مقدمة: الصلة الديناميكية بين الكواكب الأرضية والجبال

إن معظم الظواهر الطبيعية تلتقط الطاقة الخام لكوكبنا مثل الزلازل ومبنى الجبال، وهذه عمليتان متداخلتان بشكل عميق، تمثلان تعبيرات مختلفة عن نفس القوة الأساسية: الحركة البطيئة ولكن لا تطاق من الأرض)٢٨٢( وفهما للصحون التكتيكية، ولئن كان الزلزال يمكن أن يُقيم مدينة في ثوان، فإن بناء الجبال يتطلب ملايين السنين من الارتفاع التدريجي.

ميكانيكيات الأرض

ما سبب "زلازل"؟

والزلزال هو إطلاق الطاقة المرنة المخزنة في الأرض)٢٨٢١(؛ والقشرة التي تدور عادة على طول طائرة خطأ، حيث تتنقل لوحات التكتون فيما بينها، وتتراكم الإجهاد في الصخرة إلى أن تتجاوز القوة الدامغة للخطأ، وتولد التمزق الناجم عن ذلك موجات زلزالية تتدفق إلى الخارج، مما يتسبب في تهز الأرض، وتكد الزلازل الغالبية العظمى من الزلازل.

وتقاس الطاقة التي تم إطلاقها خلال الزلزال على مقياس حجم اللحظات، الذي يصف اللحظات الزلزالية بالرقم 68212؛ ونتاج لمنطقة الخطأ، وكمية الزلزال، وجمود الصخرة، مثلا، فإن زلزالاً كبيراً يبلغ نحو 000 1 مرة يزيد عن ظواهر الحجم 6.0، كما أن عمق الزلازل يميل إلى إحداث أضرار أكبر من تلك التي تسببها الزلازل السطحية التي لا تتجاوز 30 كيلومتراً.

أنواع العصيان وتصرفها

الفشل هو كسور في الأرض 817#؛ والقشرة التي حدثت فيها الحركة، وهي مصنفة حسب اتجاه الزلقة مقارنة بالطائرة الخطأ:

  • Normal faults] occur where the crust is being extended. The hanging wall moves downward relative to the footwall. These faults are common in divergent plate boundaries and rift zones.
  • Reverse faults] occur where the crust is being compressed. The hanging wall moves upward relative to the footwall. Thrust faults] are a low-angle variety of reverse fault and are central to mountain building at convergent boundaries.
  • () خطئ الشفة المضربية ] ينطوي على حركة أفقية، مع تداعيات في الماضي، ومثال على ذلك هو قبو سان أندرياس في كاليفورنيا، وهذه الأخطاء لا تنتج عادة رفعاً رأسياً، ولكنها لا تزال تؤدي إلى انهيار الأراضي وإعادة تشكيل التضاريس.

سلوك خطأ (8212) و(82) إذا كان ينزلق في زلازل صغيرة متكررة أو زلازل كبيرة من حين لآخر، و(6212)؛ و(8212) يعتمد على عوامل مثل نوع الصخور، ودرجة الحرارة، وضغط السوائل القطبية، ومعدل التحميل التكتوني؛ وفهم السلوك الخاطئ أمر حاسم بالنسبة لتقييم المخاطر السيزمية ولترجمة كيف تنمو الجبال بمرور الوقت.

قياس النشاط السيزمي

ويستخدم علماء الاهتزازات شبكات من الزلازل لكشف وتحديد مواقع الزلازل، وتتيح لهم البيانات تحديد نقطة الناقص (نقطة اندلاع الاندفاع) والنقطة التي تبرز فيها مباشرة (نقطة السطح أعلاه) كما توفر شبكات الزلازل الحديثة رصدا في الوقت الحقيقي يغذي نظم الإنذار المبكر، وبالإضافة إلى المصابيح، يستخدم العلماء الصور الجغرافية للزلزال لقياس التشريد السطحي، والسجلات الرادارية.

بناء الجبال: عملية أوروغين

الحدود المشتركة بين الوحدات

والمحرك الرئيسي لمبنى الجبال هو التكتونيكات، وعندما تتجمع صفائح تكتونية، يمكن للاصطدام أن يزيح القشرة من خلال الطي والخطأ والتسمك، وهذه العملية، المعروفة باسم أوجيني، مسؤولة عن العالم)٢٨٢١(؛ وعن النطاقات الجبلية الرئيسية، بما في ذلك الهيمالايا، والألب، والأنديز، والحدود الصخرية.

  • Continental collision: عندما تلتئم صفائح قارية، لا يمكن أن تُخبط بسهولة لأن القشرة القارية مزدهرة جداً، بل إن طيور القشرة والسمك، مما يؤدي إلى رفع كبير، وقد أدى اصطدام الصفائح الهندية والأوراسية، التي بدأت قبل نحو 50 مليون سنة، إلى إنشاء منطقة هيمالية عالية.
  • Subduction zones]: عندما تصطدم لوحة محيطية بصحن قاري، تنخفض لوحة الغلاف المحيطي الكثيفة إلى المعبد، ويضغط الهامش القاري المغمور، وينتج المغناطيس الذي يولده ارتفاعات الرقبة الفرعية لتشكيل قوس بركانية، وتصبح جبال الأنديز في أمريكا الجنوبية مثالاً كلاسيكياً أو فرعياً.

آليات أخرى لتشكيل الجبال

وعلى الرغم من أن الحدود المتناغمة تنتج أكبر نطاقات الجبال، فإن بيئات التكتون الأخرى يمكن أن تخلق أيضا الجبال:

  • Rifting and uplift]: في بعض المناطق الشائكة، يمتد القشرة ويخفف، ولكن يمكن رفع مواقد الشق بسبب الطفرة الحرارية والانتعاش الحادي، ويتضمن نظام صدع شرق أفريقيا أراض مرتفعة وذرع بركانية تشكلت خلال هذه العملية.
  • volcanic edifices]: Isolated volcanic mountains such as Mount Fuji or Mount Kilimanjaro are built by the accumulation of lava and pyroclass material over time. These mountains can rise thousands of meters above the surrounding landscape.
  • Fault-block mountains: In extensional settings, normal faulting can create alternating mountain ranges and valleys, a pattern seen in the Basin and Range Province of the western United States.

The Timescales of Uplift

إن بناء الجبال عملية بطيئة وفقا للمعايير الإنسانية، حيث تتراوح معدلات الارتفاع في معدلات الارتفاع في المتجانسات العاملة بين 1 و 10 مليمترات في السنة، حيث ستستغرق 200 ألف سنة لإنتاج كيلوغرام واحد من الرفع، غير أن الارتفاع في الارتفاع غالبا ما يكون تصاعديا وليس مستمرا، ويحدث الكثير من الحركة الرأسية خلال الزلازل الكبيرة، عندما ينزلق خطأ ويرتفع عدد القفزات في ثواني.

ويُعدّ هذا التآكل بمثابة توازن معاكس للارتقاء، حيث ترتدى الأنهار والجليد والانهيالات الأرضية باستمرار الجبال، حيث تنقل الرواسب إلى ارتفاعات أقل، ويحدّد التفاعل بين الارتفاع والتحات التكتونية شكل وطول النطاقات الجبلية، وفي العديد من المناطق الناشطة، ترتفع معدلات التآكل بما يكفي للحفاظ على سرعة الارتفاع، وهو وضع يعرف باسم الدولة الطوبوغرافية الثابتة.

التفاعل بين الزلازل ومبنى الجبال

كيف أن (زلكوكس) قدّر (كروستال)

وتشكل الزلازل الكبيرة في البيئات المضغوطة آلية رئيسية لتربية الجبال، وعندما تمزقت خطى الدافع، يتجه الجدار العالق إلى الارتفاع مقارنةً بجداول الأحذية، مما ينتج عنه ارتفاع سطحي قابل للقياس، فعلى سبيل المثال، أدى الزلزال الذي وقع في تايوان في تشي - تشي (الخط العرض 7-6) الذي وقع في عام 1999 إلى ما يصل إلى 8 مترات من التشريد العمودي على طول قبو، مما أدى إلى حدوث زل في عام 2015 في كابوثيليهول الغربية(خ).

وتظهر زلزال مكرر على نفس نظام العطلات تراكمياً أن التضاريس الجبلية التي نلاحظها، وتظهر القياسات الجيوديسية التي تستخدم النظام العالمي لتحديد المواقع وشبكة إنسار أن الفترة الفاصلة بين الزلازل تبلغ 812 1؛ والوقت الذي يبني فيه زلزال كبير(6212)؛ واتسم بتراكم بطيء في السلالات الجليدية التي تضغط وتنتج تشوهات دائمة.

Seismic Landslides and Landscape Modification

كما أن مراكب الأرض لا ترتفع إلى أعلى فحسب، بل تمزقها أيضاً، كما أن الأرض القوية التي تهتز خلال زلزال كبير يمكن أن تُحدث آلاف الانهيالات الأرضية في التضاريس الجبلية، وتحشد كميات هائلة من الصخور والرواسب، وقد أدى الزلزال الذي ضرب تلال وينشوان في الصين في عام 2008 إلى حدوث أكثر من 000 50 إنزلزال، وهو ما أدى إلى نقل ما يقدر بـه من 5 إلى 10 كيلومترات من قطع التربة.

إن الأثر الضار للزلازل الأرضية الناجمة عن الزلزال هو عنصر رئيسي من عناصر التوازن الكتلي الطويل الأجل للسلاسل الجبلية، وفي بعض الحالات، يمكن أن يكون حجم المواد التي تزيلها الانهيالات الأرضية خلال زلزال واحد مساويا لحجم الصخور التي صعدها نفس الحدث أو يتجاوزه، وهذا الانقلاب بين الزلازل والتحات يعني أن الزلازل تبنى في آن واحد جبالا وتهقرها، مع الحفاظ على فترات زمنية جيولوجية دينامية.

نظم الخزن في المتجانسات الناشطة

وتميز أحزمة الجبال النشطة بشبكات معقدة من الاختلالات تستوعب التزييف المستمر، ففي الهيمالايا، على سبيل المثال، يشكل الثوران الرئيسي للهيمالايا خطأ متقطعاً يمتد دون النطاق بأكمله، كما أن الزلازل الكبيرة التي تصيب جبل الهمالايا هي الآلية الرئيسية لبناء الهرولة، غير أن التهاب الكبدي لا يخلق سطحاً واحداً من خلال سلسلة من المصابيح.

وبالمثل، فإن الأنديز تعاني من انحرافات في الدافع تستوعب نقص الهامش القاري، وكثير من هذه الأخطاء ناشطة من الزلازل التي تُسهم في رفع النطاق، وحدث الزلزال الذي وقع في شيلي في عام 2010 (الخط العرض 8-8) جزءاً يبلغ 500 كيلومتر من واجهة التخضير، مما أدى إلى ارتفاع السواحل وتخريبها، وساهم في النمو المستمر للأنديز أو المسببات.

إن فهم الهندسة والسلوك لهذه النظم المسببة للخطأ أمر أساسي للتنبؤ بالزلازل التي يحتمل أن تحدث في المستقبل ولإعادة بناء تاريخ بناء الجبال في منطقة معينة.

أمثلة ملحوظة على زلزال - مونتين الديناميكية

The Himalaya and the 2015 Gorkha Earthquake

إن الهيمالايا هي نتاج اصطدام قاري بدأ منذ حوالي 50 مليون سنة، ويستمر اليوم بمعدل تقارب 40 ملم سنويا، وقد أدى هذا الاصطدام إلى أعلى الجبال على الأرض، بما في ذلك جبل إيفرست (848 8 مترا). وأدى زلزال غورخا لعام 2015 (المرتفع 7.8) إلى تمزق جزء من الـ (MHT) مما أدى إلى مقتل ما يقرب من 000 9 شخص وتسبب في أضرار واسعة النطاق في نيبال.

وأظهرت الدراسات الجيوديسية أن الزلزال تسبب في ارتفاع وادي كاتماندو بحوالي متر واحد، في حين أن المنطقة الواقعة شمالاً مباشرةً من الخطأ تنزلق إلى أسفل، وعلى المدى الطويل، تقع الزلازل المتكررة مثل غورخا على عاتقها مسؤولية الارتفاع التدريجي لهيب هيمالايا، غير أن الزلزال أدى أيضاً إلى حدوث آلاف من الانهيالات الأرضية في المنطقة الحرام، ولا سيما في زلازل لانغ - زلايرو الذي دُفن فيه جليد ضخم وقري في وقت واحد.

منطقة الأنديز و المنطقة الفرعية

إن منطقة الأنديز، وهي أطول منطقة جبلية قارية في العالم، هي أوجينة ذات صلة بالانخفاض شكّلها قفص نازكا الذي ينحدر أسفل قفص أمريكا الجنوبية، وزلازل منطقة فرعية من أكبر الزلازل على الأرض، وزلزال فالديفيا لعام 1960 (الدرجة 9.5) هو أقوى زلزال سُجِّل على الإطلاق، ومزقت أكثر من 000 1 كيلومتر من خط الصفيحة، وتسببت في أضرار واسعة النطاق وفي إحداث تغييرات كبيرة على الساحل.

وتسهم الزلازل الفرعية في الأنديز في بناء الجبال بتقليص القشرة القارية وتسميكها، غير أن المناطق الساحلية المتضررة من هذه الزلازل كثيرا ما تشهد أنماطا معقدة من الارتفاع والهبوط، وقد أدى الزلزال الذي وقع في عام 2010 على بعد 4 أمتار من الارتفاع في الجزر الساحلية، ووصل إلى مترين من الانحدار في المناطق الداخلية، فأكثر من العديد من الدورات الزلزالية، تساعد هذه الحركة الرأسية على تشكيل النطاق العام للجزر الأندية.

The San Andreas Fault and the Coast Ranges

إن نظام الفشل في سان أندرياس في كاليفورنيا هو في المقام الأول حدود من القصف بين لوحات المحيط الهادئ وصحافة أمريكا الشمالية، وفي حين أن أخطاء الإضراب لا تنتج رفعا رأسيا مباشرا، فإنها تخلق طبوغرافيا من خلال مجموعة متنوعة من العمليات الثانوية، فقد رفعت راندس الساحل في كاليفورنيا، التي توازي مع قصر سان أندرياس، نتيجة الضغط على أطراف التكبيل في النظام المسبب للخطأ.

ومزق زلزال سان فرانسيسكو لعام 1906 (الخط العرض 7-9) قطاعاً يبلغ 477 كيلومتراً من شمالي خزنة سان أندرياس، مما أدى إلى حدوث نزوح أفقي يصل إلى 6 أمتار، وفي حين أن الزلزال لم يتسبب في ارتفاع إقليمي كبير، فقد أدى إلى حدوث انهيار أرضي وغيّر المشهد في رانجس الساحل، ويدل نظام سان أندرياس على أن حتى حدود الإضراب يمكن أن تنتج رسماًاًاًاًاًاًاً بارزةً عندما تشمل المعالم الجيولوجيةً.

الطرائق العلمية لدراسة هذه العلاقة

GPS Geodesy and Crustal Deformation

وقد أحدثت شبكات النظام العالمي لتحديد المواقع ثورة في دراسة التشوهات القشرية، إذ يمكن للعلماء، من خلال قياس مواقع المحطات الأرضية بدقة مليمتر، أن يتتبعوا التراكم البطيء للإجهاد بين الزلازل والتشريد المفاجئ الذي يحدث أثناء الأحداث الزلزالية، وفي أحزمة الجبال النشطة، تكشف بيانات النظام العالمي لتحديد المواقع عن المعدلات التي يتقلص فيها القشر أو يمتد، مما يوفر نظرة مباشرة على سرعة بناء الجبال.

فعلى سبيل المثال، تبين قياسات النظام العالمي لتحديد المواقع عبر منطقة هيمالايا أن اللوح الهندي يتزامن مع الأوراسيا في حوالي 40 مم سنويا، حيث تستوعب حوالي 20 مم في السنة من التشوهات داخل قوس الهيمالايا، وتساعد هذه البيانات على تقييد معدل الانزلاق في ميغاهيرتز والتواتر المتوقع للزلازل الكبيرة، وتوفر شبكات النظام العالمي لتحديد المواقع في الأنديز وغيرها من أو المسببات بيانات دينامية مماثلة لفهم الجبال.

علم الظواهر الرئوية والنمو الجبلي

إن علم النزعة الجزائية هو دراسة الزلازل السابقة للتاريخ التي تُحفظ في السجل الجيولوجي، ومن خلال حفر الخنادق عبر العيوب النشطة وتاريخ الرواسب المشردة، يمكن للعلماء إعادة بناء تاريخ الزلازل الكبيرة على مدى آلاف السنين، وهذه المعلومات حاسمة لفهم الدورة الزلزالية وتقييم المساهمة الطويلة الأجل للزلازل في بناء الجبال.

وفي الهيمالايا، حددت الدراسات التي تُجرى في مجال التشوهات وجود أدلة على حدوث زلزال كبير متعدد في منطقة جبل طارق على مدى الألفية الماضية، بما في ذلك حدث رئيسي في عام 1344 قد أدى إلى تمزق جزء كبير من نفس الجزء الذي انزلق في عام 2015، وتبين هذه الدراسات أن الهمالايا تنمو أساسا من خلال الزلازل غير المتكررة والكبيرة الظواهر بدلا من أن تتحول بشكل مطرد، وقد طبقت نُهج مماثلة على نظم الشمال في سان أنوا جميعا.

النمذج العددي للأورام والسيزمية

وتؤدي نماذج الحواسيب دورا متزايد الأهمية في فهم العلاقة بين الزلازل وتكوين الجبال، وتحفز النماذج الجيوديناميكية على سلوك الغلاف الجوي الليثيوبي على مدى ملايين السنين، بما في ذلك حركة الألواح، وميكانيكيات الأخطاء، والتحات، والمناخ، ويمكن لهذه النماذج أن تستنسخ الملامح الكبيرة لأحزمة الجبال، وتختبر الافتراضات بشأن العوامل التي تتحكم في تطورها.

وتركز نماذج الدورة السيزمية على أقصر من حيث التوقيت، وحفز تراكم وإطلاق الإجهاد على الأخطاء الفردية، وبجمع هذه النماذج مع رموز تطور المنظر الطبيعي، يمكن للعلماء استكشاف مدى تواتر الزلازل التي ترسم الطبوغرافية على الزمن الجيولوجي، وتظهر نماذج الهمالايا، على سبيل المثال، أن نمط الارتفاع والتحات الذي لوحظ في النطاق يمكن أن يفسره قياس الأرض ومعدل التآكل في المستقبل، إلى جانب نماذج الرصد التي تُعدها الريحات.

الآثار المترتبة على تقييم المخاطر وفهم تطور الأرض

وللصلة الوثيقة بين الزلازل وبناء الجبال آثار عملية على تقييم المخاطر السيزمية، فالأحزمة الجبلية النشطة من بين أكثر المناطق خطورة على الأرض، حيث أن نفس القوى التكتونية التي تبني الجبال تنتج أيضا زلازل كبيرة، وفهم معدلات وأنماط زلزال الخطأ أمر أساسي لتقدير احتمالات حدوث زلزال في المستقبل ولتصميم رموز البنى التحتية التي يمكن أن تصمد أمام هزات الأرض.

ففي الهيمالايا، على سبيل المثال، يقدر أن الفترة الفاصلة بين الزلزال الذي يمتد على نطاق 8+، والتي تصيب منطقة النقل المتعدد الوسائط، قد تكون عدة مئات من السنوات، نظراً لأن آخر حدث من هذا القبيل في وسط هيمالايا قد حدث في عام 1344، فإن المنطقة تعتبر متأخرة عن وقوع زلزال كبير، فالبيانات الجيوديسية واللاميسية توفر قيوداً حاسمة بالنسبة لهذه التقييمات الخطرة، وتسترشد بها في جهود التأهب للكوارث والحد من المخاطر.

وإلى جانب تقييم المخاطر، فإن دراسة ديناميات الجبال الأرضية توفر نظرة أساسية على تطور الأرض)٢٨٢١(؛ والتفاعل بين الارتفاع والتآكل والمناخ قد شكل مشهداً من مختلف أنحاء تاريخ الأرض، وبكشف الإشارات التي تُحفظ في الصخور والرواسب والأطوغرافية، يمكن للعلماء إعادة بناء التاريخ التكتوني للأحزمة الجبلية وفهم كيف استجابوا للظروف البيئية المتغيرة.

كما أبرزت البحوث التي أجريت مؤخرا دور المناخ في حفز العلاقة بين الزلازل وبناء الجبال، وفي نطاقات مثل الهيمالايا والأنديز، يمكن أن يؤثر التآكل الذي تحركه الرياح الموسمية على توزيع الإجهاد على الأخطاء النشطة، مما قد يؤثر على توقيت وقوع الزلازل الكبيرة وموقعها، وهذا الارتداد بين المناخ والتكتونيين مجال نشط للتحقيقات يبشر بتعميق فهمنا لكيفية عمل نظام الأرض.

خاتمة

والعلاقة بين الزلازل وتكوين الجبال هي شهادة على الطبيعة الدينامية لكوكبنا، وبعيدا عن كونها ظواهر منفصلة، فهي وجهان من نفس المحرك التكتوني الذي شكل الأرض 817 821؛ وسطحا لبلايين السنين، وتوفر الزلازل الأرضية التصاعدية المفاجئة العنيفة التي تُنشئ الجبال، بينما تُحدث أيضا الانهيالات الأرضية والتحات التي تُنزلق.

وقد أعطت التطورات في الجيوديسيا والنسيج والمسح الرقمي للنظم العالمية لتحديد المواقع صورة غير مسبوقة عن الكيفية التي تسهم بها الزلازل في بناء الجبال على النطاقين الزمنيين البشري والجيولوجي معا، وسيؤدي زلزال غورخا لعام 2015 وزلزال مول في عام 2010 وغير ذلك من الأحداث التي وقعت مؤخرا إلى توفير مختبرات للعالم الحقيقي للاختبار وتحسين فهمنا، ومع توسع شبكات الرصد والنماذج لتصبح أكثر تطورا، فإن إدراكنا للتفاعل بين الزلاة في هذا المجال والتفاعل مستمر.

وبالنسبة لمن يعيشون في أحزمة جبال نشطة، فإن هذه المعرفة تنطوي على قيمة عملية لإنقاذ الحياة، وبالنسبة للمجتمع العلمي الأوسع، فإنها تضيء إلى العمليات الأساسية التي شكلت الأرض وغيرها من الكواكب الصخرية، وتنتج الجبال التي نراها اليوم زلزال لا تحصى تمتد إلى ملايين السنين، وتظل الأرض التي تحت أقدامنا في طور التنفيذ، وتبني ذروة الغد.

To learn more about ters and mountain formation, explore resources from the United States Geological Survey Earthquake Hazards Program], the NASA Earth Observatory], and the Incorporated Research Institutions for Seismology[visualization organizations provide data.]