-
لرزه نگاری
قرنهاست كه انسان به مطالعه زمین لرزه ها كه موجب خسارتهآی جانی و مالی وسیعی می شدهاند علاقهمند بوده است. اولین تلاش در چنین راهی به چینیها مربوط می شود. 132 قبل از میلاد مسیح یك فیلسوف چینی به نام چانگ- هنگ1 لرزه نگاری به نام لرزه نما اختراع نمود.. چنین دستگاهی مشاهدة بروز یك حركت را امكان پذیر می کرد ولی اندازه گیری میزان حركت با آن ممكن نبود.
پس از چنین وسیله آی ظاهراً از زلزله نگار دیگری در تاریخ ذكر نشده است تا آینكه در قرن هجدهم از سیستمهآی پاندولی كه جهت موج دریافتی را نشان می دادند، (ابتدا در آیتالیا و سپس در ژاپن) مجدداً استفاده شد. اولین لرزه نگاشت روی كاغذ به طور همزمان در آیتالیا، انگلستان و آلمان در سال 1889 به دست آمد. در سالهآی بعد نیز جرم و اندازه لرزه نگارها همچنان بزرگتر گردید تا آینكه وزن آنها به حدود 19 تن رسید. چنین وزنی موجب آیجاد یك آینرسی زیاد نسبت به كل تغییرمكان زمین می گردید ولی از سوی دیگر ضرر آن آین بود كه امكان جا به جآیی چنین لرزه نگاری وجود نداشت.
امروزه شبکه عظیمی از لرزه نگارها در سراسر جهان نصب شده و در حال ثبت ارتعاشات میباشند. شتابنگارهای ثبت شده توسط این دستگاهها امکان مطالعه دقیق زمین لرزه ها را فراهم میآورد. شکل زیر بصورت شماتیک نگاشت ثبت شده از زلزله را نشان میدهد. همانطور که در بخش قبل گفته شد، در اثر زلزله امواج مختلفی منتشر میشوند که سرعت و دامنه هرکدام از این موجها متفاوت میباشد. سرعت متفاوت باعث میشود که زمان رسیدن هرکدام از این موجها متفاوت باشد و در نتیجه بر روی نگاشت ثبت شده قابل تشخیص باشند.
محل کانون و عمق زلزله نیز بر اساس تفاوت موجود بین زمان رسیدن موجهای P و S محاسبه میشود.
-
لرزه نگاری مطالعه علمی گسترش امواج الاستیک در زمین میباشد و بعنوان یکی از شاخه‌های ژئوفیزیک شناخته میشود. از آنجا که امکان دسترسی به لایه‌ها و ساختارهای درون زمین میسر نمی‌باشد امواج الاستیک (یا امواج آکوستیک) این امکان را فراهم می‌کند که به بازسازی آنچه در زیرزمین وجود دارد با استفاده از اطلاعات بدست آمده از این امواج بپردازند. بدین صورت لرزه شناسی به زمین شناسی و اکتشافات معدنی مرتبط میشود. لرزه نگاری برای مطالعه علمی پیدایش زلزله و امواج حاصل از آن بوجود آمد. به دنبال آغاز جنگ سرذ قدرت های جهانی رو به سرمایه گزاری بیشتری در این علم آوردند تا از وقوع آزماشات هسته‌ای طرف مقابل و محل و شدت آن مطلع شوند (1) . سپس در دهه شصت و هفتاد میلادی با گران شدن نفت و بحران انرژی بار دیگر نظرها متوجه این علم شد تا با ابداع دستگاهها و روش های نوین اقدام به اکتشاف منابع جدید کنند. اگرچه لرزه شناسی تاکنون در پیشبینی زمان زلزله موفق نبوده اما در مورد پیشبینی سونامی (Tsunami) موفق و کارساز بوده است.
امواج لرزه‌ای همان امواج صوتی با طیف فرکانس گسترده تری هستند که به سه نوع کلی امواج فشاری (P-waves)،امواج برشی (S-waves) و امواج سطحی (surface waves) طبقه بندی میشوند. سرعت انتشار امواج بستگی به جنس محیط دارد.
علم لرزه خود به دو گروه اصلی زلزله و نفت تقسیم می‌گردد. در شاخه زلزله، امواج زلزله که از همان امواج صوتی میباشند مورد مطالعه قرار می‌گیرد. امواج زلزله حاوی اطلاعات زیادی از لایه‌های مختلف کره زمین میباشند که با ثبت و رکورد این امواج بدست خواهد امد. در شاخه نفت اطلاعات لرزه‌ای با ایجاد امواج لرزه‌ای مصنوعی در سطح زمین و دریافت بازتاب این امواج از درون لایه‌های زیر سطحی به دست می اید. به دلائل اقتصادی و اهمیت اکتشاف و تولید نفت علم لرزه کاربرد های فراوانی در صنعت انرژی پیدا کرده است. کاربرد علم لرزه در صنعت نفت خود به دو گروه لرزه نگاری اکتشافی و لرزه نگاری توسعه ای تقسیم می‌گردد. لرزه نگاری اکتشافی بیشتر بصورت دو بعدی ولی لرزه نگاری توسعه‌ای میادین شناخته شده بصورت سه بعدی و چهار بعدی انجام می‌گیرد.
-
زمین لرزه عبارت از لرزشهای قابل اندازه گیری سطح زمین است که توسط امواج حاصل از رها شدن ناگهانی انرژی در درون زمین بوجود می‌آید. آثار سطحی زمین لرزه ممکن است به صورت صدمه به سازه‌ها ، گسلش و حرکت پوسته ، نشست زمین و آبگونگی ، گسیختگی دامنه‌ها در خشکی و دریا و سرانجام ایجاد امواج در محیطهای آبی باشد. علمی که به بررسی زمین لرزه و پدیده‌های مربوط به آن می‌پردازد لرزه شناسی یا لرزه نگاری (Seismology) نام دارد.
تاریخچه
علاقه بشر به لرزه شناسی سابقه طولانی دارد، به نحوی که در بعضی از کشورها داده‌های مربوط به زمین لرزه‌ها از زمانهای دور ضبط شده است. به عنوان مثال چینیها سابقه زمین لرزه‌های تا 2 هزار سال پیش خود را در دست دارند. اینگونه سوابق عمدتا متکی بر مشاهدات و شرح وقایع است.
نخستین داده‌های علمی درباره زمین لرزه‌ها از اواخر قرن 18 ، که اولین لرزه نگارها درست شدند، در دست است. در کشور ما اولین فعالیتهای مربوط به ثبت اطلاعات مربوط به زمین لرزه‌ها از سال 1336 و با افتتاح اولین ایستگاه لرزه نگاری در شیراز آغاز شد. در سال 1339 نیز موسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران آغاز به کار کرد.
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
ایستگاه لرزه نگاری
یک ایستگاه لرزه نگاری دارای چندین دسته دستگاه و هر دسته دارای 3 لرزه نگار است. توصیف دقیق دامنه حرکت زمین محتاج اندازه گیری لرزشها در سه مولفه عمود بر هم (قائم - شرقی - غربی و شمالی - جنوبی) است. علاوه بر آن نیاز به دستگاههایی داریم که برای محدوده‌های متفاوتی از زمان تناوب طراحی شده باشند. زیرا هیچ دستگاهی به تنهایی نمی‌تواند کل محدوده حساسیت مورد نیاز را ثبت نماید (معمولا یک دسته از دستگاهها به زمان تناوب 0.2 تا 2 ثانیه حساس بوده و دسته دیگر به زمان تناوب 15 الی 100 ثانیه حساس اند).
ایستگاههای لرزه نگاری درجه یک ایران (شش مولفه‌ای) در شهرهای شیراز ، مشهد ، تبریز و تهران قرار گرفته‌اند که زیر نظر موسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران اداره میشوند. علاوه بر اینها ایستگاههایی در کرمانشاه ، بیرجند و کرمان نیز تاسیس شده و چند ایستگاه نیز در حال راه اندازی است. علاوه بر موسسه ژئوفیزیک برخی از دانشگاهها و سازمان انرژ ی اتمی ایران نیز در ثبت و گردآوری داده‌های لرزه خیزی فعالیت دارند.
ثبت امواج
ثبت و ضبط دامنه امواج زلزله توسط لرزه نگاره (Seismograph) صورت می‌گیرد. بخشی از این دستگاه که موج را دریافت می‌کند لرزه سنج نام داشته و در داخل سنگ نصب میشود. این قسمت منتهی به یک آونگ است. در زمان لرزش زمین پایه دستگاه حرکت می‌کند، در حالی که آونگ ثابت باقی می‌ماند و به این ترتیب حرکت نسبی زمین نسبت به آونگ سنجیده میشود. در دستگاههای جدیدتر ، ثبت حرکات به صورت الکتریکی - مکانیکی صورت گرفته و در نوار مغناطیسی ثبت میشود. در این دستگاهها ثبت لرزشها بطور مداوم صورت می‌گیرد.
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
لرزه نگاشت
اوراق حاوی نتایج ثبت شده دامنه حرکات زمین لرزه نگاشت نام دارد. لرزه نگاشتها اغلب صفحات سیاه و دود اندودی‌اند که آثار حرکت سوزن به صورت خطوط سفیدی به روی آنها ثبت شده است. بزرگی یک زمین لرزه را می‌توان از روی بزرگترین دامنه ثبت شده در لرزه نگاشت تعیین کرد. فاصله بین مرکز زمین لرزه و لرزه نگار با توجه به زمان ورود امواج P و S و L تعیین میشود و با مقایسه نتایج حاصل از چند ایستگاه محل منشا گرفتن امواج مشخص میشود.
لرزه نگارها حساس تر از آنند که بتوانند اطلاعاتی که مستقیما قابل استفاده در طراحی زلزله است، بدست دهند. در نتیجه زمین لرزه‌های شدیدی که نزدیک یک لرزه نگار عادی به وقوع می‌پیوندد باعث خارج شدن قلم ثبات از مقیاس و حتی صدمه به خود دستگاه میشود. از طرفی برای حذف اثرات محلی خاکها یا ساخت سنگی تضعیف شده ، معمولا لرزه نگارها در سنگ بستر قرار داده میشوند. از اینرو نتایج ثبت شده نمی‌تواند اطلاعاتی در مورد اینگونه مصالح بدست دهند.
شتاب نگار (شتاب سنج)
نوعی از لرزه نگارها که برای تعیین حرکت شدید زمین بکار می‌روند شتاب نگار یا شتاب سنج نام دارند. هدف از استفاده از شتاب نگار حرکات شدید ، دستیابی به نحوه پاسخ زمین در ناحیه‌ای است که طراحی دینامیکی سازه‌ها مورد نظر است. این دستگاه سه مولفه شتاب مطلق زمین را برای مدت زمانی از 0.1 تا 3 یا 4 و حتی 10 ثانیه ثبت می‌کند. شتاب نگارها بطور دائم کار نمی‌کنند بلکه به گونه‌ای طراحی شدهاند که پس از آنکه تحت تاثیر یک حرکت افقی کوچک قرار گرفتند آغاز به کار کنند.
محل استقرار اغلب شتاب نگارها ، سطح زمین (و نه الزاما سنگ بستر) است. از اینرو تعیین رابطه بین داده‌های مربوط به محلهای مختلف مشکل است، مگر آنکه شرایط سطحی در هر محل شناخته شده باشد. شتاب نگاشتها شتاب زمین را ثبت می‌کنند. در کشور ما شتاب نگارهایی در محل سدها و سازه‌هایی پراهمیت دیگر نصب شده است. این شتاب نگارها عمدتا توسط مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن وزارت مسکن و شهرسازی نصب و قرائت میشوند.
سازمان انرژی اتمی ایران و چند موسسه دیگر نیز شتاب نگارهایی را در برخی نقاط مورد نظر نصب کرده‌اند. تحت پوشش قرار دادن یک ناحیه بطور کامل مستلزم نصب شبکه‌ای از شتاب نگارها در نقاط با شرایط زمین شناسی متفاوت است. این دستگاهها معمولا تا شعاع 50 کیلومتری مرکز یک زمین لرزه حساسیت خود را حفظ می‌کنند.
لرزه نما (Seismoscopes)
امروزه علاوه بر لرزه نگار و شتاب نگار ، دستگاههایی به نام لرزه نگاری نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. لرزه نماها برای بازسازی تاثیرهای حرکت زمین به روی سازه و بر حسب جابجایی در یک زمان معین و نه مقادیر مولفه‌های حرکت زمین ، طراحی شدهاند. لرزه نماها دستگاههایی به مراتب ارزانتر از شتاب نگار میباشند.
