العوامل الفعالة و المؤشرات المحتملة لحدوث الزلازل

د. ارجوان عبد الجبار رضا
كلية الصيدلة

تعد الزلازل من أكثر الظواهر الطبيعية تدميراً على سطح الكرة الارضية، وقد أسفرت نتائج البحوث العلمية الحديثة عن آمال جديدة للتنبؤ بحدوث الزلازل، للتقليل من آثارها الخطيرة[1].

تقييم مخاطر الزلازل من خلال الأبحاث العلمية
توصلت الأبحاث العلمية اليوم إلى تقدير احتمال وقوع الزلازل وتقييم مخاطرها في أي منطقة من العالم. تعتمد هذه العملية على دراسة ثلاثة عوامل رئيسية:
1- حركة الصفائح المكونة للغلاف الصخري للأرض
تُعد الصفائح التكتونية هي القوة الرئيسية وراء حدوث الزلازل حيث يتكون الغلاف الصخري للأرض من العديد من الصفائح التي تتحرك باستمرار، والتي يمكن ان تتصادم او تنزلق او تتباعد عن بعضها البعض، وتسبب هذه الحركات تراكماً طاقياً داخل الصخور وعندما تبعث هذه الطاقة فجأة يحدث الزلزال. وتبلغ سماكة هذا الغلاف حوالي 100 كم ويتألف من نوعين رئيسيين من المواد:ا لقشرة المحيطية المكونة من السيليكون والمغنيسيوم، والقشرة القارية والتي تتكون من السيلكا والالمنيوم[2,3].
2- التاريخ الزلزالي للمنطقة
تُساعد دراسة الزلازل التي حدثت في منطقة معينة في الماضي على تقييم احتمالية حدوث زلازل أخرى في المستقبل وتعطي هذه الدراسة معلومات حول حجم الزلازل التي حدثت في السابق وتواتر حدوثها والاماكن والمناطق التي وقعت بها.
3- الخصائص الجيولوجية للمنطقة
تلعب الخصائص الجيولوجية للمنطقة دورًا مهمًا في تحديد شدة الزلزال وتشمل نوع الصخور الموجودة بالمنطقة وبنية التربة مع وجود التصدعات والتشققات في الصخور.
4- معدل الفترات التي تفصل بين زلزال وآخر[4,5].

آثار الدمار الناتجة عن الزلزال في قهرمان مرعش جنوب تركيا بتاريخ 6/1/ 2023

انواع الموجات الزلزالية
تُعد التسجيلات الزلزالية أكثر دقة من الطرق الأخرى المستخدمة لدراسة باطن الأرض، مثل
1- دراسة الصخور البركانية حيث تُقدم هذه الصخور معلومات عن التركيب الكيميائي للطبقات العليا من الأرض
2- دراسة الموجات الكهرومغناطيسية التي تُستخدم لدراسة بنية الأرض العميقة
3- إجراء تفجيرات صناعية وهي من الطرق المستخدمة لدراسة باطن الأرض تُستخدم هذه التفجيرات لتوليد موجات زلزالية يمكن تسجيلها بواسطة أجهزة قياس الزلازل
وتختلف هذه الموجات من حيث السرعة والطول والشكل وحسب الطبيعة الصخرية التي تخترقها، ويؤدي الاختلاف في السرع أن يسبق بعضها الآخر[5] .
وتسجل الموجات على جهاز السيزموجراف بنفس الترتيب، بحيث يتحسسها الجهاز على هيئة خطوط متعرجة .

وتتميز الموجات الزلزالية بنوعين رئيسيين من الموجات[6] وهي: 
1- الموجات المرنة : وهما الموجات الأولية والثانوية او موجات الجسم P و S واطلق اسم موجات الجسم لأنها تنتقل عبر طبقات داخلية في الأرض من مصدر الزلزال إلى أبعد نقطة على السطح.
2- الموجات السطحية:
الموجات الزلزالية السطحية هي نوع من الموجات الزلزالية التي تنتشر على طول سطح الأرض. تختلف عن الموجات الزلزالية الجسمية التي تنتشر عبر باطن الأرض والتي تقل سرعتها كلما اقتريت من سطح الارض وتتحرك ببطء اكثر من الموجات الاولية والثانوية لكن ممكن ان تسبب ضرر كبير في سطح الارض . تتحرك هذه الموجات فقط على سطح الأرض وتصل هذه الموجات بعد موجات الجسم.تشمل الموجات السطحية نوعين اساسيين هما موجات ريليه وموجات لوف. و تشبه هذه الموجات حركة الأمواج على سطح الماء، حيث تهتز الأرض عموديًا وأفقيًا في اتجاه عمودي على اتجاه انتشار الموجة وتعتبر موجات ريليه أبطأ من الموجات المرنة وتعتمد سرعة موجات ريليه على ترددها وطول موجتها [4-6].

أنواع وأشكال الموجات الزلزالية
مؤشرات قوة الزلازل[9,10]
مقياس العزم: يُعد هذا المقياس أكثر دقة من مقياس ريختر في قياس الطاقة المنبعثة من الزلزال
مقياس شدة الزلزال: يُقيس هذا المقياس تأثير الزلزال على الأرض، بما في ذلك اهتزازها وتلف المباني

مقياس الكثافة الزلزالية: يُقيس هذا المقياس كثافة الطاقة الزلزالية في منطقة معينة.
مؤشرات التأثير الاقتصادي للزلازل[13]
HAZUS: نموذج
يُستخدم هذا النموذج لتقدير الخسائر الاقتصادية الناجمة عن الزلازل في الولايات المتحدة؟
RMSنموذج
يُستخدم هذا النموذج لتقدير الخسائر الاقتصادية الناجمة عن الزلازل في جميع أنحاء العالم.
مؤشر المخاطر الزلزالية: يقيس هذا المؤشر مخاطر الزلازل على الاقتصاد العالمي.
بالإضافة إلى هذه المؤشرات، هناك العديد من الطرق الأخرى لقياس الزلازل مثل:
1- النمذجة الحاسوبية: تُستخدم النماذج الحاسوبية[12] لمحاكاة الزلازل والتنبؤ بتأثيرها.
2- الذكاء الاصطناعي: يُستخدم الذكاء الاصطناعي لتحليل البيانات الزلزالية وتحديد الأنماط التي يمكن أن تساعد في التنبؤ بالزلازل والوقاية منها.
3- نظم المعلومات الجغرافية: تُستخدم أنظمة المعلومات الجغرافية لإنشاء خرائط تُظهر مخاطر الزلازل في مناطق مختلفة.
سلوك الحيوانات قبل وقوع الزلازل
تشير دراسة أجراها باحثون أمريكيون إلى أن سلوك الحيوانات غير الطبيعي قبل وقوع الزلازل، ويمكن تفسيره من خلال الفرق بين نوعين من الموجات الزلزالية[7] .
الموجات الأولية: والتي هي اصغر من الموجات الثانوية وتنتقل بسرعة من مركز الزلزال و, تشعر بها الحيوانات لكن لا يشعر بها معظم البشر .
الموجات الثانوية: وهي اكبر من الموجات الاولية, تهز الارض بحركة متدحرجة ويشعر بها معظم البشر .وتوصلت الدراسة الى ان الحيوانات تشعر بالموجات الاولية قبل ثواني معدودة من وصول الموجات الثانوية وهذا هو السبب في ان الحيوانات قد تبدا بالتصرف بشكل غير طبيعي قبل حدوث الزلزال[8].
دراسة اخرى اجراها باحث ايطالي [11] وتدعى دراسة ويكيلسكي حيث قام الباحث وشركاؤه بوضع حساسات الكترونية على مجموعة من الحيوانات في مزرعة ايطالية لمراقبة نشاطها وكانت نتائج تلك الدراسة انه لوحظ زيادة نشاط تلك الحيوانات بشكل ملحوظ وهذا قد يكون مؤشرا مبكرا على وقوع الزلازل ويمكن ان يساعد هذا في تحسين انظمة الانذار المبكر للزلازل وانقاذ الارواح والممتلكات العامة والخاصة . لكن لاتزال هذه الدراسات تحتاج لمزيد من البحث والتقصي لفهم كيفية توقع الحيوانات للزلازل بشكل اوضح. أما الأمثلة على السلوك غير الطبيعي للحيوانات قبل حدوث الزلازل فتتمثل بالآتي :
1- الحيوانات الأليفة: قد تصبح الكلاب والقطط مضطربة أو تنبح أو تصرخ بشكل ملفت للنظر .
2- الماشية: قد تصبح الأبقار والأغنام والخنازير قلقة أو ترفض تناول الطعام.
3- الطيور: قد تغادر الطيور أعشاشها أو تطير بشكل عشوائي.
4- الحيوانات البرية: قد تخرج الحيوانات البرية من مخابئها أو تتصرف بشكل عدواني. إذا لوحظ أيًا من هذه السلوكيات، فمن المهم إبلاغ السلطات المحلية.
الرابط ادناه دراسة الباحث الايطالي ويكيلسكي حول سلوكيات الحيوانات في التنبؤ المبكر لوقوع حدث زلزالي .

وبالاستناد على ما تقدم يمكن التوصل إلى جملة نتائج، هي كالآتي::
1- الزلازل هي حركة مفاجئة للصفائح التكتونية في قشرة الأرض. تتحرك هذه الصفائح باستمرار، ولكن عندما تصطدم ببعضها البعض تولد طاقة كبيرة كامنة وعندما تطلق هذه الطاقة، فإنها تتسبب في حدوث الزلازل
2- تختلف الزلازل في شدتها ومدة استمرارها. وتُقاس شدة الزلزال بمقياس ريختر الذي يتراوح من 1 إلى 9. كل نقطة على مقياس ريختر تُعادل عشرة أضعاف القوة السابقة.
3- يمكن أن تسبب الزلازل أضرارًا واسعة النطاق، بما في ذلك انهيار المباني والبنية التحتية، والتسبب في الحرائق والفيضانات. يمكن أن تؤدي الزلازل أيضًا إلى وقوع إصابات ووفيات.
4- لا يمكن التنبؤ بالزلازل، ولكن يمكن اتخاذ تدابير للوقاية منها وتقليل آثارها. وتشمل هذه التدابير بناء المباني بطريقة مقاومة للزلازل، وتوفير ملاجئ آمنة للناس عند حدوث زلزال.
وفيما يتعلق ببلدنا فالعراق بلد يقع في منطقة زلزالية نشطة. وقعت في العراق العديد من الزلازل المدمرة، بما في ذلك زلزال عام 1957 الذي قتل أكثر من 12 ألف شخص و المناطق الأكثر عرضة للزلازل في العراق هي المناطق الجبلية في شمال وشرق البلاد. وتوجد في العراق العديد من المراكز البحثية التي تدرس الزلازل وتعمل على تطوير تدابير للوقاية منها.
بعض النصائح للاستعداد للزلازل في العراق:
1- توفير ملجا آمن عند حدوث الزلزال.
2- الالتزام بالتعليمات المعلنة حول كيفية التصرف عند حدوث الهزة الأرضية عندما تكون في أماكن عامة أو في الشارع والابتعاد قدر الامكان من التواجد المزدحم داخل المباني واللجوء لمكان آمن.
3- تخزين امدادات الطوارئ لمدة 3 ايام على الأقل.
إذا كنت تعيش في منطقة معرضة للزلازل، فمن المهم أن تكون على دراية بالمخاطر المحتملة واتخاذ التدابير اللازمة للاستعداد.
References
1- Stein, Seth, and Michael Wysession. An introduction to seismology, earthquakes, and earth structure. John Wiley & Sons, 2009.
2- Abdulnaby, Wathiq, et al. “Seismotectonics of the Bitlis–Zagros fold and thrust belt in northern Iraq and surrounding regions from moment tensor analysis.” Pure and applied geophysics 171 (2014): 1237-1250.
3- Cao, Xuelai, and Lijun Chang. “Variations of shear-wave splitting parameters in the source region of the 2023 Türkiye doublet earthquakes.” Earthquake Science 37.2 (2023): 174-187.
4- Kahle, Hans‐Gert, et al. “GPS‐derived strain rate field within the boundary zones of the Eurasian, African, and Arabian Plates.” Journal of Geophysical Research: Solid Earth 105.B10 (2000): 23353-23370.
5- Okuwaki, Ryo, et al. “Multi‐Scale Rupture Growth With Alternating Directions in a Complex Fault Network During the 2023 South‐Eastern Türkiye and Syria Earthquake Doublet.” Geophysical Research Letters 50.12 (2023): e2023GL103480.
6- Cao, Bonan, and Zengxi Ge. “Cascading Multi-Segment Rupture Process of the 2023 Turkish Earthquake Doublet on a Complex Fault System Revealed by Tele-Seismic P-Wave Back-Projection Method.” Available at SSRN 4503697 (2023).
7- Buskirk, Ruth E., Cliff Frohlich, and Gary V. Latham. “Unusual animal behavior before earthquakes: A review of possible sensory mechanisms.” Reviews of geophysics 19.2 (1981): 247-270.
8- Fidani, Cristiano. “Biological anomalies around the 2009 L’Aquila earthquake.” Animals 3.3 (2013): 693-721.
9- Taymaz, Tuncay, Haluk Eyidog̃an, and James Jackson. “Source parameters of large earthquakes in the East Anatolian Fault Zone (Turkey).” Geophysical Journal International 106.3 (1991): 537-550.
10- Rost, Sebastian, and Christine Thomas. “Array seismology: Methods and applications.” Reviews of geophysics 40.3 (2002): 2-1.
11-Wikelski, Martin, et al. “Potential short‐term earthquake forecasting by farm animal monitoring.” Ethology 126.9 (2020): 931-941.
12-Jiao, Pengcheng, and Amir H. Alavi. “Artificial intelligence in seismology: advent, performance and future trends.” Geoscience Frontiers 11.3 (2020): 739-744.
13- Remo, Jonathan WF, and Nicholas Pinter. “Hazus-MH earthquake modeling in the central USA.” Natural hazards 63 (2012): 1055-1081.