13 Skalni podori ob potresu leta 1998 v Krnskem pogorju in možnost njihove uporabe za oceno seizmič nih intenzitet po Environmental Seismic Intensity lestvici (ESI 2007) Andrej Gosar 1 Povzetek Potres leta 1998 v Krnskem pogorju z navorno magnitudo 5,6 in največ jo intenziteto VII-VIII po Evropski potresni lestvici (EMS-98) je povzroč il obsežne uč inke v naravnem okolju. Uporaba obič ajnih intenzitetnih lestvic, ki temeljijo predvsem na poškodbah objektov, je bila pri oceni intenzitet v nadžarišč nem območ ju omejena, saj gre za redko poseljeno visokogorje. Uvedba nove Environmental Seismic Intensity lestvice (ESI 2007) je zato spodbudila raziskavo z namenom oceniti njeno uporabnost za ta potres. Vse okoljske uč inke potresa smo opisali, razvrstili in ocenili na podlagi terenskih raziskav, analize letalskih posnetkov in makroseizmič nih vprašalnikov. Izkazalo se je, da so le podori dovolj razširjeni za določ itev intenzitete. Porazdelitev velikih in zelo velikih podorov je jasno definirala eliptič no območ je, razpotegnjeno vzdolž seizmogenega Ravenskega preloma, za katero je bila opredeljena intenziteta VII-VIII ESI 2007. Ta se dokaj dobro ujema z območ jem enake intenzitete opredeljenim po EMS-98 lestvici na podlagi podatkov iz le štirih naselij v različ nih dolinah, ki se zajedajo v Krnsko pogorje. Raziskave so pokazale, da je ESI 2007 lestvica, ki se sicer uporablja predvsem za zelo moč ne potrese, v določ enih primerih uč inkovito orodje za oceno intenzitet v redko poseljenih goratih območ jih tudi za srednje moč ne potrese. Ključ ne besede: potres, intenziteta potresa, uč inki potresa na naravno okolje, ESI 2007 lestvica, skalni podori, Krnsko pogorje Key words: earthquake, seismic intensity, seismic effects on natural environment, ESI 2007 scale, rockfalls, Krn Mountains Uvod Potres 12. aprila 1998 z navorno magnitudo Mw=5,6 v Krnskem pogorju in največ jo intenziteto VII-VIII EMS-98 (Zupanč ič et al., 2001) je povzroč il hude poškodbe objektov v Zgornjem Posoč ju ter imel obsežne uč inke na naravno okolje v Julijskih Alpah. Prizadeto območ je je zaradi goratosti razmeroma redko poseljeno. Pri oceni največ je intenzitete potresa je bila zato uporaba obič ajnih intenzitetnih lestvic, ki temeljijo na analizi uč inkov na ljudi, predmete in stavbe, omejena na samo nekaj naselij in vasi v nadžarišč nem območ ju. Po drugi strani so bili uč inki na naravno okolje (predvsem skalni podori) izraziti in zelo razširjeni. Opisani so bili kmalu po potresu (Vidrih & Ribič ič , 1999), č emur je sledila prva ocena njihove uporabnosti za določ itev intenzitet po Evropski potresni lestvici EMS-98 (Vidrih et al., 2001). V tej študiji se je pokazalo, da EMS-98 (Grünthal, 1998) ni dovolj natanč na v opisu in analizi uč inkov potresov na naravno okolje. Posebej nedoreč ena je v kvantitativnem opisu uč inkov, ki so znač ilni za posamezne intenzitetne stopnje. Uvedba povsem nove lestvice, ki temelji le na uč inkih na naravno okolje – Environmental Seismic Intensity scale (ESI 2007) (Guerrieri & Vittori, 2007), je predstavljala zato velik napredek pri makroseizmič nih analizah. Izraziti uč inki potresa leta 1998 na naravno okolje ter nedavno predstavljena lestvica ESI 2007, sta predstavljala glavno spodbudo za izvedbo 1 Agencija RS za okolje, Urad za seizmologijo in geologijo, Vojkova 1b, 1000 Ljubljana in Univerza v Ljubljani, Naravoslovnotehniška fakulteta 14 nove študije. Ta obsega podroben opis, klasifikacijo in analizo vseh uč inkov tega potresa na naravno okolje, novo oceno največ je intenzitete po ESI 2007 in primerjavo rezultatov z makroseizmič no analizo, ki je temeljila na uč inkih na ljudi, predmete in stavbe (slika 1) skladno z EMS-98 (Cecić et al., 1999). Ker gre za potres srednje moč i, je bil cilj ovrednotiti uporabnost ESI 2007 tudi za tak potres, saj je znano da uč inki na naravno okolje sicer prevladujejo pri moč nih in zelo moč nih potresih. Slika 1 - Karta intenzitet (EMS-98) potresa 12. aprila 1998 z izoseisto VII-VIII EMS-98 (podatki Ine Cecić , Zupanč ič et al., 2001). Prikazan je tudi potek Ravenskega preloma. Uč inki potresov na naravno okolje in intenzitetne lestvice Različ ne dvanajstopenjske intenzitetne lestvice, ki so bile razvite tekom dvajsetega stoletja (MCS, MSK, EMS), so sicer temeljile na uč inkih potresov na ljudi, predmete, stavbe in naravno okolje, vendar so bili slednji praviloma zelo pomanjkljivo obravnavani. Ta pomanjkljivost se je s č asom še stopnjevala, verjetno zaradi kompleksnosti in spremenljivosti teh uč inkov, ki sta zahtevali posebna znanja in izkušnje, zato se je dajalo prednost uč inkom na ljudi in stavbe, ki jih je praviloma lažje ovrednotiti. Novejše študije pa so pokazale, da tudi kosezmič ni uč inki na naravno okolje dajejo dokaj natanč ne podatke o intenzitetnem polju potresov in so komplementarni drugim makroseizmič nim podatkom (Guerrieri & Vittori, 2007). Č eprav je novejša Evropska potresna lestvica EMS-98 (Grünthal, 1998) sicer zelo izboljšala makroseizmič ne analize, pa so ostali uč inki na naravno okolje razmeroma skopo opisani. V tej lestvici so razdeljeni na: a) hidrološke uč inke, b) poboč ne premike (zemeljski plazovi, podori itd.), c) uč inke na ravnih tleh (razpoke) in d) kompleksne uč inke (likvefakcija). Eden od glavnih problemov je, da je posamezen uč inek (razvršč en kot možen, tipič en ali diagnostič en) pripisan zelo širokemu razponu intenzitet. Zato so Vidrih et al (2001) predlagal, da so tudi pri skalnih podorih in 15 zemeljskih plazovih, podobno kot pri stavbah, uporabi koncept ranljivosti terena ter pogostosti in stopnje poškodovanosti zaradi posameznih pojavov. Nova Environmental Seismic Intensity lestvica (ESI 2007) (Guerrieri & Vittori, 2007) temelji, za razliko od predhodnih lestvic, le na uč inkih potresov na naravno okolje, sledi pa osnovni strukturi dvanajststopenjskih lestvic in je namenjena za komplementarno rabo z njimi. Uč inki so klasificirani v primarne in sekundarne. Primarni so površinske manifestacije seizmogenega tektonskega izvora in obsegajo površinske pretrge, dvige in ugreze. Mnogo številč nejši so sekundarni uč inki, ki so posledica moč nega tresenja tal: a) razpoke v tleh, b) poboč ni premiki (skalni podori in zemeljski plazovi), c) likvefakcija, d) anomalni valovi (sejš), e) hidrogeološke anomalije in f) nihanje dreves. Za vsako vrsto uč inka ESI 2007 opisuje njegove znač ilnosti in velikost kot diagnostič ni pojav za določ en razpon intenzitet ter njegov geološki ali geomorfološki izraz. Za intenzitete manjše ali enake IX, je glavna naloga ESI 2007 lestvice, da uč inke na naravno okolje vzporedi z drugimi indikatorji poškodb. Pri intenzitetah med X in XII pa postanejo uč inki na naravno okolje najbolj diagnostič ni za oceno intenzitete, saj je več ina stavb porušenih. Analize uč inkov potresa na naravno okolje Pri raziskavah smo uporabili tri različ ne pristope: terenski ogled, analizo letalskih posnetkov in analizo makroseizmič nih vprašalnikov. Kmalu po potresu smo s terenskim delom sistematič no skartirali in popisali vse podore in izdelali njihovo podatkovno bazo. Geodetska uprava RS je tri mesece po potresu izvedla že prej nač rtovano ciklič no letalsko snemanje tega dela Slovenije. To je bilo zelo koristno, saj smo brez dodatnih stroškov pridobili kvalitetne posnetke na katerih so sveži podori še zelo dobro vidni, kar bi se zaradi procesov preperevanja in vegetacije spremenilo, č e bi med potresom in snemanjem preteklo dlje č asa. Posnetke smo analizirali kot stereo pare, kasneje, ko so bili pretvorjeni v Digitalni Orto Foto (DOF), pa še z GIS programskimi orodji. Na podlagi DOF je bil izdelan tudi nov Digitalni Model Višin (DMV) z loč ljivostjo 25 m. Pred tem je bil v Sloveniji na voljo le 100 metrski DMV. Kljub temu je primerjava obeh DMV, ki kažeta relief pred in po potresu, omogoč ala izrač un prostornine dveh največ jih skalnih podorov, kar je bilo pomembno pri njihovi kvantitativni opredelitvi (Gosar, 2012). Po potresu smo na takratni Upravi RS za geofiziko razposlali makroseizmič ne vprašalnike vsem (4300) opazovalcem v Sloveniji, ki smo jih imeli v podatkovni bazi. Ti so vrnili 2900 izpolnjenih vprašalnikov (Cecić et al., 1999). Vprašalnik vsebuje dve vprašanji o hidroloških uč inkih, poleg tega pa so bili opazovalci naprošeni, da sporoč ijo tudi vse druge uč inke na okolje, ki so jih opazili ob potresu. Skalni podori in drugi uč inki potresa Podrobni terenski ogledi in analiza letalskih posnetkov so pokazali, da je potres povzroč il 78 skalnih podorov (slika 2). Glede na njihovo ocenjeno prostornino sem jih klasificiral v pet skupin (preglednica 1). Celotno prizadeto območ je na katerem so se pojavljali podori je bilo veliko približno 15 x 12 km (180 km 2 ). Porazdelitev zelo majhnih podorov, ki prevladujejo (53) je zelo neenakomerna. To je prič akovano, saj je odvisna predvsem od geološke zgradbe in naklona poboč ij. Po drugi strani so srednje veliki, veliki in zelo veliki podori jasno porazdeljeni na območ ju, ki je 5 km široko in 9 km dolgo, ter razpotegnjeno v smeri SZ-JV vzdolž seizmogenega Ravenskega preloma (slika 2). Tudi gostota podorov je neenakomerna, saj je odvisna od ranljivosti poboč ij. Povpreč no so bili 16 trije podori na km 2 , razpon pa od enega do petih podorov na km 2 (Zupanč ič et al., 2001). Zanimivo je, da je meja pojavljanja podorov zelo ostra na JZ, na območ ju doline Tolminke in bolj postopna proti SZ, Z in S. Iz seizmoloških podatkov je znano, da je potres povzroč il globinski pretrg ob Ravenskem prelomu med Bovško kotlino in izvirom Tolminke v dolžini 12 km. Vzdolž istega segmenta je nastalo tudi največ podorov. Slika 2 - Karta lokacij skalnih podorov, ki jih je povzroč il potres 12. aprila 1998 z izoseisto VII-VIII ESI 2007 določ eno na podlagi uč inkov na naravno okolje. Preglednica 1: Porazdelitev skalnih podorov glede na njihovo velikost. velikost podora ocenjena prostornina (m 3 ) število zelo majhen 10 2 53 majhen 10 3 13 srednje velik 10 4 6 velik 10 5 4 zelo velik >10 6 2 17 Več ji skalni podori in nekateri drugi zanimivejši uč inki potresa na naravno okolje so prikazani na slikah 4, 5 in 6, sitacijska karta teh pojavov pa je na sliki 3. Slika 3 - Karta lokacij skalnih podorov in drugih uč inkov na naravno okolje, ki so prikazani na slikah 4, 5 in 6. Dva podora sem klasificiral kot zelo velika (preglednica 1). Največ ji je nastal na V. Lemežu nad Lepeno (slika 4a). S primerjavo obeh DMV sem izrač unal njegovo prostornino na 15 x 10 6 m 3 . Največ ja debelina odtrganih skalnih gmot je bila 120 m. Drugi največ ji podor se je zgodil na Osojnici nad dolino Tolminke (slika 4b). Primerjava DMV je dala prostornino 3 x 10 6 m 3 (slika 5). Štiri podore sem klasificiral kot velike in šest kot srednje velikih (slike 2, 3 in 4). 18 Slika 4 - Izbor največ jih podorov v Krnskem pogorju z ocenjenimi intenzitetami po ESI 2007 (v oklepaju). (a) V. Lemež (VIII), (b) Osojnica (VIII), (c) Krn (VII), (d) Škril (VII), (e) V. Šmohor (VI), (f) Lipnik (VII). 19 Slika 5 - Digitalni model višin Osojnice nad dolino Tolminke, ki kaže topografijo površja pred in po potresu, (a) v perspektivi, (b) s konturami, skupaj z razliko med obema modeloma. Poleg skalnih podorov, je potres povzroč il tudi druge uč inke na poboč jih ali ravnih tleh. Zemeljski plazovi so bili redki, saj je ozemlje zgrajeno predvsem iz karbonatnih kamnin, zato so nastali le na brežinah rek, v glaciofluvialnih sedimentih in na flišu. Zanimiv je pojav drobirskega toka v Lepeni (slika 6a). V č asu potresa je bilo v hribih zelo veliko novega snega, ki je bil dovzeten za plazenje. Drobirski tok je nastal kot mešanica skal, zemljin in snega in je zdrsel po strmi grapi kot zelo hiter plaz. Ko je dosegel ravno dno doline, se je drobir odložil v pahljač asti obliki. Po poboč jih se je zvalilo tudi veliko skalnih blokov, ki so zelo poškodovali gozd in celo unič ili parkiran avto v dolini Soč e. Največ ji skalni blok (slika 6b), ki je nastal pri podoru na Lipniku (slika 4f), je imel prostornino okoli 200 m 3 . Poroč ila o razpokah v tleh so bila redka (slika 6c), v vseh primerih je šlo za sekundarni pojav. Del obale Bohinjskega jezera (slika 6d), ki je oddaljeno 25 km od nadžarišč a potresa, je spolzel v jezero. Terenski ogled je pokazal, da glaciofluvialni grušč ni bil podvržen likvefakciji, ampak je šlo za zdrs. 20 Slika 6 - Izbor drugih uč inkov potresa na naravno okolje. (a) drobirski tok v dolini Lepene. (b) velik balvan v Dolič u, (c) razpoke v tleh v Magozdu, (d) zdrs obale Bohinjskega jezera. Pogovori z domač ini in analize makroseizmič nih vprašalnikov so pokazali, da je potres povzroč il tudi nekatere hidrološke uč inke, predvsem spremembe v barvi vode, vendar ni bilo mogoč e ugotoviti ali je do njih prišlo že pri samih izvirih ali šele kasneje zaradi zemeljskih plazov in podorov. Jasnih poroč il o spremembah pretokov ali nivojev vode v vodnjakih ni bilo. Ker pa je pred in po potresu moč no deževalo in so bili pretoki veliki, je to tudi razumljivo. Določ itev intenzitete potresa Analiza vseh uč inkov potresa na naravno okolje je pokazala, da so bili le skalni podori dovolj razširjeni, da jih lahko uporabimo za oceno intenzitete, poleg tega pa še celotna velikost prizadetega območ ja. Po ESI 2007 ustreza redu velikosti prizadetega območ ja 100 km 2 intenziteta VIII in redu velikost 1000 km 2 intenziteta IX. Po tem kriteriju, bi bila lahko intenziteta tega potresa VIII. Zdi se, da je ESI 2007 nekoliko pomanjkljiva pri kvantitativnem opisu poboč nih pojavov. Le za intenziteto VIII razlikuje med prič akovano prostornino za "razširjene" zemeljske plazove (10 3 –10 5 m 3 ) in "vč asih velike" (10 5 –10 6 m 3 ) podore. Za intenziteto VII je prostornina plazov in podorov kvalitativno in kvantitativno opredeljena skupaj kot "vč asih pomembno" (10 3 –10 5 m 3 ). Enako velja za intenziteto IX pri kateri so lahko plazovi in podori "pogosto veliki" (10 5 m 3 ) in "vč asih zelo veliki " (10 6 m 3 ). Pri intenziteti X so 21 veliki (>10 5 –10 6 m 3 ) plazovi in podori "pogosti" (Guerrieri & Vittori, 2007). Prostornina in pogostost podorov torej nista enoznač no diagnostič ni za oceno intenzitete v razponu VII- IX, kar je sicer razumljivo, saj so pojavi odvisni tudi od ranljivosti poboč ij. Z upoštevanjem teh omejitev, sem se v primeru potresa 1998 odloč il za delovno hipotezo v kateri sem pripisal zelo velikim podorom VIII stopnjo, velikim VII, srednje velikim podorom pa VI stopnjo po ESI 2007. Ocenil sem tudi, da majhnih in zelo majhnih podorov v tem primeru ne moremo uporabiti kot diagnostič ne za oceno intenzitete. Z upoštevanjem tudi pogostosti podorov določ enega velikostnega razreda sem izrisal izoseisto VII-VIII ESI 2007 (sliki 2 in 7). Ker sta se zgodila le dva zelo velika in štirje veliki podori, intenziteta VIII ne bi bila opravič ena, zato je smiselna vmesna intenziteta VII-VIII. Izoseisto sem narisal tako, da vključ uje vse velike in zelo velike podore ter ima izrazito eliptič no obliko razpotegnjeno vzdolž poteka seizmogenega Ravenskega preloma. Dolžna elipse je 9,5 km in širina 5,5 km ter vključ uje tudi vseh šest srednje velikih podorov. Na žalost se temu ni bilo mogoč e izogniti, ker se slednji vsi nahajajo v bližini velikih in zelo velikih podorov. Pri tem potresu torej ni mogoč e uporabiti srednje velikih podorov kot diagnostič ne za intenziteto VI, kot sem postavil v delovni hipotezi. Uč inkov na naravno okolje samih tudi ni mogoč e uporabiti za izris izoseiste VII ali nižjih intenzitetnih stopenj. Tudi kriterija velikosti celotnega prizadetega območ ja ni mogoč e uporabiti samega za določ itev največ je intenzitete na VIII ESI 2007. Slika 7 - Primerjava dveh izoseist za potres 12. aprila 1998: izoseista VII-VIII EMS-98 dobljena iz makroseizmič nih podatkov in izoseista VII-VIII ESI 2007 dobljena iz analize uč inkov na naravno okolje. Za intenzitete po EMS-98 v predhodnih raziskavah (Cecić et al, 1999) niso izrisali izoseist, so pa podali povpreč ne polmere in sicer 13 km za VII in 25 km za VI stopnjo, ne pa polmera za največ jo intenziteto VII-VIII (Zupanč ič et al., 2001). To je sicer 22 metodološko pravilno, saj se "vmesne" intenzitete praviloma ne izrisujejo. Za namen te študije sem to vseeno naredil in sicer tako da izoseista VII-VIII EMS-98 (sliki 1 in 7) vključ uje vse štiri naselja v nadžarišč nem območ ju z intenziteto ocenjeno na VII-VIII. Tudi ta izoseista ima izrazito eliptič no obliko in je 18 km dolga ter 9,5 km široka. Njena velikost pa je moč no odvisna od ene same toč ke (Tolminske Ravne), ki ježi precej daleč od ostalih proti JZ. Pri tem je treba upoštevati, da se Tolminske Ravne nahajajo na ledeniški moreni, kjer lahko prič akujemo lokalne vplive na potresne valove, ki poveč ujejo intenziteto. Zaključ ki Obe oceni intenzitete potresa 1998 v Krnskem pogorju, prva je temeljila na uč inkih na ljudi, predmete in stavbe po EMS-98, druga pa na uč inkih na naravno okolje (predvsem podorih) po ESI 2007, sta dali enako največ jo intenziteto VII-VIII. Celotno prizadeto območ je in dva zelo velika podora bi sicer lahko kazala tudi na intenziteto VIII, vendar menim, da samo ti kriteriji ne zadošč ajo za pripis višje intenzitete. Raziskava je tudi potrdila, da ESI 2007 ne moremo uporabljati samostojno za intenzitete nižje od IX, ampak vedno v kombinaciji za drugimi lestvicami, predvsem EMS-98. Obe metodi določ itve sta dali jasno razpotegnjeno obliko izoseiste največ je intenzitete (slika 7), ki je vzporedna seizmogenemu Ravenskemu prelomu. Območ ji, ki ju obsegata se sicer razlikujeta, vendar je izoseista VII-VIII EMS-98 moč no odvisna od ene same toč ke, ki je precej oddaljena in kjer so verjetni lokalni vplivi, ki poveč ujejo intenziteto. Raziskave so tudi pokazale, da je ESI 2007 lestvica uč inkovito orodje za oceno intenzitete v redko poseljenih goratih območ jih ne le za zelo moč ne, temveč tudi za srednje moč ne potrese. Zahvala. Avtor se zahvaljuje Ini Cecić za makroseizmič ne podatke ter Mihaelu Ribič ič u, Renatu Vidrihu, Marku Koč evarju in Tomažu Begušu, ki so opravili več ino dela pri terenskem popisu podorov. Sliki 6c in d je posnel Renato Vidrih. Literatura Cecić , I., Godec, M., Zupanč ič , P., Dolenc, D. (1999). Macroseismic effects of 12 April 1998 Krn, Slovenia, earthquake: An overview. XII General Assembly of the IUGG, Abstract Book B, Birmingham, p.189. Gosar, A. 2012: Application of Environmental Seismic Intensity scale (ESI 2007) to Krn Mountains 1998 Mw = 5.6 earthquake (NW Slovenia) with emphasis on rockfalls. Nat. hazards earth syst. sci. 12, 1959-1670. Grünthal, G. 1998: European Macroseismic Scale 1998. Conseil de L'Europe, Cahiers du Centre Europeen de Geodynamique et de Seismologie, Luxemburg, 99 p. Guerrieri L., Vittori E. 2007: Intensity scale ESI 2007. Mem. Descr. Carta Geologica d'Italia, 74. Servicio Geologico d'Italia, APAT, Rome, 41 p. Vidrih R., Ribič ič , M. 1999: Slope failure effects in rocks at earthquake in Posoč je on April, 12 1998 and European Macroseimic Scale (EMS-98). Geologija 41, 365-410. Vidrih, R., Ribič ič , M., Suhadolc, P. 2001: Seismogeological effects on rocks during 12 April 1998 upper Soč a Territory earthquake (NW Slovenia). Tectonophysics 330, 153-175. Zupanč ič , P., Cecić , I, Gosar, A., Placer, L., Poljak, M, Živč ić , M. 2001: The earthquake of 12 April 1998 in the Krn Mountains (Upper Soč a valley, Slovenia) and its seismotectonic characteristics. Geologija 44, 169-192.