زلزله

زمین لرزه یكی از وحشتناك ترین پدیده های طبیعت محسوب می شود. اغلب زمینی را كه روی آن ایستاده ایم، به صورت تخته سنگ های صلب و محكمی تصور می كنیم كه از استحكام زیادی برخوردار است. هنگامی كه زمین لرزه ای روی می دهد برای لحظه ای این تصور بر هم می ریزد، اما طی همان لحظه كوتاه خسارت های شدیدی وارد می شود.
با توجه به پیشرفت هایی كه در حوزه علوم مختلف صورت گرفته است، دانشمندان توانسته اند نیروهایی را كه باعث زمین لرزه می شود، شناسایی كنند. علاوه بر آن با استفاده از فناوری های نوین می توان شدت یك زلزله و مكان آن را حدس زد. مهم ترین كار باقی مانده آن است كه راهی برای پیش گویی زمین لرزه بیابیم تا مردم هنگام وقوع آن غافلگیر نشوند.
● تكان های زمین:
زمین لرزه در واقع ارتعاشی است كه در طول پوسته زمین به حركت در می آید. اگر یك كامیون بزرگ از نزدیكی منزل شما عبور كند، خیابان را به لرزه می آورد و شما احتمالاً لرزه های خانه را احساس می كنید، در این حالت می توان گفت كه زمین لرزه كوچكی رخ داده است، اما كلمه زمین لرزه معمولی به حوادثی اطلاق می شود كه در آن منطقه بزرگی همانند یك شهر تحت تأثیر این لرزش قرار گیرد.
▪ برای وقوع یك زمین لرزه چند دلیل می توان ذكر كرد:
- فوران گدازه های آتشفشانی
- برخورد یك شهاب سنگ
- انفجارهای زیرزمینی (برای مثال یك آزمایش هسته ای زیرزمینی)
- فرو ریختن یك سازه (همانند تخریب یك معدن)
اما اصلی ترین دلیل وقوع زمین لرزه را می توان حركات صفحه های (Plates) زمین دانست.هر از گاهی در اخبار می شنویم كه زمین لرزه ای روی داده است، اما باید دانست كه زمین لرزه پدیده ای است كه هر روز در كره 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 ۱۱ ثانیه یك زمین لرزه.
- حركت صفحه ها در خلاف جهت یكدیگر و دور شدن از هم.
- ضمن حركت در خلاف جهت به همدیگر بمالند.
اگر دو صفحه از یكدیگر دور شوند گدازه هایی كه از سنگ های مذاب تشكیل شده اند، از بین صفحه های پوسته زمین خارج می شوند (این عمل اغلب در كف اقیانوس ها روی می دهد) هنگامی كه این گدازه ها سرد شوند، سخت شده و به شكل پوسته های جدید در می آیند كه فاصله بین دو صفحه را پر می كنند. اگر دو صفحه به سمت یكدیگر به حركت درآیند، معمولاً یك صفحه به زیر صفحه دیگر می خزد. در بعضی موارد، هنگامی كه دو صفحه به یكدیگر فشار می آورند، برای هیچ كدام از صفحه ها امكان ندارد كه به زیر صفحه دیگر برود، در این صورت این دو صفحه ضمن فشار آوردن به همدیگر یك رشته كوه را به وجود می آورند. در بعضی مواقع نیز صفحه ها ضمن عبور از كنار یكدیگر به همدیگر فشار وارد می كنند. برای مثال تصور كنید یك صفحه به سمت شمال و دیگری به سمت جنوب حركت كند.
در این صورت این صفحه ها از محل تماس به یكدیگر نیرو وارد می سازند.
در جایی كه این صفحات به یكدیگر می رسند، گسل تشكیل می شود. در حقیقت گسل ترك هایی در پوسته زمین است كه در دو طرف صفحه هایی كه در خلاف جهت یكدیگر در حال حركت هستند، مشاهده می شود. احتمال وقوع زلزله در اطراف خطوط گسل بیشتر از هر جای دیگر است. گسل ها انواع مختلفی دارند كه براساس موقعیت خط گسل و چگونگی حركت دو صفحه نسبت به هم تقسیم بندی می شود. در تمام انواع گسل ها، صفحه ها كاملاً به یكدیگر فشار وارد می سازند و در نتیجه هنگام حركت آنها اصطكاك شدیدی به وجود می آید. اگر نیروی اصطكاك بسیار شدید باشد مانع حركت آنها می شود در این حالت فشاری كه باعث ایجاد گسل می شود افزایش می یابد.
اگر میزان این فشار از حد معینی بیشتر شود، بر نیروی اصطكاك غلبه می كند و صخره ها ناگهان می شكنند.به عبارت دیگر، هنگامی كه صخره ها به یكدیگر فشار وارد می كنند، انرژی پتانسیل به وجود می آید و هنگامی كه صخره ها به حركت 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 حركت صفحه ها منطقه گسل به وجود می آید كه دارای گسل های متعدد و به هم پیوسته ای است. در منطقه گسل، آزاد شدن انرژی جنبشی در یك گسل ممكن است باعث افزایش انرژی پتانسیل در گسل كناری شود كه این عمل به زمین لرزه دیگری منجر می شود.
به همین دلیل است كه گاهی در یك منطقه كوچك زلزله های متعددی در فاصله های زمانی كم روی می دهد.البته گاهی اوقات زمین لرزه هایی در وسط این صفحه ها نیز روی می دهد. یكی از شدیدترین زمین لرزه های ثبت شده زمین لرزه ای است كه در صفحه قاره ای آمریكای شمالی در سال ۱۸۱۱ و ۱۸۱۲ اتفاق افتاد. دانشمندان در دهه ۱۹۷۰ دریافتند كه احتمالاً منشاء این زمین لرزه یك منطقه گسل ۶۰۰ میلیون ساله است كه زیر لایه های متعدد سنگ و صخره مدفون شده بود.
● امواج زمین لرزه :
درست مثل هنگامی كه درسطح آب اغتشاش روی می دهد، انرژی آن به صورت امواج منتقل می شود، وقتی كه شكست 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 كنند، در حالی كه امواج سطحی از سطح می گذرند. اغلب ویرانی های زلزله توسط امواج سطحی - كه امواج L هم نامیده می شوند _ به وجود می آید، زیرا این امواج ارتعاشات شدیدی را به وجود می آورند. هنگامی كه 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 كه امواج P نیز نامیده می شوند، با سرعت ۵/۱ تا ۸ كیلومتر در ساعت حركت می كنند. سرعت حركت این امواج به جنس زمینی كه این امواج از آنها عبور می كنند 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 كامل از زمین عبور می كنند. وقتی كه این امواج از صخره ها عبور می كنند، در مسیر حركت خود به آنها به سمت جلو و عقب فشار وارد می كنند.
امواج ثانویه امواج S نامیده می شوند و مدت كوتاهی بعد از امواج P می رسند. این امواج هنگام حركت خود، صخره ها را به سمت بالا فشار می دهند، یعنی ارتعاش صخره ها عمود بر مسیر حركت این امواج است. امواج S برخلاف امواج P نمی توانند در داخل زمین به خط مستقیم حركت كنند. این امواج فقط از مواد جامد می گذرند و به همین دلیل هنگامی كه در مركز 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 كه زمین لرزه روی داده است، شناسایی كرد. 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 كرد. چرا كه امواج سطحی حین حركت، سطح زمین را به سمت بالا و پایین می رانند. حركت این امواج باعث ویرانی های شدیدی می شود، چرا كه صخره ها و پی ساختمان ها را به ارتعاش می آورد. امواج L از همه كندتر هستند به همین دلیل شدیدترین لرزش ها در پایان یك زمین لرزه روی می دهد.
● شناسایی كانون زلزله :
همان طور كه ذكر شد سه نوع مختلف موج زلزله وجود دارد كه هر كدام با سرعت مشخصی حركت می كند. به رغم آنكه سرعت دقیق امواج P و S بسته به جنس و نوع ماده ای كه این امواج از آن عبور می كنند، متغیر است، نسبت سرعت حركت آن دو در تمام زمین لرزه ها تقریباً ثابت باقی می ماند.معمولاًسرعت امواج P،حدود۶/۱برابرسرعت امواج S است.
دانشمندان می توانند با استفاده از این نسبت، فاصله بین هرنقطه از سطح زمین را با كانون زمین لرزه محاسبه كنند. كانون زلزله مكانی است كه امواج زمین لرزه از آنها شروع شده اند. برای تشخیص كانون زلزله از ابزاری استفاده می شود كه زلزله نگار نامیده می شود. زلزله نگار دستگاهی است كه امواج مختلف را ثبت می كند. برای یافتن فاصله بین زلزله نگار و كانون زلزله، دانستن زمان رسیدن این امواج نیز ضروری است. با در اختیار داشتن این اطلاعات، اختلاف زمانی بین رسیدن این امواج محاسبه شده و سپس نمودار ویژه ای رسم می شود كه در آن فاصله ای را كه موج می تواند طی مدت اختلاف زمانی محاسبه شده طی كند، به دست می آید.
اگر اطلاعاتی از این دست را از سه یا چند نقطه مختلف به دست آوریم، می توان مكان كانون زلزله را به دست آورد. برای این كار كافی است كه كره ای فرضی حول هر یك از زلزله نگار ها رسم كرد كه در آن مكان اندازه گیری به عنوان مركز كره و فاصله محاسبه شده تا كانون زلزله به عنوان شعاع كره در نظر گرفته می شود. پس سطح كره مورد نظر نشان دهنده تمام نقاطی است كه از زلزله نگار به اندازه مورد نظر فاصله دارد. بنابراین كانون زلزله مورد نظر باید در جایی در سطح این كره قرار داشته باشد. اگر دو كره را بر اساس اطلاعات به دست آمده از دو زلزله نگار مختلف رسم كنید، از تقاطع دو كره یك دایره به دست می آید. از آنجایی كه كانون زلزله باید در سطح هر دو كره قرار گرفته باشد، محیط دایره ای كه از تقاطع دو كره به دست می آید، نشان دهنده تمام كانون های ممكن برای زلزله مورد نظر است.
از تقاطع كره سوم با این دایره فقط دو نقطه حاصل می شود كه نشان دهنده كانون های محتمل برای زلزله است. از این دو نقطه یكی در سطح زمین قرار دارد و دیگری در هوا، با توجه به آنكه كانون زلزله همیشه در سطح زمین قرار دارد، نقطه موجود در هوا كنار گذاشته شده و نقطه موجود در سطح زمین نشان دهنده مكان واقعی كانون زلزله است.
● درجه بندی دامنه و شدت زلزله :
در هنگام وقوع زلزله بارها با كلمه مقیاس ریشتر مواجه می شویم. شاید كلمه مقیاس مركالی هم به گوشتان رسیده باشد هرچند كه كمتر مورد استفاده قرار می گیرد. این دو مقیاس قدرت یك زلزله را از دو جنبه مختلف بیان كنند.
از مقیاس ریشتر برای بیان بزرگی یك زمین لرزه یعنی مقدار انرژی آزاد شده طی یك زمین لرزه استفاده می شود. اطلاعات مورد نیاز برای محاسبه بزرگی زمین لرزه را از لرزه نگار به دست می آورند. مقیاس ریشتر لگاریتمی است یعنی افزایش یك واحد در مقیاس ریشتر نشان دهنده افزایش ده واحدی در دامنه موج است. به عبارت دیگر دامنه موج در زلزله ۶ ریشتری ده برابر دامنه موج زلزله ۵ ریشتری است و دامنه موج ۷ ریشتر ۱۰۰ برابر زلزله ۵ ریشتری است. مقدار انرژی آزاد شده در زلزله ۶ ریشتری ۷/۳۱ برابر زلزله ۵ ریشتری است.
بزرگترین زلزله ثبت شده ۵/۹ ریشتر شدت داشت، هرچند كه مطمئناً زلزله های شدیدتری در تاریخ طولانی زمین روی داده است. عمده زلزله هایی كه روی می دهد كمتر از ۳ ریشتر قدرت دارند. زمین لرزه هایی كه كمتر از ? ریشتر شدت داشته باشند، نمی توانند ویرانی های چندانی به بار آورند. زلزله هایی كه ۷ ریشتر یا بیشتر قدرت داشته باشند، زلزله های شدیدی محسوب می شوند.مقیاس ریشتر فقط یكی از عواملی است كه تبعات یك زلزله را بیان می كند. قدرت تخریبی یك زلزله علاوه بر قدرت آن به ساختار زمین در منطقه مورد نظر و طراحی و مكان سازه های ساخت بشر بستگی دارد. میزان ویرانی های به بار آمده را معمولاً با مقیاس مركالی بیان می كنند.دانشمندان می توانند درجه مقیاس ریشتر را درست پس از زمین لرزه و زمانی كه امكان مقایسه اطلاعات از ایستگاه های مختلف زلزله نگاری به وجود آمده، معین كنند. اما درجه مركالی را نمی توان به این سرعت مشخص كرد و لازم است كه محققان زمانی كافی برای بررسی اتفاقاتی كه حین زمین لرزه روی داده است، در اختیار داشته باشند. هنگامی كه تصور دقیقی از میزان خسارت های وارده به عمل آمد، می توان درجه مركالی مناسب را تخمین زد.
● مقابله با زمین لرزه :
طی پنجاه سال اخیر اطلاعات زیادی در مورد زلزله كسب كرده و فرآیند وقوع آن را بهتر از پیش درك می كنیم، اما هنوز هم برای مقابله با آن كاری نمی توانیم انجام دهیم. زمین لرزه ها توسط فرآیندهای بنیادین و قدرتمند زمین شناختی كه خارج از حیطه كنترل ما هستند، به وجود می آیند. این فرآیندها نسبتاً غیر قابل پیش بینی است، بنابراین در حال حاضر این امكان وجود ندارد كه به مردم گفت دقیقاً چه وقت زلزله روی می دهد. این امواج زلزله ای ثبت شده، می تواند به ما اطلاع دهد كه ارتعاش های بسیار قویتری در راه است، اما این اطلاعات می تواند فقط چند دقیقه پیش از وقوع زلزله به ما اخطار دهد. دانشمندان می توانند برپایه حركت های صفحه ها در زمین و موقعیت منطقه های گسل، پیش بینی كنند كه در كدام مناطق احتمال وقوع زلزله زیاد است.
همچنین با تحقیق در تاریخ زمین لرزه های روی داده در منطقه مورد نظر، زمان احتمالی وقوع زلزله را پیش بینی كنند. با این همه این پیش بینی ها معمولاً بسیار ضعیف هستند. اما پیش بینی دانشمندان در مورد پس لرزه ها دقیق تر است. پس لرزه ها، لرزه هایی است كه پس از زلزله اولیه روی می دهد. این پیش بینی ها براساس تحقیق های بسیار وسیعی كه در مورد الگوهای پس لرزه ها انجام شده است، صورت می گیرد.زلزله شناسان در این مورد كه چگونه زمین لرزه هایی كه از یك گسل شروع شده اند، می توانند زلزله های دیگری را در گسل های متصل به یكدیگر به وجود آورند، پیش بینی های دقیقی انجام می دهند.
زمینه دیگر تحقیق ارتباط بین بارهای الكتریكی و مغناطیسی در صخره ها و زمین لرزه است. بعضی از دانشمندان بر این عقیده اند كه این میدان الكترومغناطیسی پیش از زمین لرزه تغییر می كند. علاوه بر این زلزله شناسان خروج گاز از زمین و تغییر شكل زمین را به عنوان علائم اخطار دهنده زمین لرزه می شناسند. با این همه در بسیاری از موارد نمی توان زمین لرزه را با دقت كافی پیش بینی كرد.
پس برای مقابله با زمین لرزه چه كاری می توان انجام داد؟ عمده پیشرفت هایی كه طی ۵۰ سال گذشته حاصل شده است به آمادگی برای زلزله و مخصوصاً حیطه مهندسی عمران مربوط می شود. طی چند دهه اخیر استانداردهایی برای ساخت ساختمان ها در نظر گرفته شده است تا مقاومت آنها در برابر نیروی امواج زمین لرزه افزایش یابد. از استانداردهای جدید می توان به تقویت مصالح اشاره كرد. طراحی بناها به شیوه ای كه از انعطاف پذیری لازم برای جذب ارتعاش ها برخوردار باشند بدون آنكه تخریب شوند،یكی دیگر از این روش هاست.
طراحی ساختمان ها به شیوه ای كه بتوانند این ضربه ها را بگیرند، مخصوصاً در مناطقی كه زلزله خیز هستند، از اهمیت بسیاری برخوردار است.یكی دیگر از مولفه های آمادگی، آموزش مردم است. امروزه بسیاری از سامان های دولتی در اغلب كشورها دفترچه های راهنمایی منتشر می كنند كه در آن چگونگی وقوع زلزله، راهنمایی هایی در مورد حفاظت خانه در برابر زلزله های احتمالی و فعالیت هایی كه در زمان وقوع زلزله باید انجام داد، گردآوری شده است.

منبع : سازمان آموزش و پرورش استان خراسان