امواج لرزه ای چیست؟

وقتی زمین لرزه اتفاق می افتد انواع مختلف امواج لرزه ای(seismic waves) تولید میشود. اساسا این امواج به دو نوع موج سطحی (surface waves) و موج حجمی (body waves) طبقه بندی مشوند.

امواج لرزه ای - موج های حجمی و زیر مجموعه های آن

موج های حجمی که در درون لایه های زمین منتشر میشوند به دو دسته ی موج اولیه (p wave) و موج ثانویه (s wave) تقسیم میشوند. نام دیگر اولیه یا p موج طولی است چون جابه جایی ذره در امتداد انتشار موج است که باعث فشردگی و کشش موادی که از آن عبور میکند میشود. این موج مشابه موج صدا است. این موج هم میتواند در مایعات و هم در جامدات منتشر شود.

امواج لرزه ای - موج ثانویه در زلزله

موج های s به موج های ثانویه و برشی و عرضی هم شناخته میشوند. این موج باعث ایجاد تغییر شکل برشی در موادی که از آن عبور میشود. جابه جایی ذره در این موج عمود بر جهت انتشار موج است به همین دلیل به موج s ، موج عرضی نیز میگویند. موج s نیز به دو موج (vertical plane movement) SV و SH (horizontal plane movement) تقسیم میشود.

امواج لرزه ای - چرا موج p سریع تر از موج s منتشر میشود؟

از آنجایی سختی مصالح زمین در فشار بیشتر است موج p با سرعت بیشتری منتشر میشود. و اولین موجی که به سایت میرسد موج p است. از طرفی به دلیل اینکه مایعات سختی برشی ندارند موج s نمیتوند در مایعات منتشر شود.

امواج لرزه ای - موج های سطحی چیست؟ و چگونه به وجود می آیند؟

موج های سطحی از برخورد موج های حجمی با سطح زمین به وجود می آید. این موج ها در طول سطح زمین منتشر میشوند و در عمق زمین اثر آن کمتر و کمتر میشود. امواج سطحی در فاصل دور نسبت به دیگر امواج برجسته تر هستند . در فواصلی حدود بیشتر از دو برابر ضخامت پوسته ی زمین، امواج سطحی به جای امواجی حجمی بیشترین حرکت را ایجاد میکنند. مهم ترین امواج سطحی در مهندسی امواج ریلی و لاو هستند. امواج ریلی، که از برخورد موج های p و SV با سطح زمین ایجاد میشوند. و حرکت ذرات این موج شامل حراکت عمودی و افقی است. این امواج شبیه موجی است که با انداختن سنگی در آب ایجاد میشود.

امواج لاو از برخورد موج SH با سطح زمین ایجاد میشود این موج هیچ جزء عمودی ای در حرکت ذرات ندارد.

مقدمه ای از ساختار زمین

پوسته، که انسان‌ها بر روی آن زندگی می‌کنند، لایه‌ی خارجی‌ترین زمین است. ضخامت پوسته در زیر قاره‌ها از حدود ۲۵ تا ۴۰ کیلومتر (۱۵ تا ۲۵ مایل) متغیر است، هرچند در برخی از رشته‌کوه‌های جوان ممکن است به ۶۰ تا ۷۰ کیلومتر (۳۷ تا ۴۴ مایل) هم برسد. در زیر اقیانوس‌ها، ضخامت پوسته به حدود ۵ کیلومتر (۳ مایل) کاهش می‌یابد. ساختار داخلی پوسته پیچیده است اما می‌توان آن را به صورت لایه‌ای بازالتی که در مناطق قاره‌ای توسط لایه‌ای گرانیتی پوشیده شده، توصیف کرد.

تفاوت پوسته ی قاره ای و اقیانوسی چیست؟

پوسته، که در معرض اقیانوس‌ها یا جو قرار دارد، نسبت به مواد زیرین خود خنک‌تر است. علاوه بر نازک‌تر بودن، پوسته اقیانوسی به‌طور کلی یکنواخت‌تر و متراکم‌تر از پوسته قاره‌ای است.

تاثیر ناپیوستگی موهوروویچیچ در زلزله

یک تغییر محسوس در سرعت انتشار امواج، مرز بین پوسته و گوشته زیرین راتفاق می افتد. این مرز به نام ناپیوستگی موهوروویچیچ (Mohorovičić)یا «موهو» شناخته می‌شود، که به افتخار زلزله‌شناسی که آن را در سال ۱۹۰۹ کشف کرد نام‌گذاری شده است. هرچند که ماهیت دقیق موهو هنوز به‌خوبی درک نشده است، اما نقش آن به عنوان بازتابنده و انکسار کننده امواج زلزله به خوبی شناخته شده است.

ویژگی های گوشته

گوشته (mantle) حدود ۲۸۵۰ کیلومتر (۱۷۷۰ مایل) ضخامت دارد و می‌توان آن را به گوشته بالایی (upper mantle) (کمتر از حدود ۶۵۰ کیلومتر (۴۰۴ مایل)) و گوشته پایینی (lower mantle) تقسیم کرد. در گوشته پایینی هیچ زلزله‌ای ثبت نشده است، این بخش ساختاری یکنواخت در سرعت دارد و ظاهراً از نظر شیمیایی همگن است، به جز در نزدیکی مرزهای پایینی آن. گوشته در نزدیکی پوسته خنک‌تر از اعماق بیشتر است، اما همچنان دمای متوسطی حدود ۴۰۰۰ درجه فارنهایت دارد. به همین دلیل، مواد گوشته در حالت چسبنده و نیمه‌گداخته قرار دارند. این مواد وقتی تحت تنش‌های سریع مانند امواج زلزله قرار می‌گیرند، به صورت جامد رفتار می‌کنند، اما در پاسخ به تنش‌های بلندمدت می‌توانند مانند یک مایع به آهستگی جریان پیدا کنند. چگالی ویژه مواد گوشته حدود ۴ تا ۵ است.

هسته ی بیرونی زمین

هسته بیرونی، یا هسته مایع، حدود ۲۲۶۰ کیلومتر (۱۴۰۰ مایل) ضخامت دارد. به دلیل مایع بودن، قادر به انتقال امواج S نیست. سرعت امواج S در مرز بین هسته و گوشته، که به ناپیوستگی گوتنبرگ معروف است، به صفر می‌رسد. همچنین افت شدید سرعت امواج P در این مرز قابل توجه است. هسته بیرونی عمدتاً از آهن مذاب تشکیل شده است، که این امر چگالی ویژه بالای آن را که بین ۹ تا ۱۲ است، توضیح می‌دهد. هسته درونی، یا هسته جامد، بسیار چگال است (با چگالی ویژه تا حدود ۱۵) و از مواد نیکل-آهن جامد تشکیل شده که تحت فشارهای بسیار زیاد فشرده شده‌اند. دمای هسته درونی به طور تقریبی و یکنواخت بیش از ۵۰۰۰ درجه فارنهایت تخمین زده می‌شود.

تکتونیک صفحه ای چیست؟

فرضیه اصلی تکتونیک صفحه‌ای این است که سطح زمین از تعدادی بلوک بزرگ و سالم به نام صفحات تشکیل شده و این صفحات نسبت به یکدیگر حرکت می‌کنند. پوسته زمین شامل شش صفحه بزرگ به اندازه قاره (آفریقایی، آمریکایی، قطب جنوب، استرالیا-هندی، اوراسیایی و اقیانوس آرام) و حدود 14 صفحه کوچکتر زیر قاره‌ای (مانند کارائیب، کوکوس، نازکا، فیلیپین و غیره) است. شکل 2.9 صفحات اصلی را نشان می‌دهد. صفحاتی کوچکتر، یا میکروصفحات، از صفحات بزرگ‌تر در نزدیکی بسیاری از مرزهای اصلی صفحات جدا شده‌اند ولی در اینجا نشان داده نشده‌اند. تغییر شکل نسبی بین صفحات تنها در مناطق باریک نزدیک به مرزهای آنها رخ می‌دهد. این تغییر شکل می‌تواند به آرامی و به صورت پیوسته (تغییر شکل بی‌لرزه) یا به صورت ناگهانی و به شکل زلزله (تغییر شکل لرزه‌ای) رخ دهد. چون تغییر شکل عمدتاً در مرزهای بین صفحات رخ می‌دهد، محل‌های وقوع زلزله در نزدیکی مرزهای صفحات متمرکز می‌شود. نقشه کانون‌های زلزله در شکل 2.10 این انتظار را تأیید می‌کند و به این ترتیب نظریه تکتونیک صفحه‌ای را قویاً تأیید می‌کند.

چه چیزی باعث حرکت صفحات زمین میشود؟

نظریه تکتونیک صفحه‌ای توضیح می‌دهد که صفحات چگونه حرکت می‌کنند، اما علت این حرکت را توضیح نمی‌دهد. با این حال، چیزی باید باعث این حرکت شود، و توده عظیم صفحات متحرک نیاز به نیروهای محرکه بسیار بزرگی دارد.

رایج‌ترین توضیح برای حرکت صفحات تکتونیکی بر اساس نیاز به تعادل حرارتی-مکانیکی مواد زمین است. قسمت بالایی گوشته با پوسته نسبتاً خنک و قسمت پایینی آن با هسته بیرونی داغ در تماس است. این تفاوت دما باعث ایجاد یک شیب دمایی در داخل گوشته می‌شود (شکل ۲.۴ را ببینید).

تغییر چگالی گوشته با دما، وضعیتی ناپایدار ایجاد می‌کند که در آن ماده چگال‌تر (سردتر) روی ماده کمتر چگال (گرم‌تر) قرار می‌گیرد. در نهایت، ماده سردتر و چگال‌تر شروع به فرو رفتن تحت تأثیر جاذبه می‌کند و ماده گرم‌تر و کمتر چگال به سمت بالا حرکت می‌کند. این فرآیند، که به آن همرفت می‌گویند، باعث می‌شود مواد سردتر به تدریج گرم شده و چگالی کمتری پیدا کنند؛ سپس به طور جانبی حرکت کرده و دوباره به سمت بالا بروند، در حالی که مواد سردتر جدید جای آنها را می‌گیرند. جریان‌های همرفتی در سنگ‌های نیمه‌گداخته گوشته، که به صورت شماتیک در شکل ۲.۱۱ نشان داده شده است،

تنش‌های برشی را در پایین صفحات تکتونیکی ایجاد می‌کنند و به این ترتیب آنها را در جهت‌های مختلف روی سطح زمین می‌کشند. پدیده‌های دیگری مانند فشار ناشی از خط‌الراس یا کشش قطعه نیز می‌توانند به حرکت صفحات کمک کنند.

مقاله های بیشتر