زلزله یا زمین لرزه چگونه روی می دهد |استراتژی موفقیت با محمد گنجی

"۲۷ تیر ۱۳۹۷"

  • فیلم های آموزشی فیزیک باهوشانه
Header ad

زلزله یا زمین لرزه چگونه روی می دهد

تعیین رشته بالا

زلزله یا زمین لرزه چگونه روی می دهد

زلزله یا زمین لرزه چگونه روی می دهد و آیا می شه زمین زلزله رو پیش بینی کرد چه زمانی و  با چه دستگاهی ممکنه بتونیم زلزله رو پیش بینی کنیم

زمین‌لرزه یا زلزله لرزش و جنبش زمین است که به علّت آزاد شدن انرژی ناشی از گسیختگی سریع در گسل‌های پوستهٔ زمین در مدّتی کوتاه روی می‌دهد. محلّی که منشأ زمین‌لرزه است و انرژی از آنجا خارج می‌شود را کانون ژرفی، و نقطهٔ بالای کانون در سطح زمین را مرکز سطحی زمین‌لرزه می‌گویند. پیش از وقوع زمین‌لرزهٔ اصلی معمولاً زلزله‌های نسبتاً خفیف‌تری در منطقه روی می‌دهد که به پیش‌لرزه معروف‌اند. به لرزش‌های بعدی زمین‌لرزه نیز پس‌لرزه می‌گویند که با شدّت کمتر و با فاصلهٔ زمانی گوناگون میان چند دقیقه تا چند ماه رخ می‌دهند.
زلزله یا زمین لرزه چگونه روی می دهد
زلزله یا زمین لرزه چگونه روی می دهد

زمین لرزه نتیجهٔ رهایی ناگهانی انرژی از داخل پوسته زمین است که امواج ارتعاشی را ایجاد می‌کند. زمین‌لرزه‌ها توسط دستگاه زلزله‌سنج یا لرزه‌نگار ثبت می‌شوند. مقدار بزرگی یک زلزله متناسب با انرژی آزاد شده زلزله است. زلزله‌های کوچک‌تر از بزرگی ۳ ریشتر اغلب غیر محسوس و بزرگ‌تر از ۶ ریشتر خسارت‌های جدی را به بار می‌آورند.

در نزدیکی سطح زمین، زلزله به صورت ارتعاش یا گاهی جابجایی زمین نمایان می‌شود. زمانی که مرکز زمین‌لرزه در داخل دریا باشد، در صورت تغییر شکل زیاد و سریع بستر دریا باعث ایجاد سونامی می‌شود که معمولاً در زلزله‌های بزرگ‌تر از بزرگی هشت ریشتر اتفاق می‌افتد. ارتعاشات زمین باعث ریزش کوه و همین‌طور فعالیت‌های آتشفشانی می‌شوند.

در حالت کلی کلمۀ زمین‌لرزه هر نوع ارتعاشی را در بر می‌گیرد – چه ارتعاش طبیعی چه مصنوعی توسط انسان – که موجب ایجاد امواج ارتعاشی می‌شود. زمین‌لرزه‌ها اغلب نتیجه حرکت گسل‌ها هستند، و همین‌طور می‌تواند حاصل فعالیت‌های آتشفشانی، ریزش کوه‌ها، انفجار معدن‌ها و آزمایش‌های هسته‌ای باشد.

نقطهٔ آغازین شکاف لرزه را کانون می‌نامند. مرکز زمین‌لرزه نقطه‌ای در راستای عمودی کانون و در سطح زمین است.

ریشهٔ واژهٔ زلزله

زلزله واژه‌ای از ریشه عربی زلزل به معنی لرزش است. در گذشته زلزله را بومهن می‌نامیدند که برگرفته از بوم‌مثنه مرکب از بوم (زمین) و مثنه (حرکت) به معنی حرکت زمین است

پیش بینی زلزله

منظور از پیش بینی زلزله یعنی اینکه زلزله در کجا و چه زمانی و با چه قدرتی ممکن است اتفاق بیافتد . اینکه زلزله ها در کجا رخ میدهند امروز کما بیش قابل پیش بینی است . اما اینکه کی و با چه قدرتی هنوز در پرده ابهام است . با اینکه انسان در صدد پیش بینی حوادث طبیعی از جمله زلزله با توجه به قرائن هست و از آروزهای بشر محسوب می شود اما هنوز دانشمندان نا امیدانه در تلاشند تا راهی برای پیش بینی حوادث کنترل نشدنی چون زلزله بیابند.
سابقه پیش بینی زلزله بر می گردد به زمان امپراطوریهای چین که از منجمین می خواستند تا زلزله ها را یش بینی نمایند چرا که در تصور مردم چین زلزله نشانه خشم خداوند بر امپراطور است.

امروز کشورهای پیشرفته و صاحب علم ودانش دانشمندان خود را موظف نموده اند تا دراین زمینه دست به کاوش بزنند ولی هنوز به نتایج امیدوار کننده نرسیده اند .در هر حال پژوهشگران با تحت نظر قرار دادن تغییرات ژئو فیزیکی ، ژئو شیمیایی ، زیست شناختی در مناطقی که احتمال زلزله می رود سعی کرده اندبه شواهد علمی دست یابند . اگر چه پاره ای از زلزله ها با توجه علائم از قبل پیش بینی شد واز خطرات ان کاسته شد اما وجود همان علائم در جای دیگر یا عدم وجود هر یک از علائم فوق نتوانسته موفقیت آمیز باشد.
یکی از علائمی که در پیش بینی مورد استفاده قرار می گیرد تجزیه و تحلیل پس لرزه ها است . چنانکه در شهر اورویل کالیفرنیا زلزله سنج ها تعداد زیادی از زلزله ها ی کوچک و معینی با بزرگی ۴.۷ را ثبت کرده بودند و تعداد زلزله های کوچک در حال افزایش بود و بر همین اساس متخصصان توانستند زلزله را پیش بینی نمایند و در اوت ۱۹۷۵ زلزله ای با بزرگی۵.۷ اتفاق افتاد .
با وجود این زلزله های مرگباری اتفاق افتاده اند که ازقبل زلزله های نداشته اند و یا درمناطقی که یک دوره آرامش فعال را پشت سر گذاشته اند زلزله ای اتفاق افتاده است.
در هر حال برای پیش بینی زلزله وجود علائمی لازم است :

کاهش لرزش های کوچک زمین :

لرزش های دائمی زمین توسط دستگاههای زلزله نگار ثبت می شوند. علت این امر افزایش حجم سنگ قبل از گسیختگی است که منجر به ایجاد درزها و شکافها در داخل سنگ می شود واین در باعث می شود تادر سنگ در معرض تنش خواص فیزیکی متفاوتی پدید آید که کاهش امواج زلزله وتغییر سرعت انتشار از اهم آنها است که بنا بر فرضیه انبساط است که سبب کاهش امواج زلزله می شود ولی هدایت الکتریکی و قابلیت نفوذ افزایش می یابد .

تغییر شکل پوسته زمین:

اکثر زلزله ها ی بزرگ در اثر شکستن ناگهانی بخشی از پوسته جامد زمین که مانع از حرکت آزاد ورقه های تشکیل پوسته شده اند ، ایجاد میگردد . لذا بر اساس نظریه فوق نقاط مشخصی روی زمین نسبت به یکدیگر تغییر مکان نسبی می دهند و هرچه به زمان شکستن سنگها نزدیکتر می شود دراین وضعیت تغییراتی ایجاد می شود .

زلزله یا زمین لرزه چگونه روی می دهد
زلزله یا زمین لرزه چگونه روی می دهد

تغییر سطح آب چاهها :

این تغییر بر اثر تغییر دما و در اثر کاهش یا افزایش فشار بر حفره های خاک بوده که باعث پائین رفتن سطح آب چاه یا فوران آب یا خشکیدن سطح چاه و چشمه یا تغییر دمای آن می شود .

افزایش فاصله زمین در محل شکستگی ها و گسل ها :

با اندازه گیری فاصله بین شکستگیها و کنترل شکاف گسل ها با استفاده از دستگاههای اندازه گیری دقیق یا عکس ها ی ماهواره ای و هوائی می توان به تغییرات درون زمین پی برد.

تغییر دمای زمین وخروج گازها :


تغییر دمای زمین وخروج گازهایی مثل رادون و آرگون که سبب خارج شدن حیوانات از سوارخها و لانه های خود می شود. تغییرات شیمیایی در آب چشمه ها و تغییرات شدید در گازهای طبیعی خروجی از زمین نیز می تواند از علائم زلزله باشد.

تغییر مقاومت الکتریکی در سطح زمین :

تغییر در ویژگیهای زمین مانند میدان مغناطیسی ومیدان الکتریکی

رفتار حیوانات :

مارها به سطح زمین می آیند . خرگوشها و موشها از لانه های خود فرار می کنند . حرکات عجیب و غریب اسب ها و خوکها غیره گرچه این حرکات از نظر علمی مشخص نیست . شاید ارتعاشات و امواج را حس می کنند.

شاید برای بسیاری از شما جای سوال باشد که آیا حیوانات وقوع زلزله را پیش بینی می کنند؟! یا اینکه کدام حیوانات در پیش بینی وقوع این پدیده نقش دارند؟در این مطلب به بررسی این موضوع توسط پژوهشگران پرداخته شده است.

برخی از حیوانات به طور ذاتی و خدادادی از توانایی و حس بسیار قوی برخوردارند و شاید در وقوع اتفاقات طبیعی همچون زلزله از خود واکنش نشان داده و به نوعی در پیش بینی وقوع حادثه نقش داشته باشند مثلاً مارها از مخفیگاه خود خارج می شوند یا ماهی ها از آب بیرون می پرند.اما می خواهیم بدانیم این گفته از نظر علمی تا چه حد می تواند صحت داشته باشد بر همین اساس در ادامۀ این مطلب گزارشی خواندنی در اختیارتان گذاشته ایم تا با تفکیک رفتار حیوانات توسط پژوهشگران به پاسخ سوالات خود برسید.

اولریش شرایبر، زمین شناس آلمانی از دانشگاه دویسبورگ-اِسِن، روی مورچه ها تحقیق می کند. وی در پی پاسخ به این پرسش است که آیا حشرات می توانند وقوع زلزله را پیش بینی کنند؟
شرایبر در مناطقی تحقیق می کند که در آنجا لایه های زیرین زمین دارای گسل هستند. مورچه هایی که پروفسور شرایبر روی آنها تحقیق می کند، به صورت هدفمند روی چنین گسل هایی لانه می سازند؛ پدیده ای که به گفته پروفسور آلمانی با اعداد و ارقام قابل اثبات است.
هنوز مشخص نیست چرا این مورچه ها به لانه سازی روی گسل ها علاقه ویژه ای دارند. به گفته اولریش شرایبر، «شاید در این مناطق گازهایی وجود دارد که مورچه ها به آنها علاقه دارند. مشاهدات ما نشان می دهند که این مورچه ها در مناطقی که دی اکسید کربن ساتع می شود لانه می سازند. شاید در این مناطق واکنش های شیمیایی دیگری در جریان باشند که محصول آنها مورچه ها را جذب می کند».زلزله

زلزلهفال حافظ

دریافت نشانه های وقوع زلزله؟

به اعتقاد این زمین شناس آلمانی، گازهایی که مورچه ها را جذب می کنند، می توانند نشانه ای از وقوع زلزله هم باشند. البته این موضوع هنوز به بررسی بیشتر نیاز دارد.
شرایبر در مدت سه سال چندین لانه مورچه را با دوربین زیر نظر گرفته و الگوی حرکتی مورچه ها پیش از زلزله های خفیف را ثبت کرده است.

وی می گوید:«پیش از لرزش زمین در برخی موارد رفتار مورچه ها کاملا ً تغییر می کند. البته ما در همه موارد فقط تمام لانه را زیر نظر گرفتیم و به همین دلیل نمی توانیم در مورد رفتار فردی مورچه ها اظهار نظر کنیم؛ اما مشاهده کردیم که فعالیت مورچه ها در سراسر لانه یکباره دگرگون شد». این تغییرات در مواردی بسیار فاحش بودند. البته دستاورد این پژوهش ها در حدی نیستند که بتوان به عنوان آمار به آنها استناد کرد. برای رسیدن به نتایج محکمتر باید تحقیقات بیشتری، به ویژه در مناطقی که زمین بیشتر و شدیدتر می لرزد، انجام شود.

جانوان دیگری هم هستند که شاید بتوانند زلزله را پیش بینی کنند. به نقل از دویچه وله، مثلاً ماهی ها یا کبوترها میدان های مغناطیسی یا الکتریکی را تشخیص می دهند. این میدان ها ممکن است در آستانه زلزله تغییر کنند. مار یا موش صحرایی هم ممکن است بتوانند پیش لرزه های خفیف را حس کنند.

پژوهشگران تا کنون موفق به اثبات توانایی این حیوانات در پیش بینی زمین لرزه نشده اند. زیرا از یک سو هنوز روند دقیق وقوع یک زلزله مشخص نیست و از سوی دیگر همه زلزله ها مثل هم نیستند. وانگهی بررسی رفتار حیوانات در درازمدت هم کار ساده ای نیست.
البته در سال های اخیر فرستنده های کوچکی به بازار آمده است که قیمت مناسبی دارند و به کمک آنها می توان حیوانات و الگوی حرکتی آنها را زیر نظر گرفت. مارتین ویکِلسکی از پژوهشکده “ماکس پلانک” آلمان از جمله محققانی است که با این فرستنده ها کار می کند.

وی در جریان تحقیقات خود در هنگام وقوع آتشفشان پدیده های جالبی را تجربه کرده است. ویکلسکی روی بزهای کوهی تحقیق می کند که در اطراف کوه آتشفشان “اتنا” در جزیره سیسیل ایتالیا زندگی می کنند. این پژوهشگر می گوید:«ما فرستنده ها را روی بزهایی نصب کردیم که دو سال روی کوه اتنا و اطراف آن زندگی و رفت و آمد می کردند. ما توانستیم ثابت کنیم که رفتار این حیوانات حدود ۵ ساعت پیش از وقوع آتشفشان تغییر می کند».

بزهای کوهی اتنا از قرار معلوم وقوع آتشفشان را پیش بینی می کنند،ویکلسکی می افزاید که پیش از وقوع آتشفشان تحرک بزها بیشتر می شود و این حیوانات شروع به دویدن به این سو و آن سو می کنند:«ما وقوع هفت آتشفشان بزرگ را تجربه کردیم که در آنها خاکستر از دهانه قله آتشفشانی به بیرون پرتاب شد. بزها این رخدادها را سه تا پنج ساعت پیش از وقوع حس کردند».
این رفتار سرنخی است که نشان می دهد حیوانات توانایی های شگفت آوری در پیش بینی پدیده های طبیعی دارند. البته شمار اندکی از ادعاهای موجود در این زمینه به اثبات رسیدند. شاید دلیل آن این باشد که رفتار حیوانات هنوز به اندازه و دقت کافی بررسی نشده است.

ابزار پیش بینی زلزله وجود ندارد/لزوم تکمیل اطلاعات گسل‌ها

کارشناسان و استادان علوم زمین شناسی بر فقدان ابزارهایی برای پیش‌بینی زلزله در سراسر جهان تاکید کردند و یکی از راه‌های کاهش آسیب این پدیده طبیعی در کشور را افزایش داده‌های دانشی و اطلاعات از گسل‌ها دانستند.

توصیه‌های لازم هنگام وقوع زلزله

یکی از کارهای مهم آن است که خود را آماده کنیم تا در صورت وقوع زلزله، بدانیم باید چه کار کنیم. آماده بودن و دانستن این‌که موقع زلزله چه کاری باید انجام داد، می‌تواند در صورت وقوع زلزله بعدی جان بسیاری از افراد را نجات دهد

  • زمان وقوع زلزله قبل از هر چیز آرامش خود را حفظ کنید. ترس و وحشت، سرعت عمل و صحت رفتار شما را کاهش می‌دهد. پس با اعتماد به نفس به سرعت نکات ایمنی را انجام دهید
  • دورۀ متوسط یک زمین‌لرزه زیر ۳۰ ثانیه است، اما برای زلزله‌های شدیدتر این زمان می‌تواند به چند دقیقه نیز برسد
  • به محض احساس وقوع زلزله، اگر ساختمانی یک طبقه است و نزدیک در خروجی هستید، سریعاً از آن خارج شوید و به فضای باز بروید.
  • در صورتی که در ساختمان اداری چندین طبقه یا در مدرسه هستید، هر چه زودتر به زیر میز تحریر پناه ببرید و به طرف راه‌های خروجی هجوم نبرید، زیرا ممکن است همه همین تصمیم را داشته باشند و پلکان‌ها شکسته یا با جمعیت مسدود شده باشند.
  • سعی کنید زیر یک میز پناه بگیرید.
  • زیر میز محل مناسبی برای پناه‌گیری است. در کلاس مدرسه زیر میز تحریر خود پناه ببرید
  • اگر به میز دسترسی ندارید به کنار دیواری بروید و به آن بچسبید.
  • مثلث زندگی: در سایۀ لوازم خانه مانند کنار مبل، یخچال، ماشین لباسشویی و … پناه بگیرید تا در صورت ریختن آوار در فضای بین وسیله و آوار (مثلث زندگی) محفوظ بمانید.
  • اگر خارج از ساختمان هستید، از نزدیک‎شدن به ساختمان‌های بلند، دیوارها و دیگر اشیایی که ممکن است فرو بریزد اجتناب کنید.
  • اگر داخل ساختمان هستید، مواظب افتادن آجر، لوستر و سایر وسایلی که ممکن است بلغزند یا واژگون شوند، باشید. از پنجره‌ها و آیینه‌ها فاصله بگیرید و در صورت احساس خطر به زیر میز، تخت‌خواب، میان چارچوب‌های محکم درب – که شیشه و پنجره ندارند – یا به گوشه‌ای دور از پنجره‌ها پناه ببرید.
  • محل امنی در داخل ساختمان انتخاب کرده و تا پایان لرزه‌ها در آنجا پناه بگیرید.
  • قبل از اتمام لرزه‌ها سعی کنید از محل خارج شوید.
  • سعی کنید تا وقتی تکان‌ها رفع نشده سر جای خود بمانید. سپس در کمال خونسردی و نظم محل را ترک کنید
  • یکی از مهم‌ترین کارهایی که قبل از وقوع زمین‌لرزه باید انجام دهید، تهیه جعبۀ کمک‌های اولیه و انتخاب جای مناسب و ایمن برای دسترسی آسان به آن است.
زلزله یا زمین لرزه چگونه روی می دهد
زلزله یا زمین لرزه چگونه روی می دهد

زلزله‌های طبیعی

زلزله‌های تکتونیکی در هر جای زمین که در آن انرژی کرنشی کشسانی به میزان کافی برای گسترش شکستگی در امتداد صفحهٔ گسل ذخیره شده باشد، رخ خواهند داد. در مرزهای صفحه‌های پوسته زمین که بزرگترین صفحه‌های گسل روی زمین را ایجاد می‌کنند، صفحات کنار یکدیگر حرکت یکنواخت و (aseismically) خواهند داشت اگر هیچ بی‌نظمی یا ناهمواری در امتداد مرزهای آنها که باعث افزایش مقاومت اصطکاکی می‌شود، وجود نداشته باشد. بیشتر مرزها دارای این ناهمواری‌ها هستند و این منجر به رفتار چوب – لغزشی (stick-slip behavior) می‌شود. هنگامی که مرزهای صفحه قفل شده باشد، ادامهٔ حرکت نسبی بین صفحات منجر به افزایش تنش و در نتیجه افزایش انرژی انباشته شده در توده‌های نزدیک سطح گسل می‌شود. این افزایش ادامه می‌یابد تا زمانی که تنش افزایش یافته به اندازه‌ای کافی برسد و از طریق شکستن ناهمواری‌ها، ناگهان از بخش قفل شدهٔ گسل اجازه لغزش بیابد و انرژی ذخیره شده را آزاد کند. این انرژی به صورت امواج لرزه‌ای آزاد شده و تابیده شدن گرمای اصطکاکی سطح گسل، و شکستن سنگ آزاد می‌شود که در نتیجه باعث ایجاد زلزله می‌شود. این روند تدریجی ساخت تنش و کرنش که موجب شکست ناگهانی و تولید زلزله است به عنوان نگرهٔ بازگشت کشسان (elastic rebound theory) خوانده می‌شود. تخمین زده می‌شود که تنها ۱۰ درصد یا کمتر، از کل انرژی زلزله به صورت انرژی لرزه‌ای آزاد می‌شود. بیشترین بخش انرژی زلزله صرف شکستگی سنگها یا تبدیل به حرارت تولید شده توسط اصطکاک می‌شود؛ بنابراین، زمین لرزه انرژی کرنشی نهفتهٔ کشسانی زمین نزدیک گسل را کاهش می‌دهد و درجه حرارت آن را افزایش می‌دهد، اگرچه این تغییرات نسبت به جریان همرفت و رسانایی گرمای خارج شده از اعماق زمین ناچیزاست.

انواع گسل زلزله

سه نوع عمده از گسل وجود دارد که ممکن است موجب زلزله بشوند: نرمال، معکوس (محوری) و ضربه‌ای-لغزشی. گسل‌های نرمال و معکوس نمونه‌هایی از شیب – لغزش هستند، که در آن جابه جایی در امتداد گسل در جهت شیب و حرکت بر روی آنها شامل مؤلّفهٔ عمودی می‌شود. گسل نرمال عمدتاً در حوزه‌هایی رخ می‌دهد که پوسته مانند مرز واگرا در حال تمدید شدن است. گسل معکوس در مناطقی که پوسته مانند مرز همگرا در حال کوتاه شدن است رخ می‌دهد. گسل‌های ضربه‌ای – لغزشی ساختمان‌های شیب داری دارند که دو طرف گسل به صورت افقی در کنار یکدیگر می‌لغزند؛ مرزهای تبدیلی نوع خاصی از گسل ضربه‌ای – لغزشی هستند. زلزله‌های بسیاری ناشی از جنبش در گسل‌هایی هستند که شامل هر دو نوع شیب – لغزش و ضربه‌ای- لغزشی است، این لغزش به عنوان مورب شناخته شده‌است.

زمین لرزه‌های دور از مرزهای صفحه‌ها

از آنجایی که مرزهای صفحه‌ها در درون سنگ کره قاره‌ها رخ می‌دهد، تغییر شکل در منطقه‌ای بسیار بزرگ‌تر از مرز صفحه پخش شده‌است. مانند تبدیل قاره‌ای گسل سان آندریاس، بسیاری از زمین لرزه‌ها به دور از مرز صفحه رخ می‌دهند و به گونه‌های توسعه یافته در منطقه وسیع تری از تغییر شکل ناشی از نا منظمی در رابطه با گسل ردیابی هستند (به عنوان مثال منطقه «بزرگ خم».) زلزله نورتریج با جنبش در رانش کوه درون چنین منطقه‌ای در ارتباط بود. مثال دیگر مرز صفحه همگرا و به‌شدت مایل بین پلیت عربی و اوراسیا است که بخشی از شمال غربی کوه‌های زاگرس می‌باشد. تغییر شکل در ارتباط با مرز این صفحه به پوستهٔ تقریباً خالص که جنبش‌های عمود بر مرز در منطقه وسیعی درجنوب غربی و حرکات تقریباً خالص ضربه‌ای- لغزشی در امتداد گسل‌های اصلی نزدیک به مرز واقعی صفحه‌ها تقسیم می‌شود. این توسط مکانیسم کانونی زمین لرزه نشان داده‌است. همه صفحات تکتونیکی میدان تنش داخلی ناشی از تعاملات خود با صفحات مجاور و بارگیری یا تخلیه رسوبی دارند. (به عنوان مثال deglaciation.) این تنش‌ها ممکن است برای ایجاد شکست در امتداد گسل صفحه‌های موجود کافی باشند، و زلزله‌های میان صفحه‌ای را ظاهر کنند.

کانون-کم عمق و کانون-عمیق زلزله

اکثر زلزله تکتونیکی در حلقه آتش درعمقی کمتراز ده‌ها کیلومتر ناشی می‌شوند. زلزله‌های درعمق کمتر از ۷۰ کیلومتر به عنوان زمین لرزه‌ها ی کانون-کم عمق طبقه‌بندی می‌شوند، در حالی که با فاصله کانونی بین ۷۰ و ۳۰۰ کیلومتر معمولاً ‘کانون-میانی ‘ یا ‘زلزله متوسط عمق’ نامیده می‌شوند. در مناطق فرورانش، جایی که پوسته اقیانوسی مسن تر و سردتر در بشقاب تکتونیکی دیگر می‌رود، زلزله‌ها ممکن است در عمق بسیار بیشتری (در محدوده ۳۰۰ تا ۷۰۰ کیلومتر) رخ دهند. این نواحی مرتعش فعال همراه با فرورانش به عنوان مناطق (Wadati – Benioff) شناخته شده‌است. کانون-عمیق زلزله‌ها در عمق زیاد می‌باشند که در آن ناحیه، سنگ کره با توجه به درجه حرارت بالا و فشار دیگر شکننده نیست. مکانیسم احتمالی برای نسل کانون-عمیق زلزله‌ها ناشی از اولین تحت تغییر فاز به ساختار صلبی است.

زلزله‌ها و فعالیت‌های آتشفشانی

بعضی از زلزله‌ها در مناطق آتشفشانی رخ می‌دهند، آنها توسط حرکت ماگما در آتشفشان‌ها ایجاد می‌شوند. چنین زلزله‌هایی می‌توانند به عنوان هشدار دهنده‌ای زود هنگام فوران آتشفشانی را خبر دهند، مانند زلزله‌ها در طول فوران کوه سنت هلن در ۱۹۸۰. زیاد شدن زلزله‌ها در اطراف یک آتشفشان فعّال می‌تواند به عنوان نشانه‌ای برای قریب‌الوقوع بودن فعالیت آتشفشانی باشد. زیاد شدن فعالیت لرزه‌ای قبل از فوران یک آتشفشان می‌تواند توسط زلزله نگارها و دستگاه‌های شیب‌سنج (tiltimeters)ثبت شوند.

خوشه‌های زلزله

بیشتر زمین لرزه‌ها از لحاظ مکان و زمان به یکدیگر مربوط هستند. بیشتر خوشه‌های زلزله شامل لرزش‌های کوچکی هستند که یا به میزان کم خسارت وارد می‌کند یا خسارتی ندارد، اما تئوری وجود دارد که زلزله می‌تواند در یک الگوی منظم تکرار شود.

پس لرزه

پس لرزه زلزله‌ای است که پس از زلزله اصلی، (mainshock) رخ می‌دهد. پس لرزه در منطقه همان شوک اصلی است، اما همیشه از لحاظ قدرت کوچکتر است. اگر پس لرزه بزرگ‌تر از شوک اصلی باشد، پس لرزه به عنوان شوک اصلی و شوک اولیه اصلی به عنوان Aftershock نام‌گذاری می‌شود. پس لرزه‌ها زمانی به وجود می‌آیند که پوسته در اطراف صفحه گسل جابه‌جا شده با اثرات شوک اصلی تطبیق داده می‌شود.

ازدحام زلزله‌ها

ازدحام زلزله، سلسله‌ای از زمین لرزه‌هاست که در منطقه‌ای خاص در مدت زمان کوتاهی اتفاق می‌افتند. آنها با زلزله‌هایی که به دنبال آن‌ها مجموعه‌ای از پس لرزه‌هاست متفاوتند با توجه به این واقعیت که هیچ‌کدام از تک زمین لرزه‌ها در دنباله شوک اصلی نیست، بنابراین هیچ‌یک از قدرت قابل توجهی بالاتر از دیگران ندارد. نمونه‌ای از ازدحام زلزله، فعالیت پارک ملی یلو استون(Yellowstone) در سال ۲۰۰۴ می‌باشد.

طوفان زلزله

گاهی اوقات یک سری از زمین لرزه‌ها به صورت طوفان زلزله رخ می‌دهد، که در آن زلزله به گسل پرخوشه ضربه می‌زند، که باعث لرزش یا توزیع مجدّد تنش از زلزله قبلی ارسال شده، می‌شود. مشابه پس لرزه‌ها اما در بخشهای مجاور گسل، این طوفان‌ها طی سالیان اتفاق می‌افتد، همراه با برخی زلزله‌هایی که به اندازهٔ زلزله‌های اولیه مخرب‌اند. چنین الگویی در دنبالهٔ زلزله‌ها در گسل شمال آناتولی در ترکیه در قرن ۲۰ مشاهده شد و برای خوشه‌های غیرعادی قدیمی از زلزله بزرگ در خاور میانه استنباط شد.

حجم و تعداد دفعات وقوع

حدود ۵۰۰٬۰۰۰ زمین لرزه در هر سال وجود دارد که از این تعداد ۱۰۰٬۰۰۰ تا می‌تواند احساس می‌شود. زمین لرزهٔ کوچک به‌طور مداوم در سراسر جهان در مناطقی مانند کالیفرنیا و آلاسکا، ایالات متحده همچنین در گواتمالا، شیلی، پرو، اندونزی، ایران، پاکستان، آزورس در پرتغال، ترکیه، نیوزیلند، یونان، ایتالیا و ژاپن رخ می‌دهد، اما زلزله می‌تواند، تقریباً در هر نقطه‌ای رخ دهد، از جمله نیویورک، لندن و استرالیا. زمین لرزهٔ بزرگتر کمتر اتفاق می‌افتد، رابطه به صورت نمایی است؛ برای مثال، تقریباً ده برابراز زلزله‌ها ی بزرگتر از شدت ۴ در یک دوره زمانی خاص نسبت به زلزله‌های بزرگتر از شدت ۵ رخ می‌دهد. در (لرزه خیزی کم) انگلستان، به عنوان مثال، محاسبه شده‌است که عود به‌طور متوسط عبارتند از: زلزله ۳٫۷ — ۴٫۶ در هر سال، زلزله ۴٫۷ — ۵٫۵ هر ۱۰ سال، و زلزله ۵٫۶ یا بالاتر در هر ۱۰۰ سال است. این نمونه‌ای از قانون گوتنبرگ- ریشتر است. تعداد ایستگاه‌های لرزه‌ای از حدود ۳۵۰ در سال ۱۹۳۱ امروزه به هزارها از افزایش یافته‌است. نتیجتاً، تعداد بیشتری زمین لرزه نسبت به گذشته منتشر می‌شود، اما این به دلیل بهبود ابزار اندازه‌گیری است نه به دلیل افزایش تعداد زمین لرزه‌ها. (USGS) تخمین می‌زند که از سال ۱۹۰۰ تا به حال به‌طور متوسط ۱۸ زلزله بزرگ (قدر ۷٫۰–۷٫۹) و یک زلزله خیلی بزرگ (قدر ۸٫۰ یا بیشتر) در هر سال وجود داشته‌است، و این نسبت تقریباً ثابت بوده‌است. در سال‌های اخیر، تعداد زمین لرزه‌های بزرگ در هر سال کاهش یافته‌است، اگرچه این نتیجهٔ نوسانات آماری است، نه از روند سیستماتیک. آمار دقیق بیشتر در اندازه و تعداد زلزله‌ها، از (USGS) در دسترس است. بسیاری از زمین لرزه‌های جهان (۹۰ ٪ و ۸۱ ٪ از بزرگترین) در طول ۰۰۰٬۴۰ کیلومتر، منطقه نعل اسبی شکل به نام کمربند زمین لرزه سیرکم پاسیفیک(circum-Pacific seismic belt)، که همچنین به عنوان زنگ آتش اقیانوس آرام شناخته شده، اتفاق می‌افتند؛ که در اکثر نقاط با صفحهٔ اقیانوس آرام هم‌مرز است. زلزله‌های بزرگ تمایل دارند در طول مرز صفحه‌های دیگر نیز رخ دهند: مثلاً در امتداد کوه‌های هیمالیا. با رشد سریع شهرهای بزرگ مانند مکزیکوسیتی، توکیو و تهران، در مناطق پر خطر زمین لرزه، برخی از زلزله شناسان هشدار می‌دهند که ممکن است زلزله زندگی تا حداکثر ۳ میلیون نفر را بگیرد.

لرزه‌خیزی القا شده

در حالی که اکثر زمین‌لرزه‌ها توسط حرکت صفحات تکتونیکی زمین ایجاد می‌شود، فعالیت‌های انسانی نیز می‌تواند زمین‌لرزه تولید کند. چهار گونه فعالیت‌های اصلی در این پدیده مشارکت می‌کنند: احداث سدها و ساختمان‌های بزرگ، حفاری و تزریق مایع به داخل چاه، استخراج از معادن زغال سنگ، و استخراج نفت.

شاید بهترین نمونه شناخته شده زمین‌لرزه سال ۲۰۰۸ در استان سیچوان چین است، این لرزش منجر به ۲۲۷۶۹، نفر تلفات شد و نوزدهمین زمین‌لرزه مرگبار در تمام دوران‌ها بوده‌است. باور بر این است که سد زیپینگو (Zipingpu)، زیر فشار گسل ۱۶۵۰ فوت (۵۰۳ متر) نوسان یافته؛ این فشار احتمالاً قدرت زمین‌لرزه را افزایش داده و سرعت حرکت گسل را شتاب بخشیده‌است. همچنین بزرگترین زمین لرزه‌ای که در تاریخ استرالیا روی داد، توسط بشر القا شده بود؛ از طریق استخراج از معادن زغال سنگ. شهر نیوکاسل بر بخش بزرگی از مناطق استخراج معادن زغال سنگ ساخته شده بود. زلزله از گسلی که به خاطر استخراج میلیون‌ها تن سنگ معدن ایجاد شده بود، تولید شد.

در سال ۲۰۱۱ میلادی، وقوع تعداد ۱۱ زمین‌لرزه نامعمول در شهر یانگ استون در ایالت اوهایوی آمریکا باعث شد که پژوهشگران به این نتیجه برسند که فعالیت‌های اکتشاف گاز و تزریق مایع به درون لایه‌های زمین در آن منطقه باعث فشار بر لایه‌ها و عامل بروز زمین‌لرزه شده‌اند.

اندازه‌گیری شدت و محل زلزله

زلزله را می‌توان توسط لرزه‌نگار(seismometers) تا فواصل بسیار بزرگ ثبت کرد، چرا که امواج لرزه‌ای حتی از داخل زمین هم عبور می‌کنند. قدر مطلق اندازهٔ زلزله مطابق قرارداد توسط اعداد در مقیاس قدر گشتاور (که قبلاً در مقیاس ریشتر، از قدر ۷ باعث آسیب جدی و بزرگ بیشتر مناطق گزارش شده)، در حالی که احساس قدر با استفاده از مقیاس مرکالی گزارش می‌شود. هر لرزش انواع امواج لرزه‌ای را تولید می‌کند که با سرعت‌های مختلف از داخل سنگ عبور می‌کنند: امواج طولی P (امواج ضربه‌ای یا فشاری) امواج عرضی S (هر دو امواج بدن) و امواج سطحی مختلف (امواج ریلی). سرعت انتشار امواج لرزه‌ای حاصل از محدوده تقریبی ۳ کیلومتر بر ثانیه تا ۱۳ کیلومتر بر ثانیه، بسته به تراکم و کشش از مقدار میانه تغییر می‌کند. در داخل کره زمین امواج ضربه‌ای یا P بسیار سریع تر از امواج S حرکت می‌کنند. (تقریباً ۱٫۷: ۱). تفاوت در زمان سفر امواج از کانون به رصدخانه برای اندازه‌گیری فاصله‌است و می‌تواند منابع لرزه و ساختار درون زمین را نشان دهد. همچنین عمق کانون (hypocenter) را می‌توان به‌طور تقریبی محاسبه کرد. قانون کلی: به‌طور متوسط، فاصله (کیلومتر) به زلزله برابر است با زمان (ثانیه) بین امواج P و S. انحراف خفیف به دلیل ناهمگن بودن لایه‌های زیرسطحی زمین است.

آثار زمین لرزه

برخی از آثار زلزله به شرح زیر است:

لرزاندن و گسیختگی زمین

لرزاندن و گسیختگی زمین اثرات اصلی ایجاد شده توسط زمین لرزه هستند، اساساً منجر به آسیب زیاد یا کم ساختمان‌ها و دیگر سازه‌های سفت و سخت می‌شود. شدت عوارض بستگی به ترکیب پیچیدهٔ بزرگی زلزله، فاصله از مرکز زلزله، شرایط زمین‌شناسی و geomorpholical محل دارد که باعث تقویت یا کاهش انتشار امواج می‌شود. تکان زمین را با شتاب زمین اندازه‌گیری می‌کنند. ویژگی‌های خاص زمین‌شناسی، geomorphological و geostructural محل می‌توانند میزان لرزش زمین را حتی در زلزله‌های کم شدت افزایش دهند. این اثر، سایت یا تقویت محلی نامیده شده‌است. اصولاً به دلیل انتقال حرکت لرزه‌ای از خاک سخت به خاک سطحی نرم، تمرکز و ذخیرهٔ انرژی لرزه‌ای در کانون به علت نوعی تنظیم هندسی می‌باشد. گسیختگی زمین در واقع شکستن آشکار و جابه جایی سطح کره زمین در طول گسل است که ممکن است در مورد زلزله بزرگ مترها باشد. گسیختگی زمین خطر بزرگی برای سازه‌های مهندسی بزرگ مانند سدها، پل‌ها و ایستگاه‌های قدرت هسته‌ای است در نتیجه نیاز به نقشه‌برداری دقیق از گسل‌های موجود برای شناسایی هر گونه احتمال شکستن سطح زمین در طول مدت عمر سازه وجود دارد.

رانش زمین و بهمن

زلزله، همراه با طوفان شدید، فعالیت آتشفشانی، برخورد موج ساحلی، و آتش‌سوزی بزرگ، می‌تواند منجر به عدم ثبات شیب زمین و خطر بزرگی در زمین‌شناسی شود. خطر زمین لغزش حتی ممکن است در حالی که پرسنل اورژانس اقدام به نجات می‌کنند باقی بماند.

آتش

نمایی از زمین‌لرزه ۱۹۰۶ سانفرانسیسکو که باعث آتش‌سوزی و مرگ بین ۷۰۰ تا ۳۰۰۰ نفر شده بود.

زلزله می‌تواند با صدمه زدن به قدرت برق یا خطوط گاز منجر به آتش‌سوزی شود. در صورت صدمه به شبکه آبرسانی و از دست دادن فشار، جلوگیری از گسترش آتش نیز ممکن است مشکل شود. برای مثال، مرگ و میر در زلزله ۱۹۰۶ سان فرانسیسکو بیشتر توسط آتش‌سوزی بود تا از زلزله.

روانگرایی خاک

روانگرایی خاک یا شبیه به مایع عمل کردن خاک وقتی رخ می‌دهد که، به خاطر تکانها، دانه‌های مواد اشباع شده با آب (مانند شن و ماسه) به‌طور موقت استحکام خود را از دست داده و از شکل جامد به حالت روان تبدیل شوند. روانگرایی خاک می‌تواند ساختارهای سفت و سخت، مانند ساختمان‌ها و پل‌ها را، کج کند یا به ساختارهای فرورونده تبدیل کند. برای مثال، در زلزله ۱۹۶۴ آلاسکا، روانگرایی خاک باعث شد ساختمان‌های بسیاری در زمین فروروند و در نهایت به روی خود فروبریزند.

سونامی

سونامی، موجهایی با طول بلند، امواج طولانی مدت دریا هستند که توسط حرکت ناگهانی حجم زیادی از آب تولید می‌شوند. در اقیانوس فاصله بین فاکتورهای اوج موج می‌تواند ۱۰۰ کیلومتر فراتر، و دوره‌های موج می‌تواند از پنج دقیقه تا یک ساعت متفاوت باشد. چنین سونامی، ۶۰۰–۸۰۰ کیلومتر در ساعت، بسته به عمق آب حرکت می‌کند. امواج بزرگ تولید شده توسط زلزله یا زمین لغزش زیر دریایی می‌تواند در نزدیکی مناطق ساحلی در عرض چند دقیقه تاخت و تاز کند. سونامی همچنین می‌تواند هزاران کیلومتر در سراسر اقیانوس حرکت کند و ساعتها بعد از زلزله‌ای که آن را تولید کرده، سواحل دور را تخریب کند. در حالت عادی، زلزله فرورانش کمتر از قدر ۷٫۵ در مقیاس ریشتر سونامی ایجاد نمی‌کند، هر چند برخی از این موارد ثبت شده‌است. بیشتر سونامی‌های مخرب توسط زمین لرزه با بیشتر از بزرگی ۷٫۵ ریشتر ایجاد می‌شود.

سیل

سیل سرریزشدن هر مقدار آب است که به زمین می‌رسد. سیل معمولاً هنگامی رخ می‌دهد که حجم آب داخل بستر، مثلاً رودخانه یا دریاچه، بیش از ظرفیت کل آن شود، و در نتیجه مقداری آب جاری شود و در خارج از محیط طبیعی بستر قرار بگیرد. با این حال، اگر سد آسیب ببیند سیل اثرات ثانویهٔ زلزله‌است. زلزله ممکن است موجب ریزش خاک کوه شود و جریان رودخانه را مسدود کند که علت سیل شود. زمین در زیر دریاچه Sarez در تاجیکستان در معرض خطر سیل عظیمی است اگر سد ناشی از ریزش تشکیل شده توسط زلزله، معروف به سد Usoi به هنگام زمین لرزه‌های آینده شکسته شود. پیش بینی می‌شود سیل می‌تواند بر زندگی حدود ۵ میلیون نفر تأثیر بگذارد.

نیروهای جزر

تحقیقات نشان داده‌است ارتباط قوی بین نیروهای کشندی (جزرومدی) کوچک و لرزشهای غیرآتشفشانی وجود دارد.

اثرات بشر

زلزله ممکن است منجر به بیماری، فقدان نیازهای اساسی، از دست دادن زندگی، حق بیمه بالاتر، صدمه به اموال عمومی، آسیب جاده و پل و فروپاشی (یا منجر به سقوط در آینده) ساختمانها شود. زلزله همچنین می‌توانید فوران‌های آتشفشانی، که سبب بروز مشکلات آتی هستند را ایجاد کند؛ به عنوان مثال، صدمه قابل توجه به محصولات، همان‌طور که در سال معروف به «بدون تابستان» (۱۸۱۶) اتفاق افتاد.

زمین لرزه‌های ثبت شده بر پایهٔ بزرگی

زمین لرزه‌های ثبت شده بر پایهٔ بزرگی به این شرح می‌باشند

رتبهتاریخمحلبزرگی
۱۲۲ مه ۱۹۶۰والدیویا – شیلی۹٫۵
۲۲۷ مارس ۱۹۶۴آلاسکا – ایالات متحده آمریکا۹٫۲
۳۲۶ دسامبر ۲۰۰۴سوماترا – اندونزی۹٫۱
۴۴ نوامبر ۱۹۵۲کامچاتکا – روسیه۹٫۰
۵۱۱ مارس ۲۰۱۱توهوکو – ژاپن۹٫۰

آمادگی

به منظور تعیین احتمال فعالیت‌های لرزه‌نگاری آینده، زمین شناسان و دانشمندان سنگهای منطقه را بررسی می‌کنند تا تعیین کنند اگر سنگها به نظر «فشرده» می‌رسد. مطالعهٔ گسلهای یک منطقه به مطالعهٔ زمان سپری شده برای تشکیل فشار کافی برای وقوع زلزله توسط گسل نیز به عنوان یک تکنیک پیش بینی، کمک می‌کند. اندازه‌گیری‌ها بر اساس میزان انرژی کرنش انباشته در گسل در هر سال، زمان سپری شده از آخرین زلزله بزرگ، و انرژی و قدرت آخرین زلزله بنا می‌شوند. تمام این حقایق به دانشمندان اجازه می‌دهد میزان فشار لازم برای ایجاد گسل زلزله را تعیین کنند. اگرچه این روش بسیار مفید است، آن را تا به حال تنها در گسل سان آندریاس کالیفرنیا اجرا کرده‌اند. امروزه راه‌هایی برای محافظت و آماده‌سازی محل‌های احتمالی زمین لرزه از آسیب شدید وجود دارد که از طریق فرایندهای زیر است: مهندسی زلزله، آمادگی دربرابر زلزله، ایمنی لرزه‌ای خانواده، دایر کردن تجهیزات لرزه‌ای (از جمله اتصالات، مواد و روش‌های خاص)، خطر زلزله، کاهش حرکت زمین لرزه، و پیش بینی زلزله. مقاوم‌سازی لرزه‌ای این است که ساختارهای موجود را نسبت به فعالیت‌های زمین لرزه، حرکت زمین یا شکست خاک ناشی از زلزله مقاوم تر و بهتر کند. با درک بهتر از تقاضا لرزه‌ای در سازه‌ها و با تجربه‌های اخیر زمین لرزه‌های بزرگ در نزدیکی مراکز شهری، نیاز به مقاوم‌سازی لرزه‌ای هرچه بیشتر است. قبل از معرفی کدهای مدرن لرزه در اواخر ۱۹۶۰ برای کشورهای توسعه یافته (آمریکا، ژاپن و …) و در اواخر ۱۹۷۰ برای بسیاری از دیگر نقاط جهان (ترکیه، چین و …)، سازه‌های بسیاری بدون جزئیات کافی برای محافظت و تقویت لرزه‌ای طراحی شده بودند. با در نظر گرفتن مشکل قریب‌الوقوع، کارهای تحقیقاتی مختلفی انجام گرفت. علاوه بر این، دستورالعمل‌های فنی برای ارزیابی لرزه‌ای، در سراسر جهان ایجاد و بازسازی شده‌اند و به چاپ رسیده‌اند—مانند ASCE – SEI ۴۱ و دستورالعمل انجمن مهندسی زلزله نیوزیلند (NZSEE).

تاریخ

پیش از قرون میانه

از زمان آناکساگوراس فیلسوف یونانی در قرن ۵ پیش از میلاد تا قرن ۱۴ میلادی، زمین لرزه معمولاً نسبت داده می‌شد به «هوا (بخار) در حفرات از زمین». تالس (۶۲۵–۵۴۷ پیش از میلاد) تنها کسی است که به‌طور مستند معتقد بود که زمین لرزه توسط تنش میان زمین و آب تولید می‌شود. نظریه‌های دیگری هم وجود داشت، از جمله فیلسوف یونانی آناکساماین(۵۸۵–۵۲۶ پیش از میلاد) باورداشت که شیب قسمت کوتاه از خشکی و رطوبت فعالیت‌های لرزه‌ای را ناشی می‌شود. دموکریتوس (۴۶۰ – ۳۷۱ پیش از میلاد) به‌طور کلی آب را برای زلزله سرزنش می‌کرد. پلینی ارشد کلیسا زلزله را «رعد و برق زیر زمینی» نامید.

بزرگی زمین‌لرزه

بزرگی زمین‌لرزه را به صورت زیر تعریف می‌کنند:

بزرگی زلزله، M برابر لگاریتم در پایه ده دامنه حداکثر (برحسب میکرون) حرکت، A، است که توسط لرزه‌سنج استاندارد ووداندرسون در فاصله صد کیلومتری از مرکز زلزله ثبت شده باشد.

  • M = Log(10) A

همچنین، جهت تعیین انرژی آزاد شده توسط هر زلزله رابطه‌ای توسط ریشتر – گوتنبرگ در سال ۱۹۵۶ ارائه گردید که میزان انرژی آزاد شده در کانون زلزله بر حسب ارگ (erg) و بزرگی آن “M” مشخص می‌نماید.

  • Log E =۱۱٫۴ + ۱٫۵ M

با یک محاسبه ساده می‌توان نشان داد که با افزایش یک درجه‌ای اندازه بزرگی زلزله، مقدار انرژی آزاد شده تقریباً ۳۲ برابر می‌گردد.

انواع زلزله

زلزله‌ها از دید جهت آزاد شدن انرژی به دو گونهٔ افقی و عمودی تقسیم‌بندی می‌شوند. خرابی‌های عمده و وسیع معمولاً بر اثر زلزله‌هایی از نوع افقی صورت می‌پذیرند. چرا که اغلب بناها در برابر بارهای عمودی مقاومت کافی دارند.

براساس میزان خرابی به وجود آمده زلزله‌ها به ده درجه بر مبنای مرکالی تقسیم می‌گردند.

ثبت زلزله‌ها

به منظور ثبت زلزله‌ها از دستگاهی به نام لرزه سنج یا شتاب نگار استفاده می‌شود. داده‌های به دست آمده از این دستگاه یا به صورت یک سری از اعداد بیانگر شتاب است که به صورت (شتاب – زمان) دسته‌بندی شده‌اند یا صرفاً یک سری اعداد بیانگر شتاب زمین است. در این مورد اخیر در ابتدای داده‌ها اشاره می‌گردد که فاصله زمانی این داده‌ها چند ثانیه‌است. داده‌های زلزله‌های ایران از سایت مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن قابل دریافت است.

 

اگه سوالی در مورد مشاوره و برنامه ریزی درسی دارید اینجا کلیک کنید

و

اگه سوالی در مورد فیزیک کنکور و جزوه و کتاب دارین اینجا کلیک کنید

 

تعیین رشته

درباره نویسنده

مطالب مرتبط

نظر بدهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

تعیین رشته