أهم الدراسات الزلزالية القديمة لسطح الأرض وهيكلها

كيف تم التنبؤ بالزلازل والسيطرة عليها خلال دراسة الأرض قديماً؟

لا يوجد حدث طبيعي مدمر على مساحة كبيرة جداً في وقت قصير جداً مثل الزلزال، أي أنه على مر القرون كانت الزلازل مسؤولة ليس فقط عن ملايين الوفيات، ولكن أيضاً عن أضرار جسيمة للممتلكات والمناظر الطبيعية، وإذا كان من الممكن التنبؤ بزلازل كبيرة فسيكون من الممكن إخلاء المراكز السكانية واتخاذ تدابير أخرى يمكن أن تقلل من الخسائر في الأرواح، وربما تقلل الأضرار التي تلحق بالممتلكات أيضاً؛ لهذا السبب أصبح التنبؤ بالزلازل مصدر قلق كبير لعلماء الزلازل في الولايات المتحدة وروسيا واليابان والصين.

أهم المعلومات التي تم اعتمادها عن الزلازل قديماً:

• تُظهر أنماط الزلازل العالمية أن الزلازل تميل إلى الحدوث على طول حدود الصفائح النشطة، حيث يوجد اندساس (اليابان) أو حركة انزلاقية (كاليفورنيا) وعلى طول أخطاء الانزلاق (كما هو الحال في الصين حيث تكون نتيجة للهجرة شمالًا للهند في آسيا).

• يتفق المحققون على أنه يجب تعلم المزيد حول الخصائص الفيزيائية للصخور في مناطق الصدع قبل أن يتمكنوا من الاستفادة من التغييرات في هذه الخصائص للتنبؤ بالزلازل، على الرغم من استخدام أنظمة تحديد المواقع العالمية (GPS) في المحطات الأرضية للأقمار الصناعية فوق سنوات توفر بيانات كمية على مقياس مليمتر فيما يتعلق بالحركة النسبية للكتل القشرية عبر الصدوع الزلزالية.

• اقترحت الأبحاث الحديثة أن الصخور قد تتعرض للتوتر قبل وقت قصير من وقوع الزلزال وتؤثر على الخصائص التي يمكن ملاحظتها لقشرة الأرض مثل سرعة الموجة الزلزالية وتركيز الرادون.

• كشفت مسوحات التسوية وقياسات الميل أن التشوه في منطقة الصدع قبل الزلزال مباشرة قد يسبب تغيرات في مستوى الأرض، وفي بعض الحالات تغيرات في مستوى المياه الجوفية.

• قد أبلغ بعض الباحثين عن تغييرات في المقاومة الكهربائية والمغناطيسية المتبقية للصخور كظواهر تمهيدية لحدوث الزلازل قديماً.

أثر الزلازل على الكرة الأرضية منذ القدم:

منذ زلزال سان فرانسيسكو الذي حدث في عام 1906 تمت مراقبة النشاط الزلزالي على طول صدع سان أندرياس عن كثب، ولقد لوحظ حدوث العديد من الزلازل الصغيرة شبه المستمرة على طول بعض أقسام الصدع، وكان يبدو أن هذه الزلازل الصغيرة تطلق إجهاداً متراكماً، وبالتالي تمنع الزلازل الكبيرة، على النقيض من ذلك يبدو أن الأقسام المتداخلة من الخطأ مغلقة وبالتالي لا تظهر أي صدمات دقيقة، وبالتالي من المتوقع أن يتم إطلاق السلالة الزلزالية المتراكمة في هذه الأقسام المغلقة يوماً ما في زلزال كبير، وتشمل أبحاث الزلازل دراسة الزلازل التي تسببها الأنشطة البشرية مثل:

• حجز المياه خلف السدود العالية.

• حقن السوائل في الآبار العميقة.

• حفر المناجم.

• تفجير التفجيرات النووية تحت الأرض.

في كل هذه الحالات باستثناء التعدين العميق وجد علماء الزلازل أن آلية الحث تتضمن على الأرجح إطلاق سلالة مرنة تماماً، كما هو الحال مع الزلازل ذات الأصل التكتوني، كما تشير الدراسات التي أجريت على الزلازل المستحثة صناعياً إلى أن إحدى الطرق الممكنة للسيطرة على الزلازل الطبيعية هي حقن السوائل في مناطق الصدوع من أجل إطلاق طاقة الإجهاد.

فعل علماء الزلازل الكثير لشرح خصائص حركات الأرض المسجلة في الزلازل، حيث أن هذه المعلومات مطلوبة للتنبؤ بالحركات الأرضية في الزلازل المستقبلية، وبالتالي تمكين المهندسين من تصميم هياكل مقاومة للزلازل، تُعزى النسبة الأكبر من الوفيات والأضرار في الممتلكات الناتجة عن الزلزال إلى انهيار المباني والجسور وغيرها من الهياكل التي من صنع الإنسان أثناء الاهتزاز العنيف للأرض، وبالتالي فإن الطريقة الفعالة لتقليل القدرة التدميرية للزلازل هي بناء هياكل قادرة على تحمل الحركات الأرضية الشديدة.

مجالات التطبيق الأخرى للجيولوجيا قديماً:

تهتم مجالات الهندسة والبيئية والجيولوجيا الحضرية على نطاق واسع بتطبيق نتائج الدراسات الجيولوجية على هندسة البناء ومشاكل استخدام الأراضي، إن موقع الجسر على سبيل المثال ينطوي على اعتبارات جيولوجية في اختيار المواقع للأرصفة الداعمة، كما أنه يجب أن تكون قوة المواد الجيولوجية مثل الصخور أو الطين المضغوط التي تحدث في مواقع الأرصفة كافية لدعم الحمولة الموضوعة عليها.

تهتم الجيولوجيا الهندسية بالخصائص الهندسية للمواد الجيولوجية، بما في ذلك قوتها ونفاذيتها وقابليتها للضغط وتأثير هذه الخصائص على اختيار مواقع المباني والطرق والسكك الحديدية والجسور والسدود وغيرها من السمات المدنية الرئيسية.

كما تتضمن الجيولوجيا الحضرية تطبيق الجيولوجيا الهندسية وغيرها من مجالات الجيولوجيا على المشكلات البيئية في المناطق الحضرية، وتهتم الجيولوجيا البيئية عموماً بالجوانب الجيولوجية التي تمس البيئة البشرية، ومن المهم معرفة أن الجيولوجيا البيئية والحضرية تتعامل إلى حد كبير مع تلك الجوانب الجيولوجية التي تؤثر بشكل مباشر على استخدام الأراضي، وتشمل هذه على:

• استقرار مواقع المباني والسمات المدنية الأخرى.

• مصادر إمدادات المياه (الهيدروجيولوجيا).

• تلوث المياه بمياه الصرف الصحي والملوثات الكيميائية.

• اختيار مواقع دفن النفايات لتقليل التلوث عن طريق التسرب.

تحديد مصدر مواد البناء الجيولوجية بما في ذلك الرمل والحصى والصخور المكسرة، ومنذ أواخر التسعينيات ازدادت أهمية الجيولوجيا البيئية بشكل كبير في معظم البلدان المتقدمة، حيث أصبحت المجتمعات تدرك التأثير البيئي للبشرية.