الخط الافتراضي الهام والنشاط السيزمي في جنوب أفريقيا

إن جنوب أفريقيا، رغم أنها بعيدة عن الحدود الرئيسية لللوحات التكتونية، تختبر نشاطا زلزاميا يشكل مخاطر كبيرة للمجتمعات المحلية والهياكل الأساسية، ففهم خطوط الخطأ، وتاريخ الزلازل، ونظم رصد الزلازل القائمة، أمر حاسم بالنسبة للتأهب للكوارث والتخفيف من حدة المخاطر في جميع أنحاء المنطقة، ويستكشف هذا الدليل الشامل الهياكل الجيولوجية، والأحداث الزلزالية التاريخية، والجهود الجارية لحماية مجتمعات جنوب أفريقيا من أخطار الزلازل.

فهم السياق السيزمي لجنوب أفريقيا

إن جنوب أفريقيا مصنَّفة بوصفها منطقة ملتوية تتميز بانخفاض معدلات التحلل السيزمي إلى حد متوسط، مما يجعلها أكثر صعوبة في رسم خرائط للأخطار السيزمية مقارنة بالمناطق القريبة من حدود الصفائح النشطة، ويميز السياق السيزمي الرئوي لجنوب أفريقيا بانخفاض معدل التشهير القشري فضلا عن انتشار الزلازل في المناطق الموزعة جغرافيا ومكانيا، مما يعني أن الزلازل في جنوب أفريقيا تحدث في كثير من الأحيان.

على الرغم من وجود جنوب افريقيا في منطقة قارية مستقرة، شهدت نشاطا سيزميا كبيرا، وضع البلد داخل القارة الافريقية يضعه في بيئة جيولوجية فريدة حيث يمكن إعادة تنشيط نظم العيوب القديمة تحت ظروف الإجهاد الحديثة، وفقا لخبير علم الأرض الدكتور كريس هارتنادي، هذا الجزء من افريقيا في المنطقة المجاورة لنظام الصمامات الافريقية، الذي يتم سحبه من قبل بضعة ملليمترات سنويا.

ويشمل التعقيد الجيولوجي لجنوب افريقيا الكبريت القديمة والأحزمة المتنقلة ومختلف نظم العيوب التي تطورت على مدى ملايين السنين، وهي تتألف من هياكل دروع رئيسية، وكرانتا كابال وزمبابوي، التي تفصلها أحزمة متنقلة، وهذه السمات الجيولوجية القديمة لا تزال تؤثر على أنماط النشاط الزلزالي في العصر الحديث.

الخطان الافتراضيان الرئيسيان والمنطقة السيزمية في جنوب أفريقيا

"حزام "كيب فولد

يقع في منطقة كيب فولد بيلت التي تتميز بالعديد من أخطاء الدافع، وهذا الهيكل الجيولوجي يمثل أحد أهم المناطق السيزمية في جنوب أفريقيا، وقد شكلت منطقة كيب فولد بيلت خلال اصطدام الصفائح التكتونية منذ مئات الملايين من السنين، مما أدى إلى إنشاء سلسلة من النطاقات الجبلية الموازية ونظم العيوب المرتبطة بها التي تمتد عبر مقاطعات كيب الغربية والشرقية.

وقد أعيد تنشيط بعض هذه الأخطاء في الدفع أثناء الفتنة الخبيثة كعواقب امتدادية، مثل الفشل الثوري، الذي يقترب من السطح القريب من المنطقة الوسطى من الزلازل التاريخية، ويمثل إعادة تنشيط الأخطاء القديمة في ظل نظم الإجهاد الحديثة خطراً هائلاً من الزلازل، حيث يمكن لهذه الهياكل أن تطلق فجأة طاقة متراكمة.

نظام كويغا بافينسكلووف للخزنة

وفي الحزام الجنوبي للانتقائية الجديدة، أعادت مؤسسة كويغا بافينزكلووف في مقاطعة كيب استئصال شوارب الخطأ التي تتراوح بين 2 و 4 أمتار في بعض الأماكن. ويظهر هذا النظام الضار دليلا واضحا على النشاط الجيولوجي الأخير، مع تعبيرات سطحية واضحة تشير إلى استمرار العمليات التكتونية، ويشير وجود مثل هذه الندوب البارزة إلى أن هذا الهيكل قد شهد نزوحا كبيرا في الآونة الأخيرة الجيولوجية.

يقع خطأ الأسوأ جنوب الصندوق المركزي لمكافحة الفساد، مع ضربات وتوجيهات مماثلة مثل الصندوق المركزي لمكافحة الفساد، ويمتد إلى مجموعة الخيوط، وهذه النظم المترابطة للخطأ تخلق شبكة معقدة من المصادر السيزمية المحتملة في منطقة كيب الجنوبية، مما يتطلب رصد وتقييما دقيقين لتقييم المخاطر.

نظام الخزنة و الخزنة في ميلنرتون

تقع مدينة كيب مقربة جدا من خط القاع ميلنرتون الذي يشكل خطرا كبيرا على رأس المال التشريعي لجنوب افريقيا وواحد من أكبر مناطقها الحضرية الكبرى، وتم العثور على خمسة وثلاثين حدثا، مصنفة في مجموعتين من السيزميات العالية: كانت مجموعة واحدة تقع في الخارج، خارج منطقة الدراسة، بينما كانت المجموعة الأخرى تقع بين خطاء ميلنرتون المقترح ونظام كولينسو الخاطئ.

إن قرب هذه الأخطاء من الهياكل الأساسية الحيوية، بما فيها محطة كويبرغ للطاقة النووية، يجعل فهم سلوكها أمراً هاماً للغاية، ففي 29 أيلول/سبتمبر 1969، ضرب زلزال يبلغ 6.3 من حجم منطقة سيريس - تولباغ، على بعد أقل من 100 كيلومتر من محطة كويبرغ للطاقة النووية في كيب تاون، مما يبرز إمكانية وقوع أحداث سيزمية تؤثر على المرافق الحيوية.

حزام النيتروني الشرقي

ومن الأنشطة التي تُحدث في الحزام الشرقي للنيترونيات التي تتميز أساساً بالارتفاع المدهش من سوازيلند إلى أماتولي (سيسكي) في اتجاه نون - سوزوا متوازي مع خط الساحل، وتظهر هذه المنطقة عمليات التشهير القشري المستمرة التي تسهم في المخاطر السيزمية في الأجزاء الشرقية من جنوب أفريقيا.

وذكر أرتيوشكوف وهوفمان (1986) أن الارتفاع المكثف للقشر بدأ في جنوب أفريقيا في فترة أوليجوكيين التي تؤثر على معظم المناطق القارية بعد فترة طويلة من الاستقرار النسبي، ولا يزال هذا الارتفاع يؤثر على توزيع الإجهاد داخل القشرة، مما قد يسهم في توليد الزلازل على طول هياكل خاطئة ذات منحى مفضل.

The 1969 Tulbagh Earthquake: South Africa's Most Destructive Seismic Event

تفاصيل الحدث وأثره

حدث زلزال تولباغ عام 1969 في الساعة 20:03 33 من يوم 29 أيلول/سبتمبر، وحدثت كمية قدرها 6.3 ميغاواط، وشعرت كثافة قصوى قدرها 8 (سيفير) على نطاق كثافة ميركالي المتحركة، وتسببت في أضرار واسعة النطاق في مدن سيريس وتولباغ وولسلي وأدت إلى 12 وفاة، ولا تزال هذه الحادثة أكثر الزلزال تدميرا في تاريخ جنوب أفريقيا المسجل وهي منطقة مرجعية.

وفي حوالي الساعة 10:04 مساء يوم 29 أيلول/سبتمبر 1969، شهدت مدن بولباغ وولسلي وسيريس الزراعية في باوللاند أكثر الزلازل تدميرا في تاريخ جنوب أفريقيا، وساهم توقيت الزلزال الذي وقع في المساء عندما كان معظم السكان في المنزل في خسائر وحجم الأضرار التي لحقت بالممتلكات، وكانت مدة الصدمة الرئيسية 15 ثانية، على الرغم من أن هذه الـ 15 ثانية ستترك أثرا دائما على المجتمعات المحلية المتضررة.

وقد رئي أن دربان يقع على بعد أكثر من 1175 كيلومترا من طولباغ، غرب كيب، يبرهن على إطلاق الطاقة الكبير المرتبط بهذا الحدث، وأن الطاقة الحكيمة تعادل انفجارا قدره 15 كيلوتونا من TNT، وشعرت بأنه بعيد عن أوبينغتون (570 كيلومترا) ودربان (1175 كيلومترا)، وأن التصور الواسع للزلزال عبر هذه المسافات الشاسعة يؤكد الكفاءة التي تسودها الموجات المتقلبة.

الآلية الجيولوجية

وكان الزلزال نتيجة لخطأ في الإضراب على طول طائرة من طراز NW-SE باتجاهات قريبة من الطائرة العمودية، كما يتبين من آلية التنسيق وتوزيع العقبات، وهذا النوع من الخطأ ينطوي على حركة أفقية على طول الطائرة المعطلة، مع وجود كتل من الانزلاق في الماضي فيما بعد، وتبين آلية التنسيق أن الزلزال كان نتيجة لخطوبة في اتجاه القصف، سواء كان خطيا في اتجاه السحب الوطني.

ولا يوجد دليل على وجود أثر لخطاء سطحية، ولم يكن من الممكن ربط الزلزال بالحركة على هيكل خاطئ معروف، وهذا السمة نموذجية للزلازل التي تمزق فيها الأعطال العمياء التي لا تصل إلى السطح أو إلى هياكل لم يسبق لها مثيل، فعدم وجود تمزق سطحي يجعل من الصعب تحديد ووصف الخطأ السببي في تقييمات المخاطر في المستقبل.

ويقدر حجم الزلزال بحجم 6.3 على نطاق ريكتر، وهو نتيجة نزوح 26 سم فوق 20 كيلو مترا، وهذا التشريد يمثل إطلاق مفاجئ للإجهاد الذي تراكم على آلاف السنين المحتملة، حيث أن الضغط الذي يتراكم ببطء داخل القشرة إلى أن يتجاوز قوة الصخرة.

بعد سحق الثغرة

وأعقب ذلك سلسلة طويلة من العصي، وحدث أكبر ما بعد ذلك بحوالي ستة أشهر في 14 نيسان/أبريل 1970، وزاد حجمها 5.7 موز.

استمرّت الطفوات لمدة سنة بعد المكياج الأولي، بينما تعافى مجتمع تولباغ ببطء، واتباع سلسلة العصيان الممتدة هو سمة الزلازل التي كثيرا ما تظهر نشاطاً أطول من ذي قبل في أعقاب أحداث الحدود باللوحة، حيث أشار حجم وتسارع فترات العصيان إلى حدوث زلزال، مما يشير إلى إعادة توزيع الإجهاد المعقد بعد التمزق الرئيسي.

الضرر والآثار الاقتصادية

وكان الضرر شديد بوجه خاص في مدن سيريس وتولباغ وولسلي والأمير ألفريد هاملت، كما كان هناك ضرر كبير في بورترفيل وورسيستر وقرى غودا وسرون وهيرمون، وتسبب الزلزال في أضرار هيكلية واسعة النطاق في منطقة واسعة، حيث بنيت المباني القديمة باستخدام الأساليب التقليدية التي تعاني من أشد الآثار.

ووفقا للتقديرات الرسمية التي قدمها هذا الوقت، بلغ الضرر 000 000 000 000 000 19 ريال، ففي عام 1969، تمثل قيمة العملات خسارة اقتصادية كبيرة للمنطقة المتضررة، ولا يشمل الضرر المباني السكنية والتجارية فحسب، بل يشمل أيضا الهياكل الأساسية الحيوية مثل نظم الإمداد بالمياه والطرق وخطوط الكهرباء.

وقد أثر الزلزال تأثيرا شديدا على شارع كنيسة في طولباغ، الذي كان معروفا لمبانيه من القرن الثامن عشر إلى القرن العشرين في أساليب كيب هولندي وفيكتوريا وإدوارديان، وكان تدمير هذه الهياكل الهامة تاريخيا خسارة ثقافية لا تقدر على الأغلب، غير أن جهود الإصلاح اللاحقة أصبحت إنجازا بارزا في حفظ التراث، حيث وجد المعماريون أن أحد المنازل ال ٢٨ في شارع الكنيسة قد دمر بعد الأمل في الإصلاح.

السياق التاريخي

وتشير السجلات التاريخية إلى احتمال حدوث زلزال بحجم 6.5 في كيب تاون في عام 1809، مما يشير إلى أن حدث عام 1969 لم يسبق له مثيل في تاريخ الزلزال الأطول أجلا في المنطقة، غير أن المحاقن الأرضية في المنطقة لم تسمع بها قبل ذلك في العصر الحديث، مما أسهم في عدم التأهب لدى المجتمعات المحلية المتضررة.

وبسبب الافتقار العام إلى المعرفة بالزلازل في ذلك الوقت، لم تكن هناك تدابير وقائية وإدارة للكوارث، مما أدى إلى عواقب أشد من تلك التي قد تكون قد حدثت مع مدونات البناء وخطط الاستجابة لحالات الطوارئ، وكان الزلزال الذي وقع في عام 1969 بمثابة نداء استيقاظ لجنوب أفريقيا فيما يتعلق بالمخاطر الزلزالية والحاجة إلى تحسين معايير البناء والتأهب للكوارث.

أحداث سيزمية هامة أخرى في جنوب أفريقيا

وفي حين أن زلزال تولباغ لعام 1969 لا يزال أكثر الأحداث تدميرا في تاريخ جنوب أفريقيا الحديث، فقد شهد البلد العديد من الأحداث السيزمية الأخرى ذات الحجم المتفاوت، حيث ظلت مدن سيريس وتولباغ تشهد سيزمة عادية من طراز M L > 3 بعد عام 1969، مما يشير إلى استمرار النشاط التكتوني في المنطقة.

إن سجل الزلزال التاريخي لجنوب أفريقيا يمتد لعدة قرون، وإن كانت الوثائق تزداد شدة وعدم اليقين بالنسبة للأحداث القديمة، فإن زلزال كيب تاون الذي وقع في عام 1809، إذا أُبلغ عنه بدقة، سيمثل واحدا من أكبر الأحداث التاريخية التي تؤثر على منطقة جنوب غرب كيب، ويكتسي فهم هذه الأحداث التاريخية أهمية حاسمة في وضع نماذج دقيقة للأخطار الزلزالية التي تشكل كامل نطاق الزلازل المحتملة وفترات تكرارها.

ولا يزال النشاط السيزمي الحديث يذكر مواطني جنوب أفريقيا باستمرار خطر الزلزال، إذ أن الزلازل الحديثة تؤثر بصورة دورية على مختلف أجزاء البلد، مما يتسبب في أضرار محلية ويذكِّر بضرورة استمرار اليقظة والتأهب، ويوفر كل حدث بيانات قيمة لأخصائيي السيزم والمهندسين الذين يعملون على فهم المخاطر السيزمية والتخفيف منها على نحو أفضل.

الكائنات الحية المنتجة للتعدين

بالإضافة إلى الزلازل الطبيعية التي تصيب جنوب أفريقيا، تشهد نشاطاً زلزالياً كبيراً يتعلق بعمليات التعدين، لا سيما في مناطق تعدين الذهب والبلاتينوم، وفقاً للبروفيسور أندري كييكو من مركز المخاطر الطبيعية التابع لجامعة بريتوريا، يمكن للتعدين أن ينشط أخطاء طبيعية، ويعتقد أن 95 في المائة من زلزال جنوب أفريقيا سببها التعدين، وخاصة في المناطق المحيطة بمنطقة كليركدورب، وويلتون.

ويمكن أن يؤدي نشاط التعدين إلى حدوث زلازل من خلال عدة آليات، كما أن إزالة الصخور من تحت الأرض تخلق فراغاً وتعيد توزيع الإجهاد في الكتلة الصخرية المحيطة، وقد يؤدي هذا الإجهاد إلى حدوث أخطاء أو تشكيل كسور جديدة، وبالإضافة إلى ذلك، فإن حقن أو إزالة السوائل المرتبطة بعمليات التعدين يمكن أن يغير الضغوط ويقلل من قوة الأخطاء الفعالة، مما يجعلها أكثر عرضة للفشل.

وقد كان محور البحث الكبير في مجال الزلازل الناجمة عن التعدين، وقد أجري تحقيق أولي في الأسباب المحتملة لزيادة النشاط السيزمي في حوض ويت ووتر سوراند، وتركز الورقة على مناطق التعدين الجوفية التقريبية، وتنقل المياه الجوفية، وأنواع الصخور، وقرب خطوط الخطأ من الأحداث السيزمية.

ويمكن أن تصل الزلازل التي تسببها التعدين إلى حجم كاف لإحداث أضرار على السطح، وإن كانت تحدث عادة في أعماق ضحلة من الزلازل التي تكتونية الطبيعية، والتحدي الذي يواجهه تقييم المخاطر الزلزالية في مناطق التعدين هو التمييز بين الظواهر الطبيعية والزلازلية المستحثة ووضع استراتيجيات ملائمة للتخفيف من حدة كل نوع من أنواع الحوادث، وهذا يتطلب معرفة مفصلة بعمليات التعدين والجيولوجيا المحلية وحالة الإجهاد التي يعاني منها القشر.

الهياكل الأساسية لرصد الزلازل

مجلس العلوم الأرضية

ويضطلع مجلس العلوم الأرضية بدور محوري في رصد الزلازل وتقييم المخاطر في جنوب أفريقيا، وقد بذلت جهود متضافرة لإعداد خريطة سيزمية - تُعنى بجنوب أفريقيا، تساعد على تحديد مواقع الظواهر السيزمية الساخنة من أجل إجراء تقييم سليم للمخاطر السيزمية باستخدام أحدث المنهجيات الفنية، ويشمل ذلك إدماج البيانات من مصادر متعددة لوضع نماذج شاملة للأخطار السيزمية في جميع أنحاء البلد.

وفي إعداد الخريطة، تم تجميع فهرس زلازل متجانس من قواعد البيانات المحلية والإقليمية والدولية، وتم الحصول على حلول للطائرات المغلقة ومعلومات عن الإجهاد من منشورات وتقارير ومنظمات دولية مثل لجنة التنسيق الدولية، ووكالة USGS، وشركة هارفارد للسيارات.

التحقيق في تأثير عوامل مثل النشاط البشري والجيولوجيا على الزلازل يشكل جزءاً من برنامج البحوث الجاري للمجلس، ويشمل ذلك دراسة كل من العمليات التكتونية الطبيعية والتأثيرات البشرية مثل التعدين، وزرع الخزانات، والحقن السوائل.

شبكات الزلازل

وتعمل جنوب أفريقيا شبكة من محطات رصد الزلازل التي تسجل باستمرار حركة أرضية في جميع أنحاء البلد، وتوفر هذه المحطات بيانات آنية عن وقوع الزلازل، مما يتيح الكشف السريع عن الأحداث السيزمية وتحديد خصائصها، وتشمل الشبكة كلا من المصابين بالزلازل ذات النطاق العريض القادرين على تسجيل مجموعة واسعة من الترددات وأدوات الحركة القوية التي تهدف إلى استيعاب الهزات الشديدة قرب الزلازل الكبيرة.

وتم نشر ثمانية عشر هاتفاً جوفياً مكوناً من ثلاثة عناصر عبر 40 كيلو متراً بالقرب من جهاز الأمن الوطني الكويتي، وسجلت الهواتف الأرضية بيانات في الفترة من آب/أغسطس إلى تشرين الأول/أكتوبر 2021، ووجدت بالقرب من منطقة سيريس - تولباغ، وكاب تاون، وخطأ ميلنرتون المقترح، ومنطقة كولينسو المسببة للخطأ، وهذه النشرات المستهدفة تكمل الشبكة الدائمة وتقدم معلومات مفصلة عن الظواهر السيزمية في مجالات محددة ذات أهمية.

وتخدم البيانات التي تجمعها الشبكات السيزمية أغراضا متعددة، فهي تتيح الكشف عن الزلازل وموقعها، وتحديد حجم الزلازل وآليات التنسيق، ورصد تسلسلات ما بعد الطقوس، وتسمح البيانات المتراكمة، بمرور الوقت، للباحثين بتحديد أنماط الزلازل، وتقدير فترات التكرار لمختلف نطاقات الحجم، وتحسين نماذج المخاطر السيزمية.

التحديات في المناطق المنخفضة السيزمية

وبسبب تدني الزلازل وتشوه السطح، هناك نقص في المعلومات عن الانقلاب بين الزلازل والأخطاء النشطة، مما يشكل تحديات كبيرة لتقييم المخاطر السيزمية، وفي المناطق التي تكثر فيها الزلازل الكبيرة، كثيرا ما تكون العلاقة بين الأخطاء والزلازل واضحة، غير أن الزلازل تحدث في مناطق قارية مستقرة مثل جنوب أفريقيا، في حالات كثيرة، كما أن فترات التكرار الطويلة تجعل من الصعب

ويواجه تقييم المخاطر السيزمية تحدياً خاصاً بالنسبة للمناطق المنخفضة الزلازلية مثل الجنوب الأفريقي، ولا يوجد سوى القليل من المعرفة من حيث الانقلاب بين الزلازل والأخطاء النشطة التي تؤدي إلى عدم اكتمال البيانات من حيث أوقات التكرار والزون السيزمي، وتتطلب معالجة هذه التحديات اتباع نهج مبتكرة تجمع بين البيانات الجيولوجية والجيوفيزيائية والجيوديسية لتحديد الأخطاء المحتملة النشاط وتقدير إمكاناتها الزلزالية.

تقييم المخاطر السيزمية ورسم الخرائط

ويتضمن تقييم المخاطر السيزمية تقدير مدى احتمال حدوث الهزات الأرضية وشدتها في موقع معين خلال فترة زمنية محددة، وهذه المعلومات أساسية لوضع مدونات للبناء، ومبادئ توجيهية لتخطيط استخدام الأراضي، وخطط التأهب لحالات الطوارئ، وقد مرت سنوات عديدة منذ إعداد خرائط وطنية سابقة للمخاطر السيزمية لجنوب أفريقيا، وقد أتاح توافر بيانات أكثر موثوقية عن السيزمية والبيانات الجيولوجية استكمال تلك الخرائط باستخدام منهجيات تحليلية للمخاطر.

وينظر تحليل المخاطر السيزمية التساهلية في جميع مصادر الزلازل المحتملة ومعدلات نشاطها ونطاق الاقتراحات الأرضية التي قد تنتجها، ويظهر التحليل أوجه عدم التيقن في مواقع الزلازل وحجمها وتوقع الحركة الأرضية، ويُعبر عن النتيجة عادة على أنها مستوى الحركة الأرضية (مثل سرعة الذروة) الذي ينطوي على احتمال محدد بأن يتجاوزها على مدى فترة زمنية معينة.

وقسم البرنامج العالمي لتقييم المخاطر السيزمية القارة الأفريقية إلى مناطق واسعة النطاق للزلازل التي تستند إلى تحليل للهياكل الرئيسية التي تكتونية والترابط مع الزلازل في الوقت الحاضر، ونظرا للحجم الكبير لمشروع برنامج العمل العالمي المتعلق بالهزاء النووي، لم تُحسب سوى الهياكل الإقليمية في إعداد مناطق المصدر، وقد ركزت الجهود الأخيرة على وضع نماذج مخاطر أعلى حلاً تُعزى إلى وجود ظروف جغرافية محلية أكثر تفصيلاً.

وتحدد خرائط المخاطر السيزمية مجالات الرعي الأعلى والأدنى المتوقع، مما يتيح اتخاذ القرارات المدروسة بالمخاطر بشأن أماكن وجود المرافق الحرجة ومستوى التصميم السيزمي المناسب لمختلف المناطق، وتستكمل هذه الخرائط بانتظام مع توافر بيانات جديدة وتحسين فهم المصادر الزلزالية.

مدونات المباني والتصميمات المقاومة للزلازل

ويعد وضع وإنفاذ مدونات ملائمة للبناء أحد أكثر الطرق فعالية للحد من مخاطر الزلازل، وتحدد رموز البناء معايير تصميم دنيا للهياكل لضمان قدرتها على تحمل المستويات المتوقعة من الهزات الأرضية دون انهيار، وفي جنوب أفريقيا، تطورت مدونات البناء تطورا كبيرا منذ زلزال تولباغ عام 1969، متضمنة الدروس المستفادة من ذلك الحدث والتقدم المحرز في هندسة الزلازل.

وينظر التصميم الحديث لمقاومة الزلازل في عوامل متعددة تشمل المستوى المتوقع من الركود الأرضي، ونوع الهيكل، وأهمية المرفق، وظروف التربة المحلية، وترمي الهياكل إلى أن تظل مرنة خلال الزلازل الصغيرة والمتكررة، وإلى الأضرار التي يمكن إصلاحها خلال الزلازل المعتدلة، وإلى تجنب الانهيار خلال الزلازل الكبيرة النادرة، ويضمن هذا النهج القائم على الأداء أن توفر المباني السلامة على الحياة، مع مراعاة العوامل الاقتصادية.

وتشمل المبادئ الرئيسية للتصميم المقاوم للزلازل توفير القوة الكافية والصمود، وضمان القدرة على الصمود للسماح للهياكل بتفكيكها دون فشل متعمد، وإنشاء تشكيلات هيكلية منتظمة ومتناظرة، وتوفير مسارات حمولة مستمرة من السطح إلى المؤسسة، ويولى اهتمام خاص للوصلات بين العناصر الهيكلية، حيث أن هذه النقاط غالبا ما تكون أضعف في هيكل أثناء هز الزلازل.

ويشكل إعادة تجهيز المباني القائمة التي لا تستوفي المعايير السيزمية الحالية تحديا كبيرا، إذ أن العديد من الهياكل القديمة، ولا سيما المباني غير المنفذة للماشية، مثل تلك التي تضررت في زلزال تولباغ، لا تزال عرضة للضرر الذي لحق بالزلازل، كما أن تحديد هذه الهياكل الضعيفة وتعزيزها يمثل أولوية مستمرة للحد من المخاطر السيزمية في مجتمعات جنوب أفريقيا.

التعليم العام والتأهب للزلازل

ويشكل الاضطلاع بأنشطة التوعية وبناء القدرات لإبراز قيمة تقييمات المخاطر السيزمية عنصرا هاما في جهود الحد من مخاطر الزلازل، ويساعد التعليم العام المجتمعات المحلية على فهم مخاطر الزلزال التي تواجهها والإجراءات التي يمكن أن تتخذها لحماية نفسها وممتلكاتها.

وتشمل التأهب الفعال للزلازل عناصر متعددة: ينبغي للأفراد والأسر أن يضعوا خططا طارئة تشمل أماكن معينة للاجتماعات، ومعلومات الاتصال في حالات الطوارئ، وإجراءات لمختلف السيناريوهات، وينبغي للأسر المعيشية أن تحتفظ بإمدادات طارئة تشمل المياه، والغذاء، ومواد الإسعاف الأولي، والمصابيح، والأجهزة اللاسلكية التي تعمل بالبطارية، وأن يخفض تأمين الأثاث الثقيل والأشياء التي يمكن أن تقع أثناء الهزات من خطر الإصابة.

وخلال الزلزال، يتعين أن تسقط الإجراءات الموصى بها في أيديهم وركبهم، وأن تغطوا تحت مكتب أو طاولة متسلطة، وأن تصمد حتى توقف الهزات، وإذا لم يكن هناك مأوى، ينبغي أن يحمي الناس رؤوسهم ورقهم بأذرعهم، وبعد وقوع زلزال، ينبغي للأفراد أن يفحصوا الإصابات والأضرار، وأن يستعدوا للضربات اللاحقة، وأن يتبعوا التعليمات الصادرة عن مسؤولي الطوارئ.

وتشمل التأهب على مستوى المجتمعات المحلية وضع خطط للاستجابة لحالات الطوارئ، وإجراء التدريبات والتمارين، وإنشاء نظم الاتصالات، والتنسيق مع الولايات القضائية المجاورة، وينبغي أن تكون لدى المدارس والمستشفيات وغيرها من المرافق الحيوية خطط محددة تتناسب مع احتياجاتها ومواطن ضعفها الفريدة، وأن يساعد التدريب والتمارين المنتظمة على ضمان تنفيذ هذه الخطط بفعالية عند الحاجة.

دور الجيوديسيا في فهم التشهير القشري

فالتقنيات الجيوديسية الحديثة، ولا سيما قياسات النظام العالمي لتحديد المواقع، توفر معلومات قيمة عن التشوهات القشرية في جنوب أفريقيا، ويمكن للعلماء، من خلال قياس مواقع محطات النظام العالمي لتحديد المواقع بدقة بمرور الوقت، أن يكتشفوا تحركات خاطفة للقشرة الأرضية التي قد تشير إلى تراكم الإجهاد على الأخطاء، وهذه المعلومات تكمل رصد الزلازل وتساعد على تحديد المناطق التي يتراكم فيها التوتر وقد تحدث الزلازل في المستقبل.

وفي المناطق القارية المستقرة مثل جنوب أفريقيا، عادة ما تكون معدلات التشوهات القشرية بطيئة جدا، وغالبا ما تكون بضعة مليمترات في السنة أو أقل، ويتطلب الكشف عن هذه الحركات الصغيرة قياسات عالية الدقة على مدى فترات زمنية طويلة، وتوفر شبكات محطات النظام العالمي لتحديد المواقع التي تعمل باستمرار البيانات اللازمة، مع قياسات تراكمت على مر السنين أو عقود تكشف عن أنماط من التشوهات التي قد تكون غير مرئية.

ويمكن أن تساعد البيانات الجيوديسية أيضا على تقييد نماذج مصادر الزلازل وتحسين فهم حالة الإجهاد للقشرة، وفي أعقاب زلزال كبير، يمكن أن تكشف قياسات النظام العالمي لتحديد المواقع عن التشوهات التي تصيب الزلازل مع تكيف القشر مع التغيرات الإجهادية التي تسببها الزلزال، وهذه المعلومات توفر معلومات عن الخصائص الميكانيكية للقشرة والعمليات التي تتحكم في حدوث الزلازل.

علم الظواهر الوبائية والتاريخ الطويل الأجل

وعلم النزعة البالية للآداب يتضمن دراسة الأدلة الجيولوجية على الزلازل السابقة لتمديد سجل الزلازل إلى ما بعد الفترات التاريخية والمؤثرة، وفي المناطق التي تشهد زلزالاً كبيرة غير متكررة، قد لا يمتد السجل التاريخي إلا بعد بضع مئات من السنين، وهو ما لا يكفي لاستخلاص كامل نطاق الزلازل المحتملة وفترات التكرار، ويمكن أن تمتد التحقيقات المتعلقة بالزيزهور هذا السجل لآلاف السنين.

ويمكن الحفاظ على أدلة الزلازل السابقة بطرق مختلفة، وقد تظل الجروح التي تصيب الأرض التي قابلها تمزق الزلازل، مرئية لآلاف السنين في المناخ القاحل، كما يمكن أن تكشف عن مستويات الرسوب التي شردت بسبب الزلازل الماضية، مع تحديد عدد وتوقيت الأحداث التي تم تحديدها من خلال التحليل الجيولوجي الدقيق وتقنيات المواعدة، كما يمكن أن تؤدي الفشل في الزلازل إلى حدوث ظواهر الأرضية.

وفي جنوب أفريقيا، تواجه الدراسات الشحيحة تحديات بسبب التآكل والنباتات والتعديلات البشرية للمناظر الطبيعية، غير أن الأدلة المخففة التي تحافظ عليها توفر معلومات قيّمة عن السلوك الطويل الأجل للأخطاء والأحجام القصوى التي يمكن أن تنتجها، وهذه المعلومات أساسية لوضع نماذج واقعية للمخاطر السيزمية التي تتسبب في حدوث زلازل نادرة ولكنها يمكن أن تدمرها.

السياق السيزمي الإقليمي: الجنوب الأفريقي

إن فهم المخاطر السيزمية في جنوب أفريقيا يتطلب النظر في السياق الإقليمي الأوسع، حيث أن أكثر المناطق نشاطا في القارة تشمل خط البركان في الكاميرون وحوض الكونغو والبلاط في الجنوب الأفريقي، وبينما تشهد جنوب أفريقيا نفسها قدرا ضئيلا نسبيا من الزلازل مقارنة بمناطق الحدود، فإنها جزء من نظام أكبر من التكتون يؤثر على توزيع الإجهاد وحدث الزلازل.

ولا يزال الجنوب الأفريقي، الذي يبلغ قيمته نحو ١,٠، كبيرا من حيث النشاط السيزمي، وهو بارامتر يصف التواتر النسبي للزلازل الصغيرة مقابل الزلازل الكبيرة في منطقة ما، وينطوي على قيمة بحوالي ١,٠ من حيث عدد المناطق النشطة من الناحية الزلزالية، ويشير إلى توزيع خاص لحجم الزلازل.

إن نظام التحول في شرق أفريقيا، الذي يقع في شمال وشرق جنوب أفريقيا، يمثل أبرز سمة من سمات التكتون في المنطقة، ويشمل الجزء الشرقي الشمالي من المنطقة التمديد الجنوبي لشبكة المعلومات الاقتصادية حيث حدث الزلزال الكبير الذي ضرب حجمه 7 ملايين متر في عام 2006، في حين حدث هذا الحدث في موزامبيق، فإنه يبين إمكانية حدوث زلزال كبير في منطقة الجنوب الأفريقي الأوسع نطاقا.

ويعني الإرسال الإجهادي على مسافات طويلة داخل القشرة القارية المستقرة أن العمليات التكتونية التي تحدث بعيدا عن جنوب أفريقيا يمكن أن تؤثر على الزلازل داخل البلد، ومن المهم فهم هذه العمليات على نطاق إقليمي لوضع نماذج شاملة للمخاطر السيزمية تمثل جميع المصادر المحتملة لتوليد الزلازل.

الاتجاهات المستقبلية في البحوث والرصد السيزميين

ويواصل البحث الجاري تحسين فهم المخاطر السيزمية في جنوب أفريقيا، مما يؤكد أهمية الدراسات الانتقائية السيزمية لتحسين دراسات تقييم المخاطر السيزمية، وتشمل أولويات البحوث المقبلة تحسين توصيف الأخطاء النشطة، وتحسين فهم العلاقة بين الظواهر السيزمية الناجمة عن التعدين والسيزم الطبيعي، ووضع نماذج أكثر دقة للتنبؤ بالحركة الأرضية للمناطق القارية المستقرة.

وتتيح التطورات في تكنولوجيا رصد الزلازل فرصا جديدة للكشف عن الزلازل ووصفها، ويمكن أن توفر صفائف كبيرة من أجهزة الاستشعار المنخفضة التكلفة معلومات مفصلة عن الزلازل في مجالات محددة ذات أهمية، ويمكن أن تقوم خوارزميات التعلم الماكنة تلقائيا بكشف وتصنيف الأحداث السيزمية، وتحسين اكتمال كتالوجات الزلازل، ويتيح التجهيز الفعلي للبيانات الزلزالية الوصول إلى نظم الإنذار المبكر السريعة التي يمكن أن توفر ثواني للعشرات.

إن إدماج أنواع البيانات المتعددة، بما في ذلك الرصد السيزمي والجوديسي والجيوفيزيائي، يوفر صورة أكمل لعمليات الزلازل، والنُهج المتعددة التخصصات التي تجمع بين الخبرات من مختلف الميادين ضرورية لمواجهة التحديات المعقدة لتقييم المخاطر السيزمية في المناطق القارية المستقرة.

وقد يؤثر تغير المناخ أيضا على الأخطار السيزمية من خلال آليات مختلفة، ويمكن أن تؤثر التغيرات في مستويات المياه الجوفية، وأنماط التحات، وتحميل السطح على ظروف الإجهاد في القشرة، وفي حين أن هذه الآثار من المرجح أن تكون ضئيلة، فإن فهم التفاعلات المحتملة بين المناخ والزلازل هو مجال جديد من مجالات البحث.

التعاون الدولي وتبادل المعارف

تشارك جنوب أفريقيا في الجهود الدولية الرامية إلى النهوض بعلوم الزلازل وتقييم المخاطر، وقد دعم المشروع المعنون " الظواهر السيزمية والأخطار السيزمية في أفريقيا " من جانب اليونسكو - باريس - الوكالة الدولية للطاقة الذرية/البرنامج الدولي لمكافحة التصحر في نيروبي (مشروع 601) واليونسكو في الفترة من عام 2011 إلى عام 2016، وهذه المشاريع التعاونية تيسر تبادل المعارف وبناء القدرات ووضع منهجيات موحدة لتقييم المخاطر السيزمية في جميع أنحاء أفريقيا.

ويتيح التعاون الدولي الحصول على الخبرات والبيانات والموارد التي قد لا تكون متاحة داخل بلد واحد، وتساعد الدراسات المقارنة للزلازل في مختلف المناطق القارية المستقرة على تحديد الأنماط والعمليات المشتركة، كما أن تقاسم أفضل الممارسات في رصد الزلازل وتقييم المخاطر وفوائد الحد من المخاطر يعود بالنفع على جميع الدول المشاركة.

ويساهم علماء جنوب أفريقيا في علوم الزلازل العالمية من خلال منشورات البحوث والمشاركة في المؤتمرات الدولية والتعاون مع الباحثين من بلدان أخرى، ويساعد هذا التبادل في المعرفة على تعزيز فهم عمليات الزلازل في جميع أنحاء العالم، مع توفير الخبرة الدولية اللازمة لمواجهة المخاطر الزلزالية في جنوب أفريقيا.

الاعتبارات الاقتصادية وإدارة المخاطر

وتشمل إدارة مخاطر الزلزال موازنة تكاليف تدابير التخفيف من الخسائر المحتملة الناجمة عن الزلازل المقبلة، وفي حين أن الزلازل الكبيرة لا تتردد في جنوب أفريقيا، عندما تحدث، فإنها قد تتسبب في خسائر اقتصادية كبيرة، وقد تسبب زلزال تولباغ، الذي وقع في عام 1969، على الرغم من تأثيره على منطقة صغيرة نسبيا، في أضرار تعادل ملايين الفراندات في قيم العملات في عام 1969، وفي المناطق الحضرية الأكثر نمواً وكثافة السكان، قد يتسبب حدث مماثل في خسائر كبيرة.

وتساعد تحليلات التكاليف والفوائد واضعي القرارات على تقييم مختلف استراتيجيات الحد من المخاطر، فتعزيز مدونات البناء، وإعادة تشكيل الهياكل الضعيفة، وتحسين قدرات الاستجابة لحالات الطوارئ، وتنظيم حملات تثقيفية عامة، كلها أمور تتطلب الاستثمار، غير أن هذه الاستثمارات يمكن أن تقلل كثيرا من الخسائر عندما تحدث الزلازل، ويتمثل التحدي في تنفيذ تدابير فعالة من حيث التكلفة توفر الحد من المخاطر بصورة مجدية دون فرض أعباء مفرطة على المجتمع.

وتؤدي آليات التأمين وغيرها من الآليات المالية أدوارا هامة في إدارة مخاطر الزلازل، حيث ينقل التأمين ضد الزلزال المخاطر المالية من الأفراد والشركات إلى شركات التأمين وإعادة التأمين، وتوفر سندات مكافحة الكوارث وغيرها من الصكوك المالية قدرة إضافية على إدارة الآثار الاقتصادية للزلازل الكبيرة، غير أن التغلّب على التأمين ضد مخاطر الزلازل يظل منخفضا نسبيا في جنوب أفريقيا، مما يترك الكثير من مالكي الممتلكات معرضين للخسائر المحتملة.

الهياكل الأساسية الحيوية ونظم خط الحياة

إن حماية الهياكل الأساسية الحيوية من الأضرار الناجمة عن الزلزال أمر أساسي للحفاظ على وظيفة المجتمع بعد وقوع حدث سيزمي، ويجب أن تظل نظم خط الحياة، بما في ذلك إمدادات المياه، وتوليد الطاقة وتوزيعها، والاتصالات السلكية واللاسلكية، وشبكات النقل، ومرافق الرعاية الصحية، جاهزة للعمل أو أن تعاد بسرعة بعد وقوع الزلازل، ويمكن أن يكون للأضرار التي تلحق بهذه النظم آثار مسببة للاختلال تتجاوز بكثير منطقة التأثير الزلازلية المباشرة.

ويتطلب التصميم السيزمي للهياكل الأساسية الحيوية اهتماما خاصا، وقد تحتاج هذه المرافق إلى البقاء في العمل خلال الزلازل وبعدها مباشرة، مما يتطلب معايير تصميم أعلى من المباني العادية، ويوفر إعادة التفرغ في النظم الحرجة القدرة الاحتياطية إذا تعرضت النظم الأولية للتلف، وينبغي أن تحدد خطط الاستجابة لحالات الطوارئ الهياكل الأساسية الحيوية، وأن تقيّم أوجه الضعف، وأن تحدد أولويات التفتيش والإصلاح بعد وقوع الزلازل.

إن قرب محطة كويبرغ للطاقة النووية من الأخطاء التي يحتمل أن تكون ناشطة في الرأس الغربي يبرز أهمية التصميم السيزمي الدقيق للمرافق الحرجة، ويجب تصميم محطات الطاقة النووية بحيث تصمد أمام أقصى حد ممكن من الزلازل الموثوق به لموقعها، مع وجود طبقات متعددة من نظم الأمان لمنع الإطلاقات المشعة حتى في السيناريوهات القصوى، كما أن عمليات التقييم المنتظمة للمخاطر السيزمية تكفل بقاء معايير الأمان ملائمة عند تطور فهم المخاطر السيزمية.

النظم الافتراضية الرئيسية والمناطق السيزمية: موجز

خطر جنوب أفريقيا السيزمي مرتبط بالعديد من أنظمة الخطأ الرئيسية والمناطق السيزمية:

• Cape Fold Belt:] A major geological structure in the Western and Eastern Cape characterized by momentum faults, some of which have been reactivated as extensional faults
• Worcester Fault:] An important fault structure in the Western Cape that extends toward the Ceres seismic cluster
• Coega Bavianskloof Fault:] A fault in the southern neotectonic belt with visible surface scarps indicating recent activity
• Milnerton Fault:] A fault near Cape Town that poses risks to the metropolitan area and nearby critical infrastructure
• Colenso Fault System:] A fault system in the Western Cape that shows evidence of ongoing microseismic activity
• Eastern Neotectonic Belt:] A zone of crustal up lift and deformation extending from Swaziland to the Eastern Cape
• Ceres-Tulbagh Seismic Zone:] The source region of the 1969زل that continues to experience regular seismicity
• Witwatersrand Basin:] A region of elevated seismicity associated with deep-level gold mining operations

ويعتبر فهم هذه النظم الخاطئة وإمكاناتها السيزمية أمرا أساسيا لتقييم المخاطر الناجمة عن الزلازل وإدارة المخاطر في جميع أنحاء جنوب أفريقيا.

خاتمة

إن خطر الزلزال الذي تتعرض له جنوب أفريقيا، وإن كان أقل من المناطق الحدودية للصحن، لا يزال كبيرا ويتطلب اهتماما متواصلا، وقد أظهر زلزال تولباغ الذي وقع عام 1969 أن الزلازل المدمرة يمكن أن تحدث في جنوب أفريقيا، مما تسبب في خسائر في الأرواح، وضرر في الممتلكات، واضطرابات في المجتمعات المحلية، وأن فهم خطوط الخطأ، وتاريخ الزلزال، والعمليات الزلزالية التي تؤثر على البلد أمر أساسي لحماية الأرواح والممتلكات.

ويوفر الاستثمار المستمر في رصد الزلازل والبحوث وتقييم المخاطر الأساس لإدارة المخاطر بفعالية، كما أن إنفاذ مدونات البناء المناسبة، وإعادة تشكيل الهياكل الضعيفة، والتثقيف العام بشأن التأهب للزلازل يسهمان في الحد من المخاطر السيزمية، وفي حين لا يمكن منع وقوع الزلازل، فإن آثارها يمكن أن تخفض بدرجة كبيرة من خلال التخطيط والإعداد المستنيرين.

وبينما تواصل جنوب أفريقيا تطويرها، مع تزايد عدد سكان المناطق الحضرية وتوسيع الهياكل الأساسية، فإن الآثار المحتملة للزلازل تزداد، فاستمرار وتعزيز جهود التأهب للزلازل تضمن قدرة المجتمعات المحلية على الاستجابة بفعالية عند وقوع أحداث سيزمية، وبتعلمها من الزلازل الماضية، وتطبيق التفاهم العلمي الحديث، وتنفيذ استراتيجيات مثبتة للحد من المخاطر، يمكن لجنوب أفريقيا أن تقلل إلى أدنى حد من آثار الأحداث الزلزالية المقبلة.

For more information onزل preparedness and seismic hazards, visit the Council for Geoscience] website. Additional resources onزل safety can be found through the ] United States Geological Survey Earthquake Hazards Program, which provides educational materials applicable toزل-prociism regions worldwide.