زمین لرزه چگونه به وجود می آید؟ (علت زلزله، انواع گسلها و فرآیند شکلگیری زمینلرزه)
زمین لرزه چگونه به وجود می آید؟ علتها، فرآیند، انواع و پیامدها
آیا میدانید زمین لرزه چگونه به وجود می آید؟ زلزله نتیجه حرکت ناگهانی در امتداد گسلهای درون زمین است. این حرکت، انرژی کرنش الاستیک ذخیره را به شکل امواج لرزهای آزاد میکند که در زمین پخش میشوند و باعث لرزش سطح زمین میشوند. چنین حرکتی روی گسلها عموماً پاسخی به تغییر شکل طولانی مدت و تجمع تنش است.
ساختار زمین
امواج لرزهای ناشی از زلزلههای بزرگ از سراسر زمین عبور میکنند. این امواج حاوی اطلاعات حیاتی در مورد ساختار داخلی زمین هستند.
در واقع امواج لرزهای هنگام عبور از زمین، مانند پرتوهای نور که هنگام عبور از یک منشور شیشهای خم میشوند، شکسته یا خم میشوند.
ازآنجاکه سرعت امواج لرزهای به چگالی بستگی دارد، میتوانیم از زمان حرکت امواج برای ترسیم تغییر چگالی با عمق استفاده کنیم و نشان دهیم که زمین از چندین لایه تشکیل شده است.
پوسته
این لایه شکننده و بیرونی، ضخامتی بین ۲۵ تا ۷۰ کیلومتر در زیر قارهها و از حدود ۵ تا ۱۰ کیلومتر در زیر اقیانوسها دارد. پوسته قارهای ساختار بسیار پیچیدهای دارد و از انواع مختلفی از سنگها ساخته شده است.
گوشته
در زیر پوسته، گوشته متراکم قرار دارد که تا عمق ۲۸۹۰ کیلومتری امتداد دارد. این گوشته از سنگهای سیلیکات متراکم تشکیل شده است. امواج P و S ناشی از زلزله از گوشته عبور میکنند و نشان میدهند که گوشته جامد است.
بااینحال، شواهد جداگانهای وجود دارد که بخشهایی از گوشته در مقیاسهای زمانی زمینشناسی بسیار طولانی مانند یک سیال رفتار میکنند، و سنگها بهآرامی در سلولهای همرفتی غولپیکر جریان مییابند.
هسته
در عمق حدود ۲۹۰۰ کیلومتری، مرز بین گوشته و هسته زمین قرار دارد. هسته از آهن تشکیل شده است و ما میدانیم که وجود دارد؛ زیرا امواج لرزهای را میشکند و یک منطقه سایه در فواصل بین ۱۰۳ تا ۱۴۳ درجه ایجاد میکند. همچنین میدانیم که قسمت بیرونی هسته مایع است، زیرا امواج S از آن عبور نمیکنند.
دلیل ایجاد زمین لرزه
زمین از لایههای مختلفی است و بخش بالایی آن از صفحههای تکتونیکی ساخته شده که مانند پازل کنار هم قرار گرفتهاند. این صفحات دائماً هرچند بسیار آرام حرکت میکنند.
زمانی که صفحات تکتونیکی به هم فشار وارد کنند یا روی هم بلغزند، انرژی در پوسته زمین جمع میشود. زمانی که این انرژی از حد تحمل سنگها بیشتر شود، ناگهان آزاد میشود و زمینلرزه رخ میدهد. برخی دلایل دیگر شامل:
- حرکت صفحات تکتونیکی
- فعالیتهای آتشفشانی
- زلزلههای القایی (انسانساخت)
چه چیزی حرکت صفحات تکتونیکی را هدایت میکند؟
در زیر صفحات تکتونیکی، آستنوسفر زمین قرار دارد. آستنوسفر در مقیاسهای زمانی بسیار طولانی مانند یک سیال رفتار میکند. تعدادی نظریه رقیب وجود دارد که سعی در توضیح عامل حرکت صفحات تکتونیکی دارند. سه مورد از نیروهایی که بهعنوان محرکهای اصلی حرکت صفحات تکتونیکی پیشنهاد شدهاند عبارتاند از:
- جریانهای همرفتی گوشته: جریانهای گرم گوشته، صفحات لیتوسفر را مانند یک تسمه نقاله در امتداد خود حرکت میدهند و حمل میکنند.
- رانش پشته (گوشته شناور روبهبالا در پشتههای میاناقیانوسی): صفحات تازه تشکیل شده در پشتههای اقیانوسی گرم هستند، بنابراین در پشته اقیانوسی ارتفاع بیشتری نسبت به مواد صفحهای سردتر و متراکمتر دورتر دارند؛ گرانش باعث میشود صفحه بالاتر در پشته، لیتوسفر را که در فاصله دورتری از پشته قرار دارد، به عقب براند.
- کشش صفحهای: صفحات قدیمیتر و سردتر در مناطق فرورانش فرو میروند، زیرا با سرد شدن، چگالتر از گوشته زیرین میشوند و صفحه سردتر و در حال فرو رفتن، بقیه صفحه گرمتر را به دنبال خود میکشد.
طبق تحقیقات نیروی محرکه اصلی برای بیشتر حرکات صفحات، کشش صفحات است، زیرا صفحاتی که لبههای بیشتری از آنها فرو رانده میشود، صفحاتی هستند که سریعتر حرکت میکنند. بااینحال، در تحقیقات اخیر، رانش پشته نیز بهعنوان نیرویی که حرکت صفحات را هدایت میکند، ارائه شده است.
انواع مرز صفحات
سه نوع مرز آبکاری وجود دارد که شامل:
- واگرا: صفحات در حال دور شدن از هم هستند.
- همگرا: صفحات به هم نزدیک میشوند.
- تبدیل: صفحاتی که از کنار هم عبور میکنند.
مرزهای بین صفحات تکتونیکی از سیستمی از گسلها تشکیل شدهاند. هر نوع مرز با یکی از سه نوع اساسی گسل، به نامهای گسلهای نرمال، معکوس و امتدادلغز، مرتبط است.
وقتی انرژی آزاد میشود چه اتفاقی میافتد؟
مرکز آزاد شدن انرژی در درون زمین کانون زلزله نام دارد. نقطهای روی سطح زمین که بالای این کانون قرار دارد، مرکز سطحی زلزله است. از این نقطه، امواج لرزهای در همه جهات پخش میشوند. امواج:
- P: سریعترین موجها؛ ابتدا به سطح میرسند.
- S: کندتر اما مخربتر هستند.
- سطحی: باعث بیشترین تخریب ساختمانها میشوند.
انواع گسل
سه نوع اساسی گسل وجود دارد. نرمال، معکوس و امتداد لغز. انواع خاصی از گسل مشخصه مرزهای مختلف صفحات هستند، اگرچه اغلب بیش از یک نوع گسل در آنجا رخ میدهد. این میتواند به ما در درک حرکت نسبی صفحات و نوع تغییر شکل کمک کند.
در طول زلزله، سنگ یک طرف گسل ناگهان نسبت بهطرف دیگر میلغزد. سطح گسل میتواند افقی یا عمودی یا زاویه دلخواهی بین این دو باشد.
گسلها با استفاده از زاویه گسل نسبت به سطح که بهعنوان شیب شناخته میشود و جهت لغزش در امتداد گسل طبقهبندی میشوند.
همچنین گسلهایی که در امتداد صفحه شیب حرکت میکنند، گسلهای شیبلغز هستند، درحالیکه گسلهای امتدادلغز بهصورت راستلغز یا چپلغز طبقهبندی میشوند. گسلهایی که هم حرکت شیبلغز و هم حرکت امتدادلغز را نشان میدهند، بهعنوان گسلهای موربلغز شناخته میشوند.
