علم الزلازل

**علم الزلازل** علم  *الزلازل* فى العموم ) هو الدراسة العلمية للزلازل (أو *الزلازل* بشكل عام) وتوليد وانتشار الموجات المرنة عبر الأجرام السماوية . ويشمل كمان دراسات الآثار البيئية للزلازل زى التسونامى ؛ ومصادر الزلازل التانيه زى البراكين ، وحركة الصفائح التكتونية ، والأنهار الجليدية، والأنهار ، والزلازل الدقيقة فى المحيطات، والغلاف الجوي؛ والعمليات الاصطناعية زى الانفجارات .

علم الزلازل القديمة هو مجال ذو صلة يستخدم الجيولوجيا لاستنتاج معلومات حول الزلازل الماضية. بيتقال على تسجيل حركة الأرض كدالة للزمن، اللى يتم إنشاؤه بجهاز قياس الزلازل، اسم مخطط الزلازل . **عالم الزلازل** هو عالم يعمل فى مجال علم الزلازل الأساسى أو التطبيقى.

## تاريخ

### العصور القديمة والكلاسيكية

يمكن تتبع الاهتمام العلمى بالزلازل لالعصور القديمة. وردت تكهنات مبكرة حول الأسباب الطبيعية للزلازل فى كتابات طاليس الملطى (  )، أناكسيمينيس ميليتس (  )، أرسطو (  )، وتشانغ هنغ (132 ميلادى). سنة 132 ميلادي، صمم تشانغ هنغ من سلالة هان الصينية أول جهاز معروف لقياس الزلازل .

### بدايات العلوم الحديثة

فى القرن السبعتاشر، جادل أثناسيوس كيرشر بأن الزلازل ناتجة عن حركة النار جوه نظام من القنوات فى باطن الأرض. واقترح مارتن ليستر (1638-1712) ونيكولاس ليميرى (1645-1715) أن الزلازل ناتجة عن انفجارات كيميائية جوه الأرض. زلزال لشبونة سنة 1755 ، اللى تزامن مع ازدهار العلوم فى اوروبا ، اتسبب فى تكثيف الجهود العلمية لفهم سلوك الزلازل و أسبابها. ومن أوائل دى الجهود أعمال جون بيفيس (1757) وجون ميتشل (1761). و توصل ميتشل لأن الزلازل تنشأ جوه الأرض، و أنها موجات حركة ناتجة عن "تحرك كتل صخرية على عمق أميال تحت سطح الأرض".

استجابةً لسلسلة من الزلازل قرب كومرى فى اسكتلندا سنة 1839، اتشكلت لجنة فى المملكة المتحدة لتطوير أساليب احسن لرصد الزلازل. أسفرت دى الجهود عن إنتاج واحد من أوائل أجهزة قياس الزلازل الحديثة على ايد جيمس ديفيد فوربس ، اللى اتعرض لأول مرة فى تقرير لديفيد ميلن-هوم سنة 1842. الجهاز ده كان بندول مقلوب، يسجل قياسات النشاط الزلزالى باستخدام قلم رصاص موضوع على ورقة فوق البندول. و حسب لتقارير ميلن، لم تثبت التصاميم المقدمة فعاليتها. من سنة 1857، وضع روبرت ماليت أسس علم الزلازل الحديث القائم على الأجهزة، وعمل تجارب زلزالية باستخدام المتفجرات. كما يُنسب ليه ابتكار مصطلح "علم الزلازل". ويُعتبر على نطاق واسع "أبو علم الزلازل".

إرنست فون ريبور-باشفيتز سنة 1889، سجل أول إشارة زلزالية بعيدة (زلزال فى اليابان تم تسجيله فى بوتسدام بألمانيا). سنة 1894 فوساكيشى أومورى أثبت أن تواتر الهزات الارتدادية للزلازل يتناقص بعد الهزة الرئيسية، استناد لتحليله لزلازل كوماموتو سنة 1889 ، ومينو-أوارى سنة 1891، وكاغوشيما سنة 1893. سنة 1897، الحسابات النظرية اللى عملها إميل فيشرت قادت لاستنتاج مفاده أن باطن الأرض بيتكون من غلاف من السيليكات، يحيط بنواة من الحديد.

ريتشارد ديكسون أولدهام سنة 1906، حدد وصول الموجات الأولية (P) والموجات الثانوية (S) والموجات السطحية بشكل منفصل على مخططات الزلازل، ووجد أول دليل واضح على أن للأرض لب مركزى. فى سنة 1909، أندريا موهوروفيتشيتش، واحد من مؤسسين علم الزلازل الحديث، اكتشف و حدد اللى يتعرف بفاصل موهوروفيتشيتش. الفاصل ده، اللى فى الغالب بيتقال عليه "فاصل موهو" أو ببساطة "موهو"، هو الحدود بين قشرة الأرض والوشاح. الفاصل ده بيتحدد بالتغير الواضح فى سرعة موجات الزلازل لما بتعدى خلال اختلاف كثافات الصخور. سنة 1910، و بعد دراسة زلزال سان فرانسيسكو فى ابريل 1906 ، هارى فيلدينغ ريد طرح " نظرية الارتداد المرن " اللى لسه تُشكل أساس الدراسات التكتونية الحديثة. و اعتمد تطوير دى النظرية على التقدم الكبير اللى أحرزته مسارات بحثية مستقلة سابقة فى مجال سلوك المواد المرنة و فى الرياضيات.

دراسة علمية مبكرة اتعملت حول الهزات الارتدادية الناجمة عن زلزال مدمر بعد زلزال خالابا 80 يناير 1920 . اتنقل جهاز قياس الزلازل من نوع "ويشرت" لمدينة خالابا المكسيكية بالسكك الحديدية بعد الزلزال. ووُضع الجهاز لتسجيل الهزات الارتدادية. و أظهرت البيانات المستقاة من جهاز قياس الزلازل فى الاخر أن الهزة الرئيسية قد اخدت طول صدع قشرى ضحل.

هارولد جيفريز سنة 1926، كان أول من ادعى، بناء على دراسته لموجات الزلازل، أن لب الأرض سائل تحت الوشاح. سنة 1937، إنجى ليمان توصلت إن هناك لب داخلى صلب جوه اللب الخارجى السائل للأرض.

مايكل إس. لونغيت-هيغينز سنة 1950، أوضح العمليات المحيطية المسؤولة عن الزلازل الدقيقة الخلفية العالمية. بحلول الستينات، علوم الأرض تطورت للحد اللى تبلورت فيه نظرية شاملة لأسباب الأحداث الزلزالية والحركات الجيوديسية فى نظرية تكتونية الصفائح الراسخة الآن.

## أنواع الموجات الزلزالية

الموجات الزلزالية هيا موجات مرنة تنتشر فى المواد الصلبة أو السائلة. ويمكن تقسيمها ل*موجات داخلية* تنتقل عبر باطن المواد؛ *وموجات سطحية* تنتقل على طول الأسطح أو الفواصل بين المواد؛ *والأنماط الطبيعية* ، هيا شكل من أشكال الموجات المستقرة.

### موجات الجسم

فيه نوعين من الموجات الجسمية: موجات الضغط أو الموجات الأولية (موجات P) وموجات القص أو الموجات الثانوية ( موجات S ). موجات P هيا موجات طولية مرتبطة بالانضغاط والتمدد ، وتتضمن حركة الجسيمات بالتوازى مع اتجاه انتشار الموجة. تظهر موجات P دايما أول على مخطط الزلازل لأنها الموجات الأسرع انتشار فى المواد الصلبة. أما موجات S فهى موجات مستعرضة مرتبطة بالقص، وتتضمن حركة الجسيمات عمودية على اتجاه انتشار الموجة. تنتشر موجات S ببطء اكبر من موجات P، لذا تظهر بعدين على مخطط الزلازل. نظر لضعف مقاومتها للقص، لا تقدر السوائل دعم الموجات المرنة المستعرضة، لذا تنتشر موجات S بس فى المواد الصلبة.

### موجات سطحية
الموجات السطحية تنتج عن تفاعل الموجات الأولية (P) والثانوية (S) مع سطح الأرض. وتتميز الموجات دى بتشتتها ، يعنى الترددات المختلفة ليها سرعات مختلفة. النوعان الرئيسيان للموجات السطحية هما موجات رايلى ، اللى تتميز بحركتى الضغط والقص، وموجات لوف ، اللى تتميز بحركتى القص بس. تنشأ موجات رايلى من تفاعل الموجات الأولية (P) والموجات الثانوية (S) المستقطبة عمودى مع السطح، و ممكن توجد فى أى وسط صلب. أما موجات لوف فتتشكل من تفاعل الموجات الثانوية (S) المستقطبة أفقى مع السطح، و مش ممكن توجد إلا فى حال وجود تغير فى الخصايص المرنة مع العمق فى وسط صلب، و هو ما يحدث دايما فى التطبيقات الزلزالية. تنتقل الموجات السطحية ببطء اكبر من الموجات الأولية (P) والثانوية (S) لأنها ناتجة عن انتقال دى الموجات عبر مسارات مش مباشره للتفاعل مع سطح الأرض. علشان ها تنتقل على طول سطح الأرض، طاقتها تتلاشى بوتيرة أبطأ من الموجات الداخلية (1/المسافة 2 مقابل 1/المسافة 3 )، و علشان كده الاهتزاز الناتج عن الموجات السطحية يكون أقوى عموم من الاهتزاز الناتج عن الموجات الداخلية، و فى الغالب تكون الموجات السطحية الأولية هيا الإشارات الأقوى فى مخططات الزلازل. تُثار الموجات السطحية بقوة لما يكون مصدرها قريب من السطح، زى ما هو الحال فى الزلازل الضحلة أو الانفجارات القريبة من السطح، وتكون أضعف بكتير فى الزلازل العميقة.

### الأوضاع العادية

الموجات الداخلية والسطحية موجاتٍ متحركة؛ لكن الزلازل الكبيرة قد تُحدث رنين فى الأرض بأكملها، أشبه برنين جرس. ده الرنين هو مزيج من أنماط اهتزازية طبيعية ذات ترددات وفترات زمنية محددة، ساعةً أو أقل. ويمكن رصد الحركة الطبيعية الناتجة عن زلزال كبير اوى لمدة توصل لشهر بعد وقوعه. اتعملت أولى عمليات رصد الأنماط الاهتزازية الطبيعية فى ستينات القرن العشرين، بالتزامن مع ظهور أجهزة رصد عالية الدقة، بالتزامن مع اثنين من اكبر الزلازل فى القرن العشرين، وهما زلزال فالديفيا سنة 1960 وزلزال ألاسكا سنة 1964. و من ساعتها ، وفّرت لنا الأنماط الاهتزازية الطبيعية للأرض بعض من أقوى القيود على البنية العميقة للأرض.

## الزلازل
 واحده من المحاولات الأولى للدراسة العلمية للزلازل كانت بعد زلزال لشبونة سنة 1755. ومن الزلازل التانيه اللى حفزت تطورات كبيرة فى علم الزلازل: زلزال بازيليكاتا سنة 1857 ، وزلزال سان فرانسيسكو سنة 1906 ، وزلزال ألاسكا سنة 1964 ، وزلزال سومطرة-أندامان سنة 2004، وزلزال شرق اليابان الكبير سنة 2011.

## مصادر زلزالية محكومة
الموجات الزلزالية الناتجة عن الانفجارات أو المصادر المهتزة المُتحكَّم بيها واحده من الطرق الرئيسية للاستكشاف تحت الأرض فى الجيوفيزياء (بالإضافة لالكتير من الطرق الكهرومغناطيسية المختلفة زى الاستقطاب المُستحث والمغناطيسية الأرضية ). و استُخدمت تقنية علم الزلازل بالمصادر المُتحكَّم بيها لرسم خرائط قباب الملح ، والطيات المحدبة، و غيرها من المصائد الجيولوجية فى الصخور الحاملة للنفط ، والفوالق ، و أنواع الصخور، وفوهات النيازك العملاقة المدفونة من زمن طويل. زى ، تم تحديد موقع فوهة تشيكسولوب ، اللى نتجت عن صدام يُعتقد أنه كان سبب فى انقراض الديناصورات ، فى امريكا الوسطى بتحليل المقذوفات عند الحد الفاصل بين العصرين الطباشيرى والباليوجينى ، بعدين تم إثبات وجودها فعلى باستخدام الخرائط الزلزالية من عمليات التنقيب عن البترول .

## رصد الموجات الزلزالية
تصغير|تركيب محطة رصد زلزالى مؤقتة، فى مرتفعات شمال أيسلندا.

أجهزة قياس الزلازل هيا أجهزة استشعار ترصد و تسجل حركة الأرض الناتجة عن الموجات المرنة. ممكن نشر دى الأجهزة على سطح الأرض، أو فى خزانات ضحلة، أو فى آبار، أو تحت الماء . بيتقال على مجموعة الأجهزة الكاملة اللى تسجل الإشارات الزلزالية اسم جهاز قياس الزلازل . تسجل شبكات أجهزة قياس الزلازل باستمرار حركات الأرض حول العالم لتسهيل رصد وتحليل الزلازل العالمية و غيرها من مصادر النشاط الزلزالى. يُمكّن تحديد مواقع الزلازل بسرعة من إصدار تحذيرات من التسونامي، لأن الموجات الزلزالية تنتقل بسرعة اكبر بكتير من موجات التسونامى. أجهزة قياس الزلازل كمان تسجل إشارات من مصادر غير زلزالية، تتراوح بين الانفجارات (النووية والكيميائية)، والضوضاء المحلية الناتجة عن الرياح  أو الأنشطة البشرية، والإشارات المتواصلة المتولدة فى قاع المحيطات وعلى السواحل بفعل أمواج المحيط ( الزلازل الدقيقة العالمية)، والظواهر الجليدية المرتبطة بالجبال الجليدية والأنهار الجليدية الضخمة. و سجلت أجهزة قياس الزلازل اصطدامات نيازك فوق المحيط بطاقات توصل ل4.2 × 10¹³ جول (يسوا الطاقة المنبعثة من انفجار عشرة كيلوطن من مادة تى إن تى)، و عدد من الحوادث الصناعية والتفجيرات الإرهابية (وهو مجال دراسة يُعرف باسم علم الزلازل الجنائى ). و كان الدافع الرئيسى طويل الأمد للرصد الزلزالى العالمى هو الكشف عن التجارب النووية ودراستها.

## رسم خريطة باطن الأرض
[بديل=Diagram with concentric shells and curved paths|تصغير|280x280بك|السرعات الزلزالية والحدود فى باطن [الارض|الأرض اللى تم أخذ عينات منها بالموجات الزلزالية]]

علشان الموجات الزلزالية تنتشر بكفاءة عالية عند تفاعلها مع البنية الداخلية للأرض، فإنها توفر طرق غير جراحية عالية الدقة لدراسة باطن الكوكب. من أوائل الاكتشافات المهمة (اللى اقترحها ريتشارد ديكسون أولدهام سنة 1906 و أثبتها هارولد جيفريز بشكل قاطع سنة 1926) أن اللب الخارجى للأرض سائل. ولأن الموجات الثانوية (S) لا تمر عبر السوائل، اللب السائل يُحدث "ظل" على جانب الكوكب المقابل للزلزال حيث لا تُلاحظ موجات ثانوية مباشرة. إضافةً لذلك، تنتقل الموجات الأولية (P) بسرعة أبطأ بكتير عبر اللب الخارجى مقارنةً بالوشاح. باستخدام التصوير المقطعى الزلزالى ، قام علما الزلازل بمعالجة قراءات الكتير من أجهزة قياس الزلازل، ورسموا خريطة لغلاف الأرض بدقة توصل لشوية مئات من الكيلومترات. و مكّن ده العلما من تحديد خلايا الحمل الحرارى و غيرها من السمات واسعة النطاق، زى المناطق الكبيرة ذات سرعة القص المنخفضة قرب حدود اللب والغلاف .

## علم الزلازل و المجتمع

### التنبؤ بالزلازل

مسألة التنبؤ بالزلزال أثارت جدل واسع بعد ما وجهت السلطات الإيطالية اتهامات بالقتل غير العمد لستة علما زلازل ومسؤول حكومى واحد، على خلفية زلزال بلغت قوته 6.3 درجة على مقياس ريختر ضرب مدينة لاكويلا الإيطالية فى 5 ابريل/نيسان 2009. وذكر تقرير فى مجلة "نيتشر" أن لائحة الاتهام اعتُبرت على نطاق واسع فى ايطاليا وخارجها تقصير فى التنبؤ بالزلزال، ما أثار استنكار من الجمعية الامريكانيه لتقدم العلوم والاتحاد الجيوفيزيائى الامريكانى . بس، أشارت المجلة كمان لأن سكان لاكويلا لا يعتبرو عدم التنبؤ بالزلزال سبب للاتهام، بل يرون أن السبب هو تقصير العلما المزعوم فى تقييم المخاطر و إيصالها. وتقال لائحة الاتهام أن العلما والمسؤولين، خلال اجتماع خاص اتعمل فى لاكويلا قبل أسبوع من وقوع الزلزال، كانو اكتر اهتمام بتهدئة السكان من تقديم معلومات كافية حول مخاطر الزلازل والاستعداد لها.

فى المواقع اللى تتوفر فيها سجلات تاريخية، ممكن استخدامها لتقدير توقيت وموقع وقوة الزلازل المستقبلية. وهناك شوية عوامل تفسيرية لازم مراعاتها. فمراكز الزلازل أو بؤرها وقوتها تخضع للتفسير، ما يعنى أنه من المحتمل أن تكون الزلازل اللى تتراوح قوتها بين 5 و6 Mw مقياس ريختر، والموصوفة فى السجلات التاريخية، أحداث اكبر وقعت فى أماكن تانيه، وشعر بيها السكان بشكل متوسط فى المناطق المأهولة اللى أنتجت سجلات مكتوبة. الوثائق فى الفترة التاريخية ممكن تكون قليلة أو غير مكتملة، ولا تعطى صورة كاملة عن النطاق الجغرافى للزلزال، أو قد لا تتضمن السجلات التاريخية سوى سجلات زلازل تغطى شوية قرون بس، هيا فترة زمنية قصيرة اوى فى الدورة الزلزالية .

### علم الزلازل الهندسى

علم الزلازل الهندسى هو دراسة وتطبيق علم الزلازل لأغراض هندسية. ويُطلق عموم على فرع علم الزلازل اللى بيراعى بتقييم المخاطر الزلزالية لموقع أو منطقة ما لأغراض هندسة الزلازل. و علشان كده ، فهو حلقة وصل بين علوم الأرض والهندسة المدنية . بيتكون علم الزلازل الهندسى من عنصرين رئيسيين. أول، دراسة تاريخ الزلازل ( زى السجلات التاريخية  والسجلات الآلية  للنشاط الزلزالى) والتكتونيات  لتقييم الزلازل اللى ممكن تحصل فى منطقة ما وخصايصها وتواتر حدوثها. ثانى، دراسة الحركات الأرضية القوية الناتجة عن الزلازل لتقييم الاهتزاز المتوقع من الزلازل المستقبلية ذات الخصايص المماثلة. ممكن تكون دى الحركات الأرضية القوية إما رصدًا من مقاييس التسارع أو مقاييس الزلازل، أو محاكاة كومبيوترية باستخدام تقنيات متنوعة،  اللى تُستخدم فى الغالب لتطوير معادلات التنبؤ بالحركة الأرضية  (أو نماذج الحركة الأرضية) http://www.gmpe.org.uk/  أرشيف . .

## أدوات

أجهزة رصد الزلازل تقدر توليد كميات هائلة من البيانات. وتشمل أنظمة معالجة دى البيانات ما يلي:

* CUSP (معالجة البيانات الزلزالية فى معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا وهيئة المسح الجيولوجى الامريكانيه )
* برنامج RadExPro للمسح الزلزالي
* SeisComP3 

## علما زلازل

* Aki, Keiiti
* Ambraseys, Nicholas
* Anderson, Don L.
* Bolt, Bruce
* Beroza, Gregory
* Claerbout, Jon
* Dziewonski, Adam Marian
* Ewing, Maurice
* Galitzine, Boris Borisovich
* Gamburtsev, Grigory A.
* Gutenberg, Beno
* Hough, Susan
* Jeffreys, Harold
* Jones, Lucy
* Kanamori, Hiroo
* Keilis-Borok, Vladimir
* Knopoff, Leon
* Lehmann, Inge
* Macelwane, James
* Mallet, Robert
* Mercalli, Giuseppe
* Milne, John
* Mohorovičić, Andrija
* Oldham, Richard Dixon
* Omori, Fusakichi
* Sebastião de Melo, Marquis of Pombal
* Press, Frank
* Rautian, Tatyana G.
* Richards, Paul G.
* Richter, Charles Francis
* Sekiya, Seikei
* Sieh, Kerry
* Paul G. Silver
* Stein, Ross
* Tucker, Brian
* Vidale, John
* Wen, Lianxing
* Winthrop, John
* Zhang Heng

## شوف كمان
 
*  (starquakes)
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 

## ملحوظات

## مراجع

## لينكات برانيه

* برنامج مخاطر الزلازل التبع هيئة المسح الجيولوجى الامريكانيه 
* نبذة تاريخية عن علم الزلازل لحد سنة 1910 (معهد أبحاث الزلازل بجامعة كاليفورنيا فى سانتا باربرا)


تصنيف:علم الزلازل النجمى
تصنيف:علم الزلازل الشمسى