En jordbävning, även kallat jordskalv, innebär att marken skakar och rör sig på grund av plötsligt utlösta rörelser i jordskorpan eller övre delen av manteln, den så kallade litosfären. Skakningarna kan orsaka svåra skador på byggnader, och om jordbävningen inträffar under havet kan en flodvåg, tsunami, utlösas och färdas långa sträckor och orsaka stor förödelse när den når land. En jordbävning kan hålla på från några få sekunder till 10 minuter.
Orsaker Jordbävningar uppkommer när de spänningar utlöses som byggts upp på grund av rörelser i jordskorpan eller övre manteln. Stora mängder energi frigörs och sprids i form av seismiska vågor genom jorden. Det är dessa vågor som orsakar den skakning som känns vid en jordbävning. Jordbävningar kan uppstå under flera olika förutsättningar. De områden i världen som är mest jordbävningsdrabbade ligger vid eller nära gränserna mellan de olika tektoniska plattorna som bygger upp jordskorpan. Jordbävningar förekommer också i samband med vulkanutbrott och landhöjning. Även kärnvapenprov under jord utlöser mindre jordbävningar.
Orsaken till att de flesta och kraftigaste jordbävningarna registreras nära gränsen mellan de tektoniska plattorna är att de största spänningarna byggs upp i dessa zoner. Vid plattgränserna återfinns också de allra flesta av jordens vulkaner.
Stora jordbävningar följs alltid av en lång rad efterskalv som kan hålla på i månader och uppgå till åtskilliga tusental. I samband med de allra kraftigaste jordbävningarna kan det i sällsynta fall förekomma enorma efterskalv som är nästan lika kraftiga som huvudskalvet. Ibland föregås det stora skalvet av många förskalv. Detta kan också bero på kollisionszoner som gör så att plattor krockar.miniatyr|Foto taget efter jordbävningskatastrofen i San Francisco 1906
miniatyr|Karta över jorden med epicentra för jordbävningar 1963–1998 markerade med punkter Förekomst och typer Om man studerar en seismisk karta över hela världen framgår det att det finns två stora regioner i världen där över 90 procent av alla jordbävningar inträffar: Den ena är den så kallade eldringen som omger hela Stilla havet (bortsett från Antarktisregionen) inklusive de östra indonesiska öarna. Här registreras drygt 75 procent av alla jordbävningar. Den andra zonen sträcker sig längs Alpiderna, det alpina bergskedjebältet från Kanarieöarna i väst, in över Nordafrika, Medelhavsområdet och vidare bort genom Mellanöstern till norra Indien, Himalaya och ner till Java.
Jordbävningar orsakar ofta förkastningar i jordskorpan. En av de mest kända är kanske San Andreasförkastningen som löper från norra till södra Kalifornien, en sträcka som är mer än 1 000 kilometer. Förkastningen har ett djup på mer än 15 kilometer. San Andreasförkastningen är skarven mellan Stillahavsplattan, som huvudsakligen består av Stilla havets botten med tillägget Kaliforniens kustområde. Ett stort antal mindre förkastningar grenar ut sig från huvudlinjen och bildar San Andreas förkastningszon. Stillahavsplattan förflyttar sig i nordvästlig riktning med en hastighet av cirka 5 centimeter per år och gnider mot den nordamerikanska plattan.
I den här zonen sker förflyttningen med en "krypande" rörelse, vilket åstadkommer ett stort antal mycket små och för människan omärkliga skakningar men även ett antal någorlunda stora jordstötar (som är märkbara för människan). Seismologer beräknar att sannolikheten är ungefär 2/3 för att en stor jordbävning (större än 6,7 på Richterskalan) ska inträffa senast 2032 i området runt San Francisco, som ligger omedelbart intill San Andreasförkastningen.
På andra ställen på jorden är inte rörelsen konstant krypande, utan där byggs spänningen upp under en tidsperiod av kanske hundratals år för att plötsligt utlösas och då åstadkomma jättelika jordbävningar (av seismologer kallade mega-thrust-jordbävningar) som den med den hittills högsta uppmätta magnituden på Richterskalan, nämligen jordbävningen den 22 maj 1960 i Chile, som uppmättes till 9,5. Jordbävningen i Indiska oceanen 2004 rapporterades ha magnitud 9,0 och klassificerades därmed som en mega-thrust-jordbävning. Senare undersökningar visade att skalvet var ännu kraftigare än vad som först angavs, numer beräknas magnituden till 9,15–9,3. Den övre gränsen skulle göra den till den näst kraftigaste jordbävningen som någonsin registrerats.
Troligen skulle dock skalv orsakat av till exempel ett jättelikt komet- eller asteroidnedslag (som det i Mexiko för 65 miljoner år sedan när dinosaurierna och många andra djurgrupper försvann) kunna nå en styrka över magnitud 10. Även jordbävning i samband med utbrott från en så kallad "supervulkan" skulle kanske kunna nå styrka över 10. Sådana monsterutbrott är mycket sällsynta – det senaste kända inträffade på Sumatra för cirka sedan. En jordbävning med styrka över 12 skulle vara så våldsam att jordklotet skulle slitas i stycken.
Skalor Vid klassificering av jordbävningar finns det flera olika skalor.
miniatyr|En karta över intensiteten i markskakningarna under jordbävningen i Peru 2007. Magnituden var 8, men intensiteten varierar beroende på avstånd från epicentrum, berggrundens beskaffenhet, etc. Richterskalan Richterskalan används av seismologer för att mäta styrkan på jordbävningen, det vill säga hur mycket energi som frigörs. Skalan är exponentiell, där en ökning med 1 steg motsvarar 32 gånger större energimängd och 10 gånger större markrörelse. En jordbävning med styrka 6,0 är således cirka 1 000 gånger kraftigare (32· 32) och med 100 gånger större rörelser än ett skalv med styrka 4,0. Den frigjorda energimängden i jättejordbävningen i Chile 1960 motsvarade styrkan i miljontals Hiroshima-bomber. Troligtvis kan "vanliga" jordbävningar inte bli mycket kraftigare än den i Chile.
Momentmagnitudskalan Momentmagnitudskalan är en modernare skala, och som i regel används i Sverige i dag. Magnitudmåttet förkortas MW. Måtten blir ofta snarlika dem enligt Richterskalan.
Mercalliskalan Mercalliskalan mäter inte den utlösta energimängden utan skalvets intensitet utifrån de skador den orsakar på människor, djur och byggnader. Mercalliskalan har 12 steg. Jordbävningar i steg 1 registreras bara av seismografer och 12 innebär total förödelse med stora marksprickor och ändringar i landskapet. Jordbävningen i Indiska oceanen 2004 hade intensitet 12.
Shindoskalan Shindoskalan är en japansk skala som, liksom Mercalliskalan mäter skalvets styrka vid en viss plats på jordytan. Skalan används även på Taiwan.
Vågrörelser miniatyr|höger|En jordbävning med fokus i (2) och därmed ett epicenter i (1) inträffar längs en förkastning (3).
Jordbävningens centrum brukar benämnas epicentrum. Epicentrum är den punkt på jordytan som befinner sig rakt över jordbävningens fokus även kallat hypocentrum, den punkt djupt ner i marken där skalvet utlöses.
Jordbävningar består både av longitudinella (förtätningar och förtunningar) och av transversella vågor (dyningar), varav den sistnämnda varianten ger de flesta skadorna på såväl landskap som bebodda områden. De longitudinella vågorna brukar kallas primärvågor och de transversella sekundärvågor. Primärvågorna fortplantar sig i omkring 6–7 kilometer i sekunden medan sekundärvågorna rör sig i 3–4 kilometer per sekund. Denna skillnad gör att seismometrar kan känna av primärvågorna och hinna varna innan sekundärvågorna kommer. Ju större avstånd från epicentrum desto längre förvarning kan man alltså få.
Skadeverkningar Runt om i världen registreras varje år flera miljoner seismiska störningar, det vill säga jordbävningar. Merparten av dem är emellertid så svaga att de bara registreras med seismografer. För att människor ska känna av dem ordentligt krävs att skalvet har en styrka på Richterskalan som åtminstone överstiger 3,0. För att omfattande skador ska ske krävs i regel värden på åtminstone över 6,0. Riktigt kraftiga skalv med styrka på minst 8,0 förekommer endast en eller ett par gånger per år. Mega-thrust jordbävningar med magnitud uppemot 9,0 eller ännu mer förekommer i genomsnitt bara en gång på 20 år. Om stora jordbävningar (över 7,0 på Richterskalan) inträffar i tätbefolkade områden blir följderna ofta katastrofala. En kraftig jordbävning har potential att jämna mångmiljonstäder med marken och kräva otaliga människoliv. Bara senaste seklet har miljontals människor dödats i samband med jordbävningar. Det är emellertid inte skalvet i sig som dödar utan sekundära effekter – sammanstörtade hus, broar med mera, jordskred, dammbrott, eldsvådor etcetera. Även en kraftig jordbävning under havet, så kallad havsbävning, långt från bebyggelse kan orsaka jättekatastrofer när väldiga tsunamier bildas vilket senast visades i samband med jordbävningen i Indiska oceanen 2004. Nästan samtliga av beräknade 250 000–300 000 drabbade dödades av tsunamin.
Förutom jordbävningens styrka spelar flera faktorer in på hur stor skada skalvet orsakar. Bland dem spelar framförallt byggnadskonstruktionernas utformning, och de lokala geologiska förhållandena stor roll. En husbyggnads form har stor betydelse, exempelvis är en L-formad byggnad mer utsatt än ett punkthus. Bärverk som inte ligger vid ytterfasaden utan indraget i byggnaden är ogynnsamt. Ju grundare epicentrum är beläget desto större är förstörelsepotentialen.
När det gäller byggnadskonstruktionerna visar det sig ofta att det inte nödvändigtvis är de kraftigaste jordbävningarna som dödar flest människor eller orsakar störst materiella skador. I u-länderna (varav många ofta drabbas av kraftiga skalv) är byggnadskonstruktionerna ofta bristfälliga. Till exempel blev staden Bam i Iran med omgivningar totalförstörd 2003 av en jordbävning som mätte 6,6 på Richterskalan och minst 27 000 människor omkom. En jordbävning av ungefär samma styrka i nordvästra USA samma år dödade bara ett tiotal människor och de materiella skadorna var inte i närheten av de i Bam.
För byggnadskonstruktioner säger magnituden på Richterskalan väldigt lite om vilka krafter byggnader utsätts för, för dessa mätningar lämpar sig shindo- eller Mercalliskalan bättre. Krafterna är beroende av jordbävningens djup, avstånd till jordbävningen, lokala geologiska förhållanden med mera. För dimensionering av hus, dammar och andra byggnadskonstruktioner används den horisontella G-kraften. Denna bestäms vanligen genom mätningar på plats. Ett område som kan utsättas för stora G-krafter vid relativt måttliga jordbävningar är Mexico City.
Det är ovanligt att underjordsfaciliteter, såsom tunnlar, gruvor och tunnelbanor tar skada av jordbävningar.Scawthorn 2003, s. 52
Effekter av jordbävningar thumb|Kopparstick som illustrerar Lissabon brinnande och i ruiner efter Jordbävningen i Lissabon 1755. En tsunami sköljer över skeppen i hamnen.
Det finns många olika effekter av jordbävningar, nedan beskrivs ett antal.
Skakningar och bristningar i marken Skakningar och bristningar i marken är de huvudsakliga effekterna av en jordbävning, och resulterar i mer eller mindre omfattande skador på byggnader och andra konstruktioner. Storleken på lokala skador beror på den komplexa samverkan mellan jordbävningens magnitud, avståndet från epicentrum, och lokala geologiska och geomorfologiska förhållanden som kan förstärka eller reducera vågpropagering.
Specifika lokala geologiska, geomorfologiska och geostrukturella egenskaper kan leda till omfattande skakningar på markytan. Detta kan ske även om jordbävningen i sig har låg intensitet på skakningarna. Detta fenomen kallas lokal förstärkning och beror huvudsakligen på att de seismiska rörelserna överförs från djupt liggande, hård jord till ytliggande lös jord och att geometrin på avlagringarna kan fokusera den seismiska energin.