بحث علمي شامل عن الزلازل والبراكين

بحث علمي شامل عن الزلازل والبراكين


الزلازل

تعتري القشرة الأرضية من آن لآخر حركات اهتزاز ، يشعر بها الناس أحياناً وتسجلها المراصد باستمرار ، تعرف بالزلازل أو الهزات الأرضية وتأتي على شكل هزات أفقية أو رحوية أو شاقولية ، تصيب سطح الأرض وتتسبب أحياناً بالكوارث . وقد عرفت الزلازل منذ القديم وكانت لها تفسيرات مختلفة لا ترتكز إلى معطيات علمية إلا بعد تأسيس أول جمعية عالمية للزلازل في اليابان سمة 1880 .
والسبب الكامن وراء حدوث الزلازل يعود إلى عدم استقرار القشرة الأرضية في بعض المناطق حيث تتعرض لانخساف كبير أو التواءات في الطبقات الصخرية . فمن المعروف أن قوى باطنية عديدة ، في الماغما الباطنية أو في القشرة الأرضية ، تضغط على الطبقات المتعددة وتشدها في اتجاه أو آخر ، حتى إذا انفصلت هذه الطبقات أدى ذلك إلى حدوث الزلازل . كما يؤدي هذا الانفصال إلى ارتفاع قسم من الطبقات أو انخفاضها في حركة عمودية تحدث ضغطاً جانبياً على الطبقات المجاورة وتؤدي إلى اهتزازها في موجات عرضية تنتشر عبر الكرة الأرضية .
كما قد تنجم الزلازل عن خسف يحدث في فراغات القشرة الأرضية كانهيار المغاور الكبيرة في البلاد الكلسية أو انهيار في طبقات الملح بسبب تسرب المياه إليها أو ما شابة ولكن تأثيرها محدود جداً .
والزلازل على ثلاثة أنوع : أفقية ذات اتجاه معين تهتز فيها الأرض جانبياً ، وعمودية تهتز عمودياً ورحوية وهي زلازل في كل اتجاه تدور الاهتزازات فيها حول نفسها . وغالباً ما يحدث الزلزال في نقطة من الأرض غير عميقة تسمى بالمركز السطحي وتشكل نقطة توزيع الهزات التي تنتشر في القشرة . كما قد يحدث الزلزال في مركز عميق يصل إلى 800كلم تنتشر منه موجات إلى السطح تتوزع بعد ذلك في القشرة الأرضية . لكن الدراسات التي أجريت حتى الآن في القشرة الأرضية لم يتجاوز عمقه 32كلم .
وتسجل الزلازل ومدتها وقوتها واتجاهها على آلة خاصة تسمى مرسمة الزلازل وتكون هذه الآلة على نوعين : عمودية تسجل الهزات الأفقية . وتلتقط المرصد ثلاثة أنواع من الموجات الزلزالية التي يحدثها الزلزال : المراصد أولا ، والثانية الموجة التمهيدية الثانية وتسجلها المراصد بعد انقطاع الأولى ، والثالثة ، الموجة الطويلة . وتمر الموجتان الأولى والثانية في باطن الأرض وتنتشر الثالثة في الطبقات القريبة من القشرة الأرضية ويحدد الوقت بين التقاط الموجة التمهيدية وبين الموجة الطويلة المسافة بين المرصد ومركز الزلزال في دائرة يمثل شعاعها تلك المسافة . ولكي نستطيع تحديد مركز الزلزال بدقة أكثر نحتاج دائماً إلى ثلاثة مراصد كل منها يحدد المسافة التي تفصله عن مركز الزلزال . هذه المسافة تمثل شعاع الدائرة التي يمكن أن يكون الزلزال قد حدث فيها والتقاء الدوائر الثلاث يحدد مركز الزلزال .
إلا أنه بعد عشرين سنة من مراقبة الزلازل وأماكن حدوثها ، أصبح بالإمكان تحديد المناطق الأكثر اهتزازاً في العالم ووضعت لذلك خرائط خاصة . ويبدو أن الزلازل تكثر في المناطق غير المستقرة من سطح الكرة الأرضية حيث تكثر الت**رات والالتواءات والجبال الحديث التكوين وأهمها :
• دائرة حول المحيط الهادئ تمتد من الشاطئ الشرقي لليابان إلى جزر كوريل حتى ألاسكا ، ومنها إلى الشاطئ الغربي للقارة الأميركية فشواطئ الغربي للقارة الأمريكية فشواطئ نيوزيلندا فجزر إندونيسيا والفيليبين فاليابان .
• منطقة تمتد من اليابان شرقاً حتى المتوسط غرباً عبر الصين والهند محاذية مرتفعات الزمن الجيولوجي الثالث التي تنتهي شمال البرتغال وتضم منطقة شمال أفريقيا .
• الأخدود الانهدامي الذي يبدأ في شرق أفريقيا وينيهي في جبال طوروس شمال سوريا .
أخيراً نلاحظ أن البلاد ذات البنية المائدية العميقة الأفقية الطبقات قليلة الزلازل إجمالاً .
وتحدث الزلازل في البحار كما تحدث على اليابسة . فقيعان البحار تتعرض للزلازل كما تتعرض لها اليابسة ، وهي تحدث ، غالباً نتيجة انخساف قسم كبير من قاع المحيط وهذا ما يئدي أحيانا إلى اختفاء بعض الجزر . وتتلاءم الزلازل مع شدة انحدار الشواطئ ووجود الحفر المائية العميقة .
وتسبب الزلازل الكوارث للمناطق القارية وللمدن الساحلية ، حين تكون بحرية لأنها تؤثر في مياه البحار وتجعلها تهتز وتشكل أمواجاً عالية تبلغ 30 متراً في ارتفاعها وتعرف هذه الأمواج بـ(( طفرة المد )) ، في أوتونامي في اليابان .
أخيراً لابد من التساؤل : هل للزلازل دورة زمنية معينة ؟
في الواقع لم يمض زمن طويل على تسجيل الزلازل وهذا ما لا يعطينا فكرة واضحة عما إذا كان هناك دورة منتظمة لحدوث الزلازل . فالزلازل القوية التي تم تسجيلها حتى الآن غير منتظمة ، لكن سنة 1906 هي سنة الكوارث إذ سجل فيها أكبر عدد من الزلازل القوية ، منها زلزال سان فرنسيسكو وزلزال الحدود بين بوليفيا والبيرو وهو من أضخم الزلازل . وقد تمر سنوات دون أن يسجل زلزال قوي واحد .

البراكين
كما تحدث الزلازل في مناطق ضعف القشرة الأرضية كذلك تحدث البراكين ، لذلك ارتبط في أذهان العلماء حدوثهما معاً ، رغم أن زلزالاً قوياً قد لا يرتبط بأي نشاط بركاني والع** بالع** .
فالقشرة الأرضية تتعرض لعوامل عديدة تؤدي إلى تشققها وهذا ما يسمح بخروج الصهارة والمواد الأخرى المضغوطة من الداخل إلى السطح بواسطة ثقوب أو شروخ تسمح باستمرار بتراكم المواد المنصهرة الباطنية على جوانبها فتشكل ما يعرف بالبركان بأشكاله المختلفة ومواده المختلفة .
وللبراكين أشكال مختلفة تتأثر بطبيعة المواد التي تتألف منها . فالبركان في شكله العادي البسيط يتألف من شكله العدي البسيط يتألف من جسم مخروطي قطع رأسه لتحل محله فجوة واسعة ترسل الحمم والدخان والمقذوفات البركانية المتنوعة تدعى الفوهة . وهي نهاية ثقب طويل واسع يصلها بالمنطق الداخلية من القشرة الأرضية حيث ترتفع الحرارة إلى درجة تصهر معها جميع الصخور والمواجد المعدنية وترسلها إلى السطح تحت تأثير عوامل باطنية .
وتحدث ، أحياناً ، في جسم البركان بعض الضروح التي تؤدي إلى خروج المواد البركانية جانبياً فيتضخم البركان من جانب واحد ، كما هي الحل في بركان سترومبولي في إيطاليا .
وتختلف درجة تجمد المواد البركانية بحسب طبيعتها . فنجد أحياناً أنها تتجمد بسرعة فور خروجها من الفوهة فتسدها ويبقى باطن البركان في نشاطه المعروف ، وهذا ما يؤدي إلى رفع المسلة التي تسد فوهة البركان تدريجياً كما هي الحال في بركان بيلي الذي ترتفع مسلته إلى 300م قبل أن تنهار .
ويؤدي ازدياد الضغط الباطني إلى انفجار يودي بالفوهة والمواد المتراكمة فوقها ، وقد يسبب ذلك كوارث عديدة خاصة إذا كان جانبياً حيث تحرج كميات مضغوط من الغازات السامة المرتفعة الحرارة التي قد تودي في ثوان معدودة بحياة الألوف من سكان القرى والمدن المجاورة . أما المواد السائلة القلوية بطبيعتها فلا تشكل براكين مرتفعة بل متوسطة ومتعددة الفوهات كما هي الحال في براكين جزر هواي ذات المنحدرات البطيئة .
كما يبدو أن الصلة ضعيفة جداً بين ارتفاع البركان واتساع فوهته : فبركان أوريزابا في الم**يك يصل إلى ارتفاع 5470 وقطر فوهة 300م فقط ، بينما بركان هاباكلا Habakala في هواي لا يزيد في ارتفاعه عن 3000م بينما يبلغ محيط فوهته 32كلم .
ويؤدعي انفجار فوهة البركان وتداعي جوانبها إلى اتساعها وقلة عمقها فتسمى ، في طول بعضها 5600م وعرضها 2800 .كما قد تمتلئ الكالديرا بالماء فتؤلف بحيرة كبحيرة Crater Lake في أمريكا الشمالية على ارتفاع 1800م