Important topics earthquakes chapter1 by Ahmed Abdullah

‫جامعة النجاح الوطنية‬

An-Najah National University Earth Sciences & Seismic Engineering Center

‫• الفصل األول‬

‫مقدمة ‪: Introduction‬‬ ‫إن أسوأ الكوارث الطبيعية التي شهدتها الكرة األرضية كان سببها‬ ‫في الغالب الهزات األرضية‪ ,‬مما جعل العلوم الهندسية تركز‬ ‫اهتمامها بدراسة و تحليل تلك الزالزل وصوال الى ايجاد معايير و‬ ‫كودات بناء لتصميم و تنفيذ منشآت مقاومة ألفعال الزالزل‪.‬‬

‫جالل الدبيك‬

‫فالزالزل أو الهزات األرضية هي احدى الظواهر الطبيعية التي تؤثر‬ ‫على بقاع عديدة من الكرة األرضية بصورة دورية و منتظمة تقريبا‪,‬‬ ‫و تؤثر على مواقع أخرى بصورة مفاجئة مسببة في كال الحالتين‬ ‫الكوارث والدمار اذا كانت شدتها كبيرة‪ ,‬واذا صادف و كانت بؤرتها‬ ‫تحت أو قرب مناطق مأهولة بالسكان‪.‬‬

‫جالل الدبيك‬

‫تعرف الهزات على أنها ظاهرة فيزيائية بالغة التعقيد‪ ,‬تظهر‬ ‫كحركات عشوائية للقشرة األرضية على شكل ارتعاش و تحرك و‬ ‫تموج عنيف‪ ,‬و ذلك نتيجة إلطالق كميات هائلة من الطاقة من‬ ‫باطن األرض ‪ ,‬و هذه الطاقة تتولد نتيجة إلزاحة عمودية أو‬ ‫افقية بين صخور األرض عبر الصد وع التي تحدث لتعرضها‬ ‫المستمر للتقلصات و الضغوط الكبيرة‪.‬‬

‫جالل الدبيك‬

‫تتراوح الزالزل في شدتها من هزات خفيفة بسيطة الضرر الى هزات‬ ‫عنيفة تؤدي الى تشقق سطح األرض و تكوين االنزالقات األرضية‬ ‫وتحطيم المباني و الطرق و خطوط الكهرباء و المياه ‪ ,...‬و يتعاظم‬ ‫تأثير الهزات في األراضي الضعيفة خصوصا في الرواسب الرملية‬ ‫والطينية حديثة التكوين‪.‬‬

‫و يعلل ذلك بأن هذه الرواسب تهتز بعنف بسبب انخفاض معاملي‬ ‫مرونتها و صالبتها ‪Modulus of Elasticity and Rigidity‬‬ ‫و عدم مقدرتها على تخفيف التأثير التسارعي ‪.Acceleration‬‬ ‫جالل الدبيك‬

‫‪Seismology‬‬ ‫تعرف السيسمولوجيا على أنها علم الهزات األرضية أو الزالزل و‬ ‫هي أحد فروع الجيوفيزياء ‪ ,‬و يهتم علم الزالزل بشكل عام بـ‪:‬‬ ‫دراسة هيكلية و طبقات الكرة األرضية‪.‬‬

‫أصل و سبب و آلية الهزات‪.‬‬

‫جالل الدبيك‬

‫‪Seismic Engineering‬‬

‫هندسة الزالزل‬ ‫تعتمد هندسة الزالزل على معطيات علم الزالزل‪ ,‬و تهتم بتحليل أثر‬ ‫االهتزازات على العناصر االنشائية ‪ ,‬و ذلك من خالل دراسة تصرف‬ ‫المنشآت عند حدوث الزالزل و االستقرار للمنشآت ‪.‬‬

‫ومن الجدير بالذكر أنه خالل النصف الثاني من القرن العشرين‬ ‫تطورت هندسة الزالزل بشكل سريع ‪ ,‬بحيث شملت جميع أنواع‬ ‫المنشآت ( المدنية ‪ ,‬الصناعية‪ ,‬الزراعية و غيرها ) و أصبحت تعالج‬ ‫المشاكل الدقيقة للمنشآت‪.‬‬ ‫جالل الدبيك‬

‫جالل الدبيك‬

‫‪Earthquake Causes‬‬ ‫أسباب الهزات األرضية‬ ‫منذ القدم حاول االنسان معرفة أسباب حصول‬ ‫الهزات األرضية ‪ ,‬حيث أظهرت المراجع‬ ‫التاريخية القديمة أن الشعوب و االمم القديمة‬ ‫التي عاشت فوق الكرة األرضية حاولت‬ ‫اعطاء تفسير لظاهرة الزالزل اال أن جميع هذه‬ ‫التفاسير لم تخرج عن اطار األساطير و‬ ‫الخرافات‪ ,‬و قد أظهرت بعض المراجع العلمية‬ ‫العربية ( أيلوش ‪ ,1996‬والسنوي ‪)1997‬‬ ‫جالل الدبيك‬

‫أنه ربما يعود التفسير العلمي ألسباب الزالزل ألول مرة‬ ‫الى العالمة ابن سيناء حيث أعطى تفسير ألسباب‬ ‫حصول الزالزل فيه الكثير من الصحة‪.‬‬ ‫أما في العصر الحديث فيعتبر العالم اولدهام ‪Oldham‬‬ ‫‪ 1990‬والعالم ريد ‪ Raid 1910‬من أوائل من‬ ‫وضع األسس الفيزيائية لتفسير عملية حدوث الزالزل‪.‬‬

‫جالل الدبيك‬

‫و بشكل عام يمكن تصنيف المصادر المسببة للهزات‬ ‫األرضية الى ما يلي‪:‬‬ ‫أ‪ -‬أسباب طبيعية ال دخل لالنسان بها‪.‬‬ ‫ب‪ -‬أسباب غير طبيعية‪.‬‬

‫جالل الدبيك‬

‫‪Tectonic Earthquakes‬‬

‫الزالزل التكتونية‬ ‫يصف المختصون الهزات األرضية التكتونية بشكل عام الى صنفين ‪:‬‬ ‫• الزالزل الواقعة على حدود الصفائح التكتونية و تعرف ب ‪:‬‬ ‫‪Interplate Earthquakes‬‬

‫وتشكل ‪ 90%‬من مجموع الهزات األرضية التي حصلت‪ ,‬ويتوفر لهذا‬ ‫الصنف العديد من الدراسات المختلفة‪.‬‬

‫جالل الدبيك‬

‫وتعتبر الهزات التكتونية أهم أنواع الهزات األرضية الطبيعية‪،‬‬ ‫فاضافة لكون ‪ 90%‬من العدد الكلي للهزات المسجلة ذات طبيعة‬ ‫تكتونية‪ ،‬يوصف هذا النوع من الهزات ‪:‬‬ ‫• بشدته الكبيرة‬ ‫• بتأثيره على مساحات كبيرة‬ ‫• دمار و خراب كبير‬

‫جالل الدبيك‬

‫‪Volcanic Earthquakes‬‬

‫الزالزل البركانية‬ ‫في المناطق الضعيفة من القشرة األرضية‪،‬‬ ‫تندفع الصخور المنصهرة والمنطقة من‬ ‫األعماق الصهارية باتجاه الطبقات الخارجية‪،‬‬ ‫مما قد يؤدي الى تراكم وتركيز االجهادات على‬ ‫هذه الطبقات وبالتالي احتمال حدوث صدوع‬ ‫فجائية و حركات اهتزازية للقشرة‪ ،‬وقد يرافق‬ ‫أو يتبع ذلك انطالق الصهارى بسرعة الى‬ ‫الخارج‪.‬‬ ‫جالل الدبيك‬

‫‪Implosive and Collapse Earthquakes‬‬

‫الزالزل االرتطامية و االنهيارية‬ ‫يحدث هذا النوع من الزالزل نتيجة حصول‬ ‫انهيارات في عمق األرض مثل انهيارات الكهوف‬ ‫والمغر‪ ،‬و بشكل عام يكون تأثير الزالزل‬ ‫االرتطامية واالنهيارية محلي ومحدودة بمناطق‬ ‫صغيرة‪ ،‬وذلك بسبب ضآلة الطاقة الزلزالية‬ ‫المتولدة‪.‬‬ ‫جالل الدبيك‬

‫‪Crustal Movements and Tectonic Faults‬‬

‫حركة القشرة األرضية و الفوالق التكتونية‬ ‫تتكون الكرة األرضية من األجزاء ( األنطقة ) التالية‪:‬‬

‫• القشرة األرضية‬

‫‪Crust‬‬

‫• غالف األرض الصخاري و المعروف باسم الليتوسفير ‪Lithosphere‬‬ ‫• غالف األرض الصهاري و المعروف باسم‬ ‫• غالف النواه الخارجية‬ ‫• نواة األرض‬

‫‪Asthenosphere‬‬ ‫‪Outer Core‬‬ ‫‪Inner Core‬‬ ‫جالل الدبيك‬

‫تتكون الكرة األرضية من األجزاء ( األنطقة ) التالية‪:‬‬

‫تمثل القشرة األرضية طبقة سطحية رقيقة نسبيا بالنسبة لقطر‬ ‫الكرة األرضية‪ ،‬وتبلغ سماكتها بحدود ‪ 35 Km‬في معظم‬ ‫المناطق القارية وتنخفض الى سماكة وسطية بحدود ‪10-15‬‬ ‫‪ Km‬في منطقة المحيطات‪.‬‬

‫جالل الدبيك‬

‫‪Crustal Movement‬‬ ‫حركة القشرة األرضية‬ ‫خالل العقود القليلة الماضية أمكن معرفة الكثير عن طبيعة الكرة‬ ‫األرضية وفي الحقيقة يسمى الكثيرون هذه الفترة ثورة المعرفة‬ ‫المتعلقة باألرض وذلك ألنه ليس لها مثيل في أي زمن‪ ،‬و قد بدأت‬ ‫هذه الثورة في الجزء األول من القرن العشرين باقتراح يقول‪ :‬ان‬ ‫القارات انجرفت أو تزحزحت على سطح األرض وقد قوبلت هذه‬ ‫األفكار في حينه بكثير من التشكيك من قبل البعض وذلك ألن الرأي‬ ‫السائد في تلك الفترة كان يقول بأن القارات وأحواض المحيطات هي‬ ‫مالمح ثابتة و دائمة على سطح األرض‪.‬‬ ‫جالل الدبيك‬

‫بما أن كل صفيحة تتحرك كوحدة مستقلة‪ ،‬فان اللقاء وحركة الصفائح‬ ‫النسبية فيما بينها تقدر بحوالي ‪10-5‬سم‪ ،‬و ّيعتقد بأن هذه الحركة‬ ‫ناتجة عن انتقاالت عميقة على مستوى غالف الصهاري‪.‬‬ ‫و بسبب حركة الصفائح القشرية استنتج العلماء بأن قارات الكرة‬ ‫األرضية الحالية كانت قبل ‪ 200‬مليون سنة متالصقة على شكل‬ ‫قارة عمالقة واحدة أطلق عليها اسم البانجي ‪. Panangea‬‬ ‫و نتيجة للحركة المستمرة لغالف الصهاري ومع مرور عشرات أو مئات‬ ‫الماليين من السنين انقسمت البانجي بشكل تدريجي الى عدة قطع‬ ‫وصوال الى وضعها الحالي‪.‬‬ ‫جالل الدبيك‬

‫حركة الصفائح (القارات) في الكرة األرصية‬

‫الوضع الحالي‬

‫جالل الدبيك‬

‫اتجاه الحركة النسبية لصفائح القشرة األرضية باالضافة إلى مواقع الفوالق‬ ‫القارية الرئيسية‬

‫جالل الدبيك‬

‫اتجاه حركة الصفيحة العربية‬

‫جالل الدبيك‬

‫‪Tectonic Fault‬‬

‫الفوالق التكتونية‬ ‫بما أن كل صفيحة تتحرك كوحدة مستقلة‪ ،‬فان اللقاء بين الصفائح‬ ‫يحدث على امتداد أطرافها‪ ،‬وقد تم تحديد أطرافها عن طريق رسم‬ ‫مراكز الزالزل و النشاط البركاني‪.‬‬ ‫و أخيرا أمكن التعرف على ثالثة أنواع مختلفة من أطراف الصفائح‬ ‫( السنوي ‪ )1997‬والتي يمكن تمييزها عن طريق الحركة التي‬ ‫تحدثها‪.‬‬

‫جالل الدبيك‬

‫أنواع الفوالق‬

‫جالل الدبيك‬

‫األطراف المتباعدة ‪Divergence‬‬ ‫وهي مناطق تتباعد فيها الصفائح عن‬ ‫بعضها تاركة ثغرة بينها‪.‬‬

‫‪Convergence‬‬ ‫األطراف المتقاربة‬ ‫وهي مناطق تتقارب فيها الصفائح من بعضها‬ ‫مسببة في انزالق أحد اللوحين المتقاربين تحت‬ ‫اآلخر‪ ،‬كما يحدث عندما يتعلق األمر بالقشرة‬ ‫المحيطة أو عندما تصطدم صفيحتان من القشرة‬ ‫القارية‪.‬‬ ‫جالل الدبيك‬

‫جالل الدبيك‬

‫أطراف الصدع التحويلي ‪Transform Fault‬‬ ‫وهي مناطق تنزلق فيها صفيحتان جانبيا بحيث‬ ‫يشكل كل منهما اآلخر‪.‬‬ ‫عندما تلتقي صفيحتان فان أطراف أحدهما‬ ‫المقترب ينصاع الى أسفل مسهال بذلك عملية‬ ‫انزالقه تحت اآلخر‪.‬‬ ‫و عندما تصطدم صفيحتان صخريتان أحدهما‬ ‫محيطية و األخرى قارية ‪ ,‬فان المادة المحيطية‬ ‫التي هي أكثر كثافة دائما تغوص في الغالف‬ ‫الوهن الضعيف تحتها‪.‬‬ ‫جالل الدبيك‬

‫جالل الدبيك‬

‫‪Seismic Waves‬‬ ‫الموجات الزلزالية‬ ‫تنتشر الطاقة الزلزالية الناتجة عن اهتزاز طبقات األرض في مركز الزالزل‬ ‫البؤري على شكل موجات زلزالية‪.‬‬

‫حيث تمر هذه الموجات من خالل طبقات األرض المختلفة حتى تصل الى‬ ‫سطح األرض مسببة اهتزازات لجميع األجسام و المنشآت الموجودة في‬ ‫منطقة تأثيرها‪.‬‬ ‫وبشكل عام تتأثر طاقة الموجات الزلزالية بالخواص الفيزيائية والتركيب‬ ‫الجيولوجي للطبقات الصخرية التي تمر من خاللها‪.‬‬ ‫و تقسم الموجات المرنة المنبعثة من البؤرة أو مركز الزالزل الى نوعين‬ ‫رئيسيين هما‪:‬‬

‫الموجات الجسمية و الموجات السطحية‬

‫جالل الدبيك‬

‫‪Body Waves‬‬

‫الموجات الجسمية‬ ‫تنتشر هذه الموجات داخل األرض في جميع االتجاهات وتقسم‬ ‫بدورها الى نوعين‪:‬‬ ‫• الموجات الطولية‬ ‫• الموجات العرضية‬

‫‪Primary or P- waves‬‬ ‫‪S – waves‬‬

‫جالل الدبيك‬

Seismic Waves

‫جالل الدبيك‬

‫السرعة القصوى النتشار الموجات الطولية ال يمكن أن تتجاوز‬ ‫‪8-7‬كم‪/‬ث‪ ،‬و بذلك تصل أوال الى سطح األرض ‪ ,‬أما الموجات‬ ‫العرضية فسرعتها أقل من سرعة الموجات الرئيسية‪ ،‬وأقصى‬ ‫سرعة محتملة ال تتجاوز ‪ 5-4‬كم‪/‬ث ‪.‬‬

‫سرعة الموجات الزلزالية الطولية و العرضية في األوساط المرنة ال‬ ‫تعتمد على ترد هذه الموجات ‪ ,‬أما العالقة بين هذه السرعات و عمق‬ ‫المركز البؤري للزلزال ( ‪ )Vp/Vs‬فهي طردية‪.‬‬ ‫جالل الدبيك‬

‫وبشكل عام أظهرت الدراسات الجيوفيزيائية ان النسبة بين سرعات‬ ‫هذه الموجات هي ‪:‬‬

‫‪V‬‬

‫‪p‬‬ ‫‪ 1.671.78‬‬ ‫‪V‬‬ ‫‪s‬‬

‫يشار الى أن تحديد النسبة )‪ )Vp/Vs‬هامة وضرورية للرصد‬ ‫الزلزالي‪ ،‬فكل دولة بحاجة لتحديد قيمة هذه النسبة في مناطقها‬ ‫ولتحقيق ذلك تجري دراسات من خالل تنفيذ زالزل صناعية باستخدام‬ ‫التفجيرات حيث يتم تحديد سرعة الموجات المختلفة و بالتالي تحديد‬ ‫نموذج السرعة المالئم ‪ ,‬أي تحديد قيمة هذه النسبة و التي سيتم‬ ‫اعتمادها في ايجاد المراكز الزلزالية و تحديد مقدار درجة الزالزل‪.‬‬ ‫جالل الدبيك‬

‫و إليجاد سرعة الموجات الزلزالية في المنطقة تم اجراء عدد من‬ ‫الزالزل الصناعية باستخدام التفجيرات ومن أهم هذه التجارب التي‬ ‫تم اجراءها في شهر ‪ 11/1999‬في البحر الميت والتي تم تنفيذها‬ ‫من قبل بعض دول المنطقة كمساهمة في نشاطات منظمة الخطر‬ ‫الشامل للتجارب النووية الخاصة بمعايرة محطات رصد الزالزل –‬ ‫أزمان انتقال الموجات الزلزالية و تحسين دقة تحديد مواقع الزالزل‬ ‫بشكل عام و التفجيرات النووية بشكل خاص ( عمرات ‪ 2000‬و‬ ‫الدبيك ‪. )2000‬‬ ‫جالل الدبيك‬

‫‪Surface Waves‬‬ ‫الموجات السطح ّية‬

‫جالل الدبيك‬

‫أ – موجات رايلي ‪Rayleigh Wave‬‬ ‫تتحرك هذه الموجات على شكل قطع ناقص أو إهليجي في المستوى‬ ‫العمودي لمسار انتشار الموجة‪.‬‬

‫جالل الدبيك‬

‫ب – موجات لوف ‪Love Waves‬‬ ‫يالحظ هذا النوع من الموجات عندما تكون‬ ‫سرعة الطبقة العليا أقل من الطبقات التي‬ ‫تحتها‪ ،‬وتتذبذب بشكل عرضي على مسار‬ ‫اتجاه االنتشار و سرعتها مقاربة لسرعة‬ ‫الموجات العرضية‪.‬‬ ‫‪ ‬أظهرت الدراسات أن سرعة موجات لوف‬ ‫تساوي ‪ 1.5-5‬كم‪/‬ث في حالة التربة‬ ‫القوية و ‪ 0.50-1.5‬كم ‪/‬ث في حالة‬ ‫التربة الطينية‪.‬‬ ‫جالل الدبيك‬

‫مراحل تسجيل الموجات‬

‫جالل الدبيك‬

‫‪Earthquake Hypocenters and‬‬ ‫‪Epicenters‬‬ ‫المراكز الجوفية و المراكز السطحية للزالزل‬ ‫في الزالزل ذات الطبيعة التكتونية يقع‬ ‫المركز الجوفي أو بؤرة الزالزل في‬ ‫معظم الحاالت على أعماق منخفضة‬ ‫نسبيا تتراوح بين ‪5-80‬كم‪ ،‬علما أن‬ ‫أقصى عمق محتمل للبؤر الزلزالية قد‬ ‫يصل الى ‪ 700‬كم‪.‬‬ ‫جالل الدبيك‬

‫هناك طرق عديدة لتحديد أعماق بؤر الزالزل و احدى هذه الطرق هي‬ ‫استخدام التسجيالت الجيوفيزيائية لزمن انتشار الموجات الزلزالية الطولية‬ ‫و العرضية و بناء على المعطيات يمكن استخدام العالقة التالية لتحديد‬ ‫الموقع التقريبي للبؤرة‪.‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪T‬‬ ‫‪1‬‬

‫‪‬‬ ‫‪1 ‬‬ ‫‪V ‬‬ ‫‪p ‬‬

‫‪‬‬

‫‪‬‬ ‫‪ 1‬‬ ‫‪V‬‬ ‫‪ s‬‬

‫‪d ‬‬

‫‪ : Vs‬سرعة انتشار الموجة العرضية‪.‬‬ ‫‪ :Vp‬سرعة انتسار الموجة الطولية ‪.‬‬ ‫‪ :T1‬الفترة الزمنية بين وصول الموجتين الطولية و العرضية‪.‬‬ ‫جالل الدبيك‬

‫يتطلب تحديد الموقع التقريبي للبؤرة استخدام تسجيالت ‪ 3‬محطات‬ ‫زلزالية على األقل ‪ ,‬حيث يتم تحديد قيمة البعد البؤري لكل محطة‪.‬‬ ‫بعد موقع المحطة عن البؤرة ( البعد الزلزالي) و الذي يمكن ايجاده‬ ‫باستخدام العالقة يمثل النقطة النظرية التي انطلق منها أول موجة‬ ‫زلزالية ‪.‬‬ ‫علما أنه ليس من الضروري أن يتطابق هذا المركز مع المنطقة التي‬ ‫انطلق منها أكبر كمية من الطاقة‪.‬‬

‫أنظر الشكل التالي‬ ‫جالل الدبيك‬

‫المسافة بين الموقع والمركز السطحي‬ ‫موقع المحطة‬

‫‪Epicenter Distance‬‬

‫‪Epicenter‬‬

‫العمق البؤري‬ ‫‪Hypocenter‬‬

‫المراكز الجوفية والمراكز السطحية للزالزل‬

‫جالل الدبيك‬

‫تقسم الهزات من حيث عمقها الى ‪:‬‬ ‫• زالزل سطحية (ضحلة)‬

‫• زالزل متوسطة العمق‬ ‫• زالزل عميقة‬

‫‪D< 70 km‬‬

‫‪70km<D< 300km‬‬ ‫‪D> 300km‬‬

‫تشير األبحاث و الدراسات أنه في األعماق و على مسافات أكبر من ‪700 Km‬‬ ‫ال يمكن أن تحدث هزات أرض ّية ‪ ,‬أما عن عالقة الشدة الزلزالية بعمق المركز‬ ‫الجوفي للزالزل فإنه يمكن توضيح ذلك من خالل الشكل التالي فمثال اذا صدر‬ ‫عن المركزين ‪I‬و ‪ j‬نفس الطاقة الزلزال ّية فانّ تأثير المركز ‪ j‬على المواقع‬ ‫‪ E, A,B,C‬يكون أكبر من أثر الهزة الصادرة عن المركز ‪ ،I‬وذلك ألن الشده‬ ‫الزلزالية تتناسب طرديا ً مع كثافة الطاقة‪ ،‬في حين تتناسب الطاقة تناسبا ً عكسيا‬ ‫مع مربع المسافة بين المركز والموقع المختار‪.‬‬ ‫جالل الدبيك‬

‫‪C‬‬

‫‪A B‬‬

‫‪E‬‬ ‫‪Di‬‬ ‫‪i‬‬

‫‪Dj‬‬

‫تسمى المنطقة أو النقطة التي تمثل‬ ‫مسقط المركز الجوفي للزالزل على‬ ‫سطح األرض بمركز الزلزال السطحي‬ ‫‪.Epicenter‬‬ ‫‪j‬‬ ‫جالل الدبيك‬

‫قد تختلف الدول المجاورة فيما بينها في تحديد موقع المراكز (المركز‬ ‫الجوفي و المركز السطحي)‪ ،‬حتى و ان استخدام الطرق الحسابية‬ ‫المشار اليها أعاله‪ ،‬و ذلك لعدة أسباب أهمها ‪:‬‬ ‫االختالف في دقة األجهزة المستخدمة ‪ ,‬خطأ التوقيت الذي قد تسببه‬ ‫ساعة الجهاز‪ ،‬األخطاء في تحديد بداية ظهور الموجات الزلزالية‬ ‫المختلفة ‪ S‬و ‪ P‬و النقص في المعطيات األخرى‪.‬‬

‫جالل الدبيك‬

‫تحديد الموقع البؤري للزلزال عند توفر ثالث محطات زلزالية‬

‫‪A‬‬

‫‪RC‬‬

‫البؤرة الزلزالية‬

‫‪B‬‬

‫‪RA‬‬

‫‪C‬‬ ‫‪RB‬‬

‫جالل الدبيك‬

‫‪Ground Motion Records‬‬ ‫تسجيالت الحركات األرضية‬

‫تنشأ الحركات الزلزالية بسبب االهتزازات التي تحدثها الموجات‬ ‫الزلزالية‪ ،‬وعند وصول هذه االهتزازات الى سطح األرض يمكن‬ ‫صة لرصد الزالزل‪ ،‬لذلك ارتبط تطور علم‬ ‫تسجيلها بواسطة أجهزة خا ّ‬ ‫الزالزل تاريخيا باكتشاف و تطور األجهزة الزلزالية المختلفة وبتطور‬ ‫و استنباط العالقات الرياضية – الفيزيائية للحركات الموج ّية‪.‬‬

‫جالل الدبيك‬

‫تتميز الحركات األرضية الزلزالية بالعالقة مع الزمن في أنها عشوائية وغير‬ ‫منتظمة من حيث االتجاه و السعة و التردد‪.‬‬ ‫و استنادا الى خصائصها يمكن تصنيف الحركات الزلزالية الى‪:‬‬ ‫أ – هزات أرضية سطحية ذات صدمة ميكانيكية واحدة ‪Single Shock‬‬ ‫ب‪ .‬هزات ذات حزمة واحدة من الحركات االهتزازية القو ّية‬ ‫ج‪ .‬هزات تتكون من العديد من حزم الحركات االهتزازية‪.‬‬ ‫د‪ .‬هزات مدة تأثيرها كبيرة باإلضافة الى أن زمنها الدوري كبير‪.‬‬ ‫هـ‪ .‬الهزات التي تسبب تشوهات دائمة و واضحة للتربة‬ ‫جالل الدبيك‬

‫جالل الدبيك‬

Ground Motion Records

‫جالل الدبيك‬

‫خصائص الحركات األرضية‬ Characteristics of Earthquake Ground Motion

‫جالل الدبيك‬

‫يمكن تلخيص أهم خصائص الحركات األرضية التي تعتبر‬

‫ضرورية في تطبيقات هندسة الزالزل بما يلي ‪:‬‬ ‫• ذروة الحركات األرضية‬

‫‪Peak Ground Motion‬‬

‫• أمد الحركات القوية ‪Duration of Strong Motion‬‬ ‫• محتوى التردد‬

‫‪Frequency Content‬‬ ‫جالل الدبيك‬

‫‪Ground Influencing Ground Motion‬‬ ‫العوامل التي تؤثر على الحركات األرضية‬ ‫تتأثر الحركات األرضية الزلزالية بعدد من العوامل أهمها‪:‬‬

‫* مقدار الزالزل‬ ‫* البعد عن المركز السطحي‬

‫* طبيعة تربة الموقع‬ ‫* االختالف في الجيولوجيا و في سرعة االنتشار على طول خط المسار‬ ‫* حالة أو طبيعة و آلية مصدر الهزات األرضية‬ ‫جالل الدبيك‬

‫‪The Scale of Earthquakes‬‬ ‫مقاييس درجة الزالزل‬ ‫للوصول الى تعبير كمي دقيق قدر االمكان لوصف الزالزل تستخدم الدراسات‬ ‫والمراجع الزلزالية عدد من المعايير الزلزالية‪ ،‬هي‪ :‬المقدار الزلزالي والشدة‬ ‫الزلزالية والعزم الزلزالي‪ ،‬باإلضافة الى الطاقة الزلزالية وال زالت الجهود العلمية‬ ‫مستمرة لتطوير أساليب قياس (درجة الزالزل)‪.‬‬

‫جالل الدبيك‬

‫ويمكن ايجاد الدرجة الزلزالية للهزات األرضية من خالل‪-:‬‬

‫‪ ‬أثرها على االشخاص والمنشآت الموجودة في منطقة‬ ‫تأثيرها‪.‬‬ ‫‪ ‬استخدام العالقات الرياضية وتسجيالت محطات الرصد‪.‬‬ ‫وبشكل عام اليجاد الدرجة الزلزالية يستخدم بشكل واسع‬ ‫المقاييس التالية‪:‬‬ ‫جالل الدبيك‬

‫‪Intensity Scale‬‬ ‫مقياس الشدة الزلزالية‬ ‫تستند مقاييس الشدة الزلزالية في تحديدها لشدة‬ ‫الزلزال على مستوى درجة تأثيره على األشخاص‬ ‫والمنشآت‪ ،‬فمبدأ هذا النوع من المقاييس يعتمد على‬ ‫الوصف‪ ،‬فكلما زاد تأثير الزالزل على األشخاص‬ ‫والمنشآت تزداد درجة الشدة الزلزالية‪.‬‬ ‫ومن أهم مقاييس الشدة الزلزالية و أكثرها شيوعا هو مقياس ميركالي المعدل‬ ‫‪(MM) Modified Mercalli Intensity Scale‬‬ ‫حيث يتم من خالل المقياس تصنيف درجات الشدة المحتملة من ‪ I‬و حتى ‪XII‬‬ ‫جالل الدبيك‬

‫جالل الدبيك‬

‫وللشدة الزلزالية أهمية كبيرة حيث تستخدم في‪:‬‬

‫ رسم خرائط تساوي الشدة و التي من خاللها يتم الحصول على أقصى‬‫شدة للزالزل المحتملة ‪.‬‬ ‫ دراسة األخطار الزلزالية حيث تكون الشدة الزلزالية في ذروتها عند‬‫منطقة المركز السطحي للزالزل وتقل كلما ابتعدنا عنه‪.‬‬

‫و من الجدير بالذكر أن الدراسات والمراجع العلمية الزلزالية ومن خالل‬ ‫استنادها الى األحداث الزلزالية التي حصلت في كثير من الدول واستخرجت‬ ‫عالقات وصفية بين كل من درجة الشدة الزلزالية وقابلية اصابة المباني‬ ‫من جهة‪ ،‬ودرجات االنهيارات المحتملة لهذه المباني من جهة أخرى‬ ‫جالل الدبيك‬

‫‪Earthquake Magnitude‬‬

‫مقياس المقدار الزلزالي‬ ‫المقدار الزلزالي هو عبارة عن مقياس نسبي للطاقة المتحررة من‬ ‫مركز الزالزل ‪ ,‬و يرمز لهذا المقياس عادة بالحرف ‪ M‬و قد عرف‬ ‫ر يختر المقدار الزلزالي للهزات القريبة بأنه اللوغاريتم لألساس‬ ‫عشرة ألقصى سعة موجبة مسجلة بواسطة سيزموغراف معياري‪.‬‬

‫جالل الدبيك‬

‫آثــار الـزلزال (الهـزات األرضية)‬

‫درجاته‬ ‫بمقياس‬ ‫ريختر‬

‫السرعة‬ ‫األفقية‬ ‫سم ‪ /‬ث‬

‫‪3‬‬

‫‪-‬‬

‫‪3.5‬‬

‫‪3-2‬‬

‫يحس بها بعض الناس فقط وخاصة الذين في األدوار العليا‪ ،‬وتهتز األشياء المعلقة تعليقاً حراً ‪.‬‬

‫‪4‬‬

‫‪7-4‬‬

‫يحس بها بوضوح داخل البيوت‪،‬وخاصة في األدوار العليا ‪ ،‬ولكن كثير من الناس ال تعتقد أنه زلزال حيث يسبب اهتزازات كالتي يسببها المترو أو الترام أو الشاحنات الضخمة ‪.‬‬

‫‪4.5‬‬

‫‪15-7‬‬

‫أثنــاء النهــار يحــس بهــا الكثيــروت فــي البيــوت والكثيــر فــي الشــوارع‪،‬وال يحــس بهــا فــي الليــل إال المســتيقنوت‪،‬وتهتز األ بــا والشــبابي والنج ـ ‪ ،‬وتحــدث الحــوائط بعــض أصــوات التصــدع‪،‬‬ ‫واإلحساس به كما لو كات نتيجة اصطدام عربة نقل بالمبنى‪ ،‬وتهتز العربات الساكنة بوضوح ‪.‬‬

‫‪5‬‬

‫‪30-15‬‬

‫يحــس بهــا الجميــع ويســتيقن بعــض النــائمين‪ ،‬وتســقط بعــض صــور الحــائط وتتكســر بعــض األ با ‪،‬وتحــدث شــرول بســيطة فــي الطبقــات الســطحية للجــدرات ‪،‬وتنقلــب األشــياء ريــر المتزنــة‪،‬وتهتز‬ ‫األشجار وأعمدة النور بوضوح ‪ ،‬ويتوق بندول الساعة ‪.‬‬

‫‪5.5‬‬

‫‪70-30‬‬

‫يحس بها الجميع‪،‬ويفزع البعض ويفروت إلى الخارج المباني‪،‬وتتحرك قطع األثاث الثقيلة‪،‬تحدث شرول سطحيه وتتصدع المداخن‪،‬والمباني الضعيفة ‪.‬‬

‫‪6‬‬

‫‪150-70‬‬

‫الجميــع يهرعــوت خــارج المباني‪،‬التصــدع بســيط فــي المبــاني جات التصــميم الجيد‪،‬والتنفيــذ السليم‪،‬والتصــدع بســيط إلــى متوســط فــي مبــاني الطــو الجديدة‪،‬والتصــدع كبيــر فــي المبــاني الخرســانية‬ ‫السيئة أو مباني الطو والحجر القديمة ‪ ،‬تنهار بعض المداخن‪،‬ويحس به قادة السيارات المتحركة ‪.‬‬

‫‪6.5‬‬

‫‪300-150‬‬

‫التصدع بسيط في المنشآت المقاومة للزالزل‪،‬وتصدع واضح في المباني العادية مع انهيـارات جزئية‪،‬وتصـدع كبيـر فـي المنشـآت سـيئة التنفيـذ‪ ،‬انهيـارات كبيـرة فـي معنـم جـدرات الطـو الدراجـة‬ ‫محلياً‪،‬تنفصل باكية المبـاني عـن األعمـدة والكمـرات وتتحـرك بعضـها للخارج‪،‬تسـقط التماثيـل وبعـض المـآجت والمـداخن واألسـوار‪،‬تنقلب قطـع األثـاث الثقيلـة ‪ ،‬يتييـر منسـو ميـاه‬ ‫اآلبار ‪ ،‬يزعج السيارات المتحركة ‪.‬‬

‫‪7‬‬

‫‪ 300‬إلى ‪700‬‬

‫التشــقق واضــح فــي المنشــآت المقاومــة للزالزل‪،‬والمنشــآت الخرســانية تميــل بشــدة أو تنحنــي خــارج مســتول اإل ارات‪،‬تصــدع كبيــر فــي الحــوائط الحامل ـة الييــر مســلحه وانهيــارات كثيــرة فــي‬ ‫المنشآت سيئة التنفيذ‪،‬تنفصل بعض المباني عن أساساتها وتتشقق التربة بوضوح وتقص بعض الخوازيق (األوتاد األرضية) ‪.‬‬

‫‪7.5‬‬

‫‪ 700‬إلى‪1500‬‬

‫أرلب المباني مـن الحـوائط الحاملـة الييـر مسـلحه تـدمر‪،‬وبعض المنشـآت الخرسـانية تـدمر مـع أساساتها‪،‬وتتشـقق األري شـقوقاً كبيـرة وخطيرة‪،‬وتنحنـي قضـبات السـك الحديديـة‪،‬وتنزلق جوانـب‬ ‫األنهار والترع تتحرك التربة الرملية‪،‬والطمى وتنكسر المواسير المدفونة تحت األري ‪.‬‬

‫‪8‬‬

‫‪ 1500‬إلى‪3000‬‬

‫تنهــار كثيــر مــن المبــاني الخرســانية وتســقط الكبارل‪،‬وتحــدث فواصــل فــي األري‪،‬تبتلــع النــاس والعربات‪،‬وتنهــار شــبكات الميــاه والمجــار كلية‪،‬وتح ـدث انزالقــات فــي جوانــب األنهــار والتربــة‬ ‫اللينة‪،‬وتنحني قضبات السك الحديدية بحيث ال تعد صالحة‪.‬‬

‫‪8.5‬‬

‫‪ 3000‬إلى‪6000‬‬

‫التدمير شامل ‪ ،‬موجات الزالزل ترل بوضوح على سطح األري ‪ ،‬خطوط الرؤية واألسطح المستوية تدمر ‪ ،‬تطير األشياء الثقيلة في الهواء ‪.‬‬

‫ال يحس بهاأحد ‪ ،‬إال بعض الناس في ظروف خاصة جداً ‪.‬‬

‫جالل الدبيك‬

‫وبشكل عام يعتمد المقدار الزلزالي على قيمة الطاقة المتحررة‬ ‫من مركزه والتي يمكن قياسها باستخدام معطيات السيزموغرام‬ ‫التالية‪:‬‬ ‫ زمن سجل الموجات الزلزالية ‪.‬‬‫ المسافة (بعد المحطة عن مركز الزالزل)‪.‬‬‫ السعة الموجية ‪A‬‬‫ الزمن الدوري للموجة ‪T‬‬‫جالل الدبيك‬

‫في نفس الوقت و استنادا لتعريف المقدار الزلزالي فان للزلزال‬ ‫الواحد مقدار أو قوة زلزالية واحدة ال تختلف من موقع آلخر‪،‬‬ ‫وبغض النظر عن بعد هذه المواقع عن المركز السطحي للزالزل‪.‬‬ ‫في حين قد تختلف الشدة الزلزالية من منطقة الى أخرى مجاورة‬ ‫لها تحت تأثير نفس الزلزال‪ ,‬فقد يكون سبب هذا االختالف سوء‬ ‫نوعية البناء أو نوعية و طبيعة الموقع‪.‬‬

‫جالل الدبيك‬

‫ان اعتماد الشدة الزلزالية على احساس الناس وتقييمهم لشدة االهتزازات‬ ‫في أماكنهم‪ ،‬يؤدي في حاالت كثيرة الى المبالغة وعدم الدقة‪ ،‬فشدة تأثير‬ ‫الزلزال تعتمد على عدد من العوامل‪ ،‬أهمها‪:‬‬ ‫ مقدار قوة الزلزال و عمقه البؤري‪.‬‬‫ بعد المركز السطحي للزلزال عن المنطقة المتأثرة‪.‬‬‫ طبيعة المنطقة‪.‬‬‫ نوعية و جودة البناء في المناطق المتأثرة‪.‬‬‫‪ -‬مكان وجود االنسان الشاعر بالزالزل لحظة احساسه باألمواج الزلزالية‬

‫ نوعية النظام االنشائي‪.‬‬‫ تصرف االنسان أثناء حدوث الزلزال‬‫جالل الدبيك‬

‫جالل الدبيك‬

‫‪Seismicity of the Arab Region‬‬

‫زلزالية المنطقة العربية‬ ‫أدى االستخدام الواسع في معظم دول العالم ألجهزة الرصد الزلزالي‬ ‫خالل القرن العشرين الى تطوير الدراسات و األبحاث الزلزالية المتعلقة‬ ‫بالنشاط و الحركات الزلزالية في العالم ‪ ,‬للتعرف على النطاقات الزلزالية‬ ‫العالمية ‪.‬‬

‫بالرغم من عدم وقوع المنطقة العربية في النطاق الزلزالي العنيف اال أن‬ ‫المدن العربية لم تكن في تاريخها و حاضرها بعيدة عن الضربات‬ ‫الزلزالية العنيفة‪.‬‬ ‫جالل الدبيك‬

‫‪Seismicity of the Arab Region‬‬ ‫زلزالية المنطقة العربية‬ ‫‪ ‬اغادير في المغرب االعوام ‪ 1731‬و ‪1909‬‬ ‫‪ ‬الجزائر االعوام ‪ 1716‬و ‪ 1790‬و ‪1869‬‬ ‫‪ ‬تونس عام ‪1757‬‬ ‫‪ ‬ليبيا عام ‪1853‬‬ ‫‪ ‬فلسطين واألردن االعوام ‪ 1837‬و ‪ 1903‬و ‪ 1927‬و ‪ 1954‬و ‪1995‬‬ ‫‪ ‬لبنان االعوام ‪ 1759‬و ‪ 1872‬و ‪1954‬‬ ‫‪ ‬العراق االعوام ‪ 1865‬و ‪ 1917‬و ‪ 1946‬و ‪1981‬‬ ‫‪ ‬السعودية عام ‪ 1941‬واقتصر تأثير زلزال ‪ 1995‬على منطقة الشمال الغربي‬ ‫في السعودية‬ ‫‪ ‬اليمن االعوام ‪ 1965‬و ‪ 1982‬و ‪1991‬‬ ‫‪ ‬مصر االعوام ‪ 1847‬و ‪ 1955‬و ‪ 1969‬و ‪ 1981‬و ‪1992‬‬ ‫جالل الدبيك‬

‫هل فلسطين نشطة زلزالياً ‪....‬‬

‫؟!‬

‫هل هناك احتمال لحصول زالزل في المستقبل ‪!....‬؟‬ ‫على ماجا يعتمد المختصوت في تحديد امكانية حصول زالزل في‬ ‫المستقبل؟؟‬

‫التاريخ الزلزالي‬

‫التسجيالت والدراسات الزلزالي‬ ‫موقع و بيعة المنطقة‬ ‫جالل الدبيك‬

‫يتأثر النشاط الزلزالي بشكل عام بموقع الدول و تاريخ الزالزل في المنطقة‪،‬‬ ‫وتصنف مناطق الدولة عادة الى مناطق شدة زلزالية محتملة‪ ،‬حيث يؤخذ بعين‬ ‫االعتبار في هذا التصنيف أثر الصدوع الجيولوجية وأثر طول هذه الصد وع‬ ‫باإلضافة الى تاريخ الحوادث الزلزالية التي ضربت المنطقة عبر العصور‪.‬‬

‫و بخصوص احتمال تعرض كل من فلسطين واألردن لزلزال في المستقبل‪،‬‬ ‫أظهرت العديد من الدراسات الزلزالية وجود نشاط زلزالي في عدد من المواقع‬ ‫وذلك باالستناد الى‪:‬‬ ‫جالل الدبيك‬

‫• طبيعة موقع المنطقة (حفرة االنهدام) والتصدعات األرضية فيها‪.‬‬

‫• التاريخ الزلزالي للمنطقة والفترات الزمنية التي يتكرر فيها حصول‬ ‫الزالزل ووجود الفوالق‪.‬‬ ‫• تسجيالت محطات الرصد‪ ،‬حيث أظهرت هذه التسجيالت‬

‫جالل الدبيك‬

‫‪Seismicity of Palestine‬‬ ‫الشناط الزلزالي في فلسطين‬ ‫حفرة االنهدام و التصدعات األرضية‪:‬‬ ‫تعتبر حفرة االنهدام في منطقتنا امتدادا لحفرة االنهدام االقليمية‪ ،‬التي‬ ‫تمتد من خليج عدن في البحر حتى خليج العقبة ثم تستمر في وادي‬ ‫عربة والبحر الميت و حول نهر األردن و بحيرة طبريا حتى تصل الى‬ ‫أنطاكيا في تركيا وتؤدي الحركة المستمرة في الصفيحة العربية الى‬ ‫ابتعادها عن الصحيفة االفريقية باالتجاه الشمالي الشرقي واصطدامها‬ ‫بصفيحة األناضول وتتحرك في الوقت ذاته في اتجاهات أفقية‬ ‫وعمودية على طول حفرة االنهدام التي تفصلها عن صفيحة فلسطين‬ ‫وسيناء‪.‬‬ ‫جالل الدبيك‬

‫موقع فلسطين وتكتونية المنطقة‬

‫جالل الدبيك‬

‫‪Seismicity of Palestine‬‬ ‫النشاط الزلزالي في فلسطين‬

‫‪ ‬أهم تواريخ الزالزل التي تأثرت بها معظم المدن والمناطق الفلسطينية‬

‫‪1656 - 1546 - 1402 - 1339 - 1212 - 1202 - 1068‬‬ ‫‪1873 - 1872 - 1859 - 1854 - 1834 - 1759 - 1666‬‬ ‫‪1996 - 1954 - 1927 - 1923 - 1903 - 1900 - 1896‬‬

‫جالل الدبيك‬

July 11, 1927 M=6.2 Abu Dis

Jerusalem

Jericho

Jordan river

Nablus

‫جالل الدبيك‬

Jericho

‫جالل الدبيك‬

‫احتمال حصول زالزل في المستقبل‬ ‫‪M max = 6.5‬‬ ‫‪7>M>6‬‬

‫‪ ‬قوة الزلزال المتوقع ‪ ...‬؟ !‬

‫‪ ‬ام الجاهزية ‪ !! ..‬؟‬

‫يحتمل أن تتعرض المنطقة في المستقبل القريب (بداية القرن الواحد‬ ‫والعشرين) الى زلزال معتدل الدرجة أو قوي نسبيا (‪ 6.5-6‬درجة)‬ ‫حسب مقياس ريختر وبعض الدراسات توقعت احتمال تجاوز هذه‬ ‫الدرجة وصوال الى ‪ 7‬درجات‪.‬‬

‫أما بخصوص المركز السطحي لهذا الزلزال فقد رجح بعض الخبراء بأن‬ ‫يكون شمال البحر الميت في حين رجح آخرون بأن يكون جنوب البحر‬ ‫الميت أو في منطقة وادي عربة‪.‬‬

‫جالل الدبيك‬

‫من الجدير بالذكر أنه ال تكمن الخطورة بمقدار درجة الزلزال‬ ‫المتوقع(قوي نسبيا‪-‬معتدل) بل تكمن في عدم جاهزية المجتمع‬ ‫بكامل فئاته ومؤسساته للتعامل مع الكوارث الطبيعية أو‬ ‫االنسانية بشكل عام و مع الزالزل بشكل خاص‪.‬‬

‫جالل الدبيك‬

‫ويمكن تلخيص عدم الجاهزية والخلل الذي تعاني منه األفراد‬ ‫والمؤسسات بما يلي‪:‬‬

‫وجود أنماط معمارية و انشائية في المباني الدارجة ال تلبي‬

‫المتطلبات العامة أو متطلبات الحد األدنى للمباني المقاومة للزالزل‪.‬‬ ‫عدم وجود ادارة للكوارث و اسناد الطوارئ‪.‬‬

‫عدم وجود تخطيط أو سياسة وطنية الستخدام األراضي تأخذ بعين‬ ‫االعتبار العامل الزلزالي والجيولوجي في االستخدام‪.‬‬

‫جالل الدبيك‬

‫عدم وجود وعي لدى المواطنين بأسس و ضوابط السالمة العامة‬ ‫بشكل عام وبإجراءات الوقاية و التهيئة بشكل خاص‪.‬‬

‫عدم وجود هيئات و مؤسسات تعنى بمتابعة تصميم وتنفيذ المنشآت‬ ‫وفق متطلبات الكودات الزلزالية‪.‬‬ ‫عدم وجود مخططات وخرائط لألخطار المحتملة لكل من المدن و‬ ‫التجمعات السكنية‪.‬‬ ‫عدم االهتمام بإجراء دراسات لمعرفة قابلية االصابة لالنسان‬ ‫والمنشآت و البنى التحتية‪.‬‬ ‫جالل الدبيك‬

‫ان المشكلة األساسية في مجتمعاتنا العربية هي‪ :‬ان العمل يتم عادة‬ ‫بردة الفعل وليس بالفعل‪ ،‬فعندما تحدث حرائق في أحد المجتمعات‬ ‫الصناعية أو السكنية يتم تشكيل لجنة تقصي الحقائق ولالطالع‬ ‫على حيثيات الحادث‪ ،‬وعندما ينهار مبنى بسبب أخطاء في التصميم‬ ‫أو التنفيذ تتشكل لجنة خاصة بالموضوع يصدر عنها الحقا بعض‬ ‫النتائج والتوصيات والتي غالبا وبعد أن تهدأ األمور ال يكترث بها‬ ‫أحد‪ ،‬ومن ثم ترجع األمور الى ما كانت عليه‪.‬‬

‫جالل الدبيك‬

‫نحن بحاجة الى قوانين و تشريعات واضحة في فلسطين تتعلق‬ ‫بضرورة تصميم المنشآت لمقاومة أفعال الزالزل‪ ،‬وكذلك وضع‬ ‫األسس والقواعد الالزمة‪ ،‬ولكن يبقى كل شيء حبر على ورق اذا لم‬ ‫يتم ايجاد اآللية المناسبة لربط التخطيط والتصميم والتنفيذ والمتابعة‬ ‫ومن ثم اجراء التقييم الدوري المناسب بهدف أخذ العبر وتصحيح‬ ‫أماكن الخطأ‪.‬‬ ‫وهذا يتطلب ضرورة العمل بمبدأ األخذ باألسباب من خالل عمل‬ ‫مؤسسات متكامل يجمع بين التخصصات المختلفة ذات العالقة وفق‬ ‫خطط شاملة‪.‬‬ ‫جالل الدبيك‬