مقياس(64 – MSK) المستخدم في تقدير الشدة الزلزالية

610 5 دقائق

2001 الزلازل

فريال ابو ربيع و الشيخة أمثال الصباح

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

مقاييس تقدير الشدرة الزلزالية الشدة الزلزالية علوم الأرض والجيولوجيا

يقوم المختصصون في وقوع علم الزلازل بعد وقوع الزلازل القوية والمدمرة بعمل دراسات الشدة الزلزالية من خلال الزيارات الحلقية للمواقع المختلفة في المناطق المتأثرة بالزلزال بالإضافة إلى توزيع استمارات استقصاء على سكان هذه المناطق بحيث يمكنهم الحصول على أكبر قدر من المعلومات .

ويتم تقدير الشدة في النقاط المختلفة طبقاً لمقاييس الشدة المعروفة وكما يتم تمثيل هذه القيم المختلفة على خريطة في هيئة خطوط متساوية الشدة الزلزالية.

وتستعمل هذه الخرائط للزلازل المختلفة في المنطقة نفسها على مدى فترة زمنية طويلة في تحديد الشدة الزلزالية القصوى المتوقعة في هذه المنطقة.

وعادة ما يعتمد المهندسون على خرائط الشدة الزلزالية والقيم القصوى المتوقعة لها في تقدير قيمة التسارع الزلزالي التي يصممون المنشأت لمقاومتها .

وهناك مقاييس متنوعة لتقدير الشدة الزلزالية نستعرض أحدثها نسبياً وأكثرها شيوعاً في الاستعمال بين دارسي علم الزلازل وهو مقياس ( MSK – 64 ) وتمثل الأحرف أسماء واضعي هذا القياس وهم ميديفيديف , شوبنهاور , كارنك , أما الرقم 64 فهو العام الذي تم اعتماد ونشره فيه وهو عام 1964.

ويصنف هذا المقياس الأضرار المختلفة التى تصيب المباني إلى خمس درجات بينها كالتالي :

– أضرار الدرجة الأولى :- شقوق في الملاط الخارجي مع سقوط أجزاء بسيطة من هذا الملاط، ويطلق عليها أضرار خفيفة .

– أضرار الدرجة الثانية :- ضرر متوسط حيث تظهر بعض الشقوق في الحوائط وتتساقط أجزاء كبيرة من الملاط

– أضرار الدرجة الثالثة :- ضرر كبير حيث تظهر شقوق كبيرة وعميقة في الحوائط .

– أضرار الدرجة الرابعة :- ظهور فجوات كبيرة في الحوائط وسقوط ودمار لبعض أجزاء المبنى وتسقط بعض الحوائط الداخلية .

– أضرار الدرجة الخامسة :- تمير وسقوط كامل للمبنى .

ويتضمن المقياس اثنتي عشرة درجة ويمكن اختصاره في الآتي:-

I – زلزال غير محسوس

لا يشعر ولا تسجله سوى أجهزه رصد الزلازل .

II – بالكاد محسوس

يشعر به عدد قليل جداً من الناس الجالسين أو الراقدين داخل غرفهم ، خاصة في الطوابق العليا.

III – يشعر به عدد من الناس داخل المباني ، ولايشعر به أحد في الخلاء ويشعر الناس بما يشبه الهزة الناتجة عن مرور شاحنة صغيرة . الهزة أكثر وضوحاً في الطوابق العليا.

IV – الإحساس بالزلزال بوضوح

يشعر به أكثر الناس داخل المباني ، ويحس به بعض الناس في الخارج ، يستيقظ قليل من الناس من نومهم ولكن لا يشعرون بالفزع، تهتز الأبواب والنوافذ وتتموج السوائل في الأواني ، وتهتز بلطف بعض الأشياء المعلقة. وتشبه هذه التأثيرات مرور شاحنة كبيرة ثقيلة بجوار المباني.

V – يشعر بالزلزال كل من في داخل المباني، وكثير من الناس في الخارج، وتتأرجح الأشياء المعلقة بوضوح وتهتز بشدة الأبواب والنوافذ وخصوصاً غير المغلقة وتنسكب السوائل من الأواني وتضطرب بعض الحيوانات.

VI – يشعر بالزلزال كل الناس داخل المباني وخارجها وقد يفزع العديد منهم ويهربون خارج الأبنية، كما يفقد بعض الناس توازنهم وتهرب الحيوانات المنزلية وتتكسر بعض الأواني الفخارية وتتساقط الكتب من الأرفف ، وتتحرك بعض قطع الأثاث الثقيلة من مكانها وتظهر بعض الأضرار في المباني .

وتظهر أضرار واضحة في الأبنية الطينية التي تصنف ضمن النوع (A) وكذلك أضرار في المباني ذات الحوائط المؤلفة من الحجارة والتي تصنف من النوع (B) .

أما المباني ذات الهياكل الخرسانية المسلحة بالحديد فإن التأثيرات تنحصر في سقوط بعض أجزاء من ملاطها الخارجي وتصنف هذه المباني ضمن النوع (C) .

VII – يجزع أكثر الناس ويهربون إلى خارج المباني ويفقدون توازنهم، يشعر سائقو السيارات بالهزة في أثناء سيرهم.

تقع أضرار من الدرجة الثانية في كثير من البيوت من النوع (B) وبعضها تصيبه أضرار من الدرجة الثالثة .

أما البيوت من النوع(A) فتصيبها أضرار من الدرجة الثالثة والرابعة أحياناً. ويحث تدمير في وصلات الأنابيب الصحية كما قد تظهر ينابيع لم تكن موجودة.

VIII – تضرر شديد في المباني

خوف وهلع شديد بين الناس حتى بالنسبة لسائقي السيارات . تتكسر بعض أغصان الأشجار. تحدث أضرار من الدرجة الثانية في الكثير من المباني من النوع ( C ) وبعضها تحدث فيه أضرار من الدرجة الثالثة . أما الأضرار في المباني من النوع (B) فإنها تكون من الدرجة الثالثة غالباً.

وفي النوع (A) فتكون الأضرار من الدرجتين الرابعة والخامسة كما تتهدم أسوار الحدائق وتنقلب شواهد القبور وتتخرب نقاط الاتصال في التمديدات الصحية . وتحدث انزلاقات في الأجزاء المائلة من الطرق وتظهر بعض الآبار الجافة.

IX– أضرار شديدة في كل انواع المباني

حالة هلع بين الناس والحيوانات. الأضرار في المباني من النوع ( C ) من الدرجة الثالثة والرابعة أحياناً، وفي أكثر مباني النوع(B) من الدرجة الرابعة وأحياناً من الخامسة وفي النوع(A) فإن الدمار يكون من الدرجة الخامسة .

انكسار أجزاء من الأنابيب المدفونة وتتشوه خطوط السكك الحديدية وتضرر واضح في الطرق. تظهر الشقوق على سطح الأرض وتتساقط الصخور من المناطق الجبلية المرتفعة وتكثر عمليات انزلاقات التربة.

X– تهدم كامل المباني

أغلب المباني من النوع (C) تحدث فيها أضرار من الدرجة الرابعة والخامسة أحياناً وفي النوع (B) من الدرجة الخامسة غالبا وفي كل المباني من النوع (A) تكون الأضرار من الدرجة الخامسة.

أضرار تمثل خطورة للسدود ، أضرار واضحة في الجسور، تخريب الطرق الأسفلتية وتشويه وانحراف لخطوط السكك الحديدية .

ظهور شقوق واسعة على سطح الأرض قد يصل اتساعها إلى متر تقريباً ، تنهال الصخور من فوق المناطق شديدة الانحدار وتحدث انهيارات أرضية كبيرة.

XI – كارثة عامة

أضرار جسيمة حتى في المباني القوية والجيدة الإنشاء ، وأضرار جسيمة في الجسور والسدود والطرق والسكك الحديدية. تتحطم الأنابيب والقنوات المدفونة وتظهر تشوهات شديدة في التربة في هيئة تشققات وإزاحات رأسية وأفقية وتحدث الكثير من الانهيارات الجبلية.

XII – تغيير مظهر سطح الأرض

تتخرب جميع المباني تماماً أياً كان نوعها ويتبدل شكل سطح الأرض حيث تظهر الشقوق باتساعات كبيرة مع إزاحة أفقية ورأسية . تتهدم وتنهار سفوح الأنهار والبحار وتتبدل مجاري الأنهار وتظهر مظاهر طبوغرافية لم تكن موجودة.

وجدير بالذكر أن الدرجات المنخفضة للشدة الزلزالية مثل 1، 2 وكذلك المرتفعة في حالة الكوارث الزلزالية مثل11 ، 12 هذه الدرجات من الصعب جداً تقديرها ولهذا نرى أن معظم خرائط الشدة الزلزالية تحوي خطوطاً متساوية الشدة تتراوح قيمتها بين 3 ، 10 درجات.

ونظراً لأنه من الصعب جداً على دارس الزلازل أن يمر على جميع النقاط والمناطق التي تأثرت بالزلزال خصوصاً في حالات الزلازل القوية والمدمرة, فإنه بالإضافة إلى وجوده في الأماكن المتأثرة يتم توزيع استمارة استقصاء على كل سكان المناطق المتأثرة ، وبالتالي يكون هذا ضماناً لجمع أكبر قدر ممكن من المعلومات عن الشدة الزلزالية.

وتأخذ الخطوط متساوية الشدة أحياناً أشكالاً شبة دائرية وذلك حالة تجانس الصخور حول مركز الزلزال ، وهذا يعني أن الطاقة الزلزالية تتعرض للتوهين (Attenuation) المتساوي في جميع الاتجاهات .

وفي حالة زيادة التوهين في اتجاه معين نتيجة لعدم تجانس الصخور حول مركز الزلزال فإن خطوط تساوي الشدة تأخذ شكلاً إهيليجياً (Elliptical).

حيث تتقارب الخطوط في اتجاه زيادة التوهين ، بينما تتسع المسافات بين هذه الخطوط في الاتجاهات التي يقل فيها توهين الطاقة الزلزالية.

وعادة ما لا ينطبق مركز الزلزال المحسوب من تسجيلات الأجهزة مع موقع القيمة القصوى للشدة I_o ، حيث إن المركز المحسوب من التسجيلات يمثل المسقط العمودي للنقطة التي بدأت عندها عملية التصدع ، كما أن عدم تجانس الصخور حول مركز الزلزال يساهم أيضاً في عدم الانطباق هذا.

وتستعمل خرائط الخطوط متساوية الشدة (شبه الدائرية) لحساب عمق بؤر الزلازل، حيث إن تأثير الزلازل العميقة يمتد إلى مسافات بعيدة عن مركز الزلزال ، أما الزلازل الضحلة فإن تأثيرها يكون شديداً لكنه محدود في مساحة ضيقة حول المركز.

ولهذا فإن المسافات بين الخطوط تساوي الشدة الزلزالية يمكن أن تستعمل للدلالة على عمق بؤرة الزلزال وذلك طبقاً للعلاقة التالية:-

حيث

هي القيمة القصوى للشدة والتي يكون أحياناً موقعها منطبقاً مع مركز الزلزال .

هي قيمة الشدة عند أي خط من خطوط تساوي الشدة والمستخدم في حساب عمق الزلزال .

هي المسافة بين الموقع الذي تعرض لأقصى شدة وخط تساوي الشدة المستخدم في حساب عمق الزلزال .

هو عمق بؤرة الزلزال.

وبمعلومية كل من I_o,I ,r من خريطة الخطوط متساوية الشدة يمكن حساب عمق الزلزال (h), والشكل (1-22) يوضح هذه العلاقة.

وهناك علاقة عامة بين الشدة القصوى للزلازل وقوتها بمقياس رختر تم استنباطها من الزلازل الواقعة في جنوب كاليفورنيا والتي يفترض أن أعماقها تساوي 17 كيلومتر تقريباً و تتمثل في العلاقة التالية: