زلزله

سلام دوستان

با توجه به اینکه امروز با خبر شدم که دیشب در منطقه کلاردشت استان مازندران زلزله ای رخ داده (هنوز اطلاعاتی در باره تلفات احتمالی آن دردست نیست) تصمیم گرفتم مطالبی در باره این رخداد طبیعی بنویسم.

زلزله

زمین لرزه یکی از وحشتناک ترین پدیده های طبیعت محسوب می شود. اغلب زمینی را که روی آن ایستاده ایم، به صورت تخته سنگ های صلب و محکمی تصور می کنیم که از استحکام زیادی برخوردار است. هنگامی که زمین لرزه ای روی می دهد برای لحظه ای این تصور بر هم می ریزد، اما طی همان لحظه کوتاه خسارت های شدیدی وارد می شود. با توجه به پیشرفت هایی که در حوزه علوم مختلف صورت گرفته است، دانشمندان توانسته اند نیروهایی را که باعث زمین لرزه می شود، شناسایی کنند. علاوه بر آن با استفاده از فناوری های نوین می توان شدت یک زلزله و مکان آن را حدس زد. مهم ترین کار باقی مانده آن است که راهی برای پیش گویی زمین لرزه بیابیم تا مردم هنگام وقوع آن غافلگیر نشوند.

تکان های زمین:

زمین لرزه در واقع ارتعاشی است که در طول پوسته زمین به حرکت در می آید. اگر یک کامیون بزرگ از نزدیکی منزل شما عبور کند، خیابان را به لرزه می آورد و شما احتمالاً لرزه های خانه را احساس می کنید، در این حالت می توان گفت که زمین لرزه کوچکی رخ داده است، اما کلمه زمین لرزه معمولی به حوادثی اطلاق می شود که در آن منطقه بزرگی همانند یک شهر تحت تأثیر این لرزش قرار گیرد.

برای وقوع یک زمین لرزه چند دلیل می توان ذکر کرد:

- فوران گدازه های آتشفشانی

- برخورد یک شهاب سنگ

- انفجارهای زیرزمینی (برای مثال یک آزمایش هسته ای زیرزمینی)

- فرو ریختن یک سازه (همانند تخریب یک معدن)

اما اصلی ترین دلیل وقوع زمین لرزه را می توان حرکات صفحه های (Plates) زمین دانست.هر از گاهی در اخبار می شنویم که زمین لرزه ای روی داده است، اما باید دانست که زمین لرزه پدیده ای است که هر روز در کره زمین روی می دهد. براساس تحقیقات جدید هرساله حدود سه میلیون زمین لرزه روی می دهد، یعنی هشت هزار زمین لرزه در روز یا هر 11 ثانیه یک زمین لرزه.

- حرکت صفحه ها در خلاف جهت یکدیگر و دور شدن از هم.

- ضمن حرکت در خلاف جهت به همدیگر بمالند.

اگر دو صفحه از یکدیگر دور شوند گدازه هایی که از سنگ های مذاب تشکیل شده اند، از بین صفحه های پوسته زمین خارج می شوند (این عمل اغلب در کف اقیانوس ها روی می دهد) هنگامی که این گدازه ها سرد شوند، سخت شده و به شکل پوسته های جدید در می آیند که فاصله بین دو صفحه را پر می کنند. اگر دو صفحه به سمت یکدیگر به حرکت درآیند، معمولاً یک صفحه به زیر صفحه دیگر می خزد. در بعضی موارد، هنگامی که دو صفحه به یکدیگر فشار می آورند، برای هیچ کدام از صفحه ها امکان ندارد که به زیر صفحه دیگر برود، در این صورت این دو صفحه ضمن فشار آوردن به همدیگر یک رشته کوه را به وجود می آورند. در بعضی مواقع نیز صفحه ها ضمن عبور از کنار یکدیگر به همدیگر فشار وارد می کنند. برای مثال تصور کنید یک صفحه به سمت شمال و دیگری به سمت جنوب حرکت کند. در این صورت این صفحه ها از محل تماس به یکدیگر نیرو وارد می سازند.

در جایی که این صفحات به یکدیگر می رسند، گسل تشکیل می شود. در حقیقت گسل ترک هایی در پوسته زمین است که در دو طرف صفحه هایی که در خلاف جهت یکدیگر در حال حرکت هستند، مشاهده می شود. احتمال وقوع زلزله در اطراف خطوط گسل بیشتر از هر جای دیگر است. گسل ها انواع مختلفی دارند که براساس موقعیت خط گسل و چگونگی حرکت دو صفحه نسبت به هم تقسیم بندی می شود. در تمام انواع گسل ها، صفحه ها کاملاً به یکدیگر فشار وارد می سازند و در نتیجه هنگام حرکت آنها اصطکاک شدیدی به وجود می آید. اگر نیروی اصطکاک بسیار شدید باشد مانع حرکت آنها می شود در این حالت فشاری که باعث ایجاد گسل می شود افزایش می یابد. اگر میزان این فشار از حد معینی بیشتر شود، بر نیروی اصطکاک غلبه می کند و صخره ها ناگهان می شکنند.به عبارت دیگر، هنگامی که صخره ها به یکدیگر فشار وارد می کنند، انرژی پتانسیل به وجود می آید و هنگامی که صخره ها به حرکت درمی آیند، انرژی پتانسیل به جنبشی تبدیل می شود. اغلب زمین لرزه ها در اطراف مرز صفحه های زمین ساختی روی می دهد زیرا در این منطقه در اثر حرکت صفحه ها منطقه گسل به وجود می آید که دارای گسل های متعدد و به هم پیوسته ای است. در منطقه گسل، آزاد شدن انرژی جنبشی در یک گسل ممکن است باعث افزایش انرژی پتانسیل در گسل کناری شود که این عمل به زمین لرزه دیگری منجر می شود. به همین دلیل است که گاهی در یک منطقه کوچک زلزله های متعددی در فاصله های زمانی کم روی می دهد.البته گاهی اوقات زمین لرزه هایی در وسط این صفحه ها نیز روی می دهد. یکی از شدیدترین زمین لرزه های ثبت شده زمین لرزه ای است که در صفحه قاره ای آمریکای شمالی در سال 1811 و 1812 اتفاق افتاد. دانشمندان در دهه 1970 دریافتند که احتمالاً منشاء این زمین لرزه یک منطقه گسل 600 میلیون ساله است که زیر لایه های متعدد سنگ و صخره مدفون شده بود.

امواج زمین لرزه :

درست مثل هنگامی که درسطح آب اغتشاش روی می دهد، انرژی آن به صورت امواج منتقل می شود، وقتی که شکست یا جابه جایی در پوسته زمین روی می دهد، انرژی آن به صورت امواج زمین لرزه منتقل می شود. در هر زمین لرزه ای چند نوع موج مختلف مشاهده می شود. امواج اصلی از لایه های داخلی زمین عبور می کنند، در حالی که امواج سطحی از سطح می گذرند. اغلب ویرانی های زلزله توسط امواج سطحی - که امواج L هم نامیده می شوند _ به وجود می آید، زیرا این امواج ارتعاشات شدیدی را به وجود می آورند. هنگامی که امواج اصلی به سطح زمین رسیدند، امواج سطحی را به وجود می آورند.امواج اصلی خود به دو گروه مهم تقسیم بندی می شوند:

امواج اولیه که امواج P نیز نامیده می شوند، با سرعت 5/1 تا 8 کیلومتر در ساعت حرکت می کنند. سرعت حرکت این امواج به جنس زمینی که این امواج از آنها عبور می کنند بستگی دارد. سرعت این امواج از موج های دیگر بیشتر است و بنابراین سریع تر به سطح زمین می رسند. این امواج قابلیت عبور از جامدات، مایعات و گازها را دارند و به همین دلیل به طور کامل از زمین عبور می کنند. وقتی که این امواج از صخره ها عبور می کنند، در مسیر حرکت خود به آنها به سمت جلو و عقب فشار وارد می کنند.

امواج ثانویه امواج S نامیده می شوند و مدت کوتاهی بعد از امواج P می رسند. این امواج هنگام حرکت خود، صخره ها را به سمت بالا فشار می دهند، یعنی ارتعاش صخره ها عمود بر مسیر حرکت این امواج است. امواج S برخلاف امواج P نمی توانند در داخل زمین به خط مستقیم حرکت کنند. این امواج فقط از مواد جامد می گذرند و به همین دلیل هنگامی که در مرکز زمین به مایع برسند، متوقف می شوند.با این همه هر دو نوع موج از سطح زمین می گذرند و بنابراین می توان آنها را در آن سوی نقطه ای که زمین لرزه روی داده است، شناسایی کرد. در هر لحظه تعداد زیادی امواج زلزله ای ضعیف در قسمت های مختلف زمین قابل شناسایی است.

امواج سطحی را می توان تا حدودی به امواج آب تشبیه کرد. چرا که امواج سطحی حین حرکت، سطح زمین را به سمت بالا و پایین می رانند. حرکت این امواج باعث ویرانی های شدیدی می شود، چرا که صخره ها و پی ساختمان ها را به ارتعاش می آورد. امواج L از همه کندتر هستند به همین دلیل شدیدترین لرزش ها در پایان یک زمین لرزه روی می دهد.

اندازه گیری زلزله

معمولاً وقتی از شدت درجه ریشتر - Richter- صحبت می شود، تمام اطلاعات مربوط به شدت یک زلزله ارائه می شود. زلزله ای که در تابستان سال 1998 قسمتی از افغانستان را که در 28 فوریه همان سال به واسطه زمین لرزه ای دیگر ویران شده بود، ویران کرد، طبق گزارشها شدتی معادل 1/7 درجه ریشتر داشت که از جمله زمین لرزه های مهیب به حساب می آید.

شدت زلزله در واحد ریشتر، که برگرفته از اسم زلزله نگار امریکایی، چارلز فرانسیس ریشتر (Charles Francis Richter)، می باشد، یک جدول شدت لگاریتمی شناخته شده بین المللی است. تک تک این اطلاعات با یک زلزله سنج اندازه گیری می شود.ریشتر در سال 1935، زمانی که او کار درجه بندی خود را تکمیل کرد، Magnitude را که به اختصار (M) می نامند و برگرفته از کلمه لاتین Magnitudo به معنای اندازه و مقدار است، به عنوان مقیاس اندازه گیری زلزله معرفی کرد.

درجه بندی ریشتر با M1 شروع می شود که این مقدار برای لرزشهای قابل حس زمین است. هر نقطه و مکانی روی این درجه بندی، به معنی شدت زمین لرزه به میزان ده برابر است. M8 نشان دهنده زمین لرزه های بسیار شدید است. ریشتر حد و مرزی را برای مقادیر M8 در نظر نگرفته است.

مقیاس های درجه بندی ریشتر

شدت 2-1 ریشتر: فقط به واسطه ابزار و تجهیزات قابل تشخیص است.

شدت 3 ریشتر: در نزدیکی محل زلزله به سختی قابل احساس است.

شدت 5-4 ریشتر: تا شعاع 30 کیلومتری از مرکز زلزله قابل حس بوده و همراه با خرابی های مختصری است.

شدت 6 ریشتر: زمین لرزه ای قوی است که تلفات جانی در بر دارد و خسارتهای سنگینی را در مناطق پر سکنه و جمعیت بار می آورد.

شدت 7 ریشتر: زلزله ای با قدرت بسیار بالاست که می تواند منجر به بروز فاجعه شود.

شدت 8 ریشتر: عظیم ترین و مخوف ترین نوع زلزله است. تاکنون شدید ترین زلزله ای که ثبت شده ، شدتی معادل 6/8 ریشتر داشته است.

مقدار Moment

مقیاس ریشتر، زمین لرزه های بسیار شدید یعنی حدوداً از 8 ریشتر به بالا را به سختی اندازه گیری می کند. به همین خاطر در سال گذشته زلزله نگاران آمریکایی مقیاس اندازه گیری Moment را برگزیده اند. در این مقیاس به جای انرژی آزاد شده، طول شکستگی بر روی پوسته زمین محاسبه می شود. در اینجا Moment یک مقیاس مکانیکی برای حرکتهای (تکان های ) بدنی به عنوان پیامد تأثیر نیروست. مقیاس Moment مانند مقدار ریشتر بوسیله زلزله سنج مشخص می شود. دستگاه زلزله سنج همه انواع امواج را که در مدت زلزله بروز می کنند، مورد توجه قرار می دهد.

زمین لرزه های خفیف حداکثر چند صد متر شکاف روی پوسته زمین ایجاد می کنند. در زمین لرزه های با شدت بالا این شکاف می توانند بالغ بر چند صد کیلومتر شود. در طول و امتداد چنین شکستگی هایی، امواج زلزله به صورت بی قاعده و قانون گسترش پیدا می کنند. زلزله کلمبیا در 25 ژانویه 1999 طبق حـــدسیات، شکــــافی بــــه طول 10 کیـــــلومتر ایجادکرد. مقیاس Moment در این زلزله 0/6 بود. دانشمندان برای زلزله ای در ماه مه 1960 در شیلی، شدیدترین زلزله براساس مقیاس Moment که مقدار 5/9 را داشت، ثبت کردند.

مقیاس Mercalliدر این تقسیم بندی زمین لرزه مانند مقیاس ریشتر بر اساس شدت آن اندازه گیری نمی شود، بلکه براساس تأثیرات قابل حس و قابل دید توصیف می شود. این مقیاس براساس نام محقق ایتالیایی در زمینه آتشفشان،(1914-1850) G. Mercalli، نامگذاری شد. او این مقیاس را با شروع قرن جدید میلادی ارائه کرد، یعنی زمانی که هنوز هیچ گــــونه ابــــزار دقیق اندازه گیری و قانون اندازه گیری بین المللی وجود نداشت. ایـــن مقــــیاس امــــروزه در اروپــــا در قــــالبی تـــغیـــــیر شــکل داده شـــده بـــه عنــــوان مقــــیاس Medvedev-Sponheuer-Karnik) MSK) متداول و رایج است. با مقیاس MSK شدت یک زلزله برای مکانهای مورد نظر اندازه گیری می شود. این شدت در 12 درجه تقسیم بندی و برای هر تقسیم بندی توصیفات مفصلی داده می شود. به عنوان مثال سطح یا درجه ششم باعث بروز شکافهایی در دیوار می شود و با درجه 7، دودکش ها از روی سقفها به زمین می افتند و در درجه 8، گوشه های بنا فرو می ریزد. در این نوع درجه بندی، درجه مقیاسهای مکانی مناطق زلزله زده بر روی نقشه ثبت می شوند، سپس نواحی با درجه تخریب یکسان از طریق خطوطی به هم متصل می شوند. این نقشه ها به عنوان مبنایی برای اینکه بیمارستانها یا نیروگاهها کجا ساخته شوند محسوب می شود. همچنین برای کاهش خسارات ناشی از زلزله، این نقشه ها کاربرد ویژه ای دارند.