زمین از لایه‌های مختلف تشکیل شده است. چنانچه این لایه‌ها تغییر مکان بدهند زمین‌لرزه بوجود می‌آید. زیرا حرکت برشی از زمین ایجاد گسل‌هایی را در پوسته‌ی زمین می‌کند و وقتی گسل‌ها روی هم می‌لغزند نیروی عظیمی که در لایه‌های زمین ذخیره شده است را آزاد می‌کند.
معمولاً گسل‌ها بین کوه‌ها و دشت‌ها بوجود می‌آیند. وجود انرژی زیاد در مرکز زمین و فشاری که این انرژی به لایه‌های زمین وارد می‌کند و تحمل متفاوت لایه‌ها به جهت مواد تشکیل‌دهنده‌ی متفاوت ایجاد گسل می‌کند و گسل موجب زمین لرزه و زمین لرزه باعث گسل بیشتر می‌شود.
این که می‌گویند: این مقدار ریشتر زمین‌لرزه اتفاق افتاده است، به این معنی است که یگ گسل بزرگ تغییر مکان داده یا یک گسل کوچک و اینکه چه مقدار انرژی آزاد کرده است، موجب زلزله بزرگتر یا کوچک‌تر خواهد شد. هر چقدر گسل بزرگتر و تغییر مکان آن بیشتر باشد، شدت زمین لرزه بیشتر و مسلماً انرژی آزاد شده نیز عظیم‌تر خواهد بود.
در زمان قدیم معتقد بودند که زلزله نتیجه خشم خدایان بر انسان‌ها هست. با گذشت زمان، ارسطو دلیلی به شرح زیر آورد:
او معتقد بود که در حفره‌های زیر زمین گازهایی وجود دارد. زمانی که این گازها رها می‌شوند باعث ایجاد زلزله می‌شود. البته این نظریه را می‌توان در زلزله‌هایی که اطراف آتشفشان‌ها رخ می‌دهد تا حدودی بکار برد.
در حال حاضر بشر به آگاهی کامل در این زمینه نرسیده ولی دلایلی آورده که تا حدودی می‌توان پدیده‌ی زلزله را توجیه کرد.
تجمع و انباشته شدن انرژی در زمین و آزاد شدن ناگهانی آن به گونه‌ای که عدم تحمل طبقات زمین برای نگهداری این انرژی وجود ندارد موجب شکسته شدن زمین در بعضی نقاط آن شده و انرژی از محل آن آزاد می‌شود که این امر به بروز زلزله می‌انجامد. براساس تحقیقات صورت گرفته، به طور میانگین هر ساله حدود 10 تا 12 هزار زمین لرزه با مقیاس بزرگی بیش از یک ریشتر در مناطق مختلف کشور را شاهد هستیم.
طبق آمار داده شده موسسه زمین‌شناسی آمریکا سالانه : به طور میانگین بیش از یک میلیون و 444 هزار زلزله با بزرگی بیش از 2 ریشتر در دنیا رخ می‌دهد که بزرگی حدود 144هزار و 469 زمین لرزه بیش از سه ریشتر و بزرگی حدود هزار و 470 زمین‌لرزه بیش از پنج ریشتر است.
ایران شمشین کشور بلا‌خیز جهان است و در رابطه با زلزله‌خیز بودن، رتبه 10 را در جهان دارد.
مراحل پدید آمدن زلزله:
1-اصطحکاک مانع لغزش سنگها در راستای گسل‌ها می‌شود.
2-انرژی ذخیره می‌شود.
3-فشار به حدی می‌رسد که بر اصطحکاک غلبه می‌کند.
4-صفحه‌های زیر‌زمینی به سرعت آغاز به حرکت می‌کنند و انرژی ذخیره شده آزاد و باعث لرزش در سطح زمین می‌شود.
به لرزش ناگهانی پوسته‌های جامد زمین، زلزله یا زمین لرزه میگن. متاسفانه گاهی زلزله‌ها اونقدر شدید هستن که ممکنه باعث خسارت‌های زیاد جانی و مالی بشن. کشور عزیز ما در یکی از مناطق زلزله خیز کره‌ی زمین قرار داره.
تاریخچه‌ای درباره علت وقوع زلزله
تا قبل از قرن بیستم مردم علل وقوع زلزله رو نمیدونستن و این براشون یک راز بزرگ بود. خیلی خنده‌دار و جالبه بدونین که در طول قرن‌ها مردم فکر میکردن که زمین در پشت حیوانی مثل لاک پشت قرار داره که حرکات اون لاک پشت باعث لرزش زمین میشه.
بیش از ۲۰۰۰ سال قبل، ارسطو که فیلسوفی یونانی بود فکر میکرد که علت زلزله‌ها گازهایی هستن که در غارهای زیر سطح زمینن. اون معتقد بود در اثر گرما این گازها منبسط میشن و به دیواره‌های غارها فشار آورده و اونها رو به حرکت درمیارن و باعث زلزله میشن. اما دانشمندان بعد از ارسطو به این نتیجه رسیدن که نظریه ارسطو درباره علت وقوع زلزله درست نبوده.
علت وقوع زلزله چیه؟
عوامل مختلفی میتونه در علت وقوع زلزله دخیل باشه. اگه در داخل زمین نیروهایی در جهات مختلف به هم وارد بشن باعث میشن که لایه‌های سنگی خرد بشن و کم کم در اون لایه‌ها چین خوردگی به وجود میارن. اگه این نیروها که بهشون نیروهای فشاری میگن به صورت ناگهانی وارد بشن لایه‌های سنگی شکسته میشن و زلزله یا زمین لرزه اتفاق میفته.
گسل‌ها چی هستن و چطور تولید زلزله میکنن؟
قسمت جامد بیرونی پوسته زمین (لیتوسفر) به چند بخش اصلی تقسیم میشن که به اونها صفحات تکتونیک میگن. این صفحات عبارتند از: امریکای شمالی، امریکای جنوبی، اروپا-آسیا، آفریقا، هند، قطب جنوب، نازکا، و پاسیفیک. در محل برخورد این صفحات شکستگی وجود داره که بهش گسل میگن. اصطکاک (یا همون مقاومت در برابر حرکت) سبب درگیر شدن موقت صفحات با هم میشه. به گسل‌هایی که به طور موقت با هم درگیر میشن گسل‌های قفلی میگن. اصطکاک یا مقاومت موجود در صفحات تکتونیک کره زمین بالاخره یه روزی شکسته میشه و باعث ایجاد تکان جهشی میشه. نیرویی که گسل قفل شده رو در محل خودش نگه می‌داره میتونه برای سالها دووم بیاره ولی چون تحت فشار زیادیه در نهایت مقاومت خودش رو از دست میده و گسل‌ها میلرزن. بعضی از گسل‌ها ممکنه حرکات جنبشی و ناگهانی به وجود بیارن که باعث تولید زلزله‌های شدید میشه. بعضی از گسل‌ها به صورت خیلی آهسته و پیوسته حرکت میکنن که به اونها گسل‌های خزنده میگن. یکی از گسل‌های خزنده در کره زمین، گسل وی وارد (Way Ward) در کالیفرنیای آمریکاست.
در کجای سطح کره زمین بیشترین شدت زلزله احساس میشه؟
عموم مردم معتقدن که در مرکز زلزله که نقطه‌ای در سطح کره زمین درست بالای کانون زلزله هست، شدیدترین و طولانی‌ترین لرزش‌های زلزله احساس میشه. اما این باور عمومی همیشه درست نیست. اگه شکست پوسته زمین به صورت کج باشه در این صورت معمولا گسل بیشترین مقدار انرژی لرزشی رو داره بنابراین شدت زلزله اونجا بیشتره.
چه چیزی باعث ایجاد مناطق زلزله خیز میشه؟
گاهی تفاوت درجه حرارت بین لایه‌های زمین باعث ایجاد مناطق زلزله خیز میشه. مناطق زلزله خیز یعنی مناطقی که محل وقوع زلزله در اونجا زیاده. اما چطوری تفاوت درجه حرارت باعث ایجاد چنین مناطقی میشه؟؟ همانطور که میدونین کره زمین یک هسته مرکزی بسیار گرم داره که مواد نزدیک و بالاتر خودش رو گرم میکنه. این ماده گرم منبسط میشه و بطرف پوسته زمین میاد ولی به جای اینکه پوسته رو بشکنه و از اون عبور کنه، در زیر پوسته زمین گسترش پیدا میکنه و در اونجا سرد و منقبض میشه و دوباره به سمت پایین برمیگرده. مواد گرم و مذاب منتل (دومین لایه داخلی کره زمین) با نیروی زیاد بر پوسته زمین فشار میاره. این جریان با حرکت خود پوسته زمین رو هم تکون میده. جریان‌های مختلف در زیر پوسته زمین باعث فشردگی و یا کشیدگی پوسته میشن و در نهایت در محل برخورد جریان‌ها، قطعه‌های سنگی جدا میشن. به این نواحی مناطق زلزله خیز میگن زیرا که بر اثر فشردگی و یا کشیدگی گسل رو تولید میکنن و وقتی هم که گسل‌ها جابه جا میشن زمین به لرزه در میاد که به این لرزش‌ها زلزله میگن.
چه اتفاقی بر انرژی زلزله بعد از رسیدن به سطح زمین میفته؟
برای فهمیدن بهتر این مطلب یک کش یک متری رو تصور کنین که یک سر اون به دری نصب شده و نی‌هایی با فاصله‌هایی یکسان به اون وصلن. حالا سر پایین کش که آزاد هست رو سی سانتی متر به پایین میکشین و پایین‌ترین نی رو ۱۸۰ درجه می‌چرخونین. به نظرتون چه اتفاقی میفته؟ چرخش نی‌ها از پایین‌ترین نی به بالاترین نی ادامه پیدا میکنه بعد همین حرکت از بالا به پایین تکرار میشه. این حرکت موج‌وار چند ثانیه ادامه پیدا میکنه تا به حالت سکون اولیه برسن. انرژی ناشی از زلزله هم برای رسیدن به سطح زمین سنگ‌های پوسته زمین رو جابجا میکنه. سنگها بعد از عبور انرژی به طرف سطح زمین به جای اول خودشون برمیگردن ولی همه انرژی ناشی از وقوع زلزله پس از رسیدن به سطح زمین دوباره به داخل زمین بر نمیگرده بلکه مقداری از اون در طول لایه خارجی زمین حرکت کرده و حرکات موج واری رو تولید میکنه.
چطور امواج زلزله نشون میده داخل زمین از لایه‌های مختلفی تشکیل شده؟
اگه چگالی لایه‌های مختلف زمین یکسان بود امواج زلزله میتونست در امتداد یک خط مستقیم حرکت کنه ولی تحقیقات دانشمندان زلزله شناس نشون داد که مسیرهای امواج انرژی زلزله تغییر میکنه. بنابراین اونها نتیجه گرفتن که زمین از لایه‌های مختلفی تشکیل شده و امواج زلزله در مرز این لایه‌های مختلف زمین که چگالی‌های متفاوتی دارن تغییر مسیر میدن. این نتایج به دانشمندان کمک میکنه که موقعیت لایه‌های مختلف رو تشخیص بدن
بزرگی یک زلزله یا همون انرژی لرزشی زلزله چطوری اندازه‌گیری میشه؟
بزرگی یک زلزله با زلزله‌نگار اندازه‌گیری میشه. اما زلزله‌نگار چیه و چطور این کار رو انجام میده؟ زلزله‌نگار، از یه جسم بسیار سنگین تشکیل شده که ثابت هست ولی قابی به اون متصله که در اثر لرزش زمین حرکت میکنه. یک قلم ثبت کننده هم داره که لرزش‌های زمین رو به صورت هفت و هشت بر روی یک نوار کاغذی در حال حرکت ثبت میکنه. به خطوطی که روی نوار کاغذی کشیده میشه زلزله نگار میگن و هر چه انرژی لرزشی زلزله بیشتر باشه پهنای خطوط هفت و هشت تولید شده بیشتر میشه.
چه عواملی بر شدت زلزله اثر میذاره؟
شدت زلزله، میزان کل خسارت‌های وارد شده در اثر زلزله رو نشون میده. این خسارت‌ها شامل اثرات زلزله بر روی زمین، میزان خرابی ساختمان‌ها، تعداد کشته شده‌ها و زخمی‌ها و صدمات وارد شده دیگه هست. یکی از عواملی که بر شدت زلزله اثر میذاره فاصله سطح زمین از مرکز زلزله هست. شدت زلزله معمولا در نزدیکی منبع اولیه لرزش بیشتره! البته ممکنه این همیشه درست نباشه. زلزله‌ای که منبعش دریا باشه میتونه به زمینی که کیلومترها اونورتره خسارت وارد کنه. در این حالت شدت زلزله در مناطق دورتر اثر میذاره. شدت زلزله علاوه بر فاصله سطح زمین از مرکز زلزله، به عوامل دیگه‌ای مثل طبیعت زمین و مقاومت ساختمان‌ها هم بستگی داره.
چطور زلزله باعث شکستگی سطح زمین میشه؟
به نیرویی که به یک جسم جامد وارد میشه و اون رو میکشه نیروی کششی میگن. مواد جامد خاصیت ارتجاعی محدودی دارن و اگه بیشتر از حد طبیعی شون کشیده بشن شکسته میشن. نیروهای کششی درون زمین هم میتونن سنگها رو بیش از حد ارتجاعی شون بکشن و شکستگی‌هایی در زمین ایجاد کنن. انرژی لرزشی ناشی از زلزله نیروهایی تولید میکنه که میتونن باعث شکستگی پوسته خارجی کره زمین بشن. نیروهای برشی، نیروهایی پیچ دهنده هستن که لایه‌های سنگی رو میپیچونن و میشکنن. زلزله سبب میشه که سطح زمین به هم فشرده شده، از هم جدا شده و یا به هم بپیچه. این حرکت‌ها به ترتیب از فشار، کشش و نیروی برشی حاصل میشن.
وقتی که بخشی از سطح کره زمین کشیده میشه و یا تحت فشار قرار می‌گیره ابعاد اون زیاد میشه و فشار زیادی در داخل سنگ‌های پوسته زمین تولید میکنه. زمانی که این کشیدگی خیلی زیاد بشه سنگها به طور ناگهانی شکسته میشن و سریعا به حالت اولیه برمیگردن (برگشت ارتجاعی). این حرکات ناگهانی و همینطور اصطکاک سنگها با همدیگه باعث لرزش شدید زمین میشه. به این حرکت زلزله میگن. بعد از تموم شدن لرزش‌ها، بعضی از سنگ‌های کشیده شده که شکسته نشدن به شکل اولیه‌ی خودشون برمیگردن. بعضی از سنگها هم بر اثر کشیدگی زیاد شکلشون به صورت دائم تغییر میکنه.
چطور زلزله‌ها سونامی ایجاد میکنن؟
موج‌های ناشی از زلزله سنگ‌های کف دریا رو به طرف بالا و پایین حرکت میدن و باعث میشن آب روی سنگها هم همراه با کف دریا بالا و پایین بره. این جابجایی که به اون جابجایی عمودی میگن باعث میشه که آب اول به سمت عقب بره و بعد به صورت موج بزرگی با ارتفاع زیاد و سرعت زیاد که به حدود ۸۰۰ کیلومتر در ساعت هم میرسه برگرده که بسیار خطرناک هست. گاهی این موج‌های بزرگ رو اشتباهی موج‌های جزر و مد میگن اما اسم درست اونها موج‌های دریایی زلزله هست. ژاپنی‌ها این موج‌ها رو سونامی میگن که زلزله‌شناسان هم همین اسم رو براش به کار میبرن. یکی از بزرگ‌ترین سونامی‌ها در روز اول ماه نوامبر سال ۱۷۵۵ در شهر لیسبون پرتغال رخ داد که خسارت‌های زیادی رو به مردم وارد کرد و خونه‌های زیادی رو خراب کرد.
مدت زمان زلزله چه اثری بر سطح زمین میذاره؟
اگه انرژی لرزشی رها شده از زلزله زیاد باشه زلزله زمان بیشتری طول میکشه و هر چه زلزله زمان بیشتری طول بکشه انرژی بیشتری به مناطق تحت تاثیر میرسه و در نتیحه خسارت بیشتری به اون مناطق وارد میشه. به انرژی لرزشی، بزرگی زلزله میگن که با مقیاس ریشتر اندازه‌گیری میشه و دارای ۹ درجه از ۱ تا ۹ هست. جالبه بدونین که درجه مرکالی (مقیاسی با ۱۲ درجه) هم شدت زلزله رو بر اساس خسارت وارده به زمین، ساختمان‌ها و مردم تعیین میکنه. طول زمان مشخصی برای زلزله وجود نداره ولی معمولا زلزله‌های با انرژی لرزشی متوسط (با بزرگی تا حدود ۶ ریشتر) بین ۵ تا ۱۰ ثانیه طول میکشه. زلزله‌های شدید (با بزرگی ۶.۵ تا ۷.۵ ریشتر) بین ۱۵ تا ۳۰ ثانیه و زلزله‌های خیلی شدید (با اندازه ۷.۵ ریشتر و یا بیشتر) بین ۳۰ تا ۶۰ ثانیه طول میکشن.
واکنش ساختمان‌ها نسبت به حرکات جانبی ناشی از زلزله چیه؟
بر اثر زلزله، زمین زیر ساختمان‌ها از یه سمت به سمت دیگه حرکت میکنه و این باعث میشه دیوارها به یک سمت خم بشن که این حرکات بسیار خطرناک هستن. مقاومت در برابر حرکت باعث میشه که بخش بالای یک ساختمان برای یک لحظه به حالت کج باقی بمونه و دوباره به حالت اولیه خود برگرده. در طول زمان یک زلزله معمولی که حدود ۱۵ ثانیه هست یک ساختمان ممکنه بین ۱۵ تا ۱۰۰ بار خم بشه و دوباره به حالت اولیه خودش برگرده.
خاصیت ارتجاعی و مقاومت کششی مناسب مصالح برای اسکلت‌بندی فلزی ساختمان خیلی مهم هستن. چون ساختمان‌هایی که مقاومن بر اثر زلزله خراب نمیشن. اونها میتونن بدون اینکه بشکنن خم بشن. ساختمان‌هایی که اسکلت‌بندی عمودی دارن انعطاف‌پذیری زیادی دارن. زمان زلزله، حرکات جانبی و یا همون از یک سمت به سمت دیگه‌ی این ساختمان‌ها ممکنه باعث خمیدگی اسکلت اونها و حتی فروریختن اونها بشه که در این صورت برای ساکنین اونجا خیلی خطرناک هست و میتونه به وسایل داخل ساختمون‌ها هم خسارت‌های زیادی وارد کنه. بنابراین برای حفظ جان و اموالمون بهتره که ساختمان‌هایی تهیه کنیم که از مقاوم بودن اونها مطمئن باشیم.
