مقدمه:
پروسه تغیر شکل،
ریختها و ترکیبهای
مختلفی از سنگها را
در مقیاسهای متفاوت
ایجاد میکند. در یک
سمت کوههای عظیم کره
زمین قرار دارند و در
سوی دیگر تنشهای
موضعی باعث ایجاد
ترکهای بسیار ریز در
سنگ کف میگردد. از
تمام این پدیده ها
تحت عنوان "ساختارهای
سنگی" یاد میشود.
زمانی که یک مطالعه
در منطقه انجام
میپذیرد، زمین شناس
ساختار غالب را تشخیص
و توصیف مینماید. یک
ساختار معمولا آنقدر
عظیم است که فقط قسمت
بسیار کوچکی از آن
توسط یک بیننده، قابل
مشاهده است. اغلب
موارد، بیشتر سنگ کف
توسط نباتات و یا
رسوبات اخیر پنهان
شده است. در نتیجه
تهیه ساختار زمین
شناسی باید بر اساس
رخ نمودهای بسیار
محدود که شامل
مکانهایی است که کف
سنگی در سطح زمین
نمایان میباشد،
انجام پذیرد. برخلاف
تمام این مشکلات،
برخی تکنیکهای ترسیم
زمین شناسان را قادر
به شناخت ساختارهای
کنونی میسازد. در
سالهای اخیر، این
مسیر با کمک عکس
برداری هوایی،
تصویربرداری
ماهوارهای و توسعه
سیستم مکانیابی جهانی
(GPS) هموارتر گردیده
است. علاوه بر این
تهیه پروفیل زمین با
روش انعکاس لرزهای و
نیز حفر گمانه ها، در
مورد ترکیب و ساختار
سنگهای در عمق
دادههای زیادی را
فراهم مینماید.
در مکانهایی که
سنگهای رسوبی موجود
میباشند، تهیه
ساختار سنگها سادهتر
میگردد چرا که
لایههای رسوبی
معمولا بصورت افقی
تشکیل میشوند. در
صورتی که لایهها
بصورت افقی باقی
مانده باشد، نشان
میدهد منطقه احتمالا
تحت تنش و تغییر شکل
نیست. ولی اگر لایه
ها خمیده، مایل، یا
شکسته شده باشند،
نشان دهنده تغییر شکل
پس از رسوبگذاری است.
گسلها
گسلها شکستگیهایی در
پوسته زمین هستند که
در طول آنها تغییر
شکلهای قابل توجهی
ایجاد شده است. گاهی
اوقات گسلهای کوچک در
ترانشه های جاده،
جائی که لایه های
رسوبی چند متر جابجا
شده اند، قابل تشخیص
هستند. گسلهایی در
این مقیاس و اندازه
معمولا بصورت تک
گسیختگی جدا اتفاق
میافتد. در مقابل
گسلهای بزرگ، شامل
چندین صفحه گسل درگیر
میباشند. این منطقه
های گسله، میتوانند
چندین کیلومتر پهنا
داشته باشند و معمولا
از روی عکسهای هوایی
راحتتر قابل تشخیص
هستند تا سطح زمین.
در واقع حضور گسل در
یک منطقه نشان میدهد
که در یک زمان گذشته،
در طول آن جابجایی رخ
داده است. این
جابجاییها
میتوانسته یا بصورت
جابجائی آرام باشد که
هیچ گونه لرزشی در
زمین ایجاد نمیکند و
یا اینکه بصورت
ناگهانی اتفاق بیفتد
که جابجایی های
ناگهانی در طول گسلها
عامل ایجاد اغلب
زلزله ها میباشد.
بیشتر گسلها غیر
فعال هستند، و
باقیماندهای از
تغییر شکلهای گذشته
میباشند. در امتداد
گسلهای فعال، حین
جابجائی فرسایشی دو
قطعه پوستهای در
کنار هم، سنگها شکسته
و فشرده میشوند. در
سطح صفحات گسلی،
سنگها بشدت صیقلی و
شیاردار میشوند. این
سطوح صیقلی و شیاردار
به زمین شناسان در
شناخت جهت آخرین
جابجایی ایجادشده در
طول گسل کمک میکند.
که زمین شناسان بر
اساس جهت حرکت گسلها،
آنها را به انواع
مختلفی تقسیم بندی
میکنند که در قسمت
انواع گسلها به این
تقسیم بندی
میپردازیم.
مشخصات گسلها
برای تعریف گسلها، از
مشخصات هندسی آنها،
یعنی موقعیت قرارگیری
آنها در یک فضای سه
بعدی، استفاده میشود
که عمدهترین این
مشخصات هندسی راستا و
شیب میباشند. شناخت
این پارامترها در
سطح، زمین شناسان را
قادر میسازد تا
ساختار سنگها و گسلها
را در زیر زمین و
قسمتهای دور از
دیدشان، پیشبینی
نمایند.
راستا[1]: جهت و
راستای خط تلاقی صفحه
گسل با افق تحت عنوان
راستا شناخته میشود.
راستا معمولا بصورت
زاویهای با شمال
مشخص میگردد. برای
مثال عبارت N20E نشان
میدهد که راستای گسل
20 درجه به سمت شرق
نسبت به جهت شمال
متمایل است.
شیب[2]: عبارتست از
شیب سطح یک توده سنگی
یا صفحه گسل، نسبت به
صفحه افق. شیب شامل
زاویه انحراف و نیز
جهت آن میباشد. جهت
متصور شدن شیب یک
گسل، بخاطر سپاری این
نکته است که آب همیشه
در صفحه موازی با شیب
گسل به سمت پایین
جاری خواهد شد.
انواع
گسلها
تقسیم بندی گسلها فقط
بر اساس هندسه و جهت
جابجائی نسبی ایجاد
شده در آنها صورت
میپذیرد. گسلهای
راستا لغز و گسلهای
شیب لغز دو تقسیم
بندی کلی گسلها
میباشند که در زیر
تعاریف مربوط به آنها
آورده میشود.
گسلهای امتداد
لغز
گسلهایی که امتداد
اصلی لغزش در امتداد
راستای گسل باشد، گسل
امتداد لغز نامیده
میشوند. بر اساس جهت
حرکت در امتداد
راستای گسل، گسلهای
چپ گرد و یا راست گرد
را میتوان تشخیص داد.
نحوه تشخیص بدین
ترتیب است که اگر در
یک سمت از گسل
بایستیم و حرکت سمت
دیگر را نظاره
نماییم، اگر حرکت آن
از سمت چپ به راست
باشد، گسل راست گرد و
در حالت برعکس چپ گرد
خواهد بود. بعنوان
مثال شکل زیر یک گسل
امتداد لغز راست گرد
را نشان میدهد.
موجهای لرزه ای
بطور کلی پس از اینکه
در داخل زمین زلزله
ای به وجود آمد و
انرژی زمین آزاد شد،
این انرژی آزاد شده
به صورت امواج
ارتعاشی در کلیه جهات
منتشر شده و انرژی
زلزله را با خود
منتقل مینمایند.
امواج زمین لرزه با
توجه به حرکتشان در
داخل یا سطح زمین به
دو دسته "امواج داخلی
یا پیکری[1]" و
"امواج سطحی[2]"
تقسیم میشوند.
امواج داخلی یا پیکری
دسته دیگری 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 مینمایند.
امواج داخلی نیز به
دو گروه امواج طولی
یا اولیه و امواج
عرضی یا ثانویه قابل
تقسیم هستند.
امواج سطحی بیشترین
انرژی ناشی از
تکانهای کم عمق را
دارا بوده و عامل
اصلی خرابیهای 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[3]" و
"امواج ریلی[4]"
تفکیک میگردند.
این امواج توسط
ویژگیهایی چون سرعت،
دامنه، طول موج، دوره
تناوب و فرکانس از
یکدیگر تمییز داده
میشوند.
در زیر به تفصیل به
بررسی این چهار نوع
موج میپردازیم:
1- امواج تراکمی P یا
اولیه[5]
امواج تراکمی از همه
محیطهایی که توان
تحمل فشار را دارند
از جمله گازها،
جامدات و مایعات عبور
میکنند. 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.
2- امواج برشی S یا
عرضی[6]:
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).
3- امواج رایلی LR
این امواج به نحو
خاصی حرکت میکنند.
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.
4 - امواج لاوLQ
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.
لرزه نگاری
قرنهاست كه
انسان به مطالعه زمین
لرزه ها كه موجب
خسارتهآی جانی و مالی
وسیعی می شدهاند
علاقهمند بوده است.
اولین تلاش در چنین
راهی به چینیها
مربوط می شود. 132
قبل از میلاد مسیح یك
فیلسوف چینی به نام
چانگ- هنگ1 لرزه
نگاری به نام لرزه
نما اختراع نمود..
چنین دستگاهی مشاهدة
بروز یك حركت را
امكان پذیر می کرد
ولی اندازه گیری
میزان حركت با آن
ممكن نبود.
پس از چنین وسیله آی
ظاهراً از زلزله نگار
دیگری در تاریخ ذكر
نشده است تا آینكه در
قرن هجدهم از
سیستمهآی پاندولی كه
جهت موج دریافتی را
نشان می دادند،
(ابتدا در آیتالیا و
سپس در ژاپن) مجدداً
استفاده شد. اولین
لرزه نگاشت روی كاغذ
به طور همزمان در
آیتالیا، انگلستان و
آلمان در سال 1889 به
دست آمد. در سالهآی
بعد نیز جرم و اندازه
لرزه نگارها همچنان
بزرگتر گردید تا
آینكه وزن آنها به
حدود 19 تن رسید.
چنین وزنی موجب آیجاد
یك آینرسی زیاد نسبت
به كل تغییرمكان زمین
می گردید ولی از سوی
دیگر ضرر آن آین بود
كه امكان جا به جآیی
چنین لرزه نگاری وجود
نداشت.
امروزه شبکه عظیمی از
لرزه نگارها در سراسر
جهان نصب شده و در
حال ثبت ارتعاشات
میباشند.
شتابنگارهای ثبت شده
توسط این دستگاهها
امکان مطالعه دقیق
زمین لرزه ها را
فراهم میآورد. شکل
زیر بصورت شماتیک
نگاشت ثبت شده از
زلزله را نشان میدهد.
همانطور که در بخش
قبل گفته شد، در اثر
زلزله امواج مختلفی
منتشر میشوند که
سرعت و دامنه هرکدام
از این موجها متفاوت
میباشد. سرعت متفاوت
باعث میشود که زمان
رسیدن هرکدام از این
موجها متفاوت باشد و
در نتیجه بر روی
نگاشت ثبت شده قابل
تشخیص باشند.
گردآورنده :
صالح رحیم خانلی (دوم تجربی دبیرستان شاهد )
