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