الزلازل

زلازل

Earthquakes - Séismes

الزلازل

الزلزال earthquake اهتزازات أرضية ناتجة عن مرور أمواج زلزالية منبعثة من مصدر طاقة مرنة في موقع ما، يتم التقاطها وتسجيلها بأجهزة خاصة عالية الحساسية تدعى أجهزة الرصد الزلزالي. ويسمى العلم الذي يدرس الزلازل، والمصادر المولدة لها، وكيفية انتشار الأمواج الزلزالية في طبقات الأرض، و الظواهر الطبيعية المرافقة، وأثرها في الحياة البشرية، علم الزلازل.

أسباب حدوث الزلازل

يمثل الغلاف الصخري lithosphere الطبقة الخارجية للأرض، التي تتميز بقوتها النسبية وصلابتها موازنة مع المواد التي توجد تحتها. وتراوح ثخانة هذا الغلاف بين عشرات الكيلومترات تحت أجزاء من أحواض المحيطات وما يزيد على مئة كيلومتر تحت أجزاء من القارات. ولا يمثل الغلاف الصخري طبقة مستمرة، بل وجد أنه مجزأُ إلى عدد من الكتل تدعى الصفائح الصخرية، يمكن أن يشتمل كل منها على قارات وأجزاء من محيطات، كالصفيحة الإفريقية، أو محيطات فقط، كصفيحة المحيط الهادئ. يوجد تحت هذا الغلاف طبقة مؤلفة من صخور لدنة ضعيفة نسبياً. ولذلك تدعى هذه الطبقة «الغلاف الضعيف» asthenosphere، وهو غلاف حار ومستمر.

تتحرك صفائح الغلاف الصخري فوق الغلاف الضعيف باتجاهات وبسرعات نسبية مختلفة تراوح ما بين 1و15سم/سنة. وبذلك تعد الحدود بين هذه الصفائح مناطق نشاط أرضي (جيولوجي) تحدث على امتدادها الزلازل والبراكين. ومعروف أن لهذه الحدود ثلاثة أنماط رئيسة هي: حدود تباعدية، وحدود تقاربية، وحدود محوَّلة. تتشكل في مستوى هذه الأنماط الثلاثة عمليات حركية (دينامية) تبني الجبال والقارات والمحيطات في العالم، ويؤدي هذا إلى حدوث الإجهاد (القوة المؤثرة في واحدة المساحة) وإلى نشوء الانفعال (التشوه كتغير الطول أو الحجم أو التصدع) في الصخر. وعندما يتجاوز الإجهاد متانة الصخور فإن الصخور تتحطم وتتصدع مما يؤدي إلى تحرير الطاقة على شكل زلازل (نظرية الارتداد المرن 1911) elastic rebound theory لصاحبها ريد Reid . وبذلك تعد الصدوع مصادر زلزالية، ويعد تمييز هذه المصادر الخطوة الأولى في طريق تقويم المخاطر الزلزالية. ويؤدي كثير من الصدوع إلى إزاحة أجزاء من سطح الأرض، غير أن صدوعاً أخرى تنشط وتؤدي إلى زلازل لكنها لا تمتد إلى سطح الأرض بل تبقى مطمورة في الأعماق، وهي تدعى «الصدوع المطمورة» buried faults.

تعد هذه العمليات التكتونية الأسباب الرئيسة لحدوث الزلازل في العالم، غير أن هناك أسباباً ثانوية أخرى تتمثل بحدوث انهيارات في مناطق التكهفات والفجوات تحت الأرضية، وهذه تؤدي إلى هزات محلية.

ومن الأسباب الثانوية أيضاً الاندفاعات البركانية وما يرافقها من انفجارات ناتجة عن انطلاق الغازات المرافقة للمهل قرب سطح الأرض. وإضافة إلى ذلك فإن بعض النشاطات البشرية تعد من جملة الأسباب الثانوية لحدوث الزلازل (الزلازل المحرّضة induced earthquakes ) كبناء السدود الضخمة وملئها بالمياه، والأعمال المنجمية تحت سطح الأرض، وضخ السوائل في الآبار العميقة لاستثمار النفط، وتجارب التفجيرات النووية.

توزع الزلازل

الشكل (1) الصفائح الرئيسية المكونة للغلاف الصخري الأرضي

تبين خارطة توزع الزلازل في العالم (الشكلان 1و2) بوضوح ارتباط مواقع البؤر الزلزالية بتوزع الحدود الصفيحية. غير أن هذه الخارطة تبين أيضاً أن عدداَ من الزلازل المدمرة حدثت ضمن الصفائح وبعيداً عن حدودها، وهذه تدعى الزلازل ضمن الصفيحية intraplate earthquakes وذلك جراء تكوّن صدوع أو تنشيطها في تلك المناطق.

تنتشر الزلازل في العالم على امتداد ثلاثة نطاقات رئيسة. يمتد النطاق الأول حول المحيط الهادئ ويتحرر على امتداده ما يعادل 75% إلى 80% من الطاقة الزلزالية العالمية. أما النطاق الثاني فيمتد من البحر المتوسط عبر الشرق الأوسط حتى إندونيسيا، ويتحرر على امتداده نحو 15% إلى 20% من الطاقة الزلزالية العالمية. ولا يبقى للنطاق الثالث الذي يمتد عبر ما يسمى ضهور وسط المحيطات mid-ocean ridges، سوى 5% إلى 7% من هذه الطاقة. وعموماً فإن 1% فقط من الزلازل العالمية تحدث خارج إطار هذه النطاقات الثلاثة، وهي الزلازل ضمن الصفيحية.

الشكل (2) توزع المراكز السطحية للزلازل في العالم خلال المدة من 23/6/2002 إلى 23/6/2003

جهاز رصد الزلازل

هو الجزء الحساس من جهاز الرسم الزلزالي seismograph، وهو نواس عادي يتحسس الحركة الأرضية من خلال حركة كتلته المثبت عليها وشيعة من أسلاك نحاسية تتحرك بدورها ضمن حقل مغنطيسي، مولدةً فرق كمون كهربائي بين طرفي الوشيعة، تتم قراءته رقمياً، أو يُحْصل على رسمه مباشرة على ورق خاص وفق مقياس معين. يسمى ناتج التسجيل الرقمي أو الورقي بالسجل الزلزالي seismogram.

الأمواج الزلزالية

الشكل (3) آلية انتشار الأمواج الزلزالية

هي أمواج مرنة تصدر عن الحركة الزلزالية أو التفجيرات الصنعية وتنتشر عبر طبقات الأرض، وتقسم قسمين رئيسين هما:

1ـ الأمواج الزلزالية الجسمية seismic body waves: وهي الأمواج الزلزالية التي تنتشر في الأوساط المرنة ولها نوعان:

أ ـ الأمواج الزلزالية الطولية longitudinal waves: وهي أمواج مرنة تنتشر في طبقات الأرض بتحريك ذرات وسط الانتشار على شكل سلسلة من الضغط والشد في اتجاه الانتشار نفسـه (الشكل ـ3). ولأنها أسرع أنواع الأمواج انتشاراً فإنها تصل إلى محطات الرصد الزلزالي أولاً، لذلك تدعى أيضاً بالأمواج الابتدائية primary waves، ويرمز لها بحرف P.

 ب ـ الأمواج الزلزالية العرضية transverse waves: وهي أمواج مرنة تنتشر في طبقات الأرض بتحريك ذرات وسط الانتشار على شكل سلسلة من الإزاحة العمودية على اتجـاه الانتشـار (الشكل ـ3) ولذلك تدعى أيضا بالأمواج القصية shear wave. ولأن سرعة انتشارها أقل من سرعة انتشار الأمواج الطولية فإنها تصل إلى محطات التسجيل متأخرة، لذا تسمى أحيانا بالأمواج الثانوية secondary waves، ويرمز لها بحرف S.

2 ـ الأمواج الزلزالية السطحية surface waves: وهي أمواج مرنة تنتشر على امتداد سطح الأرض فقط، ولها نوعان:

أ ـ أمواج لوف Love waves: هي أمواج زلزالية سطحية الانتشار وفق المركبة الأفقية فقط على اتجاه الانتشار، ولذا فهي لا تنتشر في الاتجاه العمودي على اتجاه الانتشار . ويرمز لها بحرف L (الشكل ـ3).

ب ـ أمواج رايلي Rayleigh waves: هي أمواج زلزالية سطحية الانتشار عمودياً وأفقياً بحركة إهليلجية ويرمز لها بحرف R (الشكل ـ3).

تحديد إحداثيات الزلزال

الشكل (4) مثال توضيحي لآلية حساب قوة الزلازل وفق مقياس ريختر

تستخدم، لحساب إحداثيات موقع الزلزال وتحديد بعده عن كل محطات الرصد الزلزالي التي سجلته، طرائق تقسم إلى ثلاثة أنواع رئيسة هي:

1ـ حساب بعد الزلزال من محطة واحدة. ويبين الشكل (4) توضيحاً لكيفية تطبيق هذه الطريقة.

2ـ حساب إحداثيات الزلزال من محطتين أو ثلاث محطات، وهو مايسمى أحياناً بطريقة الدوائر. تعتمد هذه الطريقة على حساب البعد بين المحطات المسجلة للزلزال، ثم تؤخذ هذه الأبعاد على أنها أنصاف أقطار لدوائر مراكزها إحداثيات محطات التسجيل، ويكون موقع الزلزال نقطة تقاطع تلك الدوائر.

3 ـ حساب إحداثيات الزلزال من مجموعة محطات. وتعتمد هذه الطريقة على استخدام مبادئ الرياضيات في حل مجموعة معادلات تربط بين إحداثيات المحطات المعلومة مع أزمنة التسجيل للزلزال في تلك المحطات وبين إحداثيات الزلزال المراد حسابها.

مقاس الزلزال earthquake size

يُحََّدد مقاس الزلزال بطريقتين رئيستين يمكن إيجازهما كما يأتي:

1ـ شدة الزلزال intensity: هي تحديد مقاس الزلزال من درجة الدمار والتخريب الذي تُحْدِثه الحركة الأرضية الزلزالية في المنشآت البشرية، ومن مجموع التغيرات التي تطرأ على سطح الأرض نتيجة لتلك الحركة الأرضية، ومن المعلومات التي يتم جمعها من التقارير الميدانية لكيفية إحساس الناس بالاهتزازات الزلزالية. ويستخدم في هذه الطريقة مقياس الشدة الزلزالية المؤلف من 12 درجة تبدأ من الواحد. ويوضح الجدول (1) شرحاً مختصراً لمقياس الشدة الزلزالية «مقياس ميركالي المعدَّل Modified Mercalli Scale» عند كل درجة منه.

2 ـ قدر الزلزال earthquake magnitude: وهو قيمة مقاس الزلزال محسوبة من اللوغاريتم العشري للسعة amplitude العظمى الحقيقية للحركة الأرضية التي يسجلها جهاز الرصد الزلزالي مضافاً إليها قيمة تصحيح المسافة بين مركز الزلزال وموقع جهاز الرصد الزلزالي. وقد وضع هذا المقياس لأول مرة عام 1935 من قبل الأمريكي ريختر Richter استناداً لتسجيلات الزلازل في ولاية كاليفورنيا الأمريكية، ولذلك يدعى مقياس ريختر. وهو يتألف من تسع درجات بدءاً من الواحد. ويوضح الشكل (4) عرضاً مبسطاً لحساب قدر الزلزال وفقاً لمقياس ريختر.

أثر الزلازل

تختلف الآثار المدمرة للزلازل بحسب شدة الزلزال نفسه، كما هو واضح من جدول الشدة الزلزالية، وتراوح من عدم الإحساس بالاهتزازات عند الزلازل الصغيرة جداً إلى التدمير الكلي للحياة البشرية وتغيير في المظاهر الطبوغرافية والجيولوجية لموقع المركز السطحي للزلزال عند الزلازل الشديدة جداً. فقد تم تسجيل إزاحة أفقية بلغت 6.5 متر على طرفي صدع سان أندرياس نتيجة لزلزال سان فرانسيسكو عام 1906، إضافة إلى حدوث انزلاقات أرضية ونشوب حرائق وفيضانات نتيجة لتدمير السدود المائية. ويبين الجدول (2) بعض الزلازل المدمرة عبر التاريخ مع عدد الضحايا في كل حالة، في حين يعرض الجدول (3) متوسط العدد السنوي للزلازل التي تحدث في العالم.

متوسط العدد السنوي القدر magnitude(Ms) 2 8.0 20 7.0 100 6.0 3000 5.0 15000 4.0
الجدول 3 – متوسط العدد السنوي للزلازل في العالم	الشكل (5) مثال عن أثر تميع التربة نتيجة زلزال ألاسكا عام 1964

 ومع ذلك فإن حدوث بعض الظواهر الخاصة يؤدي إلى تدمير تام في مواقع قد تكون بعيدة جداً عن المركز السطحي للزلزال، منها:

1ـ تميع التربة soil liquefaction: هو تصرف التربة والرمال وكأنها سائل كثيف خلال الحركة الزلزالية بدلاً من تصرفها كتربة رطبة. ولذلك فان هذه الظاهرة ذات خطورة كبيرة في المناطق التي يمكن أن تتشكل فيها، لأنها تتسبب في غوص جزئي أو كامل للأبنية حسب ثخانة التربة أو الطبقة الرملية المتميعة. كما أنها تؤدي أحيانا إلى سقوط الأبنية جانبياً بشكل كلي (الشكل ـ 5).

2ـ الأمواج البحرية tsunami: وهي أمواج بحرية تنشأ عند حدوث زلازل تحت بحرية أو شاطئيه قوية وتؤدي إلى تدمير تام للشواطئ البحرية وما بني عليها، وخاصة في مناطق الخلجان حيث يحصل تركيز عال للطاقة الموجية، وازدياد في ارتفاع الأمواج التي تسير بسرعات عالية. فقد وصل ارتفاع الأمواج البحرية التي ضربت شواطئ اليابان بتاريخ 2/3/1933 إلى 25متراً وأدت إلى إصابة 3000ضحية. 

الزلازل في الوطن العربي

تنشأ الزلازل في الوطن العربي نتيجة الحركات التكتونية على امتداد بنيات أرضية رئيسة أهمها سلاسل جبال الأطلس، والبحر الأحمر، وسلاسل جبال طوروس وزاغروس، وصدع غرب الشام. ويظهر الشكل(6) توزع النشاط الزلزالي في الوطن العربي في عام واحد.

الشكل (6) توزع المراكز السطحية للزلازل في الوطن العربي خلال المدة من 23/6/2002 إلى 23/6/2003

تعد جبال الأطلس من أهم المظاهر الطبوغرافية في شمال غربي إفريقيا ممتدة على مسافة2000كم. وقد نشأت هذه السلاسل نتيجة التقارب الحاصل بين الصفيحتين الإفريقية والأوربية، مما أدى إلى تكون بنيات طي وتصدع إقليمية في تلك المنطقة.

أما البحر الأحمر فيمثل الحد الجنوبي الغربي للصفيحة العربية. حيث كانت الصفيحة العربية تمثل جزءاً من الصفيحة الإفريقية قبل مايزيد على 30مليون عام. غير أنه، وبعد تلك الفترة، بدأت الصفيحة العربية بالانفصال عن الصفيحة الإفريقية جراء تكون البحر الأحمر على شكل غور انهدامي، وترافق ذلك مع حدوث صدوع أرضية نشيطة.

أما النطاق الآخر الذي يعد مصدراً زلزالياً مهماً تتأثر به المنطقة العربية فيتمثل بسلاسل جبال طوروس وزاغروس، التي تمثل حداً تقاربياً تصادمت على امتداده الصفيحة العربية مع الصفيحة الآسيوية (الصفيحتين التركية والإيرانية) مما أدى إلى تكون طيات وتصدعات أسهم نشاطها في توليد زلازل أثرت على المنطقة العربية.

ويعد صدع غرب الشام (يسمى في بعض المراجع العلمية الصدع المحول المشرقي levant transform fault أو صدع البحر الميت Dead Sea fault) صدعاً أرضياً رئيساً يمتد بطول 1100 كم بدءاً من خليج العقبة مروراً بالبحر الميت وسهلي البقاع والغاب في لبنان وسورية. وهو يتميز بانزياح جانبي ناتج من حركة الصفيحة العربية باتجاه الشمال بالنسبة للصفيحة الإفريقية. ويتفرع عن هـذا الصـدع الرئيس صدوع ثانوية كصدع سرغايا في جنوب غربي سورية. وعموماً فإن النشاط الذي يتميز به هذا الصدع يجعل منه مصدراً رئيساً للزلازل في المنطقة والتي كان آخرها زلزال العقبة الذي حدث عام 1995 بقدر 7.3 على مقياس ريختر. كما أن زلازل تاريخية كبيرة حدثت على امتداده كزلزال عام 1822 (بقدر7.5 ) وزلزال عام 1957 (بقدر 7.3) وغيرهما .التنبؤ بالزلازل

التنبؤ بالزلازل prediction of earthquakes هو التوقع لزمان الزلزال ومكانه وقدره مع تحديد قيمة الحركة الأرضية العظمى الممكنة لموقع الدراسة. ويعتمد التنبؤ بالزلازل على ملاحظة كل الظواهر الطبيعية التي تسبق أو تترافق مع حدوث الزلزال في منطقة المركز السطحي للزلزال. ودراستها ويمكن إيجاز أنواع الدراسات التي تنفذ لهذا الهدف والمعروفة حتى اليوم كما يأتي:

1ـ التصرف غير الطبيعي للحيوانات البرية والبحرية

2ـ تشوهات سطح الأرض.

3ـ الرصد المستمر لحركة القشرة الأرضية.

4ـ مراقبة مستمرة لتغيرات النشاط الزلزالي بمرور الزمان والمكان.

5ـ دراسة أسباب عدم وجود نشاط زلزالي بمرور الزمان والمكان.

6ـ دراسة تغير سرعة انتشار الأمواج الزلزالية.

7ـ دراسة تغيرات الحقل المغنطيسي الأرضي.

8ـ دراسة تغيرات الحقل الكهربائي الأرضي.

9ـ دراسة تغيرات مستوى المياه الجوفية ودرجة حرارتها.

10ـ دراسة الصدوع النشطة والطيات.

11ـ دراسة تغيرات حقل الجاذبية الأرضية.

12ـ دراسة تغيرات محتوى المياه الجوفية والجارية من الرادون.

13ـ إجراء التجارب المخبرية لإدراك كيفية حدوث الزلازل.

14ـ تنفيذ الدراسات الإحصائية لمعرفة تكرارية حدوث الزلازل.

15ـ دراسة النشاط الزلزالي التاريخي والقديم وتحديد تكراريته.

16ـ وضع النماذج الرياضية والفيزيائية لمحاكاة حدوث الزلازل.

عبد الناصر دركل، محمد داود

- Bruce A. Bolt, Earthquakes.W.H.Freeman and Com­pany (New York 1993).

- E. A.Keller and N.Pinter, Active Tec­tonics (Prentice Hall, Inc. 2002).

التصنيف : علم طبقات الأرض و علوم البحار

المجلد: المجلد العاشر

رقم الصفحة ضمن المجلد : 379

آخر أخبار الهيئة :

معجم المصطلحات

الأطلس الجغرافي

البحوث الأكثر قراءة

اصدارات الموسوعة العربية

أسماء الباحثين

هل تعلم ؟؟

• - هل تعلم أن الأبلق نوع من الفنون الهندسية التي ارتبطت بالعمارة الإسلامية في بلاد الشام ومصر خاصة، حيث يحرص المعمار على بناء مداميكه وخاصة في الواجهات

• - هل تعلم أن الإبل تستطيع البقاء على قيد الحياة حتى لو فقدت 40% من ماء جسمها ويعود ذلك لقدرتها على تغيير درجة حرارة جسمها تبعاً لتغير درجة حرارة الجو،

• - هل تعلم أن أبقراط كتب في الطب أربعة مؤلفات هي: الحكم، الأدلة، تنظيم التغذية، ورسالته في جروح الرأس. ويعود له الفضل بأنه حرر الطب من الدين والفلسفة.

• - هل تعلم أن المرجان إفراز حيواني يتكون في البحر ويتركب من مادة كربونات الكلسيوم، وهو أحمر أو شديد الحمرة وهو أجود أنواعه، ويمتاز بكبر الحجم ويسمى الش

• هل تعلم أن الأبسيد كلمة فرنسية اللفظ تم اعتمادها مصطلحاً أثرياً يستخدم في العمارة عموماً وفي العمارة الدينية الخاصة بالكنائس خصوصاً، وفي الإنكليزية أب

• - هل تعلم أن أبجر Abgar اسم معروف جيداً يعود إلى عدد من الملوك الذين حكموا مدينة إديسا (الرها) من أبجر الأول وحتى التاسع، وهم ينتسبون إلى أسرة أوسروين

• - هل تعلم أن الأبجدية الكنعانية تتألف من /22/ علامة كتابية sign تكتب منفصلة غير متصلة، وتعتمد المبدأ الأكوروفوني، حيث تقتصر القيمة الصوتية للعلامة الك

شراء النسخة الورقية