علوم الارض

كيف تتكون الزلازل

ما هي الزلازل؟

الزلزال هو اهتزاز الأرض الذي يحدث عندما تنزلق كتلتان كبيرتان من القشرة الأرضية (الصفائح التكتونية) فجأة فوق بعضها البعض. إنها طريقة الكوكب لتخفيف الضغط على سطحه الخارجي وتحدث لأن الصفائح التكتونية في حركة مستمرة عبر وجه الكوكب. بطريقة ما ، تكشف عن تناقض مثير للاهتمام: ما يعتبره البشر حدثاً مروعاً ومميتاً هو ، في الواقع ، وظيفة جيولوجية أساسية.

تحدث معظم الزلازل على صدع أو بالقرب منه ، وهي الأماكن التي تلتقي فيها الصفائح التكتونية ، وتشكل نوعاً من الألغاز المتشابكة بحجم الكوكب خارج قشرة الأرض – باستثناء قطع الألغاز يمكن أن تكون أكبر من قارات بأكملها وتتحرك عند حوالي 2 بوصة (5 سنتيمترات) ) في السنة. تحتوي الألواح أيضاً على حواف صخرية خشنة تجعلها تقفل معاً ، حتى مع استمرار بقية اللوحة في الحركة. هذا يتسبب في تراكم الأخطاء ببطء.

عندما يتغلب الضغط في قسم من الصدع على قوة الصخور التي تثبته في مكانه ، ينكسر الصدع. والنتيجة هي إطلاق مفاجئ للطاقة في الصخور المحيطة على شكل موجات من الطاقة ، إذا كان التمزق كبيراً بما يكفي أو قريباً من السطح ، نشعر به على أنه يهتز في الأرض. إذا كان الزلزال كبيراً بما يكفي ، يمكن لموجات الطاقة الزلزالية هذه أن تنتقل إلى الجانب الآخر من الكوكب.

تأتي الصدوع التي تسبب الزلازل في عدة أشكال مختلفة. يتحرك جانبي خطأ الانزلاق أو خطأ التحويل بالتوازي مع بعضهما البعض في اتجاهين متعاكسين. يتحرك أحد جوانب خطأ الدفع فوق الآخر (الذي يغرق في عمق الكوكب). تحدث العيوب الطبيعية عندما يبتعد لوحان عن بعضهما البعض ، مما يتسبب في سقوط أجزاء من أحدهما أو كليهما أو تتساقط الحمم المنصهرة بينهما وتشكل قشرة جديدة.

تحدث معظم الزلازل الكبيرة في العالم على صدوع الدفع ، في مناطق تسمى مناطق الاندساس حيث تغوص إحدى الصفائح أو تنغرس تحت صفيحة أخرى. لأن الاندساس يحدث في المقام الأول في المناطق البحرية من قاع البحر حول المحيط الهادئ ما يسمى بحلقة النار ، فإن معظم الزلازل الأكبر تحدث أيضاً في أعماق سطح المحيط.

يمكن أن تحدث الزلازل أيضاً في منتصف الصفائح التكتونية لأسباب متنوعة. معظمها صغير ، لكن القليل منها ، مثل زلازل 1811 و 1812 على طول صدع نيو مدريد في وادي المسيسيبي ، قوية بما يكفي لإحداث أضرار كبيرة وواسعة النطاق.

أنواع الطاقة الزلزالية.

تتكون حركة الاهتزاز التي نشعر بها كزلزال في الواقع من أنواع مختلفة من الموجات الزلزالية التي يمكن فصلها إلى مجموعتين مختلفتين: موجات الجسم ، التي تنتقل عبر أعماق الكوكب ، وموجات السطح التي تهز القشرة الخارجية. تشكل موجات الجسم أكبر زلزال وتشمل موجات أولية أو P وموجات ثانوية أو S. تضغط موجات P وتفك ضغط الصخور في الاتجاه الذي تسير فيه الموجة أثناء مرورها عبر الأرض كما لو كانت الصخور ربيعاً عملاقاً. تحرك موجات S الصخور لأعلى ولأسفل أو من جانب إلى جانب عمودياً على الاتجاه الذي تتحرك فيه . تنتقل هذه الموجات بشكل أبطأ ، ولكنها قد تكون الأكثر ضرراً وتهز المباني والبنية التحتية الأخرى على السطح.

تنتقل الموجات السطحية عبر الطبقات العلوية من قشرة الأرض وتشبه تموجات الماء. وهي مقسمة إلى نوعين: موجات لوف وموجات رايلي. تشبه موجات لوف موجات S من حيث أنها تتحرك عمودياً على اتجاه الموجة ، لكنها تتحرك من جانب إلى جانب فقط. الاهتزاز الأفقي لموجات لوف يضر بشكل خاص بأسس الهياكل. تنتج موجات رايلي حركة مشابهة لأمواج المحيط المتدحرجة في الأرض. يتحركان عمودياً وأفقياً في مستوى عمودي موجه في الاتجاه الذي تسير فيه الأمواج. تنتقل الموجات السطحية بشكل أبطأ من موجات الجسم (P و S) ؛ ومن بين الأمواج السطحية ، تنتقل موجات لوف بشكل عام أسرع من موجات رايلي.

تأتي الزلازل بأحجام مختلفة وتحدث في جميع أنحاء الكوكب كل يوم . بالطبع ، غالباً ما تسبب الزلازل الكبيرة أضراراً أكثر من الزلازل الصغيرة ، ولكن عندما تحدث زلازل صغيرة أو متوسطة الحجم في مناطق مكتظة بالسكان أو في مناطق ذات بنية تحتية سيئة التصميم أو ذات بنية تحتية مناسبة ، يمكن أن تكون النتائج مدمرة بنفس القدر.

قياس وتحديد مواقع الزلازل.

تهز الزلازل الصغيرة قشرة الأرض طوال الوقت ، وليس دائماً حيث تلتقي الصفائح التكتونية. ترتجف البراكين عندما تتحرك الصهارة عبر الغرف والقنوات الجوفية ، وغالباً ما يتسبب وزن الماء في الخزانات أثناء امتلائها في حدوث هزات صغيرة ، والزلازل على الصدوع في وسط القارات تذكر الناس أحياناً أن أماكن مثل كانساس وسيبيريا والصحراء الكبرى أيضاً جزء من كوكبنا النشط والمتغير باستمرار. ومع ذلك ، تحدث معظم الزلازل عند حدود الصفائح ويوجد العديد منها في القشرة تحت المحيط.

يمكن أن يؤثر نوع الصدع و “الالتصاق” في قسم معين من الخطأ على حجم الزلزال أو قوته. المقياس الأكثر شهرة لقياس الحجم هو مقياس ريختر ، لكن هذا المقياس هو مقياس نسبي لحجم الزلزال ويتم تقديره من قراءات أداة اهتزاز الأرض. يتم استبدال مقياس ريختر تدريجياً بمقياس حجم اللحظة ، أو العزم الزلزالي ، وهو مقياس محسوب للطاقة المنبعثة من الزلزال الذي يأخذ في الاعتبار عوامل مثل منطقة التصدع ، والمقدار الذي تحركت الصفائح بالنسبة له. بعضها البعض ، وصلابة الصخور التي تحطمت. مثل مقياس ريختر ، فإن حجم اللحظة هو قيمة لوغاريتمية ، بحيث يطلق زلزال بقوة 6 درجات ضعف الطاقة الزلزالية مثل الزلزال الذي بلغت قوته 5 درجات.

بغض النظر عن المصدر ، فإن الزلزال الناتج سيرسل موجات زلزالية عبر صخور الأرض التي يمكن للعلماء استخدامها لتحديد مكان حدوث الزلزال ونوع الخطأ أو الحركة التي تسببت فيه. أدوات حساسة للغاية تسمى مقاييس الزلازل تقيس وتسجيل الموجات الزلزالية المنبعثة من الزلازل وغيرها من الأحداث ، وكثير منها يكون خفيفاً جداً بحيث لا يمكن الشعور به. تمكّن شبكات مقاييس الزلازل المنتشرة حول العالم العلماء من تحديد موقع الزلزال على سطح الأرض – مركزه – فوق مركزه المنخفض ، أو مصدره الدقيق تحت الأرض.

فوائد الزلازل.

تعمل الزلازل أيضاً كنوع من الأضواء الكاشفة في عمق باطن الكوكب. تنتقل أنواع الموجات المختلفة بسرعات مختلفة عبر أجزاء مختلفة من باطن الأرض. من خلال قياس سرعة ومسار الموجات ، يمكن للعلماء تحديد أشياء مثل درجة الحرارة والتكوين والتشوه للمواد التي تنتقل من خلالها الموجات. تساعد المعرفة الأفضل بالكوكب في تحسين فهم العمليات الخفية التي تحدث في لب الأرض ، والوشاح ، والقشرة والتي قد تؤثر علينا على السطح.

تعتبر خصائص الزلزال نفسه ، مثل موقعه وحجمه واتجاه الخطأ واتجاه الانزلاق ، مهمة لفهم العمليات التكتونية على المستويات العالمية والإقليمية. يتدفق الباحثون أيضاً من خلال السجلات التاريخية ويرصدون أجزاء محددة من الأعطال الكبيرة التي تمزقت في الماضي لمعرفة ما إذا كانت الظروف تتجه نحو حدث كبير آخر.

على الرغم من أنه من غير المرجح أن يتمكن العلماء من تحديد التاريخ الدقيق للزلزال ووقته في المستقبل بدقة ، إلا أنهم أصبحوا أكثر قدرة على حساب احتمالية وقوع أحداث كبيرة على طول بعض الأخطاء. يتيح ذلك للناس الاستعداد مسبقاً إذا كانوا في مناطق ذات مخاطر أعلى ، وهو بالتأكيد أفضل من الوقوع في حالة مفاجأة تماماً عندما تبدأ الأرض في الاهتزاز.

العديد من المخاطر.

مثل هذه الظروف التي تنشأ في أعقاب الزلازل يمكن أن تكون مدمرة تقريباً مثل الحدث الزلزالي نفسه – وأحياناً أكثر من ذلك – ويمكن أن تتخذ العديد من الأشكال المختلفة.

▪️ الانهيارات الأرضية والانهيارات الثلجية : يمكن للزلازل أن تزيل أو تضعف التربة والصخور على سفوح التلال التي قد لا تنزلق فعلياً لعقود.

▪️ الفيضانات : قد تتسبب الزلازل في حدوث أضرار للسدود أو تؤدي إلى حدوث انهيارات أرضية في البحيرات والأنهار والتي بدورها تفيض على ضفافها.

▪️ الحرائق : في أعقاب الزلزال ، يمكن أن يؤدي تلف خطوط الكهرباء والغاز إلى اندلاع الحرائق ؛ إذا تمزق أنابيب المياه ، فقد يكون من الصعب إطفاء الحرائق.

▪️ تسييل التربة: يؤدي اهتزاز التربة الحبيبية المشبعة بالماء إلى تحويلها من مادة صلبة إلى سائلة ، مما يتسبب في إمالة أو غرق المباني أو الجسور المبنية عليها.

▪️ تسونامي : الزلازل تحت سطح البحر والانهيارات الأرضية الناجمة عن الزلازل في البحر ، يمكن أن تؤدي إلى تسونامي مثل الموجة التي اجتاحت المحيط الهندي في عام 2004 وقتلت ما يقرب من ربع مليون شخص.

▪️ التأثيرات المجتمعية: قد تشمل الظروف بعد الزلزال تعطل الخدمات الأساسية وانتشار المرض الذي يؤدي إلى خسائر إضافية في الأرواح ، وأضرار بالممتلكات والبنية التحتية يمكن أن تؤدي إلى فترة إعادة بناء طويلة ومكلفة ، فضلاً عن أقساط تأمين أعلى أو تشديد البناء. الرموز التي تجعل التطوير المستقبلي أكثر صعوبة وتكلفة.

لماذا تحدث الزلازل؟

معظم العيوب في القشرة الأرضية لا تتحرك لوقت طويل. ولكن في بعض الحالات ، تتشوه الصخور الموجودة على جانبي الصدع ببطء بمرور الوقت بسبب القوى التكتونية. تحدث الزلازل عادة عندما تنكسر الصخور تحت الأرض فجأة وتكون هناك حركة سريعة على طول الصدع. يتسبب هذا الإطلاق المفاجئ للطاقة في حدوث موجات زلزالية تجعل الأرض تهتز. أثناء الزلزال وبعده ، تبدأ صفائح أو كتل الصخور في التحرك – وتستمر في التحرك حتى تتعثر مرة أخرى. تسمى البقعة الموجودة تحت الأرض حيث تنكسر الصخرة أولاً بؤرة التركيز أو تحت المركزمن الزلزال. يُطلق على المكان الموجود فوق البؤرة مباشرةً (على سطح الأرض) مركز الزلزال.

يمكن أن تحدث الموجات الزلزالية أيضاً بسبب العمليات الطبيعية بخلاف الزلازل والأنشطة البشرية. بعضها جيولوجي مثل Menominee Crack . عندما تتحرك الصهارة نحو السطح قبل الانفجارات البركانية ، فإنها تنتج موجات زلزالية يمكن استخدامها للتنبؤ بالثوران البركاني. يمكن أن يتسبب نشاط أمواج المحيطات والبحيرات وعمليات التعدين وإنشاء مترو الأنفاق والانفجارات الأخرى تحت الأرض في حدوث موجات زلزالية أيضاً . تخلق انفجارات الرؤوس الحربية النووية موجات زلزالية تشبه إلى حد كبير الزلازل الكبيرة – أحد أسباب الحظر العالمي للتجارب النووية هو أنه لا يمكن تفجير رأس نووي على الأرض دون إنتاج موجات زلزالية.

المراجع:

“Earthquakes”, www.whoi.edu

“Why Do Earthquakes Happen?”, www.geo.mtu.edu

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى