چه چیزی باعث زلزله می‌شود؟

زلزله یکی از مخرب‌ترین و غیر قابل پیش بینی‌ترین بلایای طبیعی است، که به عنوان عامل مرگ میلیون‌ها نفر به اثبات رسیده است. در این جا به این که چه چیزی باعث زلزله می‌شود، پاسخ خواهیم داد. زمین ‌لرزه می‌تواند هزاران نفر از مردم را در یک ثانیه به کشتن دهد و شهرها را نا بود کند. انتقال امواج لرزه‌ای حاصل از پوسته و گوشته‌ی زمین به سطح آن، و پس لرزه‌های تولید شده توسط این امواج، منجر به زمین لرزه می‌شود. این لرزش‌ها این پتانسیل را دارند که خرابی‌های بسیاری ایجاد کرده و باعث تخریب غیر قابل تصوری شوند که عمدتاً به دلیل وقوع ناگهانی آنها قابل پیش بینی نیستند. از پس این زمین لرزه‌ها، پس‌ لرزه‌ها می‌آیند که می‌توانند ضعیف‌تر و گاهی اوقات به همان اندازه مخرب باشند. در این اواخر، بسیاری از بلایای طبیعی، مانند سونامی به وجود آمده‌اند که سواحل هند و آسیای جنوب شرقی را، در سال 2004، در بر گرفت و نابودی‌های بسیاری به بار آورد، که می‌تواند در ارتباط با زلزله باشد.

علل زلزله

علل طبیعی:

► زلزله‌ی درون صفحه‌ای

زلزله‌هایی که خارج از حد و مرز صفحات زمین اتفاق می‌افتند، به عنوان زلزله‌ی درون صفحه‌ای شناخته می‌شوند. علت اصلی این نوع زلزله‌ها، وجود گسل‌های تکتونیکی (tectonic) در پوسته‌ی زمین است.
گسل به عنوان زمینی پوسته‌ای که حرکت نسبی سنگ‌های پوسته را با توجه به موقعیت آنها نشان می‌دهد، تعریف می‌شود. گسل‌ها به طور گسترده تحت عنوان گسل‌های لغزانِ عادی، محوری، و امتدادی طبقه بندی می‌شوند.
در مورد گسلی که در حالت فعال می‌باشد، سنگ‌های پوسته، عمدتاً به دلیل فعالیت پیوسته‌ی صفحه‌ی کناری، در معرض فشار زیادی قرار دارند.
این گسل‌ها، دست خوش جنبش‌ها و فشار تولید شده‌ای هستند که عاقبت رها شده و درنتیجه به وقوع زلزله منجر می‌شود.
جنبش گسل به طور معمول شامل مراحل فشرده سازی و به هم چپاندن است، که باعث جا به جایی سنگ‌های جامد پوسته می‌شود.
تعداد این زمین لرزه‌ها کمتر از تعداد زمین لرزه‌های ناشی از جنبش‌های ورقه‌های زمین تکتونیکی یا ورقه‌ای است. اکثر زمین لرزه‌ها در استرالیا و تاسمانیا از نوع زلزله‌ی درون صفحه‌ای است.

► زلزله‌های صفحه‌های تکتونیکی یا اینترپلیت (Interplate)

لایه پوسته‌ای سیاره‌ی ما به بخش‌های مجزا، معروف به صفحات تکتونیکی، که در حالت شناور در لایه‌ی مذاب ماگما (استنوسفر) در زیر پوسته زمین هستند، تقسیم شده است. حرکت این صفحات توسط جریانات انتقالی در ماگما تعیین می‌شود.
این جریان باعث می‌شوند که صفحات تکتونیکی بر روی سطح زمین، هم به صورت هم گرا و هم به صورت واگرا، حرکت کنند. این امر منجر به شکل گیری گسل دگر گون شده می‌شود، که جنبش قسمت‌های لیتوسفریک را در جهت مخالف هم اما در امتداد یک صفحه‌ی تنها، نشان می‌دهد.
صفحات تکتونیکی نیز با همین روش حرکت می‌کنند، طوری که مقدار زیادی از فشار و تنش در سنگ‌های جامد و سخت موجود در زیر پوسته‌ی سطح زمین ایجاد می‌شود. به دلیل حرکت مداوم این صفحات، این سنگ‌ها فشار بسیار زیادی را در صفحه‌های مرزی وارد می‌کنند.
تنش‌ها ادامه می‌یابد، و در یک نقطه خاص، به طور ناگهانی به شکل امواج لرزه‌ای آزاد می‌شوند، که به سمت سطح زمین حرکت می‌کنند و باعث زمین لرزه می‌شوند.
بنا بر این، ناحیه‌ی گسل با توجه به شدت امواج حرکت می‌کند، و همراه با تغییر در موقعیت، نوعی انرژی، به صورت امواج ضربه‌ای، آزاد می‌کند.
صفحات تکتونیکی یک پایه‌ی اساسی برای ثبات قاره‌ها هستند. اکثر زمین لرزه‌ها در نزدیکی نواحی مرزی هم گرا و یا واگرای ورقه‌ها رخ می‌دهد، جایی که صفحات یا با یک دیگر هم پوشانی دارند که قسمت برآمدگی رشته کوه‌ها یا قاره‌ها را تشکیل می‌دهند، و یا در جایی که صفحات پوسته تحلیل رفته و از بین می‌روند، شیارها و گودال‌های عمیق اقیانوسی را تشکیل می‌دهند. این جنبش‌ها تعادل و موقعیت تمام صفحات را به هم می‌زند، که منجر به وقوع لرزش و زلزله می‌شود.

► فوران‌های آتش فشانی

زمین لرزه‌های آتش فشانی به طور زیادی معمول نیستند. ماگمای مذاب در زیر پوسته زمین، تحت فشار بسیار زیادی قرار دارد، و برای آزاد سازی آن، باید یک دریچه در پوسته ایجاد شود. فشار ماگما باعث ایجاد فشار بر روی قسمت پوسته‌ی پایینی، در مجاورت آتش فشان، می‌شود.
با توجه به ایجاد گازهای مختلف، همراه با مواد فرار و ماگمای مذاب، فشار بسیار زیادی بر دیواره‌های دریچه، هنگام بیرون ریختن مواد، اعمال می‌شود. پس از یک نقطه بحرانی، آتش فشان از این بخش فوران کرده و ماگما به صورت گداخته به همراه مواد فرار و گاز خارج می‌شود. پس از آن، مواد مذاب در تماس با فضای بیرونی قرار گرفته و به صورت جامد درمی‌آید، که ممکن است منجر به مسدود شدن دهانه‌ی آتش فشانی شود.
حال، تولید پیوسته‌ی مقدار بسیار زیادی از فشار‌ها و اعمال آن بر این توده‌ سنگ‌های جامد پوسته، باعث به وجود آمدن یک نقطه‌ی شکست می‌شود. اتلاف و افت این فشارها در قالب یک انفجار بزرگ است، و اما پس از آن تولید امواج لرزه‌ای خواهد بود. این به نوبه خود منجر به ایجاد یک زلزله بسیار بزرگی می‌شود.
اگر محفظه‌ی آتش فشانی و دریچه در مجاورت مرز صفحات تکتونیکی باشد، قدرت زلزله ممکن است بیشتر از حالتی باشد که فوران به دور از مرز صفحات صورت می‌گیرد.
زمین لرزه ناشی از فوران‌های آتش فشانی ممکن است به اختلال در موقعیت صفحات تکتونیکی منجر شود. این صفحات با حرکت مجدد و یا با باز نشانی دوباره، به موقعیت اصلی خود باز می‌گردند.

علل مصنوعی:

ارتعاشات القا شده

وقوع زمین لرزه‌ به دلیل فعالیت‌های مختلفی که توسط انسان انجام شده، تحت عنوان زلزله القا شده نامیده می‌شود. اگر چه این یک موضوع بحث برانگیز و جدال آمیز بوده، اما منجر به جلب توجه زیادی شده، به ویژه به خاطر این که آن را یکی از علل عمده‌ی ایجاد زلزله به شمار آورده‌اند. تحقیقات نشان می‌دهد که ارتعاشات القا شده، تنها باعث زمین لرزه‌های کوچک می‌شوند، اما شک و تردیدهایی نیز در رابطه با وقوع حوادث بزرگ مانند زلزله سیچوان (Sichuan)، در سال 2008، وجود دارد. مطالعات متعدد نشان می‌دهد که آن حادثه به دلیل فعالیت‌های انسانی مانند ساخت یک سد اتفاق افتاده است.

انواع مختلف زلزله‌های القا شده :

► ارتعاشات القایی - ذخیره‌ای (RIS)‌: تصور می‌شود یکی از مهم‌ترین علل انسانی زلزله، RIS باشد که در مکان‌های متعدد در سراسر جهان مشاهده شده است. این نوع از لرزه‌ها در یک پروژه‌ی سد سازی در یک مکانی که دارای ساختار سنگی ضعیف بوده و در خطر بروز گسل و شکستگی قرار داشته، مشاهده شد. هنگامی که یک مخزن آب یا آب ‌انبار در چنین زمینی ساخته شود، آب ذخیره شده فشار را بر روی سنگ زیرین خود افزایش می‌دهد، و این ممکن است هر گونه گسل موجود در زیر آن را فعال کند. هم چنین، اگر در اطراف پایه‌های دیواره‌های مخزن، سنگ‌های متخلخل و نفوذپذیر (‌مانند ماسه سنگ) قرار داشته باشند، آب ممکن است در میان این خرده سنگ‌ها و خاک نفوذ کند و وارد صفحه‌ی گسل شود، و به عنوان یک روان کننده عمل کرده و گسل را فعال کند و باعث ایجاد لرزه‌ و ارتعاشات شود.
► شکست هیدرولیکی: بیشتر با عنوان شکست یا شکست هیدرولیک شناخته شده است، این تکنیک با بهره گیری از پمپاژ یک مخلوط خاص از مواد شیمیایی و آب در زیر سطح زمین‌، با کمک ابزارهای تکنولوژیکی مناسب، انجام می‌شود. این مواد شیمیایی در فشار بالا در لایه‌های مختلف رسوبی که نشان دهنده وجود نفت خام و گاز طبیعی هستند، پمپاژ می‌شود. با توجه به مطالعات کارشناسان‌، این کار اثراتی در اطراف بخش‌های پوسته می‌گذارد ‌که منجر به زمین لرزه‌‌ می‌شود، به خصوص اگر ضعف‌های ساختاری مانند گسل‌ها و دایک‌ها (سنگ نفوذی ورقه‌ای یا صفحه‌ای شکل که لایه‌های رسوبی یا سایر سنگهای موجود را قطع می‌کند)، درساختار سنگ‌ها موجود باشد. زلزله معروف اوکلاهما (Oklahoma) در سال 2011‌، که بزرگی 6ر5 در مقیاس ریشتر داشت، به دلیل روش شکست هیدرولیکی در آن منطقه، و در پی آن فعال شدن خط گسل در ساختار سنگی، ایجاد شد.
► معدن کاری و استخراج آب‌های زیرزمینی: این علل، جزو پر بحث‌ترین دلایل زلزله هستند. معدن کاری در اعماق زمین، ممکن است به شکل ‌گیری فضاهای خالی شود که باعث ضعف‌های ساختاری در زمین، در نقاط اتصال و شکستگی‌ها می‌شود. این خود ممکن است منجر به فرو پاشی در این منطقه‌ی استخراج زیر زمینی شود، و ایجاد امواج لرزه‌ای و زمین لرزه‌های کوچک کند. این در مورد استخراج گسترده از آب‌های زیر زمینی نیز درست است، به خصوص در مورد سفره‌های آب محصور و تحت فشار (احاطه شده توسط لایه‌هایی از سنگ از همه طرف). آب موجود در این محفظه‌ی زیر زمینی، در فشار بالا نسبت به فشار اتمسفر ذخیره می‌شود. هنگامی که آب استخراج می‌شود، فشار به طور ناگهانی کم می‌شود، و این ممکن است دیواره‌های محفظه‌ی زیر زمینی را تخریب کند، و پس از آن منجر به تولید لرزه شود.

حقایقی در مورد زلزله

نقطه منشأ زلزله‌ی زیر سطحی با عنوان hypocenter شناخته شده است. حداکثر تخریب در نقطه مرکزی به نام epicenter اتفاق می‌افتد، نقطه‌ای روی سطح زمین که مستقیماً بالای کانون زمین ‌لرزه قرار دارد.
زمانی که حرکات ناگهانی در لایه‌های مختلف پوسته و گوشته وجود دارد، امواجی متحد المرکز تولید می‌شوند. آنها با عنوان امواج لرزه‌ای شناخته می‌شوند، و در سه نوع عبارتند از: امواج اولیه (P-Waves)، امواج ثانویه (S-Waves) و امواج سطحی (L-Waves and R-waves)‌.
این امواج الگوهای مختلف حرکتی را نشان می دهند.
زلزله معمولاً از پیش ‌لرزه‌ها و پس لرزه‌ها تشکیل شده است.
در بعضی از زمین لرزه‌ها، یکی از پس‌ لرزه‌ها یا پیش ‌لرزه‌ها با حد اکثر شدت، به عنوان زلزله‌ی اصلی شناخته می‌شوند. شدت امواج لرزه‌ای با کمک یک لرزه نگار محاسبه می‌گردد. این اندازه‌گیری در مقیاس ریشتر انجام می‌شود.
زلزله را می‌توان با استفاده از اعمال تکنولوژیکی، مانند نظارت مستمر امواج لرزه‌ای در ایستگاه‌های لرزه نگاری‌، ویا مشاهده تغییر در ساختار محیط اطراف، مانند شکل گیری ناگهانی فرو رفتگی و برآمدگی در سطح زمین، و یا تغییر در رفتار حیوانات؛ پیش بینی کرد. با این حال، پیش بینی نمی‌تواند دقیق باشد.
اگر چه زلزله را نمی‌توان به دقت پیش بینی کرد، اما می‌توانیم با استفاده از برخی از روش‌های پیش گیرانه مانند ساخت خانه‌های مقاوم در برابر زلزله، و آموزش‌های درست برای واکنش درست در هنگام زلزله، از خطرات آن در امان باشیم.