درس الظواهر الزلزالية و علاقتها بتكتونية الصفائح

درس الظواهر الزلزالية و علاقتها بتكتونية الصفائح

ما هو الزلزال؟

الزلزال هو عبارة عن هزة أو سلسلة هزات الارتجالية لسطح الكرة الأرضية تنتشر على شكل موجات تسمى بالموجات الزلزالية تدوم لبضع ثواني و هو يخلف ورائه خسائر مادية مثل انهسار المنشئات و المباني و خسائر بشرية كفقدان الأرواح و تعرضهم لجروح خطيرة، كما يمكن له أحداث تغيرات عميقة على المناظر الطبيعية، و معظم الزلازل تحدث عادة في المحيطات و السلاسل الجبلية و الهوامش النشيطة التي توجد على حدود الصفائح الصخرية.

و من أبرز الزلازل التي مرت على المغرب هو زلزال الحسيمة في 24 فبراير من سنة 2004 ببلدية امزورن حيت وصلت قوته إلى 6.1 على سلم ريشتر و تسبب في انهيار العديد من المباني و في مقتل 1000 شخص.

بعض الطرق المعتمدة في دراسة الزلزال:

لكي يتمكن العلماء من دراسة الزلازل يتوجب عليهم تحديد شدتها و قوتها و مركزها السطحي و بؤرتها ، و ذلك بالاعتماد على بعض الطرق و الوسائل المختلفة مثل تسجيل الهزات الأرضية بواسطة مسجلات الهزات الأرضية بالمحطات المتواجدة بمختلف المناطق على سطح الأرض.

ما هي مكونات مسجل الهزات الزلزالية؟

درس الظواهر الزلزالية و علاقتها بتكتونية الصفائح

يتكون مسجل الهزات الزلزالية أو السيزموغراف seismograph من:

• قاعدة مثبتة بإحكام على سطح الكرة الأرض.
• دعامة موجودة فوق القاعدة.
• و نابض ملتصق بالدعامة و بالقلم المسجل الذي يوجد به نواس ذو كتلة كبيرة.
• و أسطوانة مسجلة بها ورق ، دائمة الدوران و مثبتة على القاعدة. 

كيف يتم تسجيل الهزات الزلزالية؟

يتم تسجيلها بواسطة مسجل الهزات الزلزالية ، فعندما تحدث هزة أرضية تهتز معها كثلة النواس التي تتسبب في هز القلم المسجل لأنه ملتصق بها ، و عند اهتزاز القلم المسجل يتم تسجيل تموجات على ورق الأسطوانة المسجلة ، و هذه التسجيلات التي يتم تسجيلها على مستوى الأسطوانة المسجلة تسمى بسجل الهزات الزلزالية. 

كيفية قياس قوة أو طاقة الزلزال ؟

يتم قياس قوة الزلزال بالاعتماد سلم ريشتر RICHTER الذي يمكننا من حساب الطاقة المحررة من بؤرة الزلزال من خلال وسع الموجات التي تم تسجيلها بجهاز مسجل الهزات الأرضية.

كيفية قياس شدة الزلزال؟

يتم قياس شدة الزلزال بالاعتماد سلم ميركالي MERCALLI أو سلم MSK و هو يعتمد على ملاحظ خسائر و مخلفات الزلزال و بالاعتماد أيضا على شهادة المعاينين له ، و ينقسم هذين السلمين ل12 درجة تختلف حسب شدة الزلزال.

ما هو مصدر الهزات الزلزالية؟

كما قلنا سابقا أن مصدر الزلزال هو باطن الأرض لأن الصخور المتواجدة بالعمق تتعرض بشكل دائم لقوى انضاغطية أو تمددية ، مما يسبب تجمع طاقة هائلة في نقطة تفاعل هذه القوى التي تؤدي إلى إحداث كسر بهذه الصخور يسمى (الفالق) يتبعه تحرك نسبي للجزأين المتواجدين من جهة الكسر ، و تسمى المنطقة التي تعرضت للكسر في العمق ببؤرة الزلزال التي تنتشر من خلالها الموجات الزلزالية في جميع الاتجاهات و يتم الشعور بأقوى شدة لها في المنطقة التي تقع بشكل عمودي فوق هذه البؤرة على سطح الكرة الأرضية و هذه المنطقة تسمى بمركز السطح لأنها تتواجد بشكل عمودي فوق بؤرة الزلزال.

كيف يتم تحديد مركز السطح؟

يتم تحديد موقع مركز السطح من خلال المنحنيات الزلزالية و تسمى أيضا ب(منحنيات الشدة الزلزالية) و هي عبارة عن منحنيات مغلقة يتم رسمها على خريطة المنطقة المنكوبة بالاعتماد على سلم MSK أو سلم ميركالي MERCALLI و ذلك بتطبيق الخطوات التالية.

1. أولا نقوم بمعانية مخلفات الزلزال بجل المناطق المتأثرة لمعرفة حجم الخسائر المادية و البشرية.
2. و من خلال معرفتنا لحجم الخسائر نقوم بتحديد درجة شدة الزلزال بكل منطقة حسب أحد السلمين MSK أو MERCALLI .
3. ثم نقوم بوضع درجات الشدة الزلزالية الخاصة بكل منطقة على الخريطة.
4. ثم نقوم بوصل درجات الشدة الزلزالية المتشابهة مع بعضها في الخريطة على شكل منحنيات مغلقة تسمى بمنحنيات الشدة الزلزالية.

و بعد قيامنا بوصل جل درجات الشدة الزلزالية المتشابهة في منحنيات مغلقة يسهل علينا تحديد مركز السطح لأنه عادة ما يتوسط المنحنى ذو أكبر شدة زلزالية.

أهمية الموجات الزلزالية في معرفة البنية الداخلية للكرة الأرضية:

تمكن دراسة الموجات الزلزالية الطبيعية أو المفتعلة بهدف التجربة من اكتشاف عدة أنواع من الموجات الزلزالية و من بينها نجد الموجات الانضغاطية P و الموجات القصية S و الموجات الطويلة L , بالاعتماد على خصائصها المختلفة كسرعة الانتشار و نمط الانتشار و الوسط الذي تنتشر فيه يمكننا الكشف عن بنية الكرة الأرضية.  

خصائص الموجات الزلزالية:

• الموجات الأولية P و التي تسمى أيضا بالموجات الانضغاطية P: تنتشر وفق نمط انضغاطي تمددي للجزيئات المعدنية الدقيقة بالموازاة مع اتجاه تنقلها، و تتنقل في العمق وفي الأوساط الصلبة والسائلة 
• أما الموجات الثانوي S و التي تسمى أيضا بالموجات القصية S: تنتشر داخل الكرة الأرضية في الأوساط الصلبة فقط، يكون تنقل الجزيئات المعدنية متعامدا مع اتجاه انتشارها.    
• الموجات الطويلة L: تنتشر في الطبقات السطحية بسرعة ثابتة. تحدث تنقلا للجزيئات المعدنية في مستوى أفقي متعامد مع اتجاه تنقلها.  
• بالنسبة لسرعة P تفوق سرعة انتشار الموجات الزلزالية S و L .
• بينما تزداد سرعة انتشار الموجات P و S في الأوساط الصلبة و الأكثر كثافة.

استخلاص البنية الداخلية للكرة الأرضية:

درس الظواهر الزلزالية و علاقتها بتكتونية الصفائح

يبين السجل الزلزالي بالصورة أعلاه حدوث انقطاع في انتشار الموجة الزلزالية S الحمراء عندما وصلت لعمق 2900 كلم ، أما بالنسبة للموجة P الخضراء فانخفضة سرعة انتشارها عند وصولها لهذا العمق لكنها لم تنقطع ثم بدأت في الارتفاع بشكل تدريجي حتى وصولها لعمق 5000 كلم بعدها استقرت على سرعة 10كلم في الثانية كما هو مبين في الصورة.

استنتاج :

• يدل توقف انتشار الموجة S أن الانتشار في عمق 2900 كلم أنها وصلت لبداية وسط سائل، و هذا لأنها لا تستطيع الانتشار في هذا النوع من الأوساط.
• يدل انخفاض سرعة انتشار الموجة P في عمق 2900 كلم أنها وصلت لبداية وسط سائل أيضا ، و هذا لأن سرعة الموجة P تنخفض في الأوساط السائلة و تزداد في الأوساط الصلبة ، أما بالنسبة لارتفاع سرعة انتشارها في عمق 5000 كلم فهو يدل على أنها وصلت لوسط صلب.

إذن هذه الانقطاعات و التغيرات في سرعة انتشار الموجات الزلزالية في عمق الكرة الأرضية يدل على أنها مكونة من طبقات مختلفة.

البنية الداخلية للكرة الأرضية:

• البذرة.
• النواة الخارجية.
• الميزوسفير.
• الأستينوسفير.
• الرداء العلوي.
• القشرة الأرضية.

العلاقة بين الزلازل و تكتونية الصفائح :

تكمن العلاقة بين تكتونية الصفائح و الظواهر الزلزالية في كون هذه الأخيرة تنتشر على المناطق التي تحد الصفائح الصخرية مثل الذروات المحيطية و الحواف النشيطة فحركية الصفائح ينتج عنها اهتزازات زلزلزالية.

ما هو مصدر الزلالزل على مستوى الذروة المحيطية؟

تعرف الذروات المحيطية حدوث زلازل بشكل مستمر نادرا ما يشعر بها الناس و رغم ذلك يتم تسجيلها من قبل مسجلات الهزات الأرضية و هي تتميز ببؤر ذات عمق منخفض و هذه البؤر تنتج عن الفوالق (الكسور) التي تحدث بالقشرة المحيطية بفعل القوة الناتجة عن تباعد الصفائح من جهتي الذروة كما هو مبين في الصورة التالية.

درس الظواهر الزلزالية و علاقتها بتكتونية الصفائح

ما هو مصدر الزلازل على مستوى الحافات النشيطة ؟

تتوزع البؤر الزلزالية على الحواف النشيطة بشكل مائل و ذلك بسبب ظاهرة الطمر و هي انغراز الصفيحة المحيطية تحت الصفيحة القارية بسبب حركة تقارب الصفائح و هي المسؤلة عن الظواهر الزلزالية التي تعرفها هذه المنطة.

فيديو درس الظواهر الزلزالية و علاقتها بتكتونية الصفائح