پایگاه علمی سعید سان دانلود رایگان مقالات علمی کنفرانس و ژورنال
زمین‌لرزه
زمین‌لرزه
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 گویند. پیش از وقوع زمین‌لرزهٔ اصلی معمولاً زلزله‌های نسبتاً خفیف‌تری در منطقه روی می‌دهد که به پیش‌لرزه معروفند. به لرزشهای بعدی زمین‌لرزه نیز پس‌لرزه گویند که با شدّت کمتر و با فاصلهٔ زمانی گوناگون میان چند دقیقه تا چند ماه رخ می‌دهند. زمین‌لرزه به سه صورت عمودی، افقی و موجی بوقوع می‌رسد که نوع آخر از شایعترین آنهاست. زمین لرزه نتیجهٔ رهایی ناگهانی انرژی از داخل پوسته زمین است که امواج مرتعشی را ایجاد می‌کند. زمین لرزه‌ها توسط دستگاه زلزله سنج یا لرزه نگار ثبت می‌شوند. مقدار بزرگی یک زلزله (ریشتر) طبق قرارداد گزارش می‌شود، زلزله‌های کوچکتر ازشدت ۳ اغلب غیر محسوس و بزگتر از ۷ خسارت‌های جدی را به بار می‌آورند. شدت لرزه با روش اصلاح شدهٔ مرکالی اندازگیری می‌شود. در نزدیکی سطح زمین، زلزله به صورت ارتعاش یا گاهی جابجایی زمین نمایان می‌شود. زمانی که مرکز زمین‌لرزه در داخل دریا باشد، بستر دریا به میزانی تغیر مکان می‌یابد که باعث ایجاد سونامی می‌شود. ارتعاشات زمین همین‌طورریزش کوه و گاهی فعالیت‌ها ی آتشفشانی را موجب می‌شود. درحالت کلی کلمه زمین لرزه هر نوع ارتعاشی را در بر می‌گیرد – چه ارتعاش طبیعی چه مصنوعی توسط انسان – که موجب ایجاد امواج مرتعش می‌شود. زمین لرزه‌ها اغلب معلول شکستگی‌های گسل‌ها هستند، و همین‌طور فعالیت‌های آتشفشانی، ریزش کوه‌ها، انفجار معدن‌ها، و آزمایشات هسته‌ای. نقطهٔ آغازین شکاف لرزه را کانون می‌نامند. مرکز زمین‌لرزه نقطه‌ای است در راستای عمودی کانون و در سطح زمین.
زلزله‌های طبیعی
زلزله‌ها در هر جای زمین که در آن به میزان کافی انرژی کشسانی ذخیره شده باشد، در امتداد صفحهٔ گسل و شکستگی رخ خواهند داد. در مرزهای صفحه‌های تبدیل و یا همگرا، که بزرگترین صفحه‌های گسل روی زمین را ایجاد می‌کنند، صفحات کنار یکدیگر حرکت یکنواخت و aseismically خواهند داشت اگرهیچ بی نظمی یا ناهمواری در امتداد مرزهای آنها که باعث افزایش مقاومت اصطکاکی می‌شود، وجود نداشته باشد. اکثر مرزها دارای این ناهمواری‌ها هستند و این منجر به یک شکل از 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 ذخیره شده در حجم اطراف 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 عنوان ترکیبی از کرنش الاستیک امواج لرزه‌ای آزاد شده وتابیده شده، گرمای اصطکاکی سطح گسل، و شکستن سنگ، که در نتیجه باعث ایجاد زلزله می‌شود. این روند تدریجی ساخت تنش و کرنش که موجب شکست ناگهانی وتولید زلزله‌است به عنوان تئوری الاستیک واکنش خوانده می‌شود. تخمین زده می‌شود که تنها ۱۰ درصد یا کمتر از کل انرژی زلزله به صورت انرژی لرزه‌ای تابیده می‌شود. بیشتر انرژی زلزله صرف رشد شکستگی یا تبدیل به حرارت تولید شده توسط اصطکاک می‌شود. بنابراین، زمین لرزه انرژی پتانسیل کشسانی زمین را کاهش می‌دهد و درجه حرارت آن را افزایش می‌دهد، اگرچه این تغییرات نسبت به جریان همرفت و رسانایی گرمای خارج از اعماق زمین ناچیزاست.
انواع گسل زلزله
سه نوع عمده از گسل وجود دارد که ممکن است موجب زلزله بشوند: عادی، معکوس (محوری) و ضربه ای- 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. گسل‌ها ی 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 گسل‌ها یی هستند که شامل هر دو نوع شیب – لغزش و ضربه ای- لغزشی است، این لغزش به عنوان مورب شناخته شده‌است.
زمین لرزه‌های دور از مرزهای صفحه‌ها
ازآنجایی که مرزهای صفحه‌ها در درون سنگ کره قاره‌ها رخ می‌دهد، تغییر شکل در منطقه‌ای بسیار بزرگ تر 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 ضربه ای- 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 و 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.
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 ازلحاظ قدرت کوچکتر است. اگر پس لرزه بزرگ تر از شوک اصلی باشد، پس لرزه به عنوان شوک اصلی و شوک اولیه اصلی به عنوان foreshock نام گذاری می‌شود. پس لرزه‌ها زمانی به وجود می‌آیند که پوسته در اطراف صفحه گسل جا به جا شده با اثرات شوک اصلی تطبیق داده می‌شود.
ازدحام زلزله‌ها
ازدحام زلزله، سلسله‌ای از زمین لرزه هاست که در منطقه‌ای خاص در مدت زمان کوتاهی اتفاق می‌افتند. آنها با زلزله‌هایی که به دنبال آنها مجموعه‌ای از پس لرزه هاست متفاوتند با توجه به این واقعیت که هیچ‌کدام ازتک 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 و 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 زلزله‌ها یی که به اندازهٔ زلزله‌های اولیه مخربند. 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.
انواع زلزله
زلزله‌ها از دید جهت آزاد شدن انرژی به دو گونهٔ افقی و عمودی تقسیم بندی می‌شوند. خرابی‌های عمده و وسیع معمولاً بر اثر زلزله‌هایی از نوع افقی صورت می‌پذیرند. چرا که اغلب ابنیا 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) دسته بندی شده‌اند و 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.
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 به طور 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) به طور کلی آب را برای زلزله سرزنش می‌کرد. پلینی ارشد کلیسا زلزله را «رعد و برق زیر زمینی» نامید.
چطور زلزله می‌شود؟
لرزش ناگهانی پوسته‌های جامد زمین، زلزله یا زمین لرزه نامیده می‌شود.
دلیل اصلی وقوع زلزله را می‌توان افزایش فشار بیش از حد سنگ‌ها و طبقات درونی زمین دانست. اما موضوع فراتر از این‌هاست. بخوانید:
این فشار در حدی است که سنگ گسسته می‌شود و دو قطعه سنگ در امتداد سطح شکستگی نسبت به یکدیگر حرکت می‌کنند. به سطح‌شکستگی‌که توأم با جابجایی است، گسل گفته می‌شود.
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 تحمل 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.