کائنات چگونگی تاب آوری شهرهای کشور در زمان وقوع زلزله را بررسی می کند
رفتارشناسی گسل‌های ایران
حمیرا سیناپور- زمین‌لرزه‌های متعدد روزهای اخیر باعث ترس و وحشت همه مردم شده است و همین مسئله دلیلی شده تا بازار پیش‌بینی و شایعات درباره زلزله در کشور داغ شود، اما قرار گرفتن کشورمان روی کمربند زلزله علت وقوع زمین‌لرزه‌های متعدد است و بیشتر شهرهای کشور در مناطقی قرار دارند که خطر وقوع زلزله با قدرت بالا در آنها زیاد است اما در پهنه جغرافیایی کشورمان مناطقی هم هستند که کم‌خطرتر از دیگر نقاط زلزله‌خیز محسوب میشوند و میتوان از آنها به‌عنوان «مناطق سفید» زلزله نام برد؛ مناطقی که احتمال وقوع زلزلههایی با قدرت بالای ۶ ریشتر در آنها در بازه زمانی حتی هر سه هزار سال یکبار است و از این مناطق میتوان به‌عنوان مناطقی برای سرمایه‌گذاری‌های صنعتی یا انتقال پایتخت و مراکز حساس کشور به آنها نام برد.
خطر زمین لرزه در ایران
ایران به دلیل قرار گیری در کمربند لرزه خیز آلپ-هیمالیا و در محل تصادم ورقه های اوراسیا-عربستان، از نظر زمین شناسی فعال است. حدود ۸ درصد از زمین لرزه های دنیا و حدود ۱۷ درصد از زلزله های بزرگ دنیا در فلات ایران رخ میدهد. حرکت همگرایی ورقه های زمین ساختی اوراسیا-عربستان سبب تغییر شکل فعال در ایران به عنوان یکی از لرزه خیزترین نواحی جهان شده است. بخش اعظم فلات ایران از نظر زمینساختی متاثر از تغییر شکل و کوتاه شدگی ناشی از برخورد جوان ورقه های قاره ای (عمدتاً در مرزهای سیاسی) است. در این میان تنها پهنه مکران در شمال دریای عمان (بقایای پوسته اقیانوسی تتیس) دارای شرایط زمین ساختی متفاوت از سایر بخش های بلوک ایران است. در این بخش از ایران پوسته اقیانوسی عمان با همگرایی به سمت شمال و به زیر پوسته قارهای ایران فرو می رود. تغییر شکل در پوسته ایران به طور غیر یکنواخت و عمدتاً در مرز خرده صفحات توزیع شده است. بیشتر زمین لرزه ها در کمربندهای زاگرس، البرز، کپه داغ و یا در راستای گسل های راستالغز که مرز بلوک های وسیع و لرزه خیز را تشکیل می دهند، متمرکز است. بنابراین حاشیه بلوک های ایران مرکزی، آذربایجان و دریای مازندران دارای لرزه خیزی بالاست. این بخش های لرزه خیز هم خود دارای نرخ تغییر شکل و در نتیجه میزان لرزه خیزی متفاوت هستند. انرژی بخشی از تغییر شکل حاصل از همگرایی با رخداد زمین لرزه آزاد می شود که در زاگرس برابر با ۳ درصد، در البرز و کپه داغ برابر با ۳۰ درصد و در ایران مرکزی و بلوک لوت برابر با ۱۰ درصد است. بنابراین تفاوت لرزه خیزی در بخش های مختلف پوسته ایران که حاصل ماهیت پوسته و نوع دگریختی و میزان تغییر شکل است سبب شده که شدت و دوره های تکرار زمین لرزه ها نیز متغیر باشد. در بندر عباس و تنگه هرمز در هر دو سال یک زمین لرزه با بزرگای بیش از ۶ و ۲ یا ۳ زمین لرزه با بزرگای ۵ یا ۶ ریشتر رخ می دهد. در حالی که در محدوده بم و جیرفت تنها زمین لرزه با بزرگای بیش از ۶ در ۵ دی ۱۳۸۲ ثبت شده است. ژرفای زمین لرزه ها در پوسته ایران نیز عمدتاً کمتر از ۳۰ کیلومتر است. زمین لرزه های کم عمق دارای پتانسیل تخریب بالایی هستند.
مناطق سفید از نظر زلزله
مهدی زارع، استاد پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله چندی پیش با اشاره به اینکه مناطق کم‌خطر از نظر زلزله در کشورمان عمدتا مناطقی هستند که کسی در آنها زندگی نمی‌کند، گفت: منطقه کویر لوت یا کویر مرکزی ایران جزو مناطقی هستند که لرزه خیزی کمی دارند و کسی هم در آنجا زندگی نمی‌کند. اما نوار سنندج - سیرجان ناحیه‌ای است که شامل استان اصفهان، سنندج، اراک و همدان میشود که از لرزه‌خیزی پایینی برخوردار است، همچنین ناحیه جنوب اهواز به سمت آبادان و خرمشهر نیز همین وضعیت را دارد اما بقیه مناطق ایران جزو مناطق پرلرزه هستند.
اما چرا به این مناطق، مناطق سفید از نظر زلزله گفته میشود؟ به گفته زارع این مناطق، مناطق کم‌لرزه هستند چرا که مثلا در اصفهان هر دو تا سه هزار سال یک زلزله ۶.۵تا ۷ریشتر و هر ۸هزار سال یک زلزله بالای ۷ریشتر اتفاق میافتد اما در منطقهای مثل جنوب البرز که تهران هم در آن جای گرفته هر ۲۰۰سال انتظار زلزله‌ای با قدرت ۶.۵تا هفت ریشتر و هر سه هزار سال انتظار وقوع زمین لرزه با قدرت ۷.۵ریشتر را داریم. به همین دلیل به منطقه البرز منطقه خطرناک از نظر زلزله گفته میشود و منطقه اصفهان منطقه کم‌خطر و سفید است. زارع ادامه داد: به همین دلیل است که گفته میشود حوالی شهر گلپایگان و نوار سنندج - سیرجان که پیش از این از شهرهای آن را نام بردم، منطقه خوبی برای سرمایه‌گذاری درازمدت و توسعه کشور محسوب میشوند چرا که از لرزه خیزی کمتری برخوردارند.
به گفته زارع، در نقشه ایران، ۷۸درصد شهرها را شهرهای «لرزان» با خطر نسبی بالا تشکیل میدهند که در مناطق با ریسک خطر زیاد هستند. با وجود این خطر زلزله در این شهرها هم متفاوت است؛ مثلا ممکن است در یک منطقه، زلزله ۶ریشتری تعداد کشته و خرابی بالایی داشته باشد اما در منطقه دیگری زلزله هفت ریشتری تعداد کشته و خرابی کمتری به بار بیاورد.
زارع در پاسخ به این سؤال که چه تعداد گسل فعال در ایران وجود دارد؟ گفت: ۱۲۰گسل خطرناک در کل ایران وجود دارند. همچنین چند سامانه گسلی در کشور داریم که یک سامانه گسلی از مرز ایران و عراق در مریوان آغاز میشود و تا شمال بندرعباس ادامه پیدا میکند که طولانی‌ترین سامانه گسلی کشورمان است. گسل بعدی گسل مکران است که در ساحل دریای عمان و در جنوب شرقی کشورمان واقع شده و زلزلههای هشت ریشتری در آن اتفاق میافتد (۷آذر ۱۳۲۴وقوع زلزله ۸.۲ریشتری)که احتمال وقوع زلزله‌ای با شدت ۹ریشتر هم در آن وجود دارد. گسل بعدی گسل قطر - کازرون است که دارای چند قطعه ازجمله گسل‌های برازجان، کنارتخته، کازرون و دناست که این گسل تغییراتی را در کف خلیج‌فارس ایجاد کرده است.
زارع درخصوص تاب آوری شهرها در زمان وقوع زلزله نیز گفت: تاب‌آوری شهرها در زمان وقوع زمین‌لرزه‌ها مشخص نیست و فقط می‌دانیم که مثلا شهرهای تهران، تبریز و مشهد در زمان وقوع زلزله ریسک و خطرپذیری بالاتری نسبت به دیگر شهرها دارند چرا که هم جمعیت بیشتر و هم لرزه‌خیزی بالاتری دارند. در عین حال اصفهان لرزه‌خیزی کمتری نسبت به این شهر دارد اما اگر مثلا در ۵۰کیلومتری اصفهان زمین لرزه بزرگی اتفاق بیفتد نمی‌دانیم چه اتفاقی در این شهر میافتد. سلسله جبال البرز هم با توجه به سابقه لرزه‌های قبلی ازجمله زلزله منجیل و زلزله سال ۱۸۳۰شمیرانات و زلزله سال ۱۸۶۵البرز، محل فوق‌العاده خطرناک و لرزه‌خیزی است.
رفتار گسل‌های تهران چگونه خواهد بود؟
مهدی زارع، استاد پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی درخصوص مناطق پرخطر تهران در زمان وقوع زلزله گفت: بسته به اینکه کدام‌یک از گسل‌های تهران فعال شود میزان خرابی در مناطق متفاوت است اما به‌دلیل بافت سنتی و قدیمی این مناطق و سطح بالای آب‌های زیرزمینی، بافت فرسوده و تراکم جمعیت بیشتر که در مناطق۹ تا ۲۰تهران شاهد هستیم این مناطق جزو مناطقی هستند که ریسک آسیب‌پذیری و خطرپذیری بیشتری در زمان وقوع زلزله دارند. این استاد پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی گفت: گسل‌های تهران در پهنه شمالی و جنوبی تهران بیشتر واقع شده‌اند. گسل مشا در فاصله ۳۵کیلومتری شمال تهران در روستای کلان از توابع لواسان است که با گسل شمال تهران تلاقی دارد و این منطقه یک منطقه خطرناک برای زمان وقوع زلزله است.
در ۱۰کیلومتری این گسل شهر پردیس را داریم که ساخت و سازهای زیادی در آن انجام شده و جمعیت زیادی هم دارد که در این پهنه احتمال تکان‌های شدید و از هم گسیختگی سطح زمین بیشتر است. اما نکته‌ای که نباید به آن بی‌توجه بود این است که در تهران ساختمان‌ها و برج‌ها در روی گسل شمال تهران بنا شده‌اند و در زمان وقوع لرزش در این گسل با خرابیهای زیاد مواجه خواهیم بود. گسل شمال به‌دلیل برج‌سازی‌‌های فراوانی که در این منطقه انجام شده و کوچه‌ها هم تنگ است احتمال اینکه ماشین‌های آتش‌نشانی و اضطراری نتوانند خودشان را وارد کوچه‌ها کنند، هست. با وجود اینکه تراکم در این منطقه کم است ولی برج‌سازی زیاد است. گسل جنوب هم به‌دلیل بافت فرسوده آن مورد توجه است به‌خصوص در منطقه۱۶ نازی‌آباد زیرا تقاطع گسل مشا و جنوب است. گسل مشا هم گسلی است که از سمت شرق می‌آید و زلزله فیروزکوه متصل به این گسل بود. زارع درخصوص میزان تخریب هر یک از این گسل‌ها نیز گفت: تخریب و آسیب‌های بعد از زلزله بستگی به‌شدت، محلی که زلزله در آن واقع شده و همچنین ساعت وقوع زلزله دارد. پس امکان پیش‌بینی میزان تخریب برای هر گسل به‌صورت مجزا وجود ندارد، اما مثلا می‌توانیم بگوییم که گسل شمال تهران با توجه به تراکم جمعیت و گسل جنوب تهران با توجه به بافت فرسوده و جمعیت بالا خطرناک‌ترین گسل در تهران هستند. با این حال گسل‌های مشا، ایوانکی، پیشوا، کهریزک و رباط کریم و جنوب کرج و حتی گسل الموت و طالقان هر کدام میتوانند لرزه خیزی بالای ۶ ریشتر داشته باشند که به تهران آسیب جدی وارد کنند. همینطور گذر گسل پردیسان از بزرگراه همت که ساخت و سازها و برج‌های زیادی ازجمله برج میلاد در آن واقع شده درصورت فعال شدن می‌تواند خرابی زیادی را به بار بیاورد.
خطرناک‌ترین گسل‌های ایران
۱-البرز - مشا، ایوانکی، کهریزک، پیشوا، رباط کریم
۲-تبریز - شمال تبریز
۳-گسل کوه خضر - از میان بخشی از شهر قم عبور میکند
۴-گسل اصلی جوان زاگرس - از کنار شهر مریوان عبور میکند
۵-گسل غربی فروافتادگی دریاچه ارومیه - از کنار شهر ارومیه عبور میکند
۶-گسل بافران - از جنوب شهر نایین عبور میکند
۷-گسل هیرمند - از نزدیکی شهر زاهدان عبور میکند
۸- گسل مکران - از نزدیکی شهرهای جاسک و چابهار عبور میکند
۹- گسل ساحلی بندرعباس - از شهر بندرعباس عبور میکند
انواع زمین لرزه
۱- زمین لرزه های تکتونیکی: زمین لرزه‌های تکتونیکی در برگیرنده تعداد بسیار زیادی از زلزلههایی هستند که سالانه در سطح جهان ثبت میشوند. حرکات صفحات تشکیل دهنده پوسته زمین عامل ایجاد این زمین لرزه‌ها میباشد که در فصل‌های گذشته به تفصیل مورد بررسی قرار گرفت.
۲- زلزلههای آتشفشانی: این زلزلهها فقط در نواحی فعال آتشفشانی اتفاق میافتد و به انفجار‌های آتشفشانی نیز معروف است. شکل بعدی نشان میدهد که زلزلهها و آتشفشان‌ها اغلب در کنار هم و در امتداد مرز صفحات رخ میدهند.
۳- زمین لرزه‌های فروریختی: بر اثر فروریختن غار‌ها و کانال‌های زیرزمینی، لرزه‌هایی ایجاد میشود که به نام زمین‌لرزه‌های فروریختی موسومند. این تکان‌ها بسیار کوچک بوده و فقط اهمیت محلی دارند.
۴- زمین لرزه‌های القایی: بر اثر آبگیری یا تغییرات ناگهانی سطح آب دریاچه‌های پشت سدها، تزریق آب یا سیال‌های دیگر به داخل زمین و یا استخراج آنها، مخصوصاً درجا‌هایی که گسل‌های فعال وجود دارد زمین‌لرزه‌هایی ایجاد میشود. در واقع دلیل اصلی این لرزه‌ها را میتوان بارگذاری سریع برروی زمین و یا برداشتن ناگهانی بار زیادی از روی آن ذکر کرد. این لرزه‌ها به نام القایی موسومند. لرزه‌های ناشی از معادن نیز در این دسته قرار میگیرند. به عنوان مثال میتوان به زمین‌لرزه‌ای که درارتباط با آبگیری و تغییرات فصلی سطح آب دریاچه سد سفیدرود روی داد اشاره نمود.
۵- زمین لرزه‌های ناشی از انفجار‌ها: انفجار‌های نظامی و صنعتی، همچنین آمد و شد و یا فعالیت‌های ساختمانی، نیز لرزه‌هایی را ایجاد مینمایند که شدت، زمان وقوع و محل آنها قابل پیش‌بینی است.
مکانیزم خرابی در زلزله
عواملی که در یک زلزله باعث ایجاد خسارت میگردند عبارتند از:
۱- نیروهای درونی شدید ایجاد شده بر اثر جنبش شدید زمین
۲- آتش‌سوزی‌های ناشی از زمینلرزه
۳- تغییر در خواص فیزیکی خاک‌ها (نشستها، پدیده آبگونگی و...)
۴- بر اثر جابجائی مستقیم گسل‌ها در محل ساخت سازه‌ها
۵- بواسطه زمین لغزش‌ها (زمین لغزش عبارتست از فروریزش دامنه شیب‌ها)
۶- بواسطه موج‌های بلند ایجاد شده توسط زلزله در دریا‌ها (آبرانش)
از بین عوامل فوق، جبش شدید زمین، مهمترین عامل خرابی و تلفات جانی در زلزلهها میباشد؛ که با معرفی امواج لرزه و اندازه گیری آنها، این بحث ادامه مییابد.
خطر آتش‌سوزی پس از زمین لرزه نیز باید مورد تاکید قرار بگیرد. در ایران بدلیل مصالح مورد استفاده تا کنون گزارش زیادی از آتش‌سوزی‌های پس از زلزله دریافت نشده است، ولی در کشورهایی مانند ژاپن و آمریکا، که چوب یکی از مهمترین مصالح استفاده شده در ساختمان‌ها میباشد، گزارش‌های زیادی وجود دارد، همانند زلزله سال ۱۹۰۶ سان فرانسیسکو و یا زلزله ۱۹۲۳ شهر توکیو.
شاید جابجایی مستقیم در اثر گسلش ترسناکترین جنبه زلزله ها از دید عموم مردم باشد، با این حال در مقایسه با جبش شدید زمین، این گونه آسیب بسیار نادر است. منطقهای که در معرض گسلش قرار دارد، بسیار کمتر از سطحی است که از تکان‌های شدید زمین تاثیر میپذیرد.
کانون و عمق زلزله
محل آغاز گسیختگی در گسل (گسلش) را کانون زلزله یا مرکز درونی مینامند و در واقع محل اولیه آزاد شدن انرژی در داخل زمین میباشد. تصویر کانون در سطح زمین رومرکز نامیده می شود که معمولا محل بیشترین خسارت‌ها میباشد.
بر اساس ژرفا، زمین لرزه‌ها را میتوان به سه دسته زیر تقسیم نمود:
- کم ژرفا: با ژرفای ۰ تا ۷۰ کیلومتر
- متوسط: با ژرفآی ۷۰ تا ۳۰۰ کیلومتر.
- عمیق: با ژرفآی بیش از ۳۰۰ کیلومتر (به آین ترتیب که تاکنون زمین لرزه آی در عمق بیش از ۷۲۰ کیلومتر رخ نداده است).
از نقطه نظر ژرفا، بیشتر زمین لرزه هآی آیران کم عمق میباشند. بیشترین عمق در زمین لرزه‌های رخ داده در فلات آیران تا حدود ۶۰ کیلومتر در ناحیه مکران مشخص شده است. از سوی دیگر آین ژرفا در ناحیه هآی داخلی فلات آیران تا حدود ۴۰ تا ۵۵ کیلومتر می‌رسد. در ناحیه البرز و شمال آیران مرکزی بیشینه ژرفا در حدود ۲۰ تا ۲۵ کیلومتر بوده است. بنابرآین زمین لرزه هآی آیران از نوع کم عمق بوده اند.
مسأله عمق از نظر خسارت زمین لرزه نیز بسیار مهم است، چرا که در زمین لرزه بسیار کم عمق معمولاً خسارت‌ها به ناحیه رومرکزی و حوزه نزدیک محدود میشود و سپس در حوزة دور (فاصله هآی بیش از ۵۰ کیلومتر از سرچشمه) خسارت‌ها بسیار محدود میگردد (نمونه‌هایی از چنین زلزلههای کم عمق عبارتند از: زلزله منجیل، زمین لرزة طبس با ژرفآی ۱۰ کیلومتر و زلزله بم با عمق ۸ کیلومتر). از سوی دیگر، هنگامی که زمین لرزه ژرفآی زیادی داشته باشد (زمین لرزه ۱۹۸۵ مکزیکو، میچوآکان، با بزرگآی Ms=۸.۱ و ژرفآی ۲۰۰ کیلومتر، که موجب خسارتهآی فراوان در فاصله حدود ۲۸۰ کیلومتری در شهر مکزیکوسیتی به دلیل مسأله اثرهآی ساختگاه گردید)، مشاهده میشود که خسارت‌ها می‌تواند به دلآیل ثانویه (نظیر اثر خاک) در فاصله‌های زیاد نیز گسترده شود.
موج‌های لرزه‌ای
بطور کلی پس از اینکه در داخل زمین زلزله‌ای به وجود آمد و انرژی زمین آزاد شد، این انرژی آزاد شده به صورت امواج ارتعاشی در کلیه جهات منتشر شده و انرژی زلزله را با خود منتقل مینمایند. امواج زمین لرزه با توجه به حرکتشان در داخل یا سطح زمین به دو دسته امواج داخلی یا پیکری و امواج سطحی تقسیم میشوند.
امواج داخلی یا پیکری دسته دیگری از امواح لرزه‌ای هستند که در درون زمین حرکت کرده و درتمامی جهات منتشر میشوند و با سرعتی بیش از موج‌های سطحی حرکت مینمایند. امواج داخلی نیز به دو گروه امواج طولی یا اولیه و امواج عرضی یا ثانویه قابل تقسیم هستند.
امواج سطحی بیشترین انرژی ناشی از تکان‌های کم عمق را دارا بوده و عامل اصلی خرابیهای ناشی از زمین لرزه بخصوص در مناطق مسکونی میباشند. این گروه از امواج پس از تداخل موج‌های داخلی در امتداد حدفاصلها، شروع به ارتعاش کرده و عمق نفوذ محدودی دارند، از این رو همواره در نزدیکی سطح‌های ناپیوستگی متمرکز میشوند. بدین جهت در محیط‌های همگن موج‌های سطحی نخواهیم داشت. این امواج که به نام‌های موج‌های محدود شده و یا موج‌های هدایت شده نیز معروفند خود به گروه‌های مختلفی، چون موج لاو و امواج ریلی تفکیک میگردند.
این امواج توسط ویژگیهایی، چون سرعت، دامنه، طول موج، دوره تناوب و فرکانس از یکدیگر تمییز داده میشوند.
در زیر به تفصیل به بررسی این چهار نوع موج میپردازیم:
امواج تراکمی P. یا اولیه
مواج تراکمی از همه محیط‌هایی که توان تحمل فشار را دارند از جمله گازها، جامدات و مایعات عبور میکنند. ذراتی که تحت تاثیر موج P. قرار میگیرند در جهت انتشار موج به جلو یا عقب نوسان میکنند. در صورتی که بخشی از یک فنر را جمع کرده و به طور ناگهانی رها کنیم، فشردگی تمام طول فنر را طی خواهد کرد تا به انتهای آن برسد. در این مثال فنر در راستای حرکت موج به ارتعاش درآمده است که بسیار شبیه به نحوه انتشار امواج P. است. دلیل نامگذاری این امواج به نام امواج اولیه سرعت بالای این امواج میباشد، چرا که اولین موجی که از زلزله احساس میشود امواج P. میباشد. این امواج با وجود سرعت بالای انتقال، چون بسیار سریعتر از سایر امواج دیگر میرا میشوند (یعنی انرژی خود را از دست میدهند) باعث ایجاد خرابی زیادی در زلزله نمیشوند.
امواج برشی S. یا عرضی
این امواج تنها در محیط‌هایی که میتوانند در برابر تغییر شکل جانبی مقاومت کنند - مانند محیط‌های جامد - منتشر میگردند. این امواج در مایعات و گازها نمیتوانند منتقل شوند. در صورتی که یک طناب را به دیواری متصل کرده و سر دیگر آن را در دست گرفته و به صورت قائم حرکت دهیم، در طناب موجی ایجاد میشود شبیه امواج S. میباشد. در این امواج ارتعاش ذرات محیط عمود بر جهت حرکت موج میباشد (همانطور که مثال طناب دیده میشود، موج در امتداد طول طناب حرکت میکند در حالی که ذرات طناب در جهت عمود بر طول طناب ارتعاش می کنند).
امواج رایلی LR
این امواج به نحو خاصی حرکت میکنند. بدین ترتیب که حرکت ذرات در امتداد مدار‌های دایره‌ای (یا بیضوی) صورت می‌گیرد. درست مانند حرکت امواج در سطح اقیانوس البته جهت حرکت دایره‌ها برخلاف حرکت امواج اقیانوس است به عبارتی حرکات ذرات سنگ، مدار بیضوی پسگرد را در صفحه قائمی به طرف منشاء زمین لرزه طی میکنند.
امواج لاو LQ
حرکت زمین توسط موج لاو، تقریبا شبیه موج S. است با این تفاومت که ذرات ماده به موازات سطح زمین و در جهت عمود بر انتشار موج حرکت کرده و ذرات در صفحه قائم حرکت ندارند. انتشار این امواج مانند تکان‌هایی است که بر اثر حرکت طناب به سمت چپ یا راست ایجاد میشود. موج‌های لاو قدری سریعتر از امواج رایلی حرکت کرده و زودتر بر روی لرزه نگاشت ظاهر میشوند.
اندازه گیری زمین لرزه
برای آگاهی از میزان تاثیر هر پدیده لازم است تا بتوانیم به نحوی آن را بصورت کمی بیان کنیم. برای کمی کردن اندازه زلزله، از دو رهیافت مختلف استفاده میشود؛ یک رهیافت بر اساس اندازه گیری دستگاهی (بزرگای زلزله) و دیگری بواسطه تاثیر پذیری دست سازهای بشر از زلزله (شدت زلزله) شدت زلزله در هر مکان متفاوت است و با دور شدن از کانون زلزله کم میشود، در حالی که بزرگآی زلزله همواره ثابت است و ربطی به دور شدن از کانون ندارد (چرا که با کل انرژی آزاد شده مرتبط است).
شدت زمین لرزه
شدت یک زلــزله در یک مکــان خاص بــر مبنآی اثرهآی قابل مشاهده زمین لرزه در آن مکان تعیین میشود. دقت در تعیین شدت زلزله به دقت مشاهده کننده وابسته است. تخمین شدت وسیلة مفیدی برآی تخمین اندازة زلزله هآی تاریخی است، بویژه در ناحیه هآیی نظیر کشور ما که کشوری باستانی و با میراث تاریخی و فرهنگی کهن است و لذا اطلاعات مهمی میتوان از زلزله هآی رویداده در زمانی که ثبت تاریخی وجود دارد به دست آورد. مقیاس‌های مختلفی برای تعیین شدت زمین لرزه همانند مقیاس مرکالی اصلاح شده، MSK، EMS۹۸ و ... ارائه شده است.
تعیین شدت زمین لرزه بدین ترتیب است که برای هر کدام از مقیاس‌ها جدولی تهیه شده است و بر اساس آن میزان آسیب‌های ناشی از زلزله بر سازه‌های مختلف ارائه گردیده است و مشاهده گر با تطبیق خسارت‌های بوجود آمده از زلزله با موارد ذکر شده در جدول، شدت زلزله را تعیین میکند.
بزرگای زلزله
بمنظور اندازه گیری زمین لرزه و بدست آوردن معیاری برای مقایسه و سنجش زمین لرزه ها، از بزرگای زلزله استفاده میشود که میتوان آن را با در نظر گرفتن دامنه نوسانات روی نگاشت محاسبه نمود. مقیاسهآی متفاوتی برآی اندازه گیری بزرگآی زلزله وجود دارد. اولین مقیاس بزرگا، توسط چارلز ریشتر در سال ۱۹۳۵ برآی زلزله هآی جنوب کالیفرنیا تعریف شد که بزرگآی محلی یا ML نامیده میشود. علاوه بر مقیاس ریشتر، مقیاس‌های مختلف دیگری نیز وجود دارند که هر کدام کاربرد‌های خاص خود را در مهندسی زلزله و زلزله شناسی ایفا میکنند. هر زلزله فقط و فقط یک بزرگا دارد و بزرگا با فاصله از محل وقوع زلزله تغییر نمییابد.
ذکر این نکته ضروری است که بزرگای زلزله، بتن‌هایی نمیتواند معیاری برای سنجش میزان خرابی در زلزله باشد. همانطور که گفته شد، بزرگای زلزله فقط بر اساس میزان انرژی آزاد شده در زلزله محاسبه میگردد و عمق و یا سایر پارامترها در محاسبه آن دخیل نمیباشد. از این رو دو زلزله با بزرگا‌های یکسان، ولی عمق‌های متفاوت میزان خرابیهای متفاوتی را ببار میآورند. چرا که با عمیقتر شدن کانون زلزله، امواج لرزه‌ای فاصله بیشتری را تا سطح زمین طی میکنند که در این فاصله مقداری از انرژی آزاد شده کاهیده شده و از بین میرود. در قسمت قبل بیان شد که زلزلههای ایران، اغلب از نوع کم عمق میباشند، لذا انتظار میرود میزان خرابی و آسیب ناشی از این زلزلهها بیشتر باشد.
علایم و بررسی زمین لرزه
هنگام ملاحظه مصائب، آسیب‌ها و تلفات بسیاری که زلزلهها باعث شده اند، بسیار طبیعی است که از خود بپرسیم ایا میتوان از این وقایع اجتناب کرد و طبیعتاً اگر بتوانیم پیش از وقوع چنین فجایعی در مورد آنها هشدار بدهیم، زندگی‌های بسیاری نجات خواهند یافت.
هنگام ملاحظه مصائب، آسیب‌ها و تلفات بسیاری که زلزلهها باعث شده اند، بسیار طبیعی است که از خود بپرسیم آیا میتوان از این وقایع اجتناب کرد و طبیعتاً اگر بتوانیم پیش از وقوع چنین فجایعی در مورد آنها هشدار بدهیم، زندگی‌های بسیاری نجات خواهند یافت...، اما آیا میتوان زمین لرزه‌ها را پیش بینی کرد؟ از لحاظ نظری کاملاً واضح است که اگر پارامتر‌های دخیل در تنش‌های پوسته زمین را بدانیم باید بتوانیم زلزلهها را پیش بینی کنیم. عقیده عمومی در دهه ۱۹۶۰ و ۱۹۷۰ این بود که با بررسی دقیق سابقه حرکات گسل ها، الگو‌هایی قابل پیش بینی به دست خواهند آمد. علاوه بر این تصور می‌شد که الگو‌های غیرعادی کوتاه مدت رفتار حرکات گسل‌ها پیش از زمین لرزه قابل پیش بینی هستند و لذا میتوان ساعت‌ها و روز‌ها پیش از وقوع زمین لرزه به مردم اطلاع داد تا نواحی خطرنک را تخلیه کنند. اما امروز کاملاً روشن شده است که پیش بینی وقوع زمین لرزه بسیار پیچیده‌تر از آن است که در ابتدا تصور می‌شد. امروزه می‌دانیم که زلزلهها چه از لحاظ زمانی و چه از لحاظ مکانی گه گاهی و پرکنده هستند. به جای تلاش کردن برای پیش بینی اینکه چه هنگامی شهرهای ما ویران خواهند شد، باید بر اطمینان یافتن از سالم ماندن آنها هنگام بروز زلزله متمرکز شد. یکی از موانع عمده در پیش بینی دقیق زلزله این است که گسل‌ها جدا از هم عمل نمی‌کنند. هنگامی که در یک گسل شکست رخ میدهد، تنش حاصل می‌تواند به گسل دیگری منتقل شود و این امر ادامه مییابد. تغییر کشش درون پوسته زمین الگو‌هایی با تغییر تدریجی دارد که دانشمندان اطلاع دقیقی از آن ندارند. با این حال تلاش‌ها برای پیش بینی زلزلهها همچنان از راه‌های مختلف ادامه پیدا کرده است. این تلاش‌ها در ۲۰ سال گذشته عمدتاً در سه حوزه زیر متمرکز بوده است:
فرضیه پیش بینی درازمدت
در این حوزه دانشمندان از روش‌ها و رویکرد‌هایی استفاده میکنند تا زمان تقریبی وقوع زمین لرزه‌ها را در آینده درازمدت تخمین بزنند. هیچ کدام از این روش‌ها نمیتوانند لحظه دقیق زمانی یا شدت دقیق زلزله را معین کنند، اما میتوانند تقریبی از آنها به دست دهند؛ بنابراین اطلاعات مفیدی در اختیار خواهد بود که احتیاط‌های لازم در مواردی مانند مقاوم سازی ساختار بنا‌ها انجام شود. برای مثال اگر به مهندسان گفته شود که ساختمان یا پلی را که طراحی میکنند باید بتواند ضربه‌ای حدکثر ۵/۰ گرم در ۵۰ سال آینده تحمل کند، آنها ساختمان را طوری طراحی میکنند که این خصوصیت را دارا باشد. در پیش بینی درازمدت زلزله چند مسئله مورد بررسی قرار می‌گیرد.
فاصله بازگشت
این فاصله به ما می‌گوید زلزلهها با چه تناوبی در یک گسل معین رخ میدهند، و حدکثر حرکات زمین که احتمال دارد در یک ناحیه معین و در یک دوره معین زمانی ایجاد کنند چقدر است. این فاصله با کسب کردن اطلاعات از چند منبع متفاوت به دست می‌آید: سوابق تاریخی زلزله ها، شواهد زمین شناختی (اثراتی که زلزلهها به جای می‌گذارند) و شواهد زمین سنجی (میزان کششی که در صخره‌ها به وجود می‌آید). براساس این فرضیه که زلزلههای بزرگ در فواصل دوره‌های مشابه زمانی رخ میدهند، داده‌های حاصل از منابع بالا میتوانند احتمال زلزلههای آینده را پیش بینی کنند. با این حال دقت این پیش بینی درازمدت براساس فواصل بازگشت کاملاً محدود است، زیرا وقایع درون یک گسل ممکن است به خاطر به وجود آمدن نیروهای جدید از دوره‌ای به دوره‌ای دیگر تفاوت کند.
پیگیری تغییر شکل‌های زمین
یک راه دیگر پیش بینی زلزلهها اندازه گیری میزان جابه جایی زمین در طول یک گسل است. براساس همین روش «هری اف راید»، یک زلزله شناس کالیفرنیایی توانست پیش بینی کند که شوک بعدی در گسل سنت آندریاس در کالیفرنیا حدود یکصد سال پس از زلزله بزرگ حاصل از این گسل در سال ۱۹۰۶ به وجود می‌آید. اندازه گیری‌هایی که پیش از این زلزله انجام شده بود نشان داده بود که زمین به طور متوسط ۶۵/۰ متر در هر ده سال تحت کشش و جابه جایی قرار می‌گیرد. راید خاطرنشان کرد از آنجا که حدکثر جابه جایی در طول این گسل در زلزله ۱۹۰۶، ۵/۶ متر بوده است بنابراین احتمالاً نتیجه یک قرن تجمع کشش در زمین است، زلزله‌ای با شدت مشابه زلزله ۱۹۰۶ در این گسل حدوداً ۱۰۰ سال بعد رخ میدهد.
امروزه ماهواره‌ها میتوانند با فراهم آوری اطلاعات موقعیت دقیق (GPS) به زلزله شناسان امکان دهند میزان دقیق تغییر شکل پوسته زمین و محل دقیق آن را تعیین کنند. اندازه گیری‌های مکرر می‌تواند نشان دهد که آیا گسل در حال لغزش هست یا نه؛ بنابراین سرعت جابه جایی و میزان کشش در هر ناحیه گسل را میتوان شناسایی کرد و پیش بینی‌های بهتری را انجام داد.
فرضیه شکاف لرزه ای
فرض اصلی در این مورد این است که زلزلههای بزرگ گرایش دارند که هر بار در مکان مشابهی رخ دهند، اگر نمودار همه زلزلههای بزرگ روی حد مرزهای صفحات زمین را داشته باشید، متوجه می‌شوید که آنها قطعات جداگانه مجاوری از یک حد مرز پر میکنند. شکاف لرزه‌ای (Seisemic gap) قطعه‌ای است که در آن برای مدتی طولانی زلزله‌ای رخ نداده است، اما سابقه تاریخی یک زمین لرزه در آن ناحیه در گذشته وجود دارد.
راهکار آمادگی برای مقابله با زلزله احتمالی در تهران چیست؟
امروزه کشورهایی مثل آمریکا و ژاپن تا جایی ساختمان سازی های خود را در برابر زلزله ایمن کرده اند که این اتفاق را بلا نمی دانند! در واقع این پدیده طبیعی تغییری در زندگی قبلی آنها ایجاد نمی کند بلکه مثل قبل به خانه برگشته و زندگی به روال عادی خود برمیگردد!
متاسفانه در کلانشهری مثل تهران که اتفاقاً روی گسل زلزله هم قرار گرفته، اغلب ساختمان ها از بافت قدیمی برخوردارند که اصلاً ایمنی کافی را ندارند. اگر هم خانه ای که در آن زندگی می کنید، تازه ساخت و با رعایت اصول ایمنی طراحی شده است، باید در چیدمان و طراحی دکوراسیون داخلی خانه هم نکات ایمنی را رعایت کنید.
تفاوت شهر تهران با دیگر کلانشهرها در این است که در صورت وقوع زلزله، بحران به دلیل تخریب ساختمان‌های حاکمیتی، ابعاد ملی خواهد داشت. تمرکز زدایی و تلاش برای انتقال مراکز حاکمیتی و جمعیت فعال در آنها از تهران، به شکل گام به گام، تنها راه پیش رو برای جلوگیری از وقوع یک بحران عظیم ملی است.
درحال حاضر کارشناسان اتفاق نظر دارند که در صورت وقوع زلزله بالای ۷ ریشتر، مدیریت تهران و کشور فلج خواهد شد؛ چرا که حاکمیت، شامل قوای مجریه، مقننه، قضائیه، ستاد کل نیروهای مسلح و مجامع تخصصی، همگی در تهران واقع شده‌اند و زلزله‌ای با این شدت، هم ساختمان‌های دولتی و هم مسکونی را ویران خواهد کرد.
ساختمان‌های تهران روی گسل زلزله هستند
مسأله این است که ساختمان‌های نامقاوم تهران روی گسل‌های فعال واقع شده‌اند. تهران در محصور گسل‌های متفاوتی است ولی براساس گزارش آژانس بین‌المللی مطالعات زلزله ژاپن (جایکا) در سال ۱۳۸۰، گسل شمال تهران توانمندی وقوع زلزله تا ۷.۲ و گسل جنوب تهران قدرت ایجاد زلزله ۷ ریشتر را خواهد داشت.
به نوشته مصطفی امینی ،طبق گزارشات زمین‌شناسی، تاکنون ۶ زلزله بالای ۷ و یک زلزله بالای ۶.۵ ریشتر در تهران رخ داده است که منشأ ۴ مورد از آنها گسل مشأ – فشم بوده است. آخرین زلزله رخ داده در تهران در سال ۱۸۳۰ میلادی یعنی ۱۹۱ سال پیش بوده است؛ در حالی که میانگین فاصله زمانی ۷ زلزله بالای ۷ ریشتر رخ داده از قرن ۸ میلادی تا به امروز ۱۵۵ سال یکبار بوده است.
چرا ریسک مدیریت بحران در تهران بالاست؟
استقرار نهادهای حاکمیتی، بالغ بر ۳۰ درصد صنایع، ۱۷ درصد از جمعیت کل کشور و بخش زیادی از نخبگان، دانشگاه‌ها و بیمارستان‌های تراز اول در تهران و نیز افزوده شدن سالانه ۱۰۰ هزار نفر به جمعیت این شهر، باعث شده است ریسک مدیریت بحران در صورت وقوع مخاطراتی مثل زلزله بسیار بالا باشد.
با وجود موارد بالا هنوز برای بسیاری از مسئولین اهمیت انتقال مرکز سیاسی و اداری از تهران به مکان دیگر درک نشده است. از تخریب ساختمان پلاسکو در ۳۰ دی ۱۳۹۵ زمان زیادی نمی‌گذرد؛ تنها آواربرداری این ساختمان ۲ هفته طول کشید و این فقط یک ساختمان در تهران بود که تخریب شده بود. حال اگر زلزله بالای ۷ ریشتر در تهران بیاید مشخص نیست چه تعداد از چنین ساختمان‌هایی در تهران فروخواهند ریخت؟!
تهران بعد از وقوع زلزله بالای ۷ ریشتری
چه شرایطی خواهد داشت؟
تهران دارای ۲۲ منطقه و دارای مساحتی نزدیک به ۷۰۰ کیلومترمربع است. طول بزرگترین خیابان تهران از تجریش تا ولیعصر ۱۷ کیلومتر است؛ یعنی اگر ماشینی با سرعت ۶۰ کیلومتر بر ساعت در این خیابان حرکت کند بدون توقف ۱۷ دقیقه طول خواهد کشید تا به راه آهن برسد. حال تصور کنید تهران دچار زلزله بالای ۷ ریشتر شود. قطعا ساختمان‌ها، تیرهای چراغ برق، درختان و شاید پل‌ها، آوارهایی خواهند بود که عبور و مرور را با مشکل مواجه خواهند کرد و عبور از چنین مسیری برای خروج از تهران شاید محال باشد.
این تمام ماجرا نیست! با تخریب دکل‌های مخابراتی امکان تماس تلفنی وجود نخواهد داشت. از سوی دیگر امکان اتصال برق، گاز و آب در شرایط بحرانی هفته اول که باید امدادرسانی صورت گیرد، وجود نخواهد داشت. در این شرایط که ممکن است تهران جرح و مرگ میلیونی را تجربه کند و تمامی خدمات قطع باشد، امکان مدیریت توسط مدیرانی که خانواده آنها نیز در معرض خطر مرگ هستند چگونه امکان‌پذیر خواهد بود؟ بدیهی است در شرایطی که هم منزل مدیران ستادی و هم ساختمان‌های اداری تخریب شده باشد و هم مسیرها مسدود شده باشند امکان مدیریت شهر تهران وجود نخواهد داشت. در این شرایط علاوه بر تهران، کل کشور نیز در معرض بحران مدیریت قرار می‌گیرد.
مقاوم سازی ساختمان‌های دولتی
راهکار مطلوب مقابله با زلزله نیست
شاید راهکار مقاوم‌سازی ساختمان‌های دولتی به منظور کاهش اثرات زلزله در تهران مطرح شود؛ ولی مقاوم‌سازی ساختمان‌های عریض و طویل دولتی دارای هزینه بسیار بالایی است و برای بازسازی هر مترمربع ساختمان باید نزدیک به ۲.۵ میلیون هزینه شود. در چنین حالتی ساختمان‌ها از نظر زیبایی نیز دچار مشکل خواهند شد.
با این حال در صورت اقدام به مقاوم‌سازی ساختمان‌های اداری دولت، امکان مدیریت بحران توسط مدیران ستادی در شرایط وقوع بحران وجود نخواهد داشت؛ چرا که خود و خانواده مدیران نیز از مخاطرات ناشی از زلزله ایمن نخواهند بود.
راهکار آمادگی برای مقابله با زلزله احتمالی
در تهران چیست؟
زلزله آتی تهران اجتناب‌ناپذیر است؛ ادامه وضع موجود موجب خواهد شد که در صورت وقوع زلزله بالای ۷ ریشتر، چند میلیون نفر در آستانه مرگ قرار بگیرند. بنابراین لازم است قبل از وقوع بحران، مدیریت بحران انجام بگیرد.
تفاوت شهر تهران با دیگر کلانشهرها در این است که در صورت وقوع زلزله، بحران به دلیل تخریب ساختمان‌های حاکمیتی، ابعاد ملی خواهد داشت. مقاوم‌سازی این ساختمان‌ها قبل از وقوع زلزله گزینه قابل تأملی است ولی هزینه‌ای نزدیک به ساخت دارد و حتی در صورت مقاوم‌سازی این ساختمان‌ها، شرایط زلزله اجازه مدیریت بحران را نخواهد داد.
در چنین شرایطی ساخت یک پردیس یکپارچه سیاسی و اداری به همراه منازل مسکونی چاره کار است. این پردیس از آنجایی که تهران روی گسل است و ظرفیت زیستی آن به اتمام رسیده است، نمیتواند در تهران ساخته شود. بنابراین پیشنهاد میشود یک پردیس سیاسی و اداری مقاوم در برابر زلزله به همراه ساختمان‌های مسکونی در یک فاصله مناسب از تهران ساخته شود و در فرصت مقتضی و به صورت مرحله‌ای، نهادهای حاکمیتی و جمعیت فعال در این مراکز، از تهران به این پردیس سیاسی و اداری نقل مکان کنند.