علوم الحياة والارض: الزلازل وتكتونية الصفائح للسنة الثانية إعدادي

علوم الحياة والارض: الزلازل وتكتونية الصفائح للسنة الثانية إعدادي

من انجاز الأستاذ حفيظ العسري

الزلازل عبارة عن اهتزازات أرضية مفاجئة ووجيزة ( بعض الثواني) ، صادرة ممن باطن الأرض، قد تؤدي الى خسائر بشرية ومادية جسيمة حسب درجاتها.

+ فكيف يتم قياس درجة وشدة الزلزال؟
+ ومما هي أسباب الزلازل؟
+ وما هي الأهمية العلمية لدراسة انتشار الموجات الزلزالية؟

* زلزال الحسيمة: 24 فبرراير 2004
زلزال مكسيكو 19 شتنبر 1985
* زلزال أكادير 29 فبراير 1960.

اثار الزلازل وتسجيلها:
اثار الزلازل:

تعد الزلازل من بين الكوارث الطبيعية، وهي عبارة عن هزة أو سلسلة من الهزات الارتجاجية والعنيفة لسطح الأرض، تحدث الزلازل في غالب الأحيان خسائر في الأرواح والمنشات، كما يمكن أن تسبب تغييرات في المناظر الطبيعية (تغيير مجاري المياه) تختلف حسب شدة الزلزال.
قياس درجة وشدة الزلزال:
سلم ميركالي:Echelle de Mercalli ou M.S.K

يرتكز سلم ميركالي mercalli أوM.S.K)Medvedev-Sponheuer-Karnik ( على أهميةالخسائر المادية وتصريحات الشهود عقب حدوث الزلزال ، ويتضمن 12 درجة، وهو لا يقيم شدة الزلازل في الأماكن الغير المأهولة مثل البحار والصحاري.

الدرجات الزلزالحسب سلم M.S.K	آثار و مخلفات الزلزال
الدرجةI	الزلزال لا يحس به الإنسان وتسجله الأجهزة فقط
الدرجةII	هزات لا يشعربها إلا بعض الأشخاص في حالة الراحة
الدرجة III	هزات تشبه تلك التي تحدثها مرور شاحنة صغيرة
الدرجةIV	هزات تشبه تلك التي تحدثها مرور شاحنة كبيرة
الدرجة V	زلزال يشعر به جميع الناس مع إستيقاظ النائمين
الدرجة VI	تحرك الأثاث و إهتزاز الأشياء المعلقة
الدرجة VII	ظهور بعض الشقوق في جدران البنايات
الدرجة VIII	ظهور شقوق كبيرة في البنايات
الدرجة IX	هدم المنازل وك سر قنوات الواد الحار و قنوات الماء الشروب
الدرجة X	هدم الفناطر و إعوجاج السكك الحديدية
الدرجة XI	هدم كلي للبنايات و القناطر و السدود
الدرجة XII	زوال كلي للمنشآت و تغير طبوغرافي للمنطقة وإنحراف مجاري المياه

سلم ريشتر:Ecchelle de Richter

يرتكز سلم ريشتر على جها يسمى مسجل الهزات Sismographe، ويتكون هذا الجهاز من دعامة مثبتة بالأرض باحكام، وكتلة تتحرك بسرعة لأدنى اهتزاز، وقلم مسجل يخطط على ورق الأسطوانة المسجلة خطا متموجا عقب حدوث الزلزال يسمى سجل الاهتزازات Sismogramme
في كل محطة لتسجيل الزلازل هناك ثلاث مسمسجلات للهزات، اثنان يسجلان الاهتزازات الأفقية شمال جنوب وشرق غرب، وواحد يسجل الاهتزازات العمودية.
يتكون سلم ريشتر من 9 درجات ويعتمد على قياس وسع الموجات Amplitude الزلزالية التي يسجلها مسجل الهزات، وبالتالي حساب الطاقة المحررة أثناء الزلزال والتي تعبر عن قوته.وهذا السلم أكثر دقة من سلم ميركالي الذي يعتمدد على تصريحات الشهود النسبية.

تحليل تسجيل الزلازل:

يحدث الزلزال اهتزازات تنتشر في جميع الاتجاهات تعرف ب:الموجات الزلزالية Ondes sismiques، وتسجل الهزات الزلزالية في محطات موجودة في عدة مناطق من سطح الأرض. وعندما يكون مسجل الهزات على مسافة بعيدة من موقع الزلزال يسجل ثلات موجات زلزالية. ومن خلال تحليل سجل الهزات يمكن التمييز بين ثلاث موجات متعاقبة تنطلق كلها من مكان حدوث الزلزال في نفس الوقت لكن بسرعات متفاوتة لذا تصل تباعا الى محطة التسجيل ، وهذه الموجات هي:
الموجات الأولية: P ondes primaires: أول الموجات التي تصل الى محطة التسجيل، وهي موجات متقاربة سريعة وذات وسع ضعيف.
الموجات الثانوية:S ondes secondaires: تتميز بوسع متوسط وسرعة متوسطة.
الموجات الطويلة: L ondes longues: تتميز بوسع كبير وسرعة متوسطة.
تحديد المركز السطحي وبؤرة الزلزال:
تحديد المركز السطحي: Epicentre

يقوم الأخصائييون بعد زلزال في منطقة معينة ببحث ميداني وبتسجيل حجم الخسائر، وتحديد المناطق التي عرفت نفس الشدة ورسم حدودها التقريبية على شكل دوائر وخطوط مغلقة تسمى المنحنيات الزلزالية isoséistes، والتي تشكل في مجموعها الخريطة الزلزالية carte sismique.

يتم تحديد المركز السطحي للزلزال من خلال تحليل الخريطة الزلزالية، حيث أن المركز السطحي هو مركز المنحنيات الزلزالية أي المكان الذي سجلت أقصى شدة للزلزال.
تحديد بؤرة الزلزال: Foyer ou hyppocentre

تخضع الصخور باستمرار في أعماق الأرض لتأثيرر قوى مختلفة انضغاطية وتمددية. عندما تتركز هذه القوى في نقطة معينة وتصبح قوية تنكسر الصخور مؤدية الى الى تحرك نسبي للكتلتين الناتجتين عن الكسر. وتسمى المنطقة التي حدث فيها كسر في الصخور ب بؤرة الزلزال Foyer .

ملحوظة:

تقع بؤرة الزلزال عموديا تحت المركز السطحي للزلزال،، وتسمى المسافة الفاصلة بين المركز السطحي للزلزال وبؤرة الزلزال ب: عمق البؤرة Profondeur du Foyer
وكلما كانت بؤرة الزلزال عميقة كلما كانت المنحنيات الزلزالية متباعدة على الخريطة الزلزالية والعكس صحيح.
البنية الباطنية للكرة الأرضية:

تعتبر الزلازل دليلا على دينامية الكرة الأرضية، بالرغم من الخسائر البشرية والمادية الت قد تنجم عن الزلازل فانها تمدنا بمعلومات قيمة حول باطن الأرض، حيث يمكن اعتبار الموجات الزلزالية بمثابة المجس الذي يستعملة الجيولوجي لاستكشاف باطن الأرض وقياس خاصياته.
فكيف يتم تحديد مكونات الأرض الباطنية عن طريق دراسة الموجات الزلزالية؟
بعض خاصيات الموجات الزلزالية:
الموجات الأولية: تنتشر في الأوساط الصلبة والسائلة، وترتفع سرعتها كلما ارتفعت كثاففة وسط انتشارها في باطن الأرض
الموجات الثانوية: تنتشر في الأوساط الصلبة فقط، وترتفع سرعتها كلما ارتفعت كثافة وسط انتشارها.
الموجات الطويلة: تنتشر قرب سطح الأرض ولا تتعمق في باطنها، وسرعتها تابثة حوالي 4 Km/s

البنية الباطنية للكرة الأرضية:
مكونات الغلاف الصخري:

تحليل وثيقة انتشار الموجات الأولية:

– من سطح الأرض الى عمق 30 كلم نلاحظ أن سرعة الموجات اللأولية ضعيفة تتراوح بين 5.7-6.1 Km/s ، وهذا يدل على أن الوسط متجانس وذو كثافة ضعيفة، يسمى هذا الوسط القشرة الأرضية croûte terrestre.
– في عمق 30 كلم نلاحظ ارتفاعا مفاجئا في سرعة الموجات الأولية، وهذا يدل على أن الوسط عرف تغيرا مفاجئا في طبيعته(طبيعة الصخور وحالتها الفيزيائية)، أي يصبح الوسط أكثر كثافة، حيث ترتفع سرعة الموجات من 6.1 الى 8 Km/s، وتبقى السرعة مرتفعة حتى عمق 100 كلم. وتسمى هذه المنطقة ب:الرداء العلوي manteau supérieur.
– في عمق 100 كلم نلاحظ انخفاضا مفاجئا في سرعة الموجات الأولية وهذا يفسر بكونها دخلت في وسط لزج يسمى الأستينوسفير Asthénosphère.

 

 

استنتاج مكونات الغلاف الصخري:

مكنت دراسة الموجات الزلزالية من تحديد مكونات الغلاف الصخري على الشكل التالي:
القشرة الأرضية ، وتكون عبارة اما عن:
قشرة قارية croûte continentale يتراوح سمكها بين 30 و 80 كلم
قشرة محيطية croûte océanique يبلغ سمكها حوالي 7 كلمترات.
الرداء العلوي manteau supérieur:يبلغ سمكه حوالي 70Km

مفهوم صفيحة الغلاف الصخري:

انطلاقا من المعطيات السابقة يمكن اعادة صياغة مفهوم الصفيحة الصخرية على الشكل التالي:
الصغيحة الصخرية (صفيحة الغلاف الصخري) عبارة عن قطعة شاسعة من سطح الأرض هادئة نسبيا، مكونة من الغلاف الصخري الذي يتكون بدوره من القشرة الأرضية الصلبة والرداء العلوي الاكثر صلابة، وتحيط بها مناطق ضيقة على شكل أحزممة تسمى الهوامش النشيطة التي تعرف نشاطا زلزاليا وبركانيا كثيفا. وتتحرك صفائح الغلاف الصخري فوق الأستينوسفير الأقل صلابة (لزجة).

ملحوظة:

الغلاف الصخري المحيطي = القشرة المحيطية + الرداء العلوي.

الغلاف الصخري القاري = القشرة القارية + الرداء العلوي

البنية الباطنية للكرة الأرضية:
تحديد الانقطاعات:Discontinuités

الانقطاع منطقة تحد غلافين مختلفين للكرة الأرضية،يحدث على مستواها تغير مفاجئ لسرعة الموجات الزلزالية،ويبين تحليل سرعة انتشار الموجات الزلزالية وجود ثلاث انقطاعات هي:
انقطاع MOHO: يفصل بين القشرة الأرضية والرداء العلوي (30كلم).
انقطاع GUTEMBERG:يفصل بين الرداء والنواة(2900كلم).
انقطاع LEHMAN: يفصل بين النواة الداخلية والنواة الخارجية ( 5000 كلم)

استنتاج البنية الباطنية للكرة الأرضية

مكنت دراسة الموجات الزلزالية من تحديد البنية الباطنية للأرض كما يلي:
القشرة الأرضية croûte terrestre: قشرة قارية أو محيطية، عمق يتراوح بين 30 و 80 كلم.
الرداء العلوي manteau supérieur: صلب ويشكل مع القشرة الأرضية الغلاف الصخري يصل عمقه الى 100 كلم، وسمكه حوالي 70 كلم
الأستينوسفير أو الرداء المتوسط  Asthénosphère ou manteau intermédiaire:أقل صلابة (يتكون من صخور لدنة).يصل عمقه الى 700 كلم، وسمكه حوالي 600 كلم
الميزوسفير أو الرداء العميق mésosphère ou manteau profond: عمق 2900 كلم.
النواة الخارجية Noyau externe: سائلة: تصل الى 5100 كلم.
النواة الداخلية  Noyau interne: صلبة تصل الى عمق 6400 كلم.

الزلازل وعلاقتها بتكتونية الصفائح:
التوزيع العالمي للزلازل :

من خلال تحليل خريطة التوزيع العالمي للزلازل يتبين أن هذه الأخيرة تنتشر بكثافة على مستوى الهوامش النشيطة.

الزلازل على مستوى حدود الصفائح:
مناطق تقارب الصفائح: مناطق الطمر subduction subduction

على مستوى هذه المناطق توجد زلازل ذات بؤر سطحية وزلازل ذات بؤر عميقة، تنتظم بشكل مائل على طول شريط زلزالي، وهذه الزلازل ناتجة عن الانغراز التدريجي للصفيحة المحيطية الأكثر كثافة تحت الصفيحة القارية الأقل كثافة،حيث يصاحب هذا الانغراز بانكسارات مستديمة للصخور تكون مصدرا للبؤر الزلزالية.
مناطق تباعد الصفائح: مناطق الذروة dorsale

توجد بهذه المناطق زلازل ذات بؤر سطحية نتيجة الانكسارات المتعاقبة للقشرة المحيطية نتيجة الاتساع المستمر لقعر المحيطات (قوى التباعد).