ساختمان زمین
زیر سطح زمینی که ما بران گام می گذاریم بر خلاف سطح سخت و جامد ان ویژگیهای خاص خود را دارد. با افزایش عمق هم جنس و هم حالت مواد سازنده زمین تغییر می کند. این همان چیزی است که باعث تعجب و شگفتی می شود. کره زمین را براساس تغییر خواص فیزیکی و شیمیایی ان به چند لایه تقسیم می نمایند.
- پوسته (crust)
الف) بخش سیال (SIAL)
ب) بخش سیما (SIMA)
- گوشته یا جبه (Mantle)
الف) لایه بالایی
ب) ناحیه عبور
ج) گوشته پایینی
- هسته (core)

پوسته (Crust)
دانشمندان علوم زمین و زلزله شناس با مطالعه امواج ثبت شده زلزله ها در ایستگا ههای زلزله سنجی و زلزله شناسی به این واقعیات متفاوت از هم پی برده اند. اولین بررسی ها که در این زمینه انجام شده است بیانگر تغییر روند امواج در اعماق چهل کیلومتری خشکیها و پنج کیلومتری کف اقیانوسها می باشد جایی که بنام حد فاصل بین پوسته و گوشته شناخته می شود و به افتخار کاشف ان «موهوروویچ» استاد دانشگاه زاگرب به نام انفصال «موهو» معروف شده است. ضخامت متوسط قسمت جامد پانزده کیلومتر و وزن مخصوص ان 2.7 است. این انفصال مرز بین انواع مختلف سنگها است و با یک افزایش تند در سرعت امواج PوS مشخص می شود. این قسمت از زمین بنام "پوسته" زمین معروف است که درمقایسه با شعاع زمین ضخامت ناچیزی دارد. ضخامت پوسته زمین در زیر اقیانوسها نازکتر از قاره ها است. (حداقل 10 کیلومتر در زیر دریاها و حداکثر 60 کیلومتر در زیر خشکیها)

پوسته زمین از دوبخش تشکیل می شود : یک بخش سیال (SIAL) و دیگری بخش سیما (SIMA) می باشد.

الف) بخش سیال (SIAL): بخش سیال (SIAL) که بیشتر از سنگهای گرانیتی و گرانودیوریت تشکیل و بعلت فراوانی عناصر سلیسیم (Si) و الومینیوم (Al) بنام سیال خوانده می شود.

ب) بخش سیما (SIMA): بخش سیما (SIMA) که قشر زیرین پوسته است و بیشتر از بازالت تشکیل شده و به علت دارابودن سیلسیم (Si) و منیزیم (Mg) به نام سیما معروف است .

البته از تخریب سنگهای دو بخش بالا طبقه رسوبی تشکیل می گردد که شامل ابرفتها ونهشته های مختلف است. ضخامت این طبقه در گودیها گاهی به 10 کیلومتر می رسد و بعضی جاها دگرگون شده اند. گوشته یا جبه (Mantle)
دومین گسستگی که در روند امواج منتشر شده از زلزله ها مشاهده می شود در عمق 2900 کیلومتری از سطح زمین است و بنام "گوتنبرگ" معروف است.
حد فاصل بین گسستگی موهوروویچ و گوتنبرگ بنام گوشته معروف است. در گوشته نیز خصوصیات امواج لرزه ای تغییر می نماید که با توجه به همین تغییر به چند بخش تقسیم می شود:
الف) لایه بالایی: این بخش منشاء بسیاری از فعالیتهای زمین شناسی است همانند فعالیتهای ماگمایی، زلزله های عمیق و تغییر مکان قاره ها.
بخش بالایی همراه با پوسته یک لایه به ضخامت 70 تا 100 کیلومتر را تشکیل می دهد که از سنگهای سخت و شکننده تشکیل می دهد و بنام "سنگ کره" خوانده می شود. سنگ کره به قطعاتی تقسیم شده که به هر یک از انها "صفحه" می گویند. صفحه ها نسبت به یکدیگر در حال تغییر و جابجایی می باشند که این حرکتها رویدادهای زمین شناسی را بوجود میاورد. محققین زمین شناسی بر وجود سنگهای با خاصیت فوق بازی در این قسمت اتفاق نظر دارند، اما در مورد توزیع ان اتفاق نظر ندارند.
در زیر سنگ کره ناحیه ای به نام "سست کره" معروف است. سرعت امواج لرزه ای در این قسمت کاهش می یابد و به لایه ای کم سرعت هم معروف است.
ب) ناحیه عبور: این منطقه بین 400 تا حدود 1000 کیلومتری عمق زمین است . در این قسمت شاهد افزایش نسبی سرعت امواج هستیم که بیانگر تغییر ماهیت سنگهای این قسمت است
ج) گوشته پایینی: از عمق 1000 تا 2900 کیلومتر عمق زمین است. در این قسمت سنگها چگال و بسیار الاستیک اند و سرعت امواج زلزله بصورت تقریبا یکنواختی افزایش می یابد.
در زیرگوشته زمین از عمق 2900 کیلومتری تا مرکز زمین هسته زمین قراردارد. درهسته زمین د عمق 5120 کیلومتری یک انفصال در خواص الستیک هسته وجود داردکه هسته رابا توجه به ان بدو قسمت خارجی و داخلی تقسیم می کنند. از انجا که امواج عرضی از هسته خارجی عبور نمی کنند بایستی این قسمت را مایع دانست و چون درهسته داخلی سرعت امواج افزایش می یابد این قسمت را جامد می دانند

هسته (Core)
جنس هسته زمین را بیشتر نیکل و اهن تشکیل داده است . هسته نقشی درحرکت ورقه های سنگ کره ندارد ولی منبع تولید میدان مغناطیسی زمین است.
پوسته زمین به انضمام قسمت بالایی گوشته فوقانی قسمت سخت زمین را تشکیل می دهند که سنگ کره یا لیتوسفر خوانده می شود و بر سست کره که حالت خمیری دارد واقع شده است. ضخامت لیتوسفر به طور متوسط 100 کیلومتر است. لیتوسفر به صفحه های مجزایی تقسیم می شود که این صفحه ها ثابت نیستند و دایما در حال حرکتند که منجر به ایجاد پدیده های مختلف تکتونیکی می گردد.
لیتوسفر از شش صفحه اصلی بنامهای افریقا، اوراسیا، امریکا، ارام، استرالیا و قطبی بعلاوه چند صفحه کوچکتر تقسیم شده است. حرکت صفحه ها نسبت به هم به سه طریق انجام می گیرد :
الف) در پشته های اقیانوسی صفحه ها از هم دور می شوند و مواد مذاب درون زمین از اینجا بیرون می ریزد.
ب) صفحه ها بهم نزدیک و با هم بر خورد می کنند و یک صفحه به زیر دیگری می رود (در مرز صفحه های اقیانوسی و قاره ای)
ج) صفحه ها در کنار یکدیگر می لغزند.
به حالت "الف" که ورقه ها از هم دور می شوند و باعث بیرون ریختن مواد مذاب می شود بخش "سازنده" زمین می گویند و به قسمت "ب" که که صفحه ها به هم برخورد وبه زیر یکدیگر می روند بخش "مخرب" می گویند.
بیشتر فعالیتهای تکتونیکی مثل زلزله ها در حاشیه صفحه های پوسته زمین رخ می دهد و قسمت مرکزی صفحه های زمین کمتر دچار زلزله شده اند و همینگونه زلزله ها در محل برخورد صفحه های قاره ای اتفاق می افتد.
درمحل دور شدن صفحه ها از هم در پشته های اقیانوسی مواد مذاب بیرون ریخته و منجمد می شوند و بخشی از صفحه ها تولد شده از محور میانی از هم دور می شوند، و بعد از طی مسافتی نسبتا طولانی صفحه های مزبور دوباره در گوشته فرو رفته و مدفون می شوند و موجب ایجاد گودالهای عمیقی میگردد نظیر گودال ماریان، کوریل و …..
تکتونیک صفحه ای از محور بر آمده اقیانوسها متولد و بطور جانبی گسترش می یابد و سرانجام به اعماق گوشته رانده می شود. قاره ها دارای ضخامت زیاد هستند و ازنظر ترکیب شیمیایی و جنس با صفحه های اقیانوسی تفاوت دارند و در صفحه های اقیانوسی همانند میخ قرار دارند یا همانند چوب پنبه که در اب شناور است قرار دارند و در نتیجه قاره ها نیز در حرکت صفحه ها شرکت می کنند.
زلزله ها در جاهایی که صفحه ها با هم اصطکاک دارند یا جاهایی صفحه ها در مقابل هم واقع هستند و یا جاهایی که صفحه ها بدرون زمین فرو می روند مشاهده می شوند.

مناطق زلزله خیز کره زمین
مهمترین مناطق زلزله خیز دنیا درسه منطقه پراکنده اند:
کمر بند چین خورده آلپ-هیمالیا: جایی که پوسته اسیا – اروپا (اوراسیا) به صفحه افریقا – هند برخورد می کند. در کشورهای ایتالیا، یونان، ترکیه، ایران، شمال هند.

کمر بند اطراف اقیانوس آرام : جایی که صفحه اقیانوس ارام به صفحه قاره اسیا – اروپا - امریکای جنوبی - استرالیا و امریکای شمالی برخورد می کند. در این ناحیه از کامچاتکا تا هکایدو شدیدترین زلزله ها اتفاق می افتد. عمق کانون زلزله در این منطقه به حدود 60 کیلومتر می رسد و امواج تسونامی در اثر زلزله دراین منطقه ایجاد می شود.


کمربند میانی اقیانوس اطلس: جایی که صفحه اقیانوس اطلس در حال گسترش است این زلزله ها نسبتا ملایم و ارامش مردم را چندان بهم نمی زند. به استثنای گودالهای اقیانوسی کانون زمین لرزه ها در عمق 50 کیلومتری پوسته زمین است. در گودالهای اقیانوسی کانون زلزله ها در عمق 300 تا 700 کیلومتر مشاهده شده است جایی که به صفحه ای موربی بنام "سطح بنیوف" وجود دارد. البته زلزله ها در طول گسلهای تغییر شکل دهنده (جایی که صفحه ها درامتداد هم می لغزند) نیز وجود دارند مثل زلزله ای که در طول گسل سن اندریاس اتفاق افتاد. (سان فرانسیسکو 1906)

نقشه خطر لرزه ای ایران



تعریف زلزله
برای شناخت هر پدیده ای در جهان واقع لازم است ابتدا از ان تعریف مناسب و نسبتا جامعی داشته باشیم، چرا که بدون دانستن تعریفی مناسب از ان نمی توان به کنه پدیده پی برد و ان رابه خوبی درک نمود.
مردم عامی درکلامی ساده زلزله را حرکت ناگهانی زمین ناشی از خشم نیروهای ماوراء الطبیعه و خدایان می دانند که بر بندگان عاصی و عصیانگر خود که نافرمانی خدای خود را نموده و مرتکب گناهان زیادی شده اند می دانند.
اگر چه امروزه با گسترش دانش تجربی این تعریف در زمره اباطیل و خرافات قرار گرفته، ولی هنوز در جوامع و مردم کم دانش و جاهل مورد قبول است.

درفرهنگ تک جلدی عمید زلزله را با فتح حروف‌‌ ‍‍‍‍‎‏«زَ» و «لَ» یعنی زَلزلَه برخلاف انچه در زبان عامه مردم رایج است، اورده و می نویسید:
«زمین لرزه، لرزش و جنبش شدید و یا خفیف قشر کره زمین که به نقصان درجه حرارت مواد مرکزی و احداث چین خوردگی و فشار یا در اثر انفجارهای آتشفشانی بوقوع می رسد.»

در فرهنگ جغرافیا تالیف پریدخت فشارکی و همچنین در فرهنگ جغرافیایی تالیف مهدی مومنی تعریفی مشابه هم به گونه زیر ارایه شده است:
«جنبش یا تکان پوسته زمین که به صورت طبیعی ناشی از زیر پوسته زمین است بعضی وقتها زلزله باعث تغییراتی در سطح زمین می شود، اما اغلب زیان بوجود آمده ناشی از تکان ها فقط محسوس است و ممکن است زلزله بوسیله یک انفجار آتشفشانی بوجود اید. زلزله در حقیقت در بیشتر نواحی آتشفشانی امری عادی است و اغلب قبل و یا همزمان با انفجار اتفاق می افتد. اصل زلزله تکتونیکی است و احتمالا وجود یک شکست لازمه ان است. موجهای زلزله دست کم در سه جهت اتفاق می افتد و در یک مسافت قابل ملاحظه از مکان اصلی بطور جداگانه حس می شوند. وقتی امواج زلزله از مکانی می گذرد زمین و ساختمانها می لرزند و به جلو و عقب می روند. بالاترین زیان ناشی اززلزله همیشه در مرکز زلزله یعنی جایی که حرکت بالا وپ ایین است نیست اما در مکانهایی که موجهای زلزله بصورت مایل به سطح می رسد و نزدیک مرکز زلزله باشند دارای بالاترین زیان می باشند. یک زلزله شدید معمولا بوسیله یکسری دیگر از تکانها همراه می شود. زلزله ای که در نزدیک یا زیر دریا اتفاق می افتد سبب حرکات شدید ابها شده و بعضی وقتها امواج بزرگی ازان ناشی می شود و در مسافت زیاد این امواج ادامه پیدا می کنند و گاهگاهی باعث تلفات جبران ناپذیر و مرگ و میر می شوند. طغیان نواحی ساحلی بیشتر از خود زلزله باعث خسارت می شوند، در نواحی آتشفشانی زلزله عملا هر روز اتفاق می افتد. به عنوان مثال در هاوایی هر ساله صدها تکانهای کوچک ثبت می شوند.»

در فرهنگ گیتا شناسی تالیف عباس جعفری آمده است:
«جنبش سریع و محسوسی که درنتیجه جابجایی و یا جایگیری تخته سنگهای زیر پوسته زمین پدید می اید، در نتیجه این جنبش یک سری لرزش های موجی شکل پدید می اید و گاه تغییرات ارتفاعی پوسته زمین را باعث می گردد و اغلب ضایعات و زیان های جانی و فراوانی ازخود برجا میگذارد. زمین لرزه بیشتر مخصوص نواحی آتشفشانی بوده و گاه باخروش و فوران کوههای آتشفشانی همراه می گردد و درحالات شدید شکستها و بریدگیهای مهم و مشخص درروی پوسته زمین از خود بجای می گذارد. غالب زمین لرزه ها حداقل با سه نوع موج لرزاننده همراه است. در مرکز وقوع زمین لرزه سه موج مزبور بطور همزمان اثر گذارده و ساختمانها و تاسیسات واقع دراین منطقه را با نوسان های شدید به عقب و جلو می برد و حداکثر خسارت و زیان در محلی که امواج مزبور بطور مورب به سطح زمین می رسندوارد می سازد.»

محمود صداقت درکتاب "زمین شناسی برای جغرافیا" تعریفی بدینگونه ارایه می دهد:
«زمین لرزه عبارت است ازحرکات و لرزش های ناگهانی و گذرا در زمین که از ناحیه محدودی منشا می گیرد و از انجا درتمام جهات منتشر می شوند.»

در کتاب فیزیکال جیوگرافی1 آمده است:
«زلزله یکسری ازتکانها و لرزشهای ناگهانی که از آزاد شدن فشار در طول گسل های فعال و در مناطق آتشفشانی فعال ناشی می شود. تکانها و لرزشهای سطح زمین که در ارتباط با حرکات پوسته زمین در زیر زمین می باشد.»

در فرهنگ اکسفورد آمده است:
«حرکات ناگهانی و شدید سطح زمین.»

از تعاریف ذکر شده در فوق و منابع دیگر می توان برداشت زیر را نمود:
«زلزله عبارت از حرکات و ارتعاشات نا گهانی سطح زمین ناشی از شکسته شدن سنگهای پوسته زمین و رها شدن انرژی ذخیره شده در انها است که در صورت شدت زیاد در مراکز انسانی موجب خسارتها و زیانهای فراوان می شود.»
زلزله از یکطرف موجب شکسته شدن و جابجایی بین توده های سنگی پوسته زمین می شود و ازطرف دیگر همین جابجایی و شکسته شدن منجر به ایجاد امواج و انتشار در درون زمین می شود، مانند انداختن قطعه سنگی در حوض یا دریاچه که منجر به ایجاد امواجی می شود.
زلزله مانند شکسته شدن قطعه چوب خشک شده ای می ماند که از یکطرف موجب گسیخته شدن چوب و از طرف دیگر موجب انتشار امواج در اطراف خود می شود.
موج زلزله موجی است که از طریق زمین حرکت می کند، که اغلب سبب ایجاد زمین لرزه یا انفجار می شود. امواج زلزله توسط زلزله شناسان مطالعه میشوند، و توسط لرزه نگار و زلزله سنج اندازه گیری می شوند.
بطور کلی پس از اینکه در داخل زمین زلزله ای به وجود امد 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.

انواع امواج زلزله
امواج زمین لرزه با توجه به حرکتشان در داخل یا سطح زمین به دو دسته تقسیم میشوند:
امواج داخلی یا پیکری: دسته ای 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 می نمایند. امواج داخلی نیز به دو گروه امواج طولی یا اولیه و امواج عرضی یا ثانویه قابل تقسیم هستند.

امواج سطحی: سرعت امواج سطحی از امواج عرضی کمتر است وشدت ان نسبت به عمق و نسبت به فاصله از مرکز به سرعت کاهش می یابد . این امواج درتحت شرایط خاص ودر فصل مشترک دو محیط گازی ومایع ،در اثر ارتعاشات ناشی از زلزله بوجود می آید .
بیشترین انرژی ناشی از تکانهای کم عمق را دارا بوده و عامل اصلی خرابی های ناشی از زمین لرزه بخصوص در مناطق مسکونی میباشند. این گروه از امواج پس از تداخل موجهای داخلی در امتداد حد فاصلها، 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 و امواج رایلی تفکیک میگردند. حرکت این دو موج بسیار پیچیده و قدرت تخریبی این امواج و موج S بسیار زیادتر از امواج P است .
این امواج توسط ویژگیهایی چون سرعت، دامنه، طول موج، دوره تناوب و فرکانس از یکدیگر تمییز داده میشوند.
در فاصله ای در حدود 120 کیلومتری مرکز زلزله، اولین موجی که ازکانون زلزله (با عمق 18 کیلومتر) به ایستگاه زلزله نگار می رسد موج P است. سرعت این موج 6 تا 6.5 کیلومتر است. بعداز آن موج S و سپس موجهای L و R می رسند. سرعت امواج P در حدود 1.73 برابر امواج S است.

بررسی انواع موج زلزله
در زیر به تفصیل به بررسی این چهار نوع موج می پردازیم:
امواج طولی(P): این امواج باعث کشش ها و انقباضهای متوالی درامتداد حرکت موج می شود. سرعت انتشار این امواج زیادتر از امواج دیگر است و اولین امواجی هستند که به ایستگاه لرزه نگار می رسد .
امواج تراکمی از همه محیطهایی که توان تحمل فشار را دارند از جمله گازها، جامدات و مایعات عبور می کنند. 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 نمی شوند.

امواج برشی(S): این امواج باعث می شود که سنگ خم شود و شکل خود را از دست بدهد. این امواج فقط ازجامدات می گذرند.
تقریبا اثر تخریبی تمام زلزله ها بر اثر امواج برشی است و به این معنی که وقتی لحظه شکستن سنگ فرا برسد سنگ شکاف بر میدارد ونقاط مجاور شکاف بطور جانبی نسبت بهم حرکت می نمایند. در این زمان است که دو نوع موج P وS ایجاد می شوند.
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 ان را در دست گرفته و به صورت قایم حرکت دهیم، در طناب موجی که ایجاد می شود شبیه امواج S می باشد. در این امواج ارتعاش ذرات محیط عمود بر جهت حرکت موج میباشد (همانطور که مثال طناب دیده می شود، موج در امتداد طول طناب حرکت میکند در حالی که ذرات طناب در جهت عمود بر طول طناب ارتعاش میکنند.

امواج لاو (love): 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 قایم حرکت ندارند. انتشار این امواج مانند تکانهایی است که بر اثر حرکت طناب به سمت چپ یا راست ایجاد می شود. موجهای لاو قدری سریعتر از امواج رایلی حرکت کرده و زودتر بر روی لرزه نگاشت ظاهر میشوند.
امواج رایلی (LR): این امواج به نحو خاصی حرکت می کنند. بدین ترتیب که حرکت ذرات در امتداد مدارهای دایره ای (یا بیضوی) صورت می گیرد. 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 قایمی به طرف منشاء زمین لرزه طی می کنند.