زلزله و حوادث طبیعی

زمین لرزه یكی از وحشتناك ترین پدیده های طبیعت محسوب می شود. اغلب زمینی را كه روی آن ایستاده ایم، به صورت تخته سنگ های صلب و محكمی تصور می كنیم كه از استحكام زیادی برخوردار است.
زمین لرزه یكی از وحشتناك ترین پدیده های طبیعت محسوب می شود. اغلب زمینی را كه روی آن ایستاده ایم، به صورت تخته سنگ های صلب و محكمی تصور می كنیم كه از استحكام زیادی برخوردار است. هنگامی كه زمین لرزه ای روی می دهد برای لحظه ای این تصور بر هم می ریزد، اما طی همان لحظه كوتاه خسارت های شدیدی وارد می شود.

با توجه به پیشرفت هایی كه در حوزه علوم مختلف صورت گرفته است، دانشمندان توانسته اند نیروهایی را كه باعث زمین لرزه می شود، شناسایی كنند. علاوه بر آن با استفاده از فناوری های نوین می توان شدت یك زلزله و مكان آن را حدس زد. مهم ترین كار باقی مانده آن است كه راهی برای پیش گویی زمین لرزه بیابیم تا مردم هنگام وقوع آن غافلگیر نشوند.

● تكان های زمین:
زمین لرزه در واقع ارتعاشی است كه در طول پوسته زمین به حركت در می آید. اگر یك كامیون بزرگ از نزدیكی منزل شما عبور كند، خیابان را به لرزه می آورد و شما احتمالاً لرزه های خانه را احساس می كنید، در این حالت می توان گفت كه زمین لرزه كوچكی رخ داده است، اما كلمه زمین لرزه معمولی به حوادثی اطلاق می شود كه در آن منطقه بزرگی همانند یك شهر تحت تأثیر این لرزش قرار گیرد.
▪ برای وقوع یك زمین لرزه چند دلیل می توان ذكر كرد:

– فوران گدازه های آتشفشانی
– برخورد یك شهاب سنگ
– انفجارهای زیرزمینی (برای مثال یك آزمایش هسته ای زیرزمینی)
– فرو ریختن یك سازه (همانند تخریب یك معدن)
اما اصلی ترین دلیل وقوع زمین لرزه را می توان حركات صفحه های (Plates) زمین دانست.هر از گاهی در اخبار می شنویم كه زمین لرزه ای روی داده است، اما باید دانست كه زمین

لرزه پدیده ای است كه هر روز در كره زمین روی می دهد. براساس تحقیقات جدید هرساله حدود سه میلیون زمین لرزه روی می دهد، یعنی هشت هزار زمین لرزه در روز یا هر ۱۱ ثانیه یك زمین لرزه.
– حركت صفحه ها در خلاف جهت یكدیگر و دور شدن از هم.
– ضمن حركت در خلاف جهت به همدیگر بمالند.
اگر دو صفحه از یكدیگر دور شوند گدازه هایی كه از سنگ های مذاب تشكیل شده اند، از بین صفحه های پوسته زمین خارج می شوند (این عمل اغلب در كف اقیانوس ها روی می دهد) هنگامی كه این گدازه ها سرد شوند، سخت شده و به شكل پوسته های جدید در می آیند كه فاصله بین دو صفحه را پر می كنند. اگر دو صفحه به سمت یكدیگر به حركت درآیند، معمولاً یك صفحه به زیر صفحه دیگر می خزد. در بعضی موارد، هنگامی كه دو صفحه به یكدیگر فشار می آورند، برای هیچ كدام از صفحه ها امكان ندارد كه به زیر صفحه دیگر برود، در این صورت این دو صفحه ضمن فشار آوردن به همدیگر یك رشته كوه را به وجود می آورند. در بعضی مواقع نیز صفحه ها ضمن عبور از كنار یكدیگر به همدیگر فشار وارد می كنند. برای مثال تصور كنید یك صفحه به سمت شمال و دیگری به سمت جنوب حركت كند.
در این صورت این صفحه ها از محل تماس به یكدیگر نیرو وارد می سازند.
در جایی كه این صفحات به یكدیگر می رسند، گسل تشكیل می شود. در حقیقت گسل ترك هایی در پوسته زمین است كه در دو طرف صفحه هایی كه در خلاف جهت یكدیگر در حال حركت هستند، مشاهده می شود. احتمال وقوع زلزله در اطراف خطوط گسل بیشتر از هر جای دیگر است. گسل ها انواع مختلفی دارند كه براساس موقعیت خط گسل و چگونگی حركت دو صفحه نسبت به هم تقسیم بندی می شود. در تمام انواع گسل ها، صفحه ها كاملاً به یكدیگر فشار وارد می سازند و در نتیجه هنگام حركت آنها اصطكاك شدیدی به وجود می آید. اگر نیروی اصطكاك بسیار شدید باشد مانع حركت آنها می شود در این حالت فشاری كه باعث ایجاد گسل می شود افزایش می یابد.
اگر میزان این فشار از حد معینی بیشتر شود، بر نیروی اصطكاك غلبه می كند و صخره ها ناگهان می شكنند.به عبارت دیگر، هنگامی كه صخره ها به یكدیگر فشار وارد می كنند، انرژی پتانسیل به وجود می آید و هنگامی كه صخره ها به حركت درمی آیند، انرژی پتانسیل به جنبشی تبدیل می شود. اغلب زمین لرزه ها در اطراف مرز صفحه های زمین ساختی روی می دهد زیرا در این منطقه در اثر حركت صفحه ها منطقه گسل به وجود می آید كه دارای گسل های متعدد و به هم پیوسته ای است. در منطقه گسل، آزاد شدن انرژی جنبشی در یك گسل ممكن است باعث افزایش انرژ

ی پتانسیل در گسل كناری شود كه این عمل به زمین لرزه دیگری منجر می شود.
به همین دلیل است كه گاهی در یك منطقه كوچك زلزله های متعددی در فاصله های زمانی كم روی می دهد.البته گاهی اوقات زمین لرزه هایی در وسط این صفحه ها نیز روی می دهد. یكی از شدیدترین زمین لرزه های ثبت شده زمین لرزه ای است كه در صفحه قاره ای آمریكای شمالی در سال ۱۸۱۱ و ۱۸۱۲ اتفاق افتاد. دانشمندان در دهه ۱۹۷۰ دریافتند كه احتمالاً منشاء این زمین

لرزه یك منطقه گسل ۶۰۰ میلیون ساله است كه زیر لایه های متعدد سنگ و صخره مدفون شده بود.

● امواج زمین لرزه :

درست مثل هنگامی كه درسطح آب اغتشاش روی می دهد، انرژی آن به صورت امواج منتقل می شود، وقتی كه شكست یا جابه جایی در پوسته زمین روی می دهد، انرژی آن به صورت امواج زمین لرزه منتقل می شود. در هر زمین لرزه ای چند نوع موج مختلف مشاهده می شود. امواج اصلی از لایه های داخلی زمین عبور می كنند، در حالی كه امواج سطحی از سطح می گذرند. اغلب ویرانی های زلزله توسط امواج سطحی – كه امواج L هم نامیده می شوند _ به وجود می آید، زیرا این امواج ارتعاشات شدیدی را به وجود می آورند. هنگامی كه امواج اصلی به سطح زمین رسیدند، امواج سطحی را به وجود می آورند.امواج اصلی خود به دو گروه مهم تقسیم بندی می شوند:
امواج اولیه كه امواج P نیز نامیده می شوند، با سرعت ۵/۱ تا ۸ كیلومتر در ساعت حركت می كنند. سرعت حركت این امواج به جنس زمینی كه این امواج از آنها عبور می كنند بستگی دارد. سرعت این امواج از موج های دیگر بیشتر است و بنابراین سریع تر به سطح زمین می رسند. این امواج قابلیت عبور از جامدات، مایعات و گازها را دارند و به همین دلیل به طور كامل از زمین عبور می كنند. وقتی كه این امواج از صخره ها عبور می كنند، در مسیر حركت خود به آنها به سمت جلو و عقب فشار وارد می كنند.
امواج ثانویه امواج S نامیده می شوند و مدت كوتاهی بعد از امواج P می رسند. این امواج هنگام حركت خود، صخره ها را به سمت بالا فشار می دهند، یعنی ارتعاش صخره ها عمود بر مسیر حركت این امواج است. امواج S برخلاف امواج P نمی توانند در داخل زمین به خط مستقیم حركت كنند. این امواج فقط از مواد جامد می گذرند و به همین دلیل هنگامی كه در مركز زمین به مایع برسند، متوقف می شوند.با این همه هر دو نوع موج از سطح زمین می گذرند و بنابراین می توان آنها را در آن سوی نقطه ای كه زمین لرزه روی داده است، شناسایی كرد. در هر لحظه تعداد زیادی امواج زلزله ای ضعیف در قسمت های مختلف زمین قابل شناسایی است.
انواع امواج زلزله
امواج زمین لرزه با توجه به حرکتشان در داخل یا سطح زمین به دو دسته تقسیم میشوند:

▪ امواج داخلی یا پیکری
دسته ای از امواح لرزه ای هستند که در درون زمین حرکت کرده و در تمامی جهات منتشر میشوند و با سرعتی بیش از موجهای سطحی حرکت می نمایند. امواج داخلی نیز به دو گروه امواج طولی یا اولیه و امواج عرضی یا ثانویه قابل تقسیم هستند.
▪ امواج سطحی
سرعت امواج سطحی از امواج عرضی کمتر است وشدت آن نسبت به عمق و نسبت به فاصله از مرکز به سرعت کاهش می یابد . این امواج درتحت شرایط خاص ودر فصل مشترک دو محیط گازی ومایع ،در اثر ارتعاشات ناشی از زلزله بوجود می آید .
بیشترین انرژی ناشی از تکانهای کم عمق را دارا بوده و عامل اصلی خرابی های ناشی از زمین

لرزه بخصوص در مناطق مسکونی میباشند. این گروه از امواج پس از تداخل موجهای داخلی در امتداد حدفاصلها، شروع به ارتعاش کرده و عمق نفوذ محدودی دارند، از این رو همواره در نزدیکی سطح های ناپیوستگی متمرکز میشوند. بدین جهت در محیطهای همگن موجهای سطحی نخواهیم داشت. این امواج که به نامهای موجهای محدود شده و یا موجهای هدایت شده نیز معروفند خود به گروههای مختلفی چون موج لاو و امواج رایلی تفکیک میگردند. حرکت این دو موج بسیار پیچیده و قدرت تخریبی این امواج و موج S بسیار زیادتر از امواج P است .

این امواج توسط ویژگیهایی چون سرعت، دامنه، طول موج، دوره تناوب و فرکانس از یکدیگر تمییز داده میشوند.
در فاصله ای در حدود ۱۲۰ کیلومتری مرکز زلزله ،اولین موجی که ازکانون زلزله ( با عمق ۱۸ کیلومتر ) به ایستگاه زلزله نگار می رسد موج P است . سرعت این موج ۶ تا ۶.۵ کیلومتر است . بعداز آن موج sوسپس موجهای L و R می رسند . سرعت امواج P در حدود ۱.۷۳ برابر امواج S است.
●بررسی انواع موج زلزله
ـ در زیر به تفصیل به بررسی این چهار نوع موج می پردازیم:
▪ امواج طولی(P) :
این امواج باعث کشش ها و انقباضهای متوالی درامتداد حرکت موج می شود . سرعت انتشار این امواج زیادتر ازامواج دیگر است و اولین امواجی هستند که به ایستگاه لرزه نگار می رسد .
امواج تراکمی از همه محیطهایی که توان تحمل فشار را دارند از جمله گازها، جامدات و مایعات عبور می کنند. ذراتی که تحت تاثیر موج P قرار میگیرند در جهت انتشار موج به جلو یا عقب نوسان میکنند. در صورتی که بخشی از یک فنر را جمع کرده و به طور ناگهانی رها کنیم، فشردگی تمام طول فنر را طی خواهد کرد تا به انتهای آن برسد. در این مثال فنر در راستای حرکت موج به ارتعاش درآمده است که بسیار شبیه به نحوه انتشار امواج P است. دلیل نامگذاری این امواج به نام امواج اولیه سرعت بالای این امواج میباشد، چرا که اولین موجی که از زلزله احساس میشود امواج P میباشد. این امواج با وجود سرعت بالای انتقال، چون بسیار سریعتر از سایر امواج دیگر میرا میشوند (یعنی انرژی خود را از دست میدهند) باعث ایجاد خرابی زیادی در زلزله نمیشوند.
▪ امواج برشی(S) :
این امواج باعث می شود که سنگ خم شود و شکل خود را از دست بدهد . این امواج فقط ازجامدات می گذر ند. .
تقریباً اثر تخریبی تمام زلزله ها بر اثرامواج برشی است و به این معنی که وقتی لحظه شکستن سنگ فرا برسد سنگ شکاف بر میدارد ونقاط مجاور شکاف بطور جانبی نسبت بهم حرکت می نمایند . در این زمان است که دو نوع موج P وS ایجاد می شوند.
این امواج تنها در محیطهایی که میتوانند در برابر تغییر شکل جانبی مقاومت کنند – مانند محیطهای جامد – منتشر میگردند. این امواج در مایعات و گازها نمیتوانند منتقل شوند. در صورتی که یک طناب را به دیواری متصل کرده و سر دیگر آن را در دست گرفته و به صورت قائم حرکت دهیم، در طناب موجی ایجاد میشود شبیه امواج S میباشد. در این امواج ارتعاش ذرات محیط عمود بر جهت حرکت موج میباشد (همانطور که مثال طناب دیده میشود، موج در امتداد طول طناب حرکت میکند در حالی که ذرات طناب در جهت عمود بر طول طناب ارتعاش میکنند
▪ امواج لاو (love) :
حرکت زمین توسط موج لاو، تقریبا شبیه موج S است با این تفاومت که ذرات ماده به موازات سطح زمین و در جهت عمود بر انتشار موج حرکت کرده و ذرات در صفحه قائم حرکت ندارند. انتشار این امواج مانند تکانهایی است که بر اثر حرکت طناب به سمت چپ یا راست ایجاد میشود. موجهای لاو قدری سریعتر از امواج رایلی حرکت کرده و زودتر بر روی لرزه نگاشت ظاهر میشوند.
▪ امواج رایلی LR

این امواج به نحو خاصی حرکت می کنند. بدین ترتیب که حرکت ذرات در امتداد مدارهای دایره ای (یا بیضوی) صورت میگیرد. درست مانند حرکت امواج در سطح اقیانوس البته جهت حرکت دایره ها برخلاف حرکت امواج اقیانوس است به عبارتی حرکات ذرات سنگ، مدار بیضوی پسگرد را در صفحه قائمی به طرف منشاء زمین لرزه طی میکنند.
اندازه گیری زلزله

معمولاً وقتی از شدت درجه ریشتر – Richter- صحبت می شود، تمام اطلاعات مربوط به شدت یك زلزله ارائه می شود.

معمولاً وقتی از شدت درجه ریشتر – Richter- صحبت می شود، تمام اطلاعات مربوط به شدت یك زلزله ارائه می شود. زلزله ای كه در تابستان سال ۱۹۹۸ قسمتی از افغانستان را كه در ۲۸ فوریه همان سال به واسطه زمین لرزه ای دیگر ویران شده بود، ویران كرد، طبق گزارشها شدتی معادل ۱/۷ درجه ریشتر داشت كه از جمله زمین لرزه های مهیب به حساب می آید.
شدت زلزله در واحد ریشتر، كه برگرفته از اسم زلزله نگار امریكایی، چارلز فرانسیس ریشتر (Charles Francis Richter)، می باشد، یك جدول شدت لگاریتمی شناخته شده بین المللی است. تك تك این اطلاعات با یك زلزله سنج اندازه گیری می شود.
ریشتر در سال ۱۹۳۵، زمانی كه او كار درجه بندی خود را تكمیل كرد، Magnitude را كه به اختصار (M) می نامند و برگرفته از كلمه لاتین Magnitudo به معنای اندازه و مقدار است، به عنوان مقیاس اندازه گیری زلزله معرفی كرد.
درجه بندی ریشتر با M۱ شروع می شود كه این مقدار برای لرزشهای قابل حس زمین است. هر نقطه و مكانی روی این درجه بندی، به معنی شدت زمین لرزه به میزان ده برابر است. M۸ نشان دهنده زمین لرزه های بسیار شدید است. ریشتر حد و مرزی را برای مقادیر M۸ در نظر نگرفته است. ● مقیاس های درجه بندی ریشتر
▪ شدت ۲-۱ ریشتر:
فقط به واسطه ابزار و تجهیزات قابل تشخیص است.
▪ شدت ۳ ریشتر:
در نزدیكی محل زلزله به سختی قابل احساس است.
▪ شدت ۵-۴ ریشتر:
تا شعاع ۳۰ كیلومتری از مركز زلزله قابل حس بوده و همراه با خرابی های مختصری است.
▪ شدت ۶ ریشتر:
زمین لرزه ای قوی است كه تلفات جانی در بر دارد و خسارتهای سنگینی را در مناطق پر سكنه و جمعیت بار می آورد.
▪ شدت ۷ ریشتر:
زلزله ای با قدرت بسیار بالاست كه می تواند منجر به بروز فاجعه شود.
▪ شدت ۸ ریشتر:
عظیم ترین و مخوف ترین نوع زلزله است. تاكنون شدید ترین زلزله ای كه ثبت شده ، شدتی معادل ۶/۸ ریشتر داشته است.

● مقدار Moment
مقیاس ریشتر، زمین لرزه های بسیار شدید یعنی حدوداً از ۸ ریشتر به بالا را به سختی اندازه گیری می كند. به همین خاطر در سال گذشته زلزله نگاران آمریكایی مقیاس اندازه گیری Moment را برگزیده اند. در این مقیاس به جای انرژی آزاد شده، طول شكستگی بر روی پوسته زمین محاسبه می شود. در اینجا Moment یك مقیاس مكانیكی برای حركتهای (تكان های ) بدنی به عنوان پیامد تأثیر نیروست. مقیاس Moment مانند مقدار ریشتر بوسیله زلزله سنج مشخص می شود. دستگاه زلزله سنج همه انواع امواج را كه در مدت زلزله بروز می كنند، مورد توجه قرار می دهد. زمین لرزه های خفیف حداكثر چند صد متر شكاف روی پوسته زمین ایجاد می كنند.

در زمین لرزه های با شدت بالا این شكاف می توانند بالغ بر چند صد كیلومتر شود. در طول و امتداد چنین شكستگی هایی، امواج زلزله به صورت بی قاعده و قانون گسترش پیدا می كنند. زلزله كلمبیا در ۲۵ ژانویه ۱۹۹۹ طبق حـــدسیات، شكــــافی بــــه طول ۱۰ كیـــــلومتر ایجادكرد. مقیاس Moment در این زلزله ۰/۶ بود. دانشمندان برای زلزله ای در ماه مه ۱۹۶۰ در شیلی، شدیدترین زلزله براساس مقیاس Moment كه مقدار ۵/۹ را داشت، ثبت كردند.
مقیاس Mercalliدر این تقسیم بندی زمین لرزه مانند مقیاس ریشتر بر اساس شدت آن اندازه گیری نمی شود، بلكه براساس تأثیرات قابل حس و قابل دید توصیف می شود.
این مقیاس براساس نام محقق ایتالیایی در زمینه آتشفشان،(۱۹۱۴-۱۸۵۰) G. Mercalli، نامگذاری شد. او این مقیاس را با شروع قرن جدید میلادی ارائه كرد، یعنی زمانی كه هنوز هیچ گــــونه ابــــزار دقیق اندازه گیری و قانون اندازه گیری بین المللی وجود نداشت. ایـــن مقــــیاس امــــروزه در اروپــــا در قــــالبی تـــغیـــــیر شــكل داده شـــده بـــه عنــــوان مقــــیاس Medvedev-Sponheuer-Karnik) MSK) متداول و رایج است.
با مقیاس MSK شدت یك زلزله برای مكانهای مورد نظر اندازه گیری می شود. این شدت در ۱۲ درجه تقسیم بندی و برای هر تقسیم بندی توصیفات مفصلی داده می شود. به عنوان مثال سطح یا درجه ششم باعث بروز شكافهایی در دیوار می شود و با درجه ۷، دودكش ها از روی سقفها به زمین می افتند و در درجه ۸، گوشه های بنا فرو می ریزد.
در این نوع درجه بندی، درجه مقیاسهای مكانی مناطق زلزله زده بر روی نقشه ثبت می شوند، سپس نواحی با درجه تخریب یكسان از طریق خطوطی به هم متصل می شوند. این نقشه ها به عنوان مبنایی برای اینكه بیمارستانها یا نیروگاهها كجا ساخته شوند محسوب می شود. همچنین برای كاهش خسارات ناشی از زلزله، این نقشه ها كاربرد ویژه ای دارند.
حوادث طبيعي راههاي پيشگيري و كاهش خسارات
حوادثي مثل سيل و زلزله كه در سطح كشور از احتمال وقوع بالاتر برخوردارند از طريق ساخت سدها، سيل بندها و بندهاي انحرافي و آبخيزداري مناطق كوهستاني و شيبدار و نيز
با ساخت منازل مسكوني مقاوم در سطح قابل ملاحظه اي كاهش مي يابند.

هر يك از عناصر جوي به تنهايي مي تواند بلاياي مهمي مانند افزايش دما و گرمازدگي، سرعتهاي زياد باد و وقوع توفان، بارشهاي تندري و وقوع تگرگ، يخبندان و سرمازدگي و … را ايجاد كند. اما بيشترين خسارات جاني و مالي بر اثر پديده هاي جوي تركيبي و خطرات ثانويه ناشي از آنها مي باشد، مانند توفان، رعد و برق، خشكساليها، سيل، آتش سوزي و …
تأثيرگذاري بلاياي جوي بر جوامع با توجه به وضعيت توسعه اقتصادي و آسيب پذيري آنها متفاوت است. به طوري كه رويدادهاي جوي بيشترين خسارات جاني را در كشورهاي كمتر توسعه يا

فته و بيشترين خسارات مالي را در كشورهاي بيشتر توسعه يافته ايجاد مي كنند.
بررسي اطلاعات و آمار طي سالهاي ۹۲-۱۹۶۳ نشان مي دهد كه مرگ و مير ناشي از سيل به علت مشكلات پيش بيني روبه افزايش بوده در حالي كه مرگ و مير ناشي از توفانهاي حاره

اي به دليل موفقيت نسبي در پيش بيني و هشدار طرحهاي تخليه مناطق در خطر كاهش يافته است.
در سالهاي مذكور وقوع خشكساليها نيز افزايش قابل ملاحظه اي را نشان داده اند. كاهش اثرات سيلاب با روش هايي مانند مقاومت در مقابل خطر توسط طراحي و ساخت ديواره هاي مناسب يا ساخت هاي دفاعي در مقابل سيل قابل حصول است.