زمین شناسی - زلزله - مدیریت بحران زلزله ویژه دانشجویان
درباره وبلاگ
سلام به دانشجویان عزیز و همکاران گرامی استادان ارجمند بسیار خوشحالم که از میان سایتها و وبلاگهای مختلف به این وبلاگ مراجعه کردید تلاش من در این وبلاگ معرفی منابع و اطلاعات و سایتهای علمی در زمینه های زمین شناسی - زمین شناسی ساختمانی - لرزه زمین ساخت - تکتونیک و سایزموتکتونیک و موضوعات مرتبط به علاقه مندان و دانشجویان در این گرایشها است . ازشما درخواست می نمایم تا با ارائه نقطه نظرات و مشارکت خود در هرچه تکمیل شدن این وبلاگ نویسنده را یاری رسانید .
دید کلی نزدیک به هفتاد درصد سطح زمین را آب اقیانوس فرا گرفته است حوضههای اقیانوسی که در زیر 4 کیلومتر آب واقع است مدتها به همان اندازه دست نیافتنی مینمود که سطح ماه. از اینرو در حالی که نیمه روشن ماه را میشد لااقل از طریق تلسکوپهای قوی بررسی کرد، بیشتر سطح جامد زمین از نظر زمین شناسان یک معما بود. تا اینکه کشتی حفاری ویژهای به نام گلومارچلنجر دراوت 1968 سفرهایی را آغاز کرد و از این راه مقادیر عظیمی از دادهها درباره بستر اقیانوس به دست آمد. تاریخچه حفاری در اقیانوس تاریخ پروژه حفاری در اقیانوس در واقع با پروژه موهل آغاز شد، برنامه جاه طلبانهای بود که به منطقه حفاری پوسته اقیانوسی ، گذشتن از ناپیوستگی موهو و بدست آوردن نمونهای از گذشته فوقانی طرح شده بود. خیلی از مردم آمریکا نامههای اعتراض آمیزی به دولت نوشتند که بیم آن دارند آب اقیانوس از سوراخی که در بستر آب حفر میشود خالی شود. گروه موهول نخستین حفاری موفقیت آمیز بستر اقیانوس را در سال 1961 بوسیله کشتی کاس1 (CUSS1) در مشرق جزیره گوادالوپ (Guadalupe) نزدیک مکزیک به انجام رسانید.
در تابستان 1965 ، انجام یک برنامه آزمایشی با کشتی کالدریل (Caldrill) در نزدیکی ساحل فلوریدا عملی بودن حفر گمانههایی به عمق 300 متر و بدست آوردن مغزه از زیر آبهایی به عمق 900 متر را تائید کرد. با ساختن و تجهیز گلومارچانجر در مدت 40 هفته ، موفقیتهای علمی و عملی زیادی را در ماموریتهای دریایی موجب شد. کشتی چالنجر اولین ماموریتهای حفاری را در سال 1970 به انجام رسانید.
کشتی گلومارچانجر گلومارچلنجر کشتی بی مانندی است با منظره ای جالب. درازای 120 متر و گنجایش آن 10000 تن است و در میان کشتی یک دکل حفاری 43 متری وجود دارد که نوک آن تقریبا 61 متر بالاتر از سطح آب قرار میگیرد. بیشترین فضای بخش بالایی جلوی دکل را ابزار لوله دسته کن خودکاری اشغال میکند و در آن بیش از 6.5 کیلومتر لوله حفاری در دستههایی به طول 28 متر انبار شده است. طریقه حفاری هنگام حفاری ، لوله حفاری از دکل و از طریقه دریچهای به اندازههای 6.5×6 متر که در ته کشتی تعبیه شده است، آویخته میشود. در نوک میله حفاری ، یک سر مته حفاری قرار دارد و در بالای آن مخزن مغزهگیر جای دارد که در ضمن حفاری مغزه رسوب را میگیرد و در خود جای میدهد. به محض آنکه سر مته حفاری با بستر اقیانوس تمامی پیدا میکند، تمام میله حفاری را از عرشه حفاری به گردش در میآورند. حفاری ادامه پیدا میکند تا سر مته ساییده شود. آنگاه میله را بالا میکشند و مغزه را از آن بیرون میآورند.
ژرفای آب خیلی بیشتر از آن است که بتوان لنگه انداخت و آنچه که عمل حفاری را ممکن میکند، سیستم درجا نگهدارنده متحرکی است که موقعیت کشتی را در محدودهای به شعاع تقریبی 100 متر حفظ میکند. یک فرستنده را که علائم صوتی منتشر میکند به ته اقیانوس میاندازند و امواج صوتی بوسیله چهار هیدروفون که در زیر بدنه کشتی جای دارند، دریافت میشود. یک کامپیوتر علامتهای دریافتی را به راستا و فاصله محل کشتی از نقطهای که درست بالای گمانه قرار دارد، تبدیل میکند و پروانههای اصلی کشتی و موتورهای از نوع جت چهار طرف آن را به نحوی بکار میاندازند که کشتی را به محل صحیح خود باز گرداند. سوراخ نامرئی در اقیانوسها ، به هنگام حفاری ، وقتی که سر مته به لایههای سخت برخورد میکند، کند میشود و حفاری بارها به این دلیل متوقف میشود. برای رفع این مشکل ، قیفی برای دخول مجدد طراحی شده است. این ابزار ابتکاری ، این امکان را فراهم میآورد تا پس از در آوردن یک مغزه حفاری شده و عوض کردن سر مته کند شده قبلی ، میله حفاری را دوباره در همان گمانه قبلی موجود در بستر اقیانوس داخل کرد. این هدف بسیار ریز است، سوراخی نامرئی به قطر 12 سانتیمتر آن هم در ژرفای چند هزار متری ، در حالیکه میله حفاری و کشتی هر دو پیوسته تحت تاثیر جریانهای اقیانوسی هستند. تعویض سر مته پیش از حفاری نخستین گمانه ، در عرشه کشتی میله حفاری را در لوله یک قیف فلزی به قطر 5 متر داخل میکنند و تمامی این مجموعه را به ته اقیانوس پایین میفرستند. پس از استوار شدن پایه سنگین قیف بر بستر اقیانوس ، حفاری آغاز میشود. هنگامی که میله حفاری را بالا کشیده و سر مته را عوض کردند، این ابزار در جای خود باقی میماند. سپس میله حفاری را همراه با اسکنر صوتی (Scanner) در مجموعه سر مته ، دوباره پایین میفرستند.
این ابزار علائم صوتی از خود منتشر کرده و این علائم توسط سه بازتاب دهنده که دورتا دور قیف قرار دارند، بازتاب می یابد. اطلاعات به کشتی مخابره می شود و میله حفاری به وسیله فوران آبی که از سوراخی در بدنه میله حفاری و در 18 متری بالای سر مته با فشار خارج میشود، به سوی قیف رانده میشود. این سیستم در محلهایی که انتظار میرود سایش سر مته زیاد باشد، بویژه به منظور حفاری در پوسته اقیانوسی واقع در زیر لایههای رسوبی ، بطور انتخابی بکار گرفته میشود. یافتههای حفاری آنچه که عموما مهمترین یافته کل پروژه حفاری اقیانوس در نظر گرفته میشود، تائید قطعی این واقعیت است که در قیاس با بیشتر سنگهای قارهای ، پوسته اقیانوسی از نظر زمین شناسی جوانتر است و اینکه جوانیاش به سبب گسترش بستر اقیانوس حفظ میشود.
|+| نوشته شده توسط
مفاخریان در شنبه سی ام شهریور 1387
|
انواع خاک مشکل آفرین : مقدمه قسمت اعظم سطح زمین را رسوبات و مصالح ناپیوسته طبیعی ، که بطور کلی به آنها خاک میگوییم پوشانده است. خاک از یک طرف جایی است که سازه خود را به رو یا داخل آن بنا میکنیم و از طرف دیگر مادهای است که آن را به عنوان مصالح ساختمانی در کارهای عمرانی به خدمت میگیریم. خاکهای موجود در طبیعت بسیار متنوع اند و هر یک از آنها رفتاری خاص در کاربردهای مهندسی از خود نشان میدهند. این تنوع رفتار ویژگیهای مهندسی ، متاثر از عوامل گوناگونی است.
به عنوان مثال نحوه منشا گرفتن و تشکیل شدن یک خاک تاثیر بارزی بر ویژگیهای مهندسی آن بر جای میگذارد. به این ترتیب ، بسته به اینکه خاک بطور برجا درست شده یا اینکه آبرفتی ، بادی ، واریزهای باشد یا تغییرات ثانوی را تحمل کرده باشد از ویژگیهای مهندسی متفاوتی برخوردار است. برخی از خاکها در کارهای مهندسی مشکل آفرینند. مهمترین خاکهای مسئله ساز عبارتند از : خاکهای منبسط شونده ، خاکهای فروریزنده ، رسهای سریع یا حساس و خاکهای مستعد آبگونگی. خاکهای منبسط شونده این خاکها جزو گروه خاکهای رسی بوده و معمولا مخلوطی از کانیهای رسی و غیر رسی اند. مشخصات ژئوتکنیکی این خاکها توسط بخش رسی آنها کنترل میشود. این گروه از خاکها دارای مقدار ، قابل توجهی کانی مونتمور یونیت اند که با آبگیری متورم شده و بر اثر از دست دادن آب منقبض میشود. تغییر حجم این خاکها بر اثر تغییرات رطوبت یکی از مهمترین مسایل و مشکلاتی است که مهندسان با آن روبرو هستند، به نحوی که شاید بتوان این پدیده را مشکل جهانی به حساب آورد.
بررسیها نشان داده است که خسارتهای ناشی از عملکرد منفی این نوع خاک بیش از هریک از بلایای زمین شناسی دیگر است. به عنوان مثال در ایالات متحده آمریکا ، خاکهای منبسط شونده سالیانه بیش از 2.3 میلیارد دلار خسارت به بار میآورند و این دو برابر مقدار خسارتی است که توسط مجموعه چند عامل مخرب دیگر مثل طوفان و سیل و زمین لرزه ایجاد میشود. برخی از مهمترین عوامل موثر در تورم پذیری رسها در زیر آمده است.
· رسها اغلب اندازه کلوئیدی (0.001 میلیمتر) دارند. در نتیجه سطح مخصوص ،· یعنی میزان سطح پیرامونی ذرات در واحد حجم ،· بسیار زیاد است. با توجه به این نکته رسها قادرند آب زیادی را به سطح ذراتشان جذب کنند. · مقدار کربنات خاک نشانه· ای از شرایط فیزیکی و شیمیایی محیط خاک است. کربناتها در خاک عمدتا به صورت کلسیت ،· اند. کربناتها نقش سیمان را به عهده دارند و با به هم چسباندن ذرات ریز رس ،· ذرات و دانه· های درشت تری را بوجود می· آورند. در نتیجه این عمل از قابلیت خمیری خاک کاسته شده و در مقابل مقاومت خاک افزایش می· یابد. · آب و هوا مهمترین عامل محیطی موثر برخاکهای منبسط شونده است،· زیرا این عامل است که عمق سطح ایستابی و منطقه فعال رطوبت خاک را کنترل می· نماید،· مشکل خاکهای منبسط شونده در اقلیمهای مرطوب ،· که سطح ایستابی نزدیک زمین است،· کمتر دیده می· شود. در مقابل ،· در نواحی خشک سطح ایستابی در اعماق زیاد قرار داشته و در نتیجه تاثیر کمی بر مقدار رطوبت خاک در نواحی سطحی دارد. · گیاهان ،· مخصوصا درختان بزرگی که نزدیک پی سازه· ها قرار گرفته· اند،· ممکن است به علت جذب آب ،· مخصوصا در فصول خشک ،· کاهش حجم زیادی را در خاکهای مستعد بوجود آورند. اعمال تنشهای متناوب توسط گیاهان یا تورم ناشی از قرارگیری سازه بر روی یک رس خشک شده ،· فرآیندهایی وابسته به زمان اند. اغلب رسها ،· نفوذپذیری کمی دارند که بر اثر تورم ،· مقدار آن بیش از پیش کاهش می· یابد. · توپوگرافی ،· مخصوصا وجود دامنه· های پرشیب ،· از موادی است که در زمان طراحی سازه به روی خاکهای منبسط شونده باید مورد توجه قرار گیرد. در خاکهای منبسط شونده واقع در دامنه· ها ،· نوع خاصی از خزش صورت می· گیرد. به این نحو که در خلال تورم خزش ایجاد شده عمود بر شیب دامنه و در خلال انقباض به موازات نیروی گرانشی است. در نتیجه مولفه برآیند این دو در جهت شیب دامنه قرار می· گیرد. خاکهای فرو ریزنده برخی از خاکها به محض آنکه از آب اشباع میشوند حجمشان به سرعت کاهش مییابد. این مصالح در طبیعت اغلب به صورت نیمه اشباع یا خشک یافت میشوند و مانند خاکهای منبسط شونده ، تا زمانی که رطوبت خاک تغییر نکند، مشکلی برای سازهها ایجاد نمیکنند، خاکهای فرو ریزنده اغلب مصالحی در حد ماسه ، لای و رس هستند که در محیطهای خشک در پای دامنه کوهها بر جای گذارده شدهاند.
این خاک که به صورتی نیمه پایدار ته نشین شدهاند، بر اثر آبگیری اشباع به صورت ناپایدار در میآیند. به نظر میرسد که مسافت خاک در حالت نیمه اشباع ، به علت کشش سطحی آب که در محل تماس بین ذرات قرار دارد، پابرجاست. بر اثر آبگیری و اشباع خاک منافذ از آب پرشده و کشش سطحی صفر میشود و خاک فرو میریزد. خاکهای آبگونه شونده خاکهای مستعد آبگونگی (روانگرایی) ماسههای ریزدانه و لایهایی هستند که از تراکم کمی برخوردار بوده و معمولا به حالت اشباع میباشند. در صورتی که این خاکها تحت تاثیر بارگذاری لرزشی ، مانند زمین لرزههای طبیعی یا زمین لرزههای القایی قرار گیرند، خاک به سرعت متراکم میشود. متراکم شدن سریع باعث افزایش ناگهانی فشار آب بین ذرهای میگردد که در نتیجه آن مقاومت برشی به سرعت کاهش مییابد، تا حدی که گاه مقاومت برشی به صفر رسیده و خاک مانند مایعات جریان مییابد. رسهای سریع رسهای سریع یا رسهای حساس معمولا نهشتههای یخچالی در حد رس هستند که در کشورهای اسکاندیناوی و در امتداد رودخانه سن لوران در شرق کانادا یافت میشوند. مکانیسم گسیختگی این خاکها هنوز مورد بحث است. تحقیقات آزمایشگاهی اخیر نشان داده است که پودر سنگ نخی از کوارتز با یک رطوبت ثابت میتواند هم به صورت مایع و هم به صورت جامد عمل کند. این ویژگی با سرعت تنجش نمونه کنترل میشود. به این ترتیب که در سرعتهای کم تنجش رفتار اجسام جامد را داشته و در سرعتهای زیاد تنجش (ضربه) مانند مایعات عمل میکند.
|+| نوشته شده توسط
مفاخریان در شنبه سی ام شهریور 1387
|
دید کلی میدان مغناطیسی یا آهنربایی کره زمین در حال ضعیف شدن است. اگر این کاهش در شدت میدان با همین آهنگ به پیش رود ظرف 1200 سال آینده قطب نماهای سراسر دنیا از کار خواهند افتاد تا مدتی به طرف همه جا ولی در واقع هیچ جا منحرف خواهند شد. سپس به آهستگی پس از گذشت دهها یا صدها سال بار دیگر همراستا خواهند شد اما این بار به سمت جنوب.
وارونگی میدان مغناطیسی نتیجه این میشود که میدان مغناطیسی زمین وارونه خواهد شد، این اتفاق پیشتر نیز بارها روی داده است. زمین شناسان در سنگهای مغناطیسی چندین میلیون ساله قراینی یافتهاند که این را تأیید میکند. روشن است که این پدیده بیانگر مطلب بسیار مهمی درباره هسته درونی زمین است. اما پرسش اینجاست که این مطلب مهم چیست؟ هسته زمین از آهن و نیکل تشکیل شده که بخش عمدهای از انها به حالت گداخته وجود دارد. این مایع فلزی پیوسته در جنبش است و این جنبش به نحوی جریانهای الکتریکی بوجود میآورند که میدان مغناطیسی زمین را ایجاد میکنند.
جزئیات این فعالیت فلزی گداخته و تغییراتی که در میدان مغناطیسی زمین بوجود میآورد هنوز روشن نشده است. برخی از سر نخهایی که درباره رویدادهای درون زمین در اختیار داریم از بررسی ساختار بیرونی این میدان بسیار گسترده بدست آمدهاند. این میدان زمین را در محاصره خود دارد و تا صدها هزار کیلومتر در فضا ادامه دارد. میدان مغناطیسی را میتوان به صورت مجموعهای از خطوط فرضی تصور کرد که در فضا از قطب جنوب در جنوبگان تا قطب شمال در کانادا قوس میزند و سپس در درون هسته زمین ادامه مییابد تا بار دیگر از قطب جنوب سر در آورد.
میدان مغناطیسی زمین همواره نابسامان است. قطبهای مغناطیسی زمین 11 درجه با قطبهای جغرافیایی زمین فاصله دارند. در این میدان پیچشها و خمیدگیهایی وجود دارد که در آن نواحی ممکن است جهت عقربه قطب نما حتی تا 20 درجه از شمال حقیقی فاصله داشته باشد. دریانوردان این نواحی را از قرن یازدهم هجری تا کنون نقشه برداری کردهاند تا مبادا قطب نماهایشان آنان را از مسیر واقعی منحرف کند. از روی نوشتههای آنان در مییابیم که شدت میدان مغناطیسی زمین افت و خیز بسیار زیادی دارد.
جابجایی قطبها سالانه قطبها در حدود 20 کیلومتر به طرف غرب جابجا میشود در نظر دانشمندان امروزی این بدان معناست که مایع گداخته هسته زمین با سرعتی در حدود نیم میلیمتر در ثانیه در حرکت است. یعنی در روز تقریبا مسافتی برابر نصف طول زمین فوتبال را میپیماید. زمین فیزیکدانان در مقیاس گستردهتر با بررسی مغناطیسهایی که در گدازههای منجمد باستانی محبوس شدهاند رد پای میدان مغناطیسی زمین را 30 تا 50 میلیون سال گذشته دنبال کردهاند. همچنانکه سنگها گداخته میشوند اتمهای آهن موجود در آنها تمایل مییابند با راستای میدان مغناطیسی آن دوره همراستا شوند. این مدارک نشان میدهد که در گذشته میدان مغناطیسی زمین در فاصلههای زمانی نامعین از 30 هزار سال گذشته تا 1 میلیون سال وارونه شده است. میدان از این رو به آن رو میشود. یعنی در مدت نزدیک به 100 هزار سال ضعیف میشود و سپس در جهت دیگر افزایش مییابد. علت وارونه شدن میدان بسیاری از زمین شناسان که درباره علت وارون شدنها بررسی میکنند اکنون معتقدند که میدان مغناطیسی ضعیفی که بر سطح زمین میسنجیم (آنقدر ضعیف که آهنربای نعلی شکل اسباب بازی هم 100 برابر از آن نیرومند است) تنها مشتی از خروار است. بخش عمده از فعالیت مغناطیسی زمین در هسته آهنی و نیکلی آن صورت میگیرد برابر مقبولترین توضیحی که برای این مسأله ارائه شده و به نظریه دینامو معروف است. بخشی از میدان که در هسته زمین امتداد دارد در مایع باردار و گداخته آن محبوس شده و با چرخش زمین کشیده میشود. در نتیجه بطور مستقیم از هسته نمیگذرد بلکه بارها دور هسته پیچیده میشود تا مانند دستهای از کشهای محکم تشکیل خطوط شار نیرومندی را بدهد.
بنابراین نظریه جریان همرفتی فلز گداخته که از اعماق هسته بالا میآید حلقههای کوچکی از این ماده مغناطیسی دور هم پیچیده را به سطح میراند که از اینجا به فضا امتداد مییابند و تشکیل میدان آشنایی را میدهد که میسنجیم. سپس یک بار دیگر به درون هسته شیرجه میروند و سخت دور هسته پیچیده میشوند، بدین ترتیب میدان خود را نگه میدارند. در این فرضیه درباره اینکه چه چیزی ممکن است باعث وارونه شدن میدان شود چنین استدلال میشود که طبیعت غیر قابل پیش بینی جریان همرفتی که نقش دارد. اگر در یک نقطه چند حلقه بیشتر از نقطه دیگر جمع شود ذرههای میدان که به سطح میرانند در جهت مخالف حلقه میزنند.
احتمال دیگر آن است که این وارونه شدنها به هیچ وجه کاتورهای و تصادفی نیست. و اگر اطلاعات کافی داشتیم میتوانستیم آنها را پیش گویی کنیم و شاید برهمکنشهای الکترومغناطیسی مایع جوشان درون زمین چندان پیچیدهاند که وارونگی تصادفی به نظر میرسد. اگر چنین باشد شاید روزی دانشمندان بتوانند به ما بگویند که وارونگی بعدی چه هنگام رخ میدهد اما اکنون تنها کاری که میتوانیم بکنیم این است که قطب نماهایمان را تماشا کنیم و حدس بزنیم در دل گداخته زمین چه میگذرد.
|+| نوشته شده توسط
مفاخریان در شنبه سی ام شهریور 1387
|
