تتميز الكرة الأرضية بتنوع الظواهر الطبيعية، حيث تتراوح بين الفوائد الكبرى والأضرار الجسيمة. ومن الظواهر الطبيعية المدمرة بشكل خاص هي الزلازل. يستعرض هذا المقال أسباب حدوث الزلازل والمخاطر والآثار السلبية الناتجة عنها.
الزلازل
يُعرف علم الزلازل (Seismology) بأنه العلم الذي يحدد مفهوم الزلزال بشكل علمي، ويستكشف كيفية حدوثه وأسباب ظهور هذه الظاهرة. حتى بدايات القرن العشرين، كانت هذه المعلومات غير معروفة، ولكن هذا العلم استطاع أن يقدم شروحات دقيقة حول ما يحدث بسبب الزلازل وما يصاحبها من تبعات.
تُعرف الزلازل في اللغة الإنجليزية باسم (Earthquake)، وهي عبارة عن هزات أرضية مفاجئة ناتجة عن انتقال ما يُعرف بالموجات الزلزالية عبر الصفائح الصخرية الموجودة تحت سطح الأرض. تحدث هذه الحركة نتيجة تحرك الصفائح، مما يؤدي إلى إنتاج كميات هائلة من الطاقة، والتي بدورها تولد موجات زلزالية مدمرة.
تاريخ الأرض مليء بالزلازل التي وقعت في مناطق متفرقة، حيث يُشير العلماء الجيولوجيون إلى أن جميع المواقع على سطح الكرة الأرضية معرضة لحدوث الزلازل بشكل يومي. تتفاوت هذه الزلازل في شدتها، فبعضها يتسبب في تأثيرات بسيطة للغاية، بينما يمكن أن يؤثر البعض الآخر بقوة مدمرة، مما يعرض أرواح سكان المنطقة للخطر ويدمر المنشآت والمباني.
تشير الدراسات إلى أن الزلازل التي وقعت في القرن العشرين فقط أدت إلى وفاة أكثر من مليون شخص.
أسباب حدوث الزلازل
تتنوع أسباب الزلازل الطبيعية، وأبرزها الزلازل التكتونية (Tectonic Earthquakes)، والتي فُسرت بواسطة نظرية الصفائح التكتونية. توضح هذه النظرية ما يحدث نتيجة الانجرافات القارية وتوسع قاع المحيطات، مشيرة إلى أن سطح الأرض مقسم إلى عدة طبقات صلبة بسمك يتراوح بين مائة إلى مائة وخمسين كيلومتر، تتحرك فوق طبقة الغلاف الموري (Asthenosphere) الموجودة تحت القشرة الأرضية.
تحدث أيضاً الزلازل البركانية نتيجة الانفجارات البركانية، لكنها غالباً ما تكون أضعف من الزلازل التكتونية وتحدث بالقرب من سطح الأرض، مما يجعلها محسوسة بشكل أكبر قرب مركز الزلزال (Hypocenter).
يمكن أن تتسبب الأنشطة البشرية في حدوث الزلازل، وهي المعروفة بالزلازل المستحثة (Induced Earthquakes)، مثل بناء الأنفاق أو ملء السدود بكميات كبيرة من الماء أو تنفيذ مشاريع التكسير للطاقة الحرارية الأرضية.
بالإضافة إلى ذلك، هناك الزلازل الانهيارية (Collapse Earthquakes) التي تحدث نتيجة انهيار كهوف أو مناجم.
مخاطر الزلازل
تتبع الزلازل بعض الأحداث التي يمكن أن تلحق الأذى بالمنطقة التي حدثت فيها. وفيما يلي أبرز آثار ومخاطر الزلازل:
الانهيارات
قد تؤدي الزلازل إلى انهيارات أرضية أو ثلجية، حيث يمكن أن تُحرك الصخور أو تُضعف تماسك التربة في المنحدرات.
الفيضانات
تعتبر الفيضانات من المخاطر الجسيمة الناتجة عن الزلازل، حيث يمكن أن تلحق أضرارًا بالسدود أو تؤدي إلى انهيارات في أراضي البحيرات والأنهار، مما يسبب فيضانات مياه.
الحرائق
قد تتسبب الزلازل في تلف الخطوط الكهربائية وإمدادات الغاز، مما يؤدي إلى نشوب حرائق، وقد يكون إطفاء هذه الحرائق أمرًا صعبًا في حالة تضرر أنابيب المياه جراء الزلزال.
تسيّل التربة
عند حدوث زلزال، قد تفقد التربة المبللة صلابتها وسببت تسيّلها، مما يجعل المنشآت والجسور معرضة للغمر أو الميل.
تسونامي
يمكن أن تؤدي الزلازل إلى انهيارات سطحية تؤثر على سطح البحر، مما ينتج عنه موجات تسونامي، التي قد تتسبب في فقدان العديد من الكائنات الحية التي تعيش قرب السواحل.
أنواع وخصائص الأمواج الزلزالية
تعتبر الموجات الزلزالية وسيلة لنقل الطاقة من منطقة لأخرى. هناك عدة أنواع من هذه الموجات، تشمل الموجات الأولية (Primary)، المعروفة بسرعتها العالية حيث يُرمز لها بالحرف P.
تُعرف الموجات الثانوية (Secondary) بأنها أبطأ من الموجات الأولية، ورمزها هو S، وتعمل كلا الموجتين معاً لتوليد موجات سطحية تسبب الأضرار للمباني. فيما يلي أبرز أنواع الموجات الزلزالية وخصائصها:
الموجات الأولية
تُعرف بالموجات الطولية (Primary) التي يرمز لها بالاختصار P.
سرعة الموجات الأولية
تتراوح سرعة هذه الموجات بين 5 إلى 7 كيلومتر في الثانية عندما تمر عبر القشرة الأرضية، وتنخفض سرعتها إلى 1.5 كيلومتر في الثانية عند المرور في المياه، و0.3 كيلومتر في الثانية عند المرور في الهواء.
خصائص الموجات الأولية
تُعتبر الموجات الأولية سريعة جداً، لذا فهي أولى الموجات التي تُرصد من قبل الأجهزة المخصصة. تنتقل هذه الموجات بفعالية عبر المواد الصلبة والسائلة والغازية، وتكون ذات تردد عالي يتجاوز الموجات السطحية.
تصل الموجات الأولية إلى سطح الكرة الأرضية بشكل رأسي، وتتحرك بنمط تضاغطي. يُطلق عليها أيضًا موجة الضغط (Pressure).
الموجات الثانوية
تُعرف بالموجات المستعرضة (Shear) ورمزها هو S.
سرعة الموجات الثانوية
تتراوح سرعة الموجات الثانوية بين 3 و4 كيلومترات في الثانية عند مرورها عبر القشرة الأرضية، وتقل سرعتها عندما تمر عبر الغلاف الأرضي لتكون أقل من 4.5 كيلومتر في الثانية. وفي حالة مرورها خلال نواة الأرض الداخلية، فإن سرعتها تتراوح بين 2.5 إلى 3 كيلومترات في الثانية.
خصائص الموجات الثانوية
تتحرك الموجات الثانوية بشكل بطيء مقارنة بالموجات الأولية، لذا تصل بعد الأخيرة. كما أن هذه الموجات لا تنتقل عبر السوائل، مما يمنع وجودها في اللب الخارجي للأرض حيث يكون الحديد في شكل سائل.
تتميز الموجات الثانوية بالحركة العرضية المترددة والمتناوبة.
موجات لوف
تعرف موجات لوف (Love) بأنها نوع من الموجات الزلزالية.
سرعة موجات لوف
تتراوح سرعة موجات لوف بين 2 إلى 4.5 كيلومتر في الثانية عند مرورها عبر الأرض، وتختلف باختلاف ترددات الموجات وسرعتها.
خصائص موجات لوف
تُعتبر موجات لوف من أنواع الموجات السطحية، حيث يؤثر تردد الموجات على عمقها وسرعتها، وتتحرك هذه الموجات بشكل أفقي على سطح الأرض.
موجات رايلي
تُعرف موجات رايلي (Rayleigh) بأنها نوع آخر من الموجات الزلزالية.
سرعة موجات رايلي
تتراوح سرعة موجات رايلي بين 2 إلى 4.5 كيلومتر في الثانية.
خصائص موجات رايلي
تُعتبر موجات رايلي أيضًا من الموجات السطحية، حيث تتحرك هذه الموجات بشكل إهليلجي وتتناقص سعة الموجة مع زيادة عمق الأرض. وتكون حركة موجات رايلي أبطأ من حركة موجات لوف.
تتأثر ترددات موجات رايلي بعمقها، مما يؤثر على خصائصها بشكل مباشر.