المفهوم العلمي للزلزال وكيفية حدوثه وما النتائج المترتبه على وقوعه

ظلَّ المفهوم العلمي للزلزال وكيفية حدوثه وأسبابه أمراً غامضاً حتى بدايات القرن العشرين، وذلك لحين ظهور ما يُعرف بعلم الزلازل (بالإنجليزية: seismology) الذي استطاع تقديم إجابات لكل الأسئلة المُبهمة التي تتعلق بهذه الظاهرة، ويُعرف الزلزال (بالإنجليزية: Earthquake) بأنه عبارة عن حدوث أي اهتزاز مفاجئ للأرض بسبب مرور موجات زالزالية عبر الصفائح الصخرية الموجودة تحت سطح الأرض عند تحركها، حيث ينتج عن هذه الحركة كمية كبيرة من الطاقة تتسبب بإنتاج تلك الموجات المُدمرة، وشَهِد كوكب الأرض العديد من الزلازل التي حدثت عبر مر التاريخ وفي أنحاء متنوعة منها، فيرى خبراء الجيولوجيا بأنه لا يوجد مكان على سطح الأرض غير مُعرض لخطر حدوث الزلازل، ولكن هذه الأخطار تتفاوت بشدّتها، إذ تحدث الآلاف من الزلازل كل يوم، ولكن بعضاً منها يكون تأثيره بسيطاً جداً في حين قد يكون بعضها الآخر مُدمراً وذو قوة هائلة قد تؤدي إلى مقتل الأشخاص، وتدمير الممتلكات والبُنى التحتية، وتشير الإحصائيات إلى أن الزلازل أدّت إلى مصرع ما يزيد عن مليون شخص في القرن العشرين لوحده.

للتعرف أكثر على أنواع الزلازل يمكنك قراءة المقال انواع الزلازل كيفية حدوث الزلازل تُشكل الزلازل خطراً كبيراً وداهماً على البشرية إلا أنها تُعد إحدى الظواهر الطبيعية الجيولوجية الأساسية، إذ أنها طريقة لتخفيف ما يُعرف بالإجهاد عبر سطح الأرض، ويحدث الزلزال نتيجة لتحرُك ما يُعرف بالصفائح التكتونية (بالإنجليزية: Tectonic plates) المُكونة للقشرة الأرضية، وينتج عن هذه الحركة كمية من الطاقة المُفاجئة التي ينشأ عنها حدوث موجات زلزالية تتسبب باهتزاز سطح الكرة الأرضية، فعند اصطدام لوحين من الصفائح التكتونية ببعضهما البعض فإن نوعاً من التصادُم والدفع المُعاكس يحدث فيما بينهما فيما تبقى الصفائح نفسها ثابتة بدون حركة، ونتيجة للضغط المُتولد من هذا الدفع فإن جزءاً من الصخور المُكونة لهذه الصفائح يبدأ بالانهيار لينتج عنه ما يُعرف بالزلزال، وتبدأ الصفائح التكتونية بالحركة أثناء حدوث الزلزال وبعده، ويُعرف ذلك الجزء الموجود تحت الأرض والذي حدث عنده انهيار الصخور بمركز الزلزال (بالإنجليزية: Focus of the earthquake)، فيما يُطلق على المنطقة المقابلة لها فوق سطح الأرض ببؤرة الزلزال (بالإنجليزية: Epicenter of the earthquake).[٣][٤] ولا تُعتبر الانهيارات الصخرية التي تحدث نتيجة لاصطدام الصفائح التكتونية ببعضها البعض السبب الوحيد لحدوث الزلازل، حيث أن مثل هذه الانهيارات قد يحدث بفعل البشر أثناء إنشاء بعض الأعمال كحفر الأنفاق الخاصة بالطرق أو السكك الحديدية أو حتى نتيجة لتفجير الألغام أثناء القيام بمثل هذه الأعمال، وقد تحدث هذه الانهيارات الصخرية نتيجة لانهيار المناجم المحفورة في باطن الأرض، وعلى الرغم من أن مثل هذه الأنشطة البشرية قد ينتج عنها موجات زلزالية غير محسوسة إلا أن بعض الأنشطة الأخرى قد تكون ذات أثر كبير وهائل مُشابه لتلك الزلازل الطبيعية الكبيرة، مثل إجراء الاختبارات العسكرية للبعض الأسلحة النووية كالقنابل في باطن الأرض، وقد تم حظر إجراء مثل تلك التجارب نتيجة لأخطارها الجسيمة التي لا بدّ وأن ينتج عنها حدوث موجات زلزالية كبيرة.[٤] أنواع وخصائص الأمواج الزلزالية تُعتبر الموجات الزلزالية موجات تقوم بنقل الطاقة من مكان إلى آخر شأنها في ذلك شأن جميع أنواع الموجات الأخرى، وتتفاوت أنواع الموجات الزلزالية في أنواعها وخصائصها، فبعض منها يُعرف بموجات أولية (بالإنجليزية: primary) تمتاز بسرعة وصولها ويُشار لها بالاختصار (P)، فيما يُعرف بعضها الآخر بموجات ثانوية (بالإنجليزية: Secondary) يُشار لها بالاختصار (S) وهي موجات بطيئة، وقد يتم الجمع بين هذين النوعين من الموجات لينتج عنهما ما يُعرف بالموجات السطحية التي يكون لها أثر كبير في إحداث الأضرار التي تنتج عن الزلازل كهدم المباني،[٥] ويوضح الجدول الآتي أنواع الموجات الزلزالية وخصائص كل منها:[٦] نوع الموجة سرعتها خصائصها الموجات الأولية P (بالإنجليزية: Primary) أو الموجات الطولية 5-7 كم /الثانية عبر قشرة الأرض. 1.5 كم /الثانية عبر الماء. 0.3 كم /الثانية عبر الهواء. موجات سريعة لذا فإنها أول أنواع الموجات التي يتم رصدها عبر أجهزة رصد الزلازل تنتقل بشكل أسرع عبر المواد، ولها القدرة على التنقل في الأوساط الصلبة السائلة والغازية تكون الموجات الأولية أصغر من الموجات السطحية، وذات ترددات أعلى من الموجات السطحية. تصل إلى سطح الأرض بشكل عمودي، حيث تنتقل على شكل تضاغطي. تُعرف أيضاً باسم موجات الضغط (بالإنجليزية:Pressure). الموجات الثانوية S (بالإنجليزية: Shear) أو المستعرضة 4-3 كم /الثانية عبر قشرة الأرض. أقل من 4.5 كم/الثانية في غلاف الأرض. 3-2.5 كم /الثانية عبر النواة الداخلية للأرض. تنتقل بشكل أبطأ من الموجات الأولية لذا فإنها تصل بعدها. لا تمتلك إمكانية التنقل عبر الأوساط السائلة، لذا فإنها لا تتواجد في اللب الخارجي للأرض حيث يكون معدن الحديد بحالته السائلة وحيث تكون الصخور مُنصهرة. تنتقل بحركات عرضية مُترددة ومُتناوبة. موجات لوف (بالإنجليزية: Love) 4.5-2 كم /الثانية عبر الأرض، وذلك تبعاً لتردد انتشار الموجات. تُعتبر نوعاً من أنواع الموجات السطحية. تعتمد سرعة الموجة وعمقها على ترددها، لذا فإنها موجات مُشتتة. تنتقل بشكل موازٍ لسطح الأرض، وحركتها أفقية مستعرضة. تُعرف أيضاً باسم الموجات الطويلة (بالإنجليزية: Long waves). موجات رايلي (بالإنجليزية: Rayleigh) 4.5-2 كم/ثانية تُعتبر نوعاً آخر من أنواع الموجات السطحية. تتوزع هذه الموجات بشكل إهليلجي. تقل سعتها مع ازدياد عمق الأرض. تنتقل بشكل أبطأ من موجات لوف. يعتمد عمقها على ترددها. مقاييس قوة الزلازل يتم قياس الاهتزازات الناتجة عن الزلازل من خلال ما يُعرف بمرسمة الزلازل أو السيزموجراف (بالإنجليزية: Seismogram)، حيث يسجل هذا الجهاز رسماً بيانياً ناتج عن الاهتزازات التي تتسبب بها الموجات الزلزالية المنتقلة عبر الأرض،[٧] ويوجد العديد من المقاييس التي يُمكن من خلالها قياس قوة الزلازل، وهي كالآتي:[٨] مقياس ريختر: يعتمد مقياس ريختر (بالإنجليزية: Richter magnitude) نظاماً رقمياً قائماً على الأساس اللوغاريتمي، فزيادة قدرها درجة واحدة على مقياس ريختر تُشير إلى زيادة مقدارها عشرة أضعاف في السعة الأمواج الناتجة عن الدرجة التي قبلها، فحدوث زلزال شدته خمسة درجات على مقياس ريختر يعني نشوء قوة زلزالية أكبر بعشرة مرات من الزلزال الذي تبلغ قوته أربعة درجات على نفس المقياس، ويعمل مقياس ريختر على مبدأ قياس سعة الأمواج الزلزالية التي تنتج عن حركة الأرض بالإضافة إلى استخدام المعلومات التي يُعطيها جهاز السيزموغراف. مقياس درجة العزم: يعتمد مقياس درجة العزم (بالإنجليزية: Moment magnitude) على قياس قوة الزلزال من حيث كمية الطاقة التي صدرت منه، وكما هو الحال في مقياس ريختر فإن مقياس درجة العزم يستند على نظام رقمي لوغاريتمي يزيد 32 ضعف من كمية الطاقة المُنبعثة عند كل درجة عن سابقتها. مقياس ميركالي: يتم استخدام مقياس ميركالي (بالإنجليزية: Mercalli intensity scale) لدراسة شدة ما تحدثه الزلازل من تأثيرات التي قد تحدث مُستقبلاً، وبالاعتماد على للعديد من الأمور المختلفة كالطبيعة الجيولوجية للمناطق، وطريقة تصميم المباني الموجودة فيها، والزالزل السابقة التي حدثت في المنطقة ومقدار الأضرار التي تسببت بها. وتختلف الأضرار التي تنتج عن الزلازل تبعاً لاختلاف قوتها على مقياس الزلازل، وكالآتي: [٩] أقل من 2.5 درجة: يكون الزلزال الذي تبلغ قوته 2.5 درجة أو أقل عديم التأثير وغير محسوس من قِبل البشر، ولكن قد يتم رصده بواسطة جهاز قياس الزلازل، ويحدث هذا النوع من الزلازل بشكل كبير عبر الأرض، حيث يحدث ما يُقارب 900 ألف زلزال سنوياً تكون قوته أقل من 2.5 درجة. 2.5 إلى 5.4 درجات: يؤدي حدوث زالزل تقع قوته ضمن هذا النطاق من الدرجات إلى الإحساس به في الكثير من الأحيان، لكنها لا يتسبب سوى بأضرار بسيطة، ويبلغ عدد الزلالزل التي تكون قوتها محصورة ضمن هذا النطاق 30 ألف زلزال في العام الواحد. 5.5 إلى 6 درجات: يحدث ما يُقارب 500 زلزال تبلغ قوته ما بين 5.5 إلى 6 درجات كل عام، لكن هذه الزالزل تُلحق أضراراً غير كبيرة بالمباني والمنشآت. 6.1 إلى 6.9 درجات: يتسبب ما يُقارب 100 زلزال تكون قوتها ما بين 6.1 إلى 6.9 درجات تحدث بشكل سنوي بالعديد من الأضرار بالمناطق التي تشهد ازدحاماً سكانياً. 7 إلى 7.9 درجات: يتسبب الزلزال بأضرار جسيمة وبالغة إذا كانت شدته على المقياس محصورة بين 7 إلى 7.9 درجات، ويحدث حوالي عشرين زلزال كل عام تكون قوتها واقعة ضمن هذا النطاق من الدرجات. أكثر من 8 درجات: يحدث هذا النوع من الزلازل مرة واحدة في العقد أو نصف العقد من الزمان، حيث يتسبب حدوثه بدمار شامل لكل المناطق القريبة من مركزه. المخاطر الناجمة عن الزلازل يوجد العديد من المخاطر التي قد يتسبب بها حدوث الزلازل، ومن هذه المخاطر ما يأتي:[١٠] الهزات الأرضية: تُعتبر الهزات الأرضية (بالإنجليزية: Ground Shaking) أكثر الآثار التي تترافق مع حدوث الزلازل، فهي تنشأ نتيجة لتحرُك الأمواج الزلزالية عبر سطح الأرض، وتختلف شدة تأثير الهزات الأرضية تبعاً لمدتها، حيث أنه وفي الهزات الأرضية التي تستمر لفترة طويلة نسبياً تتعرض المباني والمنشآت للدمار والخراب فضلاً عن إيقاف مظاهر الحياة العامة من التنقل وغيرها، وذلك كما حدث في زلزال ألاسكا الذي وقع في العام 1946م حيث استمرت الهزات الأرضية الناتجة عن ذلك الزلزال إلى فترة سبعة دقائق متواصلة، وعلى الطرف الآخر قد تكون بعض من الهزات الأرضية خفيفة في الزلازل ذات القوة البسيطة. التمزقات الأرضية: تؤدي الزلازل إحداث كسر وصدوع وشقوق على سطح الأرض وهذ ما يسمى بالشقوق الأرضية أو التمزقات الأرضية (بالإنجليزية: Ground Rupture)، ويُعتبر حدوث التمزُق الأرضي بشكل ظاهر وكبير أمراً نادراً إلا أن حدوثه يؤدي إلى العديد من الأضرار بالبُنية التحتية للمناطق التي يحدث بها، وتدمير الأنفاق والقنوات المائية، والطرق وخطوط السكك الحديدية وخطوط الأنابيب الموجودة في الأرض. الانهيارات الأرضية: تحدث الانهيارات الأرضية (بالإنجليزية: Landslides) نتيجة لآثار جانبية أخرى للزلازل كالتمزقات الأرضية أو الهزات الأرضية، وقد تؤدي الانهيارات الأرضية إلى انهيار المنحدرات غير المُستقرة وتدمير الممتلكات والمباني وقطع الطرق وخطوط السكك الحديدية، أو حتى قد تؤدي إلى إلحاق الضرر بالمباني الموجودة على التلال التي قد تتعرض للانهيار. التسونامي: يؤدي حدوث الزلازل في قيعان البحار والمحيطات إلى حدوث ما يُعرف بأمواج تسونامي (بالإنجليزية: Tsunamis) التي تنشأ بفعل سلسلة من الموجات المائية التي تنتج عند حدوث الزلزال، وتُعتبر الأمواج التسونامية خطراً مُحدقاً على العالم أجمع وبالأخص تلك المناطق التي تقع حول حوض المحيط الهادئ، حيث أن تلك الأمواج تستطيع التنقل بسرعات كبيرة جداً تصل إلى ما يزيد عن 700 كم في الساعة الواحدة لتصل إلى مسافات بعيدة خلال وقت قصير، وعند وصولها إلى المناطق الساحلية فإن ارتفاعها قد يصل إلى ما يزيد عن 27 متراً. الحرائق: وهي من الأضرار الرئيسية لحدوث الزلازل، حيث أن وقوع الزلازل قد يؤدي إلى تدمير أنابيب الغاز الطبيعي مما قد يُسهم في نشوب الحرائق فضلاً عن هدم خطوط الكهرباء وسكب المواد القابلة للاشتعال وغيرها من الأمور التي قد يحدثها الزلزال وتتسبب في نشوب الحرائق، كما أن الزلالزل تهدم أنابيب المياه وغيرها من الامور التي قد تعيق جهود السيطرة على الحرائق المُشتعلة. الإضرار بالتربة: يُمكن أن يؤدي حدوث الزلازل إلى ما يُعرف بتسيُل التربة الذي ينتج من تشبُع التربة بالمياه، مما يؤدي إلى إفقادها لصلابتها، كما قد تتسبب الزلازل بإنطلاق كميات من المياه الجوفية إلى سطح الأرض لينتج عنه تشكل الوحل والمياه المُختلطة بالأتربة ووصولها إلى المباني والطرق والبنية التحتية. المناطق الأكثر عرضة للزلازل تُعتبر المناطق الواقعة على طول ما يُعرف بخط الصدع أو الفالق أكثر المناطق المُعرضة لخطر وقوع الزلازل فيها، فهذه المناطق تقع على حدود ما يُعرف بالصفائح التكتونية الموجودة في الأرض، حيث يؤدي تحرُك تلك الصفائح باتجاه بعضها البعض أو بعيداً عن بعضها البعض إلى حدوث الزلازل، لذا فإن نسبة تسعون بالمئة من الزلازل الكبيرة تقع في تلك المناطق تحديداً، فيما تُعتبر المناطق البعيدة عن مكان وجود حدود تلك الصفائح أقل عرضة لحدوث مثل هذه الزلازل الكبيرة والمؤثرة، ويُطلق مُصطلح الزلزالية (بالإنجليزية: Seismicity) للإشارة إلى ترددات الزلازل وتوزيعها عبر الأرض، حيث يتم تقسيم الزلازل التي تحدث عند منطقة خط الصدع إلى زلازل ذات أعماق بؤرية أقل من 70 كم وزلازل ذات أعماق بؤرية تترواح بين 75 كم إلى 700 كم.[١١][٧] الحد من مخاطر الزلازل لا تُعد الزلازل بحد ذاتها خطراً يُهدد حياة الإنسان ويُعرضها للهلاك وذلك حَسبَما يراه العلماء، حيث أنهم يرون بأن المباني والمنشآت غير المُعدة والمُجهزة بشكل جيد هي المسؤولة عن قتل البشر أثناء انهياراها عند حدوث الزلازل، فعندما تحدث الزلازل في مناطق نائية فإنها نادراً ما تُخلف أي ضحايا بشرية نتيجة لحدوثها، وسنّت بعض المناطق التي تشهد أراضيها نشاطاً زلزالياً كبيراً قوانين تُحتم على تصميم المباني والهياكل بطريقة مُقاومة للزلازل بشكل كبير، وتُعتبر ولاية كاليفورنيا من المناطق اتبعت مثل هذا الأمر الذي أثبت أنه ذو نجاعة شبه دائمة في الحد من تأثير الزلازل وخطرها، فبعد انتهاج هذه السياسة في بناء المباني والمنشآت حدث زلزال بقوة 7.1 على مقياس ريختر في كاليفورنيا وقد أدّى إلى مصرع أربعين شخصاً مات معظمم في انهيار طريق سريع، وفي المقابل فإن زلزال قوته 6.9 درجة وقع في أرمينيا التي لا تمتلك أي قوانين تُنظم عملية بناء أبنية وهياكل مقاومة للزلالزل أدّى إلى مصرع ما يُقارب 2500 شخص.[٧] كيفية التصرف أثناء وقوع الزلازل تختلف الطرق الصحيحة التي يجب اتباعها أثناء حدوث الزلازل للوقاية منها تبعاً لمكان وجود الشخص، كما يأتي:[١٢] في حال وجود الشخص في الداخل أثناء حدوث الزلزال: البقاء في داخل المبنى حتى يتوقف الاهتزاز ويُصبح الخروج إلى الخارج آمناً. الابتعاد عن أي شيء قد يسقط أثناء حدوث الزلزال كأدوات الإنارة أو حتى الأثاث. الابتعاد عن النوافذ والأبواب والزجاج والجدران الخارجية. الاحتماء بالاختباء تحت طاولة قوية أو أي قطعة أثاث أخرى، ومحاولة التمسك بهذه القطعة لحين انتهاء الهزة الأرضية الناجمة عن الزلزال، وفي حال عدم توفر أي من هذه الأدوات فيجب تغطية الوجه والرأس بالذراعين ومحاولة وضع الرأس في أحد الزوايا الداخلية من المبنى. البقاء داخل سرير النوم في حالة وقوع الزلزال مع الحرص على تغطية الرأس بالوسادة، إلا إذا كان موقع السرير مُعرضاً لسقوط أي من الأدوات الموجودة بالقرب منه أو فوقه. تجنُب استخدام المداخل خاصة تلك التي تكون غير قوية بما يكفي لتوفر حماية للأشخاص من الزلازل، ويجب عدم استخدام المصاعد أثناء الزلازل. الانتباه إلى خطر انفجار الكهرباء وأنظمة اطفاء الحريق التي قد تعمل عند حدوث الزلازل. في حال وجود الشخص في الخارج أثناء حدوث الزلزال: البقاء في مكان وجود الشخص أثناء وقوع الزلزال. الابتعاد عن الشوارع والمباني والأمكان التي تحتوي على أسلاك كهربائية. الابتعاد عن الجدران الخارجية للمباني ومخارجها، حيث تُعد هذه الأماكن ذات خطر كبير على من هم موجودون في الخارج. في حال وجود الشخص في السيارة أثناء حدوث الزلزال: التوقف عن القيادة بأسرع ما يُمكن. تلافي التوقُف أسفل المباني أو الجسور أو الأشجار أو أسفل مكان وجود الأسلاك. متابعة القيادة في حال توقف الزلزال مع مراعاة تجنُب الطرق والجسور أو حتى المُنحدرات التي قد تكون تعرضت للخراب جراء حدوث الزلزال. في حال حوصر الشخص تحت الأنقاض أثناء حدوث الزلزال: تجنُب الحركة بشكل كبير لعدم نثر الغبار في المكان. تغطية الفم بقطعة من الملابس أو بواسطة منديل. محاولة النقر على جدار أو أنبوب موجود في الأنقاض، وذلك لكي يتمكن رجال الإنقاذ من تحديد مكان الشخص، أو استخدام صافرة في حال توفرها، وإبقاء خيار الصراخ كحل أخير كونه يُمكن أن يتسبب باستنشاق كميات كبيرة من الغبار.

كتب : محمد عبد العزيز