شدّت و بزرگی زمینلرزه

کوششهای نخستین در زمینه ی بیان شدت بیشتر بر توصیفات ذهنی متکی بود. مسئله ی اصلی این روش، محاسبات گوناگون و متفاوت مردم بود که رده بندی دقیق شدت لرزه را مشکل می نمود. بعد از آن، در سال 1902 مقیاسی قابل اطمینان و نسبتاً خوبی توسط مرکالی(Giuseppe Mercalli) بر مبنای میزان صدمات وارده به انواع ساختمانها انتشار یافت. شکل تصحیح شده ی این معیار هم اکنون در سازمان زمین پیمایی (مسّاحی زمین و ساحل) ایالات متحده استفاده می شود.

به هر حال خرابی ناشی از زمینلرزه معیاری شایسته و کافی برای سنجش و مقایسه نیست. عوامل متعددی نظیر فاصله از مرکز سطحی، ماهیّت مواد سطحی و طراحی ساختمان باعث اختلاف در میزان صدمات می گردند. در نتیجه، برای تعیین اندازه گیری مجموع انرژی آزاد شده در طی زمینلرزه روشی تحت عنوان بزرگی (magnitude) زمینلرزه ابداع شد.

به طور کلی، بزرگی زمینلرزه براساس مقدار ماده که در امتداد گسل لغزش می یابد و میزان جا به جایی آن تعیین می شود. ولی در شرایط مطلوب حتی در زمینلرزه ی سال 1906 سانفرانسیسکو که آثار گسل آن مشخص و میزان جا به جایی آن براساس مدارک و شواهد فیزیکی قابل اندازه گیری است این روش برآورد ناقصی از عملکرد نیروها را به دست می دهد. در غالب زمینلرزه ها به دلیل اینکه گسل در سطح زمین قابل مشاهده نیست، مقدار جا به جایی را نمی توان به طور مستقیم تعیین کرد. در سال 1935 شخصی از انستیتوی تکنولوژی امریکا به نام چارلز ریشتر سعی کرد تا زمینلرزه های کالیفرنیای جنوبی را از لحاظ بزرگی به گروه های بزرگ، متوسط و کوچک رده بندی کند. در روش مذکور بزرگی زمینلرزه ها از روی حرکاتی به دست می آید که توسط دستگاه های لرزه شناسی به ثبت می رسد.

امروزه در سرتاسر جهان برای توصیف بزرگی زمینلرزه از مقیاس اصلاح شده ی ریشتر استفاده می شود. در مقیاس ریشتر(Richter Scale) بزرگی زمینلرزه با اندازه گیری دامنه ی بزرگترین موج ثبت شده در لرزه نگاشت معین می شود. اگرچه لرزه نگارها حرکت زمین را بزرگ و قابل تشخیص می نمایند ولی زمینلرزه هایی که بزرگی آنها زیاد باشد سبب جا به جایی بیشتر قلم ثبـّات نسبت به زمینلرزه های کم قدرت می شوند. برای اینکه ایستگاه های لرزه شناسی در سراسر جهان بزرگی یکسانی برای زمینلرزه ی معینی به دست آورند لازم است به خاطر ضعیف شدن امواج لرزه ای منتشره از کانون و حساسیت وسایل ثبت لرزه اصلاحاتی انجام گیرد.

عظیمترین زمینلرزه ی ثبت شده تاکنون قدرتی معادل 6/8 ریشتر داشته است. مقدار انرژی آزاد شده توسط چنین لرزه های عظیمی، معادل انرژی انفجار یک میلیارد تن ماده ی منفجره ی(T.N.T) است. برعکس، زمینلرزه هایی که بزرگی کمتر از 5/2 ریشتر دارند معمولاً توسط انسان احساس نمی شوند. بزرگی زمینلرزه ها و اثرات هر کدام را نشان می دهد.

چنانکه می دانیم زمینلرزه ها از نظر قدرت متفاوتند، در نتیجه دامنه ی امواج حاصله نیز هزاران برابر تغییر می کند. در جهت تطابق این اختلاف گسترده، ریشتر برای نشان دادن قدرت از مقیاس لگاریتمی استفاده کرد. در این مقیاس، به ازاء افزایش ده برابر دامنه ی نوسان یک درجه به بزرگی زمینلرزه افزوده می شود. بنابراین دامنه ی بزرگترین موج سطحی در زمینلرزه ای با بزرگی 5 ریشتر، ده برابر بیشتر از دامنه ی بزرگترین موج حاصل از زمینلرزه ای با قدرت 4 ریشتر خواهد بود. به علاوه، هر واحد که به بزرگی  در مقیاس ریشتر افزوده شود، انرژی آزاد شده 30 برابر افزایش خواهد داشت. بنابراین، زمینلرزه ای با قدرت 5/6 ریشتر 30 برابر بیشتر از زمینلرزه ای با قدرت 5/5 ریشتر و به همین ترتیب 900 (30×30) برابر بیش از لرزشی با قدرت 5/4 ریشتر انرژی آزاد می کند. بدیهی است زمینلرزه ی عظیمی با قدرت 5/8 ریشتر میلیونها برابر بیشتر از زمینلرزه های کوچک که فقط توسط انسان حس می شوند، انرژی آزاد می کند. این مسئله، تصور این نکته را که زمینلرزه ی متوسط احتمال وقوع زمینلرزه ی بزرگی در همان ناحیه را کاهش می دهد، باطل می سازد. زیرا برای آزادسازی انرژی یک زمینلرزه ی عظیم، باید هزاران لرزش متوسط انجام شود.

در (جدول 1)، برخی از زمینلرزه های عظیم جهانی و بزرگی مربوط به آنها برحسب ریشتر نشان داده شده است. این چنین زمینلرزه های عظیم ممکن است در یک ناحیه ی فعال تکتونیکی در هر 50 تا 200 سال بروز کنند. منطقه ی گسل سن آندریاس که لغزش در امتداد آن سبب زمینلرزه ی سال 1906 سانفرانسیسکو شد، بیش از 75 سال است که زمینلرزه ی بزرگ دیگری تولید نکرده است و این خود می تواند یک اخطار آماری برای ساکنین این منطقه باشد.

.جدول مقیاس اصلاح شده ی شدت مرکالی :

I  فقط تعداد اندکی که در شرایط مساعدی هستند احساس می کنند.

II  فقط توسط اشخاص کمی که در حال استراحت هستند و به خصوص در طبقات بالای ساختمانها احساس می شود.

III  به طور کامل در داخل اماکن حس می شود، به خصوص در طبقات بالاتر ساختمانها، اما بیشتر مردم، آن را زمینلرزه تلقی نمی کنند.

IV  هنگام روز در داخل اماکن احساس می شود و در بیرون از اماکن فقط تعداد اندکی آنرا حس می کنند. احساس آن شبیه برخورد کامیون به ساختمان است.

V  تقریباً همه اشخاص احساس می کنند بسیاری از مردم بیدار می شوند، درختان و تیرچراغ برق و اشیاء بلند دیگر به حرکت در می آیند.

VI  همه احساس می کنند، عده ی زیادی می ترسند و به بیرون می گریزند و برخی اثاثیه ی سنگین به حرکت درآمده و رنگها و گچها بعضاً می ریزند و دودکشها صدمه می بینند، به طور کلی صدمه اندک است.

VII  همه به بیرون پناه می برند. صدمه به ساختمانهایی که خوب ساخته شده اند کم است و ساختمانهایی که نسبتاً خوب ساخته شده اند تا حدودی صدمه می بینند و ساختمانهایی که بد ساخته شده اند خسارت کلی می بینند.

VIII  ساختمانهای محکم صدمه ی اندک دیده و ساختمانهای بزرگ معمولی صدمه ی زیاد می بینند و قسمتهایی از آنها فرو می ریزد و ساختمانهای با طراحی (ساخت) بد متحمل صدمه ی شدید می شوند (دودکشها، ستونها، مجسمه ها و اشیاء عمودی سرنگون می شوند).

IX  ساختمانهایی که به طور اساسی و مخصوص ساخته شده اند صدمه ی جدی دیده از پی در می آیند و زمین به طور آشکاری ترک می خورد.

X بعضی ساختمانهای چوبی که خوب ساخته شده نابود شده و اسکلت ابنیه همراه با پی واژگون می شود و زمین به طرز ناهنجاری ترک می خورد.

XI  ساختمانهای بسیار کمی باقی می مانند، پلها نابود می شوند، شکافهای وسیعی در زمین به وجود می آید.

XII  خسارت کلی. سطح زمین موجدار می شود، اشیاء به هوا پرتاب می شوند.

منابع :

زمین لرزه و نگاهی به درون زمین ---علی اکبر اسلامی- میترا اله یارخانی (تدوین و تألیف)

مبانی زمین شناسی---  دکتر ادوارد جی. تاربوک و دکتر فردریک ک. لوتگن

پیکرشناسی لرزه / شومیز---منوچهر بهاور- بهروز توکلی- شهاب توکلی- فرشاد قشلاقی