زلزله های کوچک تبریز و احتمال زلزله‌ای بزرگتر

زلزله های بامداد یکشنبه 3بهمن (با بزرگای 4.4)  و دوشنبه 4 بهمن 1400 (با بزرگای 4.3 )در تبریز موجب وحشت و نگرانی مردم تبریز شده است. سوال مهمی نزد افکار عمومی مطرح شده که عبارت است از "آیا زلزله های کوچک رخ داده در تبریز پیشلرزه یک زمینلرزه شدید بعدی هستند؟"

در سراسر جهان، احتمال اینکه یک زلزله در  مدت 7  روز  به  یک زلزله بزرگ منجر شود  ، حدود 20% است. در مورد زلزله های ایران با توجه به آمار 15 سال اخیر رخداد ها ، در حدود 25% موارد برای زلزله های با بزرگای 5 به بالا چنین شده است. به این معنی  که در حدود یک چهارم از موارد قبل از رخداد زلزله ای با بزرگای بزرگتر از 5، زلزله ای کوچکتر، در حدود یک هفته منجر به روز رخداد آن زلزله با بزرگای کمتر در همان محدوده مکانی رخ داده که می توان آن را پیشلرزه درنظر گرفت. به زبان دیگر  تقریباً 75٪ احتمال دارد که هر زمین لرزه ای پیش لرزه نباشد .  

پیش‌بینی دقیق زلزله، به ویژه از نظر زمان رخداد،  هنوز یک چالش بزرگ برای دانشمندان است. لرزش ناگهانی و شدید زمین لرزه های بزرگ می تواند باعث آسیب جدی به زیرساخت ها و تلفات جانی شود .  مدلهای پیش‌بینی با استفاده از الگوهای لرزه‌خیزی پیش‌سازهای زلزله ایجاد شده است .  .

پوسته زمین یک تکه سنگ صاف و منفرد نیست، بلکه از بخش های شکسته زیادی تشکیل شده است که به آنها ورقه ها می گویند. اینها به آرامی حرکت می کنند و با سرعت  چند میلیمتر یا چند  سانتی متر در سال از کنار یکدیگر میگذرند. اصطکاک و بافت سنگی نامنظم پوسته زمین اغلب باعث می شود که آنها در مقابل یکدیگر قرار بگیرند و برای مدتی گیر کنند. این باعث ایجاد مقادیر زیادی انرژی کرنشی می شود و هنگامی که وررقه  در نهایت دوباره حرکت می کند، این انرژی ذخیره شده در یک گسیختگی  ناگهانی آزاد می شود و پوسته اطراف را تکان می دهد و یک زلزله ایجاد می کند. شبکه های پیچیده ای از شکستگی ها و گسل ها از طریق پوسته از مرزهای صفحه پخش می شوند. در اینجا، انرژی کرنشی نیز می تواند با فشار آهسته سنگ ها و کشیده شدن به اطراف ایجاد شود و در نهایت باعث ایجاد زمین لرزه هایی در مرز ورقه اصلی می شود زیرا انرژی در زمان حرکت در امتداد خطوط گسل آزاد می شود.

ماهیت زمین لرزه ها، پیش بینی آنها را به طور ذاتی سخت می کند. هیچ زمین لرزه ای مشابه زمین لرزه دیگری نیست، زیرا در عمق پوسته، میزان انرژی آزاد شده و واکنش سنگ های اطراف آن متفاوت است. دانشمندان بزرگای زمین لرزه را با اندازه گیری امواج لرزه ای اندازه گیری می کنند: انرژی آزاد شده از زمین لرزه به صورت امواج در پوسته و همچنین به سوی مرکز زمین حرکت می کند و این ارتعاشات، امواج لرزه ای را می توان در سراسر جهان اندازه گیری کرد.

پیش‌بینی زلزله برای سال‌ها چالشی برای جامعه ژئوفیزیک بوده است.  هنگامی که یک زمین لرزه بزرگ رخ می دهد، بسیاری از مردم می دانند که پس از آن یک سری زمین لرزه های کوچکتر به نام پس لرزه ها شناخته می شود. این نوع خوشه بندی زلزله بسیار رایج است، اما افراد کمتری می دانند که خوشه هایی از زلزله قبل از یک زلزله بزرگ نیز وجود دارد که به عنوان پیشلرزه زلزله عمل می کنند . قبل از یک زلزله بزرگ   ، در منطقه ای که در آن زمین لرزه رخ می دهد، ممکن است یک توالی از زلزله های کوچکتر   رخ دهد.  این خوشه‌بندی از زمین‌لرزه‌های پیش‌فرض می‌تواند در طی چند هفته ، چند ماه یا چند سال    قبل از زلزله بزرگ رخ دهد. هر چه زلزله آتی بزرگتر باشد، پیشلرزه های بزرگتر خواهند بود و مدت زمان طولانی تر و مساحت پهنه رخداد پیش سازها بیشتر می شود. این پدیده به عنوان "افزایش اندازه پیش رونده" شناخته می شود.

برای مدل سازی میان مدت و دراز مدت ، به روش  EEPAS فرض می کنند که هر زلزله   ممکن است پیش لرزه  از یک زلزله بزرگتر باشد.    در ایران دانشجوی سابق دکتری نگارنده در پژوهشگاه زلزله، آقای دکتر مجید میبدیان مدل یاد شده را برای پیش بینی زلزله ها در ناحیه زاگرس ایران توسعه داد و با موفقیت آزمود و در سال 1393 با موفقیت از تز دکتری خود در زمینه پیش بینی زلزله دفاع نمود.   

نسخه های مدل  برای داده های زلزله از سراسر جهان، از جمله کالیفرنیا، یونان و ژاپن استفاده شده است

از آنجایی که این مدل نیاز به پیش‌بینی چندین سال آینده دارد، هیچ داده زلزله اولیه برای وارد کردن مدل برای این دوره وجود ندارد. "کامل بودن" اطلاعات زمین لرزه پیش از وقوع به بزرگای زلزله بزرگ و طول زمان تاخیر ، قبل از وقوع یک زلزله بزرگتر، بستگی دارد. این مدل دارای دو جزء اصلی است: یک جزء ثابت با زمان و یک جزء متغیر با زمان .  ترکیبی از این دو روش بهترین نتایج را برای پیش‌بینی‌ها در یک بازه زمانی فراهم می‌کند.   مدل توسعه یافته  با تاخیر زمانی تا 12 سال (قبل از یک زلزله مهم بعدی)  جواب خوبی نشان می دهد.   

ژئوفیزیکدانان از شبیه سازهای عددی زلزله برای ایجاد داده های مصنوعی زلزله نیز استفاده می کنند که امکان مطالعه عمیق بسیاری از سناریوهای مختلف زلزله را فراهم می کند. این کاری است که چندسالی است با محدود شدن امکانات و تعطیلی فرصت پژوهش در زمینه "پیش بینی زلزله" امکان آن از ما دریغ شده است، ولی اکنون به سرعت درحال پیگیری راه اندازی سامانه ای برای بررسی نظام مند خوشه های لرزه ای هستیم.
تشکیل خوشه های پیشلرزه  یک مورد خاص از یک پدیده عمومی تر - افزایش اندازه پیشلرزه ها - هستند .  برای بررسی پدیده افزایش اندازه پیشلرزه ها   ، که در آن خوشه‌بندی پیش‌لرزه‌های زلزله نشان‌دهنده یک زلزله بزرگ آینده است، از   داده‌های زلزله مصنوعی نیز استفاده می‌شود .