علت زمین لرزه‌های ایران چیست؟ / چه گونه می‌توان زمان وقوع زلزله را پیش بینی کرد؟

صفحه ایران (Iranian Plate) صفحه تکتونیکی کوچکی است که با صفحات اوراسیا، عربستان، هند-استرالیا و آدریاتیک-ترکیه- یونان هم‌مرز است.

در سوی دیگر آنچه که امروزه با عنوان منطقه دریای سرخ- خلیج عدن می‌شناسیم در حال گسترش بیشتری است.

بازشدگی دریای سرخ در حد فاصل شبه‌جزیره عربستان و شمال آفریقا دلیل گسترش دریای سرخ است. بازشدن در دریای سرخ بین شبه‌جزیره عربی و شمال آفریقا و در حد فاصل جنوب بحرالمیت تا شمال نقطه سه‌گانه آفار در شمال آفریقا، در حدود ٥٠میلیون ‌سال قبل آغاز شده است و در‌ سال حدود ٧ تا ١٧میلیمتر این باز‌شدن در جریان است.

انتظار می‌رود که در این محل در حدود ٥٠ میلیون‌ سال آینده اقیانوسی بین آفریقا و صفحه عربستان شکل بگیرد. مرحله‌ای که به شکل‌گیری ابتدایی یک اقیانوس در اثر شکل‌گیری پوسته اقیانوسی در محل یک کافت مربوط است را به‌ عنوان مرحله «دریای سرخ» می‌نامند.

در نتیجه این رویداد، بخشی بزرگ به ‌نام صفحه عربستان جدا شد و شروع به حرکت به سمت شمال- شرق كرد.

صفحه عربستان پس از برخورد با صفحه ایران به زیر آن فرو رفته، و آن را بشدت به شمال و شمال شرق راند و بر اثر برخورد صفحه ایران با صفحه بزرگ اوراسیا، فشرده شده و باعث پدید‌آمدن ارتفاعات زاگرس از منطقه شمال غرب تا منطقه شمال غرب بندر‌عباس شد. همچنین خلیج‌فارس حاصل همین برخورد شدید است.

این جابه‌جایی صفحه‌ای حتی امروز نیز در جریان است؛ در نتیجه می‌توان انتظار داشت در طی حدود ٥ میلیون ‌سال آینده که تنگه هرمز بسته شود، به‌تدریج خلیج‌فارس نیز به حوزه بسته داخلی همچون دریاچه ارومیه تبدیل و درنهایت خشک می‎شود. بیشتر زمین‌لرزه‌های ایران در مرز برخورد این دو صفحه در منطقه زاگرس متمرکز است.

صفحه ایران در نقطه‌ای جنوبی‌تر در مکران (واقع در جنوب شرقی ایران) با پوسته اقیانوسی برخورد كرد که این پوسته به زیر صفحه ایران رفت نتیجه این برخورد پدیدآمدن رشته‌کوه‌هایی عظیم بود اما در مقایسه با منطقه زاگرس، فعالیت‌های زمین‌لرزه‌ای کمتری در این‌جا وجود دارد.

در حالی که صفحه ایران به طرف صفحات اوراسیا و هند هل داده می‌شود، این فشردگی باعث می‌شود فلات ایران سالانه ٣٠میلیمتر کوتاه‌تر شود.

نتيجه این فشردگی ایجاد ترک‌های بزرگ و عمیق به نام گسل در صفحه ایران است. این گسل‌ها در مقابل این فشردگی‌ها واکنش نشان داده و هرازگاهی انرژی خود را به صورت لرزش آزاد می‌کنند. این گسل‌ها به سه شکل در سطح زمین شناخته می‌شوند.

بیشترین انرژی را به‌طور معمول گسل‌های معکوس در خود ذخیره می‌کنند.

ساختار گسل

گسل‌ها نوعى ساختار خطى، همراه با جابه‌جايى هستند كه بر تحولات زمين‌ساختى و همچنين تكوين حوضه‌هاى ساختارى-رسوبى ايران اثر در خور توجه داشته‌اند.

مطالعه گسل‌ها از آنجا كه توان لرزه‌زايی دارند، دارای اهميت است‌. شناسايی زون‌های گسلی فعال و برآورد توان لرزه‌زايی اين گسل‌ها می‌تواند در كاهش خسارت‌های جانی و مالی مهم باشد. قرارگيرى كانون زمين‌لرزه‌هاى سده بيستم در درازاى بسيارى از گسل‌هاى ايران، نشان مى‌دهد كه بسيارى از گسل‌هاى ايران هنوز فعال هستند. ‌در ريخت زمين‌ساخت امروز ايران، گسل‌هاى طولى و عمده نقش سازنده داشته‌اند به گونه‌اى كه بسيارى از روندهاى ساختارى كنونى ايران زمين نتيجه حركت افقى و قائم

گسل‌ها است.

در طول يك گسل، مقدار و ساز و كار جابه‌جايى يكسان و همانند نيست و ممكن است بخشى از يك گسل به صورت فشارى و بخش ديگر آن به صورت كششى عمل كند.

رابطه گسل و زلزله

‌اصولا گسل‌ها در صورت رهاسازی انرژی ذخیره‌شده زلزله‌های کوچک و بزرگی را به وجود می‌آورند. بدون تردید بین گسل و زلزله رابطه نزدیکی برقرار است و قسمت اعظم زلزله‌ها بر روی گسل‌های قدیمی متمرکز هستند. این مسأله هم در گسل‌های بزرگ و هم در گسل‌های کوچک تقریبا صادق است. اگر گسل قبل از وقوع زلزله موجود باشد، پس‌لرزه در ایجاد آن نقشی نداشته و در این صورت زلزله تنها در فعال‌سازی مجدد گسل دخالت می‌کند.

به‌ طور کلی می‌توان ابراز داشت که شکستگی یک گسل موجب شکستگی گسل دورتر نمی‌شود و شکستگی یک گسل ممکن است موجب تحرک گسل‌های منشعب از خود شود؛ ولی حتما بر روی گسل‌های دوردست تأثیری ندارد. بررسی منا‌طق گسلی بعد از وقوع زمین‌لرزه نشان می‌دهد که مقدار جابه‌جایی‌های حاصل از زلزله از یک سانتی‌متر تا بیست متر تغییر می‌کند. پهنای منطقه تحت‌تأثیر ده‌ها تا صد‌ها متر و طول آن از یک تا‌ هزار کیلو‌متر در نوسان است.

در ۲۷ فروردین ۱۳۹۲ زمین‌لرزه‌ای به بزرگی ٥/٧  ریشتر منطقه سراوان در استان سیستان‌و‌بلوچستان را لرزاند. نکته جالب و شگفت‌انگیز این‌که این زمین‌لرزه در صد ‌سال گذشته بی‌نظیر بود. زمین‌لرزه سراوان ارتفاع منطقه زلزله‌زده را به طول ۱۵ کیلومتر ۴۵ سانتیمتر بالاتر از سطح دریا برد.

رابطه گسل و زلزله دو طرفه است. وجود گسل‌های زیاد در یک منطقه جدید موجب بروز زلزله جدید است. زلزله مزبور گسل جدیدی را به وجود می‌‌آورد و در نتیجه تعداد شکستگی‌ها زیاد‌تر شده و به این ترتیب قا‌بلیت زلزله‌زایی منطقه افزایش می‌یابد. ادغام و تر‌کیب گسل‌های کو‌چک در طی زمان به ساختمان اصلی گسل‌ها در مکان مرتبط است.

گسل‌ها همیشه خسارت و مصیبت برای انسان به ارمغان نمی‌آورند، بلکه بعضا اثرات مثبتی هم به دنبال دارند. به‌عنوان مثال گسل‌ها در بسیاری از نقاط عامل انتقال آب به سطح زمین بوده، لذا پیدایش برخی آبادی‌ها و شهر‌ها‌ی امروزی در کنار گسل‌ها و همچنین وجود ذخایر معدنی ارزشمند را در محل گسل‌ها می‌توان ناشی از نقش مثبت گسل‌ها دانست.

روش‌های علمی پیش‌بینی زلزله

پیش‌بینی زلزله بسیار مفید است؛ چراکه می‌تواند به نجات جان جمعیت بزرگی و نیز کاهش خسارت به آنها کمک کند. دانشمندان معتقدند که می‌توان زمین‌لرزه‌های بزرگ را با نظارت و دیده‌بانی لرزه‌های ناشی از زمین‌لرزه‌های طبیعی، انفجار‌های معدنی، آزمایشات هسته‌ای و غیره پیش‌بینی کرد.

با این‌ حال تا این تاریخ هیچ روش بی‌عیب و دقیقی برای پیش‌بینی زلزله پیدا نشده است. در این‌جا تنها چند روش موجود مورد بحث قرار می‌گیرد.

١- رفتار غیرعادی جانوران

از قدیم این واقعیت به خوبی اثبات شده که جانوران ادراکات حسی خاصی دارند. بعضی از جانوران قدرت خیلی زیادی در بوییدن، شنیدن و دیدن دارند و نسبت به انسان‌ها حساس‌ترند.

تحقیقات گسترده‌ای در سراسر جهان درباره رفتار غیرمعمول جانوران پیش از زلزله انجام شده است. چین و ژاپن در این زمینه پیشگامند. آمریکا هم علاقه زیادی به رفتار غیرمعمول جانوران به‌ عنوان شاخص سودمندی برای پیش‌بینی وقوع زلزله نشان داده است.

برخی از این جانوران به وسیله شهروندان هم قابل مشاهده‌اند؛ سوسک‌ها، کلاغ‌ها، سگ‌ها، الاغ‌ها، اردک‌ها، مرغ‌ها، قورباغه‌ها، غازها، بزها، اسب‌ها، موش‌ها، میمون‌ها، خوک‌ها، کبوترها، موش‌ها، گوسفندها، سنجاب‌ها، قوها و مارها از آن جمله‌اند.

نمونه‌هایی از واکنش جانوران؛ شمار زیادی از موش‌ها هر روز در رستورانی در شهر ناگویا دیده می‌شدند که قبل از زلزله‌ سال ١٨٩١ ناگهان ناپدید شدند.

در یوگسلاوی سابق، پرندگان باغ‌وحش قبل از زمین‌لرزه‌ سال ١٩٦٣ شروع به خروشیدن کردند. دو سه ساعت قبل از زلزله خسارت‌‌بار‌ سال ١٩٧٦ در شمال ایتالیا، گوزن‌ها جمع شدند و گربه‌ها از روستاهای شمال این کشور ناپدید شدند.

 ٢- پیش‌بینی هیدروشیمیایی

با مشاهده ترکیبات شیمیایی آب‌های زیرزمینی که به صورت منظم در مناطق زلزله‌خیز فعال تاجیکستان و ازبکستان انجام شده این نتایج به دست آمده است:

الف) میزان غلظت مواد معدنی محلول و ترکیبات گازی در طول دوره غیرفعال لرزه‌ای تقریبا ثابت باقی می‌ماند.

ب) ٢ تا ٨ روز پیش از وقوع زلزله افزایش قابل ملاحظه‌ای در میزان غلظت مواد معدنی محلول به وجود می‌آید. بروز تغییر در سطح آب‌های زیرزمینی، فشار آب آرتزین، تخلیه منابع آب و دمای آب زیرزمینی نیز در این دوره مورد توجه قرار گرفت. این تغییرات در صورت وقوع یک زلزله قوی رخ می‌دهد.

ج) پس از زلزله، ناهنجاری‌ها در میزان غلظت ترکیبات گاز و مواد معدنی ناپدید می‌شود.

طبق گزارش مرکز هواشناسی هند، قبل از وقوع فاجعه و پس از وقوع فاجعه زلزله جبلپور در مادایا پرادش (١٩٩٧)، تغییرات آب زمین‌شناسی (hydro geological)، خود را به صورت کدری و تیرگی آب‌های زیرزمینی نشان داد.

٣- تغییر دما

به نظر می‌رسد بین دما و زمین‌لرزه رابطه‌ای وجود دارد. پیش از وقوع زلزله در لانگلین (Lunglin) چین (١٩٧٦) و پرژوالش (Przhevalsk) در روسیه (١٩٧٠) افزایش قابل ملاحظه دما به میزان به ترتیب ١٠ درجه و ١٥ درجه سانتیگراد گزارش شد. فاصله کانون این زمین‌لرزه‌ها از جایی که مشاهدات انجام گرفت یعنی چشمه‌های آب گرم و چاه‌ها به ترتیب ١٠ و ٣٠ کیلومتر و دوره‌های زمانی به ترتیب ٤٢ و ٧٢ روز بود.

٤- تغییر سطح آب

پیش از وقوع چند زلزله بزرگ تغییرات شدیدی در سطح آب چندین چاه رخ داده است. چند روز قبل از زلزله نانکی (Nankai) در ژاپن (١٩٤٦) سطح آب سقوط کرد. افزایش سطح آب به اندازه ٣ و ١٥ سانتیمتر نیز پیش از وقوع زلزله‌های لانگلین چین و پرژوالش روسیه گزارش شد.

به همین ترتیب، سطح آب چند ساعت قبل از وقوع زلزله مکرینگ (Meckering) در استرالیا (١٩٦٨) ٣ سانتیمتر افزایش یافت. در چین، افزایش سطح آب در چاه‌ها پیش از وقوع زلزله‌های سال‌های ١٩٧٥، ١٩٧٦ و ١٩٧٩ مشاهده شد.

٥- گاز رادون

رادون یک گاز رادیواکتیو است که جلوتر از وقوع زلزله از توده‌های سنگ تخلیه می‌شود. این گاز در آب چاه محلول می‌شود و غلظت آن در آب افزایش می‌یابد.

چنین افزایشی در میزان گاز رادون در‌ سال ١٩٧٢ در تاشکند ازبکستان گزارش شد که در آن افزایش غلظت گاز رادون از ١٥ به ٢٠٠‌درصد در مدت زمان حدود ٣ تا ١٣ روز قبل از زلزله دیده شد.

٦- چاه‌های نفت

نوسانات زیاد در جریان چاه‌های نفت قبل از وقوع زمین‌لرزه در اسرايیل، قفقاز شمالی (اروپا) و چین گزارش شده است. قبل از این زلزله‌ها که در سال‌های ١٩٦٩، ١٩٧١ و ١٩٧٢ رخ داد، میزان جریان نفت افزایش یافت.

به‌ نظر می‌رسد هنگامی که انباشت تنش تکتونیکی به سطح مشخصی می‌رسد، فشار منافذ درون یک لایه عمیق نفتی، استحکام و مقاومت این لایه را در هم می‌شکند و موجب می‌شود جریان نفت در چاه‌های نفت افزایش یابد.

٧- نظریه شکاف لرزه‌ای

شکاف لرزه‌ای بخشی از یک گسل فعال است که مشکوک است به این‌که زلزله قابل توجهی تولید می‌کند. یک فرضیه یا نظریه وجود دارد که می‌گوید در طول دوره‌های طولانی، جابه‌جایی در هر بخش گسل باید با آنچه در تمام قسمت‌های دیگر گسل دیده می‌شود، برابر باشد. بنابراین هر شکاف بزرگ که به‌عنوان بخشی از گسل در نظر گرفته می‌شود، بیشتر احتمال دارد که در معرض زلزله‌های آینده قرار گیرد.

یک دانشمند لرزه‌نگار اتحاد شوروی به نام فدوتوف لرزه‌های ثبت‌شده از ١٢ زلزله بزرگ که بین سال‌های ١٩٠٤ تا ١٩٦٣ شمال ژاپن را تکان دادند، مورد مطالعه قرار داد.

وی با نقشه‌برداری از اندازه هر ناحیه اصابت- لرزش متوجه شد که هر زلزله بزرگ در بخشی به وقوع می‌پیوست که برای ٣٩‌سال یا بیشتر آرام بود. فدوتوف پیش‌بینی کرد آن بخش‌هایی از گسل که برای مدت زمان بیشتری آرام بودند، زودتر دچار زلزله می‌شدند.

٨- پیش‌لرزه‌ها

به‌طور کلی زمین‌لرزه‌های بزرگ بعد از لرزه‌های جزيی‌ای که پیش‌لرزه نامیده می‌شوند، رخ می‌دهند. این پیش‌لرزه‌ها واسطه‌های ارزشمندی برای پیش‌بینی وقوع یک زلزله قوی هستند. برخی از زمین‌لرزه‌ها هم به شکلی موفقیت‌آمیز بر اساس مطالعه همین پیش‌لرزه‌ها پیش‌بینی شده‌اند. علاوه بر رفتار غیرمعمول حیوانات، افزایش پیش‌لرزه‌ها هم به پیش‌بینی زلزله هیچانگ (Haichang) در چین (٤ فوریه ١٩٧٥) کمک کرد. این پیش‌لرزه‌ها از دسامبر ١٩٧٤ تا فوریه ١٩٧٥ رخ دادند.

٩- تغییرات در سرعت امواج لرزه‌ای

ما می‌دانیم که امواج P، S و L از تمرکز یک زلزله منشأ می‌گیرند. P و S امواج بدنه نامیده می‌شوند زیرا از میان بدنه زمین حرکت می‌کنند، در حالی ‌که امواج L به‌عنوان امواج سطحی شناخته می‌شوند زیرا در امتداد پوسته رویی زمین حرکت می‌کنند. امواج P سریع‌تر از امواج S هستند و زودتر به لرزه‌نگار می‌رسند.

فاصله زمانی بين رسيدن موج‌های P و S زمان لید (lead time) ناميده می‌شود. دانشمندان لرزه‌نگار روسی دریافته‌اند که زمان لید، روزها، هفته‌ها و حتی ماه‌ها قبل از زلزله به ‌طور قابل‌ توجهی شروع به کاهش می‌کند؛ اما درست قبل از این‌که زمین‌لرزه در منطقه به وقوع بپیوندد، زمان لید به حالت عادی بازمی‌گردد. دوره طولانی‌تر ناهنجاری در سرعت موج وقوع یک زلزله بزرگتر را گواهی می‌دهد.

نتیجه آزمایشاتی که روس‌ها در‌ سال ١٩٧٣ در آزمایشگاهی روی نمونه‌های سنگی انجام داده‌اند، تغییر غیرطبیعی نسبت سرعت‌های امواج P و S را قبل از زلزله نشان داده است.

کاهش مشابه نسبت سرعت قبل از زلزله خسارت‌بار هیچانگ در فوریه ١٩٧٥ در چین نیز گزارش شده است. در ژاپن، میزان ٧ تا ٤٠‌درصد کاهش در طیف نسبت سرعت از ٥٠ تا ٧٠٠ روز قبل از زمین‌لرزه اصلی ثبت شده است. در تهران کاهش ١٤‌درصدی سرعت يك تا سه روز قبل از سه زلزله در ‌سال ١٩٧٤ گزارش شد.

١٠- نظارت بر حرکات گسل‌های فعال

اگر سیستم‌های GPS در امتداد گسل‌های فعال شناخته شده قرار گیرند، نظارت بر حرکات گسل‌های فعال یا شکاف‌ها در پوسته زمین ممکن می‌شود. گرچه پیش‌بینی دقیقی در مورد موقعیت و بزرگی یک زلزله نمی‌توان انجام داد اما حرکات جزیی نشانه‌ای از وقوع زلزله آتی است زیرا نشان‌دهنده نیرویی است که از زیر پوسته می‌آید.

١١- اندازه‌گیری میدان الکترومغناطیسی یک ناحیه

بعضی از کریستال‌ها و سنگ‌ها اگر تحت فشار زیاد قرار گیرند انرژی الکترومغناطیسی ساطع می‌کنند. بنا بر یک نظریه، با اندازه‌گیری میدان الکترومغناطیسی یک ناحیه، باید بتوان تجمع تغییر شکل‌های زمین را اندازه‌گیری کرد. دانشمندان می‌توانند پیش از شکستن سنگ‌ها، یک هشدار زمین‌لرزه‌ای دریافت کنند. از روش مشابهی برای اندازه‌گیری پیش‌لرزه‌ها نیز استفاده می‌شود. همان‌طور که تعداد پیش‌لرزه‌های کوچکتر در طول زمان افزایش می‌یابد، می‌تواند به این معنی باشد که زمین آماده یک زمین‌لرزه بزرگ است.

دانشمندان همچنان در پی روشی علمی جهت پیش‌بینی زلزله هستند و این درحالی است که هیچ روش قطعی و متقنی شناسایی نشده است.