زلزله چگونه رخ می دهد؟

با توجه به زلزله مرگباری که چند روز پیش در ایران و عراق روی داد، در زیر به هشت نکته درباره این بلای طبیعی اشاره می کنیم. به موجب زلزله هولناکی که روز یکشنبه در نزدیکی مرز ایران-عراق روی داد، حداقل ۴۵۰ نفر کشته شده و بیش از ۶۰۰۰ نفر مجروح شدند. این زلزله ۷٫۳ ریشتری قبل از ساعت ۱۰ در منطقه مرزی به وقوع پیوست و کانون آن ۳۲ کیلومتری حلبچه، عراق بود. گفته می شود که این زمین لرزه در بغداد و عراق نیز احساس شده است.

بسیاری از تلفات در روستاهای کوهپایه ای دور ثبت شده است، چرا که خانه های ساخته شده از آجرهای گلی فرو ریخته و لامپ ها و بخاری ها موجب آتش سوزی شده اند. پس لرزه ها خانه ها را در بهمنی از گل و سنگ مدفون کرده و شرایط نجات بازماندگان را دشوار کرده است. حالا مقامات ایرانی می گویند که ۷۰ هزار نفر به مسکن موقت نیاز دارند. زلزله های اخیر در عراق و ایران پس از دو زلزله عظیم ماه سپتامبر در کشور مکزیک به وقوع پیوست. در این کشور، ۳۶۹ نفر بر اثر زلزله جان باختند. به دلیل زمین لرزه های اخیر و احتمال وقوع زمین لرزه ای بزرگ در آمریکا، در زیر به جزئیات این حادثه طبیعی و چند یافته علمی جدید در خصوص اندازه گیری و پیش بینی آن اشاره می شود:

۱- چه چیزی باعث وقوع زلزله می شود؟

زلزله زمانی اتفاق می افتد که قسمت های بزرگی از پوسته زمین به طور ناگهانی کنار یکدیگر عبور می کنند. این قسمت ها که به صفحات تکتونیکی معروف اند، در بالای گوشته زمین واقع شده اند؛ لایه ای که مانند یک سیال کُند رفتار می کند. یعنی صفحات تکتونیکی با گذشت زمان به یکدیگر برخورد می کنند. آنها همچنین می توانند بالای یکدیگر بلغزند که این پدیده را فرو روی می گویند. مکان هایی که در آنها یک صفحه با صفحه دیگر تماس پیدا می کند، به بیشترین میزان مستعد زلزله هستند. سطوح خاصی که در آنها قسمت هایی از زمین به هم برخورد می کنند، گسل نامیده می شوند. با حرکت صفحات، فشار در مرزهای آنها تجمع می یابد، در عین حال، اصطکاک آنها را در جای خود نگه می دارد. وقتی فشار بر اصطکاک غلبه می کند، زمین به لرزه در آمده و انرژی آزاد می شود.

دانشمندان این زلزله ها را می شناسند؛ مثل زلزله هایی که از گسل سن آندریاس در کالیفرنیا نشات می گیرند. با این حال، زلزله ها می توانند در بین صفحات تکتونیکی نیز به وقوع بپیوندند. این رویداد با ایجاد تغییر شکل هایی در قسمت های میانی توسط فشار موجود در امتداد لبه ها اتفاق می افتد. پروفسور «گرِگ بروزا» ژئوفیزیکدان دانشگاه استنفورد گفت: «درک ما از این زلزله های درون صفحات زیاد خوب و واضح نیست. این دو زلزله ای که در مکزیک اتفاق افتادند، نمونه هایی از این نوع زلزله ها هستند. زلزله هایی که درون صفحات تکتونیکی روی می دهند در مقایسه با آنهایی که در خطوط گسل اتفاق می افتند، به کمترین میزان قابل پیش بینی هستند. لذا پیش بینی آنها کاری بسیار دشوار می باشد.»

۲- مقیاس ریشتر دیگر تنها معیار اندازه گیری در شهر نیست

مقیاس ریشتر که در سال ۱۹۳۵ میلادی توسط چارلز ریشتر برای اندازه گیری زلزله هایی در جنوب کالیفرنیا طراحی شد، محبوبیت و کارآیی خود را از دست می دهد. ریشتر از یک مقیاس لگاریتمی به جای مقیاس خطی برای بررسی این واقعیت استفاده می کند که تفاوت بزرگی میان کوچکترین لرزه ها و لرزه های عظیمی که برج ها را تکان می دهند، وجود دارد. در مقیاس لگاریتمی، ۷ ریشتر ۱۰ برابر شدیدتر از مقدار بزرگی ۶ و ۱۰۰ برابر شدیدتر از مقدار بزرگی ۵ می باشد.

مقیاس ریشتر در واقع به اندازه گیری بزرگی حداکثر امواج لرزشی می پردازد و بطور غیر مستقیم خود زلزله را تخمین می زند. یعنی اگر زلزله سنگی پرت شده در یک برکه باشد، مقیاس ریشتر ارتفاع بزرگترین موج را اندازه می گیرد، نه اندازه سنگ یا وسعت موج. و در مورد زلزله نیز، موج ها در یک واسطه همگن مانند آب حرکت نمی کنند، بلکه به واسطه سنگ جامدی که شکل، اندازه، چگالی و آرایش مختلفی دارد، حرکت می کنند. سنگ سخت و جامد از بسیاری امواج دیگر نیز حمایت می کند. مثلا برخی ساختارهای زمینی می توانند زلزله های بزرگ را تضعیف کنند، اما برخی دیگر هم زلزله های کوچک را تشدید نمایند.

اگرچه مقیاس ریشتر برای مقایسه زلزله ها در آن زمان مفید بود، اما تصویری ناقص از خطرات فراهم آورده و در رویدادهای بزرگ دقت خود را از دست می دهد. علاوه بر این، کارایی خود را در سایر مناطق مستعد زلزله دنیا نیز از دست داده و برای افرادی که می خواهند سازه های مقاوم در برابر زلزله بسازند، خیلی مفید نخواهد بود. «استیون مک کیب» محقق گروه مهندسی زلزله در موسسه ملی استاندارد و فناوری بیان کرد: «ما نمی توانیم از این مقیاس در محاسبات طراحی خود استفاده کنیم. ما جابجایی ها را در نظر می گیریم.»

جابجایی که به میزان حرکت زمین اشاره می کند، یکی از راه های جایگزین برای توصیف زلزله هاست. راه دیگر، مقیاس بزرگی لحظه ای است که در آن، انواع مختلف امواج لرزه ای بررسی می شوند؛ از دستگاه های دقیق تر استفاده می شود و محاسبات بهتری به منظور مقایسه قابل اطمینان رویدادهای لرزه ای انجام می گیرد. وقتی بزرگی زلزله در اخبار به گوشتان می خورد (مثل زلزله ۷٫۳ ریشتری اخیر ایران و عراق)، معمولا بزرگی لحظه ای مقیاس مورد استفاده می باشد. اما ریشتر برای بیان اندازه زلزله به کار برده می شود. تنها با اتکا به اندازه گیری های غیرمستقیم، تعیین مقیاس رویدادی مثل زلزله سال ۲۰۰۴ اقیانوس آرام میتواند تا یک سال به طول انجامد.

«مارین دنول» محقق زلزله شناسی در دانشگاه هاروارد اظهار داشت: «ما ترجیح می دهیم از شتاب حداکثر زمین استفاده کنیم. این متریک چگونگی تغییر سرعت و جهت زمین را اندازه گرفته و بیشترین کارایی را برای مهندسان دارد.» بله، مقیاس های زلزله در طول زمان بسیار پیچیده تر و دقیق تر شده اند. اما این امر به دانشمندان و مهندسان کمک کرده تا به اندازه گیری های دقیق تری بپردازند که امر خیلی مهمی در برنامه ریزی برای مقابله با زلزله محسوب می شود.

۳-ما واقعا نمی توانیم همه زلزله ها را به خوبی پیش بینی کنیم

پیش بینی زلزله یک کار حساس برای دانشمندان است؛ تا حدی به این خاطر که از قدیم پیش بینی کار هنرمندان جادوگران و شبه دانشمندانی بوده است که ادعای پیش بینی زلزله را مطرح می کردند. دانشمندان اطلاعات خوبی از مکان وقوع زمین لرزه ها دارند. آنها می توانند با استفاده از سوابق تاریخی و اندازه گیری های زمین شناسی، نقاط بالقوه زلزله و انواع لرزه ها را شناسایی کنند. چند خطوط گسل از ایران و عراق می گذرند و این منطقه به خوبی با لرزه های خانمان برانداز آشنایی دارد. در سال ۱۳۹۱، دو زلزله بخش شمال غربی ایران را با بزرگی ۶٫۴ و ۶٫۳ ریشتر در نوردید و ۳۰۰ کشته و ۵۰۰۰ مجروح بر جای گذاشت. در اثر زلزله ۶٫۶ ریشتری سال ۸۲ در شهر بم- کرمان، نیز بیش از ۱۵ هزار نفر کشته شدند. و در سال ۱۳۶۹، زلزله ۷٫۷ ریشتری موجب جان باختن ۴۰ هزار نفر در بخش شمالی ایران در رودبار شد. پیش بینی زمان وقوع زلزله کار ثقیل و دشواری است.

خانم بروزا اعلام کرد: «زلزله شناسان متعددی برای دهه در خصوص پیش بینی زمان وقوع زلزله ها کار کرده اند. ما قطعا نخواهیم توانست زلزله ها را در کوتاه مدت پیش بینی کنیم. این کار مستلزم دسترسی به تمامی اطلاعاتی است که در اختیارمان نیست.» فهمیدن زمان وقوع زلزله دشواری هایی را به همراه دارد زیرا نیروهایی که باعث ایجاد آنها می شوند، بطور آهسته در ناحیه ای وسیع روی می دهند اما به سرعت در ناحیه ای باریک تاثیر خود را می گذارند. نکته جالب توجه این است که نیروهای تجمع یافته در قاره ها در طول میلیون ها سال می توانند در عرض چند دقیقه مانند چکشی بر سر شهرها بکوبند. پیش بینی زلزله ها به اندازه گیری هایی با قدرت تفکیک بالا در اعماق زمین و در بازه ای به درازای چند دهه نیاز دارد. همچنین، شبیه سازی های پیچیده ای نیز باید به کار گرفته شوند. حتی با تمامی این کارها، متغیرهای بسیاری ایفای نقش می کنند و ابزارهای خیلی کمی برای تجزیه و تحلیل معنادار آنها موجود است.

بعضی تحقیقات نشان می دهند که پیش لرزه ها قبل از زلزله ای بزرگ روی می دهند اما تفکیک آنها از صدها زلزله کوچکی که بطور عادی رخ می دهند، دشوار است. در بازه های زمانی کوتاه تر، پیام ها و توئیت ها سریع تر از امواج زلزله رد و بدل می شوند. در زلزله سال ۱۳۹۰ در توهوکوی ژاپن، هشدارهای دریافت شده از نزدیکی کانون لرزه از فاصله ۲۳۲ مایلی به توکیو رسید. لذا ساکنان از یک دقیقه زمان هشدار بهره مند شدند.

حالا کشورهای زیادی در حال تدارک سیستم های هشدار هستند تا لرزه ها را شناسایی کرده و زنگ های هشدار را قبل از تکان خوردن زمین به صدا در بیاورند. در این صورت، افراد زمان کافی برای پناه گرفتن خواهند داشت. پس از یک زلزله بزرگ، پس لرزه ها نیز منطقه را می لرزانند. اگر زلزله بزرگی روی بدهد، باید منتظر پس لرزه های کوچکتر هم بود.

وقتی بحث از پیش بینی می شود، محققان می خواهند اطمینان حاصل کنند که قول حتمی ندهند؛ به ویژه زمانی که جان هزاران نفر در خطر است و میلیاردها دلار خسارت بر جای می ماند. اما حتی این احتیاط نیز عواقبی را به همراه داشته است. در سال ۱۳۹۱، شش دانشمند ایتالیایی به خاطر کوچک پیش بینی احتمال یک زلزله بزرگ در شهر لاکیلا به شش سال زندان محکوم شدند زیرا شدت آن زلزله بسیار ناچیز بود. شش روز پس از آن که دانشمندان برای ارزیابی احتمال زلزله گردهم آمدند، زلزله بزرگی رخ داد و ۳۰۹ جان باختند. بعدها این محکومیت لغو شد.

۴- متاسفیم، حیوانات خانگی تان هم نمی توانند زلزله را پیش بینی کنند

گزارش های مربوط به بروز حرکات عجیب توسط حیوانات قبل از زلزله به یونان باستان بازمی گردد. اما الگویی مفید دور از دسترس می باشد. هر بار زلزله ای اتفاق می افتد، عکس های مربوط به حرکات عجیب حیوانات منتشر می شود، اما این پدیده یک نوع تعصب در تایید است. حیوانات همیشه کارهای عجیب و غریبی انجام می دهند و ما هیچ اهمیتی به آنها نمی دهیم تا اینکه زلزله ای اتفاق می افتد.

بروزا افزود: «در یک روز عادی، صدها حیوان کارهایی را انجام می دهند که قبلا آنها را انجام نداده اند و شاید پس از آن نیز هرگز آن کارها را تکرار نکنند. پس منتظر حرکات و رفتارهای عجیب حیوانات نمانید تا آنها را به عنوان علامتی برای زلزله قلمداد کنید.»

۵-برخی زلزله ها حاصل فعالیت های انسان هستند

تزریق میلیون ها گالن فاضلاب به درون زمین باعث ایجاد لرزش هایی می شوند. به گفته دانشمندان، آب نفوذ کرده به زیر زمین کار را برای لغزش سنگ ها بر روی هم تسهیل می کند. وقتی آب را به این قسمت های زمین وارد می کنید، شما در اصل گسل ها را روغن کاری می کنید. آژانس بررسی زمین شناسی آمریکا اینها را زلزله القایی می نامد. بر اساس گزارش ها، تعداد زلزله های اوکلاهاما به ۲۵۰۰ مورد در سال ۲۰۱۴، ۴٫۰۰۰ مورد در سال ۲۰۱۵ و ۲۵۰۰ مورد در سال ۲۰۱۶ افزایش یافت.

این آژانس گزارش داد: «کاهش تعداد زلزله ها در سال ۲۰۱۶ می تواند تا حدی ناشی از کاهش تزریق فاضلاب باشد که مقامات ایالتی چنین وضعی را برقرار کرده اند. از مجموع زلزله های سال گذشته، ۲۱ مورد بالای ۴ ریشتر بودند و ۳ مورد بالای ۵ ریشتر گزارش شد.» انسان ها به طریق دیگری هم در ایجاد زلزله نقش دارند. گرفتن سریع آب از مخازن زیرزمینی نیز باعث بروز لرزه هایی در شهرهایی نظیر جاکارتا شده است. میزان زلزله های طبیعی در مقایسه با زلزله هایی که انسان در بروزشان دخیل اند، در حال کاهش است.

۶-تغییر وضعیت آب و هوا می تواند اثر کوچکی بر زلزله داشته باشد

در کل، دانشمندان اثر تغییر وضعیت هوا را بر زلزله اندازه گیری نکرده اند. با افزایش دمای متوسط، ورقه های یخی عظیم ذوب می شوند و میلیون ها تن آب از اراضی به اقیانوس راه می یابد. توازن مجدد جهانی می تواند عواقب لرزه ای به همراه داشته باشد، اما علائم آن هنوز دیده نشده اند. بروزا خاطر نشان کرد: «آنچه احتمال دارد روی دهد این است که ذوب کافی یخ ها می تواند پوسته را تهی کند؛ اگرچه هنوز مدارکی برای این امر وجود ندارد و مشخص نیست که علائم آن در کدام بخش های دنیا نمایان خواهند شد.» دنول موافق است که این می تواند یک مکانیزم تلقی شود، اما اگر تغییر شرایط جوی تاثیری بر زلزله هم بگذارد، این تاثیر بسیار ناچیز خواهد بود.

۷-ما در کاهش خطرات زلزله و نجات جان انسان ها به عملکرد خوبی دست پیدا کرده ایم

تقریبا ۹۰ درصد زلزله های جهان در حلقه آتش به وقوع می پیوندند؛ منطقه ای در اطراف اقیانوس آرام که جاهایی نظیر فیلیپین، ژاپن، آلاسکا، کالیفرنیا، مکزیک و شیلی را در بر می گیرد. این حلقه محل وقوع سه ربع آتش فشان های فعال است. مکزیک نیز به طور فزاینده ای در حال تبدیل به یک مطالعه موردی جالب توجه می باشد. این کشور در بالای سه صفحه تکتونیکی واقع شده است و زلزله های زیادی را تجربه می کند. در سال ۱۹۸۵، زلزله ای پایتخت این کشور را لرزاند و بیش از ۱۰ هزار نفر جان سپردند.

دنول بیان کرد که ویژگی های زمین شناسی منطقه به گونه ای است که لرزه های نواحی مجاور به سمت مکزیکوسیتی روانه می شوند و فعالیت زلزله را به یک تهدید تبدیل می سازد. پایتخت مکزیک در محل شهر باستانی تنوشتینلان (جزیره ای در مرکز یک دریاچه) ساخته شده است. زلزله سال ۱۹۸۵ بیشتر به قسمت سطح نزدیک بود و امواج زلزله ایجاد شده توسط آن زمان نسبتا طولانی میان قله ها و دره ها داشتند. زلزله های اخیر عمیق تر بودند و از فرکانس بالاتری نیز برخوردار بودند.

بزرگترین عامل در جلوگیری از مرگ و میر ناشی  از زلزله کُدهای ساختمانی است. طراحی ساختمان ها برای حرکت با زمین و در عین حال در جای خود ماندن می تواند جان هزاران نفر را نجات بدهد، اما پوشاندن جامه عمل به این کار می تواند هزینه های زیادی را در پی داشته باشد و در حال تبدیل به یک مسئله سیاسی می باشد. مک کیب افزود: «در نهایت، آن اطلاعات باید به اجرا درآید و می توان آن را در ساخت و سازهای جدید نیز به کار گرفت. مسئله قابل توجه به ساختمان های موجود و مصالح قدیمی مربوط می شود.»

کشورهای مستعد زلزله این را به خوبی می دانند: ژاپن اقدامات مهمی برای بروزرسانی کدهای ساختمانی اش انجام داده است. استانداردهای اصلاح شده تا حدودی باعث ارتقای صنعت ساختمانی و عمرانی ژاپن شده است، علی رغم جمعیت در حال کاهش آن. مکزیک هم استانداردهایی برای ساخت و ساز جدید لحاظ کرده است. قوانین وضع شده پس از زلزله سال ۱۹۸۵ ساختمان سازها را ملزم می کند تا خاک نرم بستر دریاچه را در پایتخت مد نظر قرار بدهند و چند درجه تحرک را تحمل نمایند. ایران هم نسخه های متعددی از استانداردهای ملی ساختمانی اش را برای مقاومت در برابر زلزله امتحان کرده است. اما کدها همواره ارتقا داده نمی شوند و مقررات جدید فقط برای ساختمان های جدید لحاظ می شوند. مدرسه ای که در ماه سپتامبر در مکزیکو سیتی فرو ریخت، ساختمانی قدیمی بود که در مقابل زلزله مقاوم نبود. چون زلزله های اخیر در مکزیک زمین را به طریق مختلفی لرزاند، حتی بعضی از ساختمان هایی که در زلزله سال ۱۹۸۵ سالم ماندند، پس از لرزه های سال جاری فرو ریختند.

در ایران، تفاوت های چشمگیری در نحوه ساخت ساختمان ها در شهرها و روستاها وجود دارد. بیش از یک چهارم جمعیت کشور در نواحی روستایی زندگی می کنند؛ در این نواحی، خانه ها با مواد سنتی از قبیل آجرهای گلی و سنگ ساخته می شوند نَه با بتن آرمه و فولاد. این نحوه ساخت و ساز یکی از دلایل عمده تلفات به شمار می رود به ویژه زمانی که زلزله ها در بخش های دوردست کشور رخ می دهند.

۸-زلزله واقعا بزرگ روزی در آمریکا رخ خواهد داد

آن زلزله بزرگی که مُدام درباره اش می شنوید، واقعیت دارد. New Yorker در سال ۲۰۱۵ به خاطر گزارشش درباره احتمال زلزله عظیمی که شمال غرب اقیانوس آرام را به لرزه در می آورد، برنده جایزه Pultizer شد. این زلزله می تواند بزرگترین حادثه طبیعی در تاریخ آمریکای شمالی باشد که زندگی ۷ میلیون نفر را تحت تاثیر قرار داده و منطقه ای به وسعت ۱۴۰ هزار مایل مربع را در بر می گیرد.

تانی کال

برگرفته از vox

بیگ بنگ