همه چیز درباره زلزله و علل وقوع آن

زمین‌لرزه یا زلزله، لرزش و جنبش زمین است که به علت آزاد شدن انرژی ناشی از گسیختگی سریع در گسل‌های پوسته زمین در مدتی کوتاه روی می‌دهد. محلی که منشا زلزله است و انرژی از آنجا خارج می‌شود را کانون ژرفی و نقطه بالای کانون در سطح زمین رامرکز سطحی زلزله می‌گویند.

پیش از وقوع زمین لرزه اصلی معمولا زلزله‌های نسبتا خفیف‌تری در منطقه روی می‌دهد که به پیش‌لرزه معروفند. به لرزش‌های بعدی زمین‌لرزه نیز پس‌لرزه می‌گویند که با شدت کمتر و با فاصله زمانی گوناگون میان چند دقیقه تا چند ماه رخ می‌دهند. زمین‌لرزه به سه صورت عمودی، افقی و موجی به وقوع می‌پیوندد که نوع آخر از شایع‌ترین آن‌هاست. 

زمین لرزه نتیجه رهایی ناگهانی انرژی از داخل پوسته زمین است که امواج ارتعاشی را ایجاد می‌کند. زمین لرزه‌ها توسط دستگاه زلزله سنج یا لرزه نگار ثبت می‌شوند. مقدار بزرگی یک زلزله (ریشتر) طبق قرارداد گزارش می‌شود که بیان کننده انرژی آزاد شده می‌باشد. زلزله‌های کوچکتر از شدت ۳ اغلب غیر محسوس و بزرگتر از ۷ خسارت‌های جدی را به بار می‌آورند.

 

 

شدت لرزه با روش اصلاح شده مرکالی اندازه‌گیری می‌شود که مبین آثار زلزله بر روی زمین است و مقیاس آن ۱ تا ۱۴ می‌باشد. در نزدیکی سطح زمین، زلزله به صورت ارتعاش یا گاهی جابجایی زمین نمایان می‌شود. زمانی که مرکز زمین‌لرزه در داخل دریا باشد، در صورت تغییر شکل زیاد و سریع بستر دریا باعث ایجاد سونامی می‌شود که معمولا در زلزله‌های بسیار شدید اتفاق می‌افتد.

ارتعاشات زمین همین‌طور ریزش کوه و گاهی فعالیت‌های آتشفشانی را موجب می‌شود. در حالت کلی کلمه زمین لرزه هر نوع ارتعاشی را در بر می‌گیرد؛ چه ارتعاش طبیعی چه مصنوعی توسط انسان که موجب ایجاد امواج ارتعاشی می‌شود.

زمین لرزه‌ها اغلب نتیجه حرکت گسل‌ها هستند و همین‌طور فعالیت‌های آتشفشانی، ریزش کوه‌ها، انفجار معدن‌ها و آزمایش‌های هسته‌ای. نقطه آغازین شکاف لرزه را کانون می‌نامند. مرکز زمین‌لرزه نقطه‌ای است در راستای عمودی کانون و در سطح زمین.

 

ریشه واژه زلزله

 

 

زلزله واژه‌ای از ریشه عربی زلزل به معنی لرزش است. در گذشته زلزله را بومهن می‌نامیدند که برگرفته از بوم‌ مثنه مرکب است. بوم (زمین) و مثنه (حرکت) به معنی حرکت زمین است. در سال‌های اخیر و با وقوع پدیده فرونشست، احتمال رخداد زلزله در کشورمان افزایش یافته است.

 

توصیه‌های لازم هنگام وقوع زلزله

• یکی از کارهای مهم آن است که خود را آماده کنیم تا در صورت وقوع زلزله، بدانیم باید چه کار کنیم. آماده بودن و دانستن این‌که موقع زلزله چه کاری باید انجام داد، می‌تواند در صورت وقوع زلزله بعدی جان بسیاری از افراد را نجات دهد.
• قبل از هر چیز آرامش خود را حفظ کنید. ترس و وحشت، سرعت عمل و صحت رفتار شما را کاهش می‌دهد. پس با اعتماد به نفس به سرعت نکات ایمنی را انجام دهید.
• دوره متوسط یک زمین لرزه زیر ۳۰ ثانیه است اما برای زلزله‌های شدیدتر این زمان می‌تواند به چند دقیقه نیز برسد.
• به محض احساس وقوع زلزله، در صورت امکان، اگر ساختمانی یک طبقه است و نزدیک در خروجی هستید به سرعت از آن خارج شوید و به فضای باز بروید.
• در صورتی که در ساختمان اداری چندین طبقه یا در مدرسه هستید هر چه زودتر به زیر میز تحریر پناه ببرید. به طرف راه‌های خروجی هجوم نبرید؛ چرا که ممکن است همه همین تصمیم را داشته باشند و پلکان‌ها شکسته و یا با جمعیت مسدود شده باشند.
• سعی کنید زیر یک میز پناه بگیرید. زیر میز محل مناسبی برای پناهگیری است. در کلاس مدرسه زیر میز تحریر خود پناه ببرید.
• اگر به میز دسترسی ندارید به کنار دیواری بروید و به آن بچسبید.
• اگر خارج از ساختمان هستید از نزدیک شدن به ساختمان‌های بلند، دیوارها و دیگر اشیایی که ممکن است فرو بریزد اجتناب کنید.
• اگر داخل ساختمان هستید؛ مواظب افتادن آجر، لوستر و سایر وسایلی که ممکن است بلغزند و یا واژگون شوند باشید. از پنجره‌ها و آئینه‌ها فاصله بگیرید در صورت احساس خطر به زیر میز، تختخواب، میان چار چوب‌های محکم در و یا به گوشه‌ای دور از پنجره‌ها پناه ببرید.

 

 

• محل امنی در داخل ساختمان انتخاب کرده و تا پایان لرزه‌ها در آنجا پناه بگیرید.
• قبل از اتمام لرزه‌ها سعی نکنید از محل خارج شوید.
• سعی کنید تا وقتی تکان‌ها رفع نشده سر جای خود بمانید. سپس در کمال خونسردی و نظم محل را ترک کنید.

 

زلزله‌های طبیعی

 

 

زلزله‌های تکتونیکی در هر جای زمین که در آن انرژی کرنشی کشسانی به میزان کافی برای گسترش شکستگی در امتداد صفحه گسل ذخیره شده باشد، رخ خواهند داد.

در مرزهای صفحه‌های پوسته زمین که بزرگترین صفحه‌های گسل روی زمین را ایجاد می‌کنند، صفحات کنار یکدیگر حرکت یکنواخت و (aseismically) خواهند داشت اگر هیچ بی‌نظمی یا ناهمواری در امتداد مرزهای آنها که باعث افزایش مقاومت اصطکاکی می‌شود، وجود نداشته باشد، بیشتر مرزها دارای این ناهمواری‌ها هستند و این منجر به رفتار چوب – لغزشی (stick-slip behavior) می‌شود.

هنگامی که مرزهای صفحه قفل شده باشد، ادامه حرکت نسبی بین صفحات منجر به افزایش تنش و در نتیجه افزایش انرژی انباشته شده در توده‌های نزدیک سطح گسل می‌شود. این افزایش ادامه می‌یابد تا زمانی که تنش افزایش یافته به اندازه‌ای کافی برسد و از طریق شکستن ناهمواری‌ها، ناگهان از بخش قفل شده گسل اجازه لغزش بیابد و انرژی ذخیره شده را آزاد کند.

این انرژی به صورت امواج لرزه‌ای آزاد شده و تابیده شدن گرمای اصطکاکی سطح گسل و شکستن سنگ آزاد می‌شود که در نتیجه باعث ایجاد زلزله می‌شود. این روند تدریجی ساخت تنش و کرنش که موجب شکست ناگهانی و تولید زلزله است به عنوان نگره‌ی بازگشت کشسان  (elastic rebound theory)خوانده می‌شود.

تخمین زده می‌شود که تنها ۱۰ درصد یا کمتر از کل انرژی زلزله به صورت انرژی لرزه‌ای آزاد می‌شود. بیشترین بخش انرژی زلزله صرف شکستگی سنگ‌ها یا تبدیل به حرارت تولید شده توسط اصطکاک می‌شود. بنابراین زمین لرزه انرژی کرنشی نهفته‌ی کشسانی زمین نزدیک گسل را کاهش می‌دهد و درجه حرارت آن را افزایش می‌دهد. اگرچه این تغییرات نسبت به جریان همرفت و رسانایی گرمای خارج شده از اعماق زمین ناچیز است.

 

انواع گسل زلزله

سه نوع عمده از گسل وجود دارد که ممکن است موجب زلزله بشوند: نرمال، معکوس (محوری) و ضربه‌ای-لغزشی. گسل‌های نرمال و معکوس نمونه‌هایی از شیب – لغزش هستند که در آنجابه جایی در امتداد گسل در جهت شیب و حرکت بر روی آنها شامل مؤلّفه عمودی می‌شود.

گسل نرمال عمدتا در حوزه‌هایی رخ می‌دهد که پوسته مانند مرز واگرادر حال تمدید شدن است. گسل معکوس در مناطقی که پوسته مانند مرز همگرا در حال کوتاه شدن است رخ می‌دهد. گسل‌های ضربه‌ای – لغزشی ساختمان‌های شیب داری دارند که دو طرف گسل به صورت افقی در کنار یکدیگر می‌لغزند.

مرزهای تبدیلی نوع خاصی از گسل ضربه‌ای – لغزشی هستند. زلزله‌های بسیاری ناشی از جنبش در گسل‌هایی هستند که شامل هر دو نوع شیب – لغزش و ضربه‌ای- لغزشی است، این لغزش به عنوان مورب شناخته شده‌ است.

 

زمین لرزه‌های دور از مرزهای صفحه‌ها

از آنجایی که مرزهای صفحه‌ها در درون سنگ کره قاره‌ها رخ می‌دهد، تغییر شکل در منطقه‌ای بسیار بزرگ‌تر از مرز صفحه پخش شده‌است. مانند تبدیل قاره‌ای گسل سان آندریاس، بسیاری از زمین لرزه‌ها به دور از مرز صفحه رخ می‌دهند و به گونه‌های توسعه یافته در منطقه وسیع‌تری از تغییر شکل ناشی از نامنظمی در رابطه با گسل ردیابی هستند (به عنوان مثال منطقه “بزرگ خم”).

زلزله نورتریج با جنبش در رانش کوه درون چنین منطقه‌ای در ارتباط بود. مثال دیگر مرز صفحه همگرا و به‌شدت مایل بین پلیت عربی و اوراسیا است که بخشی از شمال غربی کوه‌های زاگرس می‌باشد. تغییر شکل در ارتباط با مرز این صفحه به پوسته تقریبا خالص که جنبش‌های عمود بر مرز در منطقه وسیعی در جنوب غربی و حرکات تقریبا خالص ضربه‌ای – لغزشی در امتداد گسل‌های اصلی نزدیک به مرز واقعی صفحه‌ها تقسیم می‌شود.

این توسط مکانیسم کانونی زمین لرزه نشان داده‌ است. همه صفحات تکتونیکی میدان تنش داخلی ناشی از تعاملات خود با صفحات مجاور و بارگیری و یا تخلیه رسوبی دارند به عنوان مثال deglaciation) ) این تنش‌ها ممکن است برای ایجاد شکست در امتداد گسل صفحه‌های موجود کافی باشند و زلزله‌های میان صفحه‌ای را ظاهر کنند.

 

کانون کم عمق و کانون عمیق زلزله

اکثر زلزله تکتونیکی در حلقه آتش در عمقی کمتر از ده‌ها کیلومتر ناشی می‌شوند. زلزله‌های درعمق کمتر از ۷۰ کیلومتر به عنوان زمین لرزه‌ها ی کانون-کم عمق طبقه‌بندی می‌شوند. در حالی که با فاصله کانونی بین ۷۰ و ۳۰۰ کیلومتر معمولا “کانون-میانی” یا “زلزله متوسط عمق” نامیده می‌شوند.

در مناطق فرو رانش، جایی که پوسته اقیانوسی مسن‌تر و سردتر در بشقاب تکتونیکی دیگر می‌رود، زلزله‌ها ممکن است در عمق بسیار بیشتری (در محدوده ۳۰۰ تا ۷۰۰ کیلومتر) رخ دهند. این نواحی مرتعش فعال همراه با فرو رانش به عنوان مناطق (Wadati – Benioff) شناخته شده‌ است.

کانون-عمیق زلزله‌ها در عمق زیاد می‌باشند که در آن ناحیه سنگ کره با توجه به درجه حرارت بالا و فشار دیگر شکننده نیست. مکانیسم احتمالی برای نسل کانون-عمیق زلزله‌ها ناشی از الوین تحت تغییر فاز به ساختار صلبی است.

 

زلزله‌ها و فعالیت‌های آتشفشانی

بعضی از زلزله‌ها در مناطق آتشفشانی رخ می‌دهند. آن‌ها توسط حرکت ماگما در آتشفشان‌ها ایجاد می‌شوند. چنین زلزله‌هایی می‌توانند به عنوان هشدار دهنده‌ای زود هنگام فوران آتشفشانی را خبر دهند؛ مانند زلزله‌ها در طول فوران کوه سنت هلن در ۱۹۸۰.

زیاد شدن زلزله‌ها در اطراف یک آتشفشان فعال می‌تواند به عنوان نشانه‌ای برای قریب‌الوقوع بودن فعالیت آتشفشانی باشد. زیاد شدن فعالیت لرزه‌ای قبل از فوران یک آتشفشان می‌تواند توسط زلزله نگارها و دستگاه‌های شیب‌سنج  (tiltimeters)ثبت شوند.

خوشه‌های زلزله

بیشتر زلزله‌ها از لحاظ مکان و زمان به یکدیگر مربوط هستند. بیشتر خوشه‌های زلزله شامل لرزش‌های کوچکی هستند که یا به میزان کم خسارت وارد می‌کند یا خسارتی ندارد، اما تئوری وجود دارد که زلزله می‌تواند در یک الگوی منظم تکرار شود.

پس لرزه

پس لرزه زلزله‌ای است که پس از زلزله اصلی،(mainshock)  رخ می‌دهد. پس لرزه در منطقه همان شوک اصلی است اما همیشه از لحاظ قدرت کوچکتر است. اگر پس لرزه بزرگ‌تر از شوک اصلی باشد، پس لرزه به عنوان شوک اصلی و شوک اولیه اصلی به عنوان foreshock نام‌گذاری می‌شود. پس لرزه‌ها زمانی به وجود می‌آیند که پوسته در اطراف صفحه گسل جا به جا شده با اثرات شوک اصلی تطبیق داده می‌شود.

ازدحام زلزله‌ها

ازدحام زلزله، سلسله‌ای از زمین لرزه‌هاست که در منطقه‌ای خاص در مدت زمان کوتاهی اتفاق می‌افتند. آنها با زلزله‌هایی که به دنبال آن‌ها مجموعه‌ای از پس لرزه‌هاست متفاوتند با توجه به این واقعیت که هیچ‌کدام از تک زمین لرزه‌ها در دنباله شوک اصلی نیست، بنابراین هیچ‌یک از قدرت قابل توجهی بالاتر از دیگران ندارد. نمونه‌ای از ازدحام زلزله، فعالیت پارک ملی یلو استون(Yellowstone) در سال ۲۰۰۴ می‌باشد.

طوفان زلزله

گاهی اوقات یک سری از زمین لرزه‌ها به صورت طوفان زلزله رخ می‌دهد، که در آن زلزله به گسل پرخوشه ضربه می‌زند، که باعث لرزش و یا توزیع مجدّد تنش از زلزله قبلی ارسال شده، می‌شود. مشابه پس لرزه‌ها اما در بخش‌های مجاور گسل، این طوفان‌ها طی سالیان اتفاق می‌افتد؛ همراه با برخی زلزله‌ها‌یی که به اندازه زلزله‌های اولیه مخربند. چنین الگویی در دنباله زلزله‌ها در گسل شمال آناتولی در ترکیه در قرن ۲۰ مشاهده شد و برای خوشه‌های غیرعادی قدیمی از زلزله بزرگ درخاور میانه استنباط شد.

حجم و تعداد دفعات وقوع

حدود ۵۰۰،۰۰۰ زمین لرزه در هر سال وجود دارد که از این تعداد ۱۰۰،۰۰۰ تا می‌تواند احساس می‌شود. زمین لرزه کوچک به طور مداوم در سراسر جهان در مناطقی مانند کالیفرنیا و آلاسکا،ایالات متحده همچنین در گواتمالا، شیلی، پرو، اندونزی، ایران، پاکستان، آزورس در پرتغال، ترکیه، نیوزیلند، یونان، ایتالیا و ژاپن رخ می‌دهد، اما زلزله می‌تواند، تقریباً در هر نقطه‌ای رخ دهد، از جمله نیویورک، لندن و استرالیا.

زمین لرزه بزرگتر کمتر اتفاق می‌افتد، رابطه به صورت نمایی است؛ برای مثال، تقریباً ده برابر از زلزله‌های بزرگتر از شدت ۴ در یک دوره زمانی خاص نسبت به زلزله‌های بزرگتر از شدت ۵ رخ می‌دهد. در (لرزه خیزی کم) انگلستان، به عنوان مثال، محاسبه شده‌ است که عود به طور متوسط عبارتند از: زلزله ۳٫۷ — ۴٫۶ در هر سال، زلزله ۴٫۷ — ۵٫۵ هر ۱۰ سال، و زلزله ۵٫۶ یا بالاتر در هر ۱۰۰ سال است.

این نمونه‌ای از قانون گوتنبرگ – ریشتر است. تعداد ایستگاه‌های لرزه‌ای از حدود ۳۵۰ در سال ۱۹۳۱ امروزه به هزارها از افزایش یافته‌ است. در نهایت تعداد بیشتری زمین لرزه نسبت به گذشته منتشر می‌شود، اما این به دلیل بهبود ابزار اندازه‌گیری است، نه به دلیل افزایش تعداد زمین لرزه‌ها.

 (USGS)تخمین می‌زند که از سال ۱۹۰۰ تا به حال به طور متوسط ۱۸ زلزله بزرگ (قدر ۷٫۰-۷٫۹) و یک زلزله خیلی بزرگ (قدر ۸٫۰ و یا بیشتر) در هر سال وجود داشته‌است و این نسبت تقریباً ثابت بوده‌ است. در سال‌های اخیر تعداد زمین لرزه‌های بزرگ در هر سال کاهش یافته‌است. اگرچه این نتیجه نوسانات آماری است، نه از روند سیستماتیک. آمار دقیق بیشتر در اندازه و تعداد زلزله‌ها از (USGS) در دسترس است.

بسیاری از زمین لرزه‌های جهان (۹۰ ٪ و ۸۱ ٪ از بزرگترین) در طول ۰۰۰،۴۰ کیلومتر، منطقه نعل اسبی شکل به نام کمربند زمین لرزه سیرکم پاسیفیک (circum-Pacific seismic belt)، که همچنین به عنوان زنگ آتش اقیانوس آرام شناخته شده، اتفاق می‌افتند. که در اکثر نقاط با صفحه اقیانوس آرام هم‌مرز است.

زلزله‌های بزرگ تمایل دارند در طول مرز صفحه‌های دیگر نیز رخ دهند: مثلا در امتداد کوه‌های هیمالیا با رشد سریع شهرهای بزرگ مانند مکزیکوسیتی، توکیو و تهران، در مناطق پر خطر زمین لرزه، برخی از زلزله شناسان هشدار می‌دهند که ممکن است زلزله زندگی تا حداکثر ۳ میلیون نفر را بگیرد.

لرزه‌خیزی القا شده

در حالی که اکثر زمین‌لرزه‌ها توسط حرکت صفحات تکتونیکی زمین ایجاد می‌شود، فعالیت‌های انسانی نیز می‌تواند زمین‌لرزه تولید کند. چهار گونه فعالیت‌های اصلی در این پدیده مشارکت می‌کنند: احداث سدها و ساختمان‌های بزرگ، حفاری و تزریق مایع به داخل چاه، استخراج از معادن زغال سنگ و استخراج نفت. 

شاید بهترین نمونه شناخته شده زمین‌لرزه سال ۲۰۰۸ در استان سیچوان چین است. این لرزش منجر به ۲۲۷۶۹، نفر تلفات شد و نوزدهمین زمین‌لرزه مرگبار در تمام دوران‌ها بوده‌است. باور بر این است که سد زیپینگو  (Zipingpu) زیر فشار گسل ۱۶۵۰ فوت (۵۰۳ متر) نوسان یافته؛ این فشار احتمالا قدرت زمین‌لرزه را افزایش داده و سرعت حرکت گسل را شتاب بخشیده‌ است.

همچنین بزرگترین زمین لرزه‌ای که در تاریخ استرالیا روی داد، توسط بشر القا شده بود؛ از طریق استخراج از معادن زغال سنگ. شهر نیوکاسل بر بخش بزرگی از مناطق استخراج معادن زغال سنگ ساخته شده بود. زلزله از گسلی که به خاطر استخراج میلیون‌ها تن سنگ معدن ایجاد شده بود، تولید شد. 

در سال ۲۰۱۱ میلادی، وقوع تعداد ۱۱ زمین‌لرزه نامعمول در شهر یانگ استون در ایالت اوهایوی آمریکا باعث شد که پژوهشگران به این نتیجه برسند که فعالیت‌های اکتشاف گاز و تزریق مایع به درون لایه‌های زمین در آن منطقه باعث فشار بر لایه‌ها و عامل بروز زمین‌لرزه شده‌اند.

اندازه‌گیری شدت و محل زلزله

زلزله را می‌توان توسط لرزه نگار (seismometers) تا فواصل بسیار بزرگ ثبت کرد، چرا که امواج لرزه‌ای حتی از داخل زمین هم عبور می‌کنند. قدر مطلق اندازهٔ زلزله مطابق قرارداد توسط اعداد در مقیاس قدر گشتاور (که قبلا در مقیاس ریشتر، از قدر ۷ باعث آسیب جدی و بزرگ بیشتر مناطق گزارش شده) در حالی که احساس قدر با استفاده از مقیاس مرکالی گزارش می‌شود.

هر لرزش انواع امواج لرزه‌ای را تولید می‌کند که با سرعت‌های مختلف ازداخل سنگ عبور می‌کنند: امواج طولی P (امواج ضربه‌ای یا فشاری)، امواج عرضی S (هر دو امواج بدن) و امواج سطحی مختلف (امواج ریلی). سرعت انتشار امواج لرزه‌ای حاصل از محدوده تقریبی ۳ کیلومتر بر ثانیه تا ۱۳ کیلومتر بر ثانیه، بسته به تراکم و کشش از مقدار میانه تغییر می‌کند.

در داخل کره زمین امواج ضربه‌ای یا P بسیار سریعتر از امواج S حرکت می‌کنند. (تقریباً ۱٫۷: ۱). تفاوت در زمان سفر امواج از کانون به رصدخانه برای اندازه‌گیری فاصله‌ است و می‌تواند منابع لرزه و ساختار درون زمین را نشان دهد. همچنین عمق کانون (hypocenter) را می‌توان به طور تقریبی محاسبه کرد. قانون کلی: به طور متوسط، فاصله (کیلومتر) به زلزله برابر است با زمان (ثانیه) بین امواج P و .S انحراف خفیف به دلیل ناهمگن بودن لایه‌های زیر سطحی زمین است.

آثار زمین لرزه

برخی از آثار زلزله به شرح زیر است:

لرزاندن و گسیختگی زمین

لرزاندن و گسیختگی زمین اثرات اصلی ایجاد شده توسط زمین لرزه هستند، اساساً منجر به آسیب زیاد یا کم ساختمان‌ها و دیگر سازه‌های سفت و سخت می‌شود. شدت عوارض بستگی به ترکیب پیچیدهٔ بزرگی زلزله، فاصله از مرکز زلزله، شرایط زمین‌شناسی و geomorpholical محل دارد که باعث تقویت یا کاهش انتشار امواج می‌شود.

تکان زمین را باشتاب زمین اندازه‌گیری می‌کنند. ویژگی‌های خاص زمین‌شناسی، geomorphological  و geostructural محل می‌توانند میزان لرزش زمین را حتی در زلزله‌های کم شدت افزایش دهند. این اثر، سایت یا تقویت محلی نامیده شده‌ است. اصولاً به دلیل انتقال حرکت لرزه‌ای از خاک سخت به خاک سطحی نرم، تمرکز و ذخیرهٔ انرژی لرزه‌ای در کانون به علت نوعی تنظیم هندسی می‌باشد.

گسیختگی زمین در واقع شکستن آشکار و جا به جایی سطح کره زمین در طول گسل است که ممکن است در مورد زلزله بزرگ مترها باشد. گسیختگی زمین خطر بزرگی برای سازه‌های مهندسی بزرگ مانند سدها، پل‌ها و ایستگاه‌های قدرت هسته‌ای است. در نتیجه نیاز به نقشه برداری دقیق از گسل‌های موجود برای شناسایی هر گونه احتمال شکستن سطح زمین در طول مدت عمر سازه وجود دارد.

رانش زمین و بهمن

زلزله همراه با طوفان شدید، فعالیت آتشفشانی، برخورد موج ساحلی و آتش سوزی بزرگ، می‌تواند منجر به عدم ثبات شیب زمین و خطر بزرگی در زمین‌شناسی شود. خطر زمین‌لغزش حتی ممکن است در حالی که پرسنل اورژانس اقدام به نجات می‌کنند باقی بماند.

 

نمایی از زلزله ۱۹۰۶ سانفرانسیسکو که باعث آتش سوزی و مرگ بین ۷۰۰ تا ۳۰۰۰ نفر شده بود.

 

زلزله می‌تواند با صدمه زدن به قدرت برق یا خطوط گاز منجر به آتش سوزی شود. در صورت صدمه به شبکه آبرسانی و از دست دادن فشار، جلوگیری از گسترش آتش نیز ممکن است مشکل شود. برای مثال، مرگ و میر در زلزله ۱۹۰۶ سان فرانسیسکو بیشتر توسط آتش سوزی بود تا از زلزله.

روانگرایی خاک

روانگرایی خاک یا شبیه به مایع عملکردن خاک وقتی رخ می‌دهد که به خاطر تکان‌ها، دانه‌های مواد اشباع شده با آب (مانند شن و ماسه) به طور موقت استحکام خود را از دست داده و از شکل جامد به حالت روان تبدیل شوند. 

روانگرایی خاک می‌تواند ساختارهای سفت و سخت مانند ساختمان‌ها و پل‌ها را کج کند یا به ساختارهای فرو رونده تبدیل کند. برای مثال، در زلزله ۱۹۶۴ آلاسکا، روانگرایی خاک باعث شد ساختمان‌های بسیاری در زمین فرو روند و در نهایت به روی خود فرو بریزند.

سونامی

سونامی موج‌هایی با طول بلند، امواج طولانی مدت دریا هستند که توسط حرکت ناگهانی حجم زیادی از آب تولید می‌شوند. در اقیانوس فاصله بین فاکتورهای اوج موج می‌تواند ۱۰۰ کیلومتر فراتر و دوره‌های موج می‌تواند از پنج دقیقه تا یک ساعت متفاوت باشد.

چنین سونامی، ۶۰۰-۸۰۰ کیلومتر در ساعت، بسته به عمق آب حرکت می‌کند. امواج بزرگ تولید شده توسط زلزله یا زمین لغزش زیر دریایی می‌تواند در نزدیکی مناطق ساحلی در عرض چند دقیقه تاخت و تاز کند. سونامی همچنین می‌تواند هزاران کیلومتر در سراسر اقیانوس حرکت کند و ساعت‎ها بعد از زلزله‌ای که آن را تولید کرده، سواحل دور را تخریب کند.

در حالت عادی، زلزله فرورانش کمتر از قدر ۷٫۵ درمقیاس ریشتر، سونامی ایجاد نمی‌کند؛ هر چند برخی از این موارد ثبت شده‌ است. بیشتر سونامی‌های مخرب توسط زمین لرزه با بیشتر از بزرگی ۷٫۵ ریشتر ایجاد می‌شود.

سیل

سیل سرریز شدن هر مقدار آب است که به زمین می‌رسد. سیل معمولا هنگامی رخ می‌دهد که حجم آب داخل بستر، مثلا رودخانه و یا دریاچه، بیش از ظرفیت کل آن شود. در نتیجه مقداری آب جاری شود و در خارج از محیط طبیعی بستر قرار بگیرد. با این حال اگر سد آسیب ببیند، سیل اثرات ثانویه زلزله‌ است.

زلزله ممکن است موجب ریزش خاک کوه شود و جریان رودخانه را مسدود کند که علت سیل شود. زمین در زیر دریاچه Sarez در تاجیکستان در معرض خطر سیل عظیمی است اگر سد ناشی از ریزش تشکیل شده توسط زلزله، معروف به سد Usoi به هنگام زمین لرزه‌های آینده شکسته شود. پیش بینی می‌شود سیل می‌تواند بر زندگی حدود ۵ میلیون نفر تاثیر بگذارد.

نیروهای جزر

تحقیقات نشان داده‌ است ارتباط قوی بین نیروهای کشندی (جزرومدی) کوچک و لرزش‌های غیر آتشفشانی وجود دارد.

اثرات بشر

زلزله ممکن است منجر به بیماری، فقدان نیازهای اساسی، از دست دادن زندگی، حق بیمه بالاتر، صدمه به اموال عمومی، آسیب جاده و پل و فروپاشی (یا منجر به سقوط در آینده) ساختمان‌ها شود. زلزله همچنین می‌تواند فوران‌های آتشفشانی که سبب بروز مشکلات آتی هستند را ایجاد کند. به عنوان مثال صدمه قابل توجه به محصولات، همان‌طور که در سال معروف به “بدون تابستان” (۱۸۱۶) اتفاق افتاد.

زمین لرزه‌های ثبت شده بر پایه بزرگی

زمین لرزه‌های ثبت شده بر پایه بزرگی به این شرح می‌باشند:

رتبه	تاریخ	محل	بزرگی
۱	۲۲ مه ۱۹۶۰	والدیا – شیلی	۹.۵
۲	۲۷ مارس ۱۹۶۴	آلاسکا – ایالات متحده آمریکا	۹.۲
۳	۲۶ دسامبر ۲۰۰۴	سوماترا – اندونزی	۹.۱
۴	۴ نوامبر ۱۹۵۰	کامچاتکا – روسیه	۹
۵	۱۱ مارس ۲۰۱۱	توهوکو – ژاپن	۹

 

زلزله پیش از قرون میانه

از زمان آناکساگوراس فیلسوف یونانی در قرن ۵ پیش از میلاد تا قرن ۱۴ میلادی، زمین لرزه معمولا نسبت داده می‌شد به “هوا (بخار) در حفرات از زمین”. تالس (۶۲۵-۵۴۷ پیش از میلاد) تنها کسی است که به طور مستند معتقد بود که زمین لرزه توسط تنش میان زمین و آب تولید می‌شود. نظریه‌های دیگری هم وجود داشت؛ از جمله فیلسوف یونانی آناکساماین(۵۸۵-۵۲۶ پیش از میلاد) باورداشت که شیب قسمت کوتاه از خشکی و رطوبت فعالیت‌های لرزه‌ای را ناشی می‌شود. دموکریتوس (۴۶۰ – ۳۷۱ پیش از میلاد) به طور کلی آب را برای زلزله سرزنش می‌کرد. پلینی ارشد کلیسا زلزله را “رعد و برق زیر زمینی” نامید.

بزرگی زمین‌لرزه

بزرگی زمین‌لرزه را به صورت زیر تعریف می‌کنند:

بزرگی زلزله M برابر لگاریتم در پایه ده دامنه حداکثر (برحسب میکرون) حرکت A است که توسط لرزه‌سنج استاندارد وود اندرسون در فاصله صد کیلومتری از مرکز زلزله ثبت شده باشد.

M = Log(۱۰) A

همچنین جهت تعیین انرژی آزاد شده توسط هر زلزله رابطه‌ای توسط ریشتر–گوتنبرگ در سال ۱۹۵۶ ارائه گردید که میزان انرژی آزاد شده در کانون زلزله بر حسب ارگ (erg) و بزرگی آن “M” مشخص می‌نماید.

Log E =۱۱٫۴ + ۱٫۵ M

با یک محاسبه ساده می‌توان نشان داد که با افزایش یک درجه‌ای اندازه بزرگی زلزله، مقدار انرژی آزاد شده تقریباً ۳۲ برابر می‌گردد.

 

انواع زلزله

زلزله‌ها از دید جهت آزاد شدن انرژی به دو گونه افقی و عمودی تقسیم بندی می‌شوند. خرابی‌های عمده و وسیع معمولا بر اثر زلزله‌هایی از نوع افقی صورت می‌پذیرند. چرا که اغلب ابنیا در برابر بارهای عمودی مقاومت کافی دارند. براساس میزان خرابی به وجود آمده زلزله‌ها به ده درجه بر مبنای مرکالی تقسیم می‌گردند.

 

ثبت زلزله‌ها

به منظور ثبت زلزله‌ها از دستگاهی به نام لرزه سنج یا شتاب نگار استفاده می‌شود. داده‌های به دست آمده از این دستگاه یا به صورت یک سری از اعداد بیانگر شتاب است که به صورت (شتاب – زمان) دسته بندی شده‌اند و یا صرفا یک سری اعداد بیانگر شتاب زمین است. در این مورد اخیر در ابتدای داده‌ها اشاره می‌گردد که فاصله زمانی این داده‌ها چند ثانیه‌ است. داده‌های زلزله‌های ایران از سایت مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن قابل دریافت است.