تاریخچه لرزهشناسی

بر اساس گزارشی از «مقدمهای بر لرزهشناسی» توسط پیتر شیرِر، مطبوعات دانشگاه کمبریج و منابع USGS.

آیا میدانید که اطراف جهان...

• هر روز: حدود 50 زمینلرزه قوی به صورت محلی احساس میشود، چندین تا از این زمینلرزهها باعث ایجاد مسیرهای لرزهای در دور دست میشوند که میتواند با ابزارهای حساس در هر جایی اندازهگیری شوند.
• هر چند روز: یک زمینلرزه به شدت قوی اتفاق میافتد به حدی که به ساختمانها آسیب برساند.

لرزهشناسی مطالعه علمی امواج لرزهای ناشی از زمینلرزهها میباشد.

اهداف علمی و عملی لرزهشناسی:

• یادگیری در مورد ساختار زمین (مشاهده مستقیم اعماق زمین غیرممکن است) و فیزیک زمینلرزها.
• ایجاد محیط انسانی مهندسیساز و مطمئن.
• لرزهشناسی علمی نوپا است. تنها 150 سال قدمت دارد.
• پیش از شروع مطالعات علمی، نظرات پیرامون زمینلرزهها، عمدتاً بر مبنای افسانه و خرافات بودند.

اوایل قرن 18

• تئوری انتشار موج الاستیک در مواد جامد توسط Cauchy، Poisson، Stokes، Rayleigh و دیگران توسعه یافت. آنها امواج پیکری اولیه و ثانویه (امواج P و S) و امواج سطحی را توصیف کردند.

1857

• R.Mallet مهندس ایرلندی، به منظور مطالعه آسیب ناشی از زمینلرزه نزدیک Naples به ایتالیا سفر کرد. به طور کلی فعالیت او، به عنوان نخستین تلاش جدی در لرزهشناسی بصری تلقی میشود. نتایجش به شرح زیر است:
• امواج زمینلرزه از یک کانون مرکزی ساطع میشود.
• مکان زمینلرزهها میتواند توسط تصویرسازی امواجی که به سوی منبع برمیگردند، تعیین شود.
• مشاهدات باید از طریق مانتیور کردن زمینلرزهها ثابت شوند.

1875

• F.Cecchi نخستین سایزموگراف ثبت کننده زمانی را در ایتالیا ساخت.
• ابزارهایی با کیفیت بهتر توسط دانشمندان بریتیشی در ژاپن ایجاد شدند.
• این ابزارهای ابتدایی نامیرا هستند و از این رو پس از چند چرخه لرزهای غیردقیق عمل میکنند.

1897

• نخستین سایزموگراف در آمریکا شمالی در Lick Observatory نزدیک San Jose، Califoia نصب شد. این دستگاه بعدها زمینلرزه سال 1906 San Francisco را ثبت کرد.
• E.Wiechert نخستین سایزمومتر با میرایی گرانرو که قادر به رکورد مناسب در تمام مدت زمان لرزش زمین است را ارتقاء داد.

اوایل قرن 19

• B. B. Galitzen نخستین سایزموگراف الکترومغناطیسی را که در آن پاندول متحرک، ایجاد جریان الکتریکی در یک کویل میکرد را ارتقاء داد و همچنین ایستگاههای شبکهای لرزهای را در سرتاسر روسیه تأسیس کرفد.
• ثابت شد که طراحی جدید دقیقتر و قابل اعتمادتر نسبت به ابزارها و دستگاههای مکانیکی سابق است؛ همه سایزموگرافهای پیشرفته الکترومغناطیسی هستند.

1906

• H. F. Reid مهندس آمریکایی بر روی خطهای پیمایش گسل San Amderas که قبل و بعد از زمینلرزه سال 1906 San Francisco اندازهگیری شده، مطالعه میکند. او یک تئوری «واکنش الاستیکی» برای منشأ زمینلرزهها در جایی که انرژی الاستیکی تجمع یافته به طور ناگهانی توسط لغزش روی گسل آزاد میشود را پیشنهاد میکند.

1900-1910

• سایزموگرامهای زیادی بسیاری از زمینلرزهها در فواصل خیلی زیاد را ثبت میکنند.
• R. Oldham امواج P، S و سطحی را در رکوردهای زمینلرزهها تشخیص میدهد و به دلیل غیاب امواج پیکری مستقیم در فواصل مشخص، متوجه هسته مایع زمین میشود.
• A. Mohorovicic مرز سرعت بین پوسته و گوشته را (مرز موهو) تشخیص میدهد.

1914

• نخستین جدولهای گسترده زمان سفر توسط Zoppritz منتشر میشود.
• B. Gutenberg جدولهای زمان سفر که شامل فازهای هسته هستند را منتشر میکند (امواج لرزهای که داخل هسته نفوذ میکند یا از هسته منعکس میشود) و به طور دقیقی عمق هسته مایع (2900 متر) را تخمین میزند.

1920

• روشهای پیمایش لرزهای با استفاده از انفجارات و سایر منابع مصنوعی در ایالات متحده آمریکا برای اکتشاف نفت و سایر منابع کم عمق پوسته توسعه مییابد.
• روشهای کاهش نوفه انباشت مسیر و ارتعاشگرها در سالهای 1950 توسعه یافت.

1935

• C. Richter مقیاسی از بزرگی برای تشخیص اندازه زمینلرزهها در جنوب کالیفرنیا پیشنهاد میکند. مقیاس لگاریتمی ریشتر به راحتی امکان اندازهگیری گستره وسیعی از اندازههای زمینلرزه را میسر میکند.
• برای یک منطقه به خصوص، گستره مسافتی خاص، نوع موج و دوره تناوب خاص و ابزارهای خاصی مشخص شدند.
• کوچکترین زمینلرزه تقریباً بزرگی 3 دارد در حالیکه میزان بزرگی زمینلرزههای بزرگ حدود 8-9 است.

1936

• L. Lehma هسته درونی جامد زمین را کشف میکند.

1940

• H. Jeffries و K. Bullen آخرین نسخههای جدولهای سفر زمانی را برای بسیاری از فازهای لرزهای ایجاد میکنند. آنها به اندازهای دقیق هستند که هم اکنون نیز استفاده میشوند.

دهه 1950 تا دهه 1960- جنگ سرد

• آزمایشهای هستهای شوروی در اوایل 1950 مورد توجه شدید نیروی نظامی ایالات متحده آمریکا در آَشکارسازی و اندازهگیری انفجارات هستهای و سرمایه گذاری برای دولت و همچنین برنامههای آکادمیک لرزهشناسی طی جنگ سرد قرار گرفت.
• شبکه سایزموگراف استاندارد جهانی (WWSSN) با در نظر گرفتن سایزموگرافهایی که به خوبی در دوره تناوب کوتاه و بلند کالیبره میشوند، در سال 1961 تأسیس میشود. این مجموعه دادههای با کیفیت با بسیاری از خبرگان علم لرزهشناسی به شراکت گذاشته خواهد شد.

1966

• معایب اندازهگیریهای بزرگی سنتی به طور گستردهای مشخص میشوند: که اشباع، ناسازگاری میان مقیاسهای بزرگی و ... میباشد. K. Aki «لحظه لرزهای» را که مفهومی فیزیکی از محاسبه اندازه زمینلرزه دارد، معرفی میکند.

دهه 1960

• تعداد افزایش یافته ایستگاههای لرزهای که پس از سال 1900 ایجاد شده، امکان تعیین مکان زمینلرزههای بزرگ را به صورت روتین فراهم میکند و منجر به فهم این موضوع میشود که زمینلرزهها به صورت اتفاقی تعیین مکان نمیشوند ولی در کمربندهای باریکی تمرکز مییابند. اهمیت این مشاهده تا واگشت تکتونیک صفحهای دهه 1960 چشمگیر نبود. زمینلرزهها جایی که صفحههای پوسته از هم جدا میشوند (یعنی لبه میان اقیانوسی)، در زونهای فرورانش از بین میروند (مثل ژاپن) یا در مرزهای تبدیل روی هم میلغزند (مثل گسل سن آندراس) تولید میشوند.
• لرزهشناسان نشان میدهند که «مکانیسم محلی» زمینلرزههای بزرگی که ناشی از الگوهای فضایی انرژی ساطع شده هستند، با ایدههای تکتونیک صفحهای سازگار میباشند. این امر به تصحیح تئوری تکتونیک صفحهای کمک میکند.
• وقوع (نخستین بار توسط K. Wadati در سال 1928 بیان شد) زمینلرزههای عمیقی که در طول زونهای فرو رونده ارتعاشی در جایی که صفحههای پوستهای به زیر گوشته میروند نیز به تصحیح تئوری تکتونیک صفحهای کمک میکند.
• لرزهشناسان با استفاده از رکوردهای زمینلرزه بزرگ شیلی در سال 1960 به مطالعه نوسانهای آزاد زمین میپردازند. مطالعات حالتهای نرمال که توسط زمینلرزههای بزرگ تحریک شدهاند، محدودیتهای جدید و قدرتمندی را در مورد ساختار داخلی زمین ایجاد میکند.
• عملکرد رایانهها برای ایجاد مجموعه دادهها و مسائل بزرگتر از دهه 1960 شروع میشود:

1. مکانهای روتین زمینلرزه.

2. مسائل معکوس.

3. سایزموگرامهای تئوری.

4. طیف منبع و مقیاسبندی، توزیع لغزش در گسل.

5. حالتهای نرمال.

6. تصویر برداری پوستهای با استفاده از منابع مصنوعی.

دهه 1970

• نخستین سایزموگرافهای دیجیتال جهانی نصب شدند.
• نخستین سایزموگرافهای دیجیتال سیار برای مطالعات خاص استفاده شدند.
• پروندههای متمرکزی از دادههای لرزهای دیجیتال ایجاد شدند.

مهندسی زلزله و لرزهشناسی

زمینلرزههای مخرب سال 1933 و 1971در جنوب کالیفرنیا منجر به ایجاد و بهبود عناصر لرزهای در کدهای مؤثر در USA شد. شبکه سایزموگرافهای «جنبش نیرومند»تشکیل شدند و توسعه یافتند. علیرغم سایزموگرافهای مرسوم که برای حداکثر حساسیت تعبیه شده بودند، دستگاههای جنبش نیرومندمیتوانستند لرزشهای شدید و نزدیک به زمینلرزههای مخرب را بدون اشباعشدگی ثبت کنند.

منبع: http://www.scsn.org

برچسبها: تاریخچه لرزه شناسی, مهندسی زلزله, شبکه سایزموگرام, زمینلرزه های مخرب, امواج لرزه ای ژئوفیزیک

ادامه مطلب ...

Exploration Geophysics...