ارتقاء فرهنگ عمومی در خصوص فرآیند وقوع زلزله

یک زمین‌لرزه توسط لرزش زمین، در اثر رها شدن انرژی از پوسته زمین آشکار می‌شود. این انرژی ممکن است از منابع مختلفی مانند جابجایی پوسته زمین، فوران آتشفشانی، انفجارهای ایجاد شده به دست بشر و یا ریزش تونل‌های زیرزمینی سرچشمه گیرد. بنابراین انواع مختلفی از زلزله وجود دارند. نظریه تکتونیک زمین‌ساخت، از سال 1960، در میان مهندسان زلزله بیشترین مقبولیت را دارد. براساس این نظریه، پوسته زمین مرکب از صفحاتی است که دائم، در حال حرکت می‌باشد. این حرکات بسیار کم می‌باشد و با مقیاس سانتیمتر بر سال اندازه‌گیری می‌شوند قاره‌ها دارای وزن مخصوص کمتری می‌باشند، در گوشته فرو نمی‌روند و دارای ضخامت زیادی هستند. همچنین سن صفحات قاره‌ها نسبت به صفحات سازنده کف اقیانوس‌ها بسیار زیادتر می‌باشند. همانطور که گفته شد این صفحات مدام در حال حرکت می‌باشند. برخورد این صفحات به یکدیگر باعث ایجاد نیروها و تنش‌های زیادی در مرز مابین آنها می‌شود. حرکت این صفحات در بین 1 تا 10 سانتیمتر در سال است. این حرکات توسط وسایل فاصله‌یابی لیزری ماهواره‌ای و سیستم‌های موقیعت‌یابی جهانی به صورت روزمره اندازه‌گیری می‌شود.

برخی از محققین در سطح زمین هشت صفحه تمیز داده‌اند:
1- صفحه آفریقا (قاره‌ای)
2- صفحه اروپا آسیا که اساساً قاره‌ای است. این صفحه قسمتی از اقیانوس اطلس شمالی را نیز در بَر می‌گیرد.
3- صفحه آمریکای شمالی که قسمت دیگر اقیانوس اطلس شمالی را نیز در بَر می‌گیرد.
4- صفحه آمریکای جنوبی که نصف آن قاره‌ای و نصف دیگر آن اقیانوسی است (اقیانوس اطلس جنوبی).
5- صفحه اقیانوس منجمد جنوبی که مرکب از یک بخش قاره‌ای و یک بخش دیگر اقیانوسی می‌باشد (جنوب اقیانوس هند).
6- صفحه هند و استرالیا بخش شمال شرقی اقیانوس هند و قاره استرالیا است.
7- صفحه اقیانوس آرام جنوبی که تماماً اقیانوسی است.
8- صفحه اقیانوس آرام شمالی که این هم تماماً اقیانوسی است.
کمربند حاشیه اروپا-آسیا از لرزه‌خیزترین مناطق دنیاست. این کمربند از جنوب شرقی آسیا آغاز شده و پس از گذشتن از ژاپن، فیلیپین، قسمت جنوبی رشته کوه‌های هیمالیا، اندونزی، هند، پاکستان از ایران و ترکیه گذشته و بخش‌هایی از اروپا را نیز در شامل می‌شود. زلزله بم در 26 دسامبر 2003، زلزله اقیانوس هند در 24 دسامبر 2004 و زلزله کشمیر در 8 اکتبر 2005 از جمله زلزله‌های ایجاد شده توسط این کمربند هستند. برحسب نوع حرکات نسبی صفحات مجاور هم، سه نوع مرز صفحه‌ای تشخیص داده شده است که تقریباً اکثر زلزله‌های طبیعی، به نوعی در ارتباط با تنش‌های موجود درهمین مرزها می‌باشند. انواع اصلی مرزهای مابین صفحات را می‌توان به صورت زیر طبقه‌بندی نمود:

1) نواحی واگرا یا دور شونده

در این مناطق صفحات تمایل به جدا شدگی از یکدیگر دارند. در وسط اقیانوس‌ها مواد مذاب یا گدازه‌های آتشفشان به سمت بالا فوران می‌کند و باعث تولید پوسته‌های جدید بر روی سطح می‌شود که همراه با ایجاد لیتوسفر (خارجی‌ترین بخش جامد زمین، که شامل پوسته و گوشته بالایی است و حدود 100کیلومتر ضخامت دارد) جدید، صفحات از یکدیگر دور می‌شوند. این مرز‌ها را واگرا یا دور شونده گویند. مانند مرز واگرا در وسط اقیانوس اطلس و شرق اقیانوس آرام. جداشدگی صفحات، غالباً در رشته کوه‌های میان اقیانوسی رخ می دهد. شکاف‌های ایجاد شده در اثر دور شدن صفحات، بلافاصله با سنگ‌های مذاب که از استنوسفر  بالا می آید، پر می شوند. این مواد گرم، به آرامی سرد شده و بستر جدید اقیانوسی را تشکیل می دهند. این پدیده میلیون‌ها سال بطور مداوم تکرار می شود و بدین ترتیب هزاران کیلومتر مکعب بستر جدید ایجاد می گردد. این مکانیزم، کف اقیانوس آتلانتیک را در 160 میلیون سال گذشته پدید آورده است که به این پدیده «گسترش بستر دریا» اطلاق می شود. سرعت بسترسازی در قسمت‌های مختلف متفاوت است. این سرعت از 5/2 سانتیمتر در سال در آتلانتیک شمالی تا 20 سانتیمتر در سال در قسمت شرقی اقیانوس آرام متغیر است. با اینکه بیشترین نرخ بستر سازی، در مقیاس تاریخ بشر بسیار کند است، ولی کمترین نرخ تولید سنگ‌کره به اندازه کافی سریع است که در طول 200 میلیون سال گذشته بستر تمام اقیانوس‌های زمین را ایجاد کرده باشد. در حقیقت بستر تمام اقیانوس‌ها که تعیین عمر شده اند از 180 میلیون سال تجاوز نمی کند. این زلزله‌ها معمولاً در عمق 10 کیلومتری و یا کمتر با بزرگی ضعیف تا متوسط رخ می‌دهند. علت کم عمق بودن کانون این گونه از زلزله‌ها این است که در این نواحی، جریان‌های حرارتی بالایی وجود دارد. لذا زلزله‌ها منحصر به اعماق بسیار کم می‌باشند.

2) نواحی فرورونده یا همگرا

در نواحی مرزهای مشترک صفحات ممکن است برخوردی بین آنها ایجاد شود و به پوسته زمین فشار آورند. از این بهم خوردگی صفحات ممکن است کوه‌های جدید ایجاد شوند. در اثر این تصادم ممکن است یکی از صفحات زیر صفحه دیگر فرو رود و مواد لیتوسفری را با خود به داخل گوشته زمین فرو برد. این عمل در نقاطی موسوم به نواحی فرورونده صورت می‌گیرد. حاشیه هایی از صفحات که پوسته اقیانوسی در حال اضمهلال است به نام «مناطق فرورانش» شناخته می شوند. در این مناطق صفحه فرورفته درحال حرکت به سمت پایین، وارد محیط با دما و فشار بالا می شود. مقداری از مواد فرو رفته و نیز مقدار بیشتری از استنوسفر که در بالای صفحه فرورفته قرار می گیرد، ذوب شده و به سوی بالا حرکت می کند. البته بندرت این سنگ مذاب، ممکن است که به سطح زمین برسد و انفجارات آتشفشانی را ایجاد نماید. بهرحال بیشتر این مواد مذاب به سطح زمین نمی رسد و در همان عمق، جامد شده و به ضخیمتر شدن پوسته می-انجامند. دو نوع منطقه همگرا وجود دارد: اقیانوسی و مرزهای همگرای قاره‌ای. نوع اول هنگامی که دو صفحه در زیر اقیانوس‌ها به هم برخورد می‌کنند، ایجاد می‌شود و در برخورد نواحی قاره‌ای به یکدیگر به دلیل سبک بودن قاره‌ها معمولاً به زیر یکدیگر فرو نمی‌روند. نواحی پیرامونی اقیانوس آرام و کمربند اروپا به ترتیب نمونه‌هایی از مرزهای همگرای اقیانوسی و قاره‌ای هستند. این زلزله‌ها حتی تا اعماق 750 کیلومتری نیز به وقوع پیوسته‌اند، زیرا که فرورانش سریع، باعث پایین کشیدن خطوط هم دما شده و زلزله‌ها در اعماق زیاد نیز رخ می‌دهند. اما در مناطقی که فرورانش با سرعت کمتر از 30 میلیمتر در سال صورت می‌پذیرد، حرارت لیتوسفر فرورونده به تدریج در اعماق کم افزایش یافته و زلزله‌ای صورت نمی‌گیرد.

3) نواحی تبدیل شونده یا حفظ شونده

در این حالت صفحات لیتوسفری نسبت به یکدیگر در صفحه افقی می‌لغزند و نه پوسته جدیدی ایجاد شده، و نه منهدم می‌شود. در مرزهایی که صفحات بصورت سایشی از کنار هم عبور می کنند، هیچگونه اضمهلالی در مرزها ایجاد نشده و پوسته جدیدی تولید و پوسته قدیمی نابود نمی شود. این گسل‌ها در جهت حرکت صفحات ایجاد شده برای اولین بار در امتداد رشته کوه‌های اقیانوسی یافت شدند. با وجود اینکه بیشتر گسل‌های امتداد لغز در طول رشته کوه‌های اقیانوسی قرار گرفته است، تعدادی نیز در داخل قاره ها وجود دارند. دو مثال از این گسل‌ها، گسل سن آندریاس در کالیفرنیا و گسل آلپین در زلاندنو می باشد. در طول گسل سن آندریاس، صفحه «آرام» در حال حرکت به سمت شمال غربی نسبت به صفحه مجاور (صفحه آمریکای شمالی) است. حرکت در طول این مرز ناشناخته نمانده است، چرا که این حرکت باعث ایجاد کرنش در سنگ‌های دو سمت گسل می گردد و گاهاً سنگ‌ها، انرژی ذخیره شده را بصورت زلزله های بزرگی رها می کنند، مانند زلزله سال 1906 که سان‌فرانسیسکو را ویران کرد. این زلزله‌ها که معمولاً بزرگتر از زلزله‌های مرتبط با مرزهای دور شونده هستند، غالباً تا عمق20 کیلومتری رخ می‌دهند. همان طور که می‌دانیم با افزایش عمق، درجه حرارت زمین بالا می‌رود. حال اگر شیب گرمایی متوسط زمین را 30 درجه سانتیگراد در هر کیلومتر در نظر بگیریم، ملاحظه می‌گردد که در عمق 20 و 30 کیلومتری به ترتیب با دمای در حدود 600 و 900 درجه سانتیگراد مواجه خواهیم شد. ازآنجا که وضعیت لیتوسفر در این محدوده دمایی، نسبت به بخش‌های بالاتر خود خمیری می‌باشد، دگر شکلی آن، برخلاف بخش‌های بالاتر که شکننده است، شکل پذیر می‌گردد. بنابراین زلزله‌های حاصل از آزاد شدن انرژی ذخیره شده در اثر اصطکاک دو صفحه لیتوسفری، تنها در بخش‌های شکننده بالایی (اعماق کمتر از 20 کیلومتری) به وقوع می‌پیوندند.

نواحی و مرزهای حفظ شونده و نزدیک شونده دارای خطرناک‌ترین نوع زلزله هستند، محاسبات نشان داده‌اند که مجموع طول مرزهای فرورانش و گسل‌های تبدیلی بالغ بر 50 هزار کیلومتر است، حال چنانچه به طور متوسط پهنای مورد تهدید را 300 کیلومتر در نظر بگیریم، مساحتی معادل 15 میلیون کیلومتر مربع واجد پتانسیل خطر می‌باشند. به عبارت دیگر در حدود 10 درصد از کل مناطق خارج از آب در معرض خطر وقوع زلزله قرار می‌گیرند.

منبع:

علیرضایی، مهدی؛ شکیب، حمزه؛ (1390) «اصول مهندسی زلزله»، انتشارات اترک