حالت خاصی از تغییر شکل توده های سنگی است که در آن پدیده های گسیختگی در مقیاس متفاوت رخ می دهد یا هر نوع لرزش زمین در اثر عبور امواج لرزه ای زلزله است. عامل ایجاد مواج لرزه ای، پاسخ زمین به انرژی های اندوخته است. در ادامه با مشخصات زلزله، انواع امواج و سایر پارامترهای مرتبط با زلزله بیشتر آشنا خواهید شد.
- مشخصات زلزله
-کانون ژرفی یا مرکز زلزله ( Hypocenter) یا (Focus): جایی است که در اثر گسیختگی در پوسته امواج لرزه ای آزاد می شود.
-کانون سطحی زلزله (Epicenter): نزدیکترین فاصله کانون به سطح زمین است که به طور طبیعی دارای بیشترین شدت لرزش است.
-ژرفای زلزله (Focal Depth): فاصله بین کانون ژرفی زلزله تا سطح زمین است. فاصله زلزله (?): فاصله بین مرکز سطحی تا ایستگاه ثبت زلزله است.
- عوامل موثر در ایجاد زلزله
الف) زلزله های مصنوعی به طور خلاصه عوامل زیر باعث ایجاد این زلزله ها می شوند: ۱- پر و خالی کردن مخازن و دریاچه های سدهای بزرگ با طول تاج بیشتر ۱۰۰ m 2- ایجاد چاههای بهره برداری و تزریق آب ۳- انفجارات هسته ای ۴- انفجارات معادن و باربرداری از آنها به صورت برداشتن حجم زیادی از سنگها
ب ) زلزله های طبیعی ۱- فورانهای آتشفشانی ۲- فروریختن غارهای زیرزمینی ۳- زمین لرزه های تکتونیکی : که ۹۰% زلزله ها از این نوعند.
- امواج لرزه ای (Earth quake waves):
الف) امواج درونی (پیکره ای) Body waves : این امواج از درون زمین عبور می نمایند، بدین ترتیب که از سرچشمه به تمام جهات انتشار می یابند. از این رو به امواج آزاد (Free waves) نیز معروفند.
امواج درونی ۲ نوعند:
۱- موج اولیه (طولی، فشاری، کششی) longitudinal wave : اولین موجی که توسط گیرندهای زلزله ثبت می شوند . علت سرعت بالای آن نظیر امواج صوتی، امتداد ارتعاش ذراتش در امتداد ارتعاش ذراتش در امتداد انتشار آن است. این حرکت سبب ایجاد انقباض و انبساط در محیط خود می شوند ولی هیچگونه تغییر شکل برشی در آنها به وجود نمی آیند. این امواج در تمام محیطها (جامد، مایع، گاز) حرکت می کنند . سرعت حرکت موجهای P در یک محیط همگن تابع دانسیته (چگالی) _ انعطافپذیری (میزان الاتیسته) آن می باشد. سرعت حرکت موج P از رابطه زیر به دست می آید. VP= E مدول یانگ ، V ضریب پواسیون ، P دانسیته موج اولیه در راستای ارتعاش می باشد. موج سبب تغییر حجم اجسام می گردد .عملکرد این موج در هنگام زلزله بصورت ایجاد صدا , تکان دادن درب ها و پنجره ها می باشد.
– موج برشی transversal waves : دومین موجی که توسط گسرندهای زلزله ثبت می شوند، موج ثانویه یا S است. جهت حرکت این موجها عمود بر جهت انتشار آنها میباشد. این امواج تنها از محیطهای جامد عبور می کنند چرا که سیالات تحت تاثیر واتنش برشی قرار نمی گیرندبنابراین آنها را موج برشی نیز می نامند. این امواج باعث تغییر شکل در اجسام می شود ولی هیچگونه تغییر حجمی را ایجاد نمی کند. سرعت این امواج کمتر از امواج p است.
- موجهای برشی بر حسب حرکات خود به ۲ صورت دیده می شوند.
۱- موج SH (موج برشی افقی)
۲- موج SV (موج برشی عمودی) – سرعت VS از رابطه زیر به دست می آید.
ب) امواج سطحی (Sur face waves): این امواج پس از برخورد امواج حجمی به سطوح انفصالی ایجاد و سپس در امتداد سطح زمین یا سطوح ناپیوستگی زیرزمین یا سطح آب منتشر می گردند. امواج سطحی ۲ دسته اند.
۱- موج لاو (LQ): سومین موجی است که توسط لرزه نگاشتها ثبت می شوند. حرکت این امواج شبیه به مولفه افقی برشی (SH) است, از این رو فقط در لرزه نگاشتهای افقی ثبت می شوند. در سطوح ناپیوستگی پوسته انتشار می یابند. سرعت موج لاو با موج S برابر است ولی از آنجایی که موج S مستقیما از عمق حرکت می کند, زودتر از موج لاو به ایستگاه لرزه نگاری می رسد.(شکل ۱)
۲- موج ریلی (rayleih): چهارمین موجی است که توسط گیرندهای لرزه ای ثبت می شوند. حرکت این امواج بر روی یک صفحه قائم منطبق بر امتداد انتشار آن در یک مدار بیضیوی قهقرایی صورت می پذیردو در بالاترین نقطه مسیر در خلاف جهت انتشار موج است . یعنی شبیه موج اقیانوس , تنها با این تفاوت که ذرات آب در این حالت در جهت انتشار موج است به عبارت دیگر این موج ترکیبی از دو موج P و مولفه قائم موج برشی (SV) می باشد. لذا هر دو لرزه نگاشت افقی و قائم آنرا ثبت می کنند. سرعت این امواج ۹۲/۰ موج S است(شکل زیر) قدرت تخریب این امواج به این صورت است: LR> LQ> S> P
- مقیاس های سنجش قدرت زلزله
الف) شدت زلزله (Earthquake intensity): یک مقیاس مشاهده ای و غیر دستگاهی است که بستگی به فاصله کانون تا مکان مورد نظر، مدت دوام لرزش، نوع خاک، عمق سنگ کف ودارد. مقیاس شدت زلزله مرکالی است که در سال ۱۹۰۲ بین ۱۰ – ۱ است. در ۱۹۳۲ مقیاس اصلاح شده مرکالی (MMI) که از ۱۲ – ۱ است. در MMI 4 نوع masonavy داریم:
۱- نوع A: طراحی خوب، اجزاء خوب، همراه با بتون و تیرآهن.
۲- نوع B: دارای تیرآهن و بتن می باشد اما طراحی و اجرای خوبی ندارند در مقابل نیروهای جانبی مقاوم نیست.
۳- نوع C: طراحی و اجزاء معمولی است. در سازه از سیمان استفاده شده ولی در مقابل نیروهای جانبی مقاوم نیست.
۴- نوع D: بدون طراحی ساخته شده و سیمان و فلز ندارند و از نظر نیروی جانبی پایدار نیست.
- مزایای مقیاس مرکالی
۱- بدون وجود ایستگاه لرزه نگاری می توان شدت زلزله ها را با توجه به خرابی سازه ها اندازه گیری کرد.
۲- برای زمین لرزه های تاریخی برآوردی میتوان ارائه داد.
معایب این واحد:
۱- گزارشات غیر واقعی و گزافه گویی در شرح زلزله
۲- مناطقی که هیچ نوع حیاتی در آن وجود ندارد.
۳- دقت شدت زلزله پائین است. از روی شدت زلزله می توان منحنی های هم شدتIsolseismical line را رسم نمود.
جدول تعیین شدت خرابی بر اساس مقیاس مرکالی: توصیف- میزان تخریب- نوع احساس- مقیاس
I. توصیف:احساس نمی شود, مگر در شرایط ویژه.تنها توسط دستگاه های لرزه نگار قابل ثبت است(شکل۱)
II.توصیف:توسط افراد در حال استراحت و در طبقات بالای ساختمان ها حس می شود.برخی اشیاء آویزان ممکن است نوسان کنند.(شکل۲)
III.توصیف:در فضای باز و در طبقات بالایی ساختمان ها کاملا قابل احساس است.مردم آنرا بصورت زلزله شناسایی نمی کنند .ارتعاش مانند عبور کامیون است. مدت زمان لرزش قابل تخمین است. (شکل۳)
IV.توصیف:در طی روز در فضای بسته توسط افراد زیادی حس می شود و در فضای باز عده معدودی حس می کنند.در شب عده ای را از خواب بیدار می کند .بشقاب ها ,پنجره ها و درب ها تکان خورده و صدا می کنند. در ماشین های ایستاده ارتعاش قابل درک است.
- مطالب مرتبط:
پاورپوینت زلزله و ایمنی در برابر آن