تقنية رصد الزلازل _ Seismic techniques
تقنية رصد الزلازل _ Seismic techniques
مقدمة البحث
بالاشارة إلى أن وطننا العربي يقع في نطاق . زلزالي . نشيط . هما نطاق البحر الأبيض المتوسط والبحر الأحمر لحركة الوشاح المحيط البحري الاخذ في التغير على مر ملايين السنيين ,وكما نعلم ان الزلازل جزء من حياة الأرض كدورة حياة لها وجزء مأساوي من تاريخ البشر وكل عام إلا ونسمع بعشرات الزلازل وبعضها قوي ومدمر كزلزال أرمينيا في عام ١٩٨٩ وزلزال شمال غرب إيران ١٩٩٠ . زلزال الجزائر (بومرداس) 21/05/2003 دمر الولاية بأكملها والكثير ذهب ضحيتها الالاف ودمرت مراكز بشرية بكاملها. ادا أحببت أن أسهم بتقديم ƒ شيء ما عن هذه الظاهرة الطبيعية التي شاركت بفعالية في رسم تاريخ الأرض الطبيعي وهي المنوط بها تغيير معالم الأرض في يوم من الأيام.؟
يقع في العموم زلزال قوي أقل من مرة واحدة كل سنتين. ويقع على الأقل كل عام حوالي أربعين زلزالاً متوسط القوة يحدث دمارًا في أماكن من العالم. كما يقع كل عام نحو من أربعين إلى خمسين ألف زلزال صغير يمكن الإحساس بحدوثها دون أن تؤدي إلى دمار. لدى تعد دراسة الظاهرة الزلزالية جزءا كبيرا من سعي العلماء لفهم وعمليات التنبؤ المبكر والتوقعات عن ادا كان المكان الذي تحدث فيه وهي الاماكن المهيأة للزلازل اكثر من غيرها على استعداد لتطلق طاقتها الحركية ام في حالة سكون مؤقت. باعطاء نمودج مبسط للإطار الذي تتكون فيه الزلازل باختلاف قشرتيها القارية والمحيطية وحركة المواد المكونة للأرض والبنية التركيبة لكليهما. لأن الهزات الأرضية نتاج خصوصية بنية الأرض وبنائها بداتها.
تعريف الزلزال Earthquakehttp://sabq.org/files/news-image/51579.jpeg?1325214269
الزلزال اهتزاز الأرض بسبب انكسار وزحزحة مفاجئة لقطاعات عريضة من قشرة الأرض الصخرية الخارجية. وهو من أعظم الأحداث ذات القوة الهائلة التي تُصيب الأرض ولها نتائج مرعبة. قد يطلق زلزال عنيف كميات من الطاقة تعادل مائة ألف مرة قدر ما أطلقته القنبلة الذرية الأولى. وقد تؤدي حركات الصخور أثناء الزلزال إلى تغيير مجاري الأنهار. كما يمكن أن يؤدي الزلزال إلى حدوث انزلاقات أرضية تؤدي بدورها إلى خراب كبير وفقدان أرواح. وتسبب الزلازل الكبيرة التي تقع تحت مياه المحيط نشوء سلاسل من أمواج بحرية عظيمة مدمرة، تسمى الأمواج السَّنامية تغرق السواحل.
لا تقتل الزلازل الناس غالبًا مباشرة، بل إن كثيرًا من الوفيات والإصابات أثناء الزلازل تنتج عن سقوط الأجسام وعن انهيارات المباني والجسور والمنشآت الأخرى. ويعتبر اشتعال النيران من جراء تحطم خطوط الغاز أو الكهرباء خطرًا رئيسًيا آخر يحدث أثناء الزلزال. كما يعتبر تناثر المواد الكيميائية الخطرة أثناء الزلازل أمرًا بالغ الخطورة. يقوم مخططو الأراضي والمهندسون في معظم أماكن المناطق الزلزالية، بتصميم مشاريع إسكان جديدة ومشاريع إعْمار مثل إقامة الجسور والسدود بهدف الإقلال من تدمير الممتلكات والإصابات وفقدان الأرواح عند وقوع الزلازل مع احترام المعايير اللازمة لمقاومة الحركة الزلزالية المقدرة. تتوقف قوة الزلازل على مقدار تكسر الصخور، وعلى مقدار زحزحتها، وبمقدور الزلازل القوية هز الأرض الصلبة بعنف إلى مسافات شاسعة. وخلال الزلازل الصغيرة فإن اهتزاز الأرض قد لا يتعدى الاهتزاز الذي يسببه مرور شاحنة كبيرة.
كيف ينشأ الزلزال؟ لو تتبعنا بنية وتركيب وحرارة الارض لوجدنا أنها تمتلك طاقة حرارية عظيمة تتحول باستمرار إلى قوة حركة تدفع من خلالها أجزاء الأرض الخارجية باتجاهات متباينة وتحرك في نفس الوقت المواد الموجودة ضمنها بأشكال متعاكسة في كثير من الأحيان ومؤدية بذلك إلى تبدلات دائمة في مظهر القشرة الأرضية , فتارة ترتفع مناطق وتارة تغوص أخرى. ومن هنا تبدأ الزلازل في الظهور : لقد كان اهتمام العلماء في أواسط القرن العشرين بدراسة الأحواض المحيطية محدودا لأن وسائل البحث البحرية لم تكن متطورة بشكل مناسب. ولقد قسم العلماء تضاريس القارات إلى وحدت عملا قت هما القواعد القارية ( (Plat Form وهي الأجزاء الأكثر صلابة في القارات والتي تتميز بندرة زلازلها وبراكينها أي أنها تعيش فترة هدوء بنائية. ثم الوحدة العملاقة الثانية أي السلاسل الجبلية الالتوائية البنائية المنشأ.
مسببات أخرى لظاهرة الزلازل
لقد ازدهرت الأبحاث البحرية والمحيطية منذ أواسط هذا القرن U ووجد أن واقع القيعان المحيطية يختلف كثيرا عما هي عليه في القارات , فهي أفقر بالمراكز الزلزالية , ولا تشاهد البؤر الزلزالية إلا في أقاليم الجبال المحيطية الغورية والمتمركزة في أواسط القيعان المحيطية, وهي عبارة عن جبال يختلف مظهرها عن الجبال القارية , إذ إنها جبال انهدامية غورية في محاورها وتتميز بصعود مستمر لمواد المهل الباطنية الساخنة وبالطاقة الحرارية العالية المنبثقة من مراكز صعود المهل ( Magmas ) . وكذلك بتباعد شفتي هذه الأغوار وذلك لأن حركات الانتشار والدفع من المركز إلى الأطراف هي المسيطرة في هذه السلاسل بسبب صعود المهل وانتشاره جانبيا. كما لوحظ هنا وجود الكثير من الصدوع الجانبية. والواقع أن مكامن الزلازل تتمركز ضمن المناطق المتصدعة المتحركة ببطء كبير. (شكل 3).
لقد مهدت المكتشفات الأخيرة في قيعان المحيطات لظهور نظرة جديدة مهمة بالنسبة لتطور القشرة الأرضية. ولها تأثير مباشر وحيوي في ظهور الفعاليات الزلزالية في المحيطات والقارات.
لقد عرفت هذه النظرية بنظرية المسطحات (الصفائح) البنائية. وعليه , نجد أن القشرة الأرضية كاملة مقسمة إلى مسطحات كبيرة متجاورة تتحرك كل منها حركة متكاملة باتجاه مع (شكل 4 ).
ولقد تم˜ التمييز ب ثلاثة أشكال من الحركات الأساسية:
أ- سيطرة الحركة التباعدية , أي ابتعاد الصفائح عن بعضها البعض كما في أقاليم السلاسل الجبلية الغورية في أواسط المحيطات وكما في قاع البحر الأحمر وخليج عدن وخليج كاليفورنيا.
ب- حركة صفائحية تقاربية: أي تقترب الصفائح بعضها من بعض U وذلك كما في حواف المحيطات وبخاصة في المحيط الهادي. إذ تتمركز في هوامشه صدوع وفوالق عميقة جدا ومتوغلة جدا بشدة ضمن الجزء الأعلى من المانتيا.
ج- الحركة التماسية: وفيها تتزلق ا لمسطحات بحاذاة بعضها البعض عبر الصدوع والفوالق , كما في صدوع أزور جبل طارق في المحيط الأطلسي, وفي منطقة صدع سان اندرياس غرب الولايات المتحدة الأمريكية المشهور بزلازله المدمرة.
شكل 3:ثلاثة أنماط من الآليات يمكن النظر فيها لتحديد الزلازل التي يحتمل أن ترافقها أمواج تسونامية: آلية الانغراز (a)، حيث تغوص صفيحة من صفائح القشرة في معطف الأرض وتدفعها صفيحة أخرى. الآلية ضمن الصفيحة الواحدة (b): تنغرز الصفيحة السفلى قليلا بحيث تؤدي إلى ظاهرة التراكب. وعندما تنزلق صفيحتان الواحدة على الأخرى بصورة حرة فإن الأخطار الزلزالية تكون ضعيفة. وعلى العكس من ذلك، ففي حالة الإعاقة، تتراكم الإجهادات حتى التقطع. أما الآلية الثالثة (c) ففيها تتباعد الصفيحتان، مؤدية إلى انزلاق الكتلتين على صدوع تدعى الصدوع العادية.
http://up.7cc.com/upfiles/1b648979.gif
شكل 4: خارطة تموضع الزلازل اكثر بمحاداة الارصفة القارية بما تسمى بالاحزمة الزلزالية
أنواع الزلازل:
تحدث معظم الزلازل لأسباب طبيعية، ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى التأثيرات الحركية (التكتونية) أو إلى غيرها من التأثيرات الجيولوجية، ويمكن كذلك أن تحدث بنسبة قليلة بسبب الأنشطة البشرية.
1. الهزات الأرضية الطبيعية : وهي نوعان: الهزات الأرضية الحركية (التكتونية) والهزات الأرضية البركانية، تحدث الهزات الأرضية الحركية بسبب الحركات المفاجئة للصفائح التكتونية الناتجة من تشوه القشرة الأرضية، وهي ما تعرف باسم الهزات الحركية الأرضية، وليست بسبب النشاط البركاني أو انهيار الكهوف أو الإنزلاقات الأرضية، وتحدث معظم الأنشطة الزلزالية على الصدوع الموجودة سابقاً، رغم أنها قد تكون ساكنة لفترات طويلة من الزمن. أما بخصوص الهزات الأرضية البركانية فهي تحدث بسبب حركة اللابة (الحمم) أثناء محاولة خروجها وثورانها واخطرها عندما تكون مجاورة الحدوث بالسواحل بما تسمى بزلزال تسونامي كالدي ضرب مفاعل فوكوشيما سنة 2011 باليابان وادى الى خسائر مادية وبشرية ولا تزال العواقب لحد الان ( شكل 5 ).
http://www.oloommagazine.com/images/..._H11_00995.jpg
شكل 5 : ألية تشكل زلزال تسونامي حيث في لحظة الزلزال ينقطع الصدع ويُصدِر هزات زلزالية تنتشر في اليابسة وفي البحر. يتشكل تحدب مائي فوق منطقة تحرك الصدع (b). يعقب التحدب المائي تقعر فوق الصدع وينتشر تحدبان من الجهتين (c). والتحدب الذي ينتشر نحو الشاطئ يشكل أمواجا ترتفع بالتدريج مع ارتفاع قاع البحر (e ,d).
2. الهزات الأرضية الاصطناعية أو غير الطبيعية: هذه النوع من الهزات الأرضية ينتج من الأنشطة البشرية مثل استخدام المواد المتفجرة للأغراض الصناعية والتفجيرات النووية، وبناء السدود العالية والبحيرات الاصطناعية العميقة وعمليات استخراج المياه والنفط وما إلى ذلك، وربما تسبب هذه الهزات الأرضية في حدوث كارثة أحياناً.
يمكن لجميع أنواع الزلازل أن يسبب أضراراً كبيرة على البشر وممتلكاتهم بجانب الأضرار المباشرة للصدوع السطحية، وقد تتسبب الهزات الأرضية أيضاً في تساقط الصخور وتسييل (تمييع) التربة المحلية وانهيار الطمي الكثيف، وينتج من ذلك تدمير المباني والمنشآت والبنى التحتية وخسائر بشرية، على الرغم من تسجيل ورصد الملايين من الهزات الأرضية بقوى مختلفة يتم رصدها على مدار السنة في العالم بواسطة أجهزة قياس الهزات الأرضية، إلا أن معظمها لا يشعر بها الناس. في الواقع، تحدث العديد من أكبر الهزات الأرضية بعيداً عن المناطق المأهولة بالسكان، مثل حيود منتصف المحيط، وعلى طول مناطق اندساس الصفائح التكتونية، حيث تصل أعماق مراكز الزلازل إلى عدة مئات من الكيلومترات .
قياس قوة الزلزال :
يتم قياس الهزات الأرضية بالطاقة المتحررة، أو بالدمار الذي تتركه على سطح الأرض مباشرة فوق بؤرة الزلزال. تقاس قوة الهزة الأرضية أو الطاقة المتحررة منها بواسطة تسجيلات السيزموجراف (مرسمة الزلازل)، فإذا بلغت قوة الزلزال أقل من خمس درجات على مقياس ريختر، يمكن أن يشعر بها البشر، ولكنه قد لا يشكل خطراً محسوساً، أما الزلازل المدمرة جداً فهي التي تبلغ قوتها أكثر من 8 درجات على مقياس ريختر، وشدة الرجفة أو الأثر الذي يعقب الهزة الأرضية هو أمر نسبي إلى حدٍ ما، ويقاس بمقياس ميركالي Mercalli المعدّل، المقسّم إلى 12 درجة، ليصف شدة ما تحدثه الزلازل من تأثيرات مختلفة في الأماكن المختلفة حول مركز حدوث الزلازل، ويعتبر وسيلة مفيدة لرسم الخرائط للمناطق المتضررة، التي قد تكشف أيضا عن معلومات حول وقوع الزلزال نفسه. ( جدول 1 ) وإذا كان الحد لشدة الزلزال أقل من حوالي 3 درجات فمن غير المرجح أن يشعر به معظم الناس، ولكن يمكن تسجيله بواسطة أجهزة رصد الزلازل، وتعتمد شدة الدمار على قوة الهزة الأرضية والمسافة من بؤرة الزلزال ((epicenter، وعمق الزلزال، وطبيعة التربة. وتجدر الإشارة إلى أن مصطلح "بؤرة" (epicenter) يشير إلى موقع الهزة على سطح الأرض فوق الهزة الأرضية مباشرة، في حين أن "مركز الزلزال الجوفي" ((hypocenters، هو الموقع الفعلي بالبعد الثلاثي، بما في ذلك العمق.
المركز السطحي والمركز الداخلي للزلزال :
لا تكون قوى الزلزال واحدة على سطح الأرض ، وهي تبلغ ذروتها عند نقطة على سطح الأرض تسمى بالمركز السطحي وفي أسفله في اتجاه عمودي تقع نقطة أخرى هي نقطة مولدة وتسمى بالمركز الداخلي للزلزال- البؤرة - , وفيه تنشأ ذبذبات تموجية تصل في اتجاه رأسي إلى المركز السطحي ، كما تنتشر في اتجاهات متباينة أخرى إلى جميع أجزاء جسم الأرض.
http://1.bp.blogspot.com/_UoGG8zVmcV...%A7%D9%842.jpg
اجهزة رصد الزلازل
جهاز الرصد الزلزالي يعد جهاز الرصد الزلزالي seismometer الأداة الرئيسة لالتقاط الأمواج الاهتزازية الناتجة من الحركة الزلزالية. وأهميته العلمية في الدراسات الزلزالية كأهمية المرقاب الفلكيtelescope في الفلك.
هنا نتنقل بمختلف الصور لتطور راصدات الزلازل
http://www.arab-ency.com/servers/gallery/5627-8.jpgومن هنا عمل جهاز الرصد الزلزالي يعتمد على مبدأ النواس pendulum الذي تتحرك فيه الكتلة حركة حرة حول نقطة تعليقها بدور طبيعي natural period يسمى الدور الطبيعي للنواس. وقد يستعاض عن الدور بكلمة التواتر فيقال التواتر الطبيعي natural frequency للنواس، ولأن النواس الطبيعي يقيس قدر الحركة التي تسبب نوسانه، فقد أضيف إليه جزء خاص لتسجيل هذا القدر الحركي وتخزينه، وسمي الجهاز الكلي «جهاز الرسم الزلزالي» seismograph الدي اتاح من بعد دالك تقدير مختلف الشدات التي يتم تقديرها اعتمادجا على النتائج ومعطيات الاجهزة.
درجات الزلازل ومدى قوتها
تقاس شدة الزلزال بوحدات مقياس رختر، وهو مقياس لوغارتمى، فمثلاً الزلزال الذي شدته تقابل وحدتين من مقياس رختر يساوي في الشدة عشرة أضعاف الزلزال الذي له شدة تقابل وحدة واحد فقط من مقياس رختر. شكل مقابل لدرجات الزلزال مدى قوتها واثرها الناجم. بمقياس ميركالي Mercalli المعدّل، المقسّم إلى 12 درجة، ليصف شدة ما تحدثه الزلازل من تأثيرات مختلفة في الأماكن المختلفة حول مركز حدوث الزلازل، ويعتبر وسيلة مفيدة لرسم الخرائط للمناطق المتضررة، التي قد تكشف أيضا عن معلومات حول وقوع الزلزال نفسه.
http://up.7cc.com/upfiles/IjM46832.gif
جدول 1 مقياس ميركالي Mercalli المعدّل، المقسّم إلى 12 درجة، ليصف شدة ما تحدثه الزلازل من تأثيرات مختلفة في الأماكن المختلفة حول مركز حدوث الزلازل، ويعتبر وسيلة مفيدة لرسم الخرائط للمناطق المتضررة، التي قد تكشف أيضا عن معلومات حول وقوع الزلزال نفسه.
,,..........................
يتبع..الأمواج الزلزالية
