استقرار ايران در ميان دو فلات اروپا آسيا و عربستان تجربه زلزلههاي متعدد در طول تاريخ، وقوع 130 زلزله شديد در نقاط لرزهخيز كشور در قرن بيستم، تلفات انساني، خسارات اقتصادي اجتماعي و آثار طولاني مدت آن نشاني از لرزهخيزي، آسيبپذيري شديد و بالتبع خطرپذيري بالاي كشور در برابر زلزله است.
زمين لرزه پديده يي است كه از رها شدن ناگهاني انرژي انباشته شده در پوسته بالايي زمين ايجاد ميشود و در واقع بازتاب يك رويداد زمينشناختي است. مطالعه زمين لرزهها موضوع شاخه ويژه يي از علوم زمين محسوب مي شود كه به آن زلزله شناسي مي گويند. در واقع در زلزله شناسي، موضوع اعمال نيرو بر سنگها، حركت، تغيير شكل آنها و بطور كلي فيزيك سنگ مطرح مي شود.
لرزشهاي زمين را كه براي انسان محسوس اند، مهلرزه «لرزه هاي بزرگ» و آنهايي را كه تنها به كمك اسبابهاي لرزه نگاري مي توان ثبت كرد لرزه «لرزههاي كوچك» مي نامند.
محلي در درون پوسته زمين كه انرژي از آنجا رها مي شود كانون زمين لرزه خوانده مي شود. براي ساده تر شدن كار، فرض مي كنند كانون زمين لرزه محدود به يك نقطه مي شود كه آن را مركز دروني زمين لرزه مي گويند. با چنين فرضي، نخستين تكاني از اين نقطه آغاز و انرژي رها شده به صورت موج از آنجا در تمام جهتها انتشار مييابد. گذار اين موجها به همه ذرات مسير خود حركت نوساني تحميل ميكند. بنابراين زمين لرزه نشانهگذار اين موجها و انتقال انرژي است. نقطهيي بر روي سطح زمين كه درست بالاي مركز دروني قرار گرفته است، رومركز زمين لرزه ناميده مي شود و انتظار اين است كه در اطراف اين نقاط شدت تكان زمين بيشتر باشد. رومركز مكاني است كه وسايل ارتباط جمعي وقوع زمين لرزهها گزارش مي كنند. صفحهيي كه بر روي آن شكستگي روي ميدهد صفحه گسله خوانده مي شود. اثر اين صفحه بر روي سطح زمين رد گسله يا گسله ميناميم.
زمينلرزه ممكن است بطور طبيعي پديد آيد يا بر اثر رويدادهاي ساخت بشر به وقوع بپيوندند. بر مبناي دلايل پيدايش، زمينلرزهها را به دستههاي متفاوت تقسيم بندي ميكنند كه زمينلرزههاي ناشي از رويدادهاي طبيعي مانند زمينلرزههاي زمين ساختي، آتشفشاني بر اثر بازشدن ناگهاني كانالهايي در پوسته زمين، حركات سريع ماگما، فروريختن غارها و كانالهاي زيرزميني، اقيانوسي، رهاشدن ناگهاني انرژي ذخيره كه در اثر برهم كنش در چند صفحه پوسته ايجاد ميشود و پس از زمينلرزههاي ناشي از رويدادهاي زمينلرزههاي القايي «لرزههاي ناشي از انفجار در معادن، تزريق آب يا سيالهاي ديگر به داخل زمين...» از آن جمله هستند.اغلب پيش از لرزش اصلي، لرزههاي كوچكتري با فاصله چند روز يا چند هفته پيش از تكان اصلي در نزديكي محل زلزله روي ميدهد. پيشلرزه را همواره نميتوان مقدمه وقوع يك زلزله بزرگ قلمداد كرد چرا كه در مواردي بسيار لرزشهاي خفيفي مشاهده شده تكانهاي شديدي به دنبال نداشته است، پارهيي اوقات نيز يك زلزله مخرب خود پيش لرزه زلزلهيي فوقالعاده مخرب ديگر بوده كه به دنبال آن به وقوع پيوسته است. پارهيي اوقات پس از تكانهاي اصلي، تعداد
ي لرزش خفيف متعادل كننده با منشاء نزديك به كانون اصلي لرزش روي ميدهد كه پسلرزه خوانده ميشود. سلسله پسلرزهها امكان دارد چند روز، چند هفته و حتي گاهي سالها ادامه يابد.
پوسته زمين
پوسته با ضخامت بين 20 تا 60 كيلومتر در قارهها و 8 تا 12 كيلومتر در اقيانوسها قشر نسبتاص نازكي را بر روي كره زمين تشكيل ميدهد. اغلب پوسته از دو لايه افقي تقريباص هم ضخامت تشكيل شده است كه لايه بالايي، سنگهاي گرانيتي و لايه زيرين سنگهاي بازالتي را شامل ميشود. مرز بين اين دو لايه توسط ناپيوستگي كنراد مشخص ميشود.
ضخامت پوسته زمين در نقاط مختلف تفاوت دارد، اما بطور كلي در زير رشته كوههاي قارهيي حداكثر مقدار خود را دارد. ضخامت پوسته در دشتها و سپرهاي قارهيي كمتر است و در فلات قاره از آن هم كمتر ميشود. نازكترين بخش پوسته را در اقيانوسها، مخصوصاص در نزديكي محور پشتههاي اقيانوسي، ميتوان مشاهده كرد.
امواج لرزهيي
حركت زمين توسط موج لا، تقريباص شبيه موج ح است، با اين تفاوت كه ذرات ماده به موازات سطح زمين و در جهت عمود بر انتشار موج حركت كرده و ذرات در صفحه حركت قائم ندارند. انتشار اين موج مانند تكانهايي است كه بر اثر حركت طناب به سمت چپ و راست ايجاد ميشود. موجهايچث قدري سريعتر از امواجحث حركت كرده و زودتر بر روي لرزهنگاشت ظاهر ميشوند.
امواج «چ» تراكمي
امواج تراكمي از همه محيط هايي كه توان تحمل فشار را دارند از جمله ازگازها، جامدات و مايعات عبور ميكنند. موجهاي تراكمي نزديكتر از موجهاي عرضي حركت ميكنند. ذراتي كه تحت تاثير موجك قرار ميگيرند در جهت انتشار موج به جلو يا عقب نوسان ميكنند. درصورتي كه بخشي از يك فنر را جمع كرده و بطور ناگهاني رها كنيم، فشردگي تمام طول فنر را طي خواهد كرد تا به انتهاي آن برسد. در اين مثال فنر در راستاي حركت موج به ارتعاش درآمده است كه بسيار شبيه به نحوه انتشار امواجچ است.
امواج ريلي
اين امواج به نحو خاصي حركت ميكنند، بدين ترتيب كه حركت ذرات در امتداد مدارهاي دايرهيي صورت ميگيرد. درست مانند حركت امواج در سطح اقيانوس البته جهت حركت دايرهها برخلاف جهت حركت امواج اقيانوس است به عبارتي حركات ذرات سنگ، مداري بيضوي سپگرد را در صفحه قائمي به طرف منشاء زمينلرزه طي ميكنند.
امواج عرضي«ح»
اين امواج تنها در محيطهايي كه ميتوانند در برابر تغيير شكل به شيء مقاومت كنند، مانند محيطهاي جامد منتشر ميشوند. مايعات و گازها در برابر اين تغيير شكل مقاومتي نشان نميدهند بدين جهت امواج ح را منتقل نميكنند. درصورتي كه يك طناب را به ديواري متصل كرده و سر ديگر آن را در دست گرفته و به صورت قائم حركت دهيم، در طناب موجي ايجاد ميشود كه اين همان حالتي است كه در مورد امواج ح ديده نميشود. طول طناب را طي كرده و به ديوار خواهد رسيد. جهت ارتعاش طناب عمود به جهت حركت موج ايجاد شده است.
موجهاي لرزهيي
امواج زمين لرزه را با توجه به حركتشان در داخل يا سطح زمين به دو دسته «امواج داخلي يا پيكري» و «امواج سطحي» تقسيم ميكنند.
امواج سطحي بيشترين انرژي ناشي از تكانهاي كم عمق را دارا بوده و عامل اصلي خرابيهاي ناشي از زمين لرزه بخصوص در مناطق مسكوني هستند. اين گروه از امواج پس از تداخل موجهاي داخلي در امتداد حد فاصلها، شروع به ارتعاش كرده و عمق نفوذ محدودي دارند، از اينرو همواره در نزديكي سطحهاي ناپيوستگي متمركز ميشوند.بدين جهت در محيطهاي همگن و محيطهاي نامحلول موجهاي سطحي نخواهيم داشت. اين امواج كه به نامهاي موجهاي محدود شده و يا موجهاي هدايت شده نيز معروفند خود به گروههاي مختلفي چون «امواج لاو» و «امواج ريلي» تفكيك ميشوند.امواج داخلي يا پيكري دسته ديگري از امواج لرزهيي هستند كه در درون زمين حركت كرده و در تمامي جهات منتشر ميشوند و باسرعتي بيش از موجهاي سطحي حركت ميكنند .امواج داخلي نيزبه دوگروه امواج طولي يا اوليه و امواج عرضي يا ثانويه قابل تقسيم هستند.اين امواج توسط ويژگيهايي چون سرعت،دامنه،طول موج،دوره تناوب و فركانس از يكديگر تمييز داده ميشوند.
پيشبيني و پيشگيري زمينلرزه
گردآوري اطلاعات درمورد زمين لرزههاي قديمي و زمين لرزه هاي ثبت شده يك ناحيه يا متعلق به يك گسل فعال بااستفاده از روشهاي ديرينه لرزهشناسي و بررسي آماري آنها، فراواني رخدادهاي زمين لرزهيي با بزرگي خاص را به دست ميدهد.
اغلب زمين لرزهها در امتداد گسلهاي فعال اتفاق ميافتند. از اين رو شناسايي گسلهاي فعال و نقشه برداري از آنها «مناطق لرزهخيز» يابه عبارتي محلهاي وقوع زمين لرزههاي احتمالي را مشخص ميكند. گردآوري اطلاعات در مورد زمين لرزههاي گذشته يك منطقه و پياده كردن آنها به روي نقشه،مناطق خطر را هرچه بهتر مشخص ميسازد.
بررسيهاي آماري فراواني رخداد زمين لرزهها در يك منطقه احتمال «دوره بازگشت» زمين لرزه با يك بزرگي مشخص را به دست ميدهد. به همين دليل جداولي جهت بررسي زمينلرزههاي ايران و جهان تنظيم شده است.به عنوان مثال اگر دوره بازگشت زمين لرزه هاي يك منطقه صد سال باشد به اين معني است كه در هر قرن يك زمين لرزه با بزرگي خاصي ممكن است در منطقه اتفاق بيافتد. به اين ترتيب هرچه از زمان وقوع زمين لرزه مخرب قبلي منطقه بگذرد، احتمال وقوع زمين لرزه مخرب بعدي بيشتر ميشود. از آغاز قرن هجدهم تا كنون بيش از سه ميليارد نفر جان خود را در زمين لرزهها از دست دادهاند.
بررسي آماري زمين لرزههاي ايران
برخي از شهرهاي بزرگ كشور ما در مجاورت گسلهاي فعال ساخته شدهاند و متاسفانه هرچند مدت يك بار در بخشي از ايران زمين لرزهيي مخرب، خسارتهاي جبران ناپذيري به بار ميآورد. بررسيهاي اخيري كه در مورد لرزهخيزي و دورههاي بازگشت زمين لرزههاي ايران صورت گرفته نتايج تكان دهندهيي را به همراه داشته است. به اين ترتيب كه شهرهايي مثل تهران، تبريز، نيشابور، قزوين، كاشان، مشهد، شيراز كه در مناطقي با خطر نسبي بالا واقع شدهاند و زمين لرزههاي ويران كنندهيي در آنها به ثبت رسيده است، مدت مديدي است كه فعاليت لرزه خيزي مهمي نداشتهاند. بررسيهاي آماري، ذخيره بازگشت زمين لرزههاي ويرانگر تهران را به دست ميدهد. در شهر تهران بخش قابل توجهي از جمعيت كشور و اكثريت امكانات اجتماعي، اقتصادي، فرهنگي و سياسي متمركز شده است.وقوع يك زمين لرزه به بزرگي زمين لرزه سال 1357 طبس در تهران ويراني بسيار و زيانهاي مالي و جاني فراواني برجاي خواهد گذاشت.
ظاهراص درست قبل از وقوع يك زمين لرزه، جريان چشمه ها و چاهها تغيير ميكند.هرچه به زمان وقوع گسيختگي و ايجاد زمين لرزه نزديكتر مي شويم، ميزان تنش انباشته شده در سنگ هاي سطحي،مخصوصاص بخشهاي نزديك به گسل فعال بيشتر ميشود.اين تغييرات را ميتوان توسط دستگاههايي به نام تنش سنج اندازهگيري كرد.در چند مورد كه آنتنهاي خاصي به اين منظور طراحي و نصب شده بود، پيش از وقوع زمينلرزه امواج راديويي غيرمعمول و غير قابل توضيحي را دريافت كردهاند.يكي از مهمترين مراحل انجام بررسيهاي لرزهشناسي، تعيين سن رخدادهاي زمينلرزه قديمي است زيرا با داشتن سنهاي قابل اعتماد از بررسيها، ارزيابي بهتر و مطلوبتري از خطر زمينلرزه در يك ناحيه داشت. جهت تعيين سن لرزههاي قديمي از روشهاي تعيين سن نسبي و تعيين سن مطلق استفاده ميشود.
گاهي بر اثر زمينلرزه در مناطقي كه شدت لرزه زياد است درختان آسيبهاي جدي ميبينند و شاخ و برگ و يا ريشههاي آنها قطع ميشود. بر اثر اين رويداد ميزان جذب مواد غذايي و نورخورشيد توسط گياه كاهش يافته و رشد گياه دچار اختلال ميشود. در طول چند سال پس از رخداد زلزله حلقههاي سالشمار درخت در مقطع عرضي باريكتر ديده ميشوند بنابراين در صورت زنده بودن درخت تا امروز ميتوان زمان وقوع زلزله را مشخص كرد. البته بايد توجه داشت كه خشكسالي و يا فعاليتهاي آتشفشاني نيز ميتوانند چنين اشكالي را پديد آوردند كه به دقت بايد از هم تمييز داده شود.
استالاكتيتها و استالاگميتها كه از فراوانترين ساختارهاي كارستي هستند مي توانند در شناسايي و تعيين سن لرزههاي قديمي منطقه كمك شاياني كنند.
يك ساختار استالاكتيتي همواره دقيقاص در زير يك ساختاراستالاگميتي قرار دارد و در صورت رسم محور فرضي رشد آنها مشاهده ميكنيم كه محور رشد هر دو نسبت به لايه هاي آهكي به صورت قائم بوده و فاقد هرگونه ناپيوستگي است. در صورتي كه منطقه فعاليت تكتونيكي داشته باشد، به دليل جابجايي ناشي از گسلها، محور رشد لايههاي متوالي، ديگر در يك راستا نبوده و ناپيوستگيهاي در آن مشاهده ميشود. همچنين در اثر شديد بودن لرزه، گاهي استالاكتيتها ميشكنند و پس از آن به طريق ديگري رشد ميكنند. بنابراين مشاهده جابهجايي در مقطع اين ساختارها بيانگر يك زمينلرزه بوده كه توسط روش كربن ميتوان زمان وقوع زلزله را تعيين كرد.
بر اثر وقوع زلزله درمناطق حاشيه يي درياها و اقيانوسها تراسهاي ساحلي ايجاد ميشود كه نسبت به ساحل فعلي در ارتفاع بالاتري قرار دارند. تعداد اين تراسها مي تواند نشانگر تعداد رخدادهاي لرزهيي باشد.
از آنجا كه عامل تغييرات آب و هوايي نيز ميتوانند در ايجاد تراسهاي مرتفع دريايي موؤثر باشد در زمان بررسي اين تراسها بايد در شناسايي عامل ايجادكننده دقت فراوان كرد.
يكي از مهمترين مراحل انجام بررسيهاي لرزهشناسي، تعييين سن رخدادهاي زمينلرزهيي قديمي است، زيرا با دانستن سنهاي قابل اعتماد ميتوان ارزيابي بهتر و مطلوبتري از خطر زمينلرزه در يك ناحيه داشت. جهت تعيين سن لرزههاي قديمي از روشهاي تعيين سن نسبي و تعيين سن مطلق استفاده ميشود.
به نظر ميرسد كه سنگها قبل از گسيختگي اصلي كمي منبسط ميشوند. اين تورم ناشي از ايجاد درزهها و شكستگيهاي بسيار ريز و فراوان در سنگ است. در نتيجه اين عمل سرعت امواجچ در سنگ كم شده ولي قابليت رساناي الكتريكي و قابليت نفوذ آن بيشتر ميشود بر اثر انبساط سنگ، گاز رادون محبوس در كانيهاي داراي اورانيوم آزاد ميشود. و به اين ترتيب مقدار آن در آب چشمهها افزايش مييابد.
قبل از وقوع زمين لرزه برخي از حيوانات از جمله سگها و اسبها حالتي ملتهب و ناآرام از خود نشان ميدهند.
شدت و بزرگي زمينلرزه
«شدت» يك زمينلرزه از روي آثار خرابيها و تاثيراتي كه زمينلرزه بر انسان و تاسيسات ميگذارد، مشخص ميشود. شدت ارتعاشات حاصل از زمينلرزه با يك مقياس دوازدهگانه به نام «مركالي»، كه بر مبناي مقدار خسارات سطحي توصيف ميشود، مشخص ميشود. اين مقياس كه كاملاص حالتي كيفي و توصيفي دارد از يك كه نمايشگر ارتعاشاتي بسيار ضعيف و غيرمحسوس است شروع ميشود و به دوزاده كه شدت خرابي آن فاجعهآميز است، ختم ميشود.
بايد توجه داشت شدت زمينلرزه با افزايش فاصله از مركز آن كاهش مييابد. خطي كه تمام نقاطي كه يك شدت بخصوص از زمينلرزه را تحمل كردهاند به هم وصل ميكند به نام «خط همشدت» «خط هملرز» مينامند.در شرايط مساوي، هرچه عمق كانوني زمينلرزه كمتر باشد، قدرت تخريب آن بيشتر ميشود. گرچه با دورشدن از خاستگاه زمينلرزه از قدرت تخريبي آن كاسته ميشود، ولي امواج زمينلرزه ممكن است در رسيدن به خاكها يا محل گسلهاي ديگر تشديد شوند. از اين روست كه خطر زمينلرزه معمولاص در زمينهايي كه از رسوبات منفصل تشكيل شدهاند، بيش از نقاطي است كه در زير آن سنگ بستر قرار گرفته است.
بزرگي
بزرگي يك زمينلرزه مقياسي از ميزان انرژي رها شده را بدست ميدهد. هرچه تنش ذخيره شده در سنگ، قابل از ايجاد گسيختگي بيشتر باشد، مقدار انرژي آزاد شده و به همراه آن بزرگي زلزله افزايش خواهد يافت. «بزرگي» زمينلرزه رابطههاي مستقيم با مقاومت سنگها نيز دارد. هرچه سنگ مقاومتر باشد، تنش زيادتري لازم است تا آن را بشكند و در نتيجه پس از شكستن، انرژي بيشتري آزاد ميكند.
بزرگي زمينلرزه را از روي دامنه امواج ثبت شده در لرزهنگاشت تعيين ميكنيم. مفهوم بزرگي را اول بار دانشمندي به نام «ريشتر» و آن هم براي زمينلرزههاي ايالت كاليفرنياي امريكا «محدوده گسل معروف سناندرياس» ارايه داد. امروزه از تعريفي كه ريشتر براي بزرگي بيان داشته در ديگر نقاط جهان نيز بهره گرفته ميشود. همان گونه كه ميدانيم امواج زمينلرزه با دورشدن از مركز بتدريج مستهلك شده و از دامنههاي ارتعاشات آن كاسته ميشود.
