thumb|Výskyt zemetrasení na svete s farebným odlíšením hĺbky ohniska Zemetrasenie je vonkajší prejav náhleho uvoľnenia nahromadenej mechanickej energie v litosfére (v kôre a vo vrchnom plášti). Vyše 90 % zemetrasení je spôsobených tektonickými pohybmi zeme, zvyšok pripadá na vulkanizmus, zrútenie veľkých podzemných dutín (napr. stropov jaskýň) alebo skalných masívov, ako aj na činnosť človeka (banská činnosť, explózie, atď.).
Zemetrasenia sa zaznamenávajú seizmometrami umiestnenými v tzv. seizmologických staniciach alebo povrchových baniach. Ročne je takto zaznamenaných na Zemi niekoľko miliónov zemetrasení, no len nepatrná časť z nich (približne 30 000) má aj účinky, postrehnuteľné zmyslami človeka.
Rozdelenie Podľa pôvoduReichwalder, P., Jablonský, J., 2003, Všeobecná geológia 2. Univerzita Komenského, Bratislava, 499 s. tektonické zemetrasenia – sú spôsobené nevratným posunom horninových blokov na tektonickom zlome a následným vyžiarením seizmických vĺn, pričom dochádza k odstráneniu (či už úplnému, alebo len čiastočnému) napätia a deformácie, ktoré bolo nahromadené na zlome a v jeho okolí vulkanické zemetrasenia – sú bezprostredne späté s vulkanizmom, konkrétne s hromadením a pohybom magmy v magmatickom rezervoári, ako aj pri jej výstupe sopečným komínom do krátera závalové zemetrasenia – sú spôsobené zrútením stropov jaskýň, masívnymi zosuvmi, banskými závalmi a pod. antropogénne zemetrasenia – sú spôsobené ľudskou činnosťou, patria sem zemetrasenia spôsobené explóziami (výbuchy jadrových zbraní), naplnením väčších priehradných nádrží a pod. Podľa hĺbky plytké (do ) – takýchto zemetrasení je cez 81 % z celkového počtu stredne hlboké (70 až ) – 11 % hlboké (300 až ) – 8 %
Výskyt zemetrasení thumb|right|Benioffova zóna Zemetrasenia tektonického pôvodu sa vyskytujú v miestach s poruchami zemskej kôry (nazývaných aj zlomy alebo dislokácie), kde dochádza k pohybu jednotlivých horninových blokov. Veľká väčšina takýchto zlomov je umiestnená na okrajoch tektonických platní, kde dochádza k ich interakcii s inými platňami.
Viac ako 75 % tektonických zemetrasení sa odohrá v pásme, ohraničujúcom Pacifik, tzv. Ohnivom kruhu. Ďalších 15 – 20 % v zóne, tiahnúcej sa od Azor cez Severnú Afriku, Stredozemné more, Apeninský polostrov, Alpy, Dináre, Turecko, Irán a Himaláje, teda podstate v zóne Alpsko-himalájskeho vrásnenia. Ostatné tektonické zemetrasenia pripadajú na tektoniku stredooceánskych chrbtov a vnútroplatňové zemetrasenia.
Masívny výskyt zemetrasení v konvergentných, divergentných a transformných okrajoch tektonických platní je jedným z faktorov podporujúcich teóriu platňovej tektoniky. Jednotlivé typy okrajov a ich interakcie produkujú charakteristické zemetrasenia (napr. zemetrasenia transformých okrajov majú ohniskovú hĺbku približne , v prípade konvergentných okrajov je charakteristický výskyt hlbších zemetrasení, lemujúcich poklesávajúcu platňu – tzv. benioffova zóna).
Indukovaná seizmicita
Aj keď väčšina zemetrasení vzniká v dôsledku prirodzeného pohybu tektonických platní, môže vznik zemetrasení ovplyvňovať aj ľudská aktivita. Medzi štyri najbežnejšie príčiny patria: naplnenie veľkých (najmä hlbokých) vodných diel, injektáž väčšieho objemu kvapalín do vrtov, podpovrchová ťažba nerastných surovín, hlavne pri ťažbe pomocou pomocných pilierov alebo pri ťažbe ropy.Ondrášik, R., Vlčko, J., Fendeková, M., 2011, Geologické hazardy a ich prevencia. Univerzita Komenského, Bratislava, 286 s.
Indukovaná seizmicita, ako je označovaná skupina otrasov zemskej kôry spôsobená ľudskou činnosťou je najčastejšie vyvolávaná napĺňaním vodných diel, hlavne priehrad s výškou vodného stĺpca presahujúcou . Známe je napríklad z priehrady Kojna v Indii (10. december 1967). Vtláčaním tekutých látok do zemskej kôry je možné tiež dosiahnuť zvýšenie seizmickej aktivity. Takéto prípady sú známe napr. z oblasti Bazileja v Švajčiarsku, kde bola do granitového masívu vháňaná voda, ktorá mala spôsobiť jeho väčšie rozpukanie a po svojom zohriatí vo väčšej hĺbke zároveň následne slúžiť ako zdroj energieDeichmann, N., Evans, K. F., Injection-induced seismicity: Placing the problem in perspective. ESC 2010 6. – 10. september 2010, Montpellier, France – Keynotes, s. 36 – 37. Vznik umelých zemetrasení môže pri väčšej zmene hydraulických pomerov zapríčiniť aj zvýšená náchylnosť hornín na prienik vody dovnútra masívu a prítomnosť zlomov.
Seizmicita spôsobená ťažbou nerastných surovín je spôsobená prerozdeľovaním napätí odstránenia hornín, či už v podzemných alebo povrchových ťažobných priestoroch. Zemetrasenia tohto typu sú pomerne slabé (maximálne magnitúdo 2 – 4,6), a plytké. Tieto zemetrasenia môžu byť potenciálne nebezpečné, väčšina z nich má však príliš malú intenzitu. Seizmicitu môžu zvyšovať aj ďalšie ťažobné zásahy ako odčerpávanie ropy alebo plynu z podložných hornín. Tieto zemetrasenia môžu v extrémnych prípadoch spôsobovať škody na majetku. Indukovaná seizmicita pri ťažbe ropy a plynu je sledovaná preto sledovaná, v niektorých oblastiach je potrebné vháňať namiesto vyťažených surovín do horninového prostredia späť vodu.
Mechanizmus zemetrasenia
thumb|Schéma mechanizmu pohybov horninových blokov na zlomovej zóne (zjednodušene)A. NásunB. PoklesC. Smerný posun. Väčšina zemetrasení sa vyskytuje na aktívnych zlomoch. Zlom predstavuje oslabenú zónu medzi dvoma blokmi hornín, tvorenú dynamicky metamorfovanými horninami (mylonitmi, tektonitmi až pseudotachylitmi). Hrúbka zlomu je len niekoľko metrov, v porovnaní s jeho dĺžkou (až niekoľko sto kilometrov) je zanedbateľná. Zlomy sa vyskytujú na okrajoch litosférických platní, ale aj v ich vnútri. Niektoré vystupujú na povrch Zeme, no väčšina sa nachádza pod povrchom.
Jednotlivé horninové bloky sa pohybujú pozdĺž zlomu rôznymi rýchlosťami (rýchlosť pohybu je od niekoľko milimetrov až po centimetre za rok, smer pohybu je protismerný, prípadne rovnobežný s rozdielnymi rýchlosťami jednotlivých blokov). Ak dôjde k ich zakliesneniu (v dôsledku zložiek síl kolmých na zlom, trenia a nerovností povrchov blokov), kinetická energia pohybu sa mení na potenciálnu a dochádza k deformácii zakliesnenej časti a jej okolia, pretože zvyšok bloku sa naďalej pohybuje. Na tento mechanizmus sa prišlo pri meraní mechanického napätia okolo zlomu. Pred zemetrasením boli horniny v blízkosti zlomu napäté a rôzne poohýbané. Po zemetrasení ich ohyb zanikol, z čoho možno usudzovať, že uvoľnenie tejto energie zodpovedá samotnému zemetraseniu. Trecie sily môžu byť oslabované silikagélom, ktorý vzniká reakciou oxidu kremičitého s vodou a pôsobí ako mazivo. Platí všeobecný vzťah, že so zvyšovaním obsahu SiO2 v hornine (horniny ako granit a gabro) klesá trenie v horninových blokoch.
Proces kumulácie potenciálnej energie je pomalý, trvá niekoľko desiatok (stoviek) rokov, pričom dochádza k fyzikálnym a chemickým zmenám na zlomovej ploche. Faktorom, ktorý hrá dôležitú úlohu pri spúšťaní zemetrasenia je voda. Jej uvoľňovaním (napr. dehydratáciou serpentinitu) a následným tlakovým nasýtením zakliesnenej časti v nej vytvára mikrotrhliny. Nárast počtu mikrotrhlín má za následok prekročenie medze pevnosti horniny a vzniká trhlina.
Zakliesnuté bloky sa nevratne posunú do novej polohy a vyžiaria sa seizmické vlny, ktoré generuje celá porušená oblasť (trhlina, ohnisko zemetrasenia). Miesto výskytu trhliny sa nazýva hypocentrum a kolmý priemet hypocentra na povrch Zeme je epicentrum zemetrasenia. Jednotlivé horninové bloky sa po uvoľnení napätia nemusia dostať do polôh, kde by boli, keby nedošlo k zakliesneniu. Rozdiel medzi vzdialenosťou bodov pred a po zemetrasení sa nazýva diskontinuita v posunutí. Jej veľkosť je rádovo v metroch, pri najväčších zemetraseniach približne . Rýchlosť posunu bloku sa nazýva rýchlosť posunutia a čas, po ktorý sa tento posun odohral je nábehový čas.
Z hypocentra sa trhlina šíri po deformovanej zlomovej ploche všetkými smermi, kým nenarazí na voľný povrch, alebo na miesta s deformáciou nepostačujúcou na šírenie trhliny. Miesta, kde sa šírenie trhliny zastaví, môžu energiu akumulovať a stať sa miestom menších zemetrasení, tzv. dotrasov. Predtrasy sú naopak menšie zemetrasenia, ktoré predchádzajú hlavnému otrasu. Ich vznik je pripisovaný existencii miest s veľmi veľkým napätím, ktorého uvoľnenie sa nerozšíri na celú zlomovú plochu. Ak je zlom nehomogénny a neudrží kumuláciu napätia, dochádza k zemetrasným rojom – sérii slabších zemetrasení v relatívne krátkom čase (týždne až mesiace). Viacnásobné zemetrasenie nastáva, ak v krátkom časovom slede (sekundy až minúty) dôjde na zlome k sérii izolovaných zemetrasení.
Zemetrasenie nie je jedinou udalosťou na zlome – je len epizódou tektonického vývoja oblasti. Po uvoľnení nahromadenej energie (predtrasmi, hlavným zemetrasením a dotrasmi) sa celý cyklus opakuje. Hypocentrum a porušená časť zlomovej plochy však spravidla nebýva zhodná s predchádzajúcim zemetrasením.
Seizmické vlny thumb|right|Šírenie priestorových zemetrasných vĺn zemským telesom
Seizmické vlny sú elastické vlny šíriace sa v zemskom telese, ktoré sú vyžarované v dôsledku šírenia sa trhliny na zlome. Sú jedným z prejavov zemetrasenia a pripadá na ne asi 30 % celkovej uvoľnenej energie (zvyšok sa spotrebuje posunom blokov, premenou energie na teplo a procesmi drvenia a premeny hornín). Okrem zemetrasenia ich môžu generovať aj fázové prechody v zemskom vnútri, dopady meteoritov, svahové zosuvy, ako aj ľudská činnosť (doprava, štarty rakiet, výbuchy a pod.). Výskum šírenia seizmických vĺn ma význam pre poznanie mechanizmu zemetrasenia a účinkov zemetrasení. Výskum priestorových vĺn poskytuje informácie o zemskom vnútre (seizmický model Zeme je najpresnejší).
Dva základné typy seizmických sú povrchové a objemové seizmické vlny. Povrchové vlny sa šíria len v blízkosti zemského povrchu (majú amplitúdy nenulové len do určitej hĺbky, táto hĺbka závisí od periódy – napr. dlhoperiodické povrchové seizmické vlny s periódou okolo 200 s zasahujú do vrchného plášťa). Rozdeľujú sa na Raileighove a Loveove. Priestorové vlny sa môžu šíriť objemom zemského telesa a rozdeľujú sa na primárne (alebo P-vlny, pozdĺžne vlny), ktoré sa šíria celým telesom Zeme a sekundárne (S-vlny, priečne vlny), ktoré neprechádzajú tekutým vonkajším jadrom ZemeLowrie, W., 2007, Fundamentals of Geophysics Second Edition. Cambridge University Press, Cambridge, s. 136.
Ako sa seizmické vlny šíria telesom (resp. po povrchu) Zeme, dochádza k ich postupnému tlmeniu, t. j. premene mechnickej energie na iné formy a tým k postupnému zmenšovaniu ich amplitúdy počas šírenia. Je to dôsledok druhého termodynamického zákona, z ktorého vyplýva, že mechanická energia sa postupne mení na teplo.
Fokálny mechanizmus náhľad|(a) Diagram znázorňujúci smer pohybu častíc pri iniciálnom pohybe na východo-západne orientovanom zlome (b) Zobrazenie tenzných (T) a kompresných (C) sektorov na loptovom diagrame. Bez poznatku o tom, kde sa nachádza zlom (znázornený na obr. (a)) by nebolo možné určiť či došlo k pohybu na V-Z alebo S-J orientovanom zlome, ktoré by teoreticky mohli generovať totožne orientované seizmické vlny.