آثار الزلازل وعلم الزلازل والتفجيرات النووية

ملئ الخزان من أهم أنشطة الزلازل:

من بين الأنشطة المختلفة المسببة للزلازل يعتبر ملء الخزانات الكبيرة من بين أهم الأنشطة، وتم توثيق أكثر من 20 حالة مهمة زادت فيها الزلزالية المحلية بعد حجز المياه خلف السدود العالية، وفي كثير من الأحيان لا يمكن إثبات السببية؛ لأنه لا توجد بيانات للسماح بمقارنة حدوث الزلزال قبل وبعد ملء الخزان، وتكون تأثيرات تحريض الخزانات أكثر وضوحاً بالنسبة للخزانات التي يتجاوز عمقها 100 متر (330 قدم) و1 كيلو متر مكعب (0.24 ميل مكعب) في الحجم.

من المحتمل جداً حدوث مثل هذه الروابط في ثلاثة مواقع هي سد هوفر في الولايات المتحدة وسد أسوان العالي في مصر وسد كاريبا على الحدود بين زيمبابوي وزامبيا، ويفترض التفسير الأكثر قبولاً لحدوث الزلازل في مثل هذه الحالات أن الصخور القريبة من الخزان متوترة بالفعل من القوى التكتونية الإقليمية إلى نقطة تكون فيها الصدوع القريبة جاهزة للانزلاق تقريباً.

يضيف الماء في الخزان اضطراباً في الضغط يؤدي إلى تمزق الصدع، وربما يتم تعزيز تأثير الضغط من خلال حقيقة أن الصخور على طول الصدع لديها قوة أقل بسبب زيادة ضغط مسام الماء، على الرغم من هذه العوامل فإن ملء معظم الخزانات الكبيرة لم ينتج عنه زلازل كبيرة بما يكفي لتكون خطرة.

تم إنشاء آليات المصدر الزلزالي المحددة المرتبطة باستقراء المكمن في حالات قليلة، وبالنسبة للصدمة الرئيسية في سد (Koyna) وخزانه في الهند (1967) فإن الأدلة تفضل حركة خطأ الانزلاق، وفي كل من سد كريماستا في اليونان (1965) وسد كاريبا في زيمبابوي في زامبيا (1961) كانت آلية التوليد من الانزلاق على الأعطال العادية.

على النقيض من ذلك تم تحديد آليات الدفع لمصادر الزلازل في البحيرة خلف سد نوريك في طاجيكستان، وقع أكثر من 1800 زلزال خلال السنوات التسع الأولى بعد حجز المياه في هذا الخزان الذي يبلغ عمقه 317 متراً في عام 1972 وهو معدل يصل إلى أربعة أضعاف متوسط ​​عدد الصدمات في المنطقة قبل ملئه.

ما المقصود بعلم الزلازل والتفجيرات النووية؟

في عام 1958 اجتمع ممثلون من عدة دول بما في ذلك الولايات المتحدة والاتحاد السوفيتي لمناقشة الأساس التقني لمعاهدة حظر التجارب النووية، ومن بين الأمور التي تم بحثها هي جدوى تطوير وسائل فعالة لكشف التفجيرات النووية تحت الأرض وتمييزها زلزالياً عن الزلازل، بعد ذلك المؤتمر تم توجيه الكثير من الأبحاث الخاصة إلى علم الزلازل، مما أدى إلى تقدم كبير في الكشف عن الإشارات الزلزالية وتحليلها.

تضمنت الأعمال الزلزالية الحديثة بشأن التحقق من المعاهدة استخدام أجهزة قياس الزلازل عالية الدقة في شبكة عالمية وتقدير ناتج الانفجارات ودراسة توهين الموجات في الأرض وتحديد ميزات اتساع الموجة وأطياف التردد وتطبيق الصفائح الزلزالية، أظهرت نتائج مثل هذه الأبحاث أن الانفجارات النووية تحت الأرض مقارنة بالزلازل الطبيعية تولد عادة موجات زلزالية عبر جسم الأرض أكبر بكثير من الموجات السطحية.

يشير هذا الاختلاف الدليلي جنباً إلى جنب مع الأنواع الأخرى من الأدلة الزلزالية إلى أن شبكة المراقبة الدولية المكونة من 270 محطة لرصد الزلازل يمكنها اكتشاف، وتحديد موقع جميع الأحداث الزلزالية في جميع أنحاء العالم بحجم 4 وما فوق (بما يتوافق مع إنتاج متفجر يبلغ حوالي 100 طن من مادة تي إن تي).

آثار الزلازل الأرضية:

للزلازل تأثيرات متنوعة بما في ذلك التغيرات في السمات الجيولوجية والأضرار التي لحقت الهياكل من صنع الإنسان والتأثير على حياة الإنسان والحيوان، تحدث معظم هذه التأثيرات على الأرض الصلبة، ولكن نظراً لأن معظم بؤر الزلازل تقع بالفعل تحت قاع المحيط فغالباً ما تُلاحظ تأثيرات شديدة على طول هوامش المحيطات، وفيما يلي ذكر لأهم آثار الزلازل:

1. الظواهر السطحية: غالبًا ما تسبب الزلازل تغيرات جيومرفولوجية مثيرة بما في ذلك حركات الأرض (إما عمودية أو أفقية) على طول آثار الصدع الجيولوجي وارتفاع وانخفاض وإمالة سطح الأرض والتغيرات في تدفق المياه الجوفية وتسييل التربة الرملية وانهيارات أرضية والتدفقات الطينية، تساعد القياسات الجيوديسية في التحقيق في التغيرات الطبوغرافية، والتي يتم إجراؤها بشكل منهجي في عدد من البلدان المتضررة بشدة من الزلازل.

يمكن للزلازل أن تلحق أضراراً جسيمة بالمباني والجسور وخطوط الأنابيب والسكك الحديدية والجسور وغيرها من الهياكل، ويرتبط نوع ومدى الضرر الذي يحدث بقوة حركات الأرض وسلوك تربة الأساس في المنطقة الأكثر تضرراً والتي تسمى منطقة (meizoseismal) وعادة ما تكون تأثيرات الزلزال الشديد معقدة وتعتمد على تضاريس وطبيعة المواد السطحية.

وغالباً ما تكون أكثر شدة على الطمي الرخو والرواسب غير المتماسكة مقارنة بالصخور الصلبة، وعلى مسافات تزيد عن 100 كيلو متر (60 ميلاً) من المصدر فإن الضرر الرئيسي ناتج عن الموجات الزلزالية التي تنتقل على طول السطح، وفي المناجم غالباً ما يكون هناك ضرر ضئيل تحت أعماق بضع مئات من الأمتار على الرغم من تأثر سطح الأرض مباشرة فوقها بشكل كبير.

وكثيراً ما ترتبط الزلازل بتقارير الأصوات والأضواء المميزة، والأصوات منخفضة بشكل عام وتشبه ضجيج قطار تحت الأرض يمر عبر محطة، إن حدوث مثل هذه الأصوات يتوافق مع مرور الموجات الزلزالية عالية التردد عبر الأرض، ومن حين لآخر تم الإبلاغ عن ومضات مضيئة وشرائط وكرات ساطعة في سماء الليل أثناء الزلازل، تُعزى هذه الأضواء إلى الحث الكهربائي في الهواء على طول مصدر الزلزال.

2. موجات البحر الزلزالية: بعد زلازل معينة تكتسح موجات مائية طويلة الموجة في المحيطات أو البحار الشواطئ، يُطلق عليها بشكل أكثر دقة موجات البحر الزلزالية أو تسونامي (تسونامي هي كلمة يابانية تعني موجة الميناء) ويشار إليها عادةً باسم موجات المد والجزر، على الرغم من أن عوامل الجذب في القمر والشمس لا تلعب أي دور في تكوينها، وتصل أحياناً إلى الشاطئ إلى ارتفاعات كبيرة أي إلى عشرات الأمتار فوق مستوى المد والجزر وقد تكون مدمرة للغاية.

السبب المباشر المعتاد لكارثة تسونامي هو النزوح المفاجئ في قاع البحر بشكل كافٍ للتسبب في الارتفاع أو الانخفاض المفاجئ لجسم كبير من المياه، وقد يكون هذا التشوه هو مصدر خطأ الزلزال أو قد يكون انهيار أرضي تحت سطح البحر ناجم عن الزلزال، إن الثورات البركانية الكبيرة على طول الشواطئ مثل ثيرا (1580 قبل الميلاد) وكراكاتوا (1883 م) أنتجت أيضاً موجات تسونامي ملحوظة.

حدث تسونامي الأكثر تدميراً على الإطلاق في 26 ديسمبر 2004 بعد أن تسبب زلزال في تشريد قاع البحر قبالة سواحل سومطرة بإندونيسيا، لقي أكثر من 200 ألف شخص مصرعهم في سلسلة من الأمواج التي غمرت السواحل من إندونيسيا إلى سريلانكا بل وانجرفت إلى الشاطئ في القرن الأفريقي.

بعد الاضطراب الأولي لسطح البحر انتشرت موجات المياه في جميع الاتجاهات، ويتم الحصول على سرعة تنقلهم في المياه العميقة من خلال الصيغة (الجذر التربيعي لـ √gh)، حيث (h) هو عمق البحر و(g) هو تسارع الجاذبية، قد تكون هذه السرعة كبيرة أي قد تكون 100 متر في الثانية (225 ميل في الساعة) عندما تكون h تساوي 1000 متر (3300 قدم).

ومع ذلك فإن السعة (أي ارتفاع الاضطراب) على سطح الماء لا تتجاوز بضعة أمتار في المياه العميقة، وقد يكون الطول الموجي الرئيسي في حدود مئات الكيلو مترات، وفي المقابل قد تكون فترة الموجة الرئيسية (أي الفترة الزمنية بين وصول القمم المتتالية) في حدود عشرات الدقائق، وبسبب هذه الميزات لا تلاحظ موجات تسونامي من قبل السفن البعيدة في البحر.

عندما تقترب تسونامي من المياه الضحلة يزداد اتساع الموجة، وقد تصل الأمواج أحياناً إلى ارتفاع يتراوح من 20 إلى 30 متر فوق متوسط ​​مستوى سطح البحر في الموانئ والمداخل على شكل حرف (U أو V)، كما أنها تسبب بشكل مميز قدراً كبيراً من الضرر في الأرض المنخفضة حول هذه المداخل، وفي كثير من الأحيان تكون مقدمة الموجة في المدخل عمودية تقريباً، كما هو الحال في تجويف المد والجزر وقد تكون سرعة الاندفاع في حدود 10 أمتار في الثانية.

في بعض الحالات هناك عدة موجات كبيرة مفصولة بفواصل زمنية من عدة دقائق أو أكثر، وغالباً ما يسبق أول هذه الموجات ركود غير عادي للمياه من الشاطئ والذي قد يبدأ قبل عدة دقائق أو حتى نصف ساعة، حيث تم إنشاء المنظمات ولا سيما في اليابان وسيبيريا وألاسكا وهاواي لتقديم تحذيرات من تسونامي، إن التطور الرئيسي هو نظام التحذير من موجات البحر الزلزالية وهو نظام مدعوم دولياً مصمم لتقليل الخسائر في الأرواح في المحيط الهادئ، يتمركز في هونولولو ويصدر تنبيهات بناءً على تقارير عن الزلازل من محطات قياس الزلازل حول المحيط الهادئ.

3. حركة المياه في الخلجان أو البحيرات: (Seiches) هي عبارة عن حركات إيقاعية للمياه في الخلجان أو البحيرات غير الساحلية تقريباً، والتي تحدث أحياناً بسبب الزلازل وأمواج تسونامي، وقد تستمر التذبذبات من هذا النوع لساعات أو حتى ليوم أو يومين.

تسبب زلزال لشبونة العظيم في عام 1755 في حدوث تذبذبات ملحوظة في مياه القنوات والبحيرات في مناطق بعيدة مثل اسكتلندا والسويد، بدأت موجة (Seiche) في البحيرات في تكساس في جنوب غرب الولايات المتحدة بين 30 أو 40 دقيقة بعد زلزال ألاسكا عام 1964 الناتج عن موجات السطح الزلزالية التي تمر عبر المنطقة.