آيا زلزله ها قابل پيش بيني اند ؟



هنگام ملاحظه مصائب بسيار، آسيب ها و تلفاتي كه زلزله ها باعث شده اند، بسيار طبيعي است كه از خود بپرسيم آيا مي توان از اين وقايع اجتناب كرد و طبيعتاً اگر بتوانيم پيش از وقوع چنين فجايعي در مورد آنها هشدار بدهيم، زندگي هاي بسياري نجات خواهند يافت… اما آيا مي توان زمين لرزه ها را پيش بيني كرد؟

از لحاظ نظري كاملاً واضح است كه اگر پارامترهاي دخيل در تنش هاي پوسته زمين را بدانيم بايد بتوانيم زلزله ها را پيش بيني كنيم. عقيده عمومي در دهه 1960 و 1970 اين بود كه با بررسي دقيق سابقه حركات گسل ها، الگوهايي قابل پيش بيني به دست خواهند آمد. علاوه بر اين تصور مي شد كه الگوهاي غيرعادي كوتاه مدت رفتار حركات گسل ها پيش از زمين لرزه قابل پيش بيني هستند و لذا مي توان ساعت ها و روزها پيش از وقوع زمين لرزه به مردم اطلاع داد تا نواحي خطرناك را تخليه كنند. اما امروز كاملاً روشن شده است كه پيش بيني وقوع زمين لرزه بسيار پيچيده تر از آني است كه در ابتدا تصور مي شد. امروزه مي دانيم كه زلزله ها چه از لحاظ زماني و چه از لحاظ مكاني گه گاهي و پراكنده هستند.
به جاي تلاش كردن براي پيش بيني اينكه چه هنگامي شهرهاي ما ويران خواهند شد، بايد بر اطمينان يافتن از سالم ماندن آنها هنگام بروز زلزله متمركز شد.
يكي از موانع عمده در پيش بيني دقيق زلزله اين است كه گسل ها جدا از هم عمل نمي كنند. هنگامي كه در يك گسل شكست رخ مي دهد، تنش حاصل مي تواند به گسل ديگري منتقل شود و اين امر ادامه مي يابد. تغيير كشش درون پوسته زمين الگوهايي با تغيير تدريجي دارد كه دانشمندان اطلاع دقيقي از آن ندارند.
با اين حال تلاش ها براي پيش بيني زلزله ها همچنان از راه هاي مختلف ادامه پيدا كرده است. اين تلاش ها در 20 سال گذشته عمدتاً در سه حوزه زير متمركز بوده است:
1- فرضيه پيش بيني درازمدت


در اين حوزه دانشمندان از روش ها و رويكردهايي استفاده مي كنند تا زمان تقريبي وقوع زمين لرزه ها را در آينده درازمدت تخمين بزنند. هيچ كدام از اين روش ها نمي توانند لحظه دقيق زماني يا شدت دقيق زلزله را معين كنند، اما مي توانند تقريبي از آنها به دست دهند. بنابراين اطلاعات مفيدي در اختيار خواهد بود كه احتياطات لازم در مواردي مانند مقاوم سازي ساختار بناها انجام شود. براي مثال اگر به مهندسان گفته شود كه ساختمان يا پلي را كه طراحي مي كنند بايد بتواند ضربه اي حداكثر 5/0 گرم در 50 سال آينده تحمل كند، آنها ساختمان را طوري طراحي مي كنند كه اين خصوصيت را دارا باشد. در پيش بيني درازمدت زلزله چند مسئله مورد بررسي قرار مي گيرد.
الف- فاصله بازگشت
اين فاصله به ما مي گويد زلزله ها با چه تناوبي در يك گسل معين رخ مي دهند، و حداكثر حركات زمين كه احتمال دارد در يك ناحيه معين و در يك دوره معين زماني ايجاد كنند چقدر است. اين فاصله با كسب كردن اطلاعات از چند منبع متفاوت به دست مي آيد: سوابق تاريخي زلزله ها، شواهد زمين شناختي (اثراتي كه زلزله ها به جاي مي گذارند) و شواهد زمين سنجي (ميزان كششي كه در صخره ها به وجود مي آيد). براساس اين فرضيه كه زلزله هاي بزرگ در فواصل دوره هاي مشابه زماني رخ مي دهند، داده هاي حاصل از منابع بالا مي توانند احتمال زلزله هاي آينده را پيش بيني كنند. با اين حال دقت اين پيش بيني درازمدت براساس فواصل بازگشت كاملاً محدود است زيرا وقايع درون يك گسل ممكن است به خاطر به وجود آمدن نيروهاي جديد از دوره اي به دوره اي ديگر تفاوت كند.
ب _ پيگيري تغيير شكل هاي زمين
يك راه ديگر پيش بيني زلزله ها اندازه گيري ميزان جابه جايي زمين در طول يك گسل است. براساس همين روش «هري اف رايد»، يك زلزله شناس كاليفرنيايي توانست پيش بيني كند كه شوك بعدي در گسل سنت آندرئاس در كاليفرنيا حدود يكصد سال پس از زلزله بزرگ حاصل از اين گسل در سال 19 06 به وجود مي آيد. اندازه گيري هايي كه پيش از اين زلزله انجام شده بود نشان داده بود كه زمين به طور متوسط 65/0 متر در هر ده سال تحت كشش و جابه جايي قرار مي گيرد. رايد خاطرنشان كرد از آنجا كه حداكثر جابه جايي در طول اين گسل در زلزله 1 9 6، 5/6 متر بوده است بنابراين احتمالاً نتيجه يك قرن تجمع كشش در زمين است، زلزله اي با شدت مشابه زلزله 1906 در اين گسل حدوداً 100 سال بعد رخ مي دهد.
امروزه ماهواره ها مي توانند با فراهم آوري اطلاعات موقعيت دقيق (GPS) به زلزله شناسان امكان دهند ميزان دقيق تغيير شكل پوسته زمين و محل دقيق آن را تعيين كنند. اندازه گيري هاي مكرر مي تواند نشان دهد كه آيا گسل در حال لغزش هست يا نه. بنابراين سرعت جابه جايي و ميزان كشش در هر ناحيه گسل را مي توان شناسايي كرد و پيش بيني هاي حتي بهتري را انجام داد.
ج _ فرضيه شكاف لرزه اي
فرض اصلي در اين مورد اين است كه زلزله هاي بزرگ گرايش دارند كه هر بار در مكان مشابهي رخ دهند، اگر نمودار همه زلزله هاي بزرگ روي حد مرزهاي صفحات زمين را داشته باشيد، متوجه مي شويد كه آنها قطعات جداگانه مجاوري از يك حد مرز پر مي كنند. شكاف لرزه اي (Seisemic gap) قطعه اي است كه در آن براي مدتي طولاني زلزله اي رخ نداده است اما سابقه تاريخي يك زمين لرزه در آن ناحيه در گذشته وجود دارد.

2 _ يافتن گسل هاي جديد


يافتن گسل هاي جديد علاوه بر گسل هاي از قبل فعال، مي تواند بر دانشمندان در پيش بيني بروز بالقوه زلزله ها در مكان هاي غيرمنتظر كمك كند. شواهد متعددي در يك منطقه مي تواند به وجود گسل هايي دلالت كند كه براي مدت هاي بسياري در زمان هاي اخير حركت نكرده اند از جمله:اين گسل ها در چشم انداز منطقه برجستگي هاي مستقيم طولاني اي تشكيل مي دهند كه مي توانند توپوگرافي محلي و زهكشي طبيعي را تغيير دهند. بنابراين آنها زمين هايي اعوجاج يافته و درياچه و حوضچه هايي تشكيل شده از انحناي زمين به سمت پايين به جاي مي گذارند. آنها مي توانند محل ظهور چشمه ها باشند و به خاطر زهكشي طبيعي اغلب در طول مسيرشان از پوشش گياهي انبوهي پوشيده شده اند.
گسل ها را مي توان به وسيله بررسي هاي انعكاس امواج شناسايي كرد، كه از طريق ثبت امواج انعكاس يافته كه يك شوك انفجاري از حد مرزهاي لايه هاي پوسته زمين انجام مي شود.
صخره هاي موجود در طول خطوط گسل گاه به گاه به علت زلزله ها متلاشي مي شوند. همه يخچال ها و نهرها در طول شكاف هاي حاصل به راه مي افتند و ممكن است دره هاي بزرگي در طول يك گسل پوسته زمين به وجود آيد.
3- علائم زلزله قريب الوقوع


انواع بسيار متفاوتي از فعاليت هاي كوتاه مدت، كه طول آنها از چند روز تا چندسال تغيير مي كند، قبل از زلزله هاي بزرگ ذكر شده اند. زلزله شناسان به دنبال الگوهاي منظم در چنين پيش درآمدهاي كوتاه مدتي هستند.از يك طرف امواج ضربه اي پيشيني (foreshocks)، مجموعه اي از لرزه هاي خفيف يا دوره هاي بدون لرزه پيش از زلزله هاي بزرگ گزارش شده اند، گرچه آنها لزوماً هميشه رخ نمي دهند. رفتارهاي غيرعادي حيوانات نيز كه به عنوان پيش بيني كننده زلزله ذكر شده است هميشگي نيست.

از طرف ديگر تنش فوق العاده صخره ها كه درشرف جابه جايي هستند باعث گرم شدن، تغيير شكل و انبساط آنها پيش از زلزله مي شود و بنابراين شماري از تغييرات در پوسته زمين پيش از زلزله رخ مي دهد و دانشمندان از وسائل گوناگوني براي اندازه گيري و ثبت اين تغييرات استفاده مي كنند؛ هر چند كه هيچ كدام از اين موارد نيز پيش بيني كننده قطعي و دقيق زلزله نيستند. از جمله اين تغييرات اينها هستند.
گاهي زمين ممكن است در حد چند ميلي متر يا سانتي متر پيش از زلزله انحنا پيدا كند. انحنا سنج هايي (Tiltmeter) كه در سوراخ هاي عميق و با دقت حفر شده قرار داشته باشند، مي توانند اين پديده را كشف كنند.
تغييراتي در سرعت امواج لرزه اي در صخره هاي تحت تنش قرار گرفته نزديك به گسل يافت شده است. شكاف هاي ذره بيني در صخره تحت تنش قرار گرفته نسبت به جهتي كه تنش بر آنها وارد مي شود به هم مي پيوندند و اين امر مي تواند بر چگونگي عبور لرزه هاي خفيف از ميان آنها تاثير بگذارد.
گاز رادون ممكن است از اين شكاف هاي ريز تازه به وجود آمده در يك صخره تحت فشار ساطع شود. آبي كه به درون صخره نفوذ مي كند مواد شيميايي از جمله رادون را از صخره جذب مي كند و در نتيجه محتواي شيميايي چنين موادي در آب چاه هاي منطقه افزايش مي يابد.
جريان يافتن آب هاي زيرزميني به درون شكاف هاي صخره ها ممكن است باعث كاهش سطح سفره آب زيرزميني منطقه شود.
دربعضي از صخره هاي نزديك به نقطه جابه جايي گسل ممكن است تغيير رسانايي الكتريكي ثبت شود .