مرکز دانلود خلاصه کتاب و جزوات دانشگاهی

علل وقوعزلزله
شناخت و مطالعه عللوقوع زلزله از اساسی ترین مسائل مهندسی زلزله به شمار می آید. البته در حال حاضرتحولات (مکانیزم) اساسی در داخل زمین که باعث وقوع زلزلهمی گردد، هنوز به طور کامل روشن نشده است و نظریه های مختلفی پیشنهاد شده که دربعضی حالات متناقض یکدیگر می باشند. طی چند سال گذشته معلوم شده است که علل وقوعزلزله ارتباط نزدیکی به تحولات تکتونیک کلی زمین دارد که مداوما" رشته کوه ها و درههای اقیانوسی را در سطح زمین ایجاد می کنند. توسعه نظریه تکتونیک صفحه ای مقدارقابل ملاحظه ای درک بشر را برای شناخت وقوع زلزله زیاد کرده است.
جهش عظیم تکنولوژی در نیمه دوم قرن حاضر در راه دست یابی به فضا و قعراقیانوسها و بویژه روشهای اقیانوس نگاری و گمانه زنی در کف اقیانوسها چنان دروازهدانشی بر آگاهی بسیاری از مسائل گشود که امکان ارائه شواهد فیزیکی و تجربی قابل لمسدر مورد حرکت قاره ای بصورت شالوده ای جهت بیان بسیاری از پدیده های طبیعی و زمینشناسی فراهم گردید. پس از انجام اولین مسافرت به دور کره زمین و تهیه نقشه هایاولیه سطح آن و سواحل قاره ها در قرون پانزدهم و شانزدهم، شباهت عجیب بین سواحلغربی آفریقا و سواحل شرقی آمریکای جنوبی و تطبیق و جفت شدن سواحل آنها مطرحگردید.
در اوایلقرن بیستم منشاء نیروهای کوه زائی برای کوه های جوان زمین و تطبیق کوه های جوان دوطرف اقیانوس اطلس دلایلی برای حرکت قاره ها و نظریه جابجایی آنها عنوان گردید. تحقیق پیرامون تغییرات هواشناسی در دوران های گذشته توسط آلفردونگر سبب گردید کهبلاخره وی اولین فردی باشد که توانست موضوع یکی بودن قاره ها در ابتدا و آنها طیسالیان دراز را مطرح و پیگیری نماید.

در فاصله زمانی بین دو جنگ جهانی،نوآوری و ایده های فراوانی از طرف دانشمندان مختلف در خهت قبول و اثبات حرکت قارهها ابراز گردید و بعضی از آنها مانند روش تعیین نسبی عمر مواد توسط عناصررادیواکتیو، مطالعه در مغناطیس سنگها و مطالعات فسیلی شواهد غیر قابل انکاری را درجهت قبول این نظریه در اختیار گذارد که عملیات اقیانوس نگاری در اواسط قرن حاضر وچگونگی شکل و گسترش کف اقیانوسها آنرا تکمیل گردانید. گسترش کف اقیانوسها بدان معنیاست که کف آنها بطور مداوم در طول یک شکاف باریک به دو طرف کشیده می شود. موادآتشفشانی (بازالت روان) از لایه گوشته بالا آمده، شکافمزبور را پر می کند و مداوما" پوسته اقیانوسی جدید ایجاد می کند. ایجاد سطوح جدیدطبیعتا" یا با انبساط قابل توجه پوسته زمین همراه است، و یا اینکه سطح زمین به هماننسبتی که در جایی ایجاد می شود، در جای دیگر از بین می رود. شواهد کافی بیانگر اینموضوع است که زمین در طول تقریبا" 200 میلیون سال گذشته بیش از دو درصد انبساط پیدانکرده است از این رو به طور کلی یک حرکت سطحی باید وجود داشته باشد که مناطق ایجادو انهدام سطح را به یکدیگر مرتبط سازد.
بطور کلی پوسته رویزمین از تعدادی صفحه شش صفحه بزرگ و تعدادی صفحه کوچککهدر کنار هم قرار گرفته و دریاها و خشکی ها را بر روی خود دارند، تشکیل می شود. حرارت داخل زمین عامل مهم ایجاد حرکات این صفحات می باشد. این حرکات دائما" وجوددارند و مانند قطعات یخ روی اقیانوسی منجمد به یکدیگر برخورد می کنند و فشار واردمی آورند. مطالعه و بررسی حرکات این صفحات در اصطلاح به تکتونیک صفحه ای (زمین ساخت) موسوم است. در جائیکه صفحات از یکدیگر دور می شوند،شکاف ایجاد می شود و عکس العمل زمین به این طریق است که فورا" قسمتی از مواد خمیری (لاواها) داخل خود را به این محل روانه می دارد. قسمتی ازاین لاواها از ترک بیرون می زند و بسرعت سرد و سخت می گردد و مقداری دیگر در داخلشکاف باقی مانده و بتدریج صفحات را از این شکافها به اطراف میراند.
این خطوط دور شونده به اسم لبه های سازنده صفحات (مرزهای واگرا) مشهور می باشند و بعنوان نمونه شکاف وسطاقیانوس اطلس از این خطوط است. در لبه های دیگر، صفحات ممکن است تصادم کرده و بهپوسته زمین فشار آورند و کوه های جدید بوجود آیند (نظیر صفحهایران و عربستان که سلسله کوه های زاگرس را ایجاد کرده است) و یا اینکه صفحهکف اقیانوسی که دارای وزن مخصوص نسبتا" زیاد است، به زیر صفحه قاره ای که همان قشرمرکب از گرانیت و دارای وزن مخصوص کمتری است، فرو رود و به جلو بخزد. در نتیجهنیروی عظیمی صفحه کف اقیانوسی را در زیر صفحه قاره ای به جلو می راند. صفحه کفاقیانوسی که سرد و دارای وزن مخصوص بیشتری است، بتدریج عمیق تر و به داخل گوشتهخزیده و فرو می رود و به اعماق گرمتر می رسد و در داخل گوشته گرم هضم میگردد.

این همان فصل مشترک هایی است (لبه های قاره ای) که در آن محل، فعل و انفعالات آتشفشانیو زلزله ها بطور کلی دارای فعالیت های تکتونیکی شدید می باشد. این لبه ها را لبههای خراب کننده (مرزهای همگرا) می نامند (مانند ساحل غربی آمریکای جنوبی و اقیانوس آرام). به این ترتیبرشد پوسته در وسط اقیانوسها با انهدام آنها در لبه های دیگر تقریبا" موازنه میگردد.
طبق شواهد موجود، بیشتر زلزله های شدید در لبه هایفرو رونده پوسته یعنی در جائیکه حرکت انتقال پوسته رو به داخل انجام می گیرد، اتفاقمی افتد. در لبه سازنده پوسته یعنی در محل شکاف وسط برآمدگی میان اقیانوس هم زلزلههای خفیفی بوقوع می پیوندد. باید متذکر شد که ممکن است صفحاتی از پوسته زمین وجودداشته باشند که نه تنها از یکدیگر دور نمی شوند، بلکه بهم فشار نیز وارد نمی آورندو تنها در یک جهت جانبی دارای حرکت و لغزش می باشند که در این نوع مرزها نه پوستهجدید ایجاد شده و نه پوسته ای منهدم می گردد. به عنوان نمونه ای از این مرزها، حدمشترک صفحات آمریکای شمالی و اقیانوس آرام شمالی را می توان نامبرد.

نواحی که زمین لرزه ها در آنجا رخمی دهند، از نظر شرایط زمین شناسی بطور قابل ملاحظه ای با یکدیگر اختلاف دارند وشامل نواحی قاره ای قدیم و سرزمین های جدید آتشفشانی می باشد. بنابراین وقوع زمینلرزه الزاما" علت واحد و مشابهی ندارد. در آزاد شدن انرژی، گسل های اصلی شامل مرزصفحات پوسته ها، لغزش جدیدی پیدا می کنند و یا گسل های جدیدی در خود صفحات بوجود میآید. معمولا" زمانیکه جابجایی در یک گسل اصلی در مرز بین صفحات پوسته ای انجام میگیرد، انرژی آزاد شده بزرگ خواهد بود. در مقابل، در جابجایی گسل هایی که مرز بینپوسته ای را تشکیل می دهند، تا اعماق زیادی به سمت پایین گسترش دارند و بنابراینمنشاء زمین لرزه ها می تواند در پایین ترین قسمت های پوسته یا بالاترین بخش هایگوشته باشد. در مقابل زلزله هایی که به علت لغزش در گسل های موضعی فرعی رخ می دهند،عموما" دارای کانون هایی در عمق کم پوسته هستند.
وقتی شدتحرکات تکتونیکی و سرعت ذخیره انرژی زیاد باشد، فعالیت های زمین لرزه ای قابل توجهیبوقوع می پیوندد. زمان بین وقوع زلزله ها در رابطه با ظرفیت صفحات پوسته ای برایذخیره انرژی تغییر شکل، متفاوت است. در صورتیکه قابلیت صفحات پوسته ای برای ذخیرهانرژی تغییرشکل زیاد باشد، میزان لغزش احتمالی بعدی گسل بزرگ خواهد بود و باعثافزایش شدت زلزله حاصل خواهد گردید. برعکس وقتی قابلیت صفحات پوسته ای برای ذخیرهانرژی تغییرشکل کم باشد، ممکن است لغزش های جزئی پوسته ای در گسل رخ دهد که درنتیجه مقدار لغزش در زمان وقوع زلزله و به دنبال آن شدت زمین لرزه کوچک خواهد بود. زلزله های شدید معمولا" با اختلاف زمانی طولانی در یک منطقه فعال رخ می دهند و اغلبدر این فاصله زمانی زلزله ای رخ نمی دهد در حالیکه در حالت دوم زلزله هایی با شدتکم یا متوسط مکررا" رخ می دهند. اصولا" در ناحیه ای که حرکات تکتونیکی فعال وجودداشته باشد، تکرار وقوع زلزله ها در هر حال زیاد است و احتمال وقوع زلزله های شدیدبیشتر می باشد.
معمولا" بیش از 95 درصد علل وقوع زلزله هامربوط به حرکات تکتونیکی صفحه ای است ولی عوامل دیگر نظیر آتشفشان ها، فرو ریختنغارهای عظیم زیرزمینی و لغزش زمین که همگی آنها نیز در هر حال تابع حرکات صفحاتپوسته زمین است، می توانند در ایجاد زمین لرزه ها نقش داشته باشند. زلزله های کوچکاغلب از فوران کوه های آتشفشانی، ریزش معادن و غارهای عظیم زیرزمینی، انفجار، حبسآب در پشت سدها، استخراج نفت از مخازن و غیره رخ می دهند. این زمین لرزه ها ممکناست باعث تخریب قابل توجه در سطح محدودی گردند ولی نواحی وسیع و گسترده فقط در اثرتکتونیکی زلزله ها مرتعش می شوند.

حرکات تعادلی زمین می تواند عاملزلزله هایی باشد که در برخی نقاط پایدار زمین روی می دهد. در این مناطق بخشی ازپوسته با حرکات خیلی آهسته بطور قائم بالا یا پایین می رود. این حرکات برای ایجادتعادل وزنی پوسته در زیر قاره ها انجام می گیرد. زلزله های کانادا و کرانه هایدریای بالتیک را می توان با اینگونه جنبشها توجیه نمود.
همانطوریکه ذکر شد، فرو ریختن سقف حفره ها و غارهای زیرزمینی و شکستگی آنها،عامل ایجاد برخی از زلزله ها است که در توده های آهکی بوجود می آیند. تعداد اینگونهزلزله ها خیلی کم بوده و عمق کانونی آنها سطحی می باشد. جزر و مد دریاها واقیانوسها در اثر ماه و خورشید هم در تسریع فعالیت های لرزشی مؤثر است، بخصوص درمواقع هلال و بدر این اثرات تشدید می گردد.
تغییرات جوی وریزش باران های شدید نیز بویژه از این جهت که سطوح گسلی را لغزنده تر می کند، باشروع زمین لرزه ها ارتباط پیدا می کند. وقوع زمین لرزه ها گاهی با صداهایی شبیه رعدیا وزش باد توأم است و گاهی نیز با جرقه یا لکه های نور همراه می باشد. البته عللاین پدیده ها هنوز بدرستی شناخته نشده ولی ممکن است به علت متصاعد شدن گازهای قابلاشتعال و التهاب آنها در هنگام وقوع باشد. البته نباید ساخته های خود بشر نظیر سدهارا در ایجاد زمین لرزه فراموش نمود که مثال روشن آن وقوع زلزله های شدید در هند دراثر ساختن سد کوئینا می باشد که نیروهای عظیم هیدرواستاتیکی ناشی از آب پشت سد،باعث بهم خوردن تعادل کوه ها و زمین های اطراف شده بود.

کشف درون زمین

لرزه نگار با ثبت حرکت نا محسوس زمین لرزه های دوردست، ما را قادر می سازد تا درون زمین را ببینیم و ماهیت آن را با همان یقینی تعیین کنیم که اگر تونلی در میان آن تعبیه می کردیم ممکن می شد.(آر. دی. اولدهام)

در دوران قبل از توسعه دستگاه لرزه نگار فقط ویژیگی های فیزیکی سنگ های سطحی و اندازه و شکل زمین با درستی قابل شناخت بود.و زمانی می توانستند به پاسخ پرسش های خود در زمینه درون زمین دست یابند که امواج زمین لرزه ای را اندازه گیری کنند.

امواج زمین لرزه درون زمین

دوران امروزی ثبت لرزه شناختی زمین لرزه های دوردست در سال 1887 توسط ای.فون.پاشویتز آغاز شد، وی اعلام کرد که حرکتهای زمین به شکل امواج توسط پاندول های ظریف افقی ثبت شده اند.تا سال 1900اولدهام اعلام کرد که لرزه نگارها می توانند هر دو موج Sو Pثبت کنند. که حضور این دو موج اساس روشن ساختن ژرفای زمین بود.اگر زمین را به عنوان یک عدسی شیشه ای کروی عظیم در نظر بگیریم امواج زمین لرزه در حال گذر شبیه پرتوهای نوری هستند که از میان عدسی می شکنند. ساده ترین راه آن است که مسافت میان منبع زمین لرزه و لرزه نگار ثبت کننده برحسب مسافت زاویه ای روبه روی کمان در مرکز زمین رسم می شود.بنابراین فاصله ایستگاه های لرزه نگاری در دو نقطه متقابل از 0 تا 180 درجه تغییر می کند.نخستین پیروزی بزرگ استفاده از پرتو ایکس بود. اولدهام زمان های گذر امواج PوS را در امتداد مسیرهای پرتوی آنها در برابر فاصله زاویه ای رسم کرد و دریافت که می توان امواج Sرا به عنوان ورودی تا حد.د 110درجه کمان به بیرون دنبال کرد. و این گونه این تغییر را توجیه کرد که آنها به درون یک هسته مرکزی نفوذ می کنند.

چند سال بعد بنوگوتبرگ ژرفای مرز هسته جداگانه را در حدود 2900کیلومتر تثبیت کرد و دریافت که امواج P را می توان حدود 105درجه در درون زمین دنبال کرد.و پس از آن انرژی ضعیف می شود.

سرعت هر دو موج لرزه ای با افزایش ژرفا از سطح زمین فزونی می یابد. که باعث خم شدن مسیرهای امواج لرزه ای می شود و به سمت پایین شیب پیدا می کنند و به سمت سطح زمین شکسته می شوند. در این نقطه سطحی دوباره به سمت پایین بازتابیده می شوند و مرحله مشابه دیگری را ایجاد می کنند.هر زمان که یک موج P یا یک موج S به سطح زمین یا به مرزی میان دو نوع سنگ در درون زمین برخورد می کند ،امواج بازتابیده و شکسته لرزه ای به طور کلی دو نوع خواهد داشت. این گونه شاخه ای شدن انواع موج گروه های امواج لرزه ای را که از میان زمین عبور می کند به میزان زیادی پیچیده می کند.

چگونه لرزه نگاشت ها را بفهميم

لرزه نگاشت چيزی بيش از يک مجموعه خطهای موجی به نظر نمی رسد،اما با استفاده از اين خطها، يک لرزه شناس ميتواند

محل درون مرکز بزرگی ويژگی های منبع يک زمين لرزه را تعيين کند..

به طور کلی لرزه نگاشت ها امواج سطحی و درونی را نشان می دهند..

چگونه يک زمين لرزه را مکان يابی کنيم

وظيفه ی منحصر به فرد لرزه شناس پيدا کردن محل زمين لرزه است در زمانی اين وظيفه تنها با تعيين

قدرت لرزش زمين با استفاده از گزارش های واکنش انسان ها انجام می شد.

با استاده از اين شدت ها، محل و گستره منبع تششع موج را می توانستند به طور تقريبی تعيين کنند.

امروزه ، محل بخش بزرگی از زمين لرزه ها را از زمان رسيدن امواج P از کانون يک لرزه نگار تعيين می کنند.

آرايه ی لرزه نگار ها- تلسکوپ مدرن زمين لرزه

امروز در برخی از مناطق لرزه اي تفکيک های مؤثری از حرکات زمين لرزه از لرزه نگار ها- به نام آرايه ی لرزه نگار ها-

به دست می آيد که با يک مبنای زمانی مشترک به يکديگر متصل هستند. اين طرح، شبيه استفاده از گروه ها ی تلسکوپی است که اخترشناسان برای پويش آسمان به کار می برند.

آرايه های لرزه نگار ها ی حرکت شديد، همچنين اين بينش را می دهند که شدت زمين لرزه با تغييرات پيهای خاکی و سنگی تغيير می کند...

موضوع:

علل وقوع زمین لرزه

سال تحصیلی 89-88