زمین لرزه نتیجهٔ رهایی ناگهانی انرژی از داخل پوسته زمین است که امواج ارتعاشی را ایجاد می‌کند. زمین لرزه‌ها توسط دستگاه زلزله سنج یا لرزه نگار ثبت می‌شوند. مقدار بزرگی یک زلزله متناسب با انرژی آزاد شده زلزله است. زلزله‌های کوچکتر از بزرگی ۳ اغلب غیر محسوس و بزرگتر از ٦٦ خسارت‌های جدی را به بار می‌آورند.

در نزدیکی سطح زمین، زلزله به صورت ارتعاش یا گاهی جابجایی زمین نمایان می‌شود. زمانی کهمرکز زمین‌لرزه در داخل دریا باشد،در صورت تغییر شکل زیاد و سریع بستر دریا باعث ایجاد سونامی می‌شود که معمولاً در زلزله های بزرگتر از بزرگی هشت ریشتر اتفاق می افتد. ارتعاشات زمین باعث ریزش کوه و همینطور فعالیت‌های آتشفشانی می‌شوند.

در حالت کلی کلمه زمین لرزه هر نوع ارتعاشی را در بر می‌گیرد – چه ارتعاش طبیعی چه مصنوعی توسط انسان - که موجب ایجاد امواج ارتعاشی می‌شود. زمین لرزه‌ها اغلب نتیجه حرکت گسل‌ها هستند، و همین‌طور میتواند حاصل فعالیت‌های آتشفشانی، ریزش کوه‌ها، انفجار معدن‌ها، و آزمایش‌های هسته‌ای باشد. نقطهٔ آغازین شکاف لرزه را کانون می‌نامند. مرکز زمین‌لرزه نقطه‌ای در راستای عمودی کانون و در سطح زمین است.

زلزله‌های طبیعی

زلزله‌های تکتونیکی در هر جای زمین که در آن انرژی کرنشی کشسانی به میزان کافی برای گسترش شکستگی در امتداد صفحهٔ گسل ذخیره شده باشد، رخ خواهند داد. در مرزهای صفحه‌های پوسته زمین که بزرگترین صفحه‌های گسل روی زمین را ایجاد می‌کنند، صفحات کنار یکدیگر حرکت یکنواخت و (aseismically) خواهند داشت اگر هیچ بی‌نظمی یا ناهمواری در امتداد مرزهای آنها که باعث افزایش مقاومت اصطکاکی می‌شود، وجود نداشته باشد. بیشتر مرزها دارای این ناهمواری‌ها هستند و این منجر به رفتار چوب – لغزشی (stick-slip behavior) می‌شود. هنگامی که مرزهای صفحه قفل شده باشد، ادامهٔ حرکت نسبی بین صفحات منجر به افزایش تنش و در نتیجه افزایش انرژی انباشته شده در توده های نزدیک سطح گسل می‌شود. این افزایش ادامه می‌یابد تا زمانی که تنش افزایش یافته به اندازه‌ای کافی برسد و از طریق شکستن ناهمواری‌ها، ناگهان از بخش قفل شدهٔ گسل اجازه لغزش بیابد و انرژی ذخیره شده را آزاد کند. این انرژی به صورت امواج لرزه‌ای آزاد شده و تابیده شدن گرمای اصطکاکی سطح گسل، و شکستن سنگ آزاد می شود که در نتیجه باعث ایجاد زلزله می‌شود. این روند تدریجی ساخت تنش و کرنش که موجب شکست ناگهانی و تولید زلزله است به عنوان نگره ی بازگشت کشسان (elastic rebound theory) خوانده می‌شود. تخمین زده می‌شود که تنها ۱۰ درصد یا کمتر، از کل انرژی زلزله به صورت انرژی لرزه‌ای آزاد می‌شود. بیشترین بخش انرژی زلزله صرف شکستگی سنگها یا تبدیل به حرارت تولید شده توسط اصطکاک می‌شود. بنابراین، زمین لرزه انرژی کرنشی نهفته ی کشسانی زمین نزدیک گسل را کاهش می‌دهد و درجه حرارتآن را افزایش می‌دهد، اگرچه این تغییرات نسبت به جریان همرفت و رسانایی گرمای خارج شده از اعماق زمین ناچیزاست.

انواع گسل زلزله

سه نوع عمده از گسل وجود دارد که ممکن است موجب زلزله بشوند: نرمال، معکوس (محوری) و ضربه‌ای-لغزشی. گسل‌های نرمال و معکوس نمونه‌هایی از شیب - لغزش هستند، که در آن جابه جاییدر امتداد گسل در جهت شیب و حرکت بر روی آنها شامل مؤلّفهٔ عمودی می‌شود. گسل نرمال عمدتاً در حوزه‌هایی رخ می‌دهد که پوسته مانند مرز واگرا در حال تمدید شدن است. گسل معکوس در مناطقی که پوسته مانند مرز همگرا در حال کوتاه شدن است رخ می‌دهد. گسل‌های ضربه‌ای - لغزشی ساختمان‌های شیب داری دارند که دو طرف گسل به صورت افقی در کنار یکدیگر می‌لغزند؛ مرزهای تبدیلی نوع خاصی از گسل ضربه‌ای – لغزشی هستند. زلزله‌های بسیاری ناشی از جنبش در گسل‌هایی هستند که شامل هر دو نوع شیب - لغزش و ضربه‌ای- لغزشی است، این لغزش به عنوان مورب شناخته شده‌است.

زمین لرزه‌های دور از مرزهای صفحه‌ها

از آنجایی که مرزهای صفحه‌ها در درون سنگ کره قاره‌ها رخ می‌دهد، تغییر شکل در منطقه‌ای بسیار بزرگ‌تر از مرز صفحه پخش شده‌است. مانند تبدیل قاره‌ای گسل سان آندریاس، بسیاری از زمین لرزه‌ها به دور از مرز صفحه رخ می‌دهند و به گونه‌های توسعه یافته در منطقه وسیع تری از تغییر شکل ناشی از نا منظمی در رابطه با گسل ردیابی هستند (به عنوان مثال منطقه «بزرگ خم».) زلزله نورتریج با جنبش در رانش کوه درون چنین منطقه‌ای در ارتباط بود. مثال دیگر مرز صفحه همگرا و به‌شدت مایل بین پلیت عربی و اوراسیا است که بخشی از شمال غربی کوههای زاگرس می‌باشد. تغییر شکل در ارتباط با مرز این صفحه به پوستهٔ تقریباً خالص که جنبش‌های عمود بر مرز در منطقه وسیعی درجنوب غربی و حرکات تقریباً خالص ضربه‌ای- لغزشی در امتداد گسل‌های اصلی نزدیک به مرز واقعی صفحه‌ها تقسیم می‌شود. این توسط مکانیسم کانونی زمین لرزه نشان داده‌است. همه صفحات تکتونیکی میدان تنش داخلی ناشی از تعاملات خود با صفحات مجاور و بارگیری و یا تخلیه رسوبی دارند. (به عنوان مثال deglaciationn.) این تنش‌ها ممکن است برای ایجاد شکست در امتداد گسل صفحه‌های موجود کافی باشند، و زلزله‌های میان صفحه‌ای را ظاهر کنند.

کانون-کم عمق وکانون-عمیق زلزله

اکثر زلزله تکتونیکی در حلقه آتش درعمقی کمتراز ده‌ها کیلومتر ناشی می‌شوند. زلزله‌های درعمق کمتر از ۷۰ کیلومتر به عنوان زمین لرزه‌ها ی کانون-کم عمق طبقه بندی می‌شوند، در حالی که بافاصله کانونی بین ۷۰ و ۳۰۰ کیلومتر معمولاً کانون-میانی یا زلزله متوسط عمق نامیده می‌شوند. در مناطق فرورانش، جایی که پوسته اقیانوسی مسن تر و سردتر در بشقاب تکتونیکی دیگر می‌رود، زلزله‌ها ممکن است در عمق بسیار بیشتری (در محدوده ۳۰۰ تا ۷۰۰ کیلومتر) رخ دهند. این نواحی مرتعش فعال همراه با فرورانش به عنوان مناطق (Wadati - Beniofff) شناخته شده‌است. کانون-عمیق زلزله‌ها در عمق زیاد می‌باشند که در آن ناحیه، سنگ کره با توجه به درجه حرارت بالا و فشار دیگر شکننده نیست. مکانیسم احتمالی برای نسل کانون-عمیق زلزله‌ها ناشی از اولین تحت تغییر فاز به ساختارصلبی است.

زلزله‌ها و فعالیت‌های آتشفشانی

بعضی از زلزله‌ها در مناطق آتشفشانی رخ می‌دهند، آنها توسط حرکت ماگما در آتشفشان‌ها ایجاد می‌شوند. چنین زلزله‌هایی می‌توانند به عنوان هشدار دهنده‌ای زود هنگام فوران آتشفشانی را خبر دهند، مانند زلزله‌ها در طول فوران کوه سنت هلن در ۱۹۸۰۰. زیاد شدن زلزله‌ها در اطراف یک آتشفشان فعّال می‌تواند به عنوان نشانه‌ای برای قریب‌الوقوع بودن فعالیت آتشفشانی باشد. زیاد شدن فعالیت لرزه‌ای قبل از فوران یک آتشفشان می‌تواند توسط زلزله نگارها و دستگاه‌های شیب‌سنج (tiltimeterss)ثبت شوند.

خوشه‌های زلزله

بیشتر زمین لرزه‌ها از لحاظ مکان و زمان به یکدیگر مربوط هستند. بیشتر خوشه‌های زلزله شامل لرزش‌های کوچکی هستند که یا به میزان کم خسارت وارد می‌کند یا خسارتی ندارد، اما تئوری وجود دارد که زلزله می‌تواند در یک الگوی منظم تکرار شود.

پس لرزه

پس لرزه زلزله‌ای است که پس از زلزله اصلی، (mainshock) رخ می‌دهد. پس لرزه در منطقه همان شوک اصلی است، اما همیشه از لحاظ قدرت کوچکتر است. اگر پس لرزه بزرگ تر از شوک اصلی باشد، پس لرزه به عنوان شوک اصلی و شوک اولیه اصلی به عنوان Aftershock نام‌گذاری می‌شود. پس لرزه‌ها زمانی به وجود می‌آیند که پوسته در اطراف صفحه گسل جا به جا شده با اثرات شوک اصلی تطبیق داده می‌شود.

ازدحام زلزله‌ها

ازدحام زلزله، سلسله‌ای از زمین لرزه‌هاست که در منطقه‌ای خاص در مدت زمان کوتاهی اتفاق می‌افتند. آنها با زلزله‌هایی که به دنبال آن‌ها مجموعه‌ای از پس لرزه‌هاست متفاوتند با توجه به این واقعیت که هیچ‌کدام از تک زمین لرزه‌ها در دنباله شوک اصلی نیست، بنابراین هیچ‌یک از قدرت قابل توجهی بالاتر از دیگران ندارد. نمونه‌ای از ازدحام زلزله، فعالیت پارک ملی یلو استون(Yellowstonee) در سال ۲۰۰۴۴ می‌باشد.

طوفان زلزله

گاهی اوقات یک سری از زمین لرزه‌ها به صورت طوفان زلزله رخ می‌دهد، که در آن زلزله به گسل پرخوشه ضربه می‌زند، که باعث لرزش و یا توزیع مجدّد تنش از زلزله قبلی ارسال شده، می‌شود. مشابه پس لرزه‌ها اما در بخشهای مجاور گسل، این طوفان‌ها طی سالیان اتفاق می‌افتد، همراه با برخی زلزله‌هایی که به اندازهٔ زلزله‌های اولیه مخرب‌اند. چنین الگویی در دنبالهٔ زلزله‌ها در گسل شمال آناتولی در ترکیه در قرن ۲۰ مشاهده شد و برای خوشه‌های غیرعادی قدیمی از زلزله بزرگ در خاور میانه استنباط شد.

فهرست مطالب:

فصل اول:

کلیات

هدف زلزله شناسی

تاریخچه و سیر تکاملی زلزله شناسی

و...

فصل دوم:

سرگذشت لرزه خیزی ایران

لرزه خیزی و زمین ساخت ایران

ایالت های لرزه زمین ساخت ایران

و...

فصل سوم:

نمادهای تانسوری

مولفه های تنش بر روی عنصر کوچکی از جسم

تنش و واتنیدگی

مولفه های تنش و تانسور تنش

مولفه های واتنیدگی و تانسور واتنیدگی

روابط بین تنش و واتنیدگی

ضرایب کشسان

و...

فصل چهارم:

منشا وقوع زمین لرزه ها

گسلش و فرآیند گسلش

مدل های دینامیکی گسلش

سرچشمه های لرزه زا

الگوی رهایی انرژی

و...

فصل پنجم:

امواج لرزه ای

کاهش دامنه امواج لرزه ای با فاصله

بازتاب و شکست موج های لرزه ای

شناسایی ساختمان داخلی زمین با امواج لرزه ای

ساختمان درونی زمین

مسیر انتشار امواج لرزه ای

و...

فصل ششم:

اندازه زمین لرزه ها

سنجش زمین لرزه

سنجش زمین لرزه با استفاده از یک ایستگاه لرزه نگاری

سنجش زمین لرزه با استفاده از چند ایستگاه لرزه نگاری

منحنی زمان سیر

لرزه سنجی و لرزه نگاشت ها

و...

فصل هفتم:

پیش بینی زمین لرزه

پیش نشانگرهای زمین لرزه

مدل های فیزیکی

پیش بینی زمین لرزه ها در ایران

خطر زمین لرزه و برنامه ریزی همگانی

مقابله با زمین لرزه

و...

فصل هشتم:

حل مکانیسم کانونی زمین لرزه

الگوهای تشعشع موج های لرزه ای

مدلهای دینامیکی اولین جنبش زمین لرزه

و...