الجنس : العمر : 39 سري التسجيل : 20/10/2011عدد المساهمات : 76
موضوع: ♦◊♦ اذا اهتزت الارض! ♦◊♦ الجمعة 18 نوفمبر 2011, 6:39 pm
اذا اهتزت الارض : تقنيات جديدة لتوقع الزلازل
تتعرض الارض سنوياً لنحو مليون زلزال، لا يشعر الناس بمعظمها إلا لضعفها وإما لحدوثها في مناطق غير مأهولة. فالانسان لا يشعر بالزلازل عادة الا حين تصل شدته الى 4 درجات على مقياس ريختر ويعتبر الزلزال كبيراً حين تزيد قوته عن 7 درجات على هذا المقياس ويصنف العلماء الزلازل ثلاثة انواع: الزلازل التكتونية هي الاكثر شيوعاً، وتنشأ بشكل رئيسي من الضغوط الناتجة عن تحركات الصفائح المكونة للقشرة الارضية. كما ان بعض الزلازل قد تنشأ عن نشاطات بشرية على المدى الطويل، ولا سيما التفجيرات النووية وضخ النفط من الآبار وبناء السدود فوق صدوغ زلزالية (Faults) . وكثيراً ما يربط الناس حدوث الزلازل بالتغيرات المناخية، لكن علماء الجيولوجيا يستبعدون تأثير حرارة الطقس على باطن الارض.
ولكي يتسنى لأي شخص ان يفهم موضوع الزلازل والاسباب التي تؤدي الى هذا النوع من الكوارث الطبيعية عليه ان يتعرف اولاً الى التركيب الداخلي للكرة الارضية، والذي يتضمن المركز (Core) والحجاب (Mantle) والقشرة الخارجية (Crust).
يمكن لنا مقارنة هذه التكوينات الارضية مع تكوينات البيضة المسلوقة حيث تكون القشرة الخارجية صلبة وقليلة السماكة مقارنة مع اعماق الطبقات الاخرى. فعمق القشرة الخارجية للارض تحت المحيطات لا تزيد عن 5 كيلومتراً اما عمق القشرة الارضية تحت القارات فهو متغير وبحدود 30 كيلومتراً كمعدل اما عمق القشرة الارضية تحت الجبال العالية كجبال الالب مثلاً فتصل الى عمق 100 كيلومتر.
القشرة الارضية هشة (Brittle) كقشرة البيضة وقابلة للكسر، تحت القشرة الارضية يمتد الحجاب Mantle وهو عبارة عن صخور متوسطة الصلابة ذات درجة حرارة عالية تمتد بحدود 2900 كيلومتر وتتميز هذه المنطقة بصخورها التي تحتوي على الحديد والمغنيزيوم والكالسيوم كمية اكبر من صخور القشرة الخارجية وان درجة حرارة الصخور تزداد بازدياد العمق... والقشرة الارضية نوعان: القشرة القارية والقشرة المحيطية. ولقد حددت الموجات الزلزالية الفاصل بين قعر القشرة الارضية وسطح الوشاح، حيث تزداد سرعة عبور هذه الموجات بصورة فجائية مما يدل على دخولها الى وسط من صخور اعلى كثافة وهو السطح العلوي للوشاح والحد الفاصل بين القشرة الارضية والطبقة العليا للوشاح يسمى الموهو (MOHO) نسبة الى العالم الجيوفيزيائي التشيكي موهوروفيشتك.
يحتوي مركز الارض Core على صخور معدنية كالحديد والنيكل بشكل يزيد عن مرتين عما هو موجود في صخور منطقة الحجاب. مركز الاض يتكون من طبقتين، المنطقة الاولى الخارجية بعمق 2200 كيلومتر وهي عبارة عن منطقة مائعة Liquid اما منطقة المركز الداخلية فهي بعمق 1250 كيلومتر فهي منطقة صلبة.
الجزء الخارجي من طبقة الحجاب ابرد واكثر صلابة من الجزء الداخلي ويسمى بالقشرة الارضية «الليتوسفير» Lithosphere وهي الجزء اليابس من الارض.
والليتوسفير مكونة من جزئين Lithos وتعني الحجارة باليونانية و Sphere وتعني الكرة. تكون الليتوسفير ذات سماكة قليلة تحت المحيطات ومناطق البراكين وهي بعمق لا يقل عن 80 كيلومتر. وقد تكسرت هذه المنطقة الى ما يعرف حالياً بالكتل والصفائح الارضية Plates التي تقع عليها القارات والمحيطات الموجودة.
يعتقد الجيولوجيون بوجود طبقة تحت الليتوسفير في منطقة احجاب تعرف بـAsthenosphere وهي مشتقة من كلمة Asthenos اليونانية التي تعني المنطقة الضعيفة. تتكون هذه المنطقة من صخور حارة مائعة متحركة، يمكن لنا ان نتصور ان منطقة Lithosphere تطفو فوق طبقة Asthenosphere .
يمكن لنا ان نقول مما تقدم ان القشرة الارضية ليست خاملة بل هي كائن حي متحرك فالقشرة الارضية واعماق الارض بحركة دائمة.
الصخور تحت منطقة Lithosphere تتحرك بشكل دائري يمكن تشبيهه بحركة الماء المغلي في القدر صعوداً ونزولاً حيث يصعد الماء الحار الى سطح القدر ثم ينتشر ويبرد ثم يغوص للاسفل حيث يتم تسخينه كرة ثانية ويصعد للاعلى وهذه الدورة تعاد وتعاد.
هذا يدعونا للتساؤل من اين تكتسب الارض حرارتها؟
تكتسب الارض حرارتها من مصدرين:
المصدر الاول ما يعرف بتناقص النشاط الاشعاعي Radioactive Decay المصدر الثاني ما يعرف بالحرارة المتبقية Residual heat تناقص النشاط الاشعاعي عملية طبيعية تجري خلالها تغيير في مكونات الذرات لتنتج عناصر جديدة وكما يحدث في التفاعلات النووية مما ينتج عنها تحرر طاقة على شكل حرارة عالية تبرد عند صعودها الى القشرة الارضية. اما الحرارة المتبقية فهي حرارة تزامنت مع تكون قبل 4600 مليون سنة والتي نتجت من امتزاج واختلاط مخلفات كونية Cosmic Debris نتج عنها ما يعرف بالارض.
نشوء الزلزال
تتحرك الطبقة الخارجية للقشرة الارضية بشكل عشوائي ومفاجئ وغير منتظر وعادة لفترة زمنية قصيرة جداً تعرف بالزلازل.
يكون عادة مركز الزلزال في جوف الارض ويسمى Focus اما مركز الزلزال السطحي المسقط العمودي على مركز الزلزال الجوفي فيدعى Epicenter حيث تشير كلمة Epi الى معنى خارجي. وعادة ما تتأثر المنطقة المجاورة لمركز الزلزال السطحي بالهزة الارضية او الزلزال عندما يكون بعد مركز الزلزال الجوفي عن سطح الارض قليلاً تكون الاهتزازات حول مركز الزلزال السطحي قوية وتقل هذه القوة مع تباعد المسافة.
الطاقة التي تولد الزلزال تقاس بما يعرف بقوة الزلزال Maghnitude. وعندما يكون مركز الزلزال عميقاً في جوف الارض تكون الاهتزازات في مركز الزلزال السطحي اقل شدة الا ان المنطقة المتأثرة بالهزة تكون كبيرة المساحة بحيث تنبعث الموجات عابرة الطبقات الجيولوجية حتى تصل سطح الارض حيث تتحول الطاقة الكامنة الى طاقة حركية وتوصف القوى السطحية الناشئة والملاحظة من قبل المراقب بشدة الزلزال Intensity.
انواع الزلازل واسبابها:
1- الزلازل التكوينية Tectonic Earthquake
وهي الزلازل التي تحدث في مناطق الاحتكاك والاتصال بين الصفائح المختلفة وتمثل 90 في المئة من مجموع الهزات الارضية. وبنتيجة لحركات هذه الصفائح تتشكل القشرة الارضية من جبال وتضاريس لذا دعيت الزلازل التكوينية.
2- الزلازل البركانية
تحدث نتيجة للتخلخل الحاصل من تصاعد الغازات والحمم من جوف الارض وعادة ما تحدث في اعماق المحيطات.
3- الزلازل الانهيارية
تنشأ هذه الزلازل اثر انهيار بعض الفجوات او الكهوف الموجودة ضمن القشرة الارضية وذلك نتيجة لذوبان الصخور الملحية او الكسلية وذلك بفعل المياه الجوفية... غير ان هذا النوع من الزلازل قليل الحدوث للغاية.
4- الزلازل الصناعية
وهي الزلازل الناتجة لتخريب الوضع الطبيعي للتربة نتيجة النشاطات الانسانية المختلفة كتجارب التفجيرات النووية او ملأ الخزانات الكبيرة خلف السدود.
كما حدث في سد Koyn بالهند حيث ادت عملية املاء الخزانات الى حدوث زلازل وتصدع السد وقتل 177 شخصاً في العام 1968.
الامواج الزلزالية
عند حدوث الزلزال تنتشر موجات زلزالية تنقسم الى ما يلي:
1- الموجات الزلزالية:
تحدث في اعماق الارض وهي على نوعين:
أ- الموجات الاولية: Primary Wave (p) Wave
او الموجات الطولية وتؤدي الى حدوث انضغاط وتباعدات في الوسط وبشكل متتابع وتنتشر من خلال تغير حجم الوسط المحيط وتنتشر بسرعة كبيرة 7-8 كلم/ ثانية.
ب- الموجات الثانوية:
Secondary Wave (S) Wave
او الموجات العرضية او موجات القص وتكون حركة الوسط متعامدة مع الاتجاه الطولي وتنتشر من خلال تغير الشكل. ولا تستطيع المرور في الاوساط السائلة او الغازية وتنتشر بسرعة 4-5 كلم/ ثانية.
2- الموجات السطحية:
عندما تصل الموجات الى سطح القشرة الارضية تتحول طاقة الزلازل الى موجات سطحية لا تدخل التربة الا بأعماق قليلة جداً وهي على نوعين:
أ- موجات افقية: تسمى موجات Rayleigh/R-Wave وهي تشبه امواج الماء.
ب- موجات عمودية، تسمى موجات لوف Love/L-Wave وتشبه ترك الاجسام الغاطسة في الماء صعوداً ونزولاً ويعزى لهذه الموجات السبب الاغلب في حدوث تصدع المنشآت.
كما لاحظنا فان الموجة الاولية P-Wave اسرع من الموجة الثانوية S-Wave، لذلك فانها تصل لمحطة الرصد الزلزالي ومن خلال الفرق الزمني لوصول الموجتين فانه يمكن تقدير بعد بؤرة الزلازل عن محطة الرصد الزلزالي.
قياس الهزة الارضية
Earthquake Effects (G.R.P)
المقياس العملي الاول المستخدم لقياس الهزات الارضية تم استنباطه من قبل عالم الجيولوجيا الاميركي Charles richter عام 1935 في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا California Institute of Technology. لذلك لا زال العالم يستخدم اسمه بمقياس ريختر ومختصره ML اي Magnitude Local.
مقياس ريختر ليس جهاز بل هو معادلة رياضية يؤدي تطبيقها الى حساب كمية الطاقة المتحررة نتيجة للهزة الارضية والرقم الناتج يبين قوة الهزة الارضية Magnitude والذي يعتمد على سعة الموجة Amplitude المسجلة على جهاز Seismograph.
مقياس ريختر
وهو عبارة عن معادلة لوغرتمية اي ان كل درجة تشير الى ان الطاقة المتحررة تزيد عشرة اضعاف عن سابقاتها فالدرجة السابعة اكبر عشر مرات من الدرجة السادسة واكبر بمائة مرة من الدرجة الخامسة.
كلمة Seismos يونانية تعني بالعربية الموجة Wave.
معادلة ريختر تستخدم القيمة المسجلة على جهاز Seismograph للازاحة displacement على سطح الارض في موقع الجهاز ثم تصحح هذه الازاحة ومقدار التصحيح يعتمد على البعد بين جهاز Seismograph وموقع الهزة الارضية.
عرف اول جهاز لقياس الهزات الارضية في الصين عام 132 م حيث اقيم تمثال متكون من 8 رؤوس يمثل كل رأس تنين مفتوح الفم متجه الى الاتجاهات الثمانية الرئيسية، وداخل كل فم يوجد كرة وتحت كل تنين يوجد تمثال الضفدعة مفتوحة الفم باتجاه التنين. عند حدوث الهزة الارضية فان كرة او اكثر تسقط من افواه التنين في فم الضفادع. تشير الكتابات العينية الى ان هذا الاسلوب سجل هزات ارضية على بعد 600 كلم ولا يزال اسلوب عمل هذا الجهاز سراً حتى الآن ولكن ربما كان هناك نوعاً من رقاص الساعة يتحكم في الكرات داخل رؤوس التنين.
مقياس ريختر يمكن استخدامه عندما لا تزيد المسافة عن Seismograph وموقع الهزة الارضية عن 600 كلم. عند تجاوز هذه المسافة فان العلماء يستخدمون مقياس آخر يدعى Moment Magnitude - MW او Surface Magnitude - MS او Body Magnitude - MB.
واذا راقبنا مواقع الزلزال على خريطة الارض، نجد انها لا تنتشر بصورة عشوائية وانما يتركز معظمها في ثلاثة احزمة رئيسية تمتد مسافات طويلة عبر القارات والبحار. يقع اول هذه الاحزمة على طول الساحل الشرقي للمحيط الهادئ. ويشكل شريطاً طويلاً يحاذي اميركا الشمالية واميركا الجنوبية واليابان والفيليبين ويصل الى استراليا ونيوزيلندا مشكلة نحو 68 في المائة من زلازل العالم، ومنها اربعة حدثت في الآسكا عام 1964 وبيرو عام 1970 وتشيلي عام 1985 واليابان في 1995 .
يعرف هذا بحزام حلقة النار لان الزلازل فيه تترافق غالباً مع انفجار بركاني، مثلما حدث في كولومبيا في 14 تشرين الثناي 1992 حيث تدفقت في اليوم التالي لحدوث الزلزال حمم بركانية على جبال الانديز. ويمتد الحزام الثاني على طول الساحل الغربي للمحيط الهادي، بدأ من جزر اليابان شمالاً حتى اندونيسيا جنوباً، مروراً بقوس جزر تايوان. اما الحزام الثالث فيمتد عبر افريقيا واوروبا وآسيا، من جبال اطلس قي شمال افريقيا عبر البحر الابيض المتوسط وايطاليا واليونان وتركيا، حتى الصين، مروراً بجبال القوقاز وزاغروس وهمالايا، ويعرف هذا الحزام بحزام جبال الالب وفيه نحو 21 في المائة من زلازل العالم.
تمتاز هذه الاحزمة فضلاً عن كثرة زلازلها بنشاطها البركاني. ويعزى ذلك الى وقوعها عند التقاء الصفائح التي تكون قشرة الارض الخارجية. والصفائح ترق تحت المحيطات وتتكثف تحت القارات وهي كما ذكرنا تطفو فوق طبقة اخرى من طبقات الارض المكونة من صخور ثقيلة لزجة وساخنة، مما يساعد على انزلاق صفائح قشرة الارض وقد كشفت الاقمار الاصطناعية ان الصفائح تتحرك بين سنتيمتر واحد وعشرة سنتيمترات في السنة. لكن الزلازل تحدث احياناً في مناطق لا علاقة لها بالاحزمة الزلزالية فتنبع من داخل الصفيحة مثلما حدث في زلزال القاهرة في تشرين الاول 1992.
ويتوقف مدى تأثير الزلازل في حالات كثيرة على خصائص التربة في المنطقة فحين تعمل التربة كناقل للهزات او الذبذبات، تتراقص ويزداد تدمير المنشآت، او تخسف مما يغير معالم سطح الارض من اهم مظاهر عدم ثبات التربة سيولتها. فلما كانت الاهتزازات الارضية تؤدي الى تماسك حبيبات التربة المفككة، فإنها تفضي في التربة المشبعة بالمياه الى تماسك مصحوب بزيادة ضغط الماء في الفراغات بين الجزئيات. وبارتفاع الضغط، تتدفق المياه الى اعلى ما يحدث تميعاً وسيولة في التربة، وهذا يسبب انزلاقها وخسوفها مع المنشآت القائمة عليها.
وكما اشرنا تتسبب النشاطات البشرية في حدوث زلازل على المدى الطول، ومن هذه النشاطات التفجيرات النووية التي تحرك الارض فقد تختزن بعض الطاقة الانفجارية في الصخور، وتستجمع الطاقة المكونة للزلازل في وقت اقصر مما كان سيحدث طبيعياً. لكن حدوث زلازل كهذه يقتضي سلسلة تفجيرات لا تفجيراً واحداً.
وسدود المياه ايضاً تشكل خطراً زلزالياً إن لم تصمم بدراية وتشيد في مواقع آمنة فالكميات الهائل المحجوزة الضغط على الطبقات الارضية وقد يحدث ذلك هزات طفيفة خصوصاً اذا تحركت الفوالق تحتها ومن اعظم كوارث السدود انهيار سد تيتون في الولايات المتحدة واغراقه سكان الجوار وكان هذا السد مبنياً فوق فالق زلزالي.
اما الخطر الرئيسي المتمثل في المنطقة العربية والناجم عن نشاطات الانسان فهو ضخ النفط من الآبار... فالنفط ليس موجوداً في برك تحت الارض، بل هو يملأ مسام في الصخور حين يضخ الى السطح تفرغ المسام وتصبح ضعيفة ولا تعود تتحمل ضغطاً، ويختل توازن الصخور وقد تتضعضع الرض او تخسف اذا بني عليها او تعرضت لضغط كبير ومثال ذلك سلسلة الهزات التي تعرضت لها ولاية كولورادو الاميركية بسبب ضخ النفط. وفي كاليفورنيا المعرضة للزلازل عمدت السلطات الى ضخ المياه الى الآبار لملء المسام التي فرغت من النفط والغاز.
من المؤشرات التي تسبق حدوث الزلازل تشوه سطح الارض الذي تعتريه تموجات في المناطق القريبة من البؤرة الزلزالية، تغير مفاجئ في مستوى سطح البحر، وحدوث سلسلة من الهزات الاولية الخفيفة قد تصل الى عدة مئات في الساعة، وتغير في سرعة الموجات الزلزالية المجال الكهربائي الجوي بفعل انطلاق جزيئات الهواء والجسيمات المشحونة ايجابياً في مسارات القشرة الارضية نتيجة الضغط الشديد على الصخور. وتغير في المغناطيسية الارضية، وانطلاق غاز الرادون من الآبار على امتداد الصدوع وسلوك شاذ لبعض الحيوانات مثل هروب الفئران والثعابين من الجحور، وقفز الاسماك فوق سطح الماء، وخروج الماشية والخيل من مرابطها، ورفع الارانب آذانها، ومداوة الحمام الطيران وعدم عودته الى ابراجه.
موضوع: ♦◊♦ اذا اهتزت الارض! ♦◊♦ 
الجمعة 18 نوفمبر 2011, 6:39 pm