بماذا يقاس الزلزال وبماذا يرصد؟

بواسطة: - آخر تحديث: ٠٧:٠٢ ، ٢ يونيو ٢٠٢٠
بماذا يقاس الزلزال وبماذا يرصد؟

لماذا تحدث الزلازل؟

تتكون قشرة الأرض من صخور مليئة بالتصدعات، وتنزلق هذه الصخور لتُعيد ترتيب القشرة بعملية تُسمّى تكتونية الصفائح، ولا يحدث هذا الانزلاق بسهولة لأن الصخور خشنة وصلبة وتُحاط بضغط كبير من الصخور التي تقع فوقها وحولها، ويُمكن للصخور أن تسحب وتدفع بعضها على جوانب الصدع دون أن تتحرك لمدّة طويلة من الزمن؛ مما يزيد من الإجهاد في الصخور، وعندما تنزلق فجأةً وتتحرك عن بعضها البعض يُطلق هذا الإجهاد وتُرسل موجات مفاجئة عبر الصخور المُحيطة وينتج عن ذلك اهتزاز كبير يُسمّى الزلزال، وتحدث أكثر من 90% من الزلازل المُدمّرة عند حدود الصفائح، وتُسبب الأنشطة البشرية بعض الزلازل التي يتم حثّها نتيجة ملء الخزانات خلف السدود لإمدادات المياه وإنتاج الطاقة الكهرومائية، واستخراج المياه الجوفية والنفط والغاز، وحقن المياه الجوفية لإنتاج الطاقة الحرارية الأرضية، والحفر تحت الأرض للتخلّص من مياه الصرف الصحي التي أصبحت من أكثر الأسباب شيوعًا في الولايات المتحدة منذ عام 2009م، ويُعدّ هذا النوع من الزلازل صغيرًا ولا يُمكن الشعور به؛ إلا أن بعضه يُحدث أضرارًا جسيمة[١].


ما هي أجهزة قياس الزلازل؟

يُعرّف مقدار الزلزال بأنه كمية الطاقة المُنبعثة أثناء حدوثه، ويقيس العلماء الزلازل عبر قياس شدّته ومقداره، وتطورت أجهزة قياس الزلازل على مر السنين لتقيس أكبر عدد منها، ويُستخدم للزلازل الصغيرة مقياس ريختر، أما للكبيرة فيُستخدم مقياس درجة العزم، وإليكِ في ما يلي بعض أجهزة قياس الزلازل وبعض المعلومات حولها[٢]:

  • مزهرية برونزية: صممها الصيني زانج هينج كأول أداة زلزالية عام 132 للميلاد، وهي أداة برونزية على شكل مزهرية لها ثمانية أنابيب تتوافق مع نقاط الاتجاه على البوصلة، وداخلها كرة، وعندما تكتشف المزهرية زلزالًا ستسقط الكرة من الأنبوب مُشيرةً لاتجاه الزلزال، وتُشير التقارير الحديثة إلى أن هذا المقياس يمكنه الكشف عن الزلزال عن بُعد مئات الأميال، ورغم محاولات ابتكار جهاز مثله إلا أنها لم تستطع إنتاج درجة مُشابهة لدقته[٣].
  • مقياس ريختر: اختُرع مقياس ريختر في ثلاثينيات القرن الماضي على يد تشارلز ريختر عالم وخبير الزلازل في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، والناتج من القياس يُسمّى مُخطط الزلزال الذي كان يُرسَم على ورق فوتوغرافي باستخدام أشعة ضوئية أو بأقلام الحبر، أما الآن تُصمم رقميًا على جهاز الكمبيوتر، وقد كان ريختر يُضخّم حركات الزلزال بمعامل ثلاثة آلاف لتكون الموجات المرسومة على المخطط أكبر بكثير من تلك التي حدثت في الواقع، كما استعان باللوغاريتميات لمقارنة الموجات المسجلة على مخططات قياس الزلازل المُقاسة بوحدة الميكرومتر.
  • مقياس ميركالي المعدل: اخترعه الجيولوجي الإيطالي جوزيبي ميركالي عام 1902م، ويعتمد في قياسه على شدة وتأثير الزلزال في أماكن مختلفة، إذ يكون التأثير الأكبر في مركز الزلزال وكلّما ابتعدت المسافة عن المركز يقل التأثير ويُسمّى هذا الانخفاض بالتوهين، وقد عُدّل هذا المقياس ليُراعي الفروقات في المناطق والمباني، فالمناطق التي تحتوي على رواسب جيولوجية وطين مُشبع بالماء تُضخّم الموجات الزلزالية أكبر يكثير من تلك التي تقع تحت الصخور.
  • مقياس درجة العزم: يصعب قياس الزلازل الكبيرة بمقياس ريختر، لا سيما إذا كان المقياس المستخدم قي قياس الزلزال بعيدًا عن مركز الزلزال، وتُقاس بمقياس درجة العزم الزلازل المتوسطة والكبيرة.


كيف يمكننا رصد خطر الزلازل؟

بعد قياس الزلزال على جهاز القياس تُرسم خطوط تُسمّى مُخطط الزلزال لتسجيله وقياسه، وتُدرس هذه الخطوط من قِبل العلماء، ولا يزال التنبؤ بالزلازل أمرًا صعبًا؛ إلا أن العلماء صمموا عدّة أدوات لرصد خطر الزلزال القادم منها[٤]:

  • مقياس السيسموغراف الذي يُنبّئ ويُحذر العلماء من وجود زلزال حسب حركة تربة الأرض، ويُساعد في تحديد مكان حدوثه المُحتمل.
  • نظام التموضع العالمي (GPS)، وتكشف هذه الطريقة حركة القشرة الأرضية باستخدام الأقمار الصناعيةح إذ تُكتشف حركة الصفائح التكتونية على طول القشرة الأرضية ليتمكن الخُبراء من معرفة الصفائح النشطة وتحذير سُكان تلك المنطقة.
  • ضوء الليزر، ويُحذّر من وقوع الزلزال عبر الانقطاع في شعاع الضوء عند الانتقال من مكان غير مُعتاد إلى آخر.

مستويات خطر الزلزال

تُقسّم شدّة وخطورة الزلازل لخمسة مستويات هي[٥]:

  • مستوى الخطر الخامس: أي عند حدوث زلزال قوّته 5 فأكثر يكون خطرًا جدًا ويُسبب أضرارًا جسيمةً للمباني والهياكل المُستقرة، ويشعر الناس بقوّته ويفقدون توازنهم أثناء حدوثه، واذا ارتفع ليصل لثماني درجات فيُحدث أضرارًا واسعة النطاق وشديدة جدًا.
  • مستوى الخطر الرابع: أي عند حدوث زلزال قوّته 4.7 فأكثر، ويُحدث أضرارًا للمباني وخطر سقوط الأجسام.
  • مستوى الخطر الثالث: أي عند حدوث زلزال قوّته 4 فأكثر، ويُحدث إتلافًا للمباني وتصدعات وشقوقًا في الجدران الخارجية والداخلية، ويشعر الناس بالقلق نتيجة شعورهم بقوّته.
  • مستوى الخطر الثاني: أي عند حدوث زلزال بقوّة 3.5 فأكثر، ولا يُسبب أضرارًا للبنايات ويشعر به معظم الأشخاص خارج المنازل وعلى مناطق واسعة.
  • مستوى الخطر الأول: أي عند دوث زلزال قوّته 2.5 فأكثر، ويُلاحظه عدد قليل من الناس ولا تحدث أضرار أبدًا.


مخاطر الزلزال

تُصنّف المخاطر الناتجة من الزلازل كما يلي[٦]:

  • الحركة الأرضية أو الاهتزاز الناجم عن مرور الموجات الزلزالية لا سيما السطحية قرب مركز الزلزال، وتعتمد شدّة الهزة على عدة عوامل منها:
    • الظروف الجيولوجية في المنطقة، فالرواسب المُجمّعة تهتز أكثر من الصخور.
    • حجم الزلزال، إذ كلّما زادت شدة الزلزال زادت مُدّة الاهتزازات.
    • المسافة من مركز الزلزال؛ فكلّما ابتعدت المسافة عن المركز قلّت الخطورة.
    • يعتمد تلف المباني والهياكل على نوع البناء وجودته، فالهياكل الخرسانية هشّة وأكثر عُرضة للتلف، أما الخشبية والفولاذية أكثر مرونة وأقل عُرضة للتلف.
  • التصدع والتمزق الأرضي الذي يحدث على طول منطقة الصدع المُتحركة أثناء الزلزال، بالتالي تنهار الهياكل المبنية عبر مناطق الصدع في حين أن المبنية قُرب الصدع دون أن تؤثر عليه تبقى سليمة.
  • الهزات الارتدادية وهي الزلازل الصغيرة التي تحدث بعد الزلزال الرئيسي، على سبيل المثال سُجّل ما يُقارب 1260 زلزالًا بعد زلزال ألاسكا عام 1964م، وسبب حدوثها أن الزلزال الرئيسي يُغيّر نمط الإجهاد في مناطق حول المركز، ويجب أن تتكيّف القشرة مع التغييرات، وتُعد الهزات الارتدادية خطرة للغاية لأنها تُسبب انهيار المباني والهياكل التي تضررت من الزلزال الرئيسي.
  • النار والاشتعالات الناتجة من تدهور خطوط الكهرباء ودمار خطوط الغاز الطبيعي، وتزيد خطورة الاشتعالات إذا تكسّرت خطوط المياه أثناء الزلزال مما يؤدي لعدم وجود إمدادات المياه لإطفاء الحرائق، كما حدث في زلزال سان فرانسيسكو عام 1906م إذ تسببت الحرائق بأكثر بأضرار تُقدر بأكثر من 90%.
  • الانزلاقات الأرضية في المناطق الجبلية المُعرّضة للزلازل، مما يُسبب تكسّر الصخور وتحطّمها وسقوطها، ويزيد من خطر الانزلاق والانهيارات الثلجية.
  • تسيل التربة، وهو عملية تحدث في الرواسب غير المُشبعة بالمياه نتيجة مُباشرة لاهتزاز الأرض.
  • تغييرات في مستوى الأرض، فقد تتسبب الزلازل في ارتفاع أو هبوط سطح الأرض مثل زلزال ألاسكا عام 1964م الذي تسبب في رفع بعض المناطق أحد 11.5 مترًا، بينما أهبط مناطق أخرى 2.3 مترًا.
  • تسونامي وهي أمواج عملاقة محيطية تتحرك بسرعة هائلة عبر المحيطات، وتُسببها الزلازل التي تحدث على طول المناطق الساحلية مما يُسبب أضرارًا على بُعد آلاف الكيلومترات على الجانب الآخر من المحيط.
  • الفيضانات والتي تحدث بسبب تحطّم السدود المصنوعة من قبل الإنسان، أو نتيجة أمواج تسونامي، فضلًا عن هبوط الأرض بعد الزلزال.


التوزيع العالمي للزلازل

يُطلق على توزيع الزلازل مصطلح (Seismicity)، وتعدّ حدود الصفائح هي المناطق التي تتحرك فيها صفائح الغلاف الصخري نسبةً لبعضها البعض، وتُقسّم الزلازل على طول هذه المناطق لزلازل بؤرية ضحلة عُمقها أقل من 100 كيلومتر، وزلازل بؤرية عميقة عمقها بين 100-700 كيلومتر، وفيما يلي توزيعها[٦]:

  • الزلازل التي تحدث عند حدود الصفيحة المتباينة وهي مناطق يتحرك فيها لوحان ليبعدان عن بعضهما البعض، إذ يكون الغلاف الصخري بحالة إجهاد مما يُحدث تصدعات طبيعية في الوديان، وتظهر الزلازل التي تحدث عبر هذه الحدود تشوهات طبيعية ولها درجات مُنخفضة على مقياس ريختر ولها عُمق بؤري ضحل أقل من 20 كم، ويُشير هذا العمق إلى أن الغلاف الصخري هشّ ورقيق نسبيًا على هذه الحدود.
  • الزلازل التي تحدث عند حدود الصدوع التحويلية، وهي حدود الصفائح عند انزلاق الغلاف الصخري بشكل أفقي، ويكون عُمقها البؤري أقل من 100 كيلومتر ولها درجات كبيرة على مقياس ريختر.
  • الزلازل التي تحدث عند حدود الصفائح الهدامة أي حدود التقاء صفيحتين مع بعضهما البعض، ويكون الضغط انضغاطيًّا ونشطًا، ولها نوعان هما:
    • حدود الاندساس عندما يُدفع الغلاف الصخري المُحيطي تحت الغلاف الصخري المُحيطي أو القاري.
    • حدود الاصطدام عندما يصطدم غلافان صخريان قاريّان، مما يُولد سلاسل جبلية، ويسبب الاصطدام زلازل يصل عمقها البؤري إلى 200 كيلومتر.
  • الزلازل الداخلية التي تحدث في أجزاء مستقرة من القارات بعيدًا عن حدود الصفائح، ومن أسباب حدوثها إعادة نشاط إحدى الصدوع القديمة.


ما هي علامات اقتراب الزلازل؟

يطوّر الجيولوجيون أنظمة إنذار مُبكر نظرًا لعدم وجود طريقة للتنبؤ بوقوع الزلزال، فالزلازل لا تتصرّف دومًا بطريقة مُتشابهة، فمنها ما يحدث له بعض العلامات قبل أيام أو أسابيع أو قبل ثوانٍ معدودة من حدوثه، وفيما يلي بعض علامات اقتراب الزلزال[٧]:

  • مراقبة العلامات المُحتملة كأضواء الزلزال التي تحدث قبل أيام، فقد لاحظ الناس وجود أضواء غريبة في الأرض والهواء لم تُفسّر بعد؛ إلا أنها يمكن أن تنبعث من الصخور التي تتعرض لضغوط، وقد لوحظت على شكل ألسنة لهب زرقاء تصدر من الأرض.
  • ملاحظة التغييرات في سلوك الحيوانات، إذ تتخلّى عن منازلها ومناطق تكاثرها قبل وقوع الزلزال، ويُفسّر ذلك بأنها تشعر بتغييرات المجال الكهربائي، ومن الأمثلة على ذلك: أن يتوقف الدجاج عن وضع البيض، أو وجود مجموعات كبيرة من أسماك السلوريات مع بعضها في البحر بشكل مفاجئ، كما تتصرّف الكلاب والقطط بعصبية وتشعر بالخوف وتتجه للاختباء في مكان ما، مما يُشير لحدوث زلزال قريبًا.
  • ملاحظة الهزات الأرضية الصغيرة الارتدادية التي تحدث قبل أو بعد الزلزال، فمن المُحتمل أن تكون هي الزلزال الرئيسي أو أن زلزالًا كبيرًا في الطريق.
  • الاشتراك في برامج الإنذار المُبكر كالتي تتواجد في اليابان والمكسيك وكاليفورنيا، ورغم وجودها فهي تُنبئ قبل وقوع الزلزال بعشرات الثواني فقط، كما تُرسل رسائل نصية تُنبئ بحدوث كارثة طبيعية وتُوفر إرشادات ونصائح لطرق الإخلاء والتوجه للملاجئ.
  • التحقيق في موقع تتبع الزلازل عند الشعور بشيء مُشابه، والذي يوفر معلومات عن زمان ومكان تسجيل الزلزال وحجمه وشدته.


أين حدث أقوى زلزال في العالم؟

وقع زلزال تشيلي العظيم بتاريخ 22 مايو 1960م قرب مدينة فالديفيا جنوب تشيلي، وبلغت درجته 9.5 بقياسات الماسح الجيولوجي الأمريكي، ويُشير الماسح إلى أن هذا الحدث هو أكبر زلزال في القرن العشرين منذ أن أصبحت التقديرات ممكنة في أوائل القرن العشرين، وبلغت سرعته 200 ميل في الساعة عبر المُحيط الهادئ، وتسبب بأضرار هائلة على طول ساحل شيلي؛ إذ هُدمت المنازل وتحطمت من أثر الأمواج، وأضرّت آلاف المباني مما تسبب ببقاء ميلونيّ شخص بلا مأوى، ولحسن حظ الجميع أن الزلزال وقع في منتصف النهار وسبقته هزّة أرضية قوية جعلت السُكّان يخرجون من بيوتهم، ليقع الزلزال الكبير وهم في الخارج، وقتلت هذه الموجة 61 شخصًا في هاواي، و138 شخصًا في اليابان، و32 شخصًا في الفلبين، وقُدّرت تكاليف خسائر الزلزال بمبلغ يتراوح بين 400 و800 مليون دولار، وبعد خمس عشرة ساعة من حدوث الزلزال حدثت أمواج تسونامي على مناطق ساحل هاواي بارتفاع 35 قدمًا، والذي دمّر العديد من المرافق والموانئ الشاطئية، وفي كاليفورنيا تضررت العديد من القوارب نتيجة ارتفاع الأمواج لخمسة أقدام، وبعد اثنتين وعشرين ساعة من الزلزال ضربت أمواج بارتفاع ثمانية عشر قدمًا جزيرة هونشو باليابان ودمّرت 1600 منزل[٨].


من حياتكِ لكِ

الزلزال يحدث دون إشعار، والاستعداد له سيُحدث فرقًا في القدرة على التعامل معه أثناء وبعد حدوثه للبقاء بأمان، وإليكِ تعليمات السلامة في حال شعوركِ بزلزال لتُحافظي على سلامتكِ وسلامة عائلتكِ[٩]:

  • ناقشي خطة الإخلاء مع أفراد عائلتكِ، وحضّري رسمًا مخططًا لطابق منزلكِ مُسبقًا.
  • خططي لطريقة إخلاء أخرى من كلّ غرفة وضعي علامات عند الغُرف لأفراد العائلة.
  • خصصي مكانًا لغذاء الطوارئ والماء ومجموعة الإسعافات الأولية وطفايات الحريق.
  • خزّني طفايات حريق في أماكن يسهل الوصول إليها.
  • حددي مكان مفاتيح التشغيل والصمامات وتعلّمي كيفية إيقاف عمل أنابيب المياه والغاز وعداد الكهرباء.
  • حددي نقطة التجمع خارج المنزل لأفراد عائلتكِ.
  • ضعي كشافات في أكثر من مكان يسهل الوصول إليه في المنزل.
  • تعرّفي على منطقتكِ إذا كانت ضمن منطقة ساحلية وتوجد إمكانية حدوث خطر حدوث أمواج تسونامي.
  • ضعي راديو إلى جانبكِ لمعرفة حالة الطقس وسماع التحذيرات والتنبيهات.
  • خصصي لكلّ شخص من أفراد أسرتكِ قفازات وحذاء ومصباح كهربائي.
  • حددي الأماكن الآمنة في منزلكِ بعيدًا عن النوافذ والتي لا يُمكن أن يقع عليكِ شيء عند الوقوف فيها.
  • احرصي على توافر مستلزمات الطوارئ والسلامة في منزلكِ.


المراجع

  1. "Why and where do earthquakes happen?", americangeosciences, Retrieved 26-5-2020. Edited.
  2. Bill Haneberg (3-6-2019), "How do scientists measure earthquakes?"، tremor, Retrieved 26-5-2020. Edited.
  3. "How Are Earthquakes Measured?", khanacademy, Retrieved 26-5-2020. Edited.
  4. Pablo Lacayo, "TOOLS USED FOR EARTHQUAKE PREDICTION AND RECORDING"، sites, Retrieved 28-5-2020. Edited.
  5. "Danger levels earthquakes", natural-hazards,21-12-2016، Retrieved 26-5-2020. Edited.
  6. ^ أ ب Prof. Stephen A. Nelson (7-9-2016), "Earthquake Risk"، tulane, Retrieved 26-5-2020. Edited.
  7. "How to Know when an Earthquake Will Strike", wikihow,10-4-2020، Retrieved 26-5-2020. Edited.
  8. "World's Largest Recorded Earthquake", geology, Retrieved 26-5-2020. Edited.
  9. "Keeping Your Family Safe During an Earthquake", safety,17-1-2020، Retrieved 26-5-2020. Edited.