الزلازل و البراكين

أولاً: الزلازل
تعرف الزلازل

الزلازل هي ظاهرة أرضية طبيعية يمكن تعريفها على أنها كسر مفاجئ في صخور الأرض على أعماق تتراوح بين سطحها وحتى عمق 720كم ينتج عنه تحرير طاقة حركية كانت مخزونة في الصخور تنطلق في شتى الاتجاهات على شكل أمواج زلزالية مسببة اهتزاز جزيئات الوسط الذي تنتشر فيه حيث تظهر على سطح الأرض في شكل اهتزازات.
تختلف نسب حدوث الزلازل من مكان لأخر على وجه الأرض ففي حين أن بعضها يدرج ضمن المناطق النشطة زلزاليا نرى أن البعض الأخر اقل نشاطا أو أكثر هدوءا، لم يكن توزيع الزلازل في هذه الأرض بشكل عشوائي وإنما نتيجة لظروف معينة وحركات أرضية كانت المولد الرئيسي لهذه الزلازل، بدأ الاهتمام بالزلازل كظاهرة أرضية خطرة مع تزايد كمية التدمير الزلزالي وبالتالي تزايد عدد الذين ماتوا بفعل الزلازل وقد كان القدماء يعتقدون أن الزلازل كانت تمثل غضب الأرض ونقمة الإله وأنها نتيجة مباشرة لما يعملونه على وجه الأرض ولا شك في إن كل شيء لا يحدث إلا بمشيئة الله تعالى ولكن الله جعل له الأسباب وأمرنا بالتفكر والتدبر فيها بدلا من أن نجلس مكتوفي الأيدي ننتظر أول زلزال يهز الأرض لكي يدمر المنازل على رؤوسنا، ومع التقدم المعرفي والتقني أوجد العالم وسائل وأجهزة تقيس الزلازل وتتعامل معها وأوجد شبكات موزعة حول الكرة الأرضية ترصد هذه الزلازل وتحسب معاملاتها على مدار الساعة، وظهرت الحاجة إلى وجود علم مستقل يتعامل مع الزلازل ويكون مسخرا لدراستها وتحليلها وإيجاد الوسائل والطرق التي من شأنها أن تحد من أخطارها فكان البروز لعلم الزلازل منارا فتح العديد من الأبواب المغلقة في هذه الظاهرة الطبيعية والمعروفة بالزلازل.
كيف تحدث الزلازل

تحدث الزلازل في العادة عميقا في الأرض وتسمي النقطة التي تمثل أول كسر للصخور في العمق ببؤرة الزلزال، تحدث معظم الزلازل على أعماق اقل من حوالي 75 كم من سطح الأرض وقد تصل إلى أعماق تربو على 700كم من سطح الأرض وهذا المدى يشكل أعمق نقطة تم رصد زلزال فيها. وتسمى النقطة على سطح الأرض والتي تكون مباشرة فوق بؤرة الزلزال بمركز الزلزال وعادة ما تتعرض هذه النقطة لأكبر قدر من الاهتزاز الناتج من الزلزال.
بعد حدوث الزلزال تنتقل الطاقة في جميع الاتجاهات على شكل أمواج زلزالية تتفاوت في سرعتها على حسب الوسط الذي تعبره فقد تصل سرعتها إلى 7 او8 كم/الثانية في الصخور النارية الصلبة والمترابطة وقد تصل إلى اقل من كيلومتر واحد في الثانية في الصخور الهشة المفتتة.

أنواع الزلازل
يمكن تقسيم الزلازل من ناحية مكان الحدوث إلي نوعين رئيسيين:

أ- زلازل تقع خارج الصفائح التكتونية: أي أنها تتركز في حدود ونهايات الصفائح وهي أماكن نشطة جدا وتشكل الأحزمة الزلزالية المعروفة و النشطة في العالم وهي ، حزام المحيط الهادي يمتدّ من جنوب شرق آسيا بحذاء المحيط الهادي شمالاً
،وحزام غرب الأمريكتين، ويشمل فنزويلا وشيلي والأرجنتينحزام غرب أمريكا الشمالية الذي يمتدّ بمحاذاة المحيط الهادي
-٢-
وحزام وسط المحيط الأطلنطي، ويشمل غرب المغرب، ويمتدّ شمالاً حتى أسبانيا وإيطاليا ويوجوسلافيا واليونان وشمال تركيا، ويلتقي هذا الفالق عندما يمتدّ إلى الجنوب الشرقي مع منطقة "جبال زاجروس" بين العراق وإيران، وهي منطقة بالقرب من "حزام الهيمالايا ، وحزام الألب، ويشمل منطقة جبال الألب في جنوب أوروبا" وحزام شمال الصين والذي يمتدّ بعرض شمال الصين من الشرق إلى الغرب، ويلتقي مع صدع منطقة القوقاز، وغربًا مع صدع المحيط الهادي
وهناك حزام آخر يعتبر من أضعف أحزمة الزلازل، ويمتدّ من جنوب صدع الأناضول على امتداد البحر الميت جنوبًا حتى خليج السويس جنوب سيناء، ثم وسط البحر الأحمر فالفالق الأفريقي العظيم، ويؤثر على مناطق اليمن وإثيوبيا ومنطقة الأخدود الأفريقي العظيم

ب- زلازل تقع داخل الصفائح التكتونية: وهي قليلة جدا إذا ما قورنت بسابقتها إلا أنها أكثر تدميرا لأنها قد تقع في احد القارات حيث الكثافة السكانية العالية وبالتالي التدمير الأكبر

: كما أن الزلازل يمكن أن تقسم إلى ثلاثة أقسام من حيث سبب المنشأ أو القوى المسببة للزلازل

۱- زلازل تكتو نية: وتشكل الغالبية العظمى من الزلازل حيث يكون السبب الرئيسي فيها حركات تكتونية وأرضية ويدخل في هذا جميع الزلازل التي تحدث نتيجة حركة الصفائح الأرضي .
٢- زلازل بركانية: وتكون مصاحبة للأنشطة البركانية في مكان معين إذ أن الحمم البركانية تصطدم بالصخور وتعمل على تكسيرها وبالتالي خروج طاقة زلزالية.

٣- زلازل إنهدامية: ويقصد بها الزلازل الناتجة عن انهيارات و إنزلاقات أرضية ضخمة.

٤- زلازل بفعل البشر: وهي الزلازل التي تتعلق بأنشطة بشرية كالتفجيرات النووية وانهيار السدود وضخ النفط من
مكانه.

قياس الزلازل
يعتبر اختراع وتطوير الأجهزة الحساسة التي تتعامل مع الزلازل هو من أهم الأشياء التي تشغل علماء الزلازل حيث أن هذه الأجهزة تعمل على رصد الزلازل وقياس قوتها وعمقها وتحديد موقعها ووقتها بدقة عالية.

من أهم الأجهزة المستخدمة والمشهورة في مجال الزلازل هو السيزموميتر، وهو جهاز حساس وفكرته بسيطة وغير معقدة وتتلخص في ثقل أو كتلة معلقة بزنبرك مرن (لكي تقاوم ادني حركة) موصولة بجسم الجهاز المثبت على الأرض، عند اهتزاز الأرض يهتز جسم الجهاز لكن الكتلة تبقى تقريبا ثابتة لا تهتز وذلك بفعل الزنبرك المرن و بفعل الجاذبية الأرضية حيث تكون هذه الكتلة نقطة مرجعية لتحديد مقدار الحركة الأرضية.

طريقة عمل السيزموجراف

صفة الزلزال	قوة الزلزال (مقياس ريختر)	التأثير قرب مركز الزلزال	إحصائيات الحدوث سنويا
صغير جدا	< ٠,٢	غير محسوس بشكل عام ولكن يتم تسجيله	٠٠٠,٦٠٠
صغير جدا	٠.٢ - ٩.٢	ممكن إدراكه بشكل صعب	٠٠٠,٣٠٠
صغير	٠.٣ - ٩.٣	يحس به بعض الناس	٠٠٠,٤٩
خفيف	٠.٤ - ٩.٤	يحس به معظم الناس	٢٠٠,٦
متوسط	٠.٥ – ٩.٥	ذات تأثير مدمر	٨٠٠
قوي	٠.٦ – ٩.٦	تدمير واضح في المناطق المأهولة بالسكان	٢٦٦
كبير	٠.۷ – ٩.۷	زلزال قوي يخلف دمارا كبيرا	۱٨
ضخم	≥ ٠.٨	زلزال ضخم يخلف دمارا شاملا	٤.۱

إن جهاز السيزموميتر بنفسه لا يسجل الحركة التي يقيسها لكنه موصول بأداة تسجيل ثابتة لرصد الحركات الأرضية و يطلق على الجهاز الذي يحتوي السيزموميتر وأداة التسجيل بالسيزموجراف، اخترع الصينيون القدامى أول جهاز سيزموجراف بدائي في عام 132 قبل الميلاد وقد اخترعه عالم يدعى شوكو وهو مكون من وعاء به كتلة متحركة وموصول بالوعاء ثمانية فروع كل فرع على شكل تنين وفي فم كل تنين توجد كرة صغيرة بحيث أن فم كل تنين قابل للحركة وممتد إلى داخل الوعاء، وعند حدوث أي زلزال تتحرك الكتلة بداخل الوعاء باتجاه معين وتحرك فم التنين الذي بدوره يلقي بالكرة ليتم التقاطها من قبل وعاء صغير على شكل فم ضفدع وبهذه الطريقة يمكن أن نحدد الاتجاه الذي جاء منه الزلزال دون أن نحصل على أي معلومات أخرى عن الزلزال.
مقياس ريختر لقياس طاقة الزلزال

يمكن القول أن مقياس طاقة الزلزال (ريختر) هو المقياس المعتمد من قبل المحطات العالمية لرصد الزلازل إذ انه ثابت وأكثر دقة في تحديد وقياس الزلازل إذا ما قورن بمقياس شدة الزلازل.

موجات الزلازل
الموجات الأولية : ( Primary -Waves )

وهي أسرع الموجات وأولها وصولا إلى جهاز السيزموجراف وهي موجات تضاغطية ( دفع وجذب) سريعة الانتشار تنتقل خلال المواد الصلبة والسائلة ، تؤدي إلى ذبذبة الوسط الذي تخترقه في اتجاه سيرها نفسه وسرعتها 4.5 كيلومترا في الثانية وتزداد سرعتها كلما زاد العمق في باطن الأرض.

الموجات الثانوية : ( Secondary -Waves )

وهي موجات اهتزازية سريعة ، ولكنها أقل سرعة من الموجات الأولية لذلك فهي تصل إلى جهاز السيزموجراف بعدها مباشرة ، والموجات الثانوية موجات مستعرضة وتنتقل فقط خلال المواد الصلبة ، ويكون اهتزاز جزيئات الوسط عموديا على اتجاه انتشار الموجة وسرعتها 2.4 كيلومترا في الثانية وتزداد سرعتها كلما تعمقت في باطن الأرض ، ولكنها تنك*ر عند اختراقها لنواة أو لب الأرض بسببها. .اختلاف تركيبها

الموجات السطحية موجات لاف القصيرة : ( Love Waves ) و موجات رايلى الطويلة ( Rayliegh Waves )

موجات تنتج من انعكاسات الموجات الزلزالية بعد اصطدامها بصخور القشرة الأرضية وهي تخترق الطبقات السطحية من الأرض تأخذ في انتشارها خطا متموجا بين أسفل الطبقات وأعلاها وهذه الموجات هي المسئولة عن معظم ما تسببه الزلازل من تدمير.

: ملاحظات

أو الموجات الثانوية .Sesondary Waves تسمى أيضا بـ أمواج القص أو بـ Shear Waves -۱
أو موجات رايلى. Rayliegh Waves هي جزء من موجات لاف أو Love Waves -٢
٣- سرعة موجات لاف تختلف حسب طبيعة المادة التي تنتقل خلالها ( صخور أو تربة ) و تتحرك بطريقة طولية ؛ بمحاذاة سطح الأرض.
موجات رايلى تتحرك بطريقة دائرية ( للأمام من ثم للأسفل ؛ من ثم للخلف و للأعلى). ٤-

ثانيا : البركان
تعريف البركان
البركان هو ذلك المكان الذي تخرج أو تنبعث منه المواد الصهيرية الحارة مع الأبخرة والغازات المصاحبة لها على عمق من والقشرة الأرضية ويحدث ذلك خلال فوهات أو شقوق . وتتراكم المواد المنصهرة أو تنساب حسب نوعها لتشكل أشكالا أرضية مختلفة منها التلال المخروطية أو الجبال البركانية العالية.
سبب حدوث البركان:
عندما ترتفع درجة الحرارة لدرجة انصهار الصخور في طبقة الأرض السفلى، تُكَوِّن ما يُسمى بالصّهارة (magma). وتتصاعد الصّهارة إلى أعلى كلما وجدت مكانًا لها، حتى تتجمع في تجويفات أرضية تحت القشرة الأرضية مباشرة. وبارتفاع الضغط على المناطق الضعيفة، تحدث شقوق في القشرة الأرضية؛ فتندفع الصّهارة من خلالها إلى أعلى، وتسيل الحِمَمُ البركانية.
تخرج البراكين أولاً بشكل انفجار، ويحدث هذا الانفجار بسبب ارتفاع الضغط البخاري للغازات الذائبة داخل الصّهارة، وهو ما يؤدي إلى نشر سحب من الرماد البركاني، قد تُغطي مئات الأميال، وسَيَلان للحِمَمِ، قد يصل إلى عدة أميال، ثم ما تلبث أن تقل سرعة سَيَلانها مع الوقت. وتتشكل الحِمَمُ البركانية على عدة أشكال، من أكثرها المخاريط البركانيّة.

أنواع البراكين
أ-أنواع البراكين حسب شكلها:

يمكن تقسيم البراكين بحسب شكلها وطبيعة المواد المكونة إلى:
• براكين درعية (هضبية) :
وتتكون عندما تنساب اللافا منخفضة اللزوجة بهدوء من عدة فتحات وتتراكم فوق بعضها البعض على شكل طبقات من الحمم، وتنتشر على مساحات واسعة، وتكون جبلا على شكل قبة عريضة منخفضة ذات تحدب هين يشبه الهضاب، وغالبا يكون لهذا النوع من البراكين فوهات عديدة، مثل بركان ماونا لووا في هاواي.
• مخاريط حبيبية :
وتتكون عندما يشتد ضغط الغاز على الصهارة منخفضة اللزوجة القريبة من فتحة البركان فيخرج مسببا انفجارا عنيفا يقذف التفرا من فتحة البركان، ثم تعود لتتراكم وتتجمع حولها وتشكل جبلا مخروطي الشكل، مثل بركان باريكوتين في المكسيك.
• البراكين المركبة :
وهي نوع وسط بين النوعين السابقين وتتكون من خليط من تدفقات اللافا وانفجارات التفرا، حيث تتراكم على هيئة طبقات متعاقبة حول فتحة البركان مشكلة برجا جبليا مخروطي الشكل، ومن أمثلتها جبل فيزوف وجبل إيتنا في إيطاليا، وبركان مايون في الفلبين، وبركان جبل سانت هيلينز في واشنطن بالولايات المتحدة الأميركية.
وفي بعض الأحيان تفرغ حجرة الصهارة من محتوياتها فلا تستطيع دعم البركان فوقها، فينهار جزء كبير منه مشكلا فوهة كبيرة تسمى جفرة .

ب- انواعها حسب نشاطها:

۱– البركان النّشِط:
عندما يكون البركان ثائرًا، أو تظهر به علامات النشاط، من حدوث زلازل أو انبعاثات غازية.

-٢ البركان السّاكن:
عندما لا تظهر علامات نشاط على البركان، ولكن يكون بإمكانه الانفجار، وقد يكون ثَارَ بالفعل في خلال العشرة آلاف سنة الماضية.

-٣ البركان الهامِد:
عندما يكون البركان لم ينفجر خلال العشرة آلاف عام الأخيرة، أو يكون البركان قد تخلّص تمامًا من إمدادات الصّهارة به.

فائدة الحمم البركانية

رغم كل الدمار الذي تجلبه تلك الصّهارة أو magma عندما تندفع إلى أعلى فوق سطح الأرض، إلا أن لها فوائد، منها:

۱- المواد البركانية غنية بالمواد المفيده للزراعة و الصناعة كالبوتاسيوم و الحديد و الكبريت و من المعروف ان التربة البركانية من أفضل أنواع التربة للنبات…

٢- تستخدم مياه اليانبيع الحارة , التي تنفجر نتيجة نشاط بركانب في الطب للعلاج مـــــن بعض الأمراض الجليدية و الروماتيزم…..

٣ –تستخدم المياه الحارة المنثقبة مــــن جوانب البركان كمصدر... للطاقة أحيانا... وقد استخدمت مثل هذه المياه في ايسلندا في الأغراض الزراعية , وذالك بايصلها داخل انابيب إلى مزارع خاصة تحت سطح الارض في تشغيل المولدات الكهربائية.

٤- تكون فوهات البراكين بحيرات مياه يزيد قطرها عن (٣) كيلو مترات

٥– بناء أجزاء شاسعة من الأرض مثل هضبة الدكن بالهند و هضبة نهر كولومبينا بأمريكا….

٦-يعتبر الكبريت من منتجات البراكين و الذي ينتج من تكثف ثــــــــــم تجمد الفازات الكبريتية المتصاعدة من فوهات البراكين.

۷- تمد الأرض بالمعادن التي قَلّت من سطحها، أو ندرت.

٨- تُخلِّص الأرض من الضغط المرتفع داخل طبقات الأرض السُّفلى.

٩- تجدِّد القشرة الأرضية؛ لأن تلك الصّهارة عبارة عن سائل يتكون من الأوكسجين، والسيليكون، والألومنيوم، والحديد، والماغنسيوم، والكالسيوم، والصوديوم، والبوتاسيوم، والتيتانيوم، والمنجنيز، بالإضافة إلى بلّورات وقطع صخور غير منصهرة، وغازات مُذَابة بها.

نطاقات الزلازل