ظاهرة تحلل الموجات الزلزالية

1998 الموسوعة الجيولوجية الجزء الرابع

KFAS

ظاهرة تحلل الموجات الزلزالية الموجات الزلزالية علوم الأرض والجيولوجيا

من المعروف أن الموجات الزلزالية ذات الترددات المختلفة تنتشر في الأوساط المتجانسة والمرنة مرونة كاملة دونما تحلل (Undispersed).

حيث أن الترددات المختلفة للموجة الزلزالية الواحدة تنتقل بنفس السرعة في مثل هذا الوسط دونما أي تغيير في شكلها الأصلي.

وفي حالة انتشار الموجات الزلزالية في أوساط غير متجانسة وغير مرنة مرونة كاملة، فإن الموجة التي تبدأ كنبضة حادة مثلاً تأخذ في الاتساع من حيث فترتها الزمنية وعند تسجيلها على مسافات من المصدر يكون شكلها الأصلي قد تغير بحيث أن النبضة الحادة تصبح نبضة عريضة أو مجموعة نبضات ذات ترددات مختلفة.

 

وبشكل عام فإن الأجزاء ذات الترددات القليلة من الموجة الأصلية لها قدرة على اختراق أعماق أكبر وبالتالي تسير على سرعة أكبر من تلك الأجزاء ذات الترددات الأعلى.

وعليه فالترددات المختلفة تصل تباعاً مسببة في تحويل النبضة الأصلية الحادة إلى نبضات عريضة يزداد ترددها مع طول تسجيل الموجة.

تتميز الموجات الزلزالية السطحية بخاصية التحلل (Dispession) خاصة وأنها تنتقل أفقياً عبر طبقات صخرية متتابعة تتغير خصائصها الفيزيائية ومعاملات مرونتها عمودياً.

كما أن الموجات الجسمية قد تعاني من هذه الظاهرة أحياناً، خاصة عند انتشارها في ظروف جيولوجية معقدة.

 

لقد تم استغلال ظاهرة التحلل هذه (خاصة للموجات السطحية) خلال العقود الماضية لدراسة التتابعات الطبقية الأرضية، وتحديد ثوابت مرونتها حيث هناك دراسات نظرية كثيرة في هذا المجال، وربما كان هذا أحد مجالات البحث المستقبلية التي تستحق إجراء المزيد من الدراسات النظرية والمقارنة بالمشاهدات والتسجيلات الحقيقية.

ولدراسة وفهم الموجات الزلزالية المتحللة (Dispersed) فإننا نحتاج للتفريق بين ما يعرف بسرعة الطور(Phase Velocity) وسرعة المجموعة (Group Velocity) ذات التردد الواحد ضمن الترددات العديدة التي تحللت إليها الموجة.

فبينما «سرعة الطور» هي السرعة التي ينتقل عليها أي طور في الموجة كقمة أو قاع الذبذبة الواحدة فإن «سرعة المجموعة» تمثل تلك السرعة التي تنتقل فيها موجات الذبذبات ذات الترددات المختلفة التي تحللت إليها الموجة الأصلية.

 

ولما كانت سرعة الطور للموجات الزلزالية تعتمد على طول الموجة وترددها حسب المعادلة

سرعة الطور = التردد (ت) × طول الموجة (ل)

فإن سرعة المجموعة = المشتقة الأولى لسرعة الطور

الشكل (3) يرى العلاقة بين سرعة الطور وسرعة المجموعة محسوبة نظرياً لموجة لاف متحللة (Dispersed Love Wave) نتيجة انتشارها في طبقة صخرية أفقية تعلو طبقة أخرى ذات عمق كبير، كل منهما لها خصائص وثوابت مرونة مختلفة.

وكلما زاد الوضع الجيولوجي تعقيداً كزيادة عدد الطبقات مثلاً، زاد عدد أطوار الموجات الزلزالية المتحللة بحيث يكون لكل طور أطوال موجات ومسارات مختلفة (انظر الشكل 4).

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]