إن هذه الأحداث السيزمية هي أيضا من المصممين الأساسيين للمناظر الطبيعية للأرض، ومن التباطؤ في رفع النطاقات الجبلية إلى التشريد المفاجئ لقاع البحر الذي يؤدي إلى تسونامي، فإن علماء الظواهر الهزائية يكتشفون أيضا وجود ظواهر ظواهر ظواهر زلزالية حيوية لا تتحول إلى ظواهر ميكانيكية، ولا يُعرف أي شخص بهذه العمليات.

المؤسسة: ألعاب التكتونية ورسم الخزنة

وفهم الزلازل، يجب أولاً أن يمسك المحرك الدافع: التكتونات، حيث يُخترق الغلاف الجوي للأرض في شكل لوحات صلبة تطفو فوق الغلاف الأستوائي شبه الفلوري، وتُعد هذه الصفائح في حركة مستمرة، وتُدفع بضغط على الماشية، والجاذبية، وسحب الأنهار الفرعية، حيث تُحدث الأصفاد الزلازلية، أو تُحدّد.

أنواع العصيان وحركة تنقلاتها

ويصنف علماء الجيولوجيا الأخطاء على أساس الاتجاه السائد للزلق، وهذا التصنيف حاسم لفهم المخاطر السيزمية الإقليمية.

  • Normal Faults]: In extensional tectonic settings (e.g., the Basin and Range province in the western United States), the hanging wall moves downward relative to the footwall. This creates steep, planar fractures that accommodate crustal lightning. Normals are responsible for the formation of rift mountain.
  • Reverse Faults and Thrust Faults: In compressional environments such as subduction zones and collisional orogens (e.g., the Himalayas), the hanging wall is pushed upward over the footwall. Thrust faults are low-angle reverse faults that can transport large rock masses many kilometers horizontally.
  • Strike-Slip Faults: Plates slip horizontally past each other along nearly head fault planes. Theknown San Andreas Fault in California is a right-lateral strike-slip boundary between the Pacific and North American plates. These faults produce some of the world’s largest and most destructive terزلs, such as the 1906 San Franciscoزل and the 2010

ويظهر العديد من نظم الخطأ خللاً من الاختلاط في عمليات تقييم المخاطر الرأسية والأفقية في مجال الحركة.

ميكانيكيات جيل الزلزال

والزلزال هو الانطلاق المفاجئ للطاقة المرنة المخزنة في القشرة، والنموذج الأكثر قبولا هو نظرية الانتعاش المرنة التي صيغت بعد زلزال سان فرانسيسكو عام 1906، ووفقا لهذه النظرية، فإن القوات التكتونية تزيل تدريجيا الصخور على جانبي الفشل، وعلى مدى عقود، تتراكم السلالات، وتهز الصخرة بشكل كبير مثل الزلازل.

الإجهاد، والحبوب، وفشل بريتل

وهناك ثلاثة أنواع رئيسية من أعمال الإجهاد على قشرة الأرض: الضغط والتوتر والضباب، وهي التشوه الذي ينتج عن ذلك، وفي الأعماق الضحلة )١٥-٢٠ كيلومترا(، فإن الصقور يتصرف بطريقة متشائمة: كسر الصخور عندما يصل الإجهاد إلى عتبة حرجة، وينخفض ارتفاع درجات الحرارة والضغوط التي تسبب في حدوث اضطرابات في الزلازل.

موجات الزلازل: رسل الثياب

وعندما تمزقت الظواهر الخاطئة، تسافر الطاقة من المناقص في شكل موجات زلزالية، وينشر نوعان رئيسيان من داخل الأرض:

  • P-Waves (Primary or compressional Waves): هذه هي أسرع موجات، تسافر على مسافة 5-8 كيلومترات/ساحة في القشرة، وهي تضغط وتتوسع في الأرض في اتجاه السفر، على غرار موجات الصوت، وتصل الموجات P-waves أولا إلى السزمومرات، وتمنح موجات تدميرية أكثر (الثانية إلى عشر).
  • S-Waves (Secondary or Shear Waves): أبطأ من الموجات P (3-5 km/s)، تهز الموجات S-waves المناظير الأرضية باتجاهها للنشر، ولا يمكنها السفر عبر السوائل، وعادة ما تسبب الموجات S-waves أكبر ضرر لأنها تولد حركة أرضية أفقية أقوى.

وتسافر موجات سطحية )موجات الحب والرايلي( على طول سطح الأرض، وهي أبطأ، ولكنها يمكن أن تكون كبيرة في الكم الهائل، مما يتسبب في تدحرج كبير وتهزج بشكل خاص بالهياكل، وتسمح دراسة القادمين من هذه الموجات لعلماء الاهتزاز بتحديد مواقع الزلازل وتحديد حجمها.

أنواع الزلازل و أوريغيناتها

وفي حين أن الزلازل التي تكتونية تمثل الأغلبية العظمى، فإن الآليات الأخرى تولد أحداثا زلزالية ذات خصائص متميزة.

تيكتونيكات الأرض

وهذه هي الأقوى والتواتر، فهي تحدث على طول حدود الصفائح )الإنشطار( أو داخل الصفائح )الانتهاك(، وتعاني الزلازل، مثل سلسلة مدريد ٨١١-١٢، وهي سلسلة ميسوري، من تقل شيوعا، ولكنها يمكن أن تكون مدمرة للغاية، لأن القشرة أقل كسرا، وتسفر موجات الزلازل السيزمية على نحو أكثر كفاءة، وتجسد الزلازل التي تكتونية إطلاق الطاقة المباشرة من حركة اللوحات.

برج الأرض البركاني

إن حركة ماجما التي تدور حول البركانات وتولد حروب من الزلازل الصغيرة، ويمكن أن تكون هذه هي سلائف الانفجارات، والهزات الهارمونية - التي تشكل باستمرار رائحتها المغناطيسية، ورصد هذه الزلازل أمر حاسم للتنبؤ بالثورة في البركان مثل كيلاوي (هواي) وموست هيلين المتحرك.

كوابيس أرضية

وهى تنهار حجرات تحت الأرض - كهوف طبيعية أو ألغام أو بلوحات كارست - يمكن أن تنتج عنها خيوط صغيرة ومحلية، ونادرا ما تكون خطرة ولكنها توفر رؤية عن الجيولوجيا الجوفية واستقرار التعدين.

تفجيرات

وتولد التجارب النووية، وتفجيرات الأحجار، وتفجيرات التعدين موجات زلزالية، وتقوم منظمة معاهدة الحظر الشامل للتجارب النووية بتشغيل شبكة سيزموغرافية عالمية لتمييز الزلازل الطبيعية عن التفجيرات البشرية الصنع، وهو تطبيق حاسم لعلوم الزلازل.

How Earthquakes Shape the Earth’s Physical Structure

إن الآثار الفورية والطويلة الأجل للزلازل تعيد تشكيل المشهد بطرائق عميقة، وبدون الزلازل، ستتلاشى الجبال، ولن يتم إنشاء أو إعادة تدوير قشر جديد.

التمزق السطحي والتشويه

وقد أدى هذا التمزق إلى موازنة الطرق والسور والقنوات النهرية بعدة أمتار، وعلى سبيل المثال، أدى الزلزال الذي وقع في عام 2002 في دنالي في ألاسكا إلى تمزق سطحي طوله 340 كيلومتراً مع مقابض أفقية تصل إلى 8.8 متر، وتجاوزت آلاف السنين، وتراكمت مرات متكررة لإنتاج الإغاثة الطوبوغرافية المثيرة التي نراها في الجبال الممتدة.

الاختلاط الأرضي وأضرار البناء

إن أكثر الآثار تدميراً هو تهتز الأرض بقوة، وتتوقف كثافة الهزات على حجم الزلازل، والبعد عن الخطأ، وظروف التربة المحلية، وبناء المباني، وتزيد الرواسب من حدة ظاهرة الهزات التي تُعرف بتضخم الموقع، وقد تسبب زلزال كريستشورش، نيوزيلندا، الذي وقع في عام 2011، رغم اعتداله (Mw 6.2)، في أضرار كارثية بسبب التربة الناعمة التي تدور في مركز المدينة.

الوصف

وعندما تهتز المياه أو تهتز الرمل أو الحرير، تزداد ضغوط المياه الشائكة إلى أن تفقد التربة قوتها وتتصرف مثل السائل، وقد تغرق المباني والهياكل الأساسية أو تتحول إلى عائمة، وقد انتشرت المسالك أثناء الزلزال الذي ضرب نيغاتا في اليابان في عام 1964، حيث تصطدم مباني الشققق بجوانبها، وتخفف الهندسة الحديثة من ذلك من خلال تقنيات تحسين الأرض مثل الكثافة والتصريف.

الأراضي الفرعية والارتقاء

ويمكن أن ترتفع مساحات الأرض بصورة دائمة )فوق( أو تهبط )الجانب السفلي( من سطح الأرض، وقد أدى زلزال ألاسكان الذي وقع في عام ١٩٦٤ إلى ارتفاع ١١ مترا في بعض المناطق، بينما انخفضت المناطق الساحلية بأكثر من مترين، مما أدى إلى حدوث فيضان واسع النطاق، فخلال فترات زمنية أطول، تسهم الارتداد المتكرر للسيك في تكوين منابر الساحلية البحرية التي تسجل تغيرات في مستوى سطح البحر والدورات الزلزالية.

تسونامي: استجابة المحيطات

كما أن الزلازل تحت الماء التي تُشَدَّ في قاع البحر العمودي (على طول خطى الدافع في مناطق التخضُّص) يمكن أن تُشَد عمود المياه المفرط، مما يولد تسونامي في عام 2004 (Mw 9.1-9.3)، وتدفق موجة توهوج المحيط الهندي في عام 2011 إلى توهوكو، وتسبب تسونامي في أضرار جسيمة.

قياس الزلازل: الطول والكثافة

وهناك نهجان متكاملان يُحددان حجم الزلازل، ويُحدّد السعة الطاقة المُطلقة؛ ويحدّد الحدّة من الآثار في موقع معين.

Moment Magnitude Scale (Mw)

وهذا هو المعيار الذي يُستشف من الزلازل الكبيرة، وهو مستمد من اللحظات الزلزالية - وهو نتاج منطقة الخطأ، ومتوسط الزلازل، وتصلب الصخور، ولا يُشبع حجم هذه الزلازل الكبيرة، على عكس نطاق ريتشتر، وعلى سبيل المثال، فإن زلزال شيلي في عام ١٩٦٠ )الساعة ٩-٥( هو أكبر زلزال مسجل على الإطلاق، مما يحرر الطاقة المكافئ الملايين من القنابل الذرية في هيروشيما.

ريتشتر المحلية

وهذا الجدول، الذي وضعه تشارلز ريتشتر في عام 1935، يقيس حجم الأمواج السيزمية المسجلة على مسافة 100 كيلومتر من المركز، وهو لوغاريثيم: فكل زيادة في العدد توازي زيادة في السعة عشرة أضعاف، ونحو 31.6 مرة في إطلاق الطاقة، وفي حين أن الدقة في الزلازل المعتدلة في جنوب كاليفورنيا، فإنها تقلل من شأن الزلازل الكبيرة وتستخدم في كثير من الأحيان اليوم.

كثافة ميرسالي المعدلة

ويخصص هذا الجدول رقما رومانيا من الأول (لم يُحسَّن) إلى الثاني عشر (الدمار الإجمالي) استنادا إلى الضرر الملاحظ والتصور الإنساني، وهو ذو طابع ذاتي ولكنه قيّم بالنسبة للزلزال التاريخي الذي يُفَسّن ويُعدّ الرموز، كما تساعد خرائط شركة MMI المهندسين على فهم التوزيع المكاني للأولويات المهتزلة والدليلية لإعادة تحديد الأولويات.

الإعداد من أجل عدم الاستقرار: الحد من مخاطر الزلزال

وفي حين لا يمكن منع وقوع الزلازل، يمكن الحد من آثارها بشكل كبير من خلال التأهب والبناء الميسر، وتوصى الوكالات، مثل الدراسة الاستقصائية الجيولوجية للولايات المتحدة (]USGS Earthquake Hazards Program) والرابطة الدولية لعلم الاهتزاز والفيزياء في عالم الأرض.

وضع خطة طوارئ

وينبغي أن تكون لكل أسرة معيشية ومكان عمل خطة تغطي أماكن آمنة )في إطار الجداول المستقرة(، ونقاط الاجتماع، واستراتيجيات الاتصال، وينبغي أن تُمارس الخطط بانتظام، ولا سيما " الأرض، والغطاء، والتمسك " ، التي ثبت أنها ستخفف من الإصابة.

الأجسام الثقيلة المضمونة

ويمكن أن تصبح رفوف الكتب غير المؤمنة، ومسخات المياه، والتلفزيونات قذائف مميتة أثناء الهز، واستخدام الأقواس والقشرات وغيرها من المعدات لإرساء المواد الثقيلة إلى الجدران أو الطوابق، وفي المناطق التي تكثر فيها الزلازل، يكون هذا تدبيرا منخفضا التكلفة ومرتفعا الأثر.

إنشاء مجموعة طوارئ

وينبغي أن تحتوي مجموعة مواد مزودة بمخزونات جيدة على ما لا يقل عن ثلاثة أيام من المياه )غالون لكل شخص في اليوم(، والغذاء غير القابل للتلف، ومجموعة الإسعافات الأولية، والمصابيح، والبطاريات، والصفارة، والأقنعة الغبارية، ودليل يمكن فتحه، بما في ذلك اللوازم والأدوية الحيوانية حسب الحاجة.

فهم الأخطار السيزمية المحلية

وينبغي للمقيمين أن يتشاوروا مع خرائط المخاطر السيزمية المحلية التي توفرها الدراسات الاستقصائية الجيولوجية الوطنية، وتشير هذه الخرائط إلى الكثافة المتوقعة وتسلط الضوء على المناطق المعرضة للخطر (مثل مناطق التربة غير المستقرة والقرب من المواقع) كما أن العديد من المناطق لديها نظم للإنذار المبكر بالزلازل، مثل نظام شاكي ألايرت على الساحل الغربي للولايات المتحدة، التي يمكن أن تعطي ثوان لعشرات ثوان من الإشعار.

التشييد والإعادة إلى الملاءمة

وتحتاج رموز البناء في المناطق الزلزالية إلى أطر صلبة ومرنة للصلب وإلى أسس سليمة، كما أن الهياكل القديمة، ولا سيما الماسونير غير المنفذ، ضعيفة بشكل خاص، حيث إن جدران المرافئ المضاف إليها، والبراكين، والمحاسبين الأساسيين - يمكن أن يحسنا كثيرا معدلات البقاء، ويمكن للحكومات والمالكين أن يجدوا توجيهات من الوكالة الاتحادية لإدارة الطوارئ ([FERT:0]FEMA Earthke]).

Frontiers in Earthquake Science

ويهدف البحث الحديث إلى تحسين قدرتنا على التنبؤ بالزلازل، حتى وإن ظل التنبؤ الدقيق بعيد المنال، ويرصد العلماء السلوك الخاطئ مع شبكات الكثيفة من محطات النظام العالمي لتحديد المواقع، والمدافن، والرادار الاصطناعي المكون من مقياس متعدد المقاييس (InSAR)، وتكشف هذه الأدوات عن الظواهر البطيئة للتفجيرات التي قد تشير إلى زيادة احتمال حدوث زلزال كبير.

نظم الإنذار المبكر

وتستخدم هذه النظم الموجات السريعة المتحركة لتقدير موقع الزلازل وحجمه قبل وصول الموجات المتوسطة الأبطأ، وفي اليابان، بدأ تشغيل النظام الوطني منذ عام 2007 وتسبب في إغلاق التلقائي للقطارات والمصاعد والمعدات الصناعية، وفي الولايات المتحدة، يرسل شاك أليرت تنبيهات إلى الهواتف المحمولة ونظم العناوين العامة في كاليفورنيا وأوريغون وواشنطن.

خاتمة

إن مراكب الأرض ليست أعمالاً عشوائية من حيث طبيعتها، بل هي محكومة بقوانين مادية محسوسة، وعلم الأخطاء، من التكديس البطيء للضغط على طول حدود الصفائح، إلى سرعة إطلاق الطاقة في تمزق، إنما يُتيح المعرفة الأساسية اللازمة لتقييم المخاطر، وبناء مجتمعات قادرة على التكيف، وإنقاذ الأرواح في نهاية المطاف، وباستمرار الاستثمار في البحوث والرصد، والتعليم العام، يمكننا أن نتعايش مع هذه القوى القوية في العالم وأن نكيف مع الدينامية.