آیا می‌توان زلزلهها را پیش‌بینی کرد؟
زمینشناسان گسل‌ها را برای شناخت هرچه بیشتر منشأ زلزله‌های بزرگ در مناطق مختلف پوسته زمین مورد مطالعه قرار می‌دهند تا بتوانند به دانش پیش‌بینی لحظه گسیختگی و لرزش زمین در مقیاس‌های میکروسکوپی تا ماکروسکوپی پی ببرند و اثرات زلزله و گسلش را روی ساختمان و سازههای حیاتی مانند بیمارستان‌ها، نیروگاه‌ها، سد‌ها و مدارس به‌صورت ژرف‌بینانه واکاوی کنند.
کد خبر :
۵۹۱۴۲
بازدید :
۴۶۶۰
خلیل سرکاری‌نژاد l زمینشناسان گسل‌ها را برای شناخت هرچه بیشتر منشأ زلزله‌های بزرگ در مناطق مختلف پوسته زمین مورد مطالعه قرار می‌دهند تا بتوانند به دانش پیش‌بینی لحظه گسیختگی و لرزش زمین در مقیاس‌های میکروسکوپی تا ماکروسکوپی پی ببرند و اثرات زلزله و گسلش را روی ساختمان و سازههای حیاتی مانند بیمارستان‌ها، نیروگاه‌ها، سد‌ها و مدارس به‌صورت ژرف‌بینانه واکاوی کنند.
صفحات پوسته قاره‌ای و اقیانوسی کُره زمین به‌طور مداوم در حال حرکت هستند و در نتیجه یا به هم برخورد می‌کنند که به آن‌ها صفحات همگرا می‌گویند یا از هم دور می‌شوند که به آن‌ها صفحات واگرا می‌گویند یا صفحات در کنار هم می‌لغزند که آن‌ها را گسل‌های ترادیسی می‌نامند.
یکی از خصوصیات کُره زمین، پویابودن آن است و می‌توان گفت که هیچ‌چیز در جهان هستی ثابت نیست و همه‌چیز در حال حرکت است و زلزله نیز نتیجه برهمکنش قانونمند نیرو‌ها در جهان هستی است. به هنگام زمین‌لرزه‌های بزرگ، گسل‌های لرزه‌زا به‌صورت اصطکاکی قفل می‌شوند؛ به‌این‌ترتیب زمانی که دو صفحه پوسته قاره‌ای با یکدیگر برخورد می‌کنند و پوسته اقیانوسی در زیر پوسته قاره‌ای فرورانش می‌کند، در اثر برخورد دو پوسته و فشار تدریجی نیرو‌های محل برخورد، سنگ‌های اطراف گسل به‌تدریج دگرشکل می‌شوند.
در این دگرشکلی در مقیاس نانو و میکروسکوپ الکترونیکی، فاصله اتم‌های شبکه بلوری کانی‌های تشکیل‌دهنده سنگ‌ها کمتر و کمتر می‌شود و مانند فشردن تدریجی فنر، انرژی را به‌صورت بالقوه در خود ذخیره می‌کنند. مجموعه عظیمی از تمام این خُرد- انرژی‌های جمع‌شده، انرژی بالقوه قدرتمند ذخیره‌شده واتنش الاستیک را شکل می‌دهند. در زمانی که نیروی وارده بیش از توان مقاومت کانی‌ها و سنگ‌های دگرشکل‌شده باشد، گسل شروع به لغزش می‌کند و انرژی ذخیره‌شده بالقوه قدرتمند ناگهان به شکل‌های دیگری از انرژی تبدیل می‌شود.
به همین ترتیب که لغزش گسل ادامه پیدا می‌کند، مقدار کمی از این انرژی در اثر اصطکاک دو صفحه گسل در حال لغزش به انرژی گرمایی تبدیل می‌شود و در زلزله‌های بزرگ، سبب ذوب قسمتی از سطح گسل می‌شود. مقدار قابل‌توجهی از این انرژی به صورت امواج لرزه‌ای (انرژی کنیتیک یا انرژی جنبشی) آزاد می‌شود. تعدادی از زمینلرزهها بسیار کوچک هستند و مقدار انرژی بالقوه جنبشی آزادشده آن‌ها به اندازه‌ای کم است که امواج به وجودآمده فقط با دستگاه‌های مخصوص لرزه‌نگاشت قابل تشخیص هستند و به وسیله انسان قابل تشخیص نیستند.
در تعدادی از حرکت گسل‌ها، میزان آزادشدن انرژی آن‌قدر زیاد و پرقدرت است که امواج لرزه‌ای به‌وجودآمده، سبب تخریب و ویرانی گسترده می‌شود. در بعضی از زمینلرزهها، حرکت گسل و لغزش گسلی در زیر سطح زمین باقی میماند که به آن گسل کور می‌گویند، اما در بعضی از زلزله‌های بزرگ، حرکت گسل و لغزش گسلی به سطح زمین می‌رسد که آن را گسل سربرآورده می‌نامند.
این نمونه گسل‌ها به صورت خطی و با رنگ قرمز روی نقشه‌های زمین‌شناسی نشان داده می‌شوند. تعیین زمان و مکان و بزرگی زلزله در اثر لغزش لحظه‌ای گسل برای تدارک به‌حداقل‌رساندن خسارات وارده، دارای اهمیت بسیاری است.
برای شناخت هرچه بیشتر زلزله، ما باید بدانیم که گسل در چه قسمتی از کمربند کوه‌زایی قرار گرفته است. باید سوگیری نیرو‌های عمودی و مماسی وارده به گسل را شناسایی کنیم و توان لرزه‌زایی گسل را مورد ارزیابی قرار دهیم.
دانستن دانش دست نیافتنی‌تر در زمان کنونی، مانند لحظه آزادشدن انرژی ذخیره‌شده واتنش الاستیک و لحظه گسست پیوند بین اتم‌های فشرده‌شده تشکیل‌دهنده کانی‌ها و سنگ‌های دگرشکل‌شده در لحظه گسلش در مقیاس نانو و محاسبه مقدار انرژی بالقوه ذخیره‌شده سبب می‌شود تا با توجه به تفسیر این اطلاعات به‌دست‌آمده به شناخت دقیقی برسیم تا در کنار گسل‌های لرزه‌زا باشیم، ولی خطری ما را تهدید نکند.
تاکنون هیچکدام از دانشمندان علم لرزه‌شناسی، زمین‌شناسی ساختاری و زمین‌شناسی ریزساختاری قادر نبوده‌اند و نیستند با توجه به عدم شناخت معادله چندمجهولی گفته شده لحظه گسلش وقوع یک زلزله بزرگ را پیش‌بینی کنند. ما نمیدانیم چگونه و در چه زمانی در آینده نزدیک زلزله‌ای بزرگ را پیش‌بینی کنیم.
پیش‌بینی زلزله باید سه اصل مهم را مدنظر قرار دهد. این سه اصل مهم عبارت‌اند از تاریخ و زمان، مکان و بزرگی زلزله. تعدادی از افراد ادعا می‌کنند که می‌توانند زلزلهها را پیش‌بینی کنند، ولی استدلال آن‌ها به دلایل زیر نادرست است و مبنای علمی ندارد:
۱- پیش‌بینی آن‌ها براساس دلایل علمی نیست. زلزله قسمتی از روند سامان‌مند علمی است که باید تمام اجزای مجهول آن را شناخت، زیرا به وجود آمدن آن ارتباط مستقیمی با هُمرفت حرارتی و حرکت نوردپذیر سُست‌کُره در عمق ۱۵۰-۶۷۰ کیلومتری زمین دارد. این حرکت نوردپذیر سبب می‌شود که پوسته قاره‌ای و یا سنگ کُره روی آن را به حرکت درآورد. برای مثال، زلزله هیچ ارتباطی با حرکت و تجمع ابر‌ها ندارد، علاوه‌بر‌این زلزله هیچ ارتباطی با درد یا تیرکشیدن بدن انسان ندارد.
۲- پیش‌بینی آن‌ها در چارچوب سه اصل گفته‌شده که عبارت‌اند از تاریخ و زمان، مکان و بزرگی زلزله نمی‌گنجد.
۳- پیش‌بینی آن‌ها بسیار کلی است و همیشه وقوع یک زلزله در چارچوب ادعای آن‌ها می‌گنجد؛ برای مثال زلزله‌ای با بزرگای چهار در ۳۰ روز آینده در جایی و در فلان کشور اتفاق میافتد یا زلزله‌ای با بزرگی دو در قسمتهای ساحلی، امروز رُخ می‌دهد.
اگر زلزله‌ای در منطقه دورافتادهای اتفاق بیفتد، کاملا با پیشگویی آن‌ها سازگار است. آن‌ها ادعای پیروزی می‌کنند. حتی اگر پیش‌بینی آن‌ها با سه اصل تعریف‌شده شدیدا در تضاد باشد. پیشبینیهای غیرعلمی آن‌ها هم‌زمان با مطالبی که در رسانههای اجتماعی به‌طور گسترده و به‌شکلی عامیانه از وقوع زلزله در آینده نزدیک خبر می‌دهد، شروع می‌شود.
این به اصطلاح هشدار، معمولا عبارت است از افزایش تعداد زیادی از زلزله‌های با قدرت کم، افزایش مقادیر گاز رادون در آبهای محلی، رفتار غیرعادی حیوانات مانند پارس‌کردن غیرطبیعی سگ‌ها، بی‌قراری اسب‌ها و قاطر‌ها در اصطبل‌ها، فرار دسته‌جمعی موش‌ها از لانه، بیرون‌آمدن دسته‌جمعی مار‌ها در زمستان و افزایش تدریجی بزرگای زلزله‌های متوسط که به‌نظر می‌رسد نماینده پیش‌لرزه باشد. متأسفانه بیشتر پیش‌لرزه‌ها غالبا بدون همراهی با یک زلزله بزرگ شروع شده و در نتیجه پیش‌بینی واقعی را ناممکن می‌کند.
چندین دهه پیش، در ۱۹۷۵ دانشمندان چینی زلزله‌ای با بزرگای ۷.۳ را پیش‌بینی کردند. گرچه این پیش‌بینی به‌صورت تصادفی موفقیت‌آمیز بود و سبب نجات جان هزاران نفر شد، اما دانشمندان چینی در پیش‌بینی زلزله‌های بعدی موفق نبودند و درنتیجه نتوانستند زلزله‌های بزرگ دیگر را پیش‌بینی کنند.
در زلزله پیش‌بینی‌شده، اگرچه حدود نیمی از ساختمان‌های هایچنگ در چین ویران شد، اما با تخلیه موفق تعداد زیادی از خانه‌های ناامن، حدود ۹ هزار نفر از مردم آن منطقه از مرگ نجات پیدا کردند. پیش‌بینی دانشمندان چینی براساس مجموعه‌ای از پیش‌لرزه‌ها بود که به‌صورت پیش‌رونده‌ای قدرت آن‌ها بزرگ‌تر می‌شد.
این پیش‌لرزه‌ها در حدود چهار روز قبل از زلزله اصلی ویرانگر اتفاق افتادند. متأسفانه در زلزله‌های بزرگ دیگر در چین، پیش‌لرزه‌ای اتفاق نیفتاد و روشی نیز برای تشخیص پیش‌لرزه از زلزله‌های دیگر وجود نداشت. در سال ۱۹۷۶، یکی از مرگبارترین زلزله‌های تاریخ با بزرگی ۷.۵ در شهر معدنی تانک‌شان چین به وقوع پیوست و سبب مرگ حدود ۲۴۰ هزار نفر شد.
یکی از دلایل اصلی که زلزله سبب تخریب گسترده و گرفتن جان انسان‌ها می‌شود، ضربه‌زدن بدون اخطار است. به‌همین‌دلیل تحقیقات گسترده‌ای در زمینه پیش‌بینی زلزله ازسوی محققان کشور‌های مختلف در حال انجام است. تنها چیزی که ما میتوانیم درحال‌حاضر برای پیش‌بینی زلزله انجام دهیم، آن است که بر پایه روشهای آمار و احتمالات میزان خطرپذیری را در یک منطقه تعیین کنیم.
پیش‌بینی با استفاده از روشهای آمار و احتمالات میگوید که زلزله‌ای با بزرگی و شدت معین، به احتمال زیاد در یک منطقه مشخص یا قطعهای از یک یا چند گسل فعال در محدوده زمانی چندین سال یا چندین دهه اتفاق میافتد. همین روشهای آمار و احتمالات نیز ممکن است درست جواب ندهد؛ برای مثال در ایران، دو شهر بم و منجیل با استفاده از روشهای آماری در نقشه ارائه شده با عنوان «خطر لرزه‌ای ایران» در رابطه با خطرپذیری مناطق مختلف ایران، جز مناطق با خطر لرزه‌ای پایین و متوسط برآورده شده‌اند.
اما دیدیم که زلزله بم با بزرگای ۶.۵ و زلزله منجیل با بزرگای ۷.۵ باعث خرابی این مناطق و کشته‌شدن تعداد زیادی از هم‌وطنا‌نمان شدند. به‌هرحال، پیشبینیهای درازمدت کمکی به ساکنان یک منطقه فعال لرزه‌زا به‌منظور پیش‌بینی و تدارک برای یک زلزله مشخص را نمی‌کند. یک پیش‌بینی واقعی با مشخص‌کردن مکان و بزرگی زلزله، گرچه مفید است، ولی قادر به اعلام تاریخ و زمان وقوع زلزله نیست.
جدیدترین نوآوری دانشمندان در پیش‌بینی خطر زلزله، طراحی دستگاه «سامانه هشدار اولیه زلزله» است که در کشور‌های مکزیک، ژاپن، ترکیه، رومانی و چین نصب شده و به صورت سریع وقوع زلزله را اطلاع می‌دهد. هشدار این دستگاه از نظر زمانی بسیار کوتاه است. می‌توان گفت: با توجه به فاصله ژرف مرکز زلزله نسبت به حسگر‌های دریافت‌کننده، در حد چند ثانیه و چند دقیقه است. به عبارتی دیگر، این فاصله زمانی اختلاف زمانی بین رسیدن موج -P و موج -S به حسگر‌های دریافت‌کننده این امواج است.
روش کار این دستگاه هشداردهنده به این صورت است که در زمان گسلش و زلزله، بر اثر آزادشدن انرژی ذخیره‌شده واتنش الاستیک از ژرف مرکز زلزله، امواج مختلفی به تمام جهات کره زمین فرستاده می‌شود. موج -P اولین موج و سریع‌ترین موجی است که با سرعت شش کیلومتر در ثانیه از طریق حسگر‌هایی که با فاصله ۱۰ تا ۲۰ کیلومتری در اطراف شهر مدنظر نصب شده‌اند، دریافت می‌شود.
موج -S و موج -سطحی که دارای سرعت کمتری هستند و در واقع تخریب را انجام می‌دهند، در فاصله زمانی طولانی‌تری به حسگر‌ها می‌رسند. حسگر‌ها اطلاعات را بلافاصله به «سامانه هشدار اولیه زلزله» انتقال می‌دهند و سامانه نیز بزرگی و مکان زلزله را محاسبه می‌کند. پیام، بلافاصله به‌روز شده و شدت و زمان لرزش مکانی را از طریق کامپیوتر شخصی و تلفن همراه به مردم اطلاع و هشدار می‌دهد تا در زمانی بسیار کوتاه، به حفظ جان و دارایی‌های خود اقدام کنند.
گرچه نوآوری دستگاه «سامانه هشدار اولیه زلزله» بسیار ارزشمند است، ولی نمی‌تواند جای «برنامه کاهش خطر زلزله» را بگیرد. سازمان زمین‌شناسی آمریکا، دانشگاهها و دانشمندان، برنامه‌ای را تحت عنوان «برنامه کاهش خطر زلزله» تدوین کرده‌اند که همه کشور‌ها با استفاده بهینه از این برنامه و اجرای آن می‌توانند امیدوار باشند که میزان خطر زمین‌لرزه را به حداقل برسانند. هدفهای عمده این برنامه عبارت‌اند از:
توسعه فهم منشأ زلزله: برای رسیدن به این هدف، نیاز است اطلاعاتی درباره خصوصیات فیزیکی و رفتار مکانیکی گسل به همراه توسعه مدلهای کمی روند‌های فیزیکی کره زمین به دست آید.
مشخص‌کردن خطر بالقوه زلزله: برای این منظور باید مناطق فعال لرزه‌زا و میزان بیشینه زمینلرزهخیزی این مناطق مشخص شود. علاوه بر این، باید گسل‌های فعال و میزان دگرشکلی پوسته زمین در این مناطق نیز مشخص شود. گردآوری این اطلاعات برای محاسبه آماری و توسعه روشهای بهینه پیش‌بینی زلزله‌های کوتاه‌مدت و متوسط ضروری است.
پیش‌بینی اثرات زمین‌لرزه: برای رسیدن به این هدف، پیش‌بینی گسیختگی و لرزش زمین و اثرات زلزله بر روی ساختمان و سازههای دیگر مورد نیاز است. این اطلاعات برای ارزیابی ضایعات و تلفات وابسته به خطر زلزله مورد استفاده قرار می‌گیرد.
به‌کار‌بستن تحقیقات: این برنامه عموم افراد و ملت را درباره خطرات زلزله تعلیم می‌دهد. این هدف به برنامهریزیهای بهتر برای مواجهه با زلزله و راههای کمکردن تلفات انسانی و جلوگیری از تخریب ساختمان نیاز دارد.
۰
