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 الآثار الطبيعية المتأصلة في الأرض، ويدركون أن هذه الظواهر المؤثرة في البيئة الطبيعية، ويدركون أن هذه الظواهر الميكانيكية التي تنجم عن الكوارث لا تنجم عن ظهورنا.

المؤسسة: ألعاب التكتونية والصور الفوتوغرافية

وفهم الزلازل، يجب أولاً أن يمسك المرء بمحرك القيادة: التكتونات، حيث يُكسر الغلاف الجوي الأرضي في شكل لوحات صلبة تطفو فوق الغلاف الأستوائي شبه الفلور، وتُعد هذه الصفائح في حركة مستمرة، وتُدفع بضغط على الزلازل المتراكمة، والجاذبية، وسحب الأنهار الفرعية التي تُحدث فيها ضغوطاً على الزلازل أو تُعد.

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 تقييمات المخاطر الرأسية والأفقية التي تنطوي على الحركة أكثر تعقيداً.

ميكانيكيات جيل الزلزال

والزلزال هو إطلاق الطاقة المرنة المخزنة في القشرة، والنموذج الأكثر قبولا هو نظرية الانتعاش المرنة التي صيغت بعد الزلزال الذي وقع في سان فرانسيسكو عام 1906، ووفقا لهذه النظرية، فإن القوات التكتونية تزيل تدريجيا الصخور على جانبي الفشل، وعلى مدى عقود، تتراكم السلالات، وترفع الصخور بشكل كبير مثل الزلازل.

الإجهاد، والحبوب، والفشل الرحيم

وهناك ثلاثة أنواع رئيسية من أعمال الإجهاد على قشرة الأرض: الضغط والتوتر والضباب، وهي التشوه الذي ينتج عن ذلك، وفي أعماق ضحلة )١٥-٢٠ كيلومترا(، فإن الصقور يتصرف بطريقة متشائمة: كسر الصخور عندما يصل الإجهاد إلى عتبة حرجة، وتقلل درجات الحرارة والضغوط المقفلة من الفشل في إزالة الزلازل.

موجات الزلازل: رسل الثياب

وعندما تمزقت العطلات، تسافر الطاقة من المناقص في شكل موجات زلزالية، وينتقل 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 باتجاه السفر، على غرار موجات الصوت، وتصل الموجات P-waves أولا إلى السزمومرات، وتصدر إنذارا مبكرا (الثانيات إلى عشر).
  • S-Waves (Secondary or Shear Waves): أبطأ من الموجات P (3-5 km/s)، تهز الموجات S-waves 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 حدوث تدحرج كبير وهز شديد في الهياكل، وتتيح دراسة القادمين من هذه الموجات لعلماء الاهتزاز تحديد مواقع الزلازل وتحديد حجمها.

أنواع الزلازل و محركاتها

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 )التداخل( أو داخل الصفائح )الضربات(، 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 اللواح.

برج الأرض البركاني

إن حركة ماجما التي تدور حول البركانيات وتولد حزاماً 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 كيلاوا (هواي) وموست (هيلين).

كروز

)٥( انظر: )٢( انظر: )٢( انظر: )٢( انظر: )٢( انظر:

تفجير الأرض

وتولد التجارب النووية، وتفجيرات الأحجار، وتفجيرات التعدين موجات سيزمية، 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، مثلا، أدى الزلزال الذي وقع في عام 2002 في دنالي في ألاسكا إلى تمزق سطحي طوله 340 كيلومترا مع تعويض أفقي يصل إلى 8.8 متر، وعلى مدى آلاف السنين، تمزقات متكررة في إنتاج 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 الهز - وهي ظاهرة معروفة بتضخم الموقع، وقد تسبب زلزال كريستتشرتش، 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 البخارية 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 تؤدي مساحات الأرض إلى رفع سطح الأرض بصورة دائمة (رفع) أو إلى أسفل (الجانب السفلي)، وقد أدى زلزال ألاسكان الذي وقع في عام 1964 إلى ارتفاع 11 متراً في بعض المناطق، بينما انخفضت المناطق الساحلية بأكثر من مترين، مما أدى إلى حدوث فيضان واسع النطاق، وعلى مدى فترات زمنية أطول، يسهم الارتداد المتكرر للسيك في تكوين منابر الساحلية البحرية التي تسجل تغيرات في مستوى سطح البحر والدورات الزلزالية.

Tsunamis: The Ocean’s Response

ويمكن أن تُزيل زلزال المياه الجوفية التي تُشَدَّ فيها قاع البحر العمودي (على طول خطى الدافع في المناطق الفرعية) عمود المياه المفرط، مما يولد تسونامياً، كما أن موجة التسونامي التي تولدت في عام 2004 في المحيط الهندي (الدرجة 9-1-9-3)، وخط توهوكو في عام 2011، قد تسببت في أضرار جسيمة، كما أن علم تسونامي قد حقق تقدماً سريعاً، حيث تعتمد نظم الإنذار المبكر على الزلزال المدمر

قياس الزلازل: الطول والكثافة

وهناك نهجان متكاملان يحددان حجم الزلازل، وهما: قياس السعة التي تُطلق الطاقة؛ وتُحدِّد كثافة التأثيرات في موقع معين.

Moment Magnitude Scale (Mw)

وهذا هو المعيار الذي يُستخدم في الزلازل الكبيرة، وهو مستمد من اللحظات الزلزالية - وهو نتاج منطقة الخطأ، ومتوسط الزلازل، وتصلب الصخور، ولا يُشبع حجم الزلازل الكبيرة، على عكس نطاق ريتشتر، فعلى سبيل المثال، فإن زلزال شيلي لعام ١٩٦٠ )الديفيا ٩,٥( هو أكبر زلزال مسجل على الإطلاق، مما يحرر الطاقة المعادلة لملايين القنابل الذرية هيروشيما.

ريتشتر المحلية

وهذا الجدول، الذي وضعه تشارلز ريكتر 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، فإنه يقلل من شأن الزلازل الكبيرة ويستخدم 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 قيمة ذاتية بالنسبة لبيانات الزلازل التاريخية ووضع مدونة قواعد البناء، وتساعد خرائط شركة MMI المهندسين على فهم التوزيع المكاني للأولويات المهتزة والمرشدة لإعادة تحديد الأولويات.

الإعداد للحد من مخاطر الزلزال

While ters cannot be prevented, their impacts can be dramatically reduced through preparedness and resilient construction. The following steps are recommended by agencies such as the U.S. Geological Survey (USGS Earthquake Hazards Program) and the International Association of Seismology and Physics of the Earth’s Interior (IASPEI).

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، ومسخن المياه، والتلفزيون قذائف قاتلة 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 مجهزة جيدا 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

:: يتطلب تركيب رموز في المناطق الزلزالية أطراً صلبة ومرنة للصلب، ومرسى الأساس المناسب، كما أن هياكل كبار السن، ولا سيما الماشية غير المنفذة، ضعيفة بشكل خاص، حيث إن جدران القذيفة المزودة برسوم، والضغط، والمشغلين الأساسيين - يمكن أن يحسنوا كثيراً معدلات البقاء، ويمكن للحكومات والمالكين المحليين أن يجدوا توجيهات من الوكالة الاتحادية لإدارة الطوارئ ([FLT:] FEMA EarthTke]).

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 السواتل (إنسار)، وتكشف هذه الأدوات عن الظواهر البطيئة التي تحدثها وصدرها والتي 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 القطارات والمصاعد والمعدات الصناعية بصورة تلقائية، وفي الولايات المتحدة، يرسل شاك أليرت تنبيهات إلى الهواتف المحمولة ونظم العناوين العامة في كاليفورنيا وأوريغون وواشنطن.

خاتمة

إن علم الأخطاء - من التكديس البطيء للضغط على طول حدود الصفائح إلى سرعة إطلاق الطاقة في تمزق - يُتيح المعرفة الأساسية اللازمة لتقييم المخاطر وبناء مجتمعات قادرة على التكيف، وفي نهاية المطاف إنقاذ الأرواح، ومن خلال مواصلة الاستثمار في البحوث والرصد والتربية العامة، يمكننا أن نتعايش مع هذه القوى القوية في العالم وأن نكيف مع الدينامية.