زلزله چیست/به بهانه زلزله روز گذشته در کانی سور

لرزش ناگهانی پوسته‌های جامد زمین، زلزله یا زمین لرزه نامیده می‌شود. دلیل اصلی وقوع زلزله را می‌توان افزایش فشار بیش از حد داخل سنگها و طبقات درونی زمین دانست.

به نسبت اندازه انرژی تخلیه شده ، در بخشهای روی زمین و هر آنچه که بر آن بنا شده باشد ، ویرانی روی خواهد داد . از این رو ، در نقاطی که قبلا پوسته زمین دچار شکستگی شده است (گسل های قدیمی ) ، این امکان وجود دارد که پوسته زمین یک دست نیست و از تعدادی صفحات به هم پیوسته تشکیل شده است. در محل اتصال این قطعات نیز معمولا

لرزش هایی به وقوع می پیوندد. به طوری که امروزه توانسته اند ،کمربندهای زلزله خیز جهان را در مقیاس قاره ای مشخص کنند. و از آن جا که در این محل ها امکان خروج مواد مذاب درون زمین بیشتر است ، نوعی قرابت بین کمربند زلزله خیز و کمربند آتشفشان های روی کره زمین به وجود آمده است.

در مقیاس های کوچک تر، رشته کوه های اصلی در هر منطقه می توانند ،مؤید وجود شکستگی در بخش زیرین ان ها باشند . براساس نظریه  (تکتونیک صفحه ای)، به وجود آمدن کوهها از برخورد لبه های دو صفحه از صفحات پوسته زمین ناشی است. و بازهم در مقیاسی کوچک تر، در هر منطقه از زمین می توان انتظار وجود گسل ، شکستگی یا درز را در پوسته زمین داشته باشیم که در اعماق متفاوت به وجود آمده اند ، مگر آن که مطالعات علمی معتبر خلاف آن را ثابت کرده باشند .

بنابراین در همه جای کره زمین ، امکان وقوع زلزله وجود دارد ، اما این امکان در محل شکستگی ها و گسل های موجود بیشتر است . بر این مبنا اگر بخواهیم انتشار جغرافیایی زلزله ها را در دنیا به طور مشخص بیان کنیم ، به این ترتیب خواهد بود :

۱ – کمربند اطراف اقیانوس آرام که ۸۰ درصد از انرژی آزاد شده و ۶۸ درصد از زلزله های دنیا در این کمربند مشاهده می شوند . این کمربند بر دایره آتش یا محل وقوع آتشفشان های فعال و نیمه فعال دنیا تطبیق دارد .

۲ – منطقه بین مدیترانه تا جزایر ساندی در اقیانوس آرام که ۲۱ درصد زمین لرزه های جهان در آن به وقوع می پیوندد .

۳ – سایر مناطق شامل اقیانوس منجمد شمالی ، اقیانوس اطلس ، اقیانوس هند غربی و آفریقای شرقی که ۱۱ درصد زمین لرزه ها را بروز می دهد .

اندازه گیری زلزله

برای اندازه گیری دقیق یک زلزله از دو کمیت ( بزرگی ) و( شدت ) استفاده می کنند .

از سال ۱۸۹۰ ، زلزله نگارهایی در جهان وجود داشته اند که نسبت به پیشرفت علوم فناوری زمان خود می توانستند ، نسبت به وقوع و بزرگی یک زلزله واکنش نشان دهند . اما تا سال ۱۹۳۰ که چارلزاف . ریشتر ، زمین شناس کالیفرنیایی ، موضوع بزرگی زلزله را مطرح نکرده بود ، مسأله تعیین بزرگی زمین لرزه بدون حل باقی بود . مبانی ایده ریشتر بسیار ساده بود . او توانست ، با اندازه گیری فاصله میان کانون یک زلزله و دستگاه زلزله نگار و ابعاد منحنی های ثبت شده روی آن ، بر اساس یک ریشتر از تجربه های بدست آمده تا آن زمان ، زلزله ای را در کالیفرنیا اندازه گیری کند .

واضح است که هر قدر قدرت زلزله زیادتر باشد ، ارتعاشات ناشی از آن شدید تر است . به علاوه ، دامنه امواج ناشی از هر زلزله به قدرت ارتعاشات آن بستگی دارد . چون دامنه امواج زلزله بر حسب ازدیاد فاصله از کانون کاهش می یابد – یعنی هر چه از کانون زلزله دور می شویم ، امواج کم دامنه تر می شوند – هنگامی که از دامنه صحبت می شود ، باید فاصله ثابتی از کانون مورد توجه باشد . به این ترتیب طبق قرداد ، دامنه حرکات زمین را از فاصله ۱۰۰ کیلومتری کانون اندازه گیری می کنند . با اندازه گیری بزرگی ، به آسانی می توان مقدار انرژی حاصل از یک زلزله را بدست آورد . انرژی زلزله ای که بزرگی آن ۵ باشد ، تقریبا معادل انرژی بمب اتمی است که در هیروشیمای عمل کرد . اما باید بدانیم که اندازه گیری بزرگی یک زلزله ، روش تعیین شدت را کامل می کند ، در حالی که بیشتر اوقات ، شدت را بزرگی اشتباه می گیرند ؛ یعنی مقیاس مرکالی را با مقیاس ریشتر مخلوط می کنند . هر قدر لرزش زمین شدیدتر باشد ، خسارت ناشی از آن بیشتر خواهد بود . بنابراین ، اگر چه بین بزرگی و شدت رابطه ای وجود دارد ، اما این رابطه روشن و مشخص نیست .

انواع امواج زلزله

امواج زمین لرزه با توجه به حرکتشان در داخل یا سطح زمین به دو دسته تقسیم میشوند:

امواج داخلی

دسته ای از امواح که در درون زمین و در تمامی جهات حركت می كنند. امواج داخلی نیز به دو گروه امواج طولی یا اولیه و امواج عرضی یا ثانویه قابل تقسیم هستند.

امواج سطحی

سرعت امواج سطحی از امواج عرضی کمتر است وشدت آن نسبت به عمق و نسبت به فاصله از مرکز به سرعت کاهش می یابد. این امواج در مكان مشترک دو محیط گازی ومایع، در اثر ارتعاشات ناشی از زلزله بوجود می آید.

بیشترین انرژی را دارا بوده و عامل اصلی خرابی های ناشی از زمین لرزه بخصوص در مناطق مسکونی است. این امواج همیشه در نزدیکی سطح های ناپیوستگی متمرکز می شوند. بدین جهت در محیط های همگن موج های سطحی نخواهیم داشت.

این امواج خود به گروه های مختلفی چون « لا» و «رایلی» تفکیک می شوند. حرکت این دو موج بسیار پیچیده و قدرت تخریبی این امواج و موج S بسیار زیادتر از امواج P است.

امواج طولی(P) :

این امواج باعث کشش ها و انقباض های متوالی درامتداد حرکت موج می شود . سرعت انتشار این امواج زیادتر ازامواج دیگر است و اولین امواجی است که به ایستگاه لرزه نگار می رسد .

امواج تراکمی از همه محیط هایی که توان تحمل فشار را دارند از جمله گازها، جامدات و مایعات عبور می کنند. ذراتی که تحت تاثیر موج P قرار می گیرند در جهت انتشار موج به جلو یا عقب نوسان می کنند.

مثلا هنگامی که بخشی از یک فنر را جمع کرده و به طور ناگهانی رها کنیم، فشردگی تمام طول فنر را طی خواهد کرد تا به انتهای آن برسد. در این مثال فنر در راستای حرکت موج به ارتعاش درآمده است که بسیار شبیه به نحوه انتشار امواج P است.

دلیل نامگذاری این امواج به نام امواج اولیه سرعت بالای آنهاست و اولین موجی که از زلزله احساس می شود امواج P است. این امواج با وجود سرعت بالای بسیار سریع انرژی خود را از دست می دهند و باعث ایجاد خرابی زیادی نمی شو.

امواج برشی(S) :

این امواج باعث می شود که سنگ خم شود و شکل خود را از دست بدهد . این امواج فقط ازجامدات رد می شود.

تقریباً اثر تخریبی تمام زلزله ها بر اثرامواج برشی است و به این معنی که وقتی لحظه شکستن سنگ فرا می رسد سنگ شکاف بر می دارد و نقاط مجاور شکاف بطور جانبی نسبت بهم حرکت می نمایند . در این زمان است که دو نوع موج P وS ایجاد می شوند.

امواج لاو (love) :

حرکت زمین توسط موج لاو، تقریبا شبیه موج S است. طنابی را به دیوار وصل كنید و سر دگیر طناب را در به سمت چپ و راست بصورت قائم حركت دهید. این حركت شبیه به حركت امواج لاو است.

موجهای لاو قدری سریعتر از امواج رایلی حرکت کرده و زودتر بر روی لرزه نگاشت ظاهر می شوند.

امواج رایلی LR

این امواج به شكلی خاصی حرکت می کنند. بدین ترتیب که حرکت ذرات در امتداد مدارهای دایره ای صورت می گیرد.

مقیاس ریشتر

مقیاس ریشتر لگاریتمی است. یعنی افزایش یک واحد در مقیاس ریشتر نشان دهنده افزایش ده واحدی در دامنه موج است.مثلا دامنه موج در زلزله ۶ ریشتری ده برابر دامنه موج زلزله ۵ ریشتری است.

سؤالاتی که غالبا در مورد زلزله پرسیده می شوند :

از میان سؤالات متنوعی که به خصوص هنگام وقوع زلزله های مهیب بین مردم مطرح می شود ، دو سؤال عمومیت بیشتری دارد . البته باید به تفکیک سؤالات عمومی از تخصصی نیز توجه داشت . این دو از مجموعه سؤالات عمومی هستند .

۱ – آیا امکان دارد زلزله را پیشگویی کرد ؟

هنگام ملاحظه مصائب بسيار، آسيب ها و تلفاتي كه زلزله ها باعث شده اند، بسيار طبيعي است كه از خود بپرسيم آيا مي توان از اين وقايع اجتناب كرد و طبيعتاً اگر بتوانيم پيش از وقوع چنين فجايعي در مورد آنها هشدار بدهيم، زندگي هاي بسياري نجات خواهند يافت… اما آيا مي توان زمين لرزه ها را پيش بيني كرد؟

از لحاظ نظري كاملاً واضح است كه اگر پارامترهاي دخيل در تنش هاي پوسته زمين را بدانيم بايد بتوانيم زلزله ها را پيش بيني كنيم. عقيده عمومي در دهه ۱۹۶۰ و ۱۹۷۰ اين بود كه با بررسي دقيق سابقه حركات گسل ها، الگوهايي قابل پيش بيني به دست خواهند آمد. علاوه بر اين تصور مي شد كه الگوهاي غيرعادي كوتاه مدت رفتار حركات گسل ها پيش از زمين لرزه قابل پيش بيني هستند و لذا مي توان ساعت ها و روزها پيش از وقوع زمين لرزه به مردم اطلاع داد تا نواحي خطرناك را تخليه كنند. اما امروز كاملاً روشن شده است كه پيش بيني وقوع زمين لرزه بسيار پيچيده تر از آني است كه در ابتدا تصور مي شد. امروزه مي دانيم كه زلزله ها چه از لحاظ زماني و چه از لحاظ مكاني گه گاهي و پراكنده هستند.

به جاي تلاش كردن براي پيش بيني اينكه چه هنگامي شهرهاي ما ويران خواهند شد، بايد بر اطمينان يافتن از سالم ماندن آنها هنگام بروز زلزله متمركز شد.

يكي از موانع عمده در پيش بيني دقيق زلزله اين است كه گسل ها جدا از هم عمل نمي كنند. هنگامي كه در يك گسل شكست رخ مي دهد، تنش حاصل مي تواند به گسل ديگري منتقل شود و اين امر ادامه مي يابد. تغيير كشش درون پوسته زمين الگوهايي با تغيير تدريجي دارد كه دانشمندان اطلاع دقيقي از آن ندارند.

با اين حال تلاش ها براي پيش بيني زلزله ها همچنان از راه هاي مختلف ادامه پيدا كرده است. اين تلاش ها در ۲۰ سال گذشته عمدتاً در سه حوزه زير متمركز بوده است:

۱- فرضيه پيش بيني درازمدت

در اين حوزه دانشمندان از روش ها و رويكردهايي استفاده مي كنند تا زمان تقريبي وقوع زمين لرزه ها را در آينده درازمدت تخمين بزنند. هيچ كدام از اين روش ها نمي توانند لحظه دقيق زماني يا شدت دقيق زلزله را معين كنند، اما مي توانند تقريبي از آنها به دست دهند. بنابراين اطلاعات مفيدي در اختيار خواهد بود كه احتياطات لازم در مواردي مانند مقاوم سازي ساختار بناها انجام شود. براي مثال اگر به مهندسان گفته شود كه ساختمان يا پلي را كه طراحي مي كنند بايد بتواند ضربه اي حداكثر ۵/۰ گرم در ۵۰ سال آينده تحمل كند، آنها ساختمان را طوري طراحي مي كنند كه اين خصوصيت را دارا باشد. در پيش بيني درازمدت زلزله چند مسئله مورد بررسي قرار مي گيرد.

الف- فاصله بازگشت

اين فاصله به ما مي گويد زلزله ها با چه تناوبي در يك گسل معين رخ مي دهند، و حداكثر حركات زمين كه احتمال دارد در يك ناحيه معين و در يك دوره معين زماني ايجاد كنند چقدر است. اين فاصله با كسب كردن اطلاعات از چند منبع متفاوت به دست مي آيد: سوابق تاريخي زلزله ها، شواهد زمين شناختي (اثراتي كه زلزله ها به جاي مي گذارند) و شواهد زمين سنجي (ميزان كششي كه در صخره ها به وجود مي آيد). براساس اين فرضيه كه زلزله هاي بزرگ در فواصل دوره هاي مشابه زماني رخ مي دهند، داده هاي حاصل از منابع بالا مي توانند احتمال زلزله هاي آينده را پيش بيني كنند. با اين حال دقت اين پيش بيني درازمدت براساس فواصل بازگشت كاملاً محدود است زيرا وقايع درون يك گسل ممكن است به خاطر به وجود آمدن نيروهاي جديد از دوره اي به دوره اي ديگر تفاوت كند.

ب _ پيگيري تغيير شكل هاي زمين

يك راه ديگر پيش بيني زلزله ها اندازه گيري ميزان جابه جايي زمين در طول يك گسل است. براساس همين روش «هري اف رايد»، يك زلزله شناس كاليفرنيايي توانست پيش بيني كند كه شوك بعدي در گسل سنت آندرئاس در كاليفرنيا حدود يكصد سال پس از زلزله بزرگ حاصل از اين گسل در سال ۱۹ ۰۶ به وجود مي آيد. اندازه گيري هايي كه پيش از اين زلزله انجام شده بود نشان داده بود كه زمين به طور متوسط ۶۵/۰ متر در هر ده سال تحت كشش و جابه جايي قرار مي گيرد. رايد خاطرنشان كرد از آنجا كه حداكثر جابه جايي در طول اين گسل در زلزله ۱ ۹ ۶، ۵/۶ متر بوده است بنابراين احتمالاً نتيجه يك قرن تجمع كشش در زمين است، زلزله اي با شدت مشابه زلزله ۱۹۰۶ در اين گسل حدوداً ۱۰۰ سال بعد رخ مي دهد.

امروزه ماهواره ها مي توانند با فراهم آوري اطلاعات موقعيت دقيق (GPS) به زلزله شناسان امكان دهند ميزان دقيق تغيير شكل پوسته زمين و محل دقيق آن را تعيين كنند. اندازه گيري هاي مكرر مي تواند نشان دهد كه آيا گسل در حال لغزش هست يا نه. بنابراين سرعت جابه جايي و ميزان كشش در هر ناحيه گسل را مي توان شناسايي كرد و پيش بيني هاي حتي بهتري را انجام داد.

ج _ فرضيه شكاف لرزه اي

فرض اصلي در اين مورد اين است كه زلزله هاي بزرگ گرايش دارند كه هر بار در مكان مشابهي رخ دهند، اگر نمودار همه زلزله هاي بزرگ روي حد مرزهاي صفحات زمين را داشته باشيد، متوجه مي شويد كه آنها قطعات جداگانه مجاوري از يك حد مرز پر مي كنند. شكاف لرزه اي (Seisemic gap) قطعه اي است كه در آن براي مدتي طولاني زلزله اي رخ نداده است اما سابقه تاريخي يك زمين لرزه در آن ناحيه در گذشته وجود دارد.

۲ _ يافتن گسل هاي جديد

يافتن گسل هاي جديد علاوه بر گسل هاي از قبل فعال، مي تواند بر دانشمندان در پيش بيني بروز بالقوه زلزله ها در مكان هاي غيرمنتظر كمك كند. شواهد متعددي در يك منطقه مي تواند به وجود گسل هايي دلالت كند كه براي مدت هاي بسياري در زمان هاي اخير حركت نكرده اند از جمله:

اين گسل ها در چشم انداز منطقه برجستگي هاي مستقيم طولاني اي تشكيل مي دهند كه مي توانند توپوگرافي محلي و زهكشي طبيعي را تغيير دهند. بنابراين آنها زمين هايي اعوجاج يافته و درياچه و حوضچه هايي تشكيل شده از انحناي زمين به سمت پايين به جاي مي گذارند. آنها مي توانند محل ظهور چشمه ها باشند و به خاطر زهكشي طبيعي اغلب در طول مسيرشان از پوشش گياهي انبوهي پوشيده شده اند.

گسل ها را مي توان به وسيله بررسي هاي انعكاس امواج شناسايي كرد، كه از طريق ثبت امواج انعكاس يافته كه يك شوك انفجاري از حد مرزهاي لايه هاي پوسته زمين انجام مي شود.

صخره هاي موجود در طول خطوط گسل گاه به گاه به علت زلزله ها متلاشي مي شوند. همه يخچال ها و نهرها در طول شكاف هاي حاصل به راه مي افتند و ممكن است دره هاي بزرگي در طول يك گسل پوسته زمين به وجود آيد.

۳- علائم زلزله قريب الوقوع

انواع بسيار متفاوتي از فعاليت هاي كوتاه مدت، كه طول آنها از چند روز تا چندسال تغيير مي كند، قبل از زلزله هاي بزرگ ذكر شده اند. زلزله شناسان به دنبال الگوهاي منظم در چنين پيش درآمدهاي كوتاه مدتي هستند.

از يك طرف امواج ضربه اي پيشيني (foreshocks)، مجموعه اي از لرزه هاي خفيف يا دوره هاي بدون لرزه پيش از زلزله هاي بزرگ گزارش شده اند، گرچه آنها لزوماً هميشه رخ نمي دهند. رفتارهاي غيرعادي حيوانات نيز كه به عنوان پيش بيني كننده زلزله ذكر شده است هميشگي نيست.

از طرف ديگر تنش فوق العاده صخره ها كه درشرف جابه جايي هستند باعث گرم شدن، تغيير شكل و انبساط آنها پيش از زلزله مي شود و بنابراين شماري از تغييرات در پوسته زمين پيش از زلزله رخ مي دهد و دانشمندان از وسائل گوناگوني براي اندازه گيري و ثبت اين تغييرات استفاده مي كنند؛ هر چند كه هيچ كدام از اين موارد نيز پيش بيني كننده قطعي و دقيق زلزله نيستند. از جمله اين تغييرات اينها هستند.

گاهي زمين ممكن است در حد چند ميلي متر يا سانتي متر پيش از زلزله انحنا پيدا كند. انحنا سنج هايي (Tiltmeter) كه در سوراخ هاي عميق و با دقت حفر شده قرار داشته باشند، مي توانند اين پديده را كشف كنند.

تغييراتي در سرعت امواج لرزه اي در صخره هاي تحت تنش قرار گرفته نزديك به گسل يافت شده است. شكاف هاي ذره بيني در صخره تحت تنش قرار گرفته نسبت به جهتي كه تنش بر آنها وارد مي شود به هم مي پيوندند و اين امر مي تواند بر چگونگي عبور لرزه هاي خفيف از ميان آنها تاثير بگذارد.

گاز رادون ممكن است از اين شكاف هاي ريز تازه به وجود آمده در يك صخره تحت فشار ساطع شود. آبي كه به درون صخره نفوذ مي كند مواد شيميايي از جمله رادون را از صخره جذب مي كند و در نتيجه محتواي شيميايي چنين موادي در آب چاه هاي منطقه افزايش مي يابد.

جريان يافتن آب هاي زيرزميني به درون شكاف هاي صخره ها ممكن است باعث كاهش سطح سفره آب زيرزميني منطقه شود.

دربعضي از صخره هاي نزديك به نقطه جابه جايي گسل ممكن است تغيير رسانايي الكتريكي ثبت شود .

۲- آیا هیچ اخطاری در مورد وقوع یک زلزله وجود ندارد ؟

پاسخ این سؤال  منفی است اگر چه سرعت امواجی که از بین لایه های زمینی عبور می کنند ممکن است برای مردمی که متوجه وقوع زلزله شده اند ، فرصتی را فراهم آورد که در بهترین شرایط ، چند دقیقه قبل از وقوع زلزله اصلی پیش می آید ، اما واضح است ، معمولا پس از هر زلزله بزرگی ، تعداد زیادی پس لرزه به وقوع می پیوندد که بعضی ممکن است قدرت تخریبی زیادی داشته باشند . این پس لرزه ها گاه تا چندین ماه پس از وقوع لرزش اصلی ادامه می یابند و کارهای خاک برداری و ساختمان سازی را مختل می کنند .

بد نیست بدانیم که به طور متوسط هر سه روز یک بار ، زلزله ای با بزرگی ۶ ریشتر در نقطه ای از کره زمین رخ می دهد .البته ممکن است همه این زلزله ها در خشکی ها و یا در نقاط مسکونی رخ ندهد . میل طبیعی بشر از گذشته های دور بر آن بوده است که بداند ، آیا بین پدیده های طبیعی و وقوع زلزله رابطه ای وجود دارد ، یا نه . بر اساس یک بررسی آماری این نتیجه ها بدست آمده اند :

احتمال وقوع زلزله

۱ – در پاییز و زمستان بیشتر از بهار و تابستان است ( نسبت ۴ به ۳ )

۲ – هنگام هلال و بدر ، امکان وقوع زلزله بیشتر از سایر روزهای ماه است (۵ دی ماه ۸۲ برابر با۲ ذیقعده ۱۴۲۴ بود )

۳ – هنگام حضیض ، یعنی موقعی که ماه بیش از همیشه به زمین نزدیک است ، احتمال وقوع زلزله بیشتر است .

۴ – هنگامی که ماه روی سطح نصف النهار محل مورد نظر باشد ، تکانهای زمین لرزه فراوان تر و شدید تر هستند .

۵ – بین زمین لرزه و باد ، بارش  و تغییرات فشار رابطه ای وجود دارد . باد های شدید پس از بارش های بزرگ یا بالا و پایین رفتن ناگهانی فشار ، موجب کم شدن فشار روی چین خوردگی و گسل ها می شوند . فشار باد و فزونی کشند ها بر حسب وضع ماه ، در به وقوع پیوستن زمین لرزه مؤثرند .