زلزله چیست؟

زلزله چیست؟

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 بیان نمود. این فشار به حدی است که در سنگ گسستگی بوجود می‌آید و دو قطعه سنگ در امتداد سطح شکستگی نسبت به یکدیگر حرکت می‌کنند. به سطح شکستگی که توأم با جابجایی است، گسل گفته می‌شود. وقتی که سنگ شکسته می‌شود، مقدار انرژی که در زمان طولانی در برابر شکستگی حالتهای مختلفی را برای آزادسازی انر‍ژی نهفته شده بوجود می‌آورد.

بطوری که در ابتدا فشار و نیروهای درونی ممکن است باعث ایجاد یکسری لرزه‌های خفیف و کوچک در سنگها شود که پیش لرزه نامیده می‌شود. بعد از اینکه فشار درونی بر مقاومت سنگها غلبه کرد انرژی نهفته آزاد می‌گردد و زمین لرزه اصلی رخ می‌دهد، البته نباید از اثر لرزشهای کوچکی که بعد از زمین لرزه اصلی نیز اتفاق می‌افتد و به نام پس لرزه معروف هستند، چشم پوشی کرد. لرزه ، پیش لرزه ، لرزه اصلی و پس لرزه مجموعا یک زمین لرزه را نشان می‌دهند.

باید توجه داشت که تمام زلزله‌ها با پیش لرزه‌ها همراه نیست و همچنین پیش لرزه را نمی‌توان مقدمه وقوع یک زلزله بزرگ دانست، زیرا در بسیاری از موارد یک زلزله مخرب خود یک پیش لرزه فوق العاده مخربی بوده است که در تعقیب آن اتفاق افتاده است. همچنین در بسیاری از زمین لرزه‌ها زلزله اصلی بدون هیچ لرزه قبلی و یکباره اتفاق می‌افتند، زلزله‌هایی هم در اثر عوامل دیگر مثل ریزشها (مثلا ریزش سقف بخارهای آهکی و زمین لغزشها) و یا در بعضی موارد فعالیتهای آتشفشانی نیز بوجود می‌آید که مقدار و شدت آنها کمتر است.

چرا زلزله بوجود می‌آید؟

به درستی مشخص نیست که چرا زلزله بوجود می‌آید، اما همانطور که قبلا اشاره شد تجمع انر‍ژی در درون زمین از یک طرف و افزایش نیروی زیاد در درون زمین و عدم تحکمل طبقات زمین برای نگهداری این انرژی از طرف دیگر موجب شکسته شدن زمین در بعضی نقاط آن شده و انرژی از محل آن آزاد می شود. این شکستگی که اکثرا با جابجایی زمین اتفاق می‌افتد باعث خطرات و ایجاد لرزش زمین می‌شود که به آن زلزله گفته می‌شود.

اما این انرژی از کجا می آید؟ برخی معتقدند که زمین از ورقه‌هایی تشکیل شده است که این ورقه‌ها با صفحاتی که در کنار هم قرار دارند به یکدیگر فشار وارد کرده و باعث می‌شوند که ورقه‌هایی که دارای وزن کمتری هستند به داخل زمین فرو روند (این پدیده در اصطلاح علمی فرو رانش صفحات گفته می‌شود). همچنین ممکن است که ورقه‌ها در کنار یکدیگر به هم فشرده شوند. در اثر فرو رانش و پایین رفتن صفحه به درون زمین و به دلیل افزایش فشار و دمای طبقات درونی ، ورقه شروع به گرم شدن و ذوب شدن می‌کند و مواد مذاب حاصله سبک شده و مجددا به سمت بالا حرکت کرده و فشاری را به طبقات مجاور وارد می‌کند.

ترکیب این نیروها در درون زمین باعث ایجاد یک حالت عدم تعادل انرژی می‌شود، این وضعیت تا زمانی که طبقات فوقانی و سطحی زمین تحمل مقاومت در برابر آن را داشته باشند حفظ می‌گردد. اما زمانی که سنگها دیگر تحمل این فشارها را نداشته باشند، انرژی به یکباره آزاد می‌گردد و زلزله بوجود می‌آید. البته این بدان مفهوم نیست که تمامی زلزله‌ها بدین طریق ایجاد می‌شوند، بلکه می‌توان گفت بخش اصلی زمین لرزه‌ها ، با این فرضیه قابل توجیه است.

رابطه گسل با زلزله

رابطه گسل - زلزله دو طرفه می‌باشد. یعنی وجود گسلهای فراوان در یک منطقه سبب بروز زلزله می‌گردد. این زلزله به نوبه خود سبب ایجاد گسل جدیدی گردیده و نتیجتا تعداد شکستگیها زیادتر شده و به این ترتیب قابلیت لزره خیزی منطقه افزایش می‌یابد.

نحوه آزاد شدن انرژی زلزله

ممکن است یک زلزله به همراه خود پیش لرزه و پس لرزه‌هایی داشته باشد، که این دو قبل و بعد از زلزله اصلی ممکن است وقوع یابند، به عبارتی دیگر این موضوع به نحوه آزاد شدن انرژی زلزله بستگی دارد. بطوری که انرژی زلزله بصورتهای زیر آزاد می‌گردند:

پیش لرزه

گاهی اوقات از بروز زلزله اصلی ، یکسری زلزله‌هایی با بزرگی کمتر از زلزله اصلی به وقوع می‌پیوندند که معمولا فراوانی آنها با نزدیک شدن به زمان وقوع لرزش اصلی ، افزایش می‌یابد.

لرزش اصلی

همان زلزله اصلی بوده که بواسطه آن اکثر انرژی ذخیره شده در سنگها یکباره آزاد می‌گردد و چنانچه داده‌های مربوط به یک زلزله بزرگ غیر دستگاهی باشد مهلرزه نامیده می‌شود.

پس لرزه

زلزله‌های خفیفتری که غالبا پس از لرزش اصلی ، از حوالی کانون زلزله اصلی منشأ می‌گیرند، را پس لرزه می‌گویند. پس لرزه‌ها می‌توانند حتی تا سالها پس از وقوع زلزله‌های اصلی نیز به طول انجامد.

دسته لرزه

مجموعه‌ای از تعداد زیادی زلزله که در یک منطقه محدود در مقطع زمانی در حد هفته تا چند ماه به وقوع می‌پیوندد. دسته لرزه‌ها غالبا در نواحی آتشفشانی دیده می‌شوند.

ریز لرزه

زلزله‌های ضعیفی هستند که بزرگی آنها 3 ریشتر و یا کمتر از 3 بوده و غالبا افزایش ناگهانی و نامنظم آنها نشانه قریب الوقوع بودن مهلرزه یا زلزله اصلی می‌باشند.

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 نظریۀ (تکتونیک صفحه ای)، به وجود آمدن کوهها از برخورد لبه های دو صفحه از صفحات پوستۀ  زمین ناشی است. و بازهم در مقیاسی کوچک تر، در هر منطقه از زمین می توان انتظار وجود گسل ، شکستگی یا درز را در پوستۀ 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 :

1 – کمربند اطراف اقیانوس آرام که 80 درصد از انرژی آزاد شده و 68 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 .

2 – منطقه بین مدیترانه تا جزایر ساندی در اقیانوس آرام که 21 درصد زمین لرزه های جهان در آن به وقوع می پیوندد .

3 – سایر مناطق شامل اقیانوس منجمد شمالی ، اقیانوس اطلس ، اقیانوس هند غربی و آفریقای شرقی که 11 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 1890 ، 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 1930 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 100 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 5 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 .

امواج تولید شده در یک زلزله : 

یک زلزله سه نوع موج تولید می کند که عبارت اند از : امواج اولیه یا تراکمی که به آنها امواج  "p" گویند . امواج ثانوی یا مارپیچی که به آنها امواج  "s" گویند .

و بالاخره امواج طولی که به آنها امواج "L"  گویند . امواج  L امواجی هستند که در پوسته زمین منتشر می شوند . بنابراین نسبت به امواج  P وS  که از درون زمین عبور می کنند ، مسیر شان کوتاهتر است . سرعت امواج  P وS   با افزایش عمق زیادتر می شود . یعنی هر چه به سطح نزدیکتر می شوند ، از سرعت شان کاسته می شود . علت آن نیز مشخص است ؛ انرژی آنها به وسیله لایه های گوناگون زیر زمین مستهلک می شود . به طوری که تنها 10 درصد از انرژی ساطح شده در یک زلزله ، به صورت انرژی لرزشی که به نوعی بیانگر شدت زلزله است ، در سطح منطقه ای که زلزله رخ داده است ، نمایان می شود .

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 .

1 – آیا امکان دارد زلزله را پیشگویی کرد ؟

پاسخ این سؤال منفی است . اگر چه زلزله ها در مناطق معینی از زمین همچنانکه اشاره شد ، رخ می دهد ، اما پیشگویی زلزله در همین مناطق امری نا ممکن است ؛ همانطور که در افتادن یک لیوان به زمین نمی دانیم که آیا خواهد شکست یا خیر ، ولی همیشه احتمال شکستن آن بیشتر از نشکستن آن است . با این حال ، برخی مواقع لیوان روی زمین سالم باقی می ماند. در این مثال ساده یک تفاوت دیگر وجود دارد . در مورد لیوان ، همه چیز عیان و آشکار است، اما نیروهایی که در وقوع زلزله دخالت دارند ، معمولا پنهان هستند و نمی توان آنها را به درستی اندازه گرفت . روشهای آماری هم که برای احتمال وقوع زلزله ها به کار برده می شوند ، بسیار مبهم و غیر قابل اعتماد هستند . از این رو ، به جای پیشگویی زلزله باید آمادگی لازم برای مواجهه با آنها را فراهم آوریم .

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

پاسخ این سؤال نیز 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 6 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

1 – در پاییز و زمستان بیشتر از بهار و تابستان است ( نسبت 4 به 3 )

2 – هنگام هلال و بدر ، امکان وقوع زلزله بیشتر از سایر روزهای ماه است (5 دی ماه 82 برابر با2 ذیقعده 1424 بود )

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

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

5 – 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 .   

گسل و زمین لرزه

ایران منطقه ای تحت فشار از نظر زمین شناسی می باشد که منطقه میانه، نیز از این روند تبعیت می کند، در عین حال که در حین اعمال فشار به یک منطقه، شکستگی هایی در داخل سنگ های آن ایجاد می شود،

این شکستگی ها اگر با جابجایی همراه باشد، گسل نامیده می شود.

رابطه گسل با زمین لرزه یک رابطه دو طرفه می باشد یعنی فراوانی تعداد گسلها در یک منطقه نشانگر وقوع زمین لرزه های فراوان می باشد.(1)

با رخداد هر زمین لرزه یک گسل جدید بوجود می آید و در نتیجه تعداد گسل ها افزایش یافته و بنابراین قابلیت لرزه خیزی منطقه افزایش می یابد. در حین اعمال فشار به یک منطقه گسل های موجود در منطقه که بعنوان مراکز جذب انرژی می باشند سنگ های طرفین گسل در هم قفل شده و دچار تغییر شکل می شوند، اگر این فشارها از حد مقاومت سنگ تجاوز کند پدیده شکست رخ می دهد که همراه با جابه جایی است بدین ترتیب انرژی ذخیره شده در سنگ های منطقه به صورت امواج لرزه ای آزاد می شود که در جوامع انسانی زمین لرزه خوانده می شود، نقطه آغاز انتشار امواج لرزه ای، کانون زمین لرزه نامیده می شود. عمق زمین لرزه هم با استفاده از روابط مثلثاتی محاسبه می شود.

امواج لرزه ای دریافت شده می تواند یکی از این سه موج باشد:

1- پیش لرزه: قبل از رخداد اصلی و با بزرگی کمتر از زمین لرزه اصلی دریافت می شوند و با نزدیکتر شدن به پدیده اصلی فراوانی آنها بیشتر می شود.

2- رخداد اصلی زمین لرزه : در این مرحله بخش اعظم انرژی منطقه آزاد می شود.

3- پس لرزه : بعد از رخداد اصلی اتفاق می افتد و مربوط به شکستگی های کوچکتر اطراف گسل هستند.

در مورد هر پدیده لرزه ای تعیین اینکه از کدام یک از انواع لرزه ها بوده است بسیار حائز اهمیت است در مورد هر زمین لرزه ای 2 عامل حایز اهمیت است:

1- بزرگی زمین لرزه که بر پایه مقیاس ریشتر اندازه گیری می شود.

2- مدت زمان رخداد لرزه ای که همان زمان وقوع زمین لرزه است مهمترین عامل در تضعیف بناها مدت لرزیدن است که با افزایش آن توانایی ساختمان در پایداری کاهش یافته و احتمال ریزش افزایش می یابد.

در توزیع رقومی تعداد زمین لرزه ها در جهان 15% کل زمین لرزه ها در کمربند آلپ- هیمالیا رخ داده است که ایران نیز بخشی از این کمربند کوهستانی است.

فلات ایران در گذشته زمین شناسی خود تاریخ پیچیده ای را سپری کرده است که ویژگی های ساختاری موجود در سیمای فعلی ایران شاهدی بر این گفته است.

یوهان اشتوکلین منسجم ترین مطالعات را در مورد ایران انجام داده است وی آذربایجان را بخشی از کمربند کوهستانی البرز توصیف کرده است، با این وجود تفاهم کلی در وابستگی کامل آذربایجان به البرز وجود ندارد و روشن شدن این امر نیازمند بررسی های دقیق تر و کامل تری از نظر سنگ شناسی و زمین شناسی ساختاری در این منطقه است.

در عکس های ماهواره ای آذربایجان، گسل تبریز بعنوان یکی از مشخص ترین ساختارهای موجود در منطقه است که از شمال باختری ایران با طول چندصد کیلومتری تا کوههای سلطانیه ادامه یافته و در مسیر خود از شهرهای مرند، تبریز، بستان آباد و میانه می گذرد. این گسل تاثیر زیادی در آذربایجان داشته و بر طبق مطالعات زمین شناسی تاریخی سابقه 4 زمین لرزه تاریخی را داشته که در کتاب لرزه خیزی ایران تالیف پور کرمانی و آرین آمده است.

 (1)  4 نوامبر 1042 تبریز.

 (2)  5 فوریه 1641 تبریز – آذرشهر.

 (3)  26 آوریل 1721  شبلی – تبریز.

 (4)  7 ژانویه 1780  تبریز – مرند.

در نقشه گسلهای اصلی آذربایجان این گسل از شهر میانه هم عبور می کند، سیمای ساختاری دیگر در منطقه میانه گسل قزل اوزن می باشد که قدمت لرزه ای آن به 1962 و 1983 در زمین لرزه طارم برمی گردد.

با این وجود در سالهای اخیر شاهد زمین لرزه هایی بوده ایم که ما را در مورد منشا و محل وقوع آنها به فکر مطالعات گسترده تری می اندازد که در این کار نیازمند توجه به نقشه های زمین شناسی منطقه میانه که در سلزمان زمین شناسی بصورت 1:100000 میانه و سراب موجود می باشد در نقشه میانه دو تمرکز یا دو سیستم گسلی مشاهده می شود یکی در باختر و جنوب باختری در اطراف رودخانه قرانقو و دیگر در شمال باختری و اطراف شهرچای. از این مطلب می توان نتیجه گرفت که بستر این رودخانه ها بعنوان گسلهای اصلی این سیستم ها وجود دارند. گسلهای پراکنده دیگری نیز در این نقشه به چشم می خورند که طولانی ترین آن گسل قافلانکوه می باشد. در نقشه زمین شناسی سراب که نواحی شمالی میانه را نیز در بر می گیرد یک سیستم بسیار متمرکز از گسله ها به چشم می خورد که معروفترین آنها گسل بناروان با راستای خاوری-باختری می باشد و در دامنه جنوبی رشته کوه بزگوش قرار دارد بنابراین این چند سیستم گسلی شاخص می توانند به عنوان مناطقی با ریسک لرزه ای بالا حائز اهمیت دانست.

در طی 2 سال اخیر 3 زمین لرزه در میانه گزارش شده است

یکی در پائیز 84 با بزرگی 5.4 ریشتر که مرکز آن آقکند گزارش شده است، دومین زمین لرزه در سال 85 که با مقیاس کوچکتر بوده و آخرین رخداد با بزرگی 3.6 ریشتر بوده که در منطقه ترک بوقوع پیوست. وقوع 3 رخداد محسوس لرزه ای در طی دو سال می تواند بیانگر فعال بودن و پویایی لرزه ای در منطقه میانه باشد که این امر مسئولیت ما را در مطالعات و اعمال استاندارها�