مقدمه
پدیده های خطر آفرین طبیعی نظیر زلزله، سیل، طوفان و لغزش
لایه های زمین می توانند خطر جدی برای جان و مال انسانها به دنبال داشته باشند. در این میان رویداد زلزله در طول تاریخ آثار غیر قابل جبرانی را به همراه داشته است. خوشبختانه در حال حاضر با توجه به پیشرفتهای علم مهندسی زلزله، در صورت به کار گیری اصول و شابط پیشگیری، خسارات ناشی از زلزله می تواند به حداقل ممکن برسد.
تهران بزرگ که در دامنه جنوبی رشته کوههای البرز قرارگرفته، عموماً بر روی رسوبات آبرفتی عهد حاضر بنا شده است که با وجود گسل های فعال در این ناحیه، این شهر، مانند اکثر شهرهای کشور در خطر جدی وقوع زمین لرزه قرار گرفته است.
تجربه ثابت نموده است که روشهای پیشگیری و آمادگی نقش مؤثری در کاهش خسارات ناشی از زلزله دارد. یکی از محورهای مهم برای محقق نمودن روشهای پیشگیری و آمادگی در به حداقل رساندن خسارات ناشی از زلزله ، آشنایی همگانی با زلزله است.
بی تردید شناخت پدیده زلزله و ارائه الگوهای مناسب برای آمادگی و مقابله جمعی و فردی از قبل، هنگام و بعد از زلزله می تواند از آثار مخرب آنها بکاهد. در این نوشتار سعی شده است که ضمن آموزش مفاهیم اولیه زمین لرزه ، روشهای مناسبی برای مقابله و آمادگی در برابر آنها ارائه گردد.
فصل اول: زلزله را بهتر بشناسیم
1-1- زلزله
زمین لرزه، از آزاد شدن ناگهانی انرژی انباشته شده در سنگهای
پسته ی زمین بوجود می آید. این انرژی از نقطه ای در عمق زمین به نام کانون زمین لرزه آزاد می شود و با رها شدن انرژی به صورت امواج، باعث لرزش سطح زمین ونهایتاً در صورت عدم ساخت اصولی ساختمانها و سازه ها باعث تخریب آنها می شود.
1-2- علل وقوع زلزله
دانشمندان برای علت وقوع زمین لرزه، چند دلیل ذکر می کنند: برخی از زمین لرزه ها بر اثر فوران گدازه های آتشفشانی روی می دهند، تعداد دیگری از زمین لرزه ها بر اثر فعالیتهای مربوط به بشر روی می دهند، مانند انفجارات هسته ای یا ایجاد سدهای بزرگ در نواحی مختلف که به این نوع زمین لرزه ها، زلزله های القایی گفته می شود. اما مهمترین و اصلی ترین دلیل وقوع زمین لرزه ها را
می توان حرکات صفحه های کره زمین دانست. دانشمندان مدتها است که پی برده اند پوسته سخت کره زمین یکپارچه نبوده و از قطعات مجزایی تشکیل شده است.
این قطعات که به نام صفحه های زمین ساختی معروفند نسبت به یکدیگر در حال حرکت هستند. این حرکت از میلیونها سال پیش آغاز شده و همچنان ادامه دارد. شاید تصور اینکه در سالیان بسیار دور تمام خشکی های کره زمین به هم متصل بوده و به تدریج از یکدیگر فاصله گرفته تا شکل کنونی خود را به دست آورده اند بسیار مشکل باشد، ولی هم اکنون این نظریه که به نام زمین ساخت صفحه ای شناخته می شود مورد قبول دانشمندان است . این حرکات قاره ها باعث تجمع انرژی در مرز صفحه ها و آزاد شدن آن می گردد که ما از آن به عنوان زلزله نام می بریم.
1-3- گسل و انواع آن
با آزاد شدن ناگهانی انرژی انباشته شده درون زمین و گسسته شدن سنگهای پوسته زمین، گسل ایجاد می شود. به عبارت دیگر، گسلها شکستگی های پوسته جامد کره زمین هستند که در امتداد آنها جابجایی صورت می گیرد. برخی از گسل ها در زمانهای بسیار دور زمین شانسی فعالیت داشته ند و دیگر فعال نبوده، ولی برخی دیگر از آنها، در دوران اخیر فعالیت داشته اند که دسته دوم خطرناکتر محسوب می شوند.
گسل ها انواع مختلفی دارند که بر اساس نحوه تشکیل، حرکات و مکانیزم وقوع به سه گروه عمده تقسیم می شوند که عبارتند از:
1- گسل های نرمال یا شیب لغز، گسلهایی هستند که در آنها بلوکهای سنگی موجود بر روی صفحه گسل به سمت پایین حرکت می کنند.
2- گسل های معکوس، گسل هایی هستند که در آنها بلوکهای سنگی موجود روی صفحه گسل به سمت بالا حرکت می کنند.
3- گسل های امتداد لغز، گسلهایی هستند که در این نوع گسلها بلوکهای دو طرف گسل نسبت به یکدیگر به چپ یا راست حرکت می کنند.
1-4- اندازه گیری زمین لرزه ها
تاریخچه ثبت و اندازه گیری زمین لرزه ها به سالیان بسیار دور بر
می گردد. در سال 137 میلادی، در کشور چین، دانشمندان دستگاهی ساختند که امروزه ما آنرا لرزه نما می نامیم. این لرزه نما شامل کوزه ای فلزی بوده که در جهت های مختلف ، گویهای فلزی در دهان چند اژدها قرار داشت. هنگام رویداد زمین لرزه، این گویها سقوط کرده و در دهان قوباغه های فلزی که در اطراف کوزه تعبیه شده بودند قرار می گرفتند . بدین ترتیب، وقوع و جهت زمین لرزه برای دانشمندان مشخص می گردید. اما امروزه به کمک دستگاههای حساسی به نام لرزه نگار می توان از فاصله چند هزار کیلومتری ، مشخصات زلزله ها را ثبت کرد. اساس ساختمان این دستگاهها، وسیله ای است که به آن لرزه سنج می گویند که این لرزه سنها انرژی امواج ورودی را تبدیل به ولتاژ الکتریکی می کنند. معمولاً لرزه سنجها را در سه جهت عمود بر هم شمالی – جنوبی، شرقی – غربی، و عمودی قرار داده تا جنبش زمین را در سه جهت یاد شده ثبت کنند. لرزه نگارها به ساعتهای بسیار دقیقی مجهز هستند که قادرند ساعت وقوع زمین لرزه را با دقت بسیار بالای ثبت کنند. اما در اندازه گیری زمین لرزه ها از دستگاه های دیگری نیز استفاده می کنند که شتابنگار نامیده می شوند. مهندسان ساختمان برای طراحی سازه های مقاوم در برابر زلزه ، نیاز به شناخت جنبش های شدید زمین که انتظار می رود در طول عمر مفید سازه رخ دهد، بهترین روش بدست آوردن این جنبش ها، ثبت شتاب حرکت زمین حین رویداد زمین لرزه هاست . دستگاهی که قادر به ثبت این شتابهاست، شتابنگار نامیده می شود واحد سنجش شتاب ناشی از زمین لرزه ، درصدی از شتاب گرانش زمین است.
1-5- مقیاسهای اندازه گیری زلزله
بارها در هنگام وقوع زلزله ها با کلمه مقیاس بزرگی (ریشتر) روبرو شده ایم . شاید کلمه مقیاس شدت (مرکالی) را نیز شنیده باشیم، این دو مقیاس مهمترین مقیاسهای اندازه گیری زمین لرزه ها هستند که قدرت یک زمین لرزه را از دو جنبه به شرح زیر بیان می کنند:
1-5-1- بزرگی زمین لرزه
بزرگی یک زمین لرزه ، میزان انرژی گل آزاد شده از زمین لرزه را نشان می دهد. واحد سنجش بزرگی به افتخار مبدع آن دکتر چارلز ریشتر با واحد 11 ریشتر بیان می شود. مقیاس ریشتر لگاریتمی است، یعنی افازش یک واحد در مقیاس ریشتر نشان دهنده افزایش ده واحدی در دامنه موج است.
به عبارتی دامنه موج زمینلرزه 7 ریشتری 10 برابر یک زمین لرزه 6 ریشتری است. اما نکته مهم در مورد انرژی زمین لرزه می باشد که با افزایش یک واحد در بزرگی زمین لرزه، انرژی آن حدود 32 برابر می شود. برخی مواقع مشاهده می شود که مقادیر بزرگی گزارش شده به وسیله مراکز تحقیقاتی مختلف با یکدیگر متفاوت است.
این امر به دلایل چندی است از آن جمله برآورد ابتدایی بزرگی یک زمین لرزه به وسیله داده های تعداد معدودی ایستگاه لرزه نگاری است و معمولاً وقتی داده های بیشتری از ایستگاههای مختلف به مراکز محاسبه بزرگی می رسد، عدد اولیه بزرگی تغییر می کند. ضمناً زلزله شناسان از روشهای مختلفی برای محاسبه بزرگی استفاده می کنند که مقداری اختلاف در حود 3/0 در برآوردهایشان قابل پیش بینی است.
1-5-2- شدت لرزه ای
«شدت لرزه ای» مقداری عدد است که قدرت لرزش هایی را که رد
نقطه ای خاص احساس شده است نشان می دهد. شدت لرزه ای دارای مقیاس های مختلفی است که یکی از مهمترین آنها مقیاس مرکالی اصلاح شده است . معمولاً این مقیاس را با نمادهای رومی نشان می دهند و دارای 12 درجه مختلف است .
شدت لرزه ای I: لرزشی احساسی نمی شود و تنها دستگاههای حساس لرزه نگار اقدام به ثبت زلزله می نمایند.
شدت لرزه ای II: اشخاص در حال استراحت یا در طبقات بالای ساختمان لرزش را احساس می کنند.
شدت لرزه ای III: لرزش در داخل ساختمان احساس می شود و اشیای آویزان تکان می خورند ارتعاشی شبیه به گذر کامیونهای سبک دارد.
شدت لرزه ای IV: اشیای آویزان تاب می خورند . ارتعاشبی شبیه به گذر کامیونهای سنگین دارد. و درها و پنجره به صدا در می آیند.
شدت لرزه ای V: لرزش در خارج ساختمان احساس می شود و جهت آن قابل برآورد است. افراد از خواب بیدار می شوند. مایعات به حرکت در می آیند و برخی از آنها به خارج از ظرف می ریزند. اشیای ناپایدار کوچک جابجا یا واژگون می شوند. درها تکان می خورند و باز و بسته می شوند.
شدت لرزه ای VI: همه مردم لرزش را احساس می کنند. بسیاری متوحش شده، از ساختمانها خارج می وشند . مبلها جابجا شده یا واژگون می شوند. درختان و بوته ها تکان می خورند . گچها و پوششهای دیوار ترک بر می دارند. آسیب به ساختمانها اندک است.
شدت لرزه ای VII: ایستادن مشکل می شود. رانندگان در وسایل نقلیه نیز لرزش احساس می کنند.اشیای آویزان شدیداً نوسان پیدا می کند. مبلها و وسایل چوبی می شکنند. بناهای بر ساخته شده آسیب می بییند.
شدت لرزه ای VIII: هدایت وسایل نقلیه مشکل می شود. آسیب اندکی در ساختمانهای خوب طراحی شده مشاهده می شود . بناهایی که در مقابل با نیروی افقی طراحی نشده اند آسیب دیده و بخشی از آنها فرو می ریزد. در زمینهای مرطوب ترکهایی ایجاد می شود.
شدت لرزه ای IX: عموم مردم احساس وحشت می کنند. آسیب در ساختمانهایی که طراحی خاصی داشته اند ظاهر می شود. ساختمانهای پیش ساخته اگر خوب به هم متصل نشده باشند از محل اتصالات پی جابجا می شوند. لوله های زیرزمینی می شکنند و گسیخته می شوند. در زمینهای آبرفتی ماسه و گل به خارج فوران می کند.
شدت لرزه ای X: پی اغلب بناهای معمولی و پیش ساخته تخریب
می شود. برخی از سازه های چوبی خوبی ساخته شده و پلها تخریب می شوند. سدها و خاکریزها صدمه جدی می بینند . ریلهای راه آهن کمی خم می شوند. زمین لغزه های بزرگ بوقوع می پیوندند.
شدت لرزه ای XI: ریلها به شدت خم می شوند. خطوط لوله زیر زمینی کاملاً از سرویس خارج می شوند. پلها تخریب شده و تعداد کمی ساختمان باقی می ماند.
شدت لرزه ای XII : خسارت تقریباً کامل است . توده های سنگی بزرگ جابجا می شوند و اشیا به بالا پرتاب می شوند.
1-6- لرزه خیزی ایران
سرزمین ایران از لحاظ زمین شناسی در یکی از مناطق فعال کره زمین قرار دارد. اگر زمین لرزه های رخ داده در جهان را ، طی سالیان اخیر بر روی نقشه ای پیاده کنیم با دو کمربند عمره و بزرگ لرزه خیزی روبرو می شویم که شامل کمربند دور اقیانوس آرام و کمربند آلپ – هیمالیا، ایران بر روی قسمت میانی کمربند لرزه خیزی آلپ – هیمالیا قرار دارد.
همان طور که قبلاً هم اشاره کردیم حرکت قاره ها نسبت به هم در حال حاضر نیز ادامه دارد که یکی از این حرکات مربوط به باز شدن بستر دریای سرخ می باشد. این باز شدن دریای سرخ باعث حرکت صفحه عربستان به سمت ایران و فشردگی پوسته فلات ایران می شود. این فشردگی باعث تجمع انرژی در پوسته ایران و در نهایت ایجاد زمین لرزه های کوچک و بزرگ در نقاط مختلف کشور می شود.
ساز و کار این فشردگی به گونه ای است که ایران را به سه منطقه لرزه زمین ساخت تقسیم می کند. این مناطق وطیع شامل زاگرس، ایران مرکزی و البر شمالی است. ویژگی های زلزله های احتملای در این مناطق از نظر بزرگی، عمق و محتوای فرکانس با هم متفاوت هستند.
1-7- لرزه خیرزی شهر تهران
اکثر شهرهای کشور ، در معرض تهدید زمین لرزه قرار دارند، اما برخی از این شهرها با دارا بودن ویژگی های خاص، پتانسیل خطر بالاتر دارند. شهر تهران با دارا بودن بیشترین جمعیت شهری در کشور، تمرکز اکثر مراکز اداری و اقتصادی در آن وموقعیت ویژه زمین شناسی از جمله نقاط بسیار حاس و در معرض خطرهای ناشی از رویداد زمین لرزه های بزرگ می باشند . تهران در دامنه جنوبی رشته کوههای البرز بر روی رسوبات آبرفتی عهد حاضر بنا شده است. این شهر اگر چه دارای سابقه ی شهر نشینی 200 ساله ای بیش نیست، تجسم شگرفی ارزی باستان را که از بزگرتین شهرهای تاریخی ایران بوده، در طول قرنها بارها شاید رویداد زمین لرزه های مخرب بوده است، به دست می دهد. علاوه بر سابقه لرزه خیزی تاریخی تهران و پیرامون، وجودگسلهای متعدد در اطراف این شهر باعث شده تا خطر رویداد زمین لرزه به صورت تهدیدی جدی برای این شهر و ساکنانش درآید. گسل های اصلی و لرزه زای منطقه تهران و پیرامون عبارتند از:
گسل های مشا یا گسل آبیک - شاهرود: این گسل طویلترین گسل لرزه زای نزدیک به شهر تهران محسوب می شود. زمین شناسان اعتقاد دارند با توجه به روند این گسل و شواهد فعالیت آن ، در دوران اخیر این گسل خاطر بالقوه ای برای شهر تهران محسوب می شود. برخی از محققان طول این گسل را در حدود 400 کیلومتر برآورد کرده اند.