دانشمندان دانشگاه پوتسدام آلمان کشف کردند؛

زلزله به رشد درختان کمک می کند

در یک مطالعه جدید، دانشمندان پیامد غافلگیرکننده‌ای از زمین‌لرزه‌ها را کشف کردند، پیامدهایی که پس از محو شدن پس‌لرزه‌ها باقی می‌ماند، افزایش قابل‌توجه در رشد درختان، که به دلیل تغییرات زمین‌لرزه‌ای در دسترسی به آب‌های زیرزمینی ایجاد می‌شود.

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری؛ زلزله هر گونه لرزش ناگهانی زمین ناشی از عبور امواج لرزه‌ای از میان سنگ‌های زمین است. امواج لرزه‌ای یا زلزله هنگامی تولید می‌شوند که شکلی از انرژی ذخیره شده در پوسته زمین به طور ناگهانی آزاد شود. معمولاً وقتی توده‌های سنگی که در حال فشار بر روی یکدیگر هستند می‌شکنند و لغزش می‌کنند، زمین لرزه رخ می‌دهد.

زلزله چگونه به وجود می‌آید؟

بر اساس مطاللب منتشر شده در مجله اینترنتی فرادرس؛ زمین لرزه‌ها اغلب در امتداد گسل‌های زمین شناسی، مناطق باریکی که توده‌های سنگ ارتباط بیشتری با یکدیگر دارند، رخ می‌دهند. خطوط اصلی گسل‌های جهان در حاشیه صفحات تکتونیکی عظیمی واقع شده که پوسته زمین را تشکیل می‌دهند. در مورد زمین لرزه‌ها تا ظهور علم زلزله شناسی در آغاز قرن 20 اطلاعات کمی در دست بود. این علم که شامل مطالعه علمی تمام جنبه‌های زلزله است به پرسش‌های دیرینه در مورد چرایی و چگونگی زلزله‌ها پاسخ می‌دهد.

سالانه حدود 50,000 زمین لرزه بزرگ و ویرانگر در کل کره زمین رخ می‌دهد. از این تعداد زلزله‌های سالانه حدوداً ۱۰۰ زلزله در سال اگر مرکزشان نزدیک به مناطق مسکونی باشد، خسارات قابل توجهی ایجاد می‌کنند. زمین لرزه‌های بسیار بزرگ، با خسارات بسیار زیاد به طور متوسط حدود یک بار در سال رخ می‌دهند. قرن‌های طولانی است که این زمین لرزه‌ها مسئولیت جان باختن انسان‌های زیاد و خسارات جبران ناپذیری در مکان‌های مختلف را بر عهده دارند.

علل ایجاد زمین لرزه ها چیست؟

زمین لرزه‌های مهم زمین عمدتاً در کمربندهای منطبق بر لبه‌های کناری صفحات تکتونیکی رخ می‌دهند. این موضوع مدت‌ها است که از کاتالوگ‌ها و نقشه‌های اولیه زمین لرزه‌هایی که حس شده‌اند و حتی در نقشه‌های لرزه نگاری امروزی که مکان کانونی زلزله‌ها را نشان می‌دهند به دست می‌آید. مهمترین کمربند زلزله کمربند اقیانوس آرام است که بسیاری از مناطق ساحلی پرجمعیت اطراف اقیانوس آرام مانند نیوزیلند، گینه نو، ژاپن، جزایر آلئوتی، آلاسکا و سواحل غربی شمال و جنوب آمریکا را تحت تاثیر قرار می‌دهد. تخمین زده می‌شود که در حال حاضر 80 درصد از انرژی موجود در زمین لرزه‌ها از نقاطی تامین می‌شود که مرکز آن‌ها بر روی همین کمربند است. فعالیت لرزه‌ای به هیچ وجه در تمام کمربند یکنواخت نیست و در نقاط مختلف شعبه‌های مختلفی از فعالیت وجود دارد. از آنجا که بسیاری از نقاط کمربند اقیانوس آرام با فعالیت آتشفشانی همراه است این کمربند در بین مردم به نام حلقه آتش اقیانوس آرام نیز معروف است.

کمربند معروف دوم، کمربند آلپید است که از منطقه مدیترانه به شرق از طریق آسیا و به کمربند اقاینوس آرام در شرق هند می‌پیوندد. انرژی آزاد شده در زلزله‌ها از سمت این کمربند حدود 15 درصد از کل انرژی آزاد شده از زلزله‌ها در جهان است. کمربندهای قابل توجه دیگری از نظر فعالیت لرزه‌ای به طور عمده در امتداد لبه‌های اقیانوسی از جمله در اقیانوس قطب شمال، اقیانوس اطلس، غرب اقیانوس هند و در امتداد دره‌های عمیق آفریقای شرقی قرار دارند.

در شکل زیر نقشه پراکندگی زلزله ها نشان داده شده است. این داده ها برای زلزله های بیشتر از 5 ریشتر است.

زمین لرزه‌های ناشی از نیروهای طبیعی چگونه است؟

زمین لرزه‌ها ناشی از آزاد شدن ناگهانی انرژی در برخی مناطق محدود شده توسط سنگ‌های زمین هستند. این انرژی می‌تواند توسط کشش الاستیک، گرانش، واکنش‌های شیمیایی یا حتی حرکت اجسام عظیم آزاد شود. از بین همه دلایل گفته شده کشش الاستیک مهمترین دلیل ایجاد زمین لرزه است، زیرا این شکل از انرژی تنها نوعی است که می‌تواند به مقدار کافی در زمین ذخیره شود و اختلالات عمده‌ای ایجاد کند. به زمین لرزه‌های ناشی از این نوع از آزادسازی انرژی، زلزله تکتونیک گفته می‌شود. زمین لرزه‌های تکتونیکی توسط نظریه بازگشت الاستیک توضیح داده می‌شود که زمین شناس آمریکایی هری فیلدینگ رید، پس از گسیختگی گسل سان آندریاس در سال 1906 و تولید زمین لرزه بزرگ سانفرانسیسکو مطرح کرد.

بر اساس این نظریه، زلزله تکتونیکی زمانی رخ می‌دهد که کشش در توده‌های سنگ تا جایی متراکم شود که از تنش‌های ناشی از مقاومت سنگ‌ها بیشتر شود و شکستگی ناگهانی رخ دهد. این شکستگی‌ها به سرعت از طریق سنگ‌ها گسترش می‌یابند و معمولاً در همان جهت ادامه دارند. با این حال گاهی کیلومترها در امتداد یک منطقه محلی به صورت ضعیف پیشروی می‌کنند. به عنوان مثال در سال 1906 گسل سان آندریاس در امتداد صفحه‌ای به طول 430 کیلومتر (270 مایل) امتداد یافت. در امتداد این خط و شکست، زمین تقریباً 6 متر (20 فوت) به صورت افقی جابه‌جا شد. با پیشرفت گسل در امتداد زمین یا افزایش گسل، توده‌های سنگ در جهت مخالف حرکت می‌کنند و می‌غلتند، بنابراین به موقعیتی می‌رسند که فشار کمتری وجود دارد و در آن حالت مستقر می‌شوند.

در هر نقطه ممکن است این حرکت نه یک بار بلکه چندباره و در دوره‌های زمانی نامنظم ایجاد شود. کندی انتشار گسل و شروع مجدد ناگهانی باعث ایجاد ارتعاشاتی می‌شود که به صورت امواج لرزه‌ای منتشر و حس می‌شود. چنین خصوصیات نامنظمی از انتشار گسل اکنون از نظر فیزیکی و ریاضی در مدل سازی‌های مربوط به زلزله گنجانده شده است. ناهمواری‌ها در امتداد یک گسل به عنوان ناهنجاری شناخته می‌شوند و گفته می‌شود در مکان‌هایی که انتشار و حرکت گسل کند یا متوقف می‌شود یک مانع وجود دارد. گسیختگی گسل از کانون زلزله آغاز می‌شود، نقطه‌ای که در بسیاری از موارد نزدیک به ۵ تا ۱۵ کیلومتر زیر سطح زمین است. گسیختگی در یک یا هر دو جهت بر روی صفحه گسل انتشار می‌یابد تا اینکه توسط یک مانع متوقف یا کند شود. گاهی اوقات گسیختگی گسل توسط مانع متوقف می‌شود اما گسل در سمت دیگر مجدداً شروع به گسترش می‌کند. در مواقع دیگر نیروهای موجود در سنگ‌ها موانع گسل را می‌شکنند و گسیختگی گسل ادامه پیدا می‌کند.

زمین لرزه‌ها بسته به نوع لغزش گسل که باعث زلزله شده است دارای خصوصیات مختلفی هستند، این موضوع را در شکل زیر نیز می‌توانید ببینید.

مدل معمول گسل‌، گسل امتداد لغز است که در این گسل‌ها جابجایی کلی به موازات امتداد گسل است، یعنی لغزش امتدادی غالب بر لغزش شیبی است. دیواره پایینی یک گسل مایل را کمر پایین یا فرودیواره می‌نامند. لایه و توده سنگی معلق روی فروپایه به عنوان کمربالا شناخته می‌شود. وقتی توده‌های سنگی موازی با گسل امتداد لغز از کنار آن عبور می‌کنند، حرکت به عنوان گسلش امتداد لغز شناخته می‌شود. حرکت موازی و شیبدار گسل را نیز گسلش شیب لغز می‌نامند.

گسل امتداد لغز کاملاً به سمت راست یا کاملاً به سمت چپ حرکت می‌کند. جهت حرکت این گسل به جهت حرکت بلوک مقابل گسل و سمت حرکت آن بستگی دارد. در گسل شیب لغز، اگر قسمت توده سنگی روی گسل نسبت به زیرلایه یا فرودیواره به سمت پایین حرکت کند، گسل عادی نامیده می‌شود. همچنین حرکت توده سنگی روی گسل به سمت مخالف یا به سمت بالا، در حالی که دیواره نسبت به زیرلایه یا فرودیواره به سمت بالا حرکت می‌کند باعث رانش می‌شود.

فرض بر این است که تمام گسل‌های شناخته شده محل رخداد یک یا چند زمین‌ لرزه در گذشته بوده‌اند، اگر چه حرکات تکتونیکی در امتداد گسل‌ها اغلب کند است و بیشتر گسل‌های قدیمی زمین شناسی اکنون آسیمیسم هستند (یعنی دیگر باعث زمین لرزه نمی‌شوند). توضیح گسلش واقعی مربوط به یک زلزله ممکن است پیچیده باشد و اغلب مشخص نیست که آیا در یک زلزله خاص کل انرژی از یک صفحه گسل صادر می‌شود یا خیر.

گسل‌های زمین شناسی مشاهده شده گاهی اوقات جابجایی نسبی از مرتبه صدها کیلومتر در طول زمان زمین شناسی را نشان می‌دهند. این در حالی است که جابه‌جایی ناگهانی حاصل از یک لغزش که امواج لرزه‌ای تولید می‌کنند ممکن است از چند سانتی متر تا چند ده متر متغیر باشد. به عنوان مثال در زمین لرزه سال 1976 تانگشان جابه‌جایی یک متری در امتداد گسل شرق پکن و در زمین لرزه 1999 تایوان جابه‌جایی در راستای عمودی گسل چلونگ-پو تا هشت متر مشاهده شدند.

زمین لرزه ناشی از فعالیت‌های آتشفشانی

نوع جداگانه‌ای از زمین لرزه با فعالیت آتشفشانی همراه است و به آن زلزله آتشفشانی گفته می‌شود. با این وجود احتمالاً حتی در چنین مواردی این آشفتگی نتیجه لغزش ناگهانی توده‌های سنگی مجاور آتشفشان و در نتیجه آزاد شدن انرژی کشش الاستیک است. اما انرژی ذخیره شده ممکن است به دلیل گرمایی که ماگما فراهم می‌کند یا انتشار گاز تحت فشار منشا هیدرودینامیکی وجود داشته باشد. ماگما در لایه‌ها و مخازن زیرین آتشفشان در حال حرکت است.

بین توزیع جغرافیایی آتشفشان‌ها و زمین لرزه‌های بزرگ به ویژه در کمربند اقیانوس آرام و در امتداد پشته‌های اقیانوسی مطابقت کاملی وجود دارد. با این حال کوه‌های آتشفشانی به طور کلی چند صد کیلومتر با کانون اصلی‌ترین زمین لرزه‌های کم عمق فاصله دارند و بسیاری از منابع زلزله در هیچ کجای آتشفشان‌های فعال وجود ندارند. حتی در مواردی که کانون زلزله دقیقاً در زیر سازه‌هایی که با حفره‌های آتشفشانی مشخص شده‌اند رخ می‌دهد هیچ ارتباطی واضحی بین این دو فعالیت وجود ندارد و به احتمال زیاد هر دو نتیجه فرآیندهای تکتونیکی یکسان هستند.

زمین لرزه ناشی از فعالیت‌های انسانی

زمین لرزه‌ها گاهی اوقات در اثر فعالیت‌های بشر در محیط زیست از جمله تزریق مایعات در چاه‌های عمیق، انفجارهای هسته‌ای بزرگ زیرزمینی، حفاری معادن و پر شدن مخازن بزرگ ایجاد می‌شوند. در صورت وجود حفاری‌های عمیق حذف سنگ‌ها باعث ایجاد تغییر در کرنش اطراف تونل‌ها می‌شود. لغزش روی گسل‌های مجاور، ممکن است باعث حضور یا خرد شدن خارجی سنگ و یا ایجاد حفره‌های جدید شود.

در تزریق مایع، تصور می شود که لغزش با انتشار نابهنگام تزریق مایعات باعث کرنش الاستیک می‌شود، مانند زمین لرزه‌های تکتونیک به وجود آمده پس از روغن کاری سطوح گسل توسط مایع. همچنین مشخص شده است که انفجارهای هسته‌ای بزرگ زیر زمینی باعث ایجاد لغزش بر روی گسل‌هایی که پیش از این در مجاورت دستگاه‌های آزمایش بودند، می‌شوند.

ایجاد مخزن و معدن

از بین فعالیت‌های مختلف زلزله زایی که در بالا ذکر شد، پر کردن مخازن بزرگ از مهمترین آن‌ها است. بیش از 20 مورد قابل توجه، ثبت شده است که در آنها لرزه خیزی محلی پس از ذخیره آب پشت سدهای بلند افزایش یافته است که در اغلب موارد دلیل این موضوع را نمی‌توان اثبات کرد، زیرا هیچ داده‌ای برای مقایسه وقوع زلزله قبل و بعد از پر شدن سد وجود ندارد. اثرات زلزله خیزی ایجاد سد یا مخزن بیشتر برای مخازن بیش از 100 متر (330 فوت) در عمق و 1 کیلومتر مکعب (0/24 مایل مکعب) در حجم مشخص شده است. سه مکان که این احتمال وجود دارد که ایجاد سد باعث زلزله شده است عبارت از سد هوور در ایالات متحده، سد بلند اسوان در مصر و سد کاریبا در مرز بین زیمبابوه و زامبیا هستند.

پذیرفته شده‌ترین توضیح در مورد وقوع زلزله در چنین مواردی این است که سنگ‌های نزدیک به سد یا معدن از قبل از نیروهای تکتونیکی منطقه به نقطه‌ای رسیده‌اند و گسل‌های اطراف تقریباً آماده لغزش هستند. آب موجود در سد باعث ایجاد اختلال در فشار و باعث پیشروی گسل می‌شود. اثر فشار شاید با این واقعیت افزایش یابد که سنگ‌های کنار گسل به دلیل افزایش فشار منافذ آب، مقاومت کمتری دارند. علیرغم این عوامل پر شدن بیشتر سدهای بزرگ باعث ایجاد زمین لرزه‌های به اندازه کافی بزرگ نشده است که خطری ایجاد کند.

آیا زلزله یک اثر دومینو دارد؟

همیشه این طور نیست که یک زلزله بزرگ زمین لرزه‌های بعدی را ایجاد کند اما محققان باور دارند که این پدیده خیلی غیر معمول نیست و امکان بروز آن وجود دارد. هنگامی که یک گسیختگی گسل رخ می‌دهد، تنش وارد شده بر روی آن قسمت از گسل کاهش می‌یابد اما می‌توان تنش بیشتری را در قسمت‌های مجاور گسل که با آن حرکت نکرده‌اند وارد کرد.

هنگامی که زلزله گسل را از هم گسیخته می‌کند، بارها یا تنش‌های بیشتری به مناطق مجاور وارد می‌کند و این پس لرزه‌ها در پوسته زمین هستند که سعی می‌کنند آن تنش‌ها را کاهش داده و به حالت تعادل برسانند. این پس لرزه‌ها می‌توانند به سازه‌های ضعیف‌تر بیشتر آسیب برسانند و اغلب می‌توانند به اندازه زلزله اصلی خطرناک باشند.

-----------------------------------------------------------------

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری به نقل از ساینس الرت؛ در یک مطالعه جدید، دانشمندان پیامد غافلگیرکننده‌ای از زمین‌لرزه‌ها را کشف کردند، پیامدهایی که پس از محو شدن پس‌لرزه‌ها باقی می‌ماند، افزایش قابل‌توجه در رشد درختان، که به دلیل تغییرات زمین‌لرزه‌ای در دسترسی به آب‌های زیرزمینی ایجاد می‌شود.

گروهی از محققان به سرپرستی کریستین موهر اولین نویسنده و هیدرولوژیست دانشگاه پوتسدام آلمان می گویند: زلزله‌های بزرگ می‌توانند مقدار جریان آب تغذیه‌کننده را افزایش دهند، سطح آب‌های زیرزمینی را بالا ببرند و در نتیجه به ریشه‌های گیاهان دسترسی بیشتری به آب در محیط‌های با محدودیت آب بدهند.

محققان برای بررسی این ایده‌ها و آزمایش فرضیه‌شان مبنی بر اینکه تغییرات ناشی از زلزله در منبع آب زیرزمینی باعث رشد درختان نزدیک نهرهای دره و مانع رشد درختان در بالای دامنه‌ تپه‌ها می‌شود؛ درختان کاج رادیاتا در شیلی را مورد مطالعه قرار دادند. این بررسی برای اندازه گیری اثرات زلزله قدرتمند 8.8 ریشتری که در سال 2010 منطقه Maule را لرزاند، انجام شد.

تجزیه و تحلیل درختان نشان داد که بر اساس هر دو شواهد افزایش مساحت حلقه درخت (ناحیه لومن) و در نسبت ایزوتوپ های کربن سلول های درختان، که دیدگاهی در سطح سلولی در مورد جنبه های سلامت درخت، رشد و در دسترس بودن آب ارائه می دهد، برخی از درختان در دره پس از زلزله رشد موقتی را تجربه کردند.

در مقابل، برخی از درختان روی شیب‌ها رشد خوبی نداشتند و تا حدی از فرضیه محققان پشتیبانی می‌کردند، اگرچه تیم تایید می‌کند که تأثیر کلی زمین‌لرزه خفیف بوده و به نظر می‌رسد که تنها به‌طور موقت به مدت چند هفته ادامه داشته باشد.  

محققان می گویند یافته های آنها نشان می دهد که تغییرات پس لرزه ای در ناحیه لومن و نسبت ایزوتوپ کربن می تواند برای مطالعه رشد درختان و پاسخ های فتوسنتزی به زلزله استفاده شود که با آن، ممکن است ابزار جدیدی برای مطالعه زمین لرزه های گذشته داشته باشیم.

محققان بیان می کنند: جزئیات در آناتومی چوب و ایزوتوپ ها ممکن است یک رویکرد برای دیرینه شناسی ارائه دهد.

انتهای متن/ ص

https://www.sciencealert.com/earthquakes-can-actually-help-trees-to-grow-new-evidence-shows