النقاط العلمية التي تساعد محطات الرصد في عمليات تحديد الزلزال

175 3 دقائق

1998 الموسوعة الجيولوجية الجزء الثالث

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

محطات رصد الزلازل الزلزال كيفية تحديد الزلزال علوم الأرض والجيولوجيا

تعتبر معاملات الزلازل من الحسابات الهامة التي يعتمد عليها في محطات الرصد من أجل تحديد وقت حدوث الزلزال في منطقة معينة ، وفيما يلي أهم النقاط العلمية التي تساعد في عمليات التحديد

(1) تاريخ حدوثه باليوم والشهر والسنة ووقته الأصلي (لحظة حدوثه Origin Time) بالساعة والدقيقة والثانية (أو أجزاء منها) وهذا يتطلب تسجيله على محطات رصد لا يقل عددها عن ثلاث .

وكلما زاد عددها وقربت من مكان حدوث الزلزال كانت دقة تعيين وقته الأصلي أكبر.

(2) بؤرة الزلزال (Focus) ومركزه السطحي (Epicentre) والذي يمثل المسقط الرأسي على سطح الأرض فوق البؤرة.

وكذلك إحداثيات المركز السطحي ممثلة بخطوط الطول والعرض على سطح الأرض . والمسافة العمودية بين المركز والبؤرة تمثل العمق البؤري للزلزال .

(3) (قوة) الزلزال (ق) : (Earthquake Magnitude) هو رقم كمي مطلق لا تزيد قيمته عن 9 .

يتم حسابه من تسجيلات الزلازل على محطات الرصد وهو يعبر بشكل أو بآخر عن كمية الطاقة المتحررة عن الزلزال وله علاقة مباشرة بها . يمكن تعريف حجم (مقدار) الزلزال حسابياً وبشكل عام كما يلي :-

س : هي سعة الاهتزاز الأرضي مقيسة بالميكرون

ف : هي الفترة الزمنية لهذا الاهتزاز مقيسة بالثانية .

د (م، ع) : هي دالة ذات قيمة تختلف باختلاف البعد المركزي السطحي (م) للزلزال عن محطة الرصد وعمقه البؤري (ع) .

ويتم تحديد هذه القيمة في العادة نظرياً وتجريبياً بحيث يتم دراسة تأثير المسافة على امتصاص صخور القشرة الأرضية للأمواج الزلزالية .

ت (محطة ومنطقة) : تصحيح يتعلق بالظروف والتراكيب الجيولوجية المحلية تحت محطة الرصد وكذلك تراكيب القشرة الأرضية والوشاح على نطاق إقليمي حول المحطة ، والذي له علاقة مباشرة بمسار الأمواج الزلزالية .

وكذلك فإن جيولوجية المناطق المختلفة لها علاقة بميكانيكية حدوث الزلزال وبالتالي كيفية توزيع الطاقة الزلزالية بالاتجاهات المختلفة .

لقد قام عالم الزلازل الشهير ريختر (C.F.Richter) بوضع هذا المعامل لأول مرة في عام 1935 حيث وضع معادلة وقيماً لمعاملاتها لحساب ما يعرف بـ

(1) «المقدار المحلي» (ق محلي Local Magnitudem _mL) للزلازل المحلية في ولاية كاليفورنيا والمسجلة على أجهزة رصد ذات مواصفات معينة . كما أن هناك طرقاً ووسائل عديدة لحساب (ق محلي) .

من أهمها ما يعتمد على الفكرة القائلة بأن طول الفترة الزمنية المقيسة على تسجيلات الزلازل في محطة الرصد تتناسب طردياً مع قوته والطاقة المتحررة عنه.

وكذلك بعده عن محطة الرصد وتجهيزات المحيطة ، وعليه فهناك معادلات كثيرة وضعت لتلائم تجهيزات محطات الرصد والظروف الجيولوجية المحلية والإقليمية حولها .

وعلى سبيل المثال فإنه بعد التجربة وجد أن المعادلات التالية مناسبة لحساب (ق محلي) لجميع الزلازل المحلية المسجلة على محطة رصد الجامعة الأردنية .

لجميع الزلازل التي تبعد عن المحطة مسافة أقل من 100 كم . حيث أن «ت₁» ، «ت₂» هما طول تسجيل الزلزال مقيسة بالدقيقة والثانية على التوالي وأن «د₁» ، «د₂» هما البعد البؤري مقيسة بالدرجة والكيلومتر على التوالي .

ومنذ عام 1935 وحتى الآن تم تطوير فكرة «مقدار» الزلزال ، بحيث أن هناك الآن بالإضافة لمقياس «المقدار المحلي» مجموعة مقاييس يتم بموجبها حساب مقادير تعرف بأسماء مختلفة من أهمها :

(2) «المقدار الموحد» (^ق موحد Unified magnitude M_B or ^m) يعتمد أساساً على حساب السعة والفترة الزمنية للأمواج الابتدائية المباشرة أو المعكوسة من سطح الأرض إلى أسفل مرة واحدة ، وكذلك الأمواج الثانوية المباشرة المسجلة من زلازل بعيدة بغض النظر عن عمقها .

(3) «المقدار السطحي» (^ق سطحي M_s) والذي يعتمد على استخدام أمواج سطحية ذات فترات زمنية في حدود 20 ثانية للزلازل الضحلة والبعيدة .

والجدير بالذكر أن تلك المقاييس المختلفة يرتبط بعضها ببعض حسب العلاقات التالية :-

وحيث أن فكرة وضع معامل القوة قد نشأت أصلاً للتمكن من حساب كمية الطاقة المتحررة عن أي زلزال فقد تم في السنوات الخمسين الماضية وضع عدد من هذه المعادلات التي تربط بين الطاقة الزلزالية (ط) وقوة الزلزال ، ولكن يبدو أن أكثرها دقة واستخداماً هما :-

حسب ما ورد آنفاً ولأن مقاييس حجم (قوة) الزلزال هي لوغاريتمية ، فإن الزلزال ذا القوة «7» مثلاً يعطي طاقة تقدر بحوالي 30 مرة أكبر من الطاقة التي يعطيها زلزال ذو قوة (6) وحوالي 30 × 30 = 900 مرة أكبر من الطاقة التي يحررها زلزال ذو قوة (5)

كما أن قوة أكبر زلزال شهدته البشرية كانت حوالي 8،9 درجة فقط . ولا نتوقع حصول زلزال بقوة أكبر من 9 درجات حيث أن الخصائص الفيزيائية لصخور هذه الأرض لا تمكنها من استيعاب وخزن طاقة إجهادية أكبر من حد معين ، والذي يتحدد بهذه الدرجات التسع .

وحيث أن المقاييس المذكورة أعلاه لوغاريتمية فلا عجب أن يكون الحد الأدنى لحجم الزلازل الصغيرة سالباً (انظر جدول 1) .