كيف تحدث الزلازل وما أسبابها؟

اعتُقِد قديماً أنّ الأرض تطفو على الماء كسفينة عائمة، وأنّ الزلازل تحدث نتيجة الأمواج المتلاطمة على سطح البحر. وفي الأساطير اليونانية، كان «بوسايدن-Poseidon» -إله الزلازل والبحر- إذا غضب على الناس، يحرّك قاع البحر فيحدث الزلزال. [1] فما هي الزلازل؟ وكيف تحدث؟ تابعوا معنا المقال التالي

ممّ تتكوّن الأرض وما طبقاتها؟

عندما تكوّنت الأرض باندماج مجموعة كبيرة من الكتل المادّية؛ تولّدت حرارة عالية بفعل هذا الاندماج. ومع مرور الزمن، بردت الأرض ببطءٍ وغاصت الموادّ الأثقل إلى المركز، وارتفعت الموادّ الأخفّ إلى الأعلى.

تتكون طبقات الأرض من «النواة الداخلية-Inner Core» نصف قطرها 1290 كم تقريبًا، وهي صلبةٌ تتكوّن من معادن ثقيلة كالنيكل والحديد.

ثم «النواة الخارجية-Outer Core» وسماكتها 2200 كم تقريبًا، وهي سائلة القوام. ثم «الوشاح-Mantle» وسماكته 2900 كم تقريبًا. وننتهي بـ«القشرة-Crust» وتتراوح سماكتها بين 5 و40 كم، وتتكوّن من موادّ خفيفة كالبازلت والغرانيت، وهي التي نحيا فوقها.

وتبلغ حرارة النواة 2500 درجة مئوية تقريبًا، وضغطها حوالي 4 مليون ضغط جوّي، وكثافتها 13.5 طن/متر مكعّب. [2]

دورة كتلة الأرض

تتطوّر «تيّارات الحمل الحراريّ-Convection Currents» في الوشاح اللّزج بسبب ارتفاع الحرارة وتدرّجات الضغط بين القشرة والنواة؛ كالتدفّق الحراريّ للماء عند تسخينه. وتُستمدّ الطاقة اللازمة لهذه العملية من الحرارة الناتجة عن التحلّل المستمر للعناصر المشعّة في صخور باطن الأرض. تؤدّي هذه التيارات إلى دوران كتلة الأرض؛ إذ تخرج الحمم المنصهرة إلى السطح وتبرد لتصبح صخورًا. تذوب الكتلة المُمتصّة بفعل الحرارة والضغط المرتفعَين وتصبح جزءًا من الوشاح لتخرج ثانيةً من مكانٍ آخر يومًا ما. يحدث العديد من هذه الدورات المحلّية في مناطق مختلفة تحت سطح الأرض؛ ويؤدّي ذلك إلى خضوع أجزاءٍ مختلفة من الأرض لحركات باتّجاهات مختلفة. [2]

حركة الصفائح التكتونيّة

تؤدّي التدفّقات الحرارية لمادة الوشاح إلى انزلاق القشرة وجزءٍ منه على النواة الخارجية الحارّة المنصهرة. يحدث هذا الانزلاق في قطعٍ معروفة باسم «الصفائح التكتونيّة-Tectonic Plates». يتكوّن سطح الأرض من 7 صفائح تكتونية كبيرة وعدّة صفائح أصغر. تتحرّك هذه الصفائح باتّجاهات وسرعات مختلفة عن مجاوراتها. عندما تكون الصفيحة الأماميّة أبطأ، تأتي الصفيحة الخلفيّة وتصدمها فتتشكّل الجبال. وعندما تتحرّك صفيحتان بعيدًا عن بعضهما تتشكّل «الصدوع-Rifts». وفي حالةٍ أخرى، تنزلق صفيحتان بمحاذاة بعضهما في الاتّجاه ذاته أو في اتّجاهَين متعاكسَين. تُسمّى هذه الأنواع الثلاثة من التفاعلات بين الصفائح الحدود المتقاربة والحدود المتباعدة والحدود التحويليّة. تختلف الحركة النسبية لحدود الصفائح وتتراوح بين 2 سم وعشرات السنتمترات سنويًّا. [2]

كيف تحدث الزلازل؟

• تفسّر «نظريّة الارتداد المرن-Elastic Rebound Theory» حدوث الزلازل كالتالي:
• تتكون الصفائح التكتونية من مادة صخرية مرنة وهشّة، وهكذا تُخزّن «طاقة التشوّه المرن-Elastic Strain Energy» فيها أثناء التشوهات النسبية الناتجة عن حركات الصفائح العملاقة. وعندما تصل الصخور على طول السطح البينيّ للصفائح إلى مقاومتها القصوى، فإنّها تنكسر وتحدث حركة مفاجئة هنالك. ينزلق السطح بين الصفائح حيث حدثت الحركة والمسمى «الفالق-Fault» فجأةً ويطلق طاقة التشوّه المرن الكبيرة المخزّنة في الصخور.
• يتسبّب الانزلاق المفاجئ عند الفالق بحدوث «الزلزال-Earthquake»، إذ تهتزّ الأرض بشدّة وتنتشر أثناءَه طاقة التشوه المرن الكبيرة على هيئة «موجات زلزالية-Seismic Waves» تنتقل خلال جسم الأرض وعلى سطحها. وبعد انتهاء الزلزال، تبدأ عملية تراكم التشوهات عند السطح المعدل بين الصفائح مجدّدًا. وغالبًا ما يصل طول الفالق إلى عشرات الكيلومترات عند الزلازل الشديدة. [2]
• يُسمّى مصدر الزلزال «البؤرة-Focus»، وهو الموضع الدقيق داخل الأرض الّذي تتولّد منه الموجات الزلزالية. أمّا «المركز السطحيّ للزلزال-Epicenter» فهو النقطة من سطح الأرض والموجودة مباشرةً فوق البؤرة. [3]

أنواع الزلازل والفوالق

تحدث معظم الزلازل على طول الحدود بين الصفائح التكتونية وتسمى «زلازل بين الصفائح-Inter Plate Earthquakes». تحدث بعض الزلازل أيضًا داخل الصفيحة بعيدًا عن حدودها ويطلق عليها اسم «زلازل داخل الصفائح-Intra Plate Earthquakes» وفي هذه الحالة تنكسر الصفيحة التكتونية. وفي كِلا نوعَي الزلازل، يكون الانزلاق المتولّد عند الفالق على طول الاتّجاهَين الرأسيّ والأفقيّ وهو معروف باسم «Dip Slip» والاتّجاهات الجانبية ويعرف باسم «Strike Slip»، مع هيمنة أحدهما أحيانًا. [2] 

ما هي السيسمولوجيا؟

إنّ دراسة سلوك الموجات الزلزالية في الأرض تعرف باسم السيسمولوجيا أو «علم الزلازل-Seismology». [3] وهو علم قائم على دراسة أنواع الموجات الزلزالية، وكيفية تسجيل اهتزازات الزلازل.

المصادر

[1] Poseidon as a God of Earthquake in Roman Asia Minor
[2] What causes Earthquakes?
[3] Earthquakes: Causes and Measurements