علم الزلازل
يدرس علم الزلازل الموجات المرنة التي تنتقل عبر الأرض، مستخدمًا الزلازل والمصادر الاصطناعية لتصوير باطن الأرض ولفهم كيفية ولماذا تهتز الأرض.
Definition
علم الزلازل هو الدراسة الجيوفيزيائية للموجات المرنة في الأرض، ويشمل إثارتها بواسطة الزلازل ومصادر أخرى، وانتشارها عبر باطن طبقي وغير متجانس، وتسجيلها وتفسيرها لتحديد آليات الزلازل والبنية الداخلية على حد سواء.
Scope
يغطي هذا المجال توليد الموجات الزلزالية وانتشارها وتسجيلها، والزلازل التي تنتجها. ويتناول معادلة الموجة المرنة والموجات الجسمية والسطحية التي تسمح بها، وفيزياء التصدع ومصدر الزلزال، وعكس أزمنة الوصول والأشكال الموجية لتصوير بنية الأرض، والممارسة الرصدية لقياس الزلازل، ومقاييس الحجم، وتوصيف حركة الأرض. وينصب التركيز على الرابط الكمي بين حركة الأرض المسجلة، والمصدر الذي أطلقها، والوسط الذي عبرته.
Sub-topics
Core questions
- كيف تنتشر الموجات المرنة عبر أرض طبقية وغير متجانسة؟
- ما هي العمليات الفيزيائية على الصدع التي تولد الزلزال وتشع الطاقة الزلزالية؟
- كيف يتم عكس أزمنة الوصول والأشكال الموجية لتصوير باطن الأرض؟
- كيف يتم قياس اهتزاز الأرض، وتحديده كميًا بالحجم، وربطه بالخطر؟
Key concepts
- الموجات الجسمية (P و S) والموجات السطحية (رايلي ولاف)
- معادلة الموجة المرنة ونظرية الأشعة الزلزالية
- آلية بؤرة الزلزال والعزم الزلزالي
- منحنيات زمن الوصول وبنية سرعة الأرض
- أجهزة قياس الزلازل، ومقاييس الحجم، وعلاقة غوتنبرغ-ريشتر
Key theories
- نظرية الارتداد المرن
- تحدث الزلازل عندما يتم إطلاق الإجهاد المرن المتراكم عبر صدع مغلق فجأة مع انزلاق الصدع، مع ارتداد الصخر إلى حالة استرخاء؛ هذه الفرضية لريد، المستمدة من زلزال سان فرانسيسكو عام 1906، تكمن وراء النظرة الحديثة لدورة الزلزال.
- نظرية الأشعة الزلزالية وعكس زمن الوصول
- يمكن تتبع الطاقة الزلزالية عالية التردد على طول الأشعة التي تحكمها بنية السرعة، لذا فإن التباين المنهجي في أوقات الوصول مع المسافة يقيد اعتماد سرعة الزلازل على العمق وكشف عن باطن الأرض الطبقي.
Clinical relevance
يدعم علم الزلازل تقييم مخاطر الزلازل، وأنظمة الإنذار المبكر، ومعايير حركة الأرض في قوانين البناء؛ وهو أيضًا الأداة الرئيسية لمراقبة معاهدات التجارب النووية ولتصوير باطن الأرض في استكشاف الموارد.
History
بدأ علم الزلازل الكمي في أواخر القرن التاسع عشر مع أول أجهزة قياس الزلازل الحساسة؛ وقد حددت دراسات أزمنة الوصول التي أجراها أولدهام وغوتنبرغ وآخرون اللب والوشاح، وحددت ليمان اللب الداخلي في عام 1936، وقد أحدث عصر الرقمنة والشبكات الكثيفة بعد شبكة قياس الزلازل الموحدة العالمية في الستينيات تحولًا في دراسات المصادر والتصوير المقطعي على حد سواء.
Key figures
- Harry Fielding Reid
- Beno Gutenberg
- Charles Richter
- Inge Lehmann
Related topics
Seminal works
- steinwysession2003
- akirichards2002
- shearer2009
Frequently asked questions
- ما الفرق بين الموجات الجسمية والموجات السطحية؟
- تنتقل الموجات الجسمية (P و S) عبر باطن الأرض، حيث تكون موجات P موجات انضغاطية أسرع وموجات S موجات قص أبطأ؛ تنتقل الموجات السطحية (رايلي ولاف) على طول السطح، وتصل لاحقًا، وعادة ما تحمل أكبر السعات وأكثر حركات الأرض تدميرًا.
- كيف يكشف علم الزلازل عن البنية العميقة للأرض؟
- نظرًا لأن السرعات الزلزالية تعتمد على المادة وحالتها، فإن الطريقة التي تختلف بها أوقات وصول الموجات والأشكال الموجية مع المسافة والعمق تسمح لعلماء الزلازل باستنتاج الطبقات وخصائص القشرة والوشاح واللب التي لا يمكن أخذ عينات منها مباشرة.