ما الذي يسبب الزلازل؟ يشرح الجيولوجي الأماكن الأكثر شيوعًا ولماذا

تحدث الزلازل، الكبيرة منها والصغيرة، كل يوم على طول مناطق تلتف حول العالم مثل طبقات كرة البيسبول. معظمهم لا يزعجون أحدًا، لذا لا يصنعون الأخبار. ولكن بين الحين والآخر يضرب زلزال كارثي الناس في مكان ما من العالم ويتسبب في دمار مروع ومعاناة هائلة.

في 7 أكتوبر 2023، ضرب زلزال بقوة 6.3 درجة بالقرب من مدينة هرات التاريخية بأفغانستان، مما أسفر عن مقتل أكثر من 2000 شخص تحت الأنقاض. جاء ذلك في أعقاب زلزال مميت بقوة 6.8 درجة في 8 سبتمبر 2023، في جبال الأطلس بالمغرب، والذي هز القرى القديمة، مما أسفر عن مقتل ما يقرب من 3000 شخص. في فبراير 2023، تعرضت منطقة كبيرة من تركيا وسوريا للدمار بسبب زلزالين كبيرين وقعا على التوالي.

كجيولوجي، أقوم بدراسة القوى التي تسبب الزلازل. هذا هو السبب وراء كون بعض المناطق الزلزالية نشطة للغاية بينما قد تظل مناطق أخرى هادئة لأجيال قبل أن يتحول الضغط إلى حدث كارثي.

تصطدم قشرة الأرض بنفسها وتتفكك

الزلازل جزء من السلوك الطبيعي للأرض. وتحدث مع حركة الصفائح التكتونية التي تشكل الطبقة الخارجية للكوكب.

يمكنك التفكير في الصفائح باعتبارها غلافًا خارجيًا أكثر أو أقل صلابة يجب أن يتحرك للسماح للأرض بإطلاق حرارتها الداخلية.

تحمل هذه الصفائح القارات والمحيطات، وهي في حالة تصادم مستمر مع بعضها البعض بالحركة البطيئة. تغوص الصفائح المحيطية الباردة والكثيفة تحت الصفائح القارية وتعود إلى عباءة الأرض في عملية تعرف باسم الاندساس. عندما تغرق الصفيحة المحيطية، فإنها تسحب كل شيء خلفها وتفتح صدعًا في مكان آخر يمتلئ بالمواد الساخنة الصاعدة من الوشاح التي تبرد بعد ذلك. هذه الصدوع عبارة عن سلاسل طويلة من البراكين تحت الماء، والمعروفة باسم حيود وسط المحيط.

تصاحب الزلازل عمليات الاندساس والتصدع. في الواقع، هذه هي الطريقة التي تم بها اكتشاف حدود الصفائح لأول مرة.

في الخمسينيات من القرن الماضي، عندما تم إنشاء شبكة زلزالية عالمية لمراقبة التجارب النووية، لاحظ الجيوفيزيائيون أن معظم الزلازل تحدث على طول نطاقات ضيقة نسبيًا إما أن تحيط بحواف أحواض المحيطات، كما هو الحال في المحيط الهادئ، أو تقطع منتصف الأحواض مباشرةً، كما هو الحال في المحيط الهادئ. في المحيط الأطلسي.

ولاحظوا أيضًا أن الزلازل على طول مناطق الاندساس تكون ضحلة على الجانب المحيطي ولكنها تتعمق تحت القارة. إذا قمت برسم الزلازل بشكل ثلاثي الأبعاد، فإنها تحدد ميزات تشبه الألواح التي تتتبع الصفائح الغارقة في الوشاح.

تجربة: كيف يعمل الزلزال

لفهم ما يحدث أثناء وقوع الزلزال، ضع راحتي يديك معًا واضغط ببعض القوة. أنت تقوم بنمذجة خطأ حدود اللوحة. كل يد عبارة عن لوحة واحدة، وسطح يديك هو العيب. عضلاتك هي النظام التكتوني للصفائح.

الآن، أضف بعض القوة إلى الأمام إلى يدك اليمنى. ستجد أنها ستهتز في النهاية للأمام عندما تتغلب القوة الأمامية على الاحتكاك بين راحة يدك. تلك النفضة المفاجئة إلى الأمام هي الزلزال.

يشرح العلماء الزلازل باستخدام ما يعرف بنظرية الارتداد المرن.

تتحرك الصفائح السريعة بسرعة تصل إلى 8 بوصات (20 سم) سنويًا، مدفوعة في الغالب بالألواح المحيطية التي تغرق في مناطق الاندساس. وبمرور الوقت، تصبح ملتصقة ببعضها البعض بسبب الاحتكاك عند حدود اللوحة. تؤدي محاولة الحركة إلى تشويه المنطقة الحدودية للوحة بشكل مرن، مثل الزنبرك المحمل. وفي مرحلة ما، تتغلب الطاقة المرنة المتراكمة على الاحتكاك وتهتز اللوحة للأمام، مسببة زلزالًا.

لكن القوى التي تحرك الصفائح لا تتوقف، لذا تبدأ حدود الصفائح في تجميع الطاقة المرنة مرة أخرى، الأمر الذي سيؤدي إلى زلزال آخر – ربما قريبًا أو ربما في المستقبل البعيد.

في المحيطات، تكون حدود الصفائح ضيقة ومحددة بشكل جيد لأن الصخور الموجودة تحتها شديدة الصلابة. ولكن داخل القارات، غالبًا ما تكون حدود الصفائح عبارة عن مناطق واسعة من التضاريس الجبلية المشوهة التي تتقاطع مع العديد من الصدوع. وقد تستمر هذه العيوب لدهور، حتى لو أصبحت حدود الصفائح غير نشطة. ولهذا السبب تحدث الزلازل أحيانًا بعيدًا عن حدود الصفائح.

الزلازل، سريعة وبطيئة

يسمح السلوك الدوري للفوالق لعلماء الزلازل بتقدير مخاطر الزلازل إحصائيًا. إن حدود الصفائح ذات الحركات السريعة، مثل تلك الموجودة على طول حافة المحيط الهادئ، تتراكم الطاقة المرنة بسرعة ولديها القدرة على حدوث زلازل متكررة كبيرة الحجم.

تستغرق أخطاء حدود الصفائح البطيئة الحركة وقتًا أطول للوصول إلى الحالة الحرجة. وعلى طول بعض الصدوع، يمكن أن تمر مئات أو حتى آلاف السنين بين الزلازل الكبيرة. وهذا يتيح الوقت للمدن لتنمو وللناس أن يفقدوا ذاكرة أسلافهم عن الزلازل الماضية.

زلزال المغرب مثال على ذلك. يقع المغرب على الحدود بين الصفيحتين الإفريقية والأوراسية، اللتين تصطدمان ببعضهما البعض ببطء.

إن حزام الجبال الضخم الذي يمتد من أطلس شمال أفريقيا إلى جبال البيرينيه وجبال الألب ومعظم الجبال عبر جنوب أوروبا والشرق الأوسط هو نتاج تصادم الصفائح هذا. ومع ذلك، ونظرًا لأن حركات الصفائح هذه بطيئة بالقرب من المغرب، فإن الزلازل الكبيرة لا تتكرر كثيرًا.

وأفغانستان أكثر عرضة للزلازل. لديها العديد من العيوب الناجمة عن اصطدام الهند بأوراسيا. كانت الصفيحة الهندية، القديمة والمتصلبة، تتجه نحو الحافة الجنوبية لأوراسيا منذ 40 مليون سنة. يمكنك أن ترى دليلاً على هذا الاصطدام البطيء في الطريقة التي تلتف بها سلاسل الجبال والزلازل حول جانبي الهند.

التحضير للواحدة الكبيرة

من الحقائق المهمة حول الزلازل الكارثية أن الزلازل، في معظم الحالات، لا تقتل الناس، بل المباني المتساقطة هي التي تفعل ذلك.

لقد سمع معظم الأميركيين عن صدع سان أندرياس في كاليفورنيا والمخاطر الزلزالية التي تهدد سان فرانسيسكو ولوس أنجلوس. وكان آخر زلزال كبير على طول صدع سان أندرياس قد ضرب لوما بريتا، في منطقة خليج سان فرانسيسكو، في عام 1989. وكانت قوته، 6.9 درجة، مماثلة لزلزال المغرب، ومع ذلك فقد توفي 63 شخصا مقارنة بالآلاف. ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى أن قوانين البناء في هذه المدن الأمريكية المعرضة للزلازل مصممة الآن للحفاظ على الهياكل قائمة عندما تهتز الأرض.

والاستثناءات هي موجات التسونامي، وهي الموجات الضخمة التي تتولد عندما يؤدي الزلزال إلى تحريك قاع البحر، مما يؤدي إلى إزاحة المياه فوقه. كان لكارثة تسونامي التي ضربت اليابان عام 2011 عواقب وخيمة، بغض النظر عن جودة الهندسة في المدن الساحلية.

لسوء الحظ، لا يستطيع علماء الزلازل التنبؤ بدقة بموعد حدوث الزلزال؛ يمكنهم فقط تقدير الخطر.

تم تحديث هذه المقالة، المنشورة في الأصل في 13 سبتمبر 2023، بعد زلزال 7 أكتوبر 2023 في أفغانستان.

تم إعادة نشر هذه المقالة من The Conversation، وهو موقع إخباري غير ربحي مخصص لمشاركة أفكار الخبراء الأكاديميين. تحتوي المحادثة على مجموعة متنوعة من النشرات الإخبارية المجانية الرائعة.

كتب بواسطة: خايمي تورو، جامعة وست فرجينيا.

اقرأ أكثر:

تلقى Jaime Toro تمويلًا من NSF وUSGS وDOE في الماضي.