الزلزال (مشتقة من اليونانية: Σεισμός، وتـُنطق "سلسيوس") هو ظاهرة طبيعية عبارة عن اهتزار أرضي سريع يعود إلى تكسر الصخور وإزاحتها بسبب تراكم اجهادات داخلية نتيجة لمؤثرات جيولوجية ينجم عنها تحرك الصفائح الأرضية. قد ينشأ الزلزال كنتيجة لأنشطة البراكين أو نتيجة لوجود انزلاقات في طبقات الأرض. وفي كل ثانيتين تحدث زلازل على سطح الأرض.
كيف يبدأ الزلزال
تحدث الزلازل عندما تنكسر الصخور وتتزحزح مطلقة كمية من الطاقة في شكل ذبذبات تسمى الموجات السيزمية. وتسمى النقطة داخل الأرض التي تنكسر فيها الصخور أولاً، البؤرة. وتسمى النقطة المقابلة من سطح الأرض التي تقع مباشرة فوق بؤرة الزلزال بؤرة الزلزال السطحية. تقع معظم الزلازل على طول امتداد الصدوع. والصدع كسْر يحدث في صخور قشرة الأرض الخارجية، يحدث حينما تنزلق قطاعات صخرية الواحدة عبر الأخرى بصورة متكررة. وتكون الصدوع في مناطق ضعف صخور الأرض، ومعظمها تحت سطح الأرض، لكن بعض الصدوع مثل صدع سان أندرياس في كاليفورنيا بالولايات المتحدة يشاهد فوق سطح الأرض. وتؤدي الإجهادات المطبقة على الأرض إلى التواء كتل كبيرة من الصخر على طول امتداد الصدع. وعندما يبلغ التواء الصخر حده الأقصى، فإن الصخر يتكسر وينهار متجزئًا إلى وضع جديد، الأمر الذي يؤدي بدوره إلى اهتزاز زلزالي.
تبدأ الزلازل عادة عميقة تحت سطح الأرض. وتسمّى النقطة في داخل الأرض التي تنكسر الصخور عندها أولاً البؤرة أو المركز، كما تسمى أيضًا المركز الباطني للزلزال أو بؤرة الزلزال العميقة. تقع بؤرة معظم الزلازل على عمق أقل من 70 كم تحت سطح الأرض وذلك بالرغم من أن أعمق البؤرات المعروفة تكون عند عمق 700 كم تحت سطح الأرض. وتسمى النقطة المقابلة من سطح الأرض، التي تقع مباشرة فوق بؤرة الزلزال بؤرة الزلزال السطحية أو مركز الزلزال السطحي. ويحس الناس عادة بالاهتزاز الأكبر للأرض بالقرب من بؤرة الزلزال السطحية.
ينتشر الكسر في الصخر من بؤرة الزلزال على هيئة شق يمتد على طول الصدع. وتتوقف سرعة انتشار الكسر على طبيعة الصخر وقد تبلغ حوالي ثلاثة كيلومترات في الثانية في صخر الجرانيت أو أي صخر آخر قوي. وبهذا المعدل للسرعة فإن كسرًا قد يمتد إلى ما يزيد على 560 كم في اتجاه واحد في أقل من ثلاث دقائق. ولدى امتداد الكسر على طول الصدع، فقد تسقط كتل من الصخر على أحد جانبي الصدع وتهبط تحت الصخر على الجانب الآخر من الصدع، أو أنها تتحرك صاعدة فوقها أو أنها تنزلق متقدمة عليها.
كيف ينتشر الزلزال
عندما يقع زلزال ما، فإن انكسار الصخور بعنف يطلق كميات من الطاقة تنتقل خلال الأرض على هيئة اهتزازات تسمى موجات زلزالية (سيزمية). تنطلق الموجات السيزمية من بؤرة الزلزال في كل الاتجاهات، ولدى انطلاقها فإنها تضعف تدريجيًا ولهذا فإن الأرض تهتز بصورة أقل كلما ابتعدت عن مركز الزلزال.
هناك نوعان رئيسان من الموجات السيزمية: 1- موجــات باطنيــة 2- موجات سطحية. تنتقل الموجات الباطنية وهي الموجات الأسرع خلال باطن الأرض بينما تنتقل الموجات السطحية وهي الأبطأ عبر سطح الأرض.
الموجات السيزمية المختلفة تنتقل عبر الصخور بطرق متعددة. تنتقل الموجة التضاغطية عبر الأرض بضغط الصخور وتمديدها. وعندما تضرب موجة القص كذلك عبر الأرض بتحريك الصخور إلى الأمام وإلى الخلف وعلى السطح، تهز المباني بشدة. وتنتقل موجة لف عبر سطح الأرض وتحرك الأرض من جانب لآخر. أما موجه رايلي فتنتقل أيضًا عبر الصخور على سطح الأرض طاوية مثل موج البحر. الموجات الباطنيَّة تكاد تكون سببًا في حدوث معظم الدمار الزلزالي. وهناك نوعان من الموجات الباطنية: 1- موجات تضاغطية 2- موجات قص. حينما تنتقل الموجات خلال الأرض فإنها تؤدي إلى تحرك جُسيمات الصخر بطرق مختلفة. فتدفع الموجات التضاغطية الصخر وتسحبه. وتؤدي إلى انكماش وتمدد المباني والأبنية الأخرى. وتلوي موجات القص الصخر أو تجعله ينزلق من جانب إلى آخر كما أنها تهز المباني. فتنتقل الموجات التضاغطية خلال الجوامد والسوائل والغازات، أما موجات القص فإنها تنتقل خلال الجوامد فقط.
تعتبر الموجات التضاغطية موجات سيزمية أكثر سرعة وهي الأسبق في الوصول إلى نقطة بعيدة، ولهذا فإنها تسمى أيضًا الموجات الأولية، أما موجات القص فتنتقل ببطء وتصل متأخرة ولهذا فهي تسمى الموجات الثانوية.
تنتقل الموجات الباطنية في أعماق الأرض بسرعة أكبر من سرعتها بالقرب من سطح الأرض. فمثلا تنتقل الموجات التضاغطية عند أعماق تقل عن 25كم بسرعة 68كم/ثانية. بينما تنتقل الموجات القصيّة بسرعة 38 كم/ثانية. تنتقل الموجات عند عمق 1000كم بسرعة تعادل ضعفًا ونصف الضِّعف من سرعتها العادية.
الموجات السطحية
موجات طويلة بطيئة مسؤولة عمــا يحس به الناس من اهتزاز صخري بطيء. وهي لا تسبب دمارًا وإنَّما تسبب خرابًا طفيفًا. وهناك نوعان من الموجات السطحية:
موجات لف السطحية
موجات رايلي السطحية.
تنتقل موجات لف بصورة أفقية خلال سطح الأرض وتحرك الأرض من جانب لآخر. أما موجات رايلي فإنها تجعل سطح الأرض يموج كأمواج المحيط. تنتقل موجات لف المثالية بسرعة 44كم/ثانية، وتنتقل موجات رايلي الأبطأ بسرعة 37 كم/ثانية. وقد سمي هذان النمطان من الموجات باسم اثنين من الفيزيائيين البريطانيين هما أغسطس لف ولورد رايلي اللذان توقعا وجود هذه الموجات بطريقة رياضية وذلك عامي 1885م، 1911م على التوالي.
الدمار الذي تسببه الزلازل
قد تدمر الزلازل المباني والجسور والسدود والأبنية الأرضية كما أنها قد تدمر العديد من المظاهر الطبيعية. يحدث بالقرب من صدع ما، عملية إزاحة وزحزحة كتل صخرية كبيرة من قشرة الأرض والمسماة الانزلاق الصدعي وكذلك عملية اهتزاز الأرض بسبب الموجات السيزمية تسببان الدمار والانهيارات. أما بعيدًا عن الصدع فإن اهتزاز الأرض يكون سببًا في معظم الدمار الحاصل. قد تتسبب الزلازل التي تقع تحت مياه البحر في نشوء أمواج بحرية زلزالية تطغى فوق المناطق الساحلية. وتشمل مخاطر الزلازل الأخرى مثل الانهيارات الصخرية وانخساف الأرض واقتلاع الأشجار.
الانزلاق الصدعي
نيران زلزال سان فرانسيسكو 1906
قد تُزحزح الصخور على جانبي الصدع بلطف أثناء الزلزال أي أنها تتحرك لعدة أمتار. وفي بعض الحالات فإن الصخور الموجودة في عمق الأرض هي التي تُزحزح فقط ولا تحدث أية حركة للصخور الموجودة عند سطح الأرض. قد ترتفع الأرض فجأة لعلو ستة أمتار أو أكثر في زلزال كبير جدًا. قد يُلْوي كل تركيب أرضي مزامن للصدع أو أنه يتخلع بقوة إلى أجزاء. وقد تؤدي الكتل الأرضية المُزحزحة أو المزاحة من أماكنها إلى تفكك التربة والصخور على امتداد منحدر ما، الأمر الذي يسبب انزلاقات أرضية. هذا بالإضافة إلى أن الانزلاق الصدعي قد يؤدي إلى تحطم ضفاف الأنهار والبحيرات والأجسام المائية الأخرى مسببًا فيضانات.
اهتزاز الأرض
المد العاتي من زلزال المحيط الهندي 2004
يؤدي إلى ترنح الأبنية الأرضية من جانب لآخر كما يؤدي إلى ارتفاعها وانخفاضها فجأة وكذلك إلى تحركها بعنف. وقد تنزلق المباني من فوق قواعدها وتنهار أو تهتز وتتشقق.
قد تؤدي عملية تسمى الإسالة إلى زيادة قوة التدمير الزلزالي وذلك في المناطق ذات التربة الناعمة الرطبة. وتحدث عملية الإسالة حينما تسلك التربة بسبب اهتزاز الأرض سلوكًا مؤقتًا كجسم سائل أكثر من سلوكها كجسم صلب. وهكذا يمكن أن يغوص كل جسم فوق التربة السائلة في داخل الأرض الطرية الرطبة. كما قد تطفح التربة المميعة وتسيل باتجاه المناطق المنخفضة طامرة كل ما يعترض مسارها.
تؤدي الزلازل إلى تشقق الأرض ونضوب الينابيع أو ظهور الينابيع الجديدة أو حدوث أمواج عالية إذا ما حصلت تحت سطح البحر ( تسونامي )فضلا عن آثارها التخريبية للمباني والمواصلات والمنشآت وغالبا ينتج عن حركات الحمل الحراري في الأستينوسفير والتي تحرك الصفائح القارية متسببة في حدوث هزات هي الزلازل. كما ان الزلازل قد تحدث خرابا كبير أو تحدد درجة الزلزال بمؤشر وتقيسه من 1 إلى 10 :
من 1 إلى 4 زلازل قد لا تحدث أية أضرار، أي يمكن الاحساس به فقط
من 4 إلى 6 زلازل متوسطة الاضرار قد تحدث ضررا للمنازل والمنشآت، أما الدرجة القصوى أي من 7-10 فيستطيع الزلزال تدمير المدينة بأكملها وحفرها تحت الأرض حتى تختفي مع أضرار لدى المدن المجاورة لها.
وذكر في كتاب بلينوس العالم الإغريقي في العام 50 ميلادية والذي يشير إلى حدوث الهزات الأربعة الصغيرة التي تحدث قبل الزلزال وسلوك الحيوانات والتغير في مياه الآبار.
تصاحب الزلازل ثلاثة موجات وهي:
1- موجات أولية وتتجه من مركز الأرض إلى السطح لترتد عنه وسرعتها 6-8 كم/ث.
2- موجات ثانوية وهي تتبع الموجات الأولية ولكنها أعنف وأسرع وتكون بين قشرة الأرض الخارجية ومركز الأرض.
3- الموجات الرئيسية أو السطحية ولا تكون إلا على السطح وهي أقلها سرعة وأشدها عنفاً.
تصنيف الزلازل
1- الضحلة وتحدث عل عمق أقل من 100 كم.
2- متوسطة وتحدث عل عمق أقل بين 100 و 300 كم.
3- عميقة وتحدث عل عمق أقل من 300 و 720 كم.
أنواع الزلازل
1- التكتونية وهي تشكل 90 % من الهزات ومساحتها واسعة، وتحدث بصورة فجائية في المناطق التي تتعرض للإنكسار أو التصدع, ولذا يرتبط حدوث هذه الزلازل بمناطق الإنكسارات. وهذا النوع هو أكثر أنواع الزلازل شيوعاً وإنتشاراً. [1]
2- البركانية وتحدث بالقرب من البراكين ومساحتها ليست بالكبيرة،وهي التي ترتبط هزاتها بالهزات الناجمة عن إنبثاق اللابة من فوهات البراكين.
3- الحتية وتحدث بسبب الفراغات والجيوب الموجودة في القشرة الأرضية وفي المغاور وهي قليلة.
4- الاصطناعية وتحدث بسبب الانفجارات العسكرية وغيرها.
5- زلازل بلوطية وهي التي توجد مراكزها على أعماق سحيقة في باطن الأرض ولا تحدث إطلاقاً في قشرة الأرض السطحية.
ويصنف الاختصاصيون الهزات بحسب قوتها إلى عقد من 1 - 12 وهي أقواها وهي مدمرة بشكل قوي وتتغير التضاريس ومجاري الأنهار وتتشكل البحيرات بسببها.
أقوى الزلازل في العالم
- في الصين عام 1556 أضخم خسائر في الأرواح البشرية لهزة أرضية قتل فيها حوالي 800 ألف شخص في هذا الدمار كان معظمهم من الفلاحين الذين يقطنون الكهوف.
- وفي عام 76 سويت مدينة تات شان الصينية بالأرض دمر الزلزال المباني على بعد 160كم وقضى على 650 ألف شخص.
- 1948 زلزال (آباد) حصل تحت المدينة مباشرة وكان ليلاً.
- زلزال لشبونة (1755) دام لمدة 9 دقائق 50 ألف ضحية.
- جنوب اليونان 1845 دام من 15 إلى 20 دقيقة.
- ميسيتا جنوب إيطاليا 1908 مات فيه مئات الألوف .
- هملايا 1959 قوته تساوي 10.000 قنبلة هيروشيما.
- مدينة الأصنام الجزائرية 1980 شدتها 7.3 3500 وفاة.
- أرمنيا 1988 25.000 وفاة وقد نجمت الهزة عن عملية انزلاق لمسافة 3 - 6 أمتار على فالق عكسي على عمق عدة كيلو مترات تحت سطح الأرض وقد وصل فقط جزء من الانزلاق قدرة متران إلى السطح عند الجزء الأوسط من الفالق.
- 1908 - ميسيتا إيطاليا 75 ألف شخص.
- 1915 - أفيزانو إيطاليا 29790 شخص.
- اليابان 1923 قتل 50 ألف شخص وفي طوكيو 10 آلاف شخص 140.000 أصابه بالغة وفي يوكوهاما 60.000 أصابه بالغة 2 مليون شخص فقد منازلهم وشدته تساوي 8.9 رختر . وفي اليابان 1000 هزة أرضية يومياً 15 % من الطاقة الزلزالية العالمية في اليابان.
- 1932 - كينسو الصين 70 ألف شخص.
- 1935 - كوتيا الهند 60 ألف شخص.
- 1939 - تشيلي 30 ألف شخص.
- 1939 - تركيا 23 ألف شخص.
- 1960 - أغادير المغرب 12 ألف شخص
- 1960 - لاروغاريش إيران 3500 شخص.
- 1962 - شمال غرب إيران 20 ألف شخص.
- 1963 - سكوبيا يوغوسلافيا 1100 شخص.
- وبين عامي 1970 و 1981، 67 هزة أرضية في الصين وقتلت حوالي نصف مليون شخص.
-وأحدثها في الجزائر 2268 قتيل.
-وفي إيران 40000 قتيل.
- زلزال سان فرانسيسكو 1906 قتل فيه ما يقارب ال3 الألاف شخص و بلغت خسائره حوالي 400 مليون دولار و كان من أشد الزلازل التي ضربت كاليفورنيا .
- زلزال گجرات غرب الهند 26 يناير 2001 .
- زلزال بم في إيران حيث قتل حوالي 40 الف شخص فيه .
- زلزال المحيط الهندي 26 ديسمبر 2004 الذي أعقبه أشهر موجة تسونامي حيث ضربت سواحل العديد من الدول منها إندونسيا، سريلانكا، تايلند، الهند، الصومال وغيرها حيث وصفت هذا الزلزال بأنه أحد أسوأ الكوارث الطبيعية التي ضربت الأرض على الإطلاق.
-زلزال كشمير 2005 قتل فيه حوالي 79 ألف شخص .
زلازل بلاد الشام
- منذ عام 155 ق.م إلى 562 م خلال هذه الفترة هجر الناس [أنطاكية] من كثرة الخراب والدمار الناتج وكان آخرها عام 562 وأقواها فهجرها الناس كلياً.
- 747 - فلسطين و سوريا هدمت 500 قرية وخرج أهل الشام للعراء.
- 1139 - حلب وامتدت الهزة حتى إيران وقتلت 100 ألف شخص.
- 1838 - بلاد الشام تتعرض لهزة عنيفة طولها 800 كم وعرضها 144 كم وقتلت 6000 شخص.
- 1922 - حلب ونتجت عن الهزة ظهور جزيرة جديدة (أعتقد أن المقصود هنا هو على طرف حيد صخري وليس في عرض البحر).
- 1927 - فلسطين نابلس دامت 90 ثانية وهدمت حوالي 600 منزل وقتلت 50 شخص.
التنبوء بالهزات الأرضية صعباً لكن هناك الحلول كبناء المنازل المجهزة وبتكلفة لا تزيد 1 % من التكلفة العادية
دراسة الزلازل
تسجيل وقياس وتحديد مواقع الزلازل
من أجل تحديد قوة ومواقع الزلازل، يستعمل العلماء آلة تسجيل تسمى مرسمة الزلازل (سيسموجراف). ويزود مسجل الزلازل بلواقط حساسة تسمى مقياس الزلازل تستطيع رصد حركة الأرض الناجمة عن الموجات السيزمية الصادرة من الزلازل القريبة والبعيدة. تكون بعض مؤشرات الزلازل قادرة على رصد حركة الأرض إلى حدود واحد من مائة مليون من السنتيمتر. انظر: مرسمة الزلازل .
يقيس علماء الزلازل حركات الأرض السيزمية في ثلاثة اتجاهات:
1- من أعلى لأسفل.
2- من الشمال للجنوب.
3- من الشرق للغرب.
ويستعمل العلماء لاقطًا حساسًا منفصلاً لتسجيل كل اتجاه من اتجاهات حركة الأرض.
يُصْدِر مسجل الزلازل خطوطًا متموجة تعكس حجم الموجات السيزمية التي تسري تحته، وتُسجَّل الموجة برسمها على ورق أو على شريط تسجيل أو بتخزينها وعرضها بالحاسبات الآلية.
قد يكون مقياس ريختر الموضعي للقدر الزلزالي من أحسن ما يستعمل لقياس شدة الزلازل. وقد طوّر هذا المقياس عام 1935م عَالِم الزلازل الأمريكي تشارلز ريختر. يقيس هذا المقياس المعروف بمقياس ريختر حركة الأرض التي يسببها الزلزال. وتعني كل زيادة بمقدار رقم واحد (تدريج واحد) على مقياس القدر الزلزالي أن الطاقة التي يطلقها زلزال تبلغ 32 ضعفًا. مثال ذلك، أن زلزالاً ذا قدر زلزالي مقداره سبع درجات ـ يطلق 32 ضعفًا من الطاقة التي يطلقها زلزالٌ ذو قَدْر زلزالي مقداره ست درجات. وزلزال مقداره أقل من 2 يعتبر زلزالا خفيفًا إلى درجة أن الإحساس به لا يحصل إلا على مؤشرات الزلازل فقط. كما أن زلزالاً ذا قَدْر زلزالي بلغ سبع درجات يمكن أن يدمر عددًا كبيرًا من المباني. ويزداد قدر الزلازل بعشرة أضعاف عند كل نقصان رقم واحد (تدريج واحد) في مقياس (ريختر) للقدر الزلزالي. فمثلاً، عدد الزلازل ذات القدر الزلزالي ست تعادل عشرة أضعاف عدد الزلازل ذات القدر الزلزالي 7. انظر: ريختر، قوة.
تُسجل زلازل كبيرة على مقياس ريختر بشكل عادي. ولكن العلماء يفضلون وصف الزلازل ذات القدر الزلزالي البالغ أكثر من سبع درجات باستعمال مقياس العزم الزلزالي. يقيس مقياس العزم الزلزالي هذا مجمل الطاقة التي يطلقها الزلزال. كما أنه يصف الزلازل الكبيرة بدقة أكبر مما يفعل مقياس ريختر.
ويستطيع العلماء تحديد مواقع الزلازل بالاعتماد على قياس الزمن الذي تستغرقه الموجات الباطنية حتى تصل إلى مرسمات الزلازل الموضوعة في ثلاثة أماكن مختلفة على الأقل. ومن أزمان وصول هذه الموجات يستطيع علماء الزلازل حساب بُعْد الزلزال عن كل مرسمة. وحالما يعرفون بُعْد الزلزال عن كل من ثلاثة أماكن فإنهم يستطيعون تحديد مكان بؤرة الزلزال الكائنة عند مركز الأماكن الثلاثة.
والملاحظ أن توزيع مناطق الزلازل على سطح الأرض يرتبط إرتباطاً وثيقاً للغاية بتوزيع نطاقات الجبال الإلتوائية ومناطق الضعف في قشرة الأرض وتتمثل هذه المناطق في:
1- منطقة دائرية حول المحيط "حلقة النار" ويصيبها وحدها حوالي 58.4% من زلازل العالم ويتفق توزيع الزلازل في تلك المنطقة مع توزيع الأخاديد البحرية العميقة , وهي تلك الأخاديد الطويلة التي توازي السواحل الشرقية الاسيوية والسواحل الغربية للأمريكيتين.
2- نطاق عرضي يطوق الكرة الأرضية ويكاد يتمشى مع نطاق السلاسل الإلتوائية "ويعرف بحلقة ليبي ".
3- منطقة ضعف قشري في المحيط الأطلسي يتفق توزيع الزلازل فيها إما مع إمتداد الرفارف القارية, أو مع الحافات البحرية الغائصة - لتي تعد من مناطق الضعف في قشرة الأرض, وذلك لإنحصارها بين أحواض محيطية عميقة مما يجعلها دائماً أبداً عرضة للتقلقل وعدم الإستقرار.
4- منطقة الأخاديد بشرق أفريقيا وجنوب آسيا وترتبط الإنكسار العظيم الذي أصاب قشرة الأرض في هذه المناطق في اواخر الزمن الجيولوجي الثاني, على أن أكثر تكونه كان في الزمن الثالث من أوله إلى آخره, ويرى بعض الجيولوجيين أن هذا التكوين لا يزال مستمراًِ حتى وقتنا الحالي في بعض أقسام الأخدود.
التنبؤ بوقوع الزلازل
يستطيع العلماء توقع ومعرفة مواقع الزلازل على المدى الطويل. وذلك بدقة لا بأس بها. فهم يعرفون مثلاً أن حوالي 80% من الزلازل العالمية الرئيسية تقع على امتداد حزام طوق المحيط الهادئ، ويعرف هذا الحزام باسم حلقة النار لاحتوائه على العديد من البراكين والزلازل ونشاطات جيولوجية أخرى.
يعمل العلماء على إصدار نشرة دقيقة عن توقع زمن حدوث الزلازل في المستقبل. ويتابع الجيولوجيون بدقة نطق صدوع معينة يتوقعون حدوث زلازل عندها. وعلى امتداد نطق الصدوع هذه، يرصد العلماء زلازل صغيره وتخلعات وميلان في الصخور وحوادث أخرى تشير كلها إلى أن زلزالاً كبيرًا على وشك الوقوع.
