تخلیه انرژی زلزله‌های بزرگ با وقوع زلزله‌های کوچک
پرسش :
آیا وقوع زلزله‌های کوچک باعث تخلیه انرژی زلزله‌های بزرگ می‌شود؟
پاسخ :
افزایش تنش زمین ساختی باعث افزایش رخداد زمین لرزه‌ها و بالا رفتن نرخ لرزه‌خیزی یک منطقه نسبت به نرخ لرزه خیزی زمینه می‌شود. اما رویداد پس لرزه‌ها و کاهش تنش مانع رخداد زمین لرزه‌ها و سبب افت نرخ لرزه خیزی می‌گردد، (تودا و همکاران، 1998) (ابرکرومبای، 1995).
محاسبه یک افزایش گذرا و ناپایدار در احتمالات زمین‌لرزه‌ای، اگر درست باشد باعث پیچیدگی‌های زیادی در تحلیل خطر لرزهای می‌شود. در رخداد هر زمین لرزه بزرگ احتمال زمین لرزه‌های بعدی در یک‌فاصله از چشمه لرزه‌زا متشکل از چندین گسل و برای یک دوره زمانی چندین برابر استمرار پس لرزه ها، تغییر می‌یابد. بنابراین ارزیابی احتمالی خطر زمین لرزه برای دوره‌ای حدود 30 سال تنها تا رخداد زمین لرزه بزرگ بعدی، اعتبار دارد و بعد از رخداد زمین لرزه بزرگ دیگر باید تجدیدنظر شود. از طرفی احتمالات زمین‌لرزه‌ای شدیداً وابسته به زمان هست. درنتیجه لازم است که تغییر احتمالات ناشی از تغییرات ناچیز تنش را (کمتر از چند دهم بار) که به‌وسیله تأثیرات گذرای تنش، کنترل می‌شود، نادیده نگرفت.
بعد از یک زمین لرزه بزرگ، چنین پیش‌بینی‌هایی بر اساس تنش از آن جهت مهم هستند که می‌توانند مناطق مستعد جهت رویداد پس‌لرزه‌های مخرب و زمین لرزه‌های بزرگ بعدی را مشخص سازند. (تودا و همکاران، 1998).
وقوع زلزله‌های کوچک دلایل گوناگونی دارد. انرژی تخلیه‌شده توسط این زمین‌لرزه‌ها بسیار کمتر از آن است که بتواند باعث تخلیه انرژی زلزله‌های بزرگ شود. لذا چنین تصوری که وقوع زمین‌لرزه‌های کوچک مانع رخداد زمین‌لرزه‌ای بزرگ شود؛ تصوری اشتباه است.
انرژی حاصل از یک زمین‌لرزه متوسط تا بزرگ (بزرگای گشتاوری بالای 5/6) معادل انرژی حاصل از چند صد هزار زمین‌لرزه با بزرگای گشتاوری کمتر از 3 می‌باشد. در بحث انتقال تنش لرزهای فرض بر این است که گسل‌های کوچک منطقه در همه جهات قرار دارند، از این میان گسل‌‌هایی که دارای جهت یافتگی بهینه نسبت به بزرگای تنش ناحیه‌ای هستند، با احتمال بیشتری در پس لرزه‌ها، گسیخته می‌شوند. برای محاسبه تغییرات تنش بر روی این سطوح بهینه، نیاز به شناخت میدان تنش، بزرگا و جهت محور تنش بیشینه با توجه به تاریخچه لرزهای، سازوکار کانونی زمین لرزه‌های قبلی منطقه است. سطوح بهینه به مقدار تغییر تنش حاصل از رخداد زمین‌لرزه‌ها، نسبت به جهت تنش ناحیه‌ای حساس هستند، درحالی که بزرگای تنش ناحیه ای تأثیری بر روی این سطوح ندارد (کینگ و همکاران، 1994).
در اکثر موارد بزرگای تنش ناحیه ای بیشتر از مقدار افت تنش حاصل از زمین لرزه‌ها است. درنتیجه تغییرات تنش بر روی این سطوح (دارای جهات بهینه) کمتر مؤثر است. قطعات گسلی که دارای بیشینه تغییر تنش مثبت هستند، از بخش‌های دیگر گسل برای رخداد پس لرزه‌ها مستعدتر هستند. بنابراین یک پس لرزه بر روی محل ها و جهاتی محتمل‌تر است که تغییر تنش کولمب بیشترین مقدار مثبت را نشان می‌دهد. تغییرات کوچک و مثبت تنش، باعث تغییرات بزرگی در نرخ لرزه‌خیزی مناطق با لرزه‌خیزی بالا می‌گردد. در چنین مناطقی نرخ لرزه‌خیزی باعث کاهش وسعت سایه‌های تنش ساکن می‌شود. بنابراین در هر الگوی پیش‌بینی زمین لرزه بر اساس اندرکنش گسل‌ها و تغییرات تنش ساکن می‌بایستی نرخ لرزه خیزی زمینه مورد توجه قرار گیرد. با توجه به مطالعات تودا و همکاران (1998)، برای تعیین و بررسی ارتباط بین تغییر تنش و نرخ لرزه‌خیزی، مطالعات زیادی صورت گرفته است (برای نمونه تودا و همکاران، 1998).
جهت مقایسه و انطباق فضایی بین تغییرات تنش و نرخ لرزه‌خیزی می‌توان مقادیر نرخ لرزه‌خیزی هم زمان با زمین لرزه را در تغییر تنش برای هر پهنه ضرب کرد. اگر مقادیر حاصله مثبت باشد، هردوی تنش و لرزه‌خیزی در یک جهت تغییر کرده‌اند (هر دو افزایش و یا هر دو کاهش یافته‌اند) و درصورتی که منفی باشد، تغییر نرخ لرزه‌خیزی و تنش ناسازگار است.
اثر تغییر تنش بر روی زمان روی دادن زمین لرزه‌ها می‌تواند به‌صورت تغییری در احتمال رویداد زلزله‌های آتی مطرح باشد. زمان روی دادن زمین لرزه‌های آتی در یک قطعه گسلی، به علت تنوع ذاتی فرآیندهای کنترل‌کننده گسلش زمین لرزهای و غیرقطعی بودن مشاهداتی که بر پایه دوره بازگشت تخمینی بنا نهاده شده، نمی‌تواند قطعی باشد. تأثیر تغییر تنش ناگهانی زمین لرزهای روی احتمالات زمین لرزهای به دو صورت اثرات ماندگار و گذرا است. اثرات ماندگار تغییر تنش زوال .پیدا نمی‌کند ولی اثرات گذرا با نرخ ویژه‌ای دچار زوال شده و به‌تدریج از بین می‌روند
منبع: پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله
پاسخ آقای دکتر محمد رضا عباسی:
افزایش تنش زمین ساختی باعث افزایش رخداد زمین لرزه‌ها و بالا رفتن نرخ لرزه‌خیزی یک منطقه نسبت به نرخ لرزه خیزی زمینه می‌شود. اما رویداد پس لرزه‌ها و کاهش تنش مانع رخداد زمین لرزه‌ها و سبب افت نرخ لرزه خیزی می‌گردد، (تودا و همکاران، 1998) (ابرکرومبای، 1995).
محاسبه یک افزایش گذرا و ناپایدار در احتمالات زمین‌لرزه‌ای، اگر درست باشد باعث پیچیدگی‌های زیادی در تحلیل خطر لرزهای می‌شود. در رخداد هر زمین لرزه بزرگ احتمال زمین لرزه‌های بعدی در یک‌فاصله از چشمه لرزه‌زا متشکل از چندین گسل و برای یک دوره زمانی چندین برابر استمرار پس لرزه ها، تغییر می‌یابد. بنابراین ارزیابی احتمالی خطر زمین لرزه برای دوره‌ای حدود 30 سال تنها تا رخداد زمین لرزه بزرگ بعدی، اعتبار دارد و بعد از رخداد زمین لرزه بزرگ دیگر باید تجدیدنظر شود. از طرفی احتمالات زمین‌لرزه‌ای شدیداً وابسته به زمان هست. درنتیجه لازم است که تغییر احتمالات ناشی از تغییرات ناچیز تنش را (کمتر از چند دهم بار) که به‌وسیله تأثیرات گذرای تنش، کنترل می‌شود، نادیده نگرفت.
بعد از یک زمین لرزه بزرگ، چنین پیش‌بینی‌هایی بر اساس تنش از آن جهت مهم هستند که می‌توانند مناطق مستعد جهت رویداد پس‌لرزه‌های مخرب و زمین لرزه‌های بزرگ بعدی را مشخص سازند. (تودا و همکاران، 1998).
پاسخ آقای دکتر محمد تاتار:
وقوع زلزله‌های کوچک دلایل گوناگونی دارد. انرژی تخلیه‌شده توسط این زمین‌لرزه‌ها بسیار کمتر از آن است که بتواند باعث تخلیه انرژی زلزله‌های بزرگ شود. لذا چنین تصوری که وقوع زمین‌لرزه‌های کوچک مانع رخداد زمین‌لرزه‌ای بزرگ شود؛ تصوری اشتباه است.
انرژی حاصل از یک زمین‌لرزه متوسط تا بزرگ (بزرگای گشتاوری بالای 5/6) معادل انرژی حاصل از چند صد هزار زمین‌لرزه با بزرگای گشتاوری کمتر از 3 می‌باشد. در بحث انتقال تنش لرزهای فرض بر این است که گسل‌های کوچک منطقه در همه جهات قرار دارند، از این میان گسل‌‌هایی که دارای جهت یافتگی بهینه نسبت به بزرگای تنش ناحیه‌ای هستند، با احتمال بیشتری در پس لرزه‌ها، گسیخته می‌شوند. برای محاسبه تغییرات تنش بر روی این سطوح بهینه، نیاز به شناخت میدان تنش، بزرگا و جهت محور تنش بیشینه با توجه به تاریخچه لرزهای، سازوکار کانونی زمین لرزه‌های قبلی منطقه است. سطوح بهینه به مقدار تغییر تنش حاصل از رخداد زمین‌لرزه‌ها، نسبت به جهت تنش ناحیه‌ای حساس هستند، درحالی که بزرگای تنش ناحیه ای تأثیری بر روی این سطوح ندارد (کینگ و همکاران، 1994).
در اکثر موارد بزرگای تنش ناحیه ای بیشتر از مقدار افت تنش حاصل از زمین لرزه‌ها است. درنتیجه تغییرات تنش بر روی این سطوح (دارای جهات بهینه) کمتر مؤثر است. قطعات گسلی که دارای بیشینه تغییر تنش مثبت هستند، از بخش‌های دیگر گسل برای رخداد پس لرزه‌ها مستعدتر هستند. بنابراین یک پس لرزه بر روی محل ها و جهاتی محتمل‌تر است که تغییر تنش کولمب بیشترین مقدار مثبت را نشان می‌دهد. تغییرات کوچک و مثبت تنش، باعث تغییرات بزرگی در نرخ لرزه‌خیزی مناطق با لرزه‌خیزی بالا می‌گردد. در چنین مناطقی نرخ لرزه‌خیزی باعث کاهش وسعت سایه‌های تنش ساکن می‌شود. بنابراین در هر الگوی پیش‌بینی زمین لرزه بر اساس اندرکنش گسل‌ها و تغییرات تنش ساکن می‌بایستی نرخ لرزه خیزی زمینه مورد توجه قرار گیرد. با توجه به مطالعات تودا و همکاران (1998)، برای تعیین و بررسی ارتباط بین تغییر تنش و نرخ لرزه‌خیزی، مطالعات زیادی صورت گرفته است (برای نمونه تودا و همکاران، 1998).
جهت مقایسه و انطباق فضایی بین تغییرات تنش و نرخ لرزه‌خیزی می‌توان مقادیر نرخ لرزه‌خیزی هم زمان با زمین لرزه را در تغییر تنش برای هر پهنه ضرب کرد. اگر مقادیر حاصله مثبت باشد، هردوی تنش و لرزه‌خیزی در یک جهت تغییر کرده‌اند (هر دو افزایش و یا هر دو کاهش یافته‌اند) و درصورتی که منفی باشد، تغییر نرخ لرزه‌خیزی و تنش ناسازگار است.
اثر تغییر تنش بر روی زمان روی دادن زمین لرزه‌ها می‌تواند به‌صورت تغییری در احتمال رویداد زلزله‌های آتی مطرح باشد. زمان روی دادن زمین لرزه‌های آتی در یک قطعه گسلی، به علت تنوع ذاتی فرآیندهای کنترل‌کننده گسلش زمین لرزهای و غیرقطعی بودن مشاهداتی که بر پایه دوره بازگشت تخمینی بنا نهاده شده، نمی‌تواند قطعی باشد. تأثیر تغییر تنش ناگهانی زمین لرزهای روی احتمالات زمین لرزهای به دو صورت اثرات ماندگار و گذرا است. اثرات ماندگار تغییر تنش زوال .پیدا نمی‌کند ولی اثرات گذرا با نرخ ویژه‌ای دچار زوال شده و به‌تدریج از بین می‌روند
منبع: پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله
