Trzęsienia ziemi lub wstrząsy występują, gdy gwałtowne uwolnienie energii pod powierzchnią Ziemi tworzy falę sejsmiczną. Trzęsienia ziemi powodują drżenie ziemi i mogą wywołać tsunami, osuwiska, pożary, wybuchy wulkanów i inne poważne katastrofy. Pięć etapów trzęsienia ziemi opiera się na teorii elastycznego odbicia, opracowanej przez geologa Henry'ego Fieldinga Reida po wielkim trzęsieniu ziemi w San Francisco w 1906 roku.
Elastyczne nagromadzenie
Teoria sprężystego odbicia opiera się na założeniu, że trzęsienia ziemi wynikają z sił, które nie są bliskie rzeczywistemu trzęsieniu ziemi. Pierwszym etapem trzęsienia ziemi jest stopniowe narastanie odkształceń sprężystych, które występują przez tysiące lat. Gdy obie strony uskoku poruszają się, w skałach powoli narastają naprężenia sprężyste, ściskając razem cząstki skały.
Dylatacja
Etap drugi ma miejsce, gdy skały na Ziemi są upakowane tak blisko siebie, jak to możliwe. Skały muszą następnie rozszerzać się poprzez pękanie, aby zwiększyć zajmowaną przez nie przestrzeń. Ten proces nazywa się dylatacją. Gdy tworzą się małe pęknięcia, woda z porów skał jest wypychana, a powietrze jest wpuszczane. W rezultacie skały stają się mocniejsze. Proces ten pozwala skałom utrzymać jeszcze bardziej elastyczne naprężenie.
Napływ wody
Etap trzeci ma miejsce, gdy woda, która wyciekła ze skał, jest wtłaczana z powrotem z powodu ciśnienia otoczenia, podobnie jak woda wypełnia dziurę w piasku. Gdy woda jest wpychana z powrotem, skała traci swoją siłę. Skały są przez to znacznie obciążone. Napływ wody zapobiega powstawaniu kolejnych pęknięć, co powoduje, że skały przestają się rozszerzać. Woda w końcu służy jako środek poślizgowy, gdy narastające z czasem naprężenie sprężyste zostaje uwolnione.
Trzęsienie ziemi
Etap czwarty to rzeczywiste trzęsienie ziemi. Ponieważ skały nie są już w stanie wytrzymać naprężeń sprężystych, następuje nagłe pęknięcie uskoku. Energia zmagazynowana w skałach jest teraz wypychana i uwalniana w postaci ciepła i fal sejsmicznych. Fale sejsmiczne to duże fale energii, które przepływają na zewnątrz przez skorupę ziemską, jak zmarszczki w stawie. Fale powodują nagłe, często gwałtowne drżenie gruntu.
Wstrząsy wtórne
Etap piąty to ostatni etap, podczas którego nagły spadek naprężeń powoduje niewielkie wstrząsy wtórne, które są mniejszymi trzęsieniami ziemi lub pęknięciami. Wstrząsy wtórne uwalniają pozostałe naprężenia sprężyste. Wstrząsy wtórne są często nieprzewidywalne i mogą wystąpić lata po początkowym trzęsieniu ziemi. W zależności od wielkości głównego trzęsienia ziemi, wielkość i częstotliwość wstrząsów wtórnych może być znacząca. W końcu odkształcenie zmniejsza się, umożliwiając powrót normalnych warunków pod powierzchnią.