چکیده:
یکی از عوامل مهم و موثردر برنامه ریزی و انجام اقدامات حفاظتی در خصوص ابنیه تاریخی ، زمین لرزه است . درکشور ما بسیاری از بناهای ارزشمند تاریخی در معرض فرسایش توسط عوامل طبیعی و به خصوص زلزله می باشند و تاکنون نیز با وجود اقدامات مرمتی صورت گرفته ، آسیب های جبران ناپذیری از این موضع بر میراث فرهنگی وارد شده است. این نوشتار با طرح تئوریک مبحث زلزله در ارتباط با ابنیه تاریخی میراث فرهنگی ، حال به شناخت طبیعت این پدیده و ابعاد و وجوه آن می پردازیم .
زلزله چیست:
حالت خاصی از تغییر شکل توده های سنگی است که در آن پدیده های گسیختگی در مقیاس متفاوت رخ می دهد. یا هر نوع لرزش زمین در اثر عبور امواج لرزه ای زلزله است. عامل ایجاد مواج لرزه ای پاسخ زمین به انرژی های اندوخته است. نظریه Elastic rebound که پس از زلزله 1906 سن فرانسیسکو توسط راید (Reid) ارائه گردیده و قادر است نحوه بروز زلزله را به وسیله اعمال تنش به طرفین یک گسل، به صورت ذیل توجیه نمایند: اجسام در برابر نیرو تا حد الاستیک مقاومت کرده و انرژی را در خود ذخیره می کنند اما با افزایش تنش در بیش از حدالاستیک، سنگ می شکند و امواج لرزه ای را آزاد می کند و بعد به شکل اولیه خود برمی گردند. اگر این نیرو در اعماق به سنگ وارد شوند سنگ خاصیت شکل پذیر از خود نشان می دهند. عمقی که در آن زمین لرزه رخ می دهد زون لرزه زا( (schisosphere نامیده می شود.
مشخصات زلزله
کانون ژرفی یا مرکز زلزله ( Hypocenter) یا (Focus): جایی است که در اثر گسیختگی در پوسته امواج لرزه ای آزاد می شود.
کانون سطحی زلزله (Epicenter): نزدیکترین فاصله کانون به سطح زمین است که به طور طبیعی دارای بیشترین شدت لرزش است.
ژرفای زلزله (Focal Depth): فاصله بین کانون ژرفی زلزله تا سطح زمین است.
فاصله زلزله (R): فاصله بین مرکز سطحی تا ایستگاه ثبت زلزله است.
زلزله ها بر پایه ژرفا به انواع زیر تقسیم می شوند:
زلزله های کم ژرفا: با عمق کمتر از 70 کیلومتر
-زلزله های با ژرفا متوسط: عمق 300-100 کیلومتر
-زلزله های باژرفای بیشتر از 300 کیلومتر
گروه زلزله:( Earthquake group)
زلزله یک لرزش واحد نیست بلکه به صورت دسته ای از لرزشها ست.اگر نمودار گروه زلزله را در طول زمان رسم کنیم یک لرزه شاخص یا وجود دارد که بزرگترین لرزش است .زمین لرزه هایی قبل از لرزش اصلی ( Main shock ) پیش لرزه و لرزه بعد از زلزله اصلی را پس لرزه گویند.معمولا پس لرزه ها فراوان ترند.
شکل(1): مشخصات زلزله
عوامل موثر در ایجاد زلزله :
الف) زلزله های مصنوعی
به طور خلاصه عوامل زیر باعث ایجاد این زلزله ها می شوند:
- پر و خالی کردن مخازن و دریاچه های سدهای بزرگ با طول تاج بیشتر 100 m
- ایجاد چاههای بهره برداری و تزریق آب
- انفجارات هسته ای
- انفجارات معادن و باربرداری از آنها به صورت برداشتن حجم زیادی از سنگها
ب ) زلزله های طبیعی
- فورانهای آتشفشانی
-فروریختن غارهای زیرزمینی
- زمین لرزه های تکتونیکی : که 90% زلزله ها از این نوعند.
نحوه آزاد شدن انرژی :
- پیش لرزه :
گاهی پیش از بروز زلزله اصلی , لرزه هایی با بزرگی کمتر از زلزله اصلی به وقوع می پیوندد که معمولا فراوانی آنها با نزدیک شدن به زمان وقوع لرزه اصلی افزایش می یابد.
- لرزه اصلی :
در اینجاست که بیشترین انرژی ذخیره شده در محیط به یکباره آزاد می شود .
-پس لرزه:
لرزه های خفیفی است که اغلب پس از لرزه اصلی در پیرامون کانون زلزله روی میدهند.فراوانی آنها با گذشت زمان کاهش می یابد.
-دسته لرزه :
مجموعه ای از لرزه های رویداده در یک منطقه که در مقطع زمانی هفته یا ماه به وقوع می رسد. فراوانی آنها پس از رسیدن به یک حد بیشینه کاهش می یابد.
- ریز لرزه :
زلزله هایی با بزرگای 3 یا کوچکتر می باشند.اغلب افزایش ناگهانی و منظم آنها نشانه قریب الوقوع بودن زمین ه : لرزه اصلی را نشان می دهد.
امواج زلزله (Earthquake waves):
الف) امواج درونی (پیکره ای( Body waves :
این امواج از درون زمین عبور می نمایند، بدین ترتیب که از سرچشمه به تمام جهات انتشار می یابند. از این رو به امواج آزاد (Free waves) نیز معروفند.
امواج درونی 2 نوعند:
1- موج اولیه (طولی، فشاری، کششی)( longitudinal wave ): اولین موجی که توسط گیرندهای زلزله ثبت می شوند . علت سرعت بالای آن نظیر امواج صوتی، امتداد ارتعاش ذراتش در امتداد انتشار آن است. این حرکت سبب ایجاد انقباض و انبساط در محیط خود می شوند ولی هیچگونه تغییر شکل برشی در آنها به وجود نمی آیند. این امواج در تمام محیطها (جامد، مایع، گاز) حرکت می کنند . سرعت حرکت موجهای P در یک محیط همگن تابع دانسیته (چگالی) _ انعطافپذیری (میزان الاتیسته) آن می باشد. سرعت حرکت موج P از رابطه زیر به دست می آید.
VP= E E مدول یانگ ، V ضریب پواسیون ، P دانسیته
موج اولیه در راستای ارتعاش می باشد. موج سبب تغییر حجم اجسام می گردد .عملکرد این موج در هنگام زلزله بصورت ایجاد صدا , تکان دادن درب ها و پنجره ها می باشد( شکل3).
- موج برشی transversal waves)) :
دومین موجی که توسط دستگاههای زلزله ثبت می شوند، موج ثانویه یا S است. جهت حرکت این موجها عمود بر جهت انتشار آنها میباشد. این امواج تنها از محیطهای جامد عبور می کنند چرا که سیالات تحت تاثیر واتنش برشی قرار نمی گیرند, بنابراین آنها را موج برشی نیز می نامند. این امواج باعث تغییر شکل در اجسام می شود ولی هیچگونه تغییر حجمی را ایجاد نمی کند. سرعت این امواج کمتر از امواج p است(شکل4- الف).
موجهای برشی بر حسب حرکات خود به 2 صورت دیده می شوند.
1- موج SH )موج برشی افقی)
2- موج SV )موج برشی عمودی) - سرعت موج S کمتر از موج P است.
ب) امواج سطحی (Surface waves):
این امواج پس از برخورد امواج حجمی به سطوح انفصالی ایجاد و سپس در امتداد سطح زمین یا سطوح ناپیوستگی زیرزمین یا سطح آب منتشر می گردند. امواج سطحی 2 دسته اند.