زمین‌لرزه‌ها بخش عادی از نحوه رفتار پوسته بیرونی زمین هستند، نه یک ناهنجاری تصادفی یا غیرقابل پیشبینی. بر اساس گزارش اداره زمینشناسی ایالات متحده (USGS)، پوسته این سیاره به قطعات بزرگی به نام صفحات تکتونیکی تقسیم شده است که آهسته حرکت میکنند، یکی بر روی دیگری میلغزند و با یکدیگر برخورد میکنند. بیشتر زمین‌لرزه‌ها در امتداد گسلها - خطوط شکستگی در سنگ - واقع در یا نزدیک مرزهای میان این صفحات رخ می‌دهند.
آنچه واقعاً زیر زمین اتفاق می‌افتد
اداره زمینشناسی ایالات متحده این فرآیند را یک مکانیسم سه‌مرحله‌ای به نام بازگشت ارتجاعی توصیف میکند. اول، با حرکت صفحات تکتونیکی، لبههای زبر و ناهموار یک گسل حتی با وجود ادامه حرکت بقیه صفحه به یکدیگر گره میخورند، بنابراین فشار و انرژی در سنگ‌های اطراف انباشته میشود. دوم، هنگامی که نیروی انباشته‌شده بالاخره بر اصطکاکی که لبههای گسل را نگاه داشته است غالب شود، سنگ ناگهان می‌لغزد. سوم، انرژی ذخیرهشده به صورت امواج زلزالی آزاد میشود که زمین را تکان میدهد - زمین‌لرزه‌ای که مردم احساس میکنند.
فعالیت زلزالی اغلب به صورت دنباله‌ای رخ میدهد. اداره زمینشناسی ایالات متحده یادآوری میکند که لرزش‌های کوچک‌تری به نام لرزش‌های پیش‌آگاه میتوانند زمینلرزه اصلی بزرگ‌تری را قبل از وقوع آن پیشبینی کنند، اگرچه آنها فقط به صورت بازگشتی به عنوان لرزش‌های پیش‌آگاه شناخته می‌شوند، و لرزش‌های پس‌آگاه - زمینلرزههای کوچک‌تری که بعد از زمینلرزه اصلی رخ می‌دهند - میتوانند برای هفته‌ها، ماه‌ها یا حتی سال‌ها ادامه یابند. علی‌رغم این درک از مکانیسم‌ها، اداره زمینشناسی ایالات متحده به وضوح بیان میکند که دانشمندان نمیتوانند زمان وقوع یک زمینلرزه را پیشبینی کنند، حتی در مناطقی که میدانند زمینلرزه در آنها احتمل است.
سه نوع مرز صفحه، سه نوع زمینلرزه
صفحات تکتونیکی به سه روش متفاوت با یکدیگر تعامل دارند و هر کدام یک الگوی زلزالی متفاوت تولید میکند، بر اساس اکتشافات اقیانوس‌شناسی NOAA و اداره زمینشناسی ایالات متحده. در مرزهای واگرا، صفحات جدا می‌شوند و ماگما برای تشکیل پوسته اقیانوسی جدید بالا می‌رود؛ زمین‌لرزه‌ها در آن‌جا عام هستند، با ظهیر وسط اقیانوس آتلانتیک به عنوان نمونه. در مرزهای همگرا، صفحات برخورد میکنند - یکی اغلب زیر دیگری می‌لغزد - که زمینلرزههای قوی را همراه با رشته‌های کوهستانی، تنگه‌های عمیق دریایی و زنجیره‌های آتشفشانی تولید میکند، الگویی که در اطراف حلقه آتش اقیانوس آرام دیده میشود. در مرزهای تحولی، صفحات به موازات یکدیگر می‌خردند بدون ایجاد یا نابودی پوسته، زمین‌لرزه‌ای را از طریق اصطکاک تولید میکنند؛ گسل سان آندریاس کالیفرنیا نمونه استاندارد است.
چگونه لرزه‌شناسان یک زمینلرزه را ثبت و اندازهگیری میکنند
زمین‌لرزه‌ها از طریق یک شبکه جهانی لرزه‌نگاری شناسایی می‌شوند که در آن هر ایستگاه حرکت زمین را در محل خود اندازهگیری میکند، همان‌طور که اداره زمینشناسی ایالات متحده توضیح میدهد. ابزار اصلی یک لرزه‌سنج است - معمولاً یک آونگ یا جرمی که بر روی یک فنر نصب شده است - در داخل یک لرزه‌نگار قرار گرفته است که وقتی سنگ می‌لغزد و انرژی به صورت موج‌ها از مرکز زلزال منتشر میشود، لرزش‌ها را ثبت میکند.
لرزه‌شناسان بین دو اندازهگیری جدا تمایز قائل می‌شوند. بزرگی اندازه زمینلرزه را در منبع آن توصیف میکند و مهم‌نیست که از کجا اندازهگیری شود، عدد یکسان است. شدت، که بر روی مقیاس شدت اصلاحشده مرکالی اندازهگیری میشود، لرزش و خسارتی را که در یک مکان خاص احساس میشود توصیف میکند، که بر اساس فاصله از منبع و شرایط خاک محلی تغییر میکند.
مقیاس ریشتر در مقابل بزرگی لحظهای
مقیاسی که بیشتر مردم از آن شنیده‌اند - مقیاس ریشتر - توسط چارلز ریشتر در دهه 1930 برای اندازهگیری زمینلرزههای جنوب کالیفرنیا با استفاده از ایستگاه‌های لرزه‌نگاری نزدیک ایجاد شد؛ از لحاظ فنی به عنوان ML برای 'بزرگی محلی' شناخته می‌شد، بر اساس اداره زمینشناسی ایالات متحده. این بزرگ‌ترین نوسان یا دامنه ثبتشده را روی دستگاه خاصی به نام لرزه‌نگار وود-اندرسون اندازهگیری میکند.
با گسترش شبکات لرزه‌نگاری در سراسر جهان، پژوهشگران دریافتند که روش ریشتر فقط برای محدوده‌های فرکانس و فاصله خاصی معتبر است، و نمی‌توانست امواج فرکانس پایین تولید شده توسط بزرگ‌ترین زمین‌لرزه‌ها را به درستی ثبت کند - محدودیتی که به آن اشباع می‌گویند. لرزه‌شناسان بعداً مقیاس بزرگی لحظهای (Mw) را معرفی کردند، که اداره زمینشناسی ایالات متحده میگوید بر کمیت فیزیکی 'لحظه' - میزان لغزش در گسل ضربدر منطقه سطح گسلی که لغزید - بنابراین در سراسر محدوده کامل اندازه‌های زمینلرزه معتبر است. اداره زمینشناسی ایالات متحده اکنون بزرگیهای زمینلرزه را با استفاده از بزرگی لحظهای گزارش میدهد.
زمین‌لرزه‌ها تا چه اندازه شایع هستند؟
زمین‌لرزه‌ها بسیار بیشتر از آنچه اکثر مردم فکر میکنند متکرر هستند. مرکز اطلاعات زلزالی ملی اداره زمینشناسی ایالات متحده تقریباً 12,000 تا 14,000 زمینلرزه را هر سال ردیابی میکند. IRIS (مؤسسات تحقیقاتی یکپارچه‌شده برای لرزه‌شناسی) خاطر نشان میکند که تعداد زمینلرزههای شناسایی‌شده در طول زمان عمدتاً به دلیل آن است که شبکات لرزه‌سنج حساس‌تر شده‌اند، نه اینکه خود زمین‌لرزه‌ها بیشتر شایع شده‌اند.
زیرا مقیاس بزرگی لحظهای لگاریتمی است، IRIS بیان میکند که برای هر پله کامل افزایش در بزرگی، تعداد سالیانه زمینلرزههای ثبتشده در سراسر جهان تقریباً ده برابر کاهش مییابد، درحالیکه انرژی منتشر‌شده تقریباً سی برابر افزایش مییابد.
اثر هر پله بزرگی (منبع: IRIS)| تغییر بزرگی | اثر بر تعداد سالیانه زمینلرزه | اثر بر انرژی آزادشده |
|---|
| +1 پله کامل | ~10 برابر کاهش زمینلرزه در سال | ~30 برابر افزایش انرژی آزادشده |
|---|
چرا این مهم است
درک اینکه زمین‌لرزه‌ها نتیجه قابل پیشبینی حرکت مستمر صفحات - نه رویدادهای جدا و غیرقابل توضیح - است، مبنای نقشه‌های خطر، اصول ساختمان و سیستم‌های هشدار اولیه مورد استفاده در سراسر جهان است. چارچوب مرز صفحهای اداره زمینشناسی ایالات متحده و NOAA همچنین توضیح میدهد که چرا مناطق خاصی، مانند حلقه آتش اقیانوس آرام یا منطقه گسل سان آندریاس، در طول زمان زمینشناسی به طور مکرر زمینلرزه را تجربه میکنند، حتی اگر هیچ رویداد واحدی نتواند قبل از زمان پیشبینی شود.
پرسش‌ها
- چیزی که واقعاً باعث زمینلرزه میشود چیست؟
- فشار در جایی که لبههای زبر مرز صفحه تکتونیکی (گسل) به یکدیگر گره میخورند درحالیکه بقیه صفحه ادامه حرکت میکند انباشته میشود؛ زمانی که نیرو بالاخره بر اصطکاکی که لبهها را نگاه داشته است غالب شود، آنها ناگهان میلغزند و انرژی ذخیرهشده را به صورت امواج زلزالی آزاد میکنند، بر اساس اداره زمینشناسی ایالات متحده.
- آیا مقیاس ریشتر هنوز هم استفاده میشود؟
- نه. اداره زمینشناسی ایالات متحده میگوید مقیاس ریشتر، که توسط چارلز ریشتر در دهه 1930 ایجاد شد، برای زمینلرزههای بزرگ 'اشباع' میشود و دیگر برای آنها استفاده نمیشود؛ بزرگیهای گزارششده امروز تقریباً همیشه بزرگی لحظهای (Mw) هستند.
- تفاوت بین بزرگی و شدت چیست؟
- بزرگی اندازه زمینلرزه را در منبع آن توصیف میکند و در همهجا عدد یکسان است؛ شدت، که بر روی مقیاس شدت اصلاحشده مرکالی اندازهگیری میشود، لرزش و خسارتی را توصیف میکند که در یک مکان خاص احساس میشود و بر اساس فاصله و شرایط محلی متفاوت است، بر اساس اداره زمینشناسی ایالات متحده.
- در هر سال چند زمینلرزه رخ میدهد؟
- مرکز اطلاعات زلزالی ملی اداره زمینشناسی ایالات متحده حدود 12,000-14,000 زمینلرزه را سالیانه ردیابی میکند. IRIS خاطر نشان میکند که برای هر پله افزایش در بزرگی، تعداد سالیانه زمینلرزههای ثبتشده تقریباً ده برابر کاهش مییابد، درحالیکه انرژی آزادشده تقریباً سی برابر افزایش مییابد.
- آیا دانشمندان میتوانند زمینلرزه را پیشبینی کنند؟
- نه. اداره زمینشناسی ایالات متحده بیان میکند که درحالیکه دانشمندان بر اساس مرزهای صفحهای و گسلها میدانند زمینلرزه کجا احتمل است، نمیتوانند پیشبینی کنند که یک زمینلرزه خاص کی رخ خواهد داد.
