عمق زلزله، فاصله عمودی محل رخ دادن زلزله در اعماق زمین تا سطح زمین است. به عبارت دیگر، فاصله بین کانون زلزله (منشأ زمین‌لرزه در اعماق) تا رومرکز (منشأ زمین‌لرزه در سطح)، به عنوان عمق زلزله در نظر گرفته می‌شود. عمق زلزله، بر روی بزرگی و قدرت تخریب آن تاثیر می‌گذارد. از این‌رو، این کمیت همواره مورد مطالعه زمین‌شناسان و مهندسان زلزله قرار می‌گیرد. در این مقاله، به تعریف عمق زلزله و مقایسه آن با مفاهیم دیگر مهندسی زلزله از قبیل کانون و رومرکز می‌پردازیم. علاوه بر این، نحوه محاسبه عمق و تاثیر آن بر روی شدت زمین‌لرزه را نیز مورد بررسی قرار می‌دهیم.

زلزله یا زمین لرزه چیست ؟

زلزله یا «زمین‌لرزه» (Earthquake)، جابجایی ناگهانی پوسته زمین است. این جابجایی ناگهانی، ارتعاش و لرزش سطح زمین را به همراه دارد. در برخی از مواقع، لرزش‌های ناشی از زلزله، توسط انسان‌ها حس نمی‌شوند. در مواقع دیگر، علاوه بر محسوس بودن این لرزش‌ها توسط انسان‌ها، سازه‌ها نیز تحت تاثیر منفی (شکست یا تخریب) قرار می‌گیرد.

تصویر متحرک لرزش زمین

عوامل مختلفی بر روی رخ دادن زمین‌لرزه تاثیرگذار هستند. تجمع انرژی در اعماق زمین و رهاسازی ناگهانی این انرژی، باعث ایجاد امواج ارتعاشی و گسترش آن‌ها درون سنگ و خاک می‌شود. برخورد امواج ارتعاشی به سطح زمین، لرزش سازه‌ها و احتمال تخریب آن‌ها را به همراه دارد.

مطلب پیشنهادی:
زلزله چیست و چگونه به وجود می آید؟‌ — هر آنچه باید درباره زمین لرزه بدانید
شروع مطالعه

انواع زلزله منشا کدام هستند ؟

معیارهای مختلفی برای دسته‌بندی زلزله‌ها وجود دارد. منشأ رخ دادن زلزله، یکی از مهم‌ترین این معیارها است. از انواع زلزله بر اساس منشا می‌توان به زلزله‌های آتشفشانی، تکتونیکی، انفجاری، فروریختی و القایی اشاره کرد. زلزله تکتونیکی، رایج‌ترین نوع زلزله است. صفحات شکستگی پوسته زمین یا همان گسل‌ها بر روی یکدیگر می‌لغزند. در صورت وجود نیروی اصطکاکی زیاد، این صفحات مانع از حرکت یکدیگر می‌شوند.

اجزای گسل
اجزای زلزله تکتونیکی

نیروی اصطکاکی، تجمع تنش‌ها در محل گیر کردن صفحات گسل را به همراه دارد. زمانی که میزان تنش‌های متمرکز از یک مقدار مشخص عبور کند، گسل هیچ چاره‌ای به جز حرکت ناگهانی (دقیقا مانند بشکن زدن) ندارد. این حرکت ناگهانی، باعث آزادسازی انرژی به شکل امواج، انتشار امواج درون زمین و لرزش سطح پوسته می‌شود. به محل آزادسازی انرژی یا منشا زلزله، «کانون زلزله» (Hypocenter) می‌گویند. کانون زلزله، همان پارامتری است که عمق زلزله را تعیین می‌کند.

مطلب پیشنهادی:
گسل چیست ؟ — انواع و ویژگی ها — به زبان ساده
شروع مطالعه

عمق زمین لرزه چیست ؟

به کمترین فاصله نقطه کانونی زلزله (منشا زمین‌لرزه) تا سطح زمین، عمق زلزله یا عمق زمین لرزه می‌گویند. عمق زلزله، تاثیر بسزایی بر روی قدرت تخریب این پدیده دارد. علاوه بر این، مطالعه رفتار زمین‌لرزه‌ها با استفاده از عمق و پارامترهای مرتبط با آن صورت می‌گیرد.

رابطه عمق زلزله با کانون زلزله چیست ؟

کانون زلزله، محل رخ دادن زلزله است. این محل با عنوان‌های دیگری نظیر مرکز زلزله، کانون زمین‌لرزه، «کانون لرزه‌ای» (Seismic Focus) یا «هیپوسنتر» (Hypocenter) نیز شناخته می‌شود. تجمع انرژی و آزادسازی آن به صورت امواج لرزه‌ای، از این نقطه صورت می‌گیرد. عمق زلزله، با توجه به موقعیت کانون سنجیده می‌شود. از این‌رو به آن، «عمق کانونی زلزله» نیز می‌گویند.

رابطه عمق زلزله با کانون

فاصله کانون زلزله تا سطح زمین، همان عمق زلزله است. روش دقیقی برای محاسبه موقعیت کانونی زلزله وجود ندارد. از این‌رو، عمق زلزله نیز همواره به صورت تقریبی بیان می‌شود. به طور مثال، بر اساس داده‌های لرزه‌نگاری، محل قرارگیری کانون زلزله سرپل ذهاب، در عمق 12 تا 16 کیلومتری از سطح زمین قرار داشت. به عبارت دیگر، عمق این زلزله، بین 12 تا 16 کیلومتر تخمین زده شد. تخمین عمق زلزله با پارامتر دیگری به نام رومرکز صورت می‌گیرد.

مطلب پیشنهادی:
کانون زلزله چیست و کجاست؟ – مرکز زمین لرزه به زبان ساده
شروع مطالعه

رابطه عمق زلزله با رومرکز چیست ؟

رومرکز یا «اپی‌سنتر» (Epicenter)، تصویر کانون زلزله بر روی سطح زمین است. اگر از محل قرارگیری کانون زلزله، یک خط فرضی قائم رسم کنیم، محل برخورد این خط با سطح زمین، رومرکز زلزله خواهد بود. اندازه این خط از کانون (مرکز) تا رومرکز، عمق زلزله می‌گویند.

رومرکز زلزله چیست

محل قرارگیری رومرکز، به عنوان معیاری برای اندازه‌گیری عمق زلزله مورد استفاده قرار می‌گیرد. سرعت امواج لرزه‌ای، بر اساس فاصله رومرکز تا ایستگاه‌های لرزه‌نگاری محاسبه می‌شود. در بخش‌های بعدی، اصول محاسبه عمق زلزله با کمک رومرکز را توضیح می‌دهیم.

انواع زمین لرزه بر اساس عمق چه هستند ؟

انواع زمین‌لرزه بر اساس عمق به سه دسته اصلی زمین‌لرزه‌های کم‌عمق، زلزله‌های متوسط و زلزله‌های عمیق تقسیم می‌شوند. در ادامه، به معرفی ویژگی‌های هر یک از این زلزله‌ها می‌پردازیم.

زلزله کم عمق چیست ؟

به زلزله‌هایی که کانون آن‌ها در عمق کمتر از 60 تا 70 کیلومتری سطح زمین قرار داشته باشد، زلزله کم‌عمق می‌گویند. درصد بسیار زیادی از زلزله‌ها، کم‌عمق هستند. اغلب نقاط کره زمین، هر چند وقت یکبار، این نوع زمین‌لرزه را تجربه می‌کنند. البته، به دلیل دشواری ثبت داده‌های مربوط به زلزله‌های کوچک (با شدت پایین)، نقشه توزیع زلزله‌های کم‌عمق و شدید در نقاط مختلف زمین، کامل‌تر از نقشه توزیع زلزله‌های کم‌عمق و خفیف است.

نزدیکی به سطح زمین، باعث کاهش هدررفت انرژی امواج ارتعاشی ناشی از زلزله‌های کم‌عمق در مسیر حرکت‌شان می‌شود. از این‌رو، خطر این نوع زمین‌لرزه جدی‌تر از دیگر انواع زمین‌لرزه است.

زلزله با عمق متوسط چیست ؟

به زلزله‌هایی که کانون آن‌ها در عمق بین 70 تا 300 کیلومتری سطح زمین قرار داشته باشد، زلزله متوسط می‌گویند. هر چه عمق کانون زلزله بیشتر می‌شود، احتمال رخ دادن آن کاهش می‌یابد. سنگ‌ها در اعماق متوسط، خاصیت شکنندگی خود را کم‌کم از دست می‌دهند. در این اعماق، سنگ‌ها شکل‌پذیری بیشتری دارند. از این‌رو، احتمال شکست ناگهانی آن‌ها بسیار کمتر از سنگ‌های کم‌عمق است.

زلزله عمیق چیست ؟

به زلزله‌هایی که کانون آن‌ها در عمق بیشتر از 300 کیلومتری سطح زمین قرار داشته باشد، زلزله عمیق می‌گویند. این نوع زمین‌لرزه‌ها، معمولا مطابق در نواحی موسوم به «منطقه بنیوف» (Benioff Zone) رخ می‌دهد. این منطقه، بیانگر وجود دال‌های فرورانش صفحه اقیانوسی به زیر صفحه قاره‌ای است. با عبور از عمق متوسط زمین، توزیع زلزله‌ها، تقریبا یکنواخت می‌شود.

عمق زلزله های عمیق و کم عمق

به طور کلی، 12 درصد از کل انرژی آزاد شده ناشی از زمین‌لرزه‌ها، مربوط به زلزله‌های دارای عمق متوسط است. حدود 3 درصد از کل انرژی زمین‌لرزه‌ها نیز مربوط به زلزله‌های عمیق می‌شود. از این‌رو، زلزله‌های متوسط و عمیق، سهم کمتری از تخریب‌های ناشی از زمین‌لرزه بر روی سطح زمین را به خود اختصاص می‌دهند.

در رابطه با مباحث تئوری و نرم‌افزاری مهندسی زلزله، فرادرس، مجموعه‌ای از فیلم‌های آموزشی جامع و کاربردی را تهیه کرده است که می‌توانند در یادگیری تخصصی این مبحث به شما کمک کنند. لینک مشاهده این فیلم‌ها در ادامه آورده شده است.

تاثیر عمق زلزله بر روی شدت زلزله چیست ؟

شدت و عمق زمین‌لرزه، دو ویژگی اصلی و مهم این پدیده هستند. این ویژگی‌ها، به منظور درک رفتار صفحات تکتونیکی و خطرات زلزله مورد مطالعه قرار می‌گیرند. به طور کلی، عمق زلزله با قدرت آن رابطه عکس دارد. به عبارت دیگر، هرچه عمق زلزله کمتر باشد، شدت تخریب آن بیشتر است.

معرفی مجموعه فیلم های آموزش مهندسی زلزله

آموزش مهندسی زلزله

مهندسی زلزله، یکی از گرایش‌های رشته مهندسی عمران است که به بررسی اثرات زلزله بر روی سازه‌های مهندس می‌پردازد. مهندسان زلزله، به تحلیل رفتار سازه‌ها در برابر بارهای لرزه‌ای و طراحی ایمن سازه‌ها برای به حداقل رساندن اثرات مخرب بارهای لرزه‌ای می‌پردازند. زلزله، یکی از عوامل اصلی تخریب سازه‌ها و از دست رفتن جان انسان‌ها در کشورهای لرزه‌خیز مانند ایران است. از این‌رو، توجه به الزامات طراحی لرزه‌ای ساختمان‌ها، اهمیت بسیار زیادی دارد. فرادرس، به منظور رفع نیازهای آموزشی دانشجویان و فارغ‌التحصیلان رشته‌های مرتبط با مهندسی سازه و زلزله، مجموعه‌ای از فیلم‌های آموزشی جامع و کاربردی را در این زمینه تهیه کرده است.

عمق زلزله چگونه محاسبه می شود ؟

محاسبه محل تقریبی کانون و عمق زلزله، با توجه به سرعت امواج لرزه‌ای انجام می‌‌گیرد. انرژی متمرکز در اعماق زمین، به صورت امواج طولی و عرضی، از کانون زلزله در تمام جهت‌ها انتشار می‌یابد. هسته بیرونی کره زمین، امواج طولی یا فشاری (امواج P) را منعکس و امواج عرضی یا برشی (امواج S) را جذب می‌کند. به این ترتیب، منطقه‌ای با عنوان «منطقه سایه لرزه‌ای» (Seismic Shadow Zone) بر روی سطح زمین ایجاد می‌شود. در این منطقه، امکان تشخیص مستقیم امواج طولی و یا عرضی وجود ندارد. تصویر زیر، نمونه‌ای از یک منطقه سایه لرزه‌ای را نمایش می‌دهد.

منطقه سایه لرزه ای و عمق زلزله

در خارج از منطقه سایه، امکان تشخیص امواج لرزه‌ای با استفاده دستگاه‌های لرزه‌نگاروجود خواهد داشت. البته، به دلیل اختلاف سرعت و مسیر طی شده، زمان دریافت این امواج با یکدیگر متفاوت خواهد بود. با اندازه‌گیری اختلاف زمانی دریافت امواج و تعیین فاصله آن‌ها از روی نمودارهای مسیر-زمان، امکان محاسبه فاصله لرزه‌نگار تا رومرکز (محل قرارگیری رومرکز) فراهم می‌شود. به این فاصله، «فاصله رومرکزی» (Epicentral Distance) می‌گویند.

فاصله رومرکزی، معمولا بر حسب درجه اندازه‌گیری و با حرف Δ نمایش داده می‌شوند. محاسبه این فاصله، توسط داده‌های حداقل سه ایستگاه لرزه‌نگاری و با استفاده از روش مثلث‌بندی انجام می‌گیرد. فاصله رومرکزی، در تعیین شدت زلزله نیز کاربرد دارد. پس از تعیین فاصله رومرکزی و سرعت امواج (با استفاده از اختلاف زمانی دریافت آن‌ها)، امکان محاسبه عمق زلزله با استفاده از فرمول زیر فراهم می‌شود:

$$
\Delta { x } = \Delta { t } \frac { V _ { S } V _ { P } } { V _ { P } - V _ { S } }
$$

  • Δx: عمق کانونی زلزله
  • Δt: اختلاف زمان دریافت موج P و S
  • VP: سرعت موج P
  • VS: سرعت موج S

اغلب زلزله‌ها در عمق حدود 10 کیلومتری از سطح زمین رخ می‌دهند. به همین دلیل، در صورت نبود داده‌های کافی برای انجام محاسبات با خطای کمتر، عمق زلزله‌های نزدیک به سطح، برابر با 10 کیلومتر در نظر گرفته می‌شود. با این وجود، به خاطر داشته باشید که عمق هیچ زلزله عمیقی را نباید کمتر از نزدیک‌ترین ایستگاه لرزه‌نگاری تا رومرکز در نظر گرفت.

سوالات مرتبط با عمق زلزله

در این بخش، به برخی از سوالات پرتکرار در رابطه عمق زلزله طور خلاصه پاسخ می‌دهیم.

عمق کانونی زلزله چیست ؟

عمق کانونی زلزله، فاصله کانون زلزله تا سطح زمین است.

تقسیم بندی زلزله بر اساس عمق چیست ؟

زمین‌لرزه‌ها، بر اساس عمق به سه دسته کم‌عمق، دارای عمق متوسط و عمیق تقسیم می‌شوند.

عمق زلزله بر روی شدت آن چه تاثیری دارد ؟

هر چه عمق زلزله بیشتر باشد، شدت زلزله کمتر می‌شود. بنابراین، عمق زمین لرزه بر روی شدت آن، تاثیر عکس دارد.

زلزله عمیق در کجا رخ می دهد ؟

زمین‌لرزه‌های عمیق، در مرز صفحات اقیانوسی رخ می‌دهد.

عمق زلزله بم چقدر است ؟

عمق زلزله بم در حدود 5 تا 9 کیلومتر است.

زلزله با عمق منفی چیست ؟

محاسبه عمق زلزله، همواره با خطا همراه است. به دلیل بیان عمق زلزله در بازه 1± تا 2±، امکان بیان عمق زلزله‌های نزدیک به سطح با مقدار منفی وجود دارد.

میانگین عمق زلزله های کم عمق چقدر است ؟

زلزله‌های نزدیک به سطح زمین معمولا در عمق حدود 10 کیلومتر رخ می‌دهند. بنابراین، این عمق، به عنوان میانگین عمق این زلزله‌ها در نظر گرفته می‌شود.

اگر این مطلب برای شما مفید بوده است، آموزش‌ها و مطالب زیر نیز به شما پیشنهاد می‌شوند:

بر اساس رای ۱۵ نفر
آیا این مطلب برای شما مفید بود؟
شما قبلا رای داده‌اید!
اگر بازخوردی درباره این مطلب دارید یا پرسشی دارید که بدون پاسخ مانده است، آن را از طریق بخش نظرات مطرح کنید.

«حسین زبرجدی دانا»، کارشناس ارشد مهندسی استخراج معدن است. فعالیت‌های علمی او در زمینه تحلیل عددی سازه‌های مهندسی بوده و در حال حاضر آموزش‌های مهندسی عمران، معدن و ژئوتکنیک مجله فرادرس را می‌نویسد.