غار کے قریب دھماکے: سب سے زیادہ خطرہ چھوٹی نلکیوں کو تھا

جنوب مشرقی فرانس کے Vercors پہاڑی سلسلے میں، Choranche غار ہر سال تقریباً 100,000 سیاحوں کا استقبال کرتا ہے۔ اس کا خزانہ سوڈا اسٹرا (soda straws) یعنی پتلی نلکیوں کا ایک جنگل ہے: کھوکھلے، نیم شفاف اسٹیلیکٹائٹ جو اپنی نوک پر لٹکتے پانی کے قطرے کے گرد کیلسائٹ کے ایک کے بعد ایک حلقے سے بڑھتے ہیں۔ ان کی لمبائی 3 میٹر تک پہنچتی ہے جبکہ قطر تقریباً 5 ملی میٹر ہوتا ہے، اور دیوار آدھا ملی میٹر موٹی۔ سال میں 0.09 سے 0.92 ملی میٹر بڑھنے کی رفتار سے، سب سے لمبی نلکیوں نے شاید 3,200 سے 33,000 سال پہلے بننا شروع کیا ہو۔

پھر ایک تعمیراتی کام آن پڑا۔ چٹان کے دامن میں لٹکی ہوئی تنگ پگڈنڈی، جو سیاحوں کو غار تک لے جاتی ہے، تقریباً 100 میٹر کے حصے میں چٹانی دیوار کے قریب منتقل کرنی تھی۔ بھاری مشینری وہاں تک نہیں پہنچ سکتی تھی، اس لیے چٹان کو دھماکا خیز مواد سے کاٹنا پڑا — نلکیوں سے چند دسیوں میٹر دور۔ ایسی ساختوں کو پہنچنے والا نقصان ناقابلِ تلافی ہوتا ہے۔

ایک اسٹیلیکٹائٹ کا سُر ناپنا

P. Bottelin اور ADRGT، Université Grenoble Alpes اور ایک مقامی ارضی تکنیکی (geotechnical) فرم کے ساتھیوں نے، غار چلانے والی اور اس مطالعے کی مالی معاونت کرنے والی کمپنی کے ساتھ مل کر، آغاز ہر نلکی کو وہی سمجھ کر کیا جو وہ میکانیکی طور پر ہے: ایک سرے سے جکڑی ہوئی ایک پتلی نلی۔ ایسی نلی کئی قدرتی تعددات (natural frequencies) پر تھرتھراتی ہے — یعنی اپنے ہی “سُروں” پر — جو اس کی لمبائی پر منحصر ہوتے ہیں: نلی جتنی چھوٹی، سُر اتنا اونچا۔

ٹیم نے 15 ٹوٹی ہوئی نلکیاں جمع کیں، زیادہ تر غار کی جھیل کی تہہ سے، اور ایک لیزر وائبرومیٹر (laser vibrometer) سے تجربہ گاہ میں ان میں سے چار کی تھرتھراہٹ ناپی، پھر غار میں ابھی تک لٹکی ہوئی ایک نلکی کی، جہاں اس کی نوک پر موجود پانی کے قطرے نے لیزر کی شعاع کو منعکس کیا۔ پیمائشیں تھرتھراتے شہتیر (beam) کے نصابی فارمولے سے مطابقت رکھتی ہیں، جس میں سختی (ینگ کا معیار، Young’s modulus) 60 گیگا پاسکل ہے۔ غار والی نلکی، جس تک ناپنے کے لیے کوئی نہیں پہنچ سکتا تھا، 1.2 ہرٹز پر اور 650 ہرٹز تک کے 13 اونچے سُروں پر بجی: ان سُروں سے اس کی لمبائی معلوم ہوئی، 1.78 میٹر۔ نلکیاں اپنی تھرتھراہٹ کو بمشکل ہی مدھم (damp) کرتی ہیں: ایک بار بجنا شروع ہو جائیں تو بجتی ہی رہتی ہیں۔

25 نمونوں پر خم کی آزمائشوں (bending tests) سے وہ تناؤ (stress) معلوم ہوا جس پر نلکی ٹوٹ جاتی ہے: 2.5 سے 16.2 میگا پاسکل کے درمیان۔ ٹیم نے احتیاطاً 1.25 میگا پاسکل کی حد رکھی، جو کمزور ترین قدر کا نصف ہے۔

آزمائشی دھماکے

اس کے بعد 0.2 کلوگرام تک کے چھوٹے آزمائشی دھماکے کیے گئے، جنہیں غار کی دیوار پر نصب سینسرز نے ریکارڈ کیا۔ غار والے سینسر سے تقریباً 55 میٹر دور، 0.2 کلوگرام کے ایک دھماکے نے چٹان کو تقریباً 1 ملی میٹر فی سیکنڈ کی رفتار سے ایک سیکنڈ کے دسویں حصے تک ہلایا۔ اس کی تھرتھراہٹ 10 سے 500 ہرٹز تک پھیلی ہوئی تھی، اور اس کی چوٹی تقریباً 175 ہرٹز پر تھی۔

پھر 2.5 سینٹی میٹر سے 3 میٹر لمبی نلکیوں کے ایک کمپیوٹر ماڈل پر ریکارڈ شدہ لرزش دوبارہ چلائی گئی۔ نتیجہ توقع کے برعکس ہے۔ سب سے زیادہ تناؤ تقریباً 15 سینٹی میٹر لمبی نلکیوں پر پڑا، جن کا بنیادی سُر عین 175 ہرٹز پر ہے: وہ دھماکے کے ساتھ گمک (resonance) میں آ جاتی ہیں۔ 10 سینٹی میٹر سے 1 میٹر تک کی نلکیاں سب سے زیادہ زد میں تھیں؛ لمبی نلکیاں، بھاری ہونے کے باوجود، کم متاثر ہوئیں۔ گمک بوجھ کو پانچ گنا تک بڑھا سکتی ہے۔

تعمیراتی دھماکوں میں کئی چارج چند دسیوں ملی سیکنڈ کے وقفے سے داغے جاتے ہیں، تاکہ لہریں آپس میں جمع نہ ہوں۔ ماڈل میں، 20 سے 30 ملی سیکنڈ کے وقفے سے داغے گئے دس چارجوں نے لرزش کی چوٹی کو بمشکل بڑھایا، تقریباً 1 سے 1.3 ملی میٹر فی سیکنڈ تک، لیکن تناؤ کو 3.5 گنا کر دیا: لہروں کا یہ سلسلہ اونچے تعددات سے زیادہ بھرپور ہوتا ہے، بالکل انہی تعددات سے جنہیں چھوٹی نلکیاں پکڑتی ہیں۔

چٹان کے لیے رفتار کی حد

لرزش کو اس وقت تک بڑھا کر دیکھنے سے جب تک تناؤ احتیاطی حد تک نہ پہنچ جائے، ایک دہلیز (threshold) حاصل ہوئی: تاخیری دھماکوں کے لیے غار کی دیوار پر 2.4 ملی میٹر فی سیکنڈ، اور ایک واحد دھماکے کے لیے 8.6۔ پھر اس بات پر فٹ کیے گئے ایک قانون نے کہ فاصلے کے ساتھ تھرتھراہٹ کیسے ماند پڑتی ہے، اس دہلیز کو ہر فاصلے پر اجازت یافتہ زیادہ سے زیادہ چارج میں بدل دیا۔ کھدائی کے دھماکے اسی حد کے اندر کیے گئے، اور کسی نلکی کو نقصان نہیں پہنچا۔

زلزلے کی صورت

ٹیم نے ایک علاقائی زلزلے کی نقل (simulation) بھی تیار کی، جس کے لیے 2014 کا 5.2 شدت کا Barcelonnette زلزلہ، جو اپنے مرکز (epicentre) سے تقریباً 10 کلومیٹر دور ریکارڈ ہوا تھا، 1962 کے مقامی حوالہ جاتی زلزلے کے متبادل کے طور پر استعمال کیا گیا، جو کبھی ریکارڈ نہیں ہوا تھا۔ زیرِ زمین گہرائی میں، توقع ہے کہ لرزش اپنی سطحی قدر کے تقریباً دسویں حصے تک گر جائے گی۔ زلزلہ آہستہ تھرتھراتا ہے، تقریباً 10 ہرٹز سے کم پر، اس لیے اس بار 1 سے 2 میٹر لمبی نلکیاں گمک میں آتی ہیں۔ تناؤ حد سے نیچے رہا: ایسا واقعہ غالباً انہیں نہیں توڑے گا۔

یہ سبق Choranche سے آگے تک جاتا ہے۔ وہ طریقے جو گمک کو نظرانداز کر کے کسی اسٹیلیکٹائٹ کے خطرے کا اندازہ صرف چوٹی کے اسراع (peak acceleration) سے لگاتے ہیں، خطرے کو بری طرح کم آنک سکتے ہیں — یہ ان مطالعات میں تعصب (bias) کا ایک ذریعہ ہے جو غار کی ٹوٹی ہوئی یا سالم ساختوں سے ماضی کے زلزلوں کا سراغ لگاتے ہیں۔ یہ مطالعہ، جو 2020 میں Journal of Seismology میں شائع ہوا اور اب arXiv پر پیش کیا گیا ہے، صرف بالکل نلکی نما سوڈا اسٹرا کا احاطہ کرتا ہے؛ موٹے اسٹیلیکٹائٹ، ستونوں اور پردہ نما ساختوں (draperies) میں سے ہر ایک کو اپنا الگ ماڈل درکار ہوگا۔