علت زلزله چیست؟
درون زمین چه می گذرد؟
این که علت زلزله چیست سوالی است که ذهن بشر را به طور مدیدی درگیر خود کرده است. مدتها پیش، انبوهی بزرگ از مواد، توده ای به نام زمین را شکل دادند. مقدار زیادی گرما بواسطه این همجوشی تولید شد و به آرامی و با خنک شدن زمین، مواد سنگین تر و فشرده تر به سمت مرکز حرکت کردند و مواد سبک تر به سمت بالا رفتند. زمین از چهاربخش هسته داخلی، هسته خارجی، جبه و پوسته تشکیل شده است که عمق هریک به ترتیب برابر با 1290، 2200، 2900 و 5 تا40 کیلومتر می باشد. شکل 1 این لایه ها را نشان می دهد.
شکل 1 درون زمین
هسته داخلی جامد و از مواد با چگالی بالا شکل یافته است.(مانند نیکل و آهن) این در حالی است که پوسته از مواد سبکی چون بازالتها و گرانیتها شکل یافته است. هسته خارجی مایع و جبه خمیری شکل و قابل جریان است. دما درون هسته 2500 درجه سانتیگراد، فشار 4 میلیون اتمسفر و چگالی 13.5 گرم بر سانتیمتر مکعب است. این در تضاد با دمای 25 درجه سانتیگراد، فشار 1 اتمسفری و چگالی 1.5 گرم بر سانتیمتر مکعب پوسته زمین است.
جریانات درون زمین
جریانات همرفت درون جبه ویسکوس زمین به وجود می آیند. این جریانات به علت گرادیان های شدید حرارتی و فشاری بین هسته و پوسته بوجود می آیند. انرژی این جریانات ناشی از فروپاشی بی وقفه عناصر رادیواکتیو موجود در سنگهای درون زمین است. این جریانات همرفتی سبب چرخش اجرام درون زمین می شود. گدازه های داغ از زمین بیرون می آیند و سنگهای سرد به درون زمین فرو می روند. توده جذب شده تحت دما و فشار بالا به صورت ناگهانی ذوب شده و به بخشی از جبه بدل می شود تا زمانی دیگر از جایی سر برآورد. بسیاری از این جریانات محلی در مناطق مختلف زیر سطح زمین رخ می دهد. این امر موجب حرکت قسمتهای مختلفی از زمین در جهات متفاوت می شود. علت زلزله را می توان در مجموعه عوامل بالا جستجو نمود.
شکل 2 جریانات همرفتی محلی در جبه
جریانات همرفتی مواد درون جبه سبب لغزش پوسته و بخشهایی از جبه بر روی هسته مذاب بیرونی زمین می شوند. این لغزش توده زمین در قسمتهایی به نام صفحات تکتونیکی رخ می دهد. سطح زمین شامل هفت صفحه اصلی تکتونیکی و تعدادی صفحه تکتونیکی کوچکتر فرعی است.(شکل3)
شکل 3 صفحات تکتونیکی اصلی بر روی سطح زمین
این صفحات در جهات مختلف و با سرعت های متفاوتی نسبت به یکدیگر حرکت می کنند. گاهی اوقات، صفحه جلو آهسته تر از صفحه پشت حرکت میکند. درنتیجه با هم برخورد کرده و کوه ها شکل می گیرند. از سوی دیگر، گاهی اوقات دو صفحه از یکدیگر فاصله میگیرند. در نتیجه دره ها ایجاد شکل میگیرند. در مورد دیگر، دو صفحه در کنار یکدیگر و در جهت مخالف هم حرکت می کنند. این سه نوع حرکت زمین همگرایی، واگرایی و حرکت به موازات مرزهای یکدیگر هستند. (convergent, divergent and transform) (شکل 4).
شکل 4 انواع مختلف مرزهای درون صفحه ای
مرز همگرا (مانند هیمالیا) دارای یک ویژگی است که گاهی اوقات هیچ یک از صفحات برخورد کننده فرو نمیروند. حرکت نسبی این صفحات در سراسر زمین متفاوت است. به طور متوسط از حدود چند تا 10 سانتیمتر در سال جابه جا می شوند.
زلزله
حال به پاسخ این سوال می رسیم. علت زلزله چیست؟ سنگها از مواد الاستیک ساخته شده اند. بنابراین انرژی کرنشی الاستیک به خاطر تغییر شکل های صفحات تکتونیک غول پیکر زمین در آنها ذخیره می شود. سنگها شامل مواد بسیار شکننده نیز هستند. بنابراین، هنگامی که تنش سنگها در امتداد یک منطقه ضعیف در پوسته زمین به حد نهایی خود می رسد، حرکتی ناگهانی به خاطر شکست سنگها رخ می دهد. (شکل5) یعنی نقاط روبه روی یکدیگر در گسل به طور ناگهانی روی یکدیگر سر می خورند. این اتفاق با ترک خوردن سنگها در اثر جابجایی روی میدهد. در نتیجه، انرژی کرنشی الاستیک ذخیره شده در سنگها به طور ناگهانی آزاد میشود.
شکل5 جمع شدگی الاستیک انرژی و شکست ترد
به عنوان مثال انرژی آزاد شده ناشی از زلزله بم در سال 2003 حدود 28 برابر یا بیشتر از بمب اتمی رها شده در هیروشیما در سال 1945 بود. لغزش ناگهانی در گسل ها سبب بوجود آمدن زلزله می شود. انرژی زیاد رها شده ناشی از زلزله سبب بوجود آمدن امواج لرزه ای درون و بر روی سطح زمین می شوند. پس از اتمام زلزله پروسه تجمیع دوباره کرنش های لرزه ای رها شده ناشی از زلزله دوباره آغاز می شود. (شکل6)
شکل 6 تئوری الاستیک برگشتی
دانشمندان زمین شناسی این پدیده را به نام تئوری الاستیک بازگشتی(Elastic Rebound Theory) می شناسند.
انواع زلزله و گسلها
بیشتر زمین لرزه ها در سراسر جهان در امتداد مرزهای صفحات تکتونیکی رخ می دهند. به این زمین لرزه ها زلزله های بین صفحه ای گویند.(علت زلزله سال 1897 آسام) تعدادی از زمین لرزه ها نیز در داخل صفحات تکتونیکی به دور از مرز صفحات رخ می دهند. (علت زلزله 1993 لاتور) به این زمین لرزه ها زلزله های درون صفحه ای میگویند. در هر دو نوع زلزله، لغزش تولید شده در گسل در طول زلزله در امتداد دو جهت عمودی و افقی است. به ترتیب به اینها لغزش موربDip Slip و امتداد لغزیStrike Slip می گویند.
شکل 7 انواع گسلها
علاقمندان می توانند برای کسب اطلاعات بیشتر و دقیقتر در مورد زمین لرزه ها به پایگاه آژانس زمین شناسی آمریکا USGS مراجعه فرمایند.