زمین لرزه چگونه روی می‌دهد؟

زمین لرزه چگونه روی می‌دهد؟

زمین لرزه زمانی اتفاق می‌افتد که دو بلوک از زمین بطور ناگهانی بر روی یکدیگر می‌لغزند. سطحی که این دو بلوک بر روی هم می‌لغزند گسل یا صفحه گسل (fault plane) نام دارد. نقطه‌ای در زیرسطح زمین که زمین لرزه از آنجا آغاز می‌شود کانون زمین لرزه یا hypocenter نام دارد. نقطه‌ای درست بالای کانون زمین‌لرزه بر سطح زمین، مرکز زمین‌لرزه (epicenter) نامیده می‌شود.

 گاهی اوقات یک زمین‌لرزه دارای پیش لرزه‌هایی نیز هست که از اندازه کوچکتری برخوردارند. دانشمندان قادر نیستند قبل از روی دادن لرزه اصلی که بزرگترین اندازه را دارد، زمان وقوع آن را پیش بینی کنند. پس از رویدادن لرزه اصلی که بزرگتر نیز هست، پس لرزه‌ها از راه می‌رسند. پس لرزه‌ها ممکن است هفته‌ها، ماهها و حتی سالها پس از زمین‌لرزه اصلی تکرار شوند!

علت بروز زمین لرزه چیست؟

کره زمین دارای چهار لایه اصلی است: هسته داخلی، هسته خارجی، جبه (mantle) و پوسته (crust). پوسته و سطح بالایی جبه، لایه نازک روی سطح زمین را می‌سازند. اما این پوسته یکپارچه نیست و از تکه‌های پازل مانند متعددی ساخته شده است. این تکه‌ها به آرامی حرکت می‌کنند و از کنار هم لغزیده یا بر روی هم می‌غلتند. این تکه‌های پوسته زمین صفحات تکتونیکی نامیده می‌شود. مرزهای این صفحات گسل‌های متعددی را می‌سازند و بیشتر زمین‌لرزه‌های دنیا در این گسلها روی می‌دهند. از آنجایی که لبه‌های این گسلها ناهموار هستند، برخی اوقات در هم گیر می‌کنند در حالی که بقیه صفحه در حال حرکت است. بالاخره زمانی که یک صفحه به اندازه کافی از صفحه درگیر خود دور شد، لبه های گیرکرده در هم در محل یکی از گسلها بطور ناگهانی از هم جدا شده و زمین لرزه رخ می‌دهد.

 

چرا در هنگام رویداد زمین لرزه سطح زمین تکان می‌خورد؟

در زمانی که لبه‌های گسل به هم چسبیده‌ و بقیه صفحه تکتونیکی در حال حرکت است، انرژی که معمولا باعث لغزیدن بلوک‌ها در کنار هم می‌شود در لبه‌های گیر کرده انباشته می‌شود. وقتیکه این انرژی بالاخره بر مقاومت اصطکاکی لبه‌های گیر کرده گسل فایق آمده و آنها را از هم جدا کند، تمام این انرژی آزاد می‌شود. انرژی مزبور از محل گسل به تمامی جهات به شکل امواج لرزه منتشر می‌شود که شکلی شبیه امواج آب دارند. امواج لرزه‌ای باحرکت از درون زمین آنرا به اهتزار در می‌آورند. وقتی این امواج به سطح زمین می‌رسند، زمین و تمامی اشیای موجود بر آن را می‌لرزانند، از جمله ساختمانها که منبع اصلی ایجاد خطر برای انسانها هستند.

زمین لرزه‌ چگونه ثبت می‌شود؟

زمین لرزه توسط ابزاری به نام لرزه‌نگار (Seismograph) ثبت می‌شود. این ابزار دارای پایه‌ای است که به محکمی به زمین وصل می‌شود. یک وزنه سنگین که آزادانه تاب می‌خورد بخش اصلی این ابزار است. وقتی زمین لرزه باعث تکان خوردن زمین می‌شود، پایه لرزه نگار نیز تکان می خورد لیکن وزنه آویزان ثابت می ماند. در عوض رشته یا فنری که وزنه از ان آویزان است تمامی جنبش را بخود جذب می‌کند. این تفاوت حرکت توسط قلمی متصل به وزنه روی یک نوار کاغذ چرخان ثبت می‌شود.

دانشمندان اندازه زمین لرزه را چگونه می‌سنجند؟

اندازه یک زمین لرزه به اندازه گسل و میزان لغزش صفحات تکتونیکی روی گسل بستگی دارد اما این کمیت ها چیزی نیستند که توسط دانشمندان اندازه‌گیری می‌شوند زیرا گسلها کیلومترها در زیر سطح زمین قرار دارند. دانشمندان از لرزه‌های ثبت شده توسط لرزه نگارها در سطح زمین برای تعیین بزرگی یک زمین لرزه استفاده می‌کنند.

چارلز ریشتر از دانشگاه تکنولوژی کالیفرنیا در سال 1935 ابزاری ریاضی برای مقایسه اندازه زمین لرزه ها ابداع کرد. بزرگی زمین لرزه در مقیاس ریشتر از روی دامنه امواج ثبت شده توسط لرزه نگار محاسبه می شود. برایتغییرات موجود در فاصل میان لرزه نگارهای مختلف و مرکز زمین لرزه نیز تنظیماتی انجام می‌شود. در مقیاس ریشتر بزرگی زمین لرزه از مقیاس ریشتر استفاده می کند و افزایش هر عددد در این مقیاس به معنی ده برابر شدن دامنه لرزه هاست. میزان انرژی آزاد شده نیز با هر عدد افزایش در مقیاس ریشتر حدود 31 برابر بیشتر می‌شود. بنابراین میزان تکانهای احساس شده توسط زلزله 6 ریشتری ده برابر بیشتر از زلزله 5 ریشتری است. در زیر اندازه زمین لرزه ها و آثار ناشی از آنها با یکدیگر مقایسه شده است:

0 تا 1.9 ریشتر: تنها توسط لرزه نگارها احساس می‌شود.

2 تا 2.9 ریشتر: اشیای آویزان تکان می‌خورند.

3 تا 3.9 ریشتر: قابل مقایسه با لرزش ناشی از عبور کامیون

4 تا 4.9 ریشتر: شیشه ها ممکن است بشکنند و اشیای آویخته فروافتند.

5 تا 5.9 ریشتر: اثاثیه حرکت کرده و تکه های گچ از دیوارها می‌افتند.

6 تا 6.9 ریشتر: ساختمانهای مستحکم آسیب دیده و ساختمانهای ضعیف صدمه شدید می‌بینند.

7 تا 7.9 ریشتر: ساختمانها از پی خود جدا و جابجا می شوند، زمین ترک برداشته و لوله‌های زیرزمینی می‌شکنند.

8 تا 8.9 ریشتر: پلها خراب شده و ساختمانهای اندکی سالم می‌مانند.

9 و بیشتر: تخریب کامل، امواج زمین لرزه که در زمین حرکت می کنند با چشم غیرمسلح قابل دیدن هستند.

برای درک میزان انرژی آزاد شده در کانون زمین لرزه کافی است به این نکته توجه کنیم که انرژی آزاد شده در یک زلزله 5 ریشتری در کانون زمین لرزه معادل انفجار 20 میلیون کیلوگرم تی ان تی است. در حالی که انرژی ناشی از یک زلزله 7 ریشتری معادل انرژی حاصل از انفجار 20 میلیارد کیلوگرم تی ان تی است که با انفجار همزمان 30 هزار بمب اتمی کوچک برابری می‌کند!

در تالیف این مقاله از منابع زیر استفاده شده است:

http://www.sms-tsunami-warning.com/pages/richter-scale#.Wj1bATSYNdg

https://earthquake.usgs.gov/learn/kids/eqscience.php