العلوم · مقال
كيف تتكون الزلازل: تكتونيات الصفائح والضغط وموجات زلزالية موضحة
نُشر:
باختصار
تحدث الزلازل عندما يتجاوز الضغط المتراكم على مدى سنوات أو عقود أو قرون على طول صدع مقفل الاحتكاك، وينزلق الصخر فجأة. يؤدي هذا الانزلاق إلى تحرير الطاقة المخزنة على شكل موجات زلزالية، التي تشع للخارج وتهز الأرض. يصف المسح الجيولوجي الأمريكي (USGS) وكالتيك (Caltech) هذا على أنه دورة مستمرة يحركها الحركة البطيئة لصفائح الأرض التكتونية.
هذه النسخة ترجمة آلية للنص الأصلي (English). اقرأ النص الأصلي
قشرة الأرض هي لغز متحرك
وفقاً للمسح الجيولوجي الأمريكي (USGS)، فإن الغلاف الخارجي للأرض مقسم إلى قطع كبيرة تسمى صفائح تكتونية تتناسب معاً مثل اللغز. هذه الصفائح تتحرك باستمرار ببطء - وتنزلق بجانب بعضها البعض أو فوق أو تحت بعضها. تحدث معظم زلازل الكوكب على الحدود حيث تلتقي هذه الصفائح، لأن هذا هو المكان الذي تتركز فيه الصدوع - الكسور في القشرة.
الصفائح نفسها نادراً ما تتحرك بسلاسة. يشرح USGS أن الاحتكاك على حواف الصدع يسبب التصاق الصخر، حتى وإن كانت بقية الصفيحة تستمر في الحركة. عدم التطابق هذا هو نقطة البداية لكل زلزال تكتوني.
كيفية تراكم الضغط على طول صدع
بينما يتم تقييد الصدع بالاحتكاك، فإن القشرة المحيطة تنحني وتتشوه بمرونة، مثل نابض تحت التوتر. وفقاً لـ USGS، يتم تخزين هذا الضغط في الصخر بينما يبقى الصدع مقيداً. كلما طالت مدة تقييد الصدع، زاد تراكم الضغط - قد يحدث هذا على مدى سنوات في بعض المناطق أو على مدى قرون في مناطق أخرى.
يُسبب الزلزال انزلاق مفاجئ على صدع.
يعطي USGS صدع سان أندرياس بولاية كاليفورنيا كمثال عملي لهذه العملية. تتحرك الصفيحة الهادئة نحو الشمال الغربي بالنسبة للصفيحة الأمريكية الشمالية بحوالي بوصتين (حوالي 5 سم) سنوياً، كما يقول USGS، والصدع نفسه يمتد أكثر من 650 ميلاً (حوالي 1050 كم) ويمتد أكثر من 10 أميال (16 كم) عميقاً. على طول بعض الأقسام، تنزلق الصفائح بثبات وتنتج رعشات صغيرة متكررة؛ وعلى أقسام أخرى تبقى مقيدة لفترات طويلة، مما يؤدي إلى تراكم الضغط الذي يتم إطلاقه في النهاية في زلزال كبير.
لحظة الكسر: مركز الزلزال السطحي والعميق
عندما يتجاوز الضغط المتراكم أخيراً الاحتكاك الذي يحافظ على الصدع معاً، ينقسم الصخر ويطلق الطاقة المخزنة للخارج على شكل موجات زلزالية، وفقاً لـ USGS. النقطة تحت الأرض حيث يبدأ الكسر هي مركز الزلزال العميق (hypocenter)؛ والنقطة على السطح مباشرة فوقها هي مركز الزلزال السطحي (epicenter) - الموقع الذي يُبلغ عنه عادةً في التغطية الإخبارية.
يلاحظ USGS أن الرعشات الأصغر التي تسمى الهزات الأمامية (foreshocks) قد تسبق الكسر الرئيسي، بينما قد تستمر الهزات اللاحقة (aftershocks) - الزلازل الأصغر على طول نفس الصدع - لأيام إلى سنوات بعد ذلك حيث تتكيف القشرة المحيطة مع التوزيع الجديد للضغط.
كيف تنتقل الطاقة المحررة: موجات زلزالية
تنتشر الطاقة المحررة من مركز الزلزال العميق للخارج في عدة أنواع موجات مختلفة، لكل منها سرعة وسلوك مختلف. يقارن USGS نمط الانتشار بالموجات على حوض ماء، بينما تجميع كالتيك (Caltech's Science Exchange) الموجات إلى فئتين عريضتين: الموجات الجسمانية (body waves)، التي تسافر عبر داخل الأرض، والموجات السطحية (surface waves)، التي تسافر على طول الأرض.
| نوع الموجة | تسافر أيضاً عبر | حركة الأرض | ترتيب الوصول |
|---|---|---|---|
| موجة P (الموجة الأولية) | المواد الصلبة والسوائل والغازات | تضغط وتوسع الصخر في اتجاه الانتشار | الأولى في الوصول |
| موجة S (الموجة الثانوية) | المواد الصلبة فقط | تقص الصخر من جانب إلى آخر، عمودياً على اتجاه الانتشار | تصل بعد موجات P |
| موجات سطحية (موجات Love و Rayleigh) | على سطح الأرض فقط | حركة متدحرجة أو جانبية، مشابهة لموجات المحيط | تصل آخراً لكنها تسبب أكثر الأضرار |
يشبه USGS الفجوة بين موجة P وموجة S بالتأخير بين رؤية البرق وسماع الرعد: كلما زاد الوقت بين الوصول الاثنين إلى محطة زلزالية، كلما كان الزلزال بعيداً. تلاحظ كالتيك (Caltech) أن الموجات السطحية - موجات Love وموجات Rayleigh - تصل آخراً ولكنها عادة ما تكون الأكثر تدميراً لأنها تحمل طاقة أكثر بالقرب من السطح، حيث توجد المباني والبنية التحتية.
أين وكم عميقة تحدث الزلازل
ينص USGS على أن الزلازل تحدث داخل القشرة أو الوشاح العلوي، في نطاق عمق من السطح حتى حوالي 800 كيلومتر (حوالي 500 ميل). تقرر كالتيك (Caltech's Science Exchange) أن حوالي 80% من أكبر الزلازل في العالم تحدث على طول الحزام الزلزالي المحيط بالمحيط الهادئ، والذي يُطلق عليه غالباً "حلقة النار"، والذي يتتبع حدود الصفائح حول المحيط الهادئ.
ليس كل زلزال تكتوني الأصل. كما تسرد كالتيك (Caltech's Science Exchange) الزلازل البركانية وزلازل الانهيار والزلازل المتعلقة بالانفجارات كفئات معترف بها أخرى، وتلاحظ أن الأنشطة مثل كسر الصخور (fracking) أو التخلص من مياه الصرف قد ترتبط أحياناً بأحداث زلزالية محفزة أصغر في بعض المناطق.
كيف يقيس العلماء ما حدث
لأن الصدوع عادةً ما تكون عميقة جداً للملاحظة المباشرة، يشرح USGS أن الزلزاليين يعتمدون على تسجيلات جهاز قياس الزلازل بدلاً من ذلك. يشير خط قصير متعرج على رسم بياني زلزالي إلى زلزال صغير، بينما يشير خط طويل متعرج إلى زلزال أكبر - يرتبط طول التعرج بحجم الصدع الذي انقسم، ويرتبط سعة التذبذب بمدى انزلاق الصخر.
- تبدأ الزلازل عندما يتجاوز الضغط على الصدع المقيد الاحتكاك الذي يمسكه في مكانه (USGS).
- مركز الزلزال العميق (hypocenter) هو نقطة الكسر تحت الأرض؛ ومركز الزلزال السطحي (epicenter) هو النقطة على السطح مباشرة فوقه (USGS).
- تصل موجات P أولاً وتضغط الصخر في اتجاه الانتشار؛ وتصل موجات S ثانياً وتتحرك فقط عبر المواد الصلبة (USGS, Caltech).
- الموجات السطحية - موجات Love وموجات Rayleigh - تصل آخراً ولكنها عادة ما تسبب أكثر الأضرار الهيكلية (Caltech).
- حوالي 80% من أكبر الزلازل تحدث على طول حزام المحيط الهادئ "حلقة النار" (Caltech).
أسئلة
- ما الذي يثير الزلزال فعلاً؟
- وفقاً لـ USGS، يحدث الزلزال عندما يتجاوز الضغط المتراكم على صدع مقيد أخيراً الاحتكاك الذي يمسك الجانبين معاً، مما يسبب انزلاقاً مفاجئاً يطلق الطاقة المرنة المخزنة على شكل موجات زلزالية.
- ما الفرق بين موجات P وموجات S؟
- يشرح USGS أن موجات P (الموجات الأولية) تصل أولاً وتضغط وتوسع الصخر في اتجاه الانتشار، وتتحرك عبر المواد الصلبة والسوائل والغازات. موجات S (الموجات الثانوية) تصل بعد موجات P، وتتحرك فقط عبر الصخر الصلب، وتهز الأرض من جانب إلى آخر، عمودياً على اتجاه الانتشار.
- لماذا تسبب الموجات السطحية أكثر الأضرار؟
- تلاحظ كالتيك (Caltech's Science Exchange) أن الموجات السطحية - موجات Love وموجات Rayleigh - تسافر على طول الأرض وليس عبر داخل الأرض وتصل آخراً، لكنها عادة ما تنتج أقوى الاهتزازات على السطح، حيث توجد المباني والبنية التحتية.
- ما الفرق بين مركز الزلزال العميق ومركز الزلزال السطحي؟
- يعرّف USGS مركز الزلزال العميق (hypocenter) على أنه نقطة تحت الأرض حيث ينقسم الصدع ومركز الزلزال السطحي (epicenter) على أنه النقطة على سطح الأرض مباشرة فوق مركز الزلزال العميق - الموقع الذي يُبلغ عنه عادةً للزلزال.
- كم عمق الزلازل تحت الأرض؟
- ينص USGS على أن الزلازل تحدث داخل القشرة أو الوشاح العلوي، في نطاق عمق يمتد من السطح حتى حوالي 800 كيلومتر (حوالي 500 ميل).
المصادر
أُعدّت هذه المادة بالذكاء الاصطناعي وخضعت لتدقيق آلي للمصادر قبل النشر. إن رأيت خطأً فاطلب تصحيحه. طلب تصحيح أو حق الرد · كيف نعمل
مواد ذات صلة
العلوممسرد
الطقس مقابل المناخ: الفرق الرئيسي المحدد
الطقس هو حالة الغلاف الجوي في مكان معين ولحظة معينة — الأمطار أو الرياح أو درجة الحرارة الآن. المناخ هو متوسط أنماط الطقس هذه على مدى فترة طويلة، عادة 30 سنة أو أكثر، وفقاً لـ NASA و NOAA. الفرق هو في الأساس مسألة مقياس زمني، وليس الظواهر نفسها.
العلوممقال
لماذا يتخلى العالم عن الثواني الكبيسة من عام 2027
في 15 أكتوبر 2026، صوتت المؤتمر العام للأوزان والمقاييس (CGPM) في فرساي لإيقاف إضافة "الثواني الكبيسة" إلى الساعات العالمية من 20 مايو 2027. يتم استبدال الممارسة التي استمرت 53 عاماً والتي تتضمن إدراج ثانية إضافية في بعض الأحيان في التوقيت العالمي المنسق (UTC) بنظام يسمح لوقت الساعة بالانحراف عن الدوران الفعلي للأرض لمدة تصل إلى ساعة واحدة قبل الحاجة إلى أي تصحيح.
العلوممقال
علماء الفلك يحددون أول نجم أخضر: كيف تحدد كيمياء القزم الأبيض لونه
يقول علماء الفلك بجامعة وارويك أن القزم الأبيض WD J1330+6435، الذي يقع على بعد حوالي 284 سنة ضوئية، هو أول نجم تم الإبلاغ عنه بشكل موثوق بأنه يبدو أخضر للعين البشرية. يأتي اللون من الصوديوم الذي يمتص الضوء الأصفر والبرتقالي والأحمر في غلافه الجوي الكثيف غير المعتاد بعد أن ابتلع حطام صخري من نظامه الكوكبي الخاص. كشفت النتائج، المنشورة في مجلة RAS Techniques and Instruments، عن ألوان قزم أبيض غير متوقعة أخرى، بما في ذلك الوردي والبنفسجي والسماوي والأصفر.
العلومخبر
زلزال بقوة 6.9 درجة يضرب شبه جزيرة كامتشاتكا الروسية؛ لا يوجد تحذير من تسونامي
ضرب زلزال قوي قبالة شبه جزيرة كامتشاتكا الروسية في 16 أكتوبر 2026. قاس المسح الجيولوجي الأمريكي قوته بـ 6.9 درجة؛ وضعت الهيئة الأوروبية-المتوسطية لرصد الزلازل في البداية حجم الزلزال الأولي عند 7.0 قبل تعديله إلى 6.9، مما يتطابق مع قراءة المسح الجيولوجي الأمريكي. قالت السلطات في هاواي واليابان إنه لا يوجد تحذير من تسونامي، رغم أن وكالة الأرصاد الجوية اليابانية حذرت بشكل موجز وخاطئ من زلزال بقوة 9.9 درجة قبل سحب التحذير بعد ثماني دقائق.