الزلزال هو ظاهرة طبيعية ناتجة عن اهتزاز أرضي سريع و تصادم للصفائح ويسمى مركز الزلزال “البؤرة”، يتبع بارتدادات تدعى أمواج زلزالية، وهذا يعود إلى تكسر الصخور وإزاحتها بسبب تراكم إجهادات داخلية نتيجة لمؤثرات جيولوجية ينجم عنها تحرك الصفائح الأرضية. قد ينشأ الزلزال كنتيجة لأنشطة البراكين أو نتيجة لوجود انزلاقات في طبقات الأرض.
تؤدي الزلازل إلى تشقق الأرض ونضوب الينابيع، أو ظهور الينابيع الجديدة، أو حدوث ارتفاعات وانخفاضات في القشرة الأرضية، وأيضاً حدوث أمواج عالية تحت سطح البحر (تسونامي)، فضلاً عن آثارها التخريبية للمباني والمواصلات والمنشآت. وغالباً ينتج عن حركات الحمل الحراري في المتكور الموري (Asthenosphere) والتي تحرك الصفائح القارية متسببة في حدوث هزات هي الزلازل. كما أن الزلازل قد تحدث خراباً كبيراً. وتحدد درجة الزلزال بمؤشر، وتقاس من 1 إلى 10، حيث:
من 1 إلى 4 – زلازل قد لا تحدث أية أضرار أي يمكن الإحساس به فقط،
من 4 إلى 6 – زلازل متوسطة الأضرار قد تحدث ضرراً للمنازل والإقامات،
من 7 إلى 10 – الدرجة القصوى، أي يستطيع الزلزال تدمير المدينة بأكملها وحفرها تحت الأرض حتى تختفي مع أضرار لدى المدن المجاورة لها.
كيف تتكون الزلازل:
أثناء عملية الاهتزاز التي تصيب القشرة الأرضية، تتولد ستة أنواع من موجات الصدمات، من بينها اثنتان تتعلقان بجسم الأرض حيث تؤثران على الجزء الداخلي من الأرض، بينما الأربعة موجات الأخرى تكون موجات سطحية. ويمكن التفرقة بين هذه الموجات أيضاً من خلال أنواع الحركات التي تؤثر فيها على جزيئات الصخور، حيث ترسل الموجات الأولية أو موجات الضغط جزيئات تتذبذب جيئة وذهاباً في نفس اتجاه سير هذه الأمواج، بينما تنقل الأمواج الثانوية أو المستعرضة اهتزازات عمودية على اتجاه سيرها. وعادة ما تنتقل الموجات الأولية بسرعة أكبر من الموجات الثانوية، ومن ثم فعندما يحدث زلزال، فإن أول موجات تصل وتسجل في محطات البحث الجيوفيزيقية في كل أنحاء العالم هي الموجات الأولية والثانوية.
أسباب الزلزال:
ذكر العلماء عدة عوامل، وأهمها:
– الانفجار البركاني الذي يرافقه زلزال.
– الصدع وانزلاق الصخور عليه والذي يعرف بالزلازل التكتونية.
هناك مجموعة من العوامل تكمن وراء ثورة الزلازل على سطح الأرض، حيث يمكن تقسيمها إلى عوامل داخلية ترتبط بتكوين الأرض والتي تتألف من عدة طبقات هي من الخارج للداخل: القشرة والوشاح ولب الأرض.
ويتكون ” لب الأرض ” من كرة صلبة من الحديد والنيكل تتميز بدرجة تصل إلى عدة آلاف درجة مئوية “قرابة 6000 درجة مئوية”، ولكون طبقات الأرض غير متجانسة تحدث عملية انتقال للحرارة من منطقة لأخرى، سواء بخاصية التوصيل في المناطق الصلبة، أو الحمل في المناطق السائلة، أو بخاصية الإشعاع على سطح الأرض، وعندما تتراكم الطاقة الحبيسة في منطقة ما في طبقات الأرض يظهر دور الشمس والقمر من خلال موجات الجذب التي تؤثر بها على الأرض، وهو ما يسمح بتحرير الحرارة المختزنة داخل باطن الأرض على شكل زلازل وبراكين. أيضاً تقف ظاهرة اقتران الكواكب وراء حدوث الزلازل والبراكين، حيث تكون قوى المد الشمسي، والقمري، أكبر ما يمكن وهو ما يساعد على تحرير حرارة الأرض، ويفسر قصر مدة الاقتران الكوكبي صغر المدة التي ينتاب فيها الأرض الهزات الزلزالية.
وتلعب جيولوجيا المكان أيضاً دوراً هاماً في حدوث الزلازل، حيث يؤثر سمك القشرة الأرضية بما فيها من فوالق وتصدعات وكونها جزر في المحيط أو أرض صخرية. إضافة إلى أنه كلما كان الكوكب قريباً من الشمس زادت الجاذبية المؤثرة وتسببت في حدوث زلزال وبراكين ضخمة مثلما يحدث على كوكب الزهرة، وكلما كبرت الكواكب وبعدت عن الشمس تقل الزلازل والبراكين عليها، وتتلقى الأرض طاقتها الحرارية من مصدرين: الأول هو الشمس والتي يظهر تأثيرها في المنطقة السطحية، وهو الجزء العلوى من القشرة والذي لا يزيد عن 28-30م، ويتمثل المصدر الثاني في حرارة باطن الأرض، التي تنجم بشكل كبير عن النشاط الإشعاعي لبعض العناصر، وخاصة اليورانيوم والثوريوم وغيرها من العناصر شديدة الإشعاع.
نظريات نشأة الزلازل:
كانت الأرض منذ نشأتها جسمًا ساخنًا كسائر الكواكب، وحينما برد كوّن الغلاف المائي وجذب له الغلاف الهوائي، ومع زيادة البرودة.. تكوَّنت الطبقة الصلبة الخارجية المعروفة باسم القشرة، لكن باطن الأرض ظل ساخنًا حتى الآن، ويحتوى على صهارة للمعادن يموج بظاهرة تعرف بتيارات الحمل الداخلية، التي تعمل بالاشتراك مع الحرارة المرتفعة جدًّا على تآكل الصخور الصلبة في القشرة الصلبة وتحميلها أو شحنها بإجهادات وطاقات عظيمة للغاية تزداد بمرور الوقت، والقشرة نفسها مكوّنة من مجموعة من الألواح الصخرية العملاقة جدًّا، ويحمل كل لوح منها قارة من القارات أو أكثر.
وتحدث عملية التحميل أو الشحن بشكل أساسي في مناطق التقاء هذه الألواح بعضها مع بعض، والتي يطلق عليها العلماء الصدوع أو الفوالق التي تحدّد نهايات وبدايات الألواح الحاملة للقارات، وحينما يزيد الشحن أو الضغط على قدرة هذه الصخور على الاحتمال لا يكون بوسعها سوى إطلاق سراح هذه الطاقة فجأة في صورة موجات حركة قوية تنتشر في جميع الاتجاهات، وتخترق صخور القشرة الأرضية، وتجعلها تهتز وترتجف على النحو المعروف.
في ضوء ذلك.. نشأت على الأرض مجموعة من المناطق الضعيفة في القشرة الأرضية تعتبر مراكز النشاط الزلزالي أو مخارج تنفس من خلالها الأرض عما يعتمل داخلها من طاقة قلقة تحتاج للانطلاق، ويطلق عليها “أحزمة الزلازل” وهي: حزام المحيط الهادي يمتدّ من جنوب شرق آسيا بحذاء المحيط الهادي شمالاً، وحزام غرب أمريكا الشمالية الذي يمتدّ بمحاذاة المحيط الهادي.
وحزام غرب الأمريكتين، ويشمل فنزويلا وشيلي والأرجنتين، وحزام وسط المحيط الأطلنطي، ويشمل غرب المغرب، ويمتدّ شمالاً حتى إسبانيا وإيطاليا ويوغوسلافيا واليونان وشمال تركيا، ويلتقي هذا الفالق عندما يمتدّ إلى الجنوب الشرقي مع منطقة “جبال زاجروس” بين العراق وإيران، وهي منطقة بالقرب من “حزام الهيمالايا”. وحزام الألب، ويشمل منطقة جبال الألب في جنوب أوروبا.
وحزام شمال الصين والذي يمتدّ بعرض شمال الصين من الشرق إلى الغرب، ويلتقي مع صدع منطقة القوقاز، وغربًا مع صدع المحيط الهادي. وهناك حزام آخر يعتبر من أضعف أحزمة الزلازل، ويمتدّ من جنوب صدع الأناضول على امتداد البحر الميت جنوبًا حتى خليج السويس جنوب سيناء، ثم وسط البحر الأحمر فالفالق الأفريقي العظيم، ويؤثر على مناطق اليمن وأثيوبيا ومنطقة الأخدود الأفريقي العظيم.
إن الكرة الأرضية وحدة واحدة، لكن من الثابت أن براكين القشرة الأرضية، والضغوط الواقعة عليها في المناطق المختلفة منها تؤدي إلى حدوث نشاط زلزالي لا يمكن الربط بينه وبين حدوث نشاط زلزالي في منطقة أخرى، وفي ضوء ذلك.. اكتسب كل حزام زلزالي طبيعة خاصة تختلف عن الآخرى من حيث الطبيعة الارضية (الجيولوجية) والتراكيب تحت السطحية، والتي يمكن معها القول: إن نشاطها الزلزالي يكون خاصًّا بهذه المنطقة، ولا يعني تقارب زمن حدوث النشاط الزلزالي على أحزمة الزلازل المختلفة أن هناك توافقًا في زمن حدوثها بعضها مع بعض، إنما يرجع ذلك إلى عوامل كثيرة داخل باطن الأرض ما زالت محل دراسة من الإنسان.
التنبؤ بحدوث الزلزال:
بناءً على نظريات نشأة الزلازل.. فإن التنبؤ يتم على 3 مستويات؛ الأول: وهو أين تقع الزلازل، ومن خلال الشرح السابق يمكن ملاحظة أنه يسهل إلى حد كبير تحديد مناطق واسعة من العالم تصنَّف على أنها أماكن محتملة لوقوع الزلازل، وهي التي تقع في نطاق أحزمة الزلازل، والمستوى الثاني: هو القوة المتوقعة للزلازل التي ستقع بهذه المناطق، وبناء على ما سبق أيضًا.. يمكن القول: إن هذا المستوى يعدّ أصعب من المستوى الأول، فلا أحد باستطاعته تقدير حجم الطاقة الكامنة في الأرض التي ستنطلق مع الزلزال، وكل ما يوضع من تنبّؤات في هذا الصدد مجرد تقديرات تقريبية حول المتوسط العام للزلازل بكل منطقة، الثالث: هو التنبّؤ بموعد حدوث الزلازل، وهذا في حكم المستحيل حاليًا، ولا توجد هناك وسيلة تستطيع القيام بذلك.
ومعظم الأضرار التي تحدث للإنسان تنجم من الزلازل القريبة من سطح الأرض؛ لأنها تعتبر من أكثر الزلازل تكرارًا، أما الزلازل التي تحدث بين هذين العمقين (600 كم و60 كم) تعتبر زلازل متوسطة من حيث تكرارها وعمقها والضرر الناجم عنها، وتسمّى النقطة التي يبدأ من عندها الزلزال بعين أو بؤرة الزلزال، أما النقطة الموجودة فوقها تمامًا فوق سطح الأرض فتسمى بالمركز السطحي للزلزال. وتنتقل الطاقة المنبعثة من زلزال من البؤرة إلى جميع الاتجاهات على هيئة موجات سيزمية (زلزالية). وتنتقل بعض الموجات أسفل الأرض، وينتقل بعضها الآخر فوق سطح الأرض، وتنتقل الموجات السطحية بصورة أسرع من الموجات الداخلية. ويمكن تسجيل الموجات الصادرة عن زلزال كبير على أجهزة رصد الزلازل في المنطقة المقابلة للزلزال من العالم، وتصل تلك الموجات إلى سطح الأرض في غضون 21 دقيقة.
أنواع الزلازل:
– الزلازل الضحلة وتنشأ على عمق 70كم.
– الزلازل المتوسطة وتنشأ على عمق بين 70-300كم.
– الزلازل العميقة وتنشأ على عمق 300-700كم.
قياس شدة الزلزال:
تقاس شدة الزلازل عادة بمقياسين مهمين؛ الأول هو “شدة الزلزال”، وتُعرف شدة الزلزال بأنها مقياس وصفي لما يحدثه الزلزال من تأثير على الإنسان وممتلكاته، ولما كان ذلك المقياس مقياسًا وصفيًّا يختلف فيه إنسان عن آخر في وصف تأثير الزلزال طبقًا لاختلاف أنماط الحياة في بلدان العالم المختلفة، ولتدخّل العامل الإنساني فيه بالقصد أو المبالغة فقد ظهرت الصور العديدة لهذا المقياس وأهمها مقياس “ميركالي المعدل”، وهذا المقياس يشمل 12 درجة، فمثلاً.. الزلزال ذو الشدة “12” فإنه مدمِّر لا يبقي ولا يذر، ويتسبَّب في اندلاع البراكين، وخروج الحمم الملتهبة من باطن الأرض، وتهتزّ له الأرض ككل وسط المجموعة الشمسية.
أما المقياس الثاني فهو مقياس “قوة الزلزال” Magnitude، وقد وضعه العالم الألماني “Richter” وعُرف باسمه، ويعتمد أساسًا على كمية طاقة الإجهاد التي تسبّب في إحداث الزلزال، وهذا مقياس علمي تحسب قيمته من الموجات الزلزالية التي تسجلها محطات الزلازل المختلفة، وعليه.. فلا يوجد اختلاف يذكر بين قوة زلزال يحسب بواسطة مرصد حلوان بمصر أو مرصد “أبسالا” بالسويد.
مقياس ريختر لقياس الزلازل:
1 ضمن حدود أجهزة القياس، تتحسسها أجهزة السيسموغراف –
2 (ضعيفة) لا يكاد يحس بها 3.5
3 (قليلة) يشعر بها أناس قليلون 4.2
4 (معتدلة) يحس بها المشاة 4.3
5 (قوية بعض الشيء) يستيقظ بعض الناس 4.8
6 (قوية) تترنح الأشجار وتسقط الأشياء 4.8 – 5.4
7 (قوية جداً) إنذار عام – تتشقق الجدران 5.5 – 6.1
8 (هدامة) تتأثر السيارات المتحركة 6.2 – 6.8
9 (مخربة) تسقط بعض البيوت وتتشقق الأرض 6.9
10 (كارثية) تتفتح الأرض وتحدث انهيارات 7 – 7.3
11 (كارثية للغاية) تبقى بعض البنايات 7.4 – 8.1
12 (مفجعة) دمار تام 8.1 – (أقصى درجة 8.9)
الفرق بين شدة الزلزال وقوة الزلزال:
يستخدم العلماء مفهومي شدة الزلزال، وقوة الزلزال، للتعبير عن حجم الزلزال، ويعرف مفهوم شدة الزلزال على أنه مصطلح يستخدم لقياس الطاقة التي تنتج عن الزلزال، وتقاس قوة الزلزال بمقياس ريختر المكون من تسع درجات، فعلى سبيل المثال: في حالة افتراضية عندما تقع البؤرة العميقة لزلزال تحت مدينة “س”، حيث تكون هذه المدينة المركز السطحي المدمر للزلزال، فإن حجم الدمار هناك أكثر من حجم الدمار في مدينة “ص”، وبذلك فإن شدة الزلزال في “س” أعلى منها في مدينة “ص”. وأما قوة الزلزال فهي ثابتة ولا تتأثر في المكان الذي يحدث فيه الزلزال.
الموجات ورصدها:
عندما يحدث الصدع الأرضي وتتكون فيه البؤرة الزلزالية، تتحرك الصفائح الأرضية على طريق الصدع بشدة، فينطلق نتيجة لهذه الحركة المفاجئة، والسريعة طاقة حركية هائلة تنتشر على شكل موجات اهتزازية مرنة، وهي الموجات الزلزالية الاهتزازية، الزلزالية المنطلقة من بؤرة الزلزال ،وينتشر في الأوساط المحيطة بالبؤرة الزلزالية نموذجان من الموجات الاهتزازية الأساسية وهما : الموجات الابتدائية (P)، والموجات المستعرضة (s)، وينبعث معهما نموذج ثالث هو الموجات السطحية (L)، وهذه الموجات الثلاثة تختلف بالسرعة ،ولذا يختلف وقت وصولها إلى محطات رصدالزلازل، وتلتقط الموجات الزلزالية بواسطة جهاز السيسموغراف الذي يزودنا بمعلومات عن شدة الموجات الزلزالية وزمن وصولها.
وهناك علاقة هامة يمكن أن تستخدم لتحديد مسافة انتقال الموجات الزلزالية من مركز نشأتها إلى محطة الرصد التي يقع فيها جهاز التسجيل السيزموغراف، وهذه العلاقة تعرف بالفرق في الزمن بين وصول الموجات الابتدائية (p)، ووصول الموجات المستعرضة (s).وهذا الفرق يتناسب مع المسافة التي تقع بين محطة الرصد، والمركز البؤري للزلزال، ويمكن تمييز الموجات الزلزالية حسب وقت وصولها إلى محطة الرصد للزلازل. وعند حدوث صدع يصبح اهتزاز فينتشر ويرصدها الجهاز.
تحديد موقع بؤرة زلزالية:
نتمكن من تحديد موقع البؤرة الزلزالية عن طريق تعاون ثلاث محطات رصد زلازل قريبة من موقع الزلزال، ويحدد بعد الزلزال عن كل محطة من هذه المحطات الثلاث إما عن طريق العلاقة البيانية، أو بحساب المسافة بتقدير زمن وصول الموجات الزلزالية، وسرعتها، ومن تم تطبيق قانون المسافة = الزمن × سرعة الموجات، وترسم دائرة من كل محطة مركزها هو مكان المحطة ونصف قطرها ؛ هو المسافة المحسوبة، وتكون نقطة تقاطع الدوائر الثلاث هي موقع بؤرة الزلزال.
ان الزلزال هو ظاهرة عبارة عن اهتزاز ارضي سريع يعود إلى تكسر الصخور وازاحتها بسبب البؤرة الزلزاليه.
