nas. Obpotresni površinski pretrgi vzdolž preloma so ob tresenju tal pomemben element poznavanja potresne nevarnosti.

Agencija Republike Slovenije za okolje je pred kratkim izdala novo karto potresne nevarnosti, ki nadomešča predhodno iz leta 2001. Nova karta je rezultat sodobne metodologije in prvič upošteva tudi neposredne geološke vnose: aktivne prelome in prelomne potresne vire. Na GeoZS smo v sedem let trajajočem projektu izdelali karto in podatkovno bazo aktivnih prelomov in prelomnih potresnih virov.

Nova karta potresne nevarnosti v Sloveniji je zelo pomemben dokument, na podlagi katerega bo gradbena stroka ovrednotila in po potrebi posodobila izhodišča za potresno varno gradnjo pri nas.

Na GeoZS nadaljujemo raziskave aktivnih prelomov, s katerimi bomo v prihodnje lahko še bolje opredelili njihovo aktivnost in moč potresov, ki bi jih lahko povzročili v prihodnosti.

Slovenija naj bi bila po potresni nevarnosti uvrščena v sam vrh evropskih držav. Kaj je tisto, zaradi česar je tako potresno ogrožena?

Res je, Slovenija je praktično v vrhu EU po potresni nevarnosti, takoj za Grčijo, Ciprom in Italijo. Če upoštevamo še države zunaj EU, smo nekoliko nižje na seznamu, pred nami je vsaj še Albanija. Potresna aktivnost je posledica tektonske aktivnosti. Praktično celotna južna polovica Evrope in celoten Mediteran je obsežna kolizijska cona med Afriško in Evropsko oz. Evrazijsko litosfersko ploščo. To je precej kompleksno območje, v katerega je med obe veliki plošči, ki rineta druga proti drugi, ujetega precej litosferskega »drobirja«. Najaktivnejši deli kolizijske cone so v osrednjem in vzhodnem Mediteranu, predvsem v Helenski subdukcijski coni, kjer prihaja do ogromnih potresov z magnitudami nad 8,5. Slovenija je na območju nekoliko manj intenzivnega dogajanja, tektonsko in s tem potresno aktivnost pri nas kroji predvsem medsebojna interakcija Evropske plošče in manjše Jadranske mikroplošče. Slednja je eden od številnih kosov litosferskega drobirja, ujetega v ta velik nalet litosferskih plošč. Jadranska mikroplošča je zagozdena pod zahodnimi Alpami in ob stalnem severnem potisku v kolizijski coni rotira v smeri proti urnemu kazalcu in na območju SV Italije in Slovenije povzroča krčenje ozemlja v smeri S–J s približno 2–5 milimetri na leto. Njen severni in vzhodni rob se v globini vrivata pod južne Alpe in zahodne Dinaride. Na površju se rob Jadranske mikroplošče odraža kot približno 100–150 km široka cona prelomov, med katerimi so najizrazitejši in najaktivnejši južnoalpski narivi v Furlaniji in Benečiji ter Dinarski in Periadriatski desnozmični sistem v Sloveniji. Prav našteti sistemi so vir najmočnejših zgodovinskih potresov v Sloveniji in okolici, med njimi sta bila najmočnejša beljaški potres leta 1348 in idrijski potres leta 1511. Dlje proti jugovzhodu, tako v Sloveniji kot naprej na Hrvaškem, potresno dogajanje narekuje interakcija med dvema velikima tektonskima enotama, ki sta prav tako del kolizijske cone: TISZA in ALCAPA. V to dogajanje med drugimi spadajo tudi brežiški potres leta 1917, zagrebški potres leta 1880 in leta 2020 ter lanski petrinjski potres.

Iz naštetih razlogov je Slovenija potresno nevarna. Potresna nevarnost je lastnost prostora, recimo temu nagnjenosti k potresom. Več je potresov in močnejši so, večja je potresna nevarnost. Potresna ogroženost je odziv grajenega okolja in družbe na potresno nevarnost. Tako je potresna ogroženost pogojena s kakovostjo gradnje in tipom tal, na katerih so objekti grajeni, in je s tem predmet geotehničnih in gradbenih strok. Posredno potresno ogroženost pogojujeta tudi družbena percepcija potresne nevarnosti in javno mnenje glede potresov. V Sloveniji so zelo močni potresi razmeroma redki, v zadnjem tisočletju sta bila pri nas ali v neposredni bližini dva potresa z magnitudo okoli 7. A zgodila sta se pred več kot 500 leti, zato zgodovinskega spomina na te dogodke ni. Naš zgodovinski spomin sega do potresov v Posočju v letih 1998 in 2004. Toda ta potresa sta bila več kot 100-krat šibkejša od idrijskega in beljaškega in neprimerljiva. Tudi ljubljanski potres leta 1895, ki je pri nas nekakšen simbol močnega zgodovinskega potresa, je z idrijskim in beljaškim praktično neprimerljiv, saj je bil več desetkrat šibkejši. Vendar pa zgodovina jasno kaže, da pri nas lahko in moramo računati na mnogo močnejše potrese z magnitudo do okoli 7. Ko se bo v prihodnosti tak potres zgodil, in ni razloga, da se ne bi, bo to največja naravna katastrofa v zgodovini Slovenije in širše okolice.

Kakšna je razlika med magnitudo in intenziteto potresa?

Magnituda potresa je merilo za sproščeno energijo ob potresu. Verjetno najbolj znana je Richterjeva magnituda, ki se praktično ne uporablja več in jo je povsem zamenjala navorna magnituda. Za izkušnjo potresa in tudi vpliv na grajeno okolje je bistveno bolj merodajna intenziteta (I), ki opisno podaja jakost tresenja tal ter vpliv in poškodbe različnih tipov zgradb. V Sloveniji za opredeljevanje intenzitete uporabljamo 12-stopenjsko evropsko makroseizmično lestvico (EMS 98). Magnituda in intenziteta nista premosorazmerni. Medtem ko na magnitudo vplivata količina premika in velikost preloma, ob katerem se je obpotresni premik zgodil, na intenziteto vplivajo številni dejavniki: od globine žarišča potresa do oblikovanosti terena in zgradbe tal. Tako lahko razmeroma šibki, a plitvi potresi lokalno vseeno povzročijo visoko maksimalno intenziteto, zelo globoki močni potresi pa nižjo maksimalno intenziteto. Mehka tla, še zlasti v kotlinah, napolnjenih z rečnimi ali jezerskimi sedimenti, povzročajo dodatno ojačanje tresenja tal in posledično višajo maksimalne intenzitete potresov. To je pomemben pojav, saj so številne velike urbane regije v Sloveniji prav v takem okolju. Za inženirske in gradbene namene se uporabljajo tudi druga, bolj kvantitativna merila jakosti tresenja tal, kot so maksimalen pospešek tal in spektri pospeška tal, torej pospešek v odvisnosti od frekvence.

Pred kratkim je GeoZS izdelal strokovne podlage za novo karto potresne nevarnosti Slovenije. V čem se ta karta razlikuje od prejšnje in kako so nastajale te strokovne podlage?

Izziv pri izdelavi karte potresne nevarnosti je čim bolj realno in reprezentativno upoštevati potrese, ki se bodo zgodili v prihodnosti. Pri tem seveda za napovedovanje prihodnosti uporabljamo podatke iz preteklost. Najbolj neposreden podatek o pojavljanju potresov so pretekli potresi. Zadnjih približno 125 let jih na območju Slovenije beležimo s seizmografi, pred tem pa so bili predmet zgodovinskega zapisa. Lokacijo epicentra, maksimalno intenziteto in magnitudo zgodovinskih potresov seizmologi določajo na podlagi makroseizmičnih podatkov, predvsem poškodb na stavbah. Tako je z vse večjo zgodovinsko oddaljenostjo potresa tudi dosegljivost podatkov vse manjša in so v ocenah večje negotovosti. Pri nas z zgodovinskimi podatki lahko gledamo nazaj manj kot eno tisočletje.

Vendar pa tisočletna zgodovina potresov za oceno potresne nevarnosti pri nas ni dovolj. Močni potresi so redki pojavi, zato moramo pogledati še dlje v preteklost. Ta pogled pokaže posledice geoloških in geodinamskih lastnosti območja Slovenije, ki pogojujejo pojavljanje potresov, zato tu nastopi geološki razmislek. Glavni vir predvsem močnih potresov so seizmogene strukture, povezane z aktivnimi prelomi. V prvem približku lahko rečemo, da se potresi dogajajo na aktivnih prelomih. Ob prelomu dva tektonska bloka drsita drug mimo drugega, lahko se narivata drug nad drugega, ali en blok drsi z drugega. To drsenje je lahko stalno in zvezno oziroma aseizmično, in tak prelom ne povzroča večjih potresov. Pogosteje se tektonska bloka ob prelomu zatakneta in drsenja po prelomni ploskvi ni oziroma ga je malo. Medtem tektonske sile, ki bloke spravljajo v gibanje, ostajajo. Tako se bloka ob prelomu deformirata, kopiči se elastična napetost. V neki točki, ko se nabere dovolj napetosti, se bloka ob prelomu praktično hipno premakneta in pri tem nastane potres. Več se nabere napetosti, močnejši je potres. Pri nas je premikanje tektonskih blokov ob prelomih razmeroma počasno, večinoma nekaj stotink do nekaj desetink milimetra na leto, le pri največjih in najhitrejših pridemo do 1 mm/leto. Zato lahko traja več tisočletij, preden se ob takih prelomih nabere dovolj napetosti za močan potres. Malo verjetno je, da je prelom povzročil potres v zadnjih tisoč letih, kolikor obsega zgodovinski zapis. Tako se močni potresi v prihodnosti lahko zgodijo marsikje, kjer jih v zapisani zgodovini ni bilo.

Zato v izračun potresne nevarnosti pripeljemo vse znane aktivne prelome in jim čim bolj natančno določimo geometrijske, kinematske in aktivnostne parametre. Na njihovi podlagi lahko statistično predvidimo, kako močne in kako pogoste potrese bodo lahko povzročali v prihodnosti. V 7-letnem projektu smo na Geološkem zavodu Slovenije pripravili novo, v svetovnem merilu eno najsodobnejših podatkovnih baz aktivnih prelomov. Prelome smo definirali na podlagi vseh dosedanjih raziskav, objavljenih geoloških kart in znanstvenih člankov ter samostojne analize geoloških, geodetskih, geokronoloških in geofizikalnih podatkov. Podatkovna baza zajema 96 znanih prelomov, katerih površinska trasa je daljša kot 5 km. Iz aktivnih prelomov nato definiramo prelomne potresne vire in jih uporabimo v izračunu potresne nevarnosti.

Ali poznamo vse aktivne prelome v Sloveniji, daljše od 5 km? Praktično zagotovo ne. Lahko obstajajo prelomi, katerih površinske trase in odraz v geološki strukturi je na površju tako nejasen, da jih do zdaj nismo identificirali. Še bolj verjetno je, da se na večjih globinah nahajajo t. i. slepi prelomi, ki nikjer ne pridejo do površja in jih je izjemno težko zaznati. To negotovost upoštevamo tako, da vpeljemo t. i. ploskovne potresne vire, ki so drugi del geološkega vnosa. To so območja, ki jim pripišemo homogeno prostorsko verjetnost, da se tam zgodi potres. Pri geoloških vnosih za novo karto potresne nevarnosti smo ploskovne potresne vire definirali po sistemih prelomov, pri čemer smo celotnemu sistemu pripisali enotno aktivnost ter geometrijske in kinematske lastnosti potresov. Tako smo upoštevali možnost, da je v sistemu prelomov neznan prelom, ki bo v prihodnosti povzročil potres.

Podatkovna baza aktivnih prelomov in iz nje izpeljana baza prelomnih potresnih virov ter podatkovna baza ploskovnih potresnih virov predstavljajo geološki vnos v izračun potresne nevarnosti, ki bistveno dopolni in izboljša statistično oceno prihodnjega pojavljanja potresov.

Kako geologi pridete do teh ocen, ki ste jih dali v podatkovno bazo aktivnih prelomov?

Geološke raziskave aktivnih prelomov vključujejo različne metode pridobivanja podatkov na terenu in z daljinskim zaznavanjem. Osnova je vedno strukturno-geološka karta, ki priskrbi podatke o lokacijah prelomov, njihovi geometriji in zamiku geoloških enot ob njih. V veliko pomoč so nam tudi tektonsko-geomorfološke analize digitalnega modela reliefa in pri tem se opiramo na visokoločljive podatke laserskega skeniranja površja. V obliki površja se skriva zapis o najmlajših tektonskih deformacijah, ki so predmet zanimanja pri določitvi aktivnih prelomov. Tako lahko ugotovimo, kateri prelomi so aktivni, ločimo aktivne segmente preloma od neaktivnih in z uporabo različnih tehnik datiranja tudi kvantitativno opredelimo aktivnost prelomov. Če na primer ugotovimo, da je neka terasa ali vršaj ob prelomu deformirana, lahko datiramo nastanek terase, izmerimo njeno deformacijo in na podlagi teh dveh podatkov določimo povprečno hitrost premika ob prelomu. To je eden najpomembnejših podatkov za izračun potresne nevarnosti tega preloma.

Poleg oblike površja so naši glavni indikatorji za aktivnost prelomov mladi kvartarni sedimenti. Beležijo zapis pretekle aktivnosti prelomov, ki ga lahko raziščemo z uporabo različnih geofizikalnih metod in neposrednih terenskih sedimentoloških, stratigrafskih in strukturno-geoloških opazovanj v golicah. Včasih si pomagamo tudi z vrtinami v kvartarne sedimente, ki so odlična podpora interpretaciji geofizikalnih raziskav. Uporabljamo vse mogoče dostopne podatke iz preteklih raziskav, ki jih ni malo, ter izvajamo nove geofizikalne meritve z najrazličnejšimi metodami: od refrakcijske in refleksijske seizmike, geoelektričnega sondiranja in upornostne tomografije do georadarja. Parametre zajema podatkov optimiziramo za vsako lokacijo posebej, da pridobimo najboljše možne podatke.

Naslednji korak so paleoseizmološke raziskave, to so raziskave potresne zgodovine prelomov. Pri teh na ustrezni lokaciji v sedimente na prelomu naredimo raziskovalni izkop, sedimente v njem natančno popišemo in pri tem iščemo znake pretekih potresov, kot so prelomi, razpoke, gube, likvefakcije in druge značilne obpotresne deformacije sedimentov. Z uporabo izmerjenih premikov in datirane starosti sedimentov lahko rekonstruiramo število, moč in starost preteklih potresov na raziskovanem prelomu. Zaradi obsežnosti, dolgotrajnosti in pomanjkanja namenskih sredstev smo v Sloveniji do zdaj paleoseizmološke raziskave izvedli le na peščici prelomov in tako za večino prelomov ostaja njihova potresna zgodovina še popolna neznanka.

Današnjo aktivnost prelomov beležimo tudi z različnimi geodetskimi metodami, od meritev GPS, radarskih meritev do terenskih nivelmanskih in teodolitskih izmer. Vendar pa so le redki prelomi pri nas do zdaj že bili izmerjeni na ta način. Pričakujemo pa več rezultatov v raziskovalnem projektu SLOKIN, ki ga trenutno izvaja Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo v sodelovanju z Naravoslovnotehniško fakulteto in GeoZS.

Metod za ocene aktivnih prelomov je res veliko in za dobro razumevanje njihove aktivnosti je treba kombinirati različne pristope. Pot do določitve aktivnega preloma in njegovih parametrov za izračun potresne nevarnosti je tako vse prej kot preprosta in hitra.