الزلازل عبارة عن اهتزازات في الأرض تنتج عن حركة الفواصل الموجودة في طبقة الليثوسفير للأرض وتسمى هذه الفواصل بالصدوع.
وتعتبر الزلازل من الظواهر الطبيعية المشكلة لسطح الأرض حيث تهتز قشرة الأرض وعندما تقع الزلازل تهتز الأرض وتسقط الأشياء عن الرفوف وتتشقق الطرق وقد تسقط الأبنية والجسور والأعمدة.
أسباب حدوث الزلازل
الارتداد المرن عندما تؤثر قوى السحب أو الدفع على الصخور فإنه يحدث ارتداد مرن، فعندما تتعرض الصخور بمشيئة الله تعالى وقدرته لقوة كافية يتغير شكلها وأحيانا قد تتعرض للكسر ثم تعود حواف الأجزاء المكسورة سريعا إلى مكانها الأصلي، ومع تعرض الصخور للاجهادات تتراكم طاقة داخلها ثم تتحرر هذه الطاقة فجأة نتيجة تكسر الصخور وتحركها وتؤدي هذه التكسرات والحركات إلى حدوث اهتزازات تنتقل خلال الصخر أو أي مادة في الأرض.
تحدث الزلازل نتيجة حركة الصفائح الأرضية التكتونية أو نتيجة مصابحبتها للبراكين.
أنواع الزلازل
صنف علماء البيولوجيا أنواع الزلازل إلى ثلاثة تصنيفات وذلك حسب عمق بؤرة الزلزال، فإذا كانت الزلازل على عمق 70 كيلومتر سميت بالزلازل الضحلة، وإذا نشأ الزلزال على عمق من 70 إلى 300 كيلومتر فهو يصنف إلى الزلزال المتوسطة، أما النوع الثالث فهي الزلازل العميقة والتي تنشأ على عمق بين 300 و 700 كيلومتر.
كيفية حدوث الزلزال
تحدث الزلازل في مناطق الصدوع حيث تتحرك الصفائح الأرضية بثبات وبطء فإذا حدث وتوقفت صفيحتان متجاورتان عن الحركة نتيجة تماسهما في منطقة محددة تنشأ عن ذلك طاقة مختزنة تستمر في الازدياد حتى تصل إلى حد معين، وتصبح الطاقة عنده أكبر من قدرة الصخور على التحمل فتتكسر الصخور في منطقة التماس وتتحرر الصفائح متحركة بشكل سريع ومفاجئ؛ مما يؤدي إلى انطلاق طاقة مختزنة كبيرة على شكل أمواج عنيفة تتسبب هذه الامواج في اهتزاز القشرة الأرضية.
الزلزال وحدود الصفائح التكتونيّة
حدود الصفائح عبارة عن منطقة تتحرك فيها صفائح الغلاف السطحي للأرض وتتفاعل مع بعضها مما يتسبب في حدوث الزلازل.
أسباب حركة الصفائح
تيارات الحمل: يعتقد العلماء أن تيارات الحمل في الستار هي المسؤولة عن حركة الصفائح، حيث تحدث تيارات الحمل نتيجة لتسخين مناطق معينة في الستار فتقل كثافة المواد المكونة لها وترتفع إلى أعلى وتحل محلها مواد من الستار باردة نسبيا واكبر كثافة وتأتي من أسفل الصفائح الأرضية حيث تغوص ببطء إلى أسفل. وتودي تيارات الحمل المستمرة في الستار من هبوط المادة الباردة وارتفاع المادة الساخنة إلى نقل الطاقة الحرارية من المناطق الساخنة في باطن الأرض إلى المناطق الباردة في الأعلى، وعلى الرغم من أن تيارات الحمل في الستار تيارات ضخمة قد تمتد إلى آلاف الكيلومترات إلا أنها تتدفق بمعدلات تصل إلى بضعة سنتمترات في السنة، ويعتقد العلماء أن هذه التيارات تبدأ الحركة بسبب سحب الصفائح الغاطسة إلى أسفل في الستار.
الدفع والسحب: يفترض العلماء وجود عمليات عدة تحدد كيف تؤثر تيارات الحمل في حركة الصفائح الأرضية، وأن القشرة المحيطية القديمة تبرد نسبيا كلما ابتعدت عن الحدود المتباعدة في منطقة ظهر المحيط، وتصبح أكثر كثافة مقارنة بالقشرة المحيطية الحديثة الأقل كثافة فتهبط مكونه الجوانب المنحدرة لظهر المحيط ونتيجة لزيادة وزن الجزء المرتفع والمنحدر.
الصدع
الصدع هو فاصل في طبقة الليثوسفير للقشرة الأرضية يمكن أن تتحرك فيه كتلة من الصخور تجاه كتلة أخرى أو بعيدا عنها أو خلفها وعندما تتحرك الصخور في اتجاه على طول الصدع يحدث زلزال، ويعتمد اتجاه حركة الصخور على أحد جانبي الصدع على القوى المؤثرة على هذا الصدع.
كيفية حدوث الصدع
عندما يتراكم الضغط في أماكن مثل حدود الصفائح يمكن أن يؤدي إلى حدوث صدوع في الصخور.
أنواع الصدوع
هناك العديد من أنواع الصدوع وذلك بحسب نوع الإجهاد المؤثر وهو القوة المؤثرة على وحدة مساحة الصخر ومنها:
- الصدع العادي: يقع الصدع العادي عند حدود الصفائح المتباعدة ويحدث عندما تجذب القوى كتلتين من الصخور بعيدا عن بعضها حيث تتحرك كتلة الصخور الموجودة أعلى سطح الصدع لاسفل مقارنة بكتلة الصخور الموجودة أسفل سطح الصدع.
- الصدع المعكوس: ويحدث عندما تدفع القوى كتلتين من الصخور معا، وتتحرك كتلة الصخور الموجودة أعلى الصدع لأعلى مقارنة بكتلة الصخور الموجودة أسفل الصدع ويقع الصدع المعكوس في حدود الصفائح المتقاربة.
- صدع الانزلاق الجانبي: يقع عند حدود الصفائح الانتقالية ويحدث عندما تنزلق كتلتان من الصخور بصورة افقية بمحاذاة بعضها البعض في اتجاهات معاكسة.
بؤرة الزلزال ومركزه السطحي
بؤرة الزلزال هي موقع في باطن الأرض تبدأ عندها حركة الصخور وتتحرر فيها الطاقة. أما مركز الزلزال السطحي فهو مكان على سطح الأرض فوق بؤرة الزلزال مباشرة.
طريقة تحديد موقع مركز الزلزال السطحي
يقيس جهاز السيزموجراف حركة الأرض وتسجلها ويمكن استخدامه لتحديد المسافة التي تقطعها الموجات الزلزالية وتسجل حركة الأرض كسجل زلزالي.
كما يستخدم خبراء الزلازل طريقة تسمى التثليث لتحديد موقع المركز السطحي للزلزال وتستخدم هذه الطريقة سرعات الموجات الزلزالية وأوقات حركتها لتحديد المسافة إلى مركز الزلزال السطحي من ثلاثة مقاييس على الأقل.
الموجات الزلزالية
أثناء الزلزال يتسبب الانطلاق السريع للطاقة على طول سطح الصدع في حدوث موجات زلزالية، وتتحرك الموجات الزلزالية نحو الخارج في جميع الاتجاهات عبر الصخور، كما تتحرك الموجات الزلزالية نحو الخارج في دوائر وتنقل هذه الموجات الطاقة عبر الأرض وتتسبب في حدوث حركة نشعر بها أثناء الزلزال. وتكون الطاقة المنطلقة أقوى بالقرب من المركز السطحي للزلزال وأثناء تحرك الموجات الزلزالية بعيدا من مركز الزلزال تقل الطاقة الكثافة وكلما كنت بعيدا عن المركز السطحي للزلزال كانت حركة الأرض أقل.
أنواع الموجات الزلزالية
عند وقوع زلزال يمكن أن تتحرك جسيمات الأرض ذهابا وإيابا أو صعودا وهبوطا أو في حركة بيضاوية موازية لحركة الموجة الزلزالية. يصنف العلماء الموجات الزلزالية إلى ثلاثة أنواع؛ وذلك حسب حركة الموجة وسرعتها ونوع المواد التي تنتقل عبر الموجة، وهي الموجات الأولية والموجات الثانوية والموجات السطحية.
أولا: الموجات الأولية: وتسمى بموجات (P) وهي أسرع الموجات الزلزالية حركة وتنتقل في باطن الأرض بأقصى سرعة داخل الصخر كما تجعل جسيمات الأرض تتحرك في شكل حركة دفع وسحب تشبه حركة الزنبرك الملفوف، وهي الموجات التي نشعر بها عقب حدوث الزلزال.
ثانيا: الموجات الثانوية (S) : وهي أبطأ من الموجات الأولية وتجعل الجسيمات تتحرك صعودا وهبوطا في شكل قائمة مقارنة عموديا على اتجاه حركة الموجة، وهي موجات مستعرضة تنتقل خلال المواد الصخرية مما يؤدي إلى اهتزاز جزيئات الصخر بشكل عمودي على اتجاه حركة الموجات.
ثالثا: الموجات السطحية: وهي أطول الموجات الزلزالية وأقلها سرعة وتتحرك الموجات السطحية على سطح الأرض فقط بالقرب من المركز السطحي للزلزال، وتكون حركة المواجهات السطحية معقدة فبعضها تتحرك على امتداد سطح الأرض بشكل يؤدي إلى تحريك الصخر والتربة حركة جانبية وفي الوقت نفسه إلى أعلى وإلى أسفل، والبعض الآخر تهتز من جانب إلى آخر أفقيا وبصورة موازية لسطح الأرض مما تتسبب في تدمير المباني والطرق الجسور.