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 نیرویزیاد 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. 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 قراردارند 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 ورقه ها 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 می گردد. 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 زلزله ها بدین طریق ایجاد می‌شوند ، بلکه می توان گفت بخش اصلی زمین لرزه‌ها ، با این فرضیه قابل توجیه است.
در طول تاریخ حیات بشر زلزله های زیادی رخ داده است که همین امر باعث شده تا بشر دلایلی برای چرایی وقوع زلزله ذکر نماید . در دوره های قدیم و باستان که علم و دانش بشری اندک بوده ونسبت به پدیده های مختلف طبیعی جهل داشته و در عین حال بدنبال منشاءآنها هم بوده است و چون علتی را نمی دیده منشاء حوادث طبیعی مثل زلزله را به نیروهای ناشناس غیرطبیعی و ماوراء طبیعی نسبت می دادند . زلزله را خشم خدایان بر بشر یا خشم پلوتون می دانستند. با افزایش علم وبالا رفتن سطح دانش انسان بتدریج بدنبال منشاء و علل حوادث طبیعی در خود طبیعت رفت.
ارسطو معتقد بود که در حفره های زیر زمین گازهای وجود دارد، زمانی که این گازها رها می شوند باعث ایجاد زلزله می شود. البته این نظریه را می توان در زلزله هایی که اطراف آتشفشانها رخ می دهد تا حدودی بکار برد.
به استثنای زلزله هایی که اطرف آتشفشانها رخ می دهد زلزله نتیجه عکس العمل ناگهانی و سریع پوسته زمین در مقابل نیروهای شدید، کند ولی مداومی است که در درون زمین تدریجاً از بین می روند، این عکس العمل در ساختمان زمین شناسی موجب ایجاد گسل می شود. بعبارت دیگر سنگهای تشکیل دهنده زمین، در طول عمر خود، سخت تحت تاثیر نیروهای مختلف قرار می گیرند و نتیجه اعمال این نیروها ، تولید نیروهای داخلی در آنهاست که شدت آنها بر واحد سطح “تنش” خوانده می شود. تا زمانی که تنش موثر 
برسنگ از حد تحمل سنگ تجاوز کند سنگ پایدار می ماند، هنگامی که تنش موثر برسنگ از حد تحمل تجاوز کند سنگ گسیخته و گسل ایجاد می شود. ضمن ایجاد گسل ارتعاشاتی بوجود می آید که منجر به زلزله می شود.
اگر نیروی کند و مداوم که مقدار جابجائی ناشی از آن بر حسب سانتیمتر در سال قابل اندازه گیری باشد، سنگهای سخت و مستحکم را تحت تاثیر قرار دهد، سنگهای مزبور با سرعت چندین متر در هزارم ثانیه شکسته می شوند، که همان گسل است. جابجائی زمین بر اثر زلزله ممکن است افقی ، قائم ، مایل یا مورب باشد و میزان آن ممکن است از یک سانتیمتر تا بیست متر تغییر کند. پهنای منطقه گسل دهها تا صدها متر بوده و طول آن از یک تا هزار کیلومتر می تواند باشد.
اگر چه ایجاد گسل نتیجه زمین لرزه ها است اما اکثر زلزله ها روی گسل های قدیمی متمرکزند.
زلزله پدیده انفجاری است که در آن میلیونها گسیختگی کوچک به دنبال هم بکار می افتند و مانند یک انفجار شیمیایی میلیونها واکنش شیمیایی بدنبال هم درآن نقش دارند. رابطه گسل- زلزله رابطه ای دوطرفه است. وجود گسل های زیاد دریک منطقه موجب بروز زلزله است. زلزله گسل جدیدی را بوجود می آورد و در نتیجه تعداد شکستها زیادتر شده و به این ترتیب قابلیت زلزله در این منطقه افزایش می یابد.
بنابراین می توان نتیجه گرفت نیروهای مختلف مجموعه سنگی را تحت تاثیرقرار می دهند. مجموعه مزبور کمی تغییر شکل می دهد ولی با توجه به خاصیت الاستیکی خود مقاومت می کند. در این حال کشش های درونی در مجموعه مزبور متمرکز می شوند، هنگامی که این نیرو خیلی زیاد شود و از آستانه مقاومت سنگ تجاوز کند سنگ شکسته شده و تنشها را آزاد می کند در این حالت دو طرف شکستگی دچار جابجائی شده تا حدی که نیروهای مزبور را خنثی نماید. این همان فرضیه الاستیکی “رِد” است .
البته غیراز شکست وجابجائی سنگها عواملی مثل فروریختن سقف غارهای زیرزمینی، انفجارهای اتمی ، انفجارهای آتشفشانی نیز می تواند ایجاد زلزله نماید
ساختمان زمین
زیر سطح زمینی که ما برآن گام می گذاریم بـر خلاف سطح سـخت و جامد آن ویژگیهای خاص خود را دارد. با افزایش عمق هم جنس و هم حالت مواد سازنده زمین تغییر می کند. این همان چیزی است که باعث تعجب و شگفتی می شود. کره زمین را براساس تغییر خواص فیزیکی و شیمیایی آن به چند لایه تقسیم می نمایند.
1- پوسته
دانشمندان علوم زمین و زلزله شناس با مطالعه امواج ثبت شده زلزله ها در ایستگا ههای زلزله سنجی و زلزله شناسی به این واقعیات متفاوت از هم پی برده اند. اولین بررسی ها که در این زمینه انجام شده است بیانگر تغییر روند امواج در اعماق چهل کیلومتری خشکی ها و پنج کیلومتری کف اقیانوسها می باشد جائی که بنام حد فاصل بین پوسته و گوشته شناخته می شود و به افتخار کاشف آن« موهوروویچ» استاد دانشگاه زاگرب به نام انفصال «موهو» معروف شده است. ضخامت متوسط قسمت جامد پانزده کیلومتر و وزن مخصوص آن 2.7 است .
این انفصال مرز بین انواع مختلف سنگها است و با یک افزایش تند در سرعت امواج PوS مشخص می شود. این قسمت از زمین بنام“پوسته” زمین معروف است که در مقایسه با شعاع زمین ضخامت نا چیزی دارد. ضخامت پوسته زمین در زیر اقیانوسها نازکتر از قاره ها است.(حداقل 10 کیلومتر در زیر دریاها و حداکثر 60 کیلومتر در زیر خشکی ها)
پوسته زمین از دو بخش تشکیل می شود :
الف ) بخش سیال (SIAL )که بیشتر از سنگهای گرانیتی و گرانودیوریت تشکیل و بعلت فراوانی عناصر سلیسیم و آلومینیوم ( SI-AL ) بنام سیال خوانده می شود.
ب ) بخش سیما ( SIMA ) که قشر زیرین پوسته است و بیشتر از سنگهای بازالتی تشکیل شده و به علت دارا بودن سیلسیم ومنیزیم ( SI-MG ) به نام سیما معروف است .
البته از تخریب سنگهای دو بخش بالا طبقه رسوبی تشکیل می گرددکه شامل آبرفتها و نهشته های مختلف است . ضخامت این طبقه در گودی ها گاهی به 10 کیلومتر می رسد و بعضی جاها دگرگون شده اند.
2- گوشته
دومین گسستگی که در روند امواج منتشر شده از زلزله ها مشاهده می شود در عمق 2900 کیلومتری از سطح زمین است و بنام “گوتنبرگ”معروف است.
حد فاصل بین گسستگی موهوروویچ و گوتنبرگ بنام گوشته معروف است. در گوشته نیز خصوصیات امواج لرزه ای تغییر می نمایدکه با توجه به همین تغییر به چندبخش تقسیم می شود:
الف )- لایه بالایی
این بخش منشاء بسیاری از فعالیتهای زمین شناسی است همانند فعالیتهای ماگمایی ، زلزله های عمیق و تغییر مکان قاره ها.بخش بالایی همراه با پوسته یک لایه به ضخامت 70تا 100کیلومتر را تشکیل می دهدکه از سنگهای سخت و شکننده تشکیل می دهد و بنام “سنگ کره”خوانده می شود . سنگ کره به قطعاتی تقسیم شده که به هر یک از آنها “صفحه” می گویند. صفحه ها نسبت به یکدیگر در حال تغییر و جابجائی می باشند که این حرکتها رویدادهای زمین شناسی را بوجود میآورد. محققین زمین شناسی بروجود سنگهای فوق بازی در این قسمت اتفاق نظر دارند، اما در مورد توزیع آن اتفاق نظر ندارند.
در زیر سنگ کره ناحیه ای به نام “سست کره” معروف است. سرعت امواج لرزه ای در این قسمت کاهش می یابد و به لایه ای کم سرعت هم معروف است.
ب)- ناحیه عبور
این منطقه بین 400 تا حدود 1000 کیلومتری عمق زمین است. در این قسمت شاهد افزایش نسبی سرعت امواج هستیم که بیانگر تغییر ماهیت سنگهای این قسمت است.
ج )- گوشته پائینی
از عمق 1000 تا 2900 کیلومتر عمق زمین است. در این قسمت سنگها چگال و بسیار الاستیک اند و سرعت امواج زلزله بصورت تقریباً یکنواختی افزایش می یابد.
3- هسته زمین
در زیرگوشته زمین از عمق 2900 کیلومتری تا مرکز زمین هسته زمین قرار دارد. در هسته زمین در عمق 5120 کیلومتری یک انفصال در خواص الستیک هسته وجود دارد که هسته را با توجه به آن به دو قسمت خارجی و داخلی تقسیم می کنند. از آنجا که امواج عرضی از هسته خارجی عبور نمی کنند بایستی این قسمت را مایع دانست و چون درهسته داخلی سرعت امواج افزایش می یابد این قسمت را جامد می دانند.
جنس هسته رمین را بیشتر نیکل و آهن تشکیل داده است. هسته نقشی در حرکت ورقه های سنگ کره ندارد ولی منبع تولید میدان مغناطیسی زمین است.
پوسته زمین به انضمام قسمت بالائی گوشته فوقانی قسمت سخت زمین را تشکیل می دهند که سنگ کره یا لیتوسفر خوانده می شود و بر سست کره که حالت خمیری دارد واقع شده است . ضخامت لیتوسفر بطور متوسط 100 کیلو متر است. لیتوسفر به صفحه های مجزائی تقسیم می شود که این صفحه ها ثابت نیستند و دائماً در حال حرکتند که منجر به ایجاد پدیده های مختلف تکتونیکی می گردد.
لیتوسفر از شش صفحه اصلی بنامهای افریقا ، آسیا ، آمریکا ، آرام ، استرالیا و قطبی بعلاوه چند صفحه کوچکتر تقسیم شده است. حرکت صفحه ها نسبت به هم به سه طریق انجام می گیرد:
الف)- در پشته های اقیانوسی صفحه ها از هم دور می شوند و مواد مذاب درون زمین از اینجا بیرون می ریزد.
ب) – صفحه ها به هم نزدیک و با هم بر خورد می کنند و یک صفحه به زیر دیگری می رود ( در مرز صفحه های اقیانوسی و قاره ای)
ج) – صفحه ها در کنار یکدیگر می لغزند.
به حالت “الف” که ورقه ها از هم دور می شوند و باعث بیرون ریختن مواد مذاب می شود بخش “سازنده” زمین می گویند و به قسمت “ب” که صفحه ها به هم برخورد و به زیر یکدیگر می روند بخش “مخرب” می گویند.
بیشتر فعالیتهای تکتونیکی مثل زلزله هادر حاشیه صفحه های پوسته زمین رخ می دهد و قسمتهای مرکزی صفحه های زمین کمتر دچار زلزله شده اند ، و همینگونه زلزله ها در محل برخورد صفحه های قاره ای اتفاق می افتد .
درمحل دور شدن صفحه ها از هم در پشته های اقیانوسی مواد مذاب بیرون ریخته و منجمد می شوند و بخشی از صفحه ها تولد شده از محور میانی از هم دور می شوند ، و بعد از طی مسافتی نسبتاً طولانی صفحه های مزبور دوباره در گوشته فرو رفته و مدفون می شوند و موجب ایجاد گودالهای عمیقی میگردد نظیر گودال ماریان ، کوریل و…..
تکتونیک صفحه ای از محور بر آمده اقیانوسها متولد و بطور جانبی گسترش می یابد و سرانجام به اعماق گوشته رانده می شود. قاره ها دارای ضخامت زیاد هستند و از نظر ترکیب شیمیائی و جنس با صفحه های اقیانوسی تفاوت دارند و در صفحه های اقیانوسی همانند میخ قراردارن یا همانند چوب پنبه که در آب شناور است قرار دارند و در نتیجه قاره ها نیز در حرکت صفحه ها شرکت می کنند.
زلزله ها در جاهائی که صفحه ها با هم اصطکاک دارند یا جاهایی صفحه ها در مقابل هم واقعند و یا جاهایی که صفحه ها به درون زمین فرو می روند مشاهده می شوند.
کانون زلزله
اغلب زمین لرزه ها بر اثر ایجاد گسل یا حرکت و جابجائی سنگها در امتداد گسل های قدیمی تر ایجاد
می شوند، بنابراین امواج زلزله در یک صفحه تولید می شوند نه یک نقطه. ولی دانشمندان برای سهولت مطالعه خاستگاه موج را یک نقطه فرض می کنند که البته فرضی دور از واقعیت نمی باشد، چرا که فاصله بین ایستگاههای اندازه گیری و محل وقوع زلزله بیشتر از طول یک گسل است. بنابراین نقطه ای را که امواج ازآن منتشر می شوند ” کانون زلزله” می نامند. این همان محل داخل زمین است که سنگها شکسته می شوند و منجر به آزاد شدن انرژی و انتشار به اطراف می شود.
اگر از کانون زلزله که درداخل زمین قرار دارد خطی قائم به سمت سطح زمین رسم نمائیم ، محل برخورد این خط با سطح زمین را “مرکز زلزله” می نامند. فاصله بین مرکز و کانون زلزله به “عمق زلزله” معروف است.
زلزله ها از نظر عمق معمولاً به سه دسته تقسیم می شود:
الف ) – زلزله های عمیق که عمق کانون آن بیش از 300 کیلومتر است.
ب ) – زلزله های متوسط که عمق کانون آن بین 70 تا 300 کیلو متر است.
ج ) – زلزله های کم عمق که عمق آنها از 60 کیلومتر کمتر است.
هر چه عمق زلزله ها کمتر باشد خرابیهای بیشتری دارد. زلزله ها معمولاً از عمق 5 کیلومتری تا عمق 300 کیلومتری هم مشاهده شده است. اثرات زلزله های با عمق بالای 300 کیلومتر بر روی زمین ناچیز است. هرچه بزرگی یک زلزله بیشتر و کانون آن به سطح زمین نزدیکتر خطرات بیشتری دارد. لرزه شناسان دریافته اند که تقریباً تمام زمین لرزه های با عمق متوسط و عمیق ازمناطق دراز گودالهای اقیانوسی منشاء گرفته اند، جائی که صفحه ها به زیر رانده می شوند.
زمین لرزه های که به گونه ای غیر عادی عمیق اند به چند طریق قابل تشخیص است، اولاً امواج سطحی این زلزله ها بطور غیرمعمولی ضعیف اند، ثانیاً زلزله در منطقه خیلی وسیعی احساس می شود با لرزش های که تقریباً در تمام نقاط به یک اندازه شدیداست. در زلزله های کم عمق معمولاً شدت تکانها به سرعت از مرکز زلزله کاهش می یابد.
برای تعیین موقعیت مرکز زلزله حداقل باید فاصله مرکز زلزله از سه ایستگاه معلوم باشد. روی نقشه ای به مرکز هر ایستگاه و به شعاع فاصله بین ایستگاه و مرکز زمین لرزه دایره ای رسم می نمائیم از برخورد دایره ها نقطه تقاطعی بوجود می آید که مرکز زلزله را مشخص می نماید.
برای اندازه گیری عمق کانون زلزله اختلاف زمان رسیدن فازهای موج P را که مسیرهای مختلفی دردرون طی کرده اند مورد استفاده قرار می دهند. بنابراین با اندازه گیری فاصله زمانی رسیدن دو فاز زلزله و با دانستن تغییرات سرعت نسبت به عمق، عمق کانون زلزله قابل محاسبه است. این روش در زلزله های عمیق دقیق تر است.
یادداشت سردبیر : با تشکر فراوان از محمد مهدی منصوری زاده از اعضای فعال سایت که این مطلب را برای ما ارسال کرده اند.
