علم الزلازل والبراكين

من طرف **ياسر احمد** الخميس أكتوبر 28, 2010 1:23 pm

علم الزلازل والبراكين
مدخل مختصر عن علم الزلازل .
اعتقد القدماء أن الزلازل تنتج عن أسباب أسطورية مختلفة، فبعض الشعوب تخيلت أن هناك أنواعاً من الحيوانات تحمل الأرض و تبقيها ثابتة في موقعها و أن الأرض تتعرض للاهتزاز عندما تقوم هذه الحيوانات بالتحرك من مكانها، فاليابانيون صوروا هذه الحيوانات على شكل عنكبوت و الإيرانيون على شكل سرطان و المنغوليون على شكل ضفدع، أم العرب فقد اعتقدوا أن الأرض محمولة على قرن ثور و عندما يتعب هذا الثور من حملها يقوم بنقل حمله (الأرض) إلى القرن الآخر فتحدث الزلازل بسبب ذلك، و قد اعتقد فيثاغورث أن الزلازل تنتج عن الحروب بين الموتى.
و ربما يعود التفسير العلمي الأول لأسباب الزلازل إلى العلامة و الفيلسوف ابن سينا حيث عرف الزلزلة بأنها:
"حركة تعرض لجزء من أجزاء الأرض بسبب ما تحته، و لا محالة أن ذلك السبب يعرض له أن يتحرك ثم يحرك ما فوقه، و الجسم الذي يمكن أن يتحرك تحت الأرض و يحرك الأرض إما بخاري دخاني قوي الاندفاع كالرياح و إما جسم مائي سيال و إما جسم هوائي و إما جسم ناري و إما جسم أرضي"
بناءً على نظرية الارتداد المرن Elastic Rebound Theory التي وضعها هاري فلدينغ ريد يمكننا تعريف الزلزال على أنه:
"تكسر و تفلق مفاجئ لكتل و أحجام هائلة في الطبقات الصخرية الأرضية بسبب إجهادها إلى حدود تفوق قابلية تحملها للقوى التكتونية المسلطة عليها داخل الغلاف الصخري؛ حيث تتحرر إثر ذلك طاقة حركية ضخمة جداً تنطلق معظمها على شكل اهتزازات تنتقل بسرعات مختلفة في باطن الأرض و على سطحها؛ مسببة بذلك الكوارث و الدمار للبيئة و الإنسان"
أسباب حدوث الزلازل
تحصل الزلازل إما بسبب الحركة التكتونية للأرض (Tectonic Motion) وهو التشقق أو الحركة الفجائية خلال صدع موجود لصفيحة من صفائح القارات أو خلال تفرعاتها

، أو بسبب حالات بركانية (Volcanic Reasons) أي بسبب حصول بركان فإن قوة اندفاع الكتل البركانية وهيجانات الطبقات التحتية تؤدي إلى حصول ارتجاجات واهتزازات أرضية ، وقد أضيف إليها حديثا الهزات الحاصلة بسبب التفجيرات النووية التي يقوم بها الإنسان تحت سطح الأرض . وقد وضعت نظريات عديدة للزلازل منها نظرية الرجعة المرنة (Elastic Rebound Theory) والتي تفترض حصول انفراج مفاجىء لانفعالات متراكمة (Sudden Release of Accumulated Strains) تحصل خلال القشرة الصخرية لشق أو صدع خلال مناطق الضعف (Area of Weakness) وتطلق هذه النظرية تسمية بؤرة الزلزال أو مركز الزلزال (Hypocentre or Focus) الموجود في عمق معين يطلق عليه العمق البؤري أو (Focal Depth) ، وأما النقطة المقابلة لهذا المركز على سطح الأرض فتسمى (Epicentre) ، أما بعد البؤرة عن منطقة وضع المقياس الخاص بقياس قوة الهزة فيسمى (Epicentral Distance) أو المسافة المركزية الأرضية . وتقسم طبيعة الحركات والهزات الطبيعية إلى :
1. أولية (Primary) وهي بسبب عملية تسبق الهزة بقليل وتسمى (Causative Process) .
2. ثانوية (Secondary) تحدث بسبب الهزات الأرضية الناتجة من سريان الموجات الزلزالية خلال الأرض لمختلف الاتجاهات ، وتقسم بدوها إلى :
أ – انزلاق الأرض (Land Slides) وتحصل فيها انزلاق التربة وانضمامها (Soil Consolidation and Liquefaction) .
ب - التأثيرات الحركية الذاتية (Dynamic Inertial Effects) ... أما بالنسبة لأنواع الموجات المتنقلة أثناء الزلزال فهي :
1. الموجات الطولية (Longitudinal Waves) وهي موجات سريعة الحدوث والزوال وغير مهمة ويرمز لها (P. Waves) أو موجات (P) .
2. الموجات القصية المستعرضة (Transverse Shear Waves) ويرمز لها (S. Waves) أو موجات (S) .
3. موجات ريلاي (Religh Waves) ويرمز لها (R. Waves) أو موجات (R) .
4. موجات لوف (Love Waves) ويرمز لها (Q. Waves) أو موجات (Q) .
تقاس الزلازل أما بشدتها (Intensity) أو قيمتها (Magnitude) ، أما قيمتها فهي مقياس للطاقة المتحررة (Released Energy) والمنطلقة بشكل موجات حركية زلزالية وتحسب عن طريق حساب التشوهات الذبذبية الحاصلة للأرض (Amplitudes of Ground Motion) ولمسات محددة عن مركز الهزة أو البؤرة ، وهي كما أشرنا تسمى بالمسافات المركزية الأرضية . ويعتبر مقياس ريختر (Richter Scale) واحد من أهم الطرق لقياس قيمة الزلازل ، وهو مقياس يعتمد على التشوهات الذبذبية للراسم المرتبط بعتلة تتحرك مع تحرك الأرض وترسم على خرائط خاصة (Trace) بشكل نموذجي تسمى (Seismograph) توضع على بعد 100 كلم من المركز الأرضي السابق الذكر وتحسب حسب المعادلة (M 1, 5 + 11,4 = Log E) ، حيث أن (E) هو الطاقة المتحررة مقاسة ب (غم / سم-1) أو ما يعرف بال (أرج "Ergs") ، أما (M) فهو قيمة مقياس ريختر ، والرمز (Log) يعني اللوغاريتم الرياضي . أن أعلى زلزال رصد حتى الآن كانت له قيمة مقدارها (9, درجة بينما يقسم مقياس ريختر إلى 9 درجات .
أما بالنسبة إلى الشدة فهي تصف مقدار الخراب والتدمير الحاصل بسبب الزلزال وتضع لذلك درجات تقيس على أساسها شدة الزلزال في مكان معين . والمقياس المستخدم لذلك هو مقياس مارسيلي المطور (Modified Mercalli MM Scale) وهو مكون من 12 درجة أو تقسيمة للشدة ((تجدون تفصيله بالجدول أدناه)) . إن مقدار الشدة تقاس حسب المعادلة (I = 3 log a + 1,5) حيث أن (I) هو الشدة ، و (a) هي تعجيل الهزة ويقاس بالمسافة على مربع الزمن (سم / ثانية2) (cm/sec2) . إن واحد من أكبر الزلازل المسجلة لحد الآن هو زلزال ايلسنترو الذي حصل بولاية كاليفورنيا في الولايات المتحدة (Elcentro California USA) بتاريخ الخامس عشر من أيار 1940م . وقد حصلت عدة زلازل مختلفة الشدة والأماكن لن نطيل عليكم بذكرها . وتوجد مناطق رصد وخرائط زلزالية توزع العالم إلى مناطق مختلفة حسب قوة وشدة زلازلها حيث أن لكل بلد وكل منطقة خرائط زلزالية خاصة به .
لا تحصل زلازل في منطقة الحجاز ووسط وجنوب العراق لكون المنطقة تطفو على أفضل ارتفاع حراري تحتها ، فالحرارة الداخلية لا تسمح لحصول الزلزال ، كما وإن سطح المنطقة يعتبر جيولوجياً رملياً وطموياً وليس صخرياً وهذا يشكل ما يسمى بالمخد للاجهادات الاهتزازية فيمنع حصول الزلزال وهذا هو حمى الله لبيته العتيق (2)
الزلازل والبراكين رؤية إيمانية
سورة الزلزلة واحدة من أكثر سور القرآن الكريم تأثيرا في القلوب الواعية منها والغافلة، ومن أشدها تحذيرا وتنبيها للنفس البشرية بما تسوقه من صور لمشهد عظيم من مشاهد يوم القيامة التي تتنوع وتتعدد.... مبشرة الأتقياء بنعيم مقيم محذرة الأشقياء من عذاب أليم. مؤكدة أن عمل الخير أو الشر مهما تضاءل سيجزى به الإنسان وأن الحساب والوزن والجزاء لن يترك صغيرة ولا كبيـرة إلا ويحصيـها ( فمن يعمل مثقال ذرة خيرا يره ومن يعمل مثقال ذرة شرا يره ).
تبدأ السورة بربط ظاهرتين عرفهما الناس في حياتهم الدنيا، واعتبروهما من الكوارث الطبيعية... الزلازل والبراكين؛ نظرا لما تحدثانه من هلاك ودمار وما تبثانه من هلع وذعر. وواضح من السياق أن ما سيحدث يوم القيامة سيكون أكثرا هولا وأشد وقعا وأنه لا وجه لتشبيه ما سيحدث في ذلك اليوم بما ألفه الناس أو عرفوه في دنياهم، ومن المثير للتأمل والتدبر أن أول آيتين في السورة قد أوردتا إشارتين علميتين في غاية الأهمية، لم يتوصل العلم إليهما بشكل قطعي إلا في منتصف هذا القرن وبعد تجميع كم هائل من القياسات والبيانات من كافة أنحاء العالم، استخدم في الحصول عليه أدق الأجهزة العلمية وأكثرها حساسية، وما كان يمكن لبشر في زمن محمد عليه الصلاة والسلام أن يصل إلي أي منها.
الإشارة العلمية الأولى: هي الربط بين ظاهرتي الزلازل والبراكين.
الإشارة العلمية الثانية: هي أن مكونات جوف الأرض أثقل من مكوناتها السطحية.

بالنسبة للإشارة الأولى فكلنا سمع في السنوات الحديثة عن ما يسمى بشبكات الرصد الزلزالي المنتشرة في كل بقاع العالم، وكلنا يقرأ بين الحين والآخر أن مرصد حلوان في مصر ومرصد كذا في فرنسا وكذا في أمريكا وكذا، في اليابان قد سجل الزلزال الذي وقع في منطقة كذا والتي قد تبعد آلاف الأميال عن تلك المراصد، وأنه قد تم بفضل تعاون هذه المراصد تحديد بؤرة الزلزال وشدته بدقة كبيرة، كما وأننا جميعا نسمع بين حين وآخر عن حدوث انفجار أو نشاط بركاني في منطقة كذا من العالم، وربما شاهد بعضنا ما تعرضه أجهزة التلفاز عن هذه الأنشطة البركانية ورأى الحمم أو سحب الرماد البركاني تخرج من فوهات البراكين أو من تشققات الأرض، وما تحدثه من دمار وهلع وذعر فدعا الله أن يقيه شر هذا البلاء، وحمده لكونه يعيش بعيدا عن مثل تلك المناطق، ولكن الذي لا يعرفه الكثيرون هو أن هناك فئة ليست بالقليلة من العلماء المتخصصين تعكف على هذه الأحداث والبيانات لتوقعها على خرائط أساس ( أي خالية من أي بيانات ) للكرة الأرضية، فهذه مجموعة توقع بؤر الزلازل التي تزيد شدتها على والتي حدثت خلال المائتي عام الماضية على خريطة تسمى خريطة مواقع الزلازل الحديثة وهذه مجموعة أخرى توقع أماكن الأنشطة البركانية الحديثة خلال نفس الفترة الزمنية على خريطة أساس مماثلة وتسمى خريطة النشاط البركاني الحديث أظهرت خريطة المجموعة الأولي أن توزيع بؤر الزلازل على مستوي الكرة الأرضية ليس عشوائيا بل إنه يتبع نمطا معينا، وأن هناك مناطق تخلو تماما من تلك البؤر مثل الصحراء الكبرى بينما هناك أخرى تتركز فيها هذه البؤر مثل اليابان وإندونيسيا والساحل الغربي لأمريكا الجنوبية والتي أطلق عليها مجازا أحزمة الزلازل، وأظهرت خريطة المجموعة الثانية أن توزيع الأنشطة البركانية ليس عشوائيا أيضا بل يتبع نمطا معينا، وأن هناك مناطق تخلو تماما من النشاط البركاني مثل الصحراء الكبرى وأخرى تكثر فيها هذه الأنشطة مثل اليابان وإندونيسيا والساحل الغربي لأمريكا اللاتينية وأطلق عليها حزام النار، تظهر أي مقارنة بين تلك الخرائط أن هناك تطابقا كاملا بين المناطق التي تحدث فيها الزلازل (أحزمة الزلازل) وتلك التي تكثر فيها الأنشطة البركانية (أحزمة النار) مما يؤكد وجود علاقة وثيقة لا يشوبها أي شك بين الزلزلة والانفجارات البركانية.
والسؤال هو: لو لم يكن هذا القرآن وحيا من العليم الحكيم فكيف تأتىَّ لمحمد أن يربط بين هاتين الظاهرتين بالذات ليصور منهما مشهدا من مشاهد يوم القيامة ؟ ولماذا لم يربط الزلازل مثلا بالصواعق أو الأعاصير أو يربط البرق والرعد بالبراكين ؟ وكيف أمكن لمحمد دون أي قياسات أو اتصالات أو رصد وقبل أن تكتشف مناطق كثيرة من العالم أن يربط بين الظاهرتين بهذا الربط الجازم الواضح المبسط ؟ (إن هو إلا وحي يوحي ) ولعل في هذه الإشارة العلمية وما بها من إعجاز مجالا ليراجع أي منكر لرسالة محمد موقفه وليزداد كل مؤمن بها إيمانا وتصديقا.

أما بالنسبة للإشارة العلمية الثانية والتي وردت في الآية الثانية من سورة الزلزلة (وأخرجت الأرض أثقالها) فهي تفيد أن مكونات الأرض في جوفها أثقل من مكوناتها عند سطحها. والسؤال هو: ما نصيب هذه المعلومة من الصحة ومتى وكيف أمكن للعالم أن يعرفها ؟ أما أن هذه المعلومة صحيحة فهذا أمر مؤكد لا يختلف عليه اثنان من علماء الأرض الآن بل إنه أمكن تحديد كثافة تلك المكونات فمتوسط الثقل النوعي لمواد الأرض السطحية هو حوالي 2.5 وتزيد هذه القيمة تدريجيا لتصل إلي حوالي 3.5 في الوشاح على عمق يبدأ من حوالي 60 كم إلى حوالي 2900 كم ثم يصل الثقل النوعي إلى حوالي 12 في لب الأرض الذي يمتد لمسافة 3000 كم أخرى حتى مركز الأرض.
أما متى عرف العلماء هذه الحقائق ؟ فالمعلومات كلها تؤكد أن ذلك تم كله في القرن الحالي بعد أن أمكن قياس سرعة انتقال الموجات الزلزالية في جوف الأرض وتحديد النطاقات التي تتغير عندها هذه السرعات، ثم تحديد تركيب هذه النطاقات من المضاهاة التجريبية لسرعة انتقال أنواع الموجات في المواد المختلفة، كما ساعدت دراسة النيازك الحديدية التي تتساقط على الأرض والتي يعتقد أنها مماثلة لمكونات الأرض الداخلية أيضا في الوصول إلي تصور عن التركيب الداخلي للأرض والصور التي يمكن أن تتواجد عليها المادة هناك كما أمكن الاستفادة أيضا من قوانين الجاذبية في حساب متوسط كثافة الأرض حوالي 5.5م/سم والذي أعطى مصداقية لكل هذه التقديرات.
والآن نعود فنسأل لو لم يكن وحيا فكيف كان لمحمد أن يعرف هذا التدرج في ارتفاع كثافة مكونات الأرض وأنه عندما تحدث الزلزلة الكبرى ستلقي الأرض بأثقالها مما هو في أعماق أعماقها، ثم نوجه الانتباه إلي هذا التوافق الرائع مع ما ذكره الحق في موضع آخر من كتابه الكريم (الله الذي جعل لكم الأرض قرارا) سورة غافر 64. فقد جعلها بهذا التوزيع الداخلي للأثقال والجاذبية ملائمة تماما للحياة والاستقرار عليها سواء من البشر أو الحيوان أو النبات، فإذا أراد الله أن ينهي هذه الحياة بكافة صورها فما على الأرض إلا أن تتخلى عن مسئوليتها وتلقي ما بداخلها تصديقا لقوله تعالي (وإذا الأرض مدت وألقت ما فيها وتخلت) سورة الانشقاق 3-4. وبهذا تنتهي الحياة على الأرض... الزلزال الأعظم يحدث فتتشقق الأرض ويندفع ما بداخلها وتلقي بأثقالها فتميد وتضرب (لمن الملك اليوم لله الواحد القهار).