زمین لرزه
زمین لرزه پدیده‌ی طبیعی است که در جهت به تعادل رسیدن پوسته‌ی زمین به وقوع می‌پیوندد.
زمین لرزه توام با شکستگی و یا جابجایی لایه‌های زمین است که این عمل همراه با تولید امواج لرزه‌ای است. از مشخصات مهم این امواج، سرعت بالای آن یعنی ۳ تا ۴ کیلومتر بر ثانیه است.
از این رو، اگر در محله شکستگی‌ها یا در اطراف آنها بنایی احداث شود، آن سازه، بر اثر عبور امواج زمین لرزه آسیب خواهد دید. مگر آنکه اصول فنی ساختمان‌سازی را رعایت کرده باشند. دانش اندک بشر و بی‌توجهی به ویژگی‌های زمین از یک‌سو و نامناسب بودن مصالح ساختمانی و عدم رعایت اصول مهندسی در ساخت و سازها از سوی دیگر سبب شد تا زمین‌لرزه به عنوان یکی از مخرب‌ترین پدیده‌های طبیعی قلمداد شود که به حقوق آن توام با خسارت جانی و مالی فراوان است. در حالی که زمین لرزه بخشی از نظم و قانون حاکم بر خلقت است که خداوند بزرگ آفریده است.
مطالعه‌ی زمین لرزه‌ها و بررسی ویژگی‌های امواج زمین‌لرزه و چگونگی کمک گرفتن از انواع زمین لرزه‌های طبیعی و مصنوعی، در محدوده‌ی دانش لرزه‌شناسی قرار می‌گیرد. دانش لرزه شناسی در شناخت ساختمان داخلی زمین کمک زیادی به ما کرده است.
منشاء زمین لرزه
بیشتر زمین لرزه‌های دنیا در حاشیه‌ی ورقه‌های سنگ کره رخ می‌دهند.
در این مناطق نیروهایی که عموماً در نتیجه‌ی حرکت و جابجایی ورقه‌های سنگ کره به وجود می‌آیند، مجموعه‌ی سنگی یک ناحیه را تحت تأثیر قرار می‌دهند. مجموعه‌ی سنگی، ابتدا کمی تغییر شکل می‌دهد و انرژی حاصل از این نیروها را در خود ذخیره می‌کند تا این که مقدار این انرژی‌ها از آستانه‌ی مقاومت سنگ تجاوز کند و سنگ‌ها شکسته شوند (شکل ۱).
در این مواقع انرژی ذخیره شده در سنگ‌ها، به صورت مازاد می‌شود و به اطراف حرکت می‌کند با رسیدن به سطح زمین سبب لرزش و تخریب بناها، ریزش کوه‌ها، ایجاد ترک های عمیق، امواج بزرگ در دریاها و پدیده‌های مختلف دیگر می‌شود.
شکل ۱
همه‌ی زمین لرزه‌ها بر اثر شکستن سنگ‌ها ایجاد نمی‌شوند، بلکه تعدادی از آنها در محل شکستگی‌های قدیمی اتفاق می‌افتند. در این مناطق، با ازدیاد نیروهای وارده، حرکاتی در امتداد شکستگی‌ها و گسل‌های قدیمی به وجود می‌آید که ضمن آزاد کردن انرژی سبب می‌شود که گسل‌ها وضعیت جدید به خود بگیرند. به همین دلیل است که برخی مناطق زلزله خیز، لازم است گسل‌های فعال منطقه دقیقاً مشخص شود و تاریخچه‌ی فعالیت آنها در گذشته، مورد بررسی قرار گیرد (شکل ۲).
باید توجه داشت که در یک زمین لرزه، تمام طول گسل جابه‌جا نمی‌شود. در یک زمان ممکن است بخشی از آن جابجا شود و بخش‌های دیگر مقاومت کند. در ضمن، زمین لرزه معمولاً به صورت یک شکست منفرد و ساده‌‌ی سنگ به وجود نمی‌آید، در هر زمین لرزه باید از گروه لرزه‌ها صحبت کرد. ابتدا تعدادی زمین لرزه‌ی خفیف اتفاق می‌افتد که به آنها پیش لرزه گویند. سپس حرکت و زمین لرزه‌ی اصلی به وقوع می‌پیوندد و پس از آن حرکات و زمین لرزه‌های خفیف متعادل کننده صورت می‌گیرد که به آنها پس لرزه گویند.
شکل ۲- در لحظه وقوع زلزله، انرژی زیادی در محل کانون آزاد می‌شود.
فکر کنید
چرا گاهی پس لرزه‌ها، با وجود اینکه قدرت زمین لرزه‌های خفیفی محسوب می‌شوند با خرابی و تلفات همراه‌اند؟
کانون و مرکز تهیه زمین لرزه
با وجود این که امواج زمین لرزه در صفحه گسترده تولید می‌شوند، ولی برای سهولت مطالعه، خاستگاه امواج زمین لرزه را در یک نقطه فرض میکنند و آن را کانون می نامند (شکل ۲).
کانون اغلب زمین‌لرزه‌ها در اعماق و کمتر از ۷۰ کیلومتر قرار دارد، اما کانون تعدادی از آنها هم در اعماق زیاد واقع است که هیچ یک، از ۷۰۰ کیلومتر تجاوز نمی‌کند. زمین لرزه‌ها را از نظر کانون می‌توان به سه گروه تقسیم کرد:
– زمین لرزه‌های کم عمق (عمق کانون کمتر از ۷۰ کیلومتر)
– زمین‌لرزه‌های با عمق متوسط (عمقی کانون بین ۷۰ تا ۳۰۰ کیلومتر)
– زمین لرزه‌های عمیق (عمق کانون بیش از ۳۰۰ کیلومتر)
تفسیر کنید
کانون زمین لرزه‌های عمیق را در منطقه‌ای واقع در ساحل آمریکای جنوبی را به صورت زیر به دست آورده‌اند شما این یافته را چگونه تفسیر می‌کنید؟ 
کانون‌ها 🌑
نقطه‌ای در روی زمین که مستقیماً در بالای کانون واقع باشد و امواج حاصل از زمین لرزه زودتر از بقیه‌ی نقاط به آن جا می رسند، مرکز سطحی و به طور ساده مرکز بیرونی زمین لرزه می نامند (شکل ۲).
ثبت امواج زمین لرزه
امواج حاصل از زمین لرزه توسط دستگاهی موسوم به لرزه نگار که در ایستگاه‌های لرزه‌شناسی کار گذاشته شده‌اند، ثبت می‌شود. به هنگام برخورد امواج زمین لرزه با لرزه‌نگار، قسمتی از دستگاه تقریباً ثابت می‌ماند و بقیه‌ی قسمتهای آن که در ارتباط مستقیم با زمین‌اند، مرتعش می‌شوند. بدین وسیله امواج روی کاغذ، فیلم یا نوار مغناطیسی ثبت می‌شوند (شکل ۳).
در یک ایستگاه لرزه‌شناسی حداقل سه دستگاه لرزه نگار وجود دارد، که یکی ارتعاشات قائم و دوتای دیگر ارتعاشات افقی (شمالی – جنوبی و شرقی – غربی را ثبت می کنند) مشخصات یک زمین لرزه مانند مرکز سطحی، زمان وقوع و عمق کانون را می‌توان با یافته های حاصل از چند ایستگاه لرز شناسی محاسبه کرد.
شکل ۳- دو نوع لرزه‌نگار عمودى و افقى. اساس کار این دو نوع دستگاه را شرح دهید. تفاوت و شباهت کار آنها در چیست؟
امواج زمین لرزه
امواج حاصل از یک زمین لرزه گوناگون‌اند. این امواج ممکن است از نظر سرعت، دامنه، طول موج و دوره تناوب با یکدیگر متفاوت باشند.
امواج زمین لرزه را با توجه به اینکه از داخل یا سطح زمین عبور میکنند به دو دسته امواج درونی و امواج سطحی تقسیم‌بندی میکنند. امواج درونی (انواع P, S صفحه ۲۳) در کانون زمین لرزه ایجاد و در درون زمین منتشر می گردند، ولی امواج سطحی بر اثر برخورد امواج درونی با فصل مشترک لایه‌ها و نیز در سطح زمین تولید می‌شوند.
امواج سطحی، شکل‌های گوناگونی دارند، ولی متداول‌ترین آنها، امواج لاو (Love waves) و امواج ریلی (Rayleigh waves) هستند.
امواج لاو، حرکتی کم و بیش شبیه امواج S دارند، با این تفاوت که ذرات ماده به موازات سطح زمین جابجا می شوند و هیچگونه جابجای قائم ندارند (شکل ۴-ج).
چهار نوع حرکت امواج زمین لرزه که فراوانى آنها در سطح زمین، نسبت به انواع دیگر زیادتر است.
امواج ریلی مانند حرکات امواج دریا ذرات را در یک مدار دایره‌ای به ارتعاش در می‌آورند (شکل ۴-د). البته در امواج ریلی، جهت حرکت دایره‌ای مخالف جهت حرکت امواج دریا است. عمق نفوذ و تأثیر امواج ریلی مثل امواج آب دریا محدود است و از سطح به عمق، رفته رفته کاهش پیدا می‌کند.
به طور کلی امواج سطحی سرعت کمتری از امواج درونی دارند، ضمناً در امواج سطحی سرعت امواج لاو از سرعت امواج ریلی بیشتر است.
شدت و بزرگی زمین لرزه
تا قبل از استفاده از دستگاه‌های لرزه‌نگار، زمین لرزه‌ها را به وسیله‌ی آثار مخرب شان ارزیابی کردند. در این شیوه می‌توان، پس از وقوع هر زمین لرزه نقشی تهیه کرد که در آن نقاطی را که خسارت یکسان دیده اند به وسیله‌ی خطوطی به هم وصل کرد. به این ترتیب، منحنی‌هایی به دست می‌آیند که به آن منحنی‌های هم‌لرزه می‌گویند. مسلماً در این نقشه، محلی با حداکثر خسارات مشخص خواهد شد که همان مرکز سطحی زمین لرزه است و هر قدر از این مرکز دور شویم، آثار خرابی کمتر می‌شود. به این ترتیب، مقیاسی از میزان خرابی به دست می‌آید. این مقیاس را شدت (Intensity) زمین لرزه می‌گویند که دارای ۱۲ درجه است. چون شدت یک زمین لرزه در نقاط مختلف با اعداد مختلف نشان داده می‌شود، باید هنگام بیان شدت یک زمین لرزه اسم محل نیز قید شود.
بزرگی (magnitude) زمین لرزه را بر اساس داده‌هایی که از دستگاه‌های لرزه‌نگار به دست می‌آورند تعیین میکنند. بزرگی زمین لرزه به مقدار انرژی که از کانون زمین لرزه آزاد می‌شود وابسته است. هر قدر انرژی آزاد شده توسط یک زمین لرزه زیادتر باشد، ارتعاشات ناشی از آن شدیدتر و دامنه نوسانات امواج آن بزرگتر خواهد بود.
طبق تعریف، واحد بزرگی زمین لرزه ریشتر است و آن لگاریتم بزرگ‌ترین دامنه‌ی (بر حسب میکرون) است که در فاصله‌ی چند صد کیلومتری از مرکز زمین لرزه توسط دستگاه لرزه‌نگار استاندارد ثبت شده باشد. با اینکه دامنه‌ی انواع زمین لرزه با دور شدن از کانون زمین لرزه کاهش می‌یابد ولی وقتی زمین لرزه‌ی مهمی در یک نقطه از کره‌ی زمین رخ دهد بزرگی محاسبه شده در ایستگاه‌های مختلف عددی یکسان است؛ زیرا دانشمندان لرزه‌شناس با استفاده از رو‌ش‌هایی می‌توانند بزرگی زمین لرزه را در هر نقطه که اتفاق افتاده باشد به صورت یکسان محاسبه کنند.
چنان که در بالا اشاره شد بزرگی زمین لرزه را با مقیاس ریشتر (دانشمندی که اولین بار آن را به کار برد) بیان می کنند. در این مقیاس اگر دامنه‌ی موج ۱۰ برابر بزرگتر شود یک درجه در مقیاس ریشتر افزوده می‌شود. بزرگی زمین لرزه‌ها را معمولاً با یک عدد صحیح و یک رقم اعشاری نشان می‌دهند. مثلاً بزرگی زمین لرزه‌ای که در سال ۱۳۶۹ در رودبار اتفاق افتاد ۴/۷ درجه در مقیاس ریشتر بود.
تعیین محل زمین لرزه
با داشتن اختلاف زمان رسیدن امواج P و S به دستگاه لرزه نگار، پیدا کردن مرکز سطحی زمین لرزه آسان است. برای این کار اختلاف زمان مزبور را در هر ایستگاه با منحنی ۱-۴ مقایسه و به این ترتیب، فاصله‌ی میان ایستگاه لرزه نگاری و مرکز سطحی زمین لرزه را مشخص میکنند. سپس به مرکز ایستگاه لرزه‌نگاری و به شعاع فاصله‌ی به دست آمده دایره‌ای رسم می کنیم. همین کار را برای حداقل ۲ ایستگاه لرزه‌نگاری دیگر انجام می دهیم. محل تلاقی سه دایره، همان مرکز سطحی زمین است.
منحنی ۱- تعیین محل مرکز سطحى یک زمین لرزه، فاصلۀ زمانى میان امواج مختلف رسیده به ایستگاه را با جداول و منحنی‌هایى که در مورد سرعت عبور این امواج وجود دارد مقایسه میکنند.
فکر کنید
چگونگی پیدا کردن مرکز سطحی زمین لرزه را از روی شکل مقابل توضیح دهید.
– اگر فقط از یک لرزه‌نگار استفاده کنیم چه مشکلى در تعیین مرکز سطحى زمین لرزه پیش مى‌آید؟ دو لرزه‌نگار چه اشکالى دارد؟ 
خرابى‌هاى حاصل از زمین‌لرزه
سالیانه بیش از ۱۵۰/۰۰۰ زمین لرزه در نقاط مختلف دنیا به وقوع مى‌پیوندد، اما تعداد معدودى از آنها اثرات تخریبى وسیع دارند و بسیارى چنان خفیف‌اند که فقط دستگاه‌هاى حساس لرزه‌نگار مى‌توانند وقوعشان را ثبت کنند. میزان خرابى‌هاى زمین لرزه بستگى به مقدار انرژى آزاد شده، شکل ساختمان، نوع مصالح به کارگرفته شده، دانش افراد سازنده و نوع زمین زیر ساختمان‌ها دارد.
تحقیق کنید
کدام مصالح ساختمانى و چه شکل‌هایى از ساختمان در برابر زمین لرزه مقاومت بیشترى دارند؟
پس از وقوع یک زمین لرزه‌ی مخرب، چه خطراتى جان افراد سالم را تهدید مى‌کند؟
آیا فعالیت‌هاى بشرى هم ممکن است زمین لرزه ایجاد کند؟
زمین لرزه در کشور ما
با توجه به شکل ۱۵ مشخص مى‌شود که اغلب زمین لرزه‌هاى کره‌ی زمین در نواحى مشخصى که به مناطق لرزه‌خیز یا کمربندهاى زمین لرزه معروف‌اند روى مى‌دهند. مهمترین این کمربندها عبارت‌انداز حاشیه‌هاى اقیانوس آرام و کمربند آلپ ــ هیمالیا که بر کوه‌هاى جوان کره‌ی زمین مانند آلپ، البرز، زاگرس و هیمالیا منطبق‌اند.
جدول ۱- پاره‌ای از زمین لرزه‌هاى ایران در طی سال‌های ۱۲۸۸ تا ۱۳۹۲ با بزرگى ۷ درجه و بالاتر در مقیاس ریشتر
شکل ۵ـ خطر زمین‌لرزه در قسمت‌هاى مختلف ایران (اقتباس از نقشه تهیه شده از وزارت مسکن و شهرسازی)
کشور ما روی کمربند فعال زمین‌لرزه‌ی آلپ – هیمالیا قرار گرفته است و هر چند مدت یک بار زمین لرزه‌ی ویران کننده‌ای در یکی از نقاط آن روی می‌دهد (جدول ۱). با توجه به شکل ۵ تمام قسمتهای ایران از توان زلزله‌خیزی یکسانی برخوردار نبوده بلکه برخی قسمت‌ها کم خطر‌تر و برخی دیگر از توان زلزله‌خیزی بیشتری برخوردار می‌باشند.
بیشتر بدانید
قبل از وقوع چه باید کرد!
– امکان خطر آتش‌سوزی را، از طریق سیم‌های برق فرسوده، ارتباطات، نشت لوله‌های گاز و وسایل گازسوز، بررسی کنید.
– محل کلید و شیره اصلی برق، گاز و آب را پیدا کنید.
– وسایل سنگین را در طبقات پایین قفسه‌ها بگذارید و قفسه‌ها را به دیوار متصل کنید.
– سنگین و افتادنی را مهار کنید.
– وسایل شکستنی از قبیل ظروف شیشه‌ای و چینی را در طبقات بالای کمد و قفسه‌ها نگذارید.
– لامپ‌ها و لوسترهای سقفی را محکم کنید.
– محل‌های امن خانه، مدرسه یا محل کار خود را پیدا کنید.
– همواره وسایل مورد نیاز مانند چراغ قوه و وسایل کمک‌های اولیه را در دسترس قرار دهیم.
هنگام وقوع چه باید کرد؟
– در خارج از ساختمان هستید، همانجا بمانید. اگر داخل ساختمان هم هستید، همانجا بمانید. بیشتر آسیب‌دیدگی‌ها مربوط به رفت و آمد افراد در زمان وقوع زمین لرزه است.
– اگر داخل ساختمان از دید به زیرا یک میز محکم، چارچوب در، محل‌های دارای سقف کم وسعت، یا کنار دیوارهای داخلی پناه بگیرید. از پنجره دور شوید. از شمع، کبریت و هرچه که شعله دارد، استفاده نکنید.
– در ساختمان‌های چند طبقه، به طرف درهای خارج هجوم نبرید؛ زیرا ممکن است راه پله‌ها پر از افراد، یا شکسته باشند، آسانسور هم استفاده نکنید.
– در بیرون از ساختمان، از پل‌ها، سیم‌های برق، ساختمان‌ها و دیوارها دور شوید.
– اگر داخل اتومبیل هستید، از پل ها و ساختمان‌ها فاصله بگیرید و فوراً متوقف شوید.
بعد از وقوع چه باید کرد؟
– مراقب پس لرزه‌ها باشید.
– دنبال زخمی‌ها بگردید. افرادی را که زخم شدید دارند، زیاد حرکت ندهید، مگر آنکه در خطر آسیب دیدگی‌های بعدی باشند.
– رادیو را باز کنید و به پیام‌ها و راهنمایی‌های عمل کنید.
– اگر بوی گاز می‌آید، پنجره‌ها را باز کنید و شیر اصلی گاز را ببندید. نشت گاز را به مقامات مربوطه گزارش بدهید. در صورت آسیب‌دیدگی سیم‌های برق، کلید اصلی برق را از محل کنتور خاموش کنید.
– اگر لوله‌های آب صدمه دیده‌اند، شیر اصلی یا آب را ببندید.
– لوله‌های فاضلاب را کنترل کنید، با احتیاط به دودکش‌ها نزدیک شوید و آنها را از فاصله‌ی دور کنترل کنید.
– به سیم‌های برق افتاده دست نزنید. حتی به اشیای هم که با این سیم‌ها تماس دارند، دست نزنید.
– داروها و مواد زیان آور پخش شده را فوراً کنید.
– از ساختمان‌های آسیب دیده دور شوید؛ زیرا ممکن است پس لرزه‌ها سبب فروریختن آنها شوند.
چیزهای لازمی که باید همیشه در دسترس باشند:
– رادیو و چراغ دستی با باتری‌های اضافی
– پلکان سبک برای ساختمان‌های چند طبقه
– جعبه کمک‌های اولیه با داروها و مواد ضروری و کتاب کمک‌های اولیه
– دستگاه خاموش کننده آتش و ظرف پر از آب
– آچار قابل تنظیم، کبریت، در بازکن قوطی و پول نقد
– غذاهای کنسرو شده و خشک برای مصرف یک هفته‌ی اعضای خانواده
– شماره تلفن پلیس، آتش‌نشانی و اورژانس
– اجاق گاز قابل حمل (پیک‌نیک)
مهمترین علت‌های آسیب دیدگی در زمین لرزه
– فرو ریختن ساختمان
– شیشه‌ی پنجره‌های شکسته و در حال افتادن
– قطعات اثاثیه در حال افتادن
– آتش‌سوزی به علت شکستن لوله‌های گاز و یا اتصال سیم‌های برق
– بی‌آب ماندن به علت شکستن لوله‌های آب
– سیم‌های برق افتاده بر روی زمین
