فهم الزلازل (بالإنجليزية: seismology)‏ هوالدراسة الفهمية لكل من الزلازل وانتشار الموجات المرنة في جميع أنحاء الكرة الأرضية أوعبر الأجسام الأخرى التي تشبه الكوكب. ويتضمن هذا المجال دراسات حول تأثير الزلازل مثل التسونامي والمصادر الزلزالية المتنوعة مثل العمليات البركانية والتكتونية والمحيطية وعمليات الغلاف الجوي والعمليات الصناعية (مثل الانفجارات). وهناك مجال ذوصلة يستخدم الجيولوجيا لاستنتاج المعلومات المتعلقة بالزلازل السابقة ويسمى دراسة السجلات الزلزالية القديمة. ويعهد سجل الحركة الأرضية المرتبة ترتيبًا زمنيًا باسم السجل الزلزالي. وعالم الزلازل هوعالم متخصص يجري بحوثه في فهم الزلازل.

تعريف الزلزال

هوتعبير عن اهتزازات ناتجة عن طاقة محررة من باطن الارض على شكل موجات تحدث في اوقات معينه نتيجة تقلصات في القشرة الأرضية تحدث في البر والبحر وتكون إما عامودية أوأفقية .

الزلازل أوالإهتزازات الأرضية تعتبر من الظواهر الطبيعية، تتكون أحياناً في بعض المناطق بشكل دوري منتظم وفي مناطق اخرى تأتي بشكل مفاجئ، وفي الحالتين ينتج دماراً وانهيارات وكوارث، طالما كانت شدتها كبيرة، ولا تستغرق الزلازل والإهتزازات بضع ثواني في حدوثها إلا أنه يمكن حتى تصل مدتها في الحالات العنيفة إلى عدة دقائق.

كيف يحدث الزلزال

نقطة انطلاق الزلزال داخل القشرة الأرضية تسمى (البؤرة) أما التي تقابل مركز الزلزال على السطح فتسمى بالمركز السطحي للزلزال، وعادة تكون شدة الزلزال عند هذه النقطة أقصاى من أي نقطة أخرى، ويوجد هناك أجهزة لقياس الذبذبات العالية للموجات الزلزالية .

ويوضع في محطات تسجيل الزلازل ثلاثة أجهزة يتخصص إحداها بقياس الحركة الرأسية Z والجهازان الأخران لقياس (E-W,N-S) ، ومع تقدم في فهم الإلكترونيات استطاع الفهماء تصميم أجهزة قياس دقيقة وخفيفة الوزن يمكن نقلها إلى الحقول للدراسات الزلزالية.

الطاقة المتحررة من بؤرة الزلزال تنتقل على شكل موجات في باطن الأرض في جميع الاتجاهات؛ والموجات المتجهه إلى السطح تسبب الاهتزازات المدمرة التي تدمر المباني والمنشآت، أما الموجات التي تتجه إلى الأعماق فتتبع مساراً مختلفاً اعتماداً على خواص المكونات الباطنية للأرض.

التوزيع الجغرافي للزلزال

تحدث الزلازل في كافة بقاع الأرض، وتقوم المراصد العالمية بتسجيل الزلازل التي تحدث، إذ تسجل ما يقارب مليون هزة سنوياً؛ إلا حتى الهزات العنيفة أقل بكثير، ويترتب عادة عند حدوث زلزال عنيف دمار اقتصادي وبشري؛ فالطاقة المتحررة عند حدوث الزلزال قد تفوق (100,000) قنبلة ذرية. ولذلك تطورت التقنيات الزلزالية وهندسة الزلازل، كما تم وضع معايير خاصة لتصميم أبنية مقاومة للزلزال .

ورغم إمكانية حدوث الزلازل في أي نقطة ضمن الكرة الأرضية، إلا حتى توزيعها ليس عشوائيا، بل يهجرز بأحزمة تسمى الأحزمة الزلزالية ، من أبرز هذه الحزم :

1. حزام المحيط الهادي (70%)
2. حزام الألبي (20%) .

ويضم هذان الحزامان على 90% من الزلازل التي تحدث في الأرض، وتتفرع عن هذين الحزامين أحزمة صغيرة أقل فاعلية من الأحزمة الرئيسة، وتعتبر الزلازل التي تحدث في المناطق العربية والتي تمتد من مضيق جبل طارق- جبال الألب - جبال طوروس في هجريا - جبال زاكروس في العراق وإيران - وجبال الهمالايا وجنوب شرق آسيا من ضمن الحزام الألبي.

يعتمد التوزيع الجغرافي لهذه الأحزمة على نظرية تكتونية الصفائح، وبها نفترض بأن الجزء الخارجي من الكرة الأرضية مقسم إلى عدة صفائح مختلفة، وتوجد بين هذه الصفائح حركة نسبية تكون حركة تقاربية أوتباعدية أوانتنطقية، لذلك فالزلازل تهجرز في المناطق الحدودية للصفائح وفي وسطها .

ملاحظات على حدوث الزلازل

1. الزلازل التي تتشكل في الحواجز المحيطية تكون نتيجة الصدوع العامودية، أي نتيجة لتباعد الصفائح .
2. الزلازل التي تحدث على امتداد الصدوع تحويليةقد يكون السبب في حدوثها هوالانزلاقات .
3. الزلازل التي تحدث في السلاسل الحديثةقد يكون سببها صدوع مقلوبة نتيجة لعملية انضغاط ويوجد أيضاً انزلاقات وانواع الصدوع السابقه المتنوعة، وهذا يبين لنا حتى ميكانيكية التشوهات فيها ليست بسيطة .

المصادر الزلزالية وأنواع الزلازل

مصادر طبيعية

1. زلازل تكتونية
2. زلازل بركانية
3. زلازل ارتطامية وانهيارية
4. زلازل بحرية دقيقة

المصادر البشرية

الهزات المسيطر عليها

1. التفجيرات : وهناك فرق بين التفجير والزلزال ; التفجيرقد يكون تعبير عن ضغط في جميع الإتجاهات أما الزلزال فيكون سحب من منطقة الوسط وضغط من منطقة الاطراف على شكل خلخلة.
2. الضجيج الحضري .

الهزات المحتثة

1. زلازل الخزانات المائية.
2. الارتجاحات المنجمية.
3. الزلازل المحتثة نتيجة حقن السوائل .

تصنيف الزلازل وأنواعها

العمق البؤري

• تصنف الزلازل حسب عمقها البؤري إلى
  1. الزلازل الضحلة وهنا لا يزيد العمق البؤري لها عن 50 كم.
  2. الزلازل المتوسطة وهذا النوع من الزلازل العمق البؤري لهاقد يكون بين الاعماق ( 50- 250 ) كم.
  3. الزلازل العميقة أما هذه الزلازل عمقها البؤري يمتد بين الاعماق (250 -700 ) كم.

الطاقة الزلزالية المتحررة

• 1. الزلازل الكبيرة وهذه الزلازل تقع مقاديرها الزلزالية ما بين ( 4- 8,5 ) درجة.
  2. الزلازل الدقيقة أما هذا النوع من الزلازل فيقع مقدارها الزلزالي بين ( 0-3) درجة طبقاً لمقياس ريختر.

القوة التدميرية

• 1. الزلازل الضعيفة وهي الزلازل التي تبلغ شدتها (1-5) درجة حسب مقياس مركالي المعدل وهي ضعيفة لا تحدث اي دمار أوخسائر في الأرواح .
  2. الزلازل القوية وهي الزلازل التي تبلغ شدتها (6-9) درجة حسب مقياس مركالي المعدل وهذا النوع من الزلازل يسبب دماراً وخسائر في الأرواح .
  3. الزلازل المدمرة هذا النوع يبلغ شدته ما بين (9-12) وفق مقياس مركالي المعدل ويسبب دماراً شاملاً وخسائر في الأرواح .

الزلازل التكتونية

• 1. الزلازل التي تحدث على حدود الصفائح التكتونية تشكل 90% من الهزات الأرضية .
  2. الزلازل القارية وهذه الزلازل تحدث بعيداً عن حدود الصفائح ولهذه الزلازل دراسة قليلة ليست كافية .

تتمز الهزات القارية بإنه يمكن الإحساس والشعور بها على مساحات كبيرة

الزلازل الدقيقة

وهي تلك الهزات التي لها مقدار زلزالي أقل من ثلاثة وتصنف إلى

• 1. زلازل دقيقة مقدارها الزلزالي أقل أوتساوي (3) وأكبر أوتساوي (1).
  2. الزلازل الدقيقة جداً مقدارها الزلزالي أقل أويساوي (1).

تحدث الزلازل الدقيقة بنسبة عالية في المناطق ذات النشاط الزلزالي العالي، وهذا يعد من أبرز مميزاتها .

الزلازل القمرية

الإستكشافات القمرية بدأت عام 1972، كان القمر جسماً كوكبياً هادئاً من الناحية الحركية الصفائحية والبراكين، تتراوح تسجيل محطة الأجهزة القمرية ما بين (600-3000) هزة قمرية كمعدل جميع سنة، هذه الهزات تعتبر صغيرة يبلغ مقدارها حوالي 2 على مقياس ريختر . تم تسجيل نموذج زلزالي على سطح القمر من محطة المركبة أبولو16، وضع فيها ثلاثة أنواع من الحوادث المتنوعة :

• 1. الزلازل القمرية العميقة ويقع بؤرها على عمق من (600-900) كيلومتر داخل القمر .
  2. تحدث في الجزء الضحل من القمر وهذا النوع ليس شائعاً يعتقد بأنه قد ينشأ من تحرر الشد التكتوني الكائن في صخور قشرة القمر؛ لذلك فإما ان تكون هناك مياه جوفية أووجود نوع من التكسير الجاف الخاص، وهذا يحصل نتيجة لظروف حرارية غير طبيعية .
  3. زلازل ناتجة من اصطدام بعض الأجسام بسطح القمر، ومنها التي يصنعها الإنسان .

أنواع المراصد الزلزالية

وتقسم إلى

• 1. المحطات التقليدية
  2. المحطات الإقليمية
  3. المحطات المؤقتة

المواصفات النموذجية لمواقع الرصد الزلزالي

• 1. بعد المسقط عن مواقع الضجيج وطرق المواصلات الرئيسية.
  2. سهولة الوصول إلى المسقط .
  3. وجود قاعدة صخرية ثابتة نسبيا ويفضل ان تكون صخوراً نارية أومتحولة .
  4. انقد يكون المسقط في مستوى منخفض ولا يفضل وضعها في مواقع طوبوغرافية ناتئة .
  5. اختبار المسقط من ناحية نسبة الإشارة إلى التشويش .

تاريخ فهم الزلازل

من أبرز الإنجازات في تاريخ تطور فهم الزلازل:

• التسقطات المبكرة للأسباب الطبيعية للزلازل في كتابات طاليس من ميلتوس (عام 585 قبل الميلاد), وأناكسيمنس من ميليتوس (عام 550 قبل الميلاد), وأرسطو(عام 340 قبل الميلاد) وتشانغ هنغ (عام 132 م).
• في عام 132 م، صمم تشانغ هنغ من أسرة هان بالصين أول مقياس معروف للزلازل.
• في عام 1664، زعم أثناسيوس كيرشر حتى الزلازل تنتج عن حركة النيران الموجودة في قنوات في باطن الأرض.
• في عام 1703، افترض مارتن ليستر (1638 إلى 1712) ونيكولاس ريميري (1645 إلى 1715) حتى الزلازل ناتجة عن انفجارات كيميائية تحدث في باطن الأرض.
• تزامن زلزال لشبونة لعام 1755 مع الازدهار العام للعلوم في أوروبا حيث أُطلقت محاولات فهمية مكثفة لفهم سلوك وأسباب الزلازل. وتتضمن الاستجابات الأولى عمل جون بيفيس (1757) وجون ميشل (1761). ويقول ميشل إذا الزلازل تنشأ في باطن الأرض وهي تعبير عن موجات حركية تتسبب بها صخور على بعد أميال تحت سطح الأرض.
• بداية من عام 1857، وضع روبرت ميلت حجر الأساس لفهم الزلازل المفيد كما نفذ تجارب تتعلق بفهم الزلازل باستخدام متفجرات.
• في عام 1897، قادت الحسابات النظرية التي أجراها العالم إيميل فيشات إلى حتى باطن الأرض يتكون من غلاف من السيليكات تحيط نواة من الحديد.
• في عام 1906، حدد ريتشارد ديكسون أولدهام وصول موجات منفصلة ما بين الموجات P والموجات S والموجات السطحية وهوأول من عثر الدليل على حتى للكرة الأرضية لبًا مركزيًا.
• في عام 1910، بعد دراسة زلزال سان فرانسيسكووضع هاري فيلدينج ريد نظرية جديدة، وهي نظرية الارتداد المرن والتي ظلت الأساس للدراسات التكتونية الحديثة. ويعتمد تطور هذه النظرية على التقدم الكبير السابق للتيارات المستقلة التي تعمل على دراسة سلوك المواد المرنة والرياضيات.
• في عام 1926، كان هارولد جيفريز، أول من زعم، استنادًا إلى دراسته للزلازل، أنه توجد تحت القشرة الأرضية لب الأرض وهوسائل.
• في عام 1937، نطقت إنجي لمان عالمة الزلازل الدنماركية بأنه يوجد في باطن الأرض سائل وخارج منطقة اللب يوجد لب داخلي صلب.
• بحلول ستينيات القرن العشرين، تطور الفهم حتى ظهرت نظرية شاملة حول مسببات حدوث الزلازل وتضم جميع ذلك النظرية المستقرة حول تكتونيات الصفائح.

أنواع الموجات الزلزالية

والموجات الزلزالية هي موجات مرنة تنتشر في المواد الصلبة والسائلة، ويمكن تقسيمها إلى موجات الجسم وهي التي تسري في داخل المواد؛ والموجات السطحية والتي تسري في الأسطح أوبين الأسطح والمواد والطرق الطبيعية، وهي نوع من الموجات الدائمة.

موجات الجسم

يوجد نوعان من موجات الجسم الموجات P والموجات S (كلاهما من موجات الجسم). :

1- إذا موجات الضغط، أوالموجات الأولية (موجات P)، هي موجات طولية تتضمن تضاغطات وتخلخلات (توسع) في اتجاه تحرك الموجة. وتعتبر الموجات P من أسرع الموجات التي تسري في المواد الصلبة وبالتالي هي أول موجات تظهر على سجل الزلازل.

2- الموجات S، المعروفة أيضًا باسم موجات القص أوالموجات الثانوية، هي موجات عرضية تتضمن حركة عمودية على اتجاه الانتشار. وتظهر موجات S بعد موجات P في سجل الزلازل. ولا تستطيع السوائل دعم هذه الحركة العمودية أوحركة القص، لذا فإن موجات S تسري في المواد الصلبة، بينما الموجات P تسري في جميع من المواد الصلبة والسائلة.

الموجات السطحية :

1- موجات رايلي حركتها تكون على شكل بتر ناقص في المستوى العامودي.

2- موجات لوف.

• موجات لوف تنتقل بصورة أسرع من من انتنطق موجات رايلي.

تأثر موجات رايلي في الاجسام المائية كالبحيرات لوجود مركبة شاقولية في حركتها، أما موجات لوف لا تنتقل في الوسط المائي تأثر فقط في سطح الماء فقط، كما تتاثر جوانب البحيرات أوخلجان المحيطات ذهاباً وإياباً بحيث يزاح الماء جانبياً .

انظر أيضًا

• شخص حساس للزلازل
• أبوعبد الله بن زكريا القزويني
• البيروني
• ابن سينا
• ياقوت الحموي
• جيوفيزياء رياضية
• إنجي لمان
• جوسيب ميركالي

ملاحظات

المراجع

• Allaby, Ailsa; Allaby, Michael, المحررون (2003). Oxford Dictionary of Earth Sciences (الطبعة Second). مطبعة جامعة أكسفورد. مفقود أوفارغ |title= (مساعدة)CS1 maint: ref=harv (link)
• Gubbins, David (1990). Seismology and Plate Tectonics. Cambridge University Press. ISBN . CS1 maint: ref=harv (link)
• Hall, Stephen S. (2011). "Scientists on trial: At fault?". تخصصر. 477 (7364): 264–269. Bibcode:2011Natur.477..264H. doi:10.1038/477264a. CS1 maint: ref=harv (link)
• (PDF). 81B. International Association of Seismology & Physics of the Earth's Interior. 2003. صفحات 1205–1216. مؤرشف من الأصل (PDF) في 24 أكتوبر 2013. CS1 maint: ref=harv (link)
• Lay, Thorne, المحرر (2009). (PDF). مؤرشف من الأصل (PDF) في 05 فبراير 2018. CS1 maint: ref=harv (link)
• Schulte, Peter (5 March 2010). "The Chicxulub Asteroid Impact and Mass Extinction at the Cretaceous-Paleogene Boundary". Science. AAAS. 327 (5970): 1214–1218. Bibcode:2010Sci...327.1214S. doi:10.1126/science.1177265. ISSN 1095-9203. PMID 20203042. مؤرشف من الأصل في 13 مارس 2010. اطلع عليه بتاريخ 05 مارس 2010.
• Shearer, Peter M. (2009). Introduction to Seismology (الطبعة Second). Cambridge University Press. ISBN . CS1 maint: ref=harv (link)
• Stein, Seth; Wysession, Michael (2002). An Introduction to Seismology, Earthquakes and Earth Structure. Wiley-Blackwell. ISBN . CS1 maint: ref=harv (link)
• Wen, Lianxing; Helmberger, Donald V. (1998). "Ultra-Low Velocity Zones Near the Core-Mantle Boundary from Broadband PKP Precursors" (PDF). ساينس. 279 (5357): 1701–1703. Bibcode:1998Sci...279.1701W. doi:10.1126/science.279.5357.1701. مؤرشف من الأصل (PDF) في 15 مارس 2016. CS1 maint: ref=harv (link)
• الوقاية من الزلازل - سهل السنوي (1987) - مجلة آفاق الفهمية- العدد الحادي عشر - مؤسسة الابحاث العربيه
• الزلازل والبيئة - سهل السنوي - (1987) - مجلة الفهم والمستقبل - العدد الرابع
• كتاب أساسيات فهم الزلازل - سهل عبد الله السنوي - 1997

وصلات خارجية

• European-Mediterranean Seismological Center, real-time earthquake information website.
• Seismological Society of America.
• Incorporated Research Institutions for Seismology.
• USGS Earthquake Hazards Program.