روش هاى اندازه گيرى جابه جايى پوسته زمين

روش هاى اندازه گيرى جابه جايى پوسته زمين پوسته بى قرار زمين اكسل بوجانوفسكى ترجمه: على عبدالمحمدى زمين لرزه ها قادرند مناطقى روى سطح زمين را تا فاصله اى بيش از ۲۰۰ كيلومتر دورتر از مراكز وقوع زلزله تحت تاثير قرار دهند. تا اين اواخر، جابه جايى واقعى پوسته زمين (Crust) فقط از طريق تخمين و حدس قابل محاسبه بود. امروزه اما ظهور يك فناورى جديد باعث شده است تا محققان با دقت بسيار خوبى به آثار واقعى ارتعاشات مخرب اشاره كنند.خطوط كج و معوجى كه بر روى توپ هاى كاغذى يك دستگاه لرزه نگار (Seismograph) حك مى شوند به سختى كار ثبت دقيق زمين لرزه ها را انجام مى دهند. حتى بروز فقط يك انحراف چند ميليمترى رو به بالا در خطوط ثبت شده بر روى اين توپ ها نمايانگر آزادى مقادير غيرقابل تصورى انرژى در اعماق زمين خواهد بود. اين انرژى نيز به نوبه خود بر اثر گردش امواج ارتعاشى در داخل حجم هاى باورنكردنى از صخره هاى پوسته زمين و فشار آنها به يك سمت آزاد مى شود كه در عرض فقط چند ثانيه قادر خواهد بود تا كف اقيانوس را تا چندين متر بالا بياورد.با اين حال، هنوز اين خطوط كج و معوج ناخوانا هستند كه زلزله شناسان براى تعيين قدرت يك زمين لرزه به آن تكيه مى كنند. با مقايسه منحنى هاى ترسيم شده توسط دستگاه هاى لرزه نگار كه از تعدادى حسگر متفاوت استفاده مى كنند، محققان همچنين قادر خواهند بود تا جهت حركت ميليون ها تن سنگ را در اعماق زمين تعيين كنند. اما چنين اندازه گيرى هايى فاقد دقت لازم هستند. تصوير روشنى از ميزان جابه جايى سنگ ها در اعماق زمين وجود ندارد و اين سئوالى است كه دهه هاى متوالى اذهان زلزله شناسان را به خود مشغول داشته است.•خلق يك شيوه جديد و موثربا اين حال اكنون به نظر مى رسد كه محدوديت قبلى يا به عبارتى همان «فقدان دقت كافى در سنجش ميزان تأثيرات زلزله» تا حد قابل توجهى برطرف شده باشد؛ «شين ايچى ميازاكى» از دانشگاه توكيو (ژاپن) و «كريستين لارسون» از دانشگاه كلرادو (آمريكا) به عنوان دو زلزله شناس معروف بين المللى اخيراً توانسته اند به پيشرفت چشمگيرى در اين زمينه نائل آيند. آنها با تمركز كردن بر روى يك زمين لرزه شديد كه ۲۵ سپتامبر ۲۰۰۳ ساحل شمالى ژاپن را لرزاند قادر به خلق يك انيميشن رايانه اى گشته اند كه ميزان جابه جايى زمين را با دقت غيرقابل باورى با يك حاشيه خطاى فقط ۵/۴ ميليمترى تعيين مى كند. آنها اين كار را با استفاده از يك سيستم راهبرى ماهواره اى انجام دادند كه پيشتر براى اندازه گيرى هاى زمان واقعى لازم جهت تجزيه و تحليل آثار زمين لرزه غيرقابل اعتماد تشخيص داده شده بود. اين سيستم كه از آن به عنوان «سيستم رديابى ماهواره اى GPI» ياد مى شود، در واقع، هماورد ژاپنى «سيستم رديابى جهانى آمريكا» ( GPS) محسوب مى شود. فيلم انيميشنى تهيه شده توسط اين دو محقق است كه با بهره گيرى از اطلاعات حاصل از ۱۲۰۰ ايستگاه GPI در سراسر ژاپن و سه هزار ايستگاه سنجش زمين لرزه ميسر گرديده اين امكان را فراهم ساخته است كه دقيق ترين نگاه به ابعاد وجودى يك زلزله از بدو پيدايش اين علم تاكنون صورت تحقق به خود بگيرد.زمين لرزه اى كه «ميازاكى» و «لارسون» براى انجام تحقيقات خويش بر روى آن تمركز كردند در فاصله ۸۰ كيلومترى از ساحل شبه جزيره هوكايدو آغاز شد: در يك پلك به هم زدن، تنش ايجاد شده بين دو صفحه در عمق ۲۵ كيلومترى سطح زمين باعث شد تا انرژى بسيار عظيمى در حدود ۸۰ هزار برابر انرژى حاصل از فرو ريخته شدن بمب اتمى بر فراز هيروشيما آزاد شود. اين ارتعاش از بزرگى ۱/۸ ريشتر برخوردار بود و مستقيماً بر فراز مركز وقوع آن مقادير بسيار فراوانى سنگ با سرعت ۲۵ سانتيمتر بر ثانيه به اندازه بيش از يك متر جابه جا شدند.اما همانطورى كه اين دو محقق در ژورنال Geophysical Research Letters نگاشته اند، بيشترين جابه جايى ها در نقاطى دورتر از مركز وقوع زمين لرزه نمايان مى شوند. در فيلم انيميشنى تهيه شده توسط ايشان نيز كاملاً مشهود است كه بيشترين جابه جايى هاى ناشى از زمين لرزه سپتامبر ۲۰۰۳ در سواحل شمالى ژاپن در فاصله ۵۰ كيلومترى از مركز اتفاق افتاده است: ميليون ها تن سنگ در داخل پوسته زمين با سرعت يك متر بر ثانيه به اندازه تقريبى نه متر جابه جا شدند.•ثبت جابه جايى سنگ ها در فاصله ۲۰۰ كيلومترىحتى در فاصله ۱۰۰ كيلومترى شمال غربى مركز وقوع آن زمين لرزه نيز سنگ هاى سطحى به اندازه دو متر كامل جابه جا شدند. در واقع، مساحت ناحيه اى كه تحت تاثير تبعات آن ارتعاش قرار گرفتند حيرت آور است: دايره فرضى احاطه كننده مناطقى كه پديده جابه جايى زمين در آنها اتفاق افتاد وسعتى به اندازه تقريبى ايالت نيوجرسى آمريكا را در بر مى گيرد. دستگاه هاى پيشرفته GPI حتى موفق به ثبت اين قبيل جابه جايى ها در فاصله ۲۰۰ كيلومترى از مركز وقوع آن زمين لرزه شدند.با اين حال، شگفت انگيزترين نتيجه اى كه در پرتو انجام تحقيقات مورد اشاره حاصل شد اين بود كه پس لرزه هاى حادث شده در سنگ هاى مدفون در اعماق زمين تقريباً به بروز هيچ جابه جايى بيشترى روى لايه هاى سطحى زمين نينجاميدند. در پى وقوع ارتعاش اصلى در شبه جزيره هوكايدو تعدادى پس لرزه كه بزرگى يكى از آنها به ۱/۷ ريشتر بالغ گرديد منطقه واقع در دقيقاً جنوب غربى مركز اصلى زمين لرزه را لرزاند. با اين حال، به طور شگفت انگيزى، پوسته زمين بدون هر گونه جابه جايى يا تكانى ثابت باقى ماند. نتيجه اى كه «ميازاكى» و «لارسون» از مشاهدات خويش استخراج كردند قائل به اين معنا بود كه «بيشترين تنش در سطح زمين بايد توسط نخستين ارتعاش ايجاد شده باشد».•دقت اندازه گيرى اعجاب انگيزمقايسه بين داده هاى حاصل از ابزارهاى پيشرفته GPI و دستگاه هاى قديمى لرزه نگارى نشان مى دهد كه فناورى جديد (GPI) بسيار دقيق تر عمل مى كند. به عنوان مثال، در منطقه اى كه بيشترين جابه جايى ها بر اثر وقوع زمين لرزه هوكايدو اتفاق افتاده بود، دستگاه هاى لرزه نگارى سنتى وقوع جابه جايى هاى حاصله در پوسته زمين را ۲۰ كيلومتر دورتر از آنچه سيستم GPI ثبت كرده بود ثبت كرده بودند. «لارسون» در اين باره مى گويد: «ما نشان داده ايم كه با در اختيار داشتن شبكه اى از ابزارهاى راهبرى دريايى مى توان در آينده براى تخمين دقيق ميزان جابه جايى هاى سطح زمين در پى بروز زمين لرزه ها اقدام كرد.»تا اين اواخر، دستاوردهاى اين تيم تحقيقاتى اصلاً جدى گرفته نمى شدند، زيرا به عنوان مثال ابزارهاى GPI و GPS به حد كافى تكامل نيافته بودند تا بتوانند جابه جايى هاى كوچك زمين را بر اثر وقوع زمين لرزه هاى مختلف اندازه بگيرند. در واقع، سيستم هاى راهبرى ماهواره اى فقط توسط زمين شناسان براى اندازه گيرى ميزان جابه جايى صفحات قاره اى (Continental Plates) در طول زمان مورد استفاده قرار مى گرفت و اين امكان را به دانشمندان مى داد كه تعيين كنند قاره ها چند سانتيمتر در سال جابه جا مى شوند.اما اكنون فناورى ماهواره اى ياد شده قرار است در آينده نه چندان دور براى اندازه گيرى ميزان جابه جايى هاى فورى زمين بر اثر وقوع زلزله ها مورد استفاده قرار گيرد. «بنياد ملى دانش» در ايالات متحده آمريكا توجه لازم را به اين قضيه مبذول داشته است. اين موسسه هم اكنون مشغول برنامه ريزى جهت نصب هزار ايستگاه GPS در سواحل زلزله خيز غربى است.

Spiegel Online, Jan. 2005 روزنامه شرق 17/12/83