مجموعه مقالات صدری زاده / Sadrizadeh Papers

هر کس به فکر تغییر جهان است. اما هیچ کس به فکر تغییر خویش نیست. . . لئو تولستوی

زمينلرزه هاي كم ژرفا


زمينلرزه هاي كم ژرفا


Shallow - focus Earthquakes



سيد فتح الله صدري زاده - عضو انجمن مهندسي زلزله ايران


تاريخ : ديماه ۱۳۷۸
اصل مقاله درنشريه زمينلرزه ارگان انجمن مهندسی زلزله ايران به چاپ رسيده است .

يکصد مرگبارترين حوادث طبيعی قرن بيستم جهان
يکصد زيانبارترين حوادث طبيعی قرن بيستم جهان

زمينلرزه به زبان ساده
فايل PDF اصل مقاله


مقدمه:
زمينلرزه يكي از بلاهاي طبيعيNatural Disasters است. بلاهاي طبيعي عموما" بي نظم و آشوبگر هستند. بر خلاف پديده هاي طبيعي مانند خورشيد گرفتگي، ماه گرفتگي و جزر و مد كه از مدتها قبل از وقوع قابل پيش بيني هستند، زمينلرزه ها در مجموع قابل پيش بيني نيستند. دانشمندان چيني وقوع يك زمينلرزه را در سال ۱۹۷۵پيش بيني كردند. البته وقوع پيشلرزه هاي هشدار دهنده در پيش بيني آنها موثر بود. اما متاسفانه وقوع زمينلرزه ۲۷ جولاي ۱۹۷۶تانگشان را پيش بيني نكردند. تلفات اين زمينلرزه توسط منابع مختلف از ۲۴۰۰۰۰تا ۶۵۵۰۰۰نفر(در سايت usgs )ذكر شده است.
تلفات جاني و زيانهاي مالي بلاهاي طبيعي در مقايسه با بلاهايي كه منشاء آنها انسان است چندان زياد نيست. به عنوان مثال تلفات جاني كشورهاي درگير در جنگ جهاني دوم حدود 50 ميليون نفر برآورد شده است كه به تنهايي ۲۰برابر تلفات جاني زمينلرزه هاي سراسر جهان در قرن بيستم است. زيانهاي مالي اين جنگ نيز ۲۰۰۰ميليارد دلار برآورد شده كه به مراتب بيشتر از خسارتهاي اقتصادي بلاهاي طبيعي در قرن بيستم است.

ويرانی خانه ها در اثر زلزله

از طرف ديگر كوتاهي بشر در حفظ محيط زيست، احداث بناهاي غير مقاوم، تخريب جنگلها، ساختمان سازي در شيبهاي تندو حريم رودخانه ها اثرات مخرب بلاهاي طبيعي را بطور غير طبيعي افزايش مي دهد. فاجعه زماني رخ مي دهد كه جوامع انساني توان مقابله با اين بلاها را نداشته باشند.دهه ۹۰با زيانبارترين فاجعه طبيعي ايران آغاز مي شود. زمينلرزه ۲۰ژوئن ۱۹۹۰منجيل در استانهاي گيلان و زنجان بيش از ۳۶۰۰۰كشته و ۷ميليارد دلار خسارت بر جاي گذاشت. زمينلرزه نورتريج كاليفرنيا در سال ۱۹۹۴بيش از ۲۰ميليارد دلار خسارت بر جاي گذاشت اما تلفات جاني از ۶۱نفر فراتر نرفت.

ويرانی خانه ها در اثر زلزله

در زمينلرزه ۲۰ژانويه۱۹۹۵ كوبه در ژاپن زيانهاي مالي ۱۳۲ميليارد دلار و تلفات جاني ۶۴۲۴نفر اعلام شده است. اين فاجعه از نظر زيانهاي مالي زيانبارترين فاجعه طبيعي قرن بيستم است. در آخرين سال قرن بيستم نيز زمينلرزه هاي شمال غرب تركيه با ۱۹۰۰۰كشته و بيش از ۱۶ميليارد دلار خسارت از بزرگترين فجايع طبيعي كشور تركيه مي باشد.

گسل

زمينلرزه ها از نظر مكان و زمان وقوع، بزرگي، شدت و ساير مشخصات ديناميكي با هم قابل مقايسه نيستند. نويسنده مقاله بر آن است تا وجه اشتراك زمينلرزه هاي ويرانگر را مشخص نمايد. بدين منظور ابتدا ساختمان داخلي زمين و تركيب لايه هاي زمين تشريح مي شود. بدنبال آن پديده زمينلرزه، زمينلرزه هاي تاريخي ايران و جهان و زمينلرزه هاي ويرانگر 25 سال آخر قرن بيستم در جهان بيان مي شود. مشخصات زمينلرزه هاي مهم قرن بيستم در ايران در ادامه مقاله مي آيد. سپس ژرفاي كانوني زمينلرزه هاي ويرانگر مورد بررسي قرار مي گيرد و با نتيجه گيري و منابع مورد استفاده مقاله به پايان مي رسد. شايان ذكر اينكه كتب و مقالات و مجلات زيادي در تهيه اين مقاله مورد استفاده قرار گرفته كه ذكر تمامي آنها مقدور نيست.

گسل

ساختمان داخلي زمين
زمين ما يكي از ۹سياره منظومه شمسي است كه حدود ۱۵۰ميليون كيلومتر از خورشيد فاصله دارد. دماي سطح زمين در مناطقي كه شهرها و روستاها گسترش يافته بطور كلي حداكثر تا ۵۰درجه سانتيگراد بالاي صفر و حداقل ۵۰درجه زير صفر است. در قطبين دما امكان دارد تا ۸۰درجه زير صفر هم برسد. وجود آب و حيات در روي زمين اين سياره را از ساير سيارات متمايز مي سازد.
انسان همواره براي شناخت بهتر زمين در تلاش بوده است اما درون زمين با مشاهده مستقيم قابل بررسي نيست. بيشتر دانش و آگاهي بشر از داخل زمين از مطالعه امواج P و S كه از درون زمين عبور كرده و در فاصله دوري دوباره به سطح مي رسند، حاصل شده است. اين روش شامل اندازه گيري زمان لازم براي عبور امواج زلزله از كانون زمينلرزه يا انفجار هسته اي تا پايگاه زلزله شناسي است.
زمان لازم براي عبور امواج P و S در زمين به خواص مواد سنگي بستگي دارد. به همين دليل لرزه شناسان در پي يافتن تفاوت فواصل زماني سير امواج هستند. اين تفاوت صرفا" حاصل اختلاف در مسافت نيست بلكه با تغييرات حالات و خواص سنگها در ارتباط است. بر مبناي داده هاي زلزله شناسي، زمين به ۴لايه اصلي تقسيم مي شود:
۱- پوسته(1) - لايه خارجي بسيار نازك به ضخامت ۵تا ۵۰كيلومتر كه به صورت جامد است.
۲- گوشته(2) - لايه سنگي در زير پوسته كه ۲۸۸۵كيلومتر ضخامت دارد.
۳- هسته خارجي(3) - لايه اي با ضخامت تقريبي حدود ۲۲۷۰كيلومتر كه در حالت مذاب و متحرك مي باشد.
۴- هسته داخلي(4) - كره فلزي جامد به شعاع تقريبي ۱۲۱۶كيلومتر كه چگالي آن را 5/13 برابر آب تخمين مي زنند.
در سال ۱۹۰۹يك زلزله شناس پيشگام اهل يوگسلاوي به نام آندريا موهورويچ اولين دليل قانع كننده مبني بر وجود لايه هاي درون زمين را ارائه كرد. وي با مطالعه لرزه نگاشتها نشان داد كه سرعت امواج لرزه اي در عمق ۵۰كيلومتري زمين ناگهان افزايش مي يابد. حدي را كه وي پيدا نمود، مرز جدايي پوسته از گوشته بود كه به افتخار او به ناپيوستگي موهورويچ(5) موسوم است و به اختصار موهو خوانده مي شود.
چند سال بعد گوتنبرگ زلزله شناس آلماني بر مبناي مشاهده رفتار امواج P منطقه سايه (6) را كشف نمود. اين منطقه كمربندي است به عرض ۳۵درجه كه امواج زمينلرزه مستقيما" به آنجا نمي رسد. گوتنبرگ ثابت كردكه منطقه سايه مي تواند به وجود هسته اي تعبير شود كه مواد سازنده آن با مواد گوشته روي آن متفاوت است و شعاع آن حدود ۳۴۲۰كيلومتر است. هسته زمين امواج P را از خود عبور نمي دهد.

تركيب لايه هاي زمين
ضخامت پوسته زمين در مناطق مختلف متفاوت است بطوريكه در مناطق اقيانوس حداقل ۵كيلومتر و در مناطق قاره اي به ويژه نواحي كوهستاني حتي بيش از ۷۰كيلومتر برآورد مي شود. داده هاي اوليه لرزه اي نشان داده اند كه تركيبات پوسته قاره اي كه عمدتا" از سنگهاي گرانيتي تشكيل شده اند كاملا" با تركيب پوسته اقيانوسي متفاوت است. تا چند سال پيش دانشمندان در تعيين جنس و تركيب پوسته اقيانوسي كه به طور متوسط زير ۳كيلومتر آب و صدها متر رسوب واقع شده تنها به داده هاي لرزه اي متكي بودند. با استفاده از كشتي حفاري عميق دريايي گلومر چالنجر(7) دسترسي به نمونه هاي بستر اقيانوسي ممكن شد. اين نمونه ها تركيب بازالتي داشته و با سنگهاي سازنده قاره ها تفاوت دارند.
اطلاعات ما از تركيب گوشته و هسته زمين ناچيز است. با اين وجود آثار و نشانه هايي هم در اختيار داريم. دانشمندان روسي با حفر چاه تحقيقاتي به عمق ۱۰كيلومتر، دماي پوسته را در اين عمق ۱۸۰درجه سانتيگراد گزارش كرده اند. همچنين افزايش دما در اعماق پوسته را به ازاي هر كيلومتر بطور ميانگين ۳۰درجه سانتيگراد تخمين مي زنند.
برخي از گدازه هايي كه بر اثر فوران آتشفشانها به زمين مي رسند حاصل ذوب بخشي از سست كره(8) در گوشته مي باشد. سست كره بخش بالايي گوشته را گويند كه در اعماق ۷۰تا ۷۰۰كيلومتري از سطح زمين قرار دارد. در روي سست كره، قسمت جامد خارجي به نام سنگ كره(9) قرار دارد كه شامل بخشي از گوشته بالايي و پوسته است.
در آزمايشگاه معلوم گرديده كه از ذوب شدن سنگي به نام پريدوتيت، ماده مذابي با تركيب بازالتي به وجود مي آيد. اين ماده شبيه گذازه هايي است كه در فعاليتهاي آتشفشاني جزاير اقيانوسي ديده مي شود. دانشمندان بر اين باورند كه گوشته فوقاني از سنگهايي نظير پريدوتيت ساخته شده و گدازه فورانهاي اقيانوسي را فراهم مي كنند.
زمين شناسان عقيده دارند كه طي تاريخ اوليه زمين كانيهاي سنگين به طرف پايين فرو رفته اند و كانيهاي سبكتر در بالا شناور شده و پوسته را ساخته اند. چنين به نظر مي رسد كه هسته زمين مانند شهاب سنگهاي فلزي اساسا" از آهن و نيكل ساخته شده باشد در حاليكه در گوشته اطراف آن از مواد سنگين نظير شهاب سنگهاي سنگي تركيب يافته است. هسته آهني نه تنها ميدان مغناطيسي زمين را توجيه مي كند، بلكه همچنين چگالي زياد داخل زمين را كه حدود 5/13 برابر چگالي آب است توجيه مي كند. چگالي پوسته زمين 8/2 و چگالي كره زمين 52/5 مي باشد.

ساختار زمين



زمينلرزه(10)
براساس نظريه تكتونيك صفحه اي(11) بر اثر رها شدن سريع انرژي در مرز بين صفحات زمينلرزه رخ مي دهد. انرژي عظيم آزاد شده توسط انفجارات اتمي يا فورانهاي آتشفشاني هم مي توانند سبب ايجاد زمينلرزه شوند اما اين رخدادها معمولا" ضعيف و كم تعداد هستند.
جابجايي صفحات بزرگ پيوسته با شكستگيهاي بزرگي به نام گسل(12) همراه هستند.

تصوير

صفحات متحرك با صفحات مجاور خود برخورد مي كنند و سنگهاي موجود در لبه آنها در معرض تنش و دگر شكلي قرار مي گيرند. در امتداد مرز همين صفحات است كه بيشتر زمينلرزه ها رخ مي دهند.
با توجه به حركات مداوم صفحات پوسته مي توان گقت زمينلرزه به طور مداوم در مناطق مختلف جهان رخ مي دهند. تعداد زيادي از اين زمينلرزه ها در درياها و اقيانوسها رخ مي دهند و بخش ديگري نيز در فاصله دور از سكونت گاهها به وقوع مي پيوندند. از طرف ديگر تعداد زيادي از اين رخدادها ضعيف هستند به گونه اي كه توسط انسان احساس نمي شوند. تعداد احتمالي رخدادها بر حسب بزرگي در جدول (1) آمده است.

گسل

ژرفاي كانوني(13) زمينلرزه هاي ويرانگر
امواج زلزله از كانون زلزله(14) منتشر مي شوند. تصوير اين نقطه بر روي سطح زمين را مركز زلزله(15) و فاصله اين نقطه در عمق را ژرفاي كانوني مي گويند. زلزله هاي مخرب همواره از نوع سطحي يا كم عمق هستند. عمق زلزله هاي سطحي كمتر از ۷۰كيلومتر است. زلزله هاي عميق اثر تخريبي ندارند و عمق آنها بين ۳۰۰تا ۷۰۰كيلومتر است. در اعماق بين ۷۰تا ۳۰۰كيلومتر نيز زمينلرزه رخ مي دهد. علاوه بر مناطقي روي كمربند دور آرام مانند اندونزي، ژاپن و استراليا، زلزله هاي با عمق متوسط در درياي خزر در شمال ايران نيز رخ مي دهد كه اثر تخريبي در شهرهاي ايران ندارد.
مطالعه ۲۳رخداد مهم زمين لرزه در ايران روشن مي سازد كه ژرفاي كانوني زمينلرزه هاي شديد و ويرانگر در محدوده بين ۹تا ۳۳كيلومتر بوده است. ميانگين عمق اين زمينلرزه ها۲۰كيلومتر است. به عنوان نمونه ژرفاي كانوني زمينلرزه ويرانگر ۳۱خرداد ۱۳۶۹منجيل ۱۸تا ۱۹كيلومتر گزارش شده است.بررسي زمينلرزه هاي ويرانگر ۲۵سال آخر قرن بيستم در جهان روشن مي سازد كه ژرفاي كانوني اين زمينلرزه ها در محدوده ۱۰كيلومتر تا عمق نرمال گزارش شده است. در مورد زلزله سپتامبر ۱۹۸۸در اسپيتاك ارمنستان كه ۲۵۰۰۰نفر كشته، ۲۰۰۰۰۰زخمي و ۵۰۰۰۰۰بي خانمان بر جاي گذاشت عمق ۵كيلومتر مورد ترديد است. عمق زلزله ۱۹۹۴لوس آنجلس آمريكا ۱۸كيلومتر، براي زلزله ۱۹۹۵كوبه ژاپن ۱۴كيلومتر و براي زلزله ۱۹۹۹در ازميت تركيه ۱۷كيلومتر گزارش شده است.
اطلاعات ارائه شده در جداول قبل نشان مي دهد كه زلزله هاي كم عمق يا سطحي هنگامي كه در مناطق مسكوني يا صنعتي رخ مي دهند مخرب هستند. البته اثرات مخرب اين زلزله ها در كشورهاي صنعتي و توسعه يافته و كشورهاي در حال توسعه متفاوت است.
نتيجه گيري
هرچند اطلاعات دقيقي از ژرفاي كانوني زمينلرزه هاي تاريخي در دست نيست اما مي توان با بررسي زمينلرزه هاي دوره دستگاهي در قرن بيستم وجه اشتراك زمينلرزه هاي ويرانگر را شناخت. اين مطالعات روشن مي سازد كه زمينلرزه هاي ويرانگر در تمامي مناطق زلزله خيز جهان از نوع سطحي هستند و معمولا" عمقي كمتر از ۳۳كيلومتر دارند. در كشورهاي توسعه يافته امكان دارد تلفات جاني زمينلرزه ها كم باشد اما خسارتهاي اقتصادي زلزله هاي مخرب زياد است. به عكس در مناطق پر جمعيت روستايي و شهري كشورهاي در حال توسعه تلفات جاني زمينلرزه هاي مخرب معمولا" زياد است. نتيجه ديگر اين است كه مقياس ريشتر مبناي مناسبي براي سنجش زلزله ها نيست هرچند به عنوان يك معيار علمي هنوز هم مورد استفاده قرار مي گيرد. پيش بيني مي شود در آينده به تدريج اين سيستم كنار گذاشته شود.

+   سید فتح الله صدری زاده ; ۱٠:٥٤ ‎ق.ظ ; دوشنبه ٢٧ آبان ۱۳۸۱
    نظر شما ()  
 

design by macromediax ; Powered by PersianBlog.ir