زمین‌لرزه چیست و چگونه رخ می‌دهد

برای درک بهتر علت وقوع زلزله، در ابتدا بهتر است تا دانش مختصری در مورد پیدایش و ساختار زمین داشته باشیم:

پیدایش زمین:

4میلیارد و 500 میلیون سال پیش، زمین و دیگر سیارات منظومه شمسی پدیدار شدند. زمین در بدو پیدایش همانند قطره‌ای بزرگ از مواد داغ و مذاب در فضا غوطه‌ور بود. به تدریج عناصر سنگین‌تر مانند آهن، در مرکز این قطره ته‌نشین شده و هسته فلزی را به وجود آوردند و در عین حال عناصر سبک‌تر به سطوح بالایی آمده، گوشته و پوسته را تشکیل دادند. حدود 150 میلیون سال طول کشید تا پوسته‌ی زمین سرد و جامد شود. سرانجام 4 میلیارد و 200 میلیون سال قبل، اتمسفر اولیه زمین شکل گرفت و دریا‌ها بوجود آمدند.

تصویری شبیه‌سازی شده از زمین اولیه

لایه‌های زمین:

زمین از 3 لایه اصلی شامل هسته‌، گوشته و پوسته تشکیل شده است:

1) هسته‌، دارای دو بخش داخلی و خارجی است. هسته‌ی داخلی به دلیل فشار بسیار زیاد، جامد و جنس آن از آهن است و دمای آن 6 هزار درجه سانتی‌گراد (به اندازه دمای سطح خورشید) می‌باشد. هسته‌ی خارجی به شکل مایع و از فلزات ذوب‌شده‌ای مانند آهن و نیکل ساخته‌شده که دائما در حال جوشش و حرکت است و این حرکت، یک میدان مغناطیسی به دور زمین ایجاد می‌کند تا از ما در مقابل بادهای خورشیدی محافظت نماید. بادهای خورشیدی در صورت اصابت به زمین قادر هستند اتمسفر زمین را نابود کنند.

تصویرسازی فنی که ساختار لایه‌های زمین و اتمسفر را نشان می‌دهد.

2) گوشته‌، حد فاصل بین پوسته و هسته می‌باشد و بزرگ‌ترین و پهناورترین لایه‌ی زمین محسوب می‌گردد. گوشته‌ی زمین از سنگ‌های نیمه‌جامد بسیار گرم و چگال که در فاصله 2890 کیلومتری از سطح زمین قرار دارد تشکیل شده است. درواقع گوشته حالتی نیمه جامد و خمیرمانند دارد و مواد سازنده‌ی آن شامل سیلسیم، اکسیژن، آهن، منیزییم و کلسیم است. بخش سطحی‌تر گوشته‌ی زمین که درعمق کمتر از حدود ۷۰۰ کیلومتر است را گوشته‌ی بالایی می‌گویند.

3) پوسته، خارجی‌ترین لایه زمین و شامل دو نوع قاره‌ای و اقیانوسی است و تنها جایی است که زندگی بر روی آن جریان دارد و اغلب از سنگ‌های چگال، نظیر سنگ خارا و بازالت ساخته ‌شده است.

صفحات تکتونیک:

همانطور که پیش‌تر اشاره شد، هسته‌ی زمین، داغ و پرحرارت و پوسته زمین نسبتاً سرد و خنک است. این دو نوع دمای متفاوت موجب می‎شود که گوشته زمین که بین هسته و پوسته قرار گرفته است، حرکت دورانی شکل پیدا کند و این حرکت دورانی شکل موجب گردش پوسته زمین بر روی گوشته می‎شود؛ در نتیجه، پوسته‌ی زمین خاصیت یکپارچگی خود را از دست داده و تبدیل به صفحات مجزا و متحرک می‎گردد. به این صفحات که بسیار شبیه به تکه‌های پازل هستند، صفحات تکتونیک می‌گویند.

متحرک بودن صفحات تکتونیک، لغزش، جابجایی و یا برخورد آن‌ها به یکدیگر، موجب شکل‌گیری گسل‌ها، کوهستان‌ها، آتشفشان‌ها، جزیره‌های جدید، زلزله و دیگر پدیده‌های زمین‌شناختی می‌شود.

زلزله چیست و چگونه رخ می‌دهد؟

لرزش ناگهانی پوسته‌‌ی زمین ، زلزله یا زمین‌لرزه نامیده می‌شود. زمین‌لرزه‌، نتیجه‌ی نیروی رها شده در حین لغزش سریع لبه‌های یک گسل به یکدیگر است(گسل، به شکستگی‌هایی اطلاق می‌شود که صفحاتِ دو طرفِ شکستگی، نسبت به یکدیگر حرکت کرده باشند).

A. گسل معکوس B. گسل عادی C. گسل امتدادلغز

به عبارت دیگر، هنگامی که صفحات تکتونیک به آرامی در حال حرکت و جابجایی باشند اما لبه‌های آن‌ها به یکدیگر گیر کرده‌‌ و اصطکاک، مانع حرکتِ آن‌ها ‌شود، باعث می‌شود تا انرژی بسیار زیادی در این لبه‌ها ذخیره گردد. اگر فشاری که که این صفحات بر یکدیگر وارد می‌آورند، سرانجام بر اصطکاک میان آن‌ها غلبه کند، آن انرژیِ ذخیره شده ناگهان رها شده و به سطح زمین منتقل می‌گردد؛ دقیقا چیزی شبیه به رهاسازی تیر از کمان؛ اینجاست که زلزله رخ می‌دهد. این انرژی در تمامی جهات و به شکل موج‌های لرزشی پخش شده و باعث لرزش زمین می‌گردد.

تصویری از زلزله کرمانشاه، 22 آبان 1396

در صد سال گذشته بزرگترین زلزله‌ها در شهرهایی به وقوع پیوسته است که مانند توکیو و لس‌آنجلس بر روی گسل‌های بین دو صفحه‌ی تکتونیکی واقع شده‌اند. ایران نیز در تقاطع چند صفحه فعال قرار دارد. این صفحات باعث به وجودآمدن رشته کوه‌های زاگرس در ایران شده‌اند و هم‌اکنون به دلیل فعالیت دوباره، زلزله‌هایی را پدید آورده‌اند (زلزله‌ی کرمانشاه،۲۱ آبان 1396). گسل‌هایی كه در منطقه زاگرس هستند از بندرعباس تا كرمانشاه جریان دارد و تا عراق و تركیه ادامه پیدا می‌كند. هر جا كه طول گسل‌ها بیشتر باشد ، نشانه‌ی آن است كه شكستگی بیشتر بوده و امكان زلزله در آینده نیز بیشتر خواهد بود.

نحوه اندازه‌گیری زلزله‌ها:

معمولا زلزله‌ها را با دستگاهی به نام «لرزه‌نگار» اندازه می‌گیرند. هنگامی که زمین شروع به لرزیدن می‌کند، ابزار نوشتن لرزه‌نگار مانند یک پاندول حرکت می‌کند که بستگی به نوع لرزش زمین دارد. هر چه زمین‌لرزه شدیدتر باشد، پاندول لرزه‌نگار نیز محکم‌تر تکان می‌خورد. اطلاعات ثبت شده پس از انجام یک سری الگوریتم‌ها و محاسبات پیچیده، تبدیل به اعدادی می‌شوند که آن را با عنوان «مقیاس ریشتر» می‌شناسیم. در واقع، مقیاس ریشتر نشان‌دهنده‌ی قدرت زلزله است؛ هر چه ریشتر بالاتر باشد، با زلزله‌ی بزرگ‌تری مواجه هستیم.

منابع:

فیلم مستند علمی «منشاء»
ساختار زمین از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
مقاله "علت اصلی وقوع زلزله" نوشته ی دكتر بهرام عكاشه
معماریان، زمین‌شناسی مهندسی و ژئوتکنیک، ۵۰۲
زمین‌ساخت صفحه‌ای، ویکی پدیا، دانشنامه آزاد