الأمواج الزلزلية وبنية الأرض - علوم الأرض والفضاء - ثالث ثانوي

6-3 الأهداف نقارن بين أنواع الأمواج الزلزالية الثلاثة. تصف كيف يعمل مقياس الأمواج الزلزالية وبنية الأرض Seismic Waves and Earth's Interior الزلازل (السبز مومتر). السعي الرس يتم استعمال الأمواج الزلزالية في تصوّر بنية الأرض الداخلية. تفر كيف استعملت الأمواج الربط مع الحياة عندما تنظر إلى المرآة فإنك ترى نفسك؛ لأن أمواج الضوء تنعكس الزلزالية في معرفة مكونات باطن عن وجهك وتتجه نحو المرآة، ثم ترتد عن سطحها إلى عينيك، فتحدث الرؤية. وبالكيفية نفسها، تنتقل الأمواج الزلزالية في باطن الأرض، وتنعكس عن التراكيب الداخلية معطية الأرض وتركيبها. مراجعة المفردات بذلك صورة عنها. الستاره جزء من باطن الأرض يقع الأمواج الزلزالية Earthquake Waves أسفل القشرة الأرضية وفوق اللب. مفردات جديدة الأمواج الزلزالية الأمواج الأولية الأمواج الثانوية الأمواج الجسمية الأمواج السطحية بؤرة الزلزال المركز السطحي للزلزال مقياس الزلزال مخطط الزلزال تنتج معظم الزلازل بفعل الحركة التي تحدث على الصدوع، إن الحركة في الصدوع قد تكون عبر سطوح ملساء نسبيا، أو عبر سطوح خشنة، كما في حركة الكتلتين الخنيتين المغطاتين بورق الصنفرة؛ حيث تعمل السطوح الخشنة على إعاقة الحركة وإيقافها. كذلك مع استمرار حركة الصخور عبر السطوح الخشنة تتراكم الجهود فيها، وتعاني الصخور من تشوه مرن، حيث ترجع الصخور إلى وضعها الأصلي عند إزالة الإجهاد عنها، عندما تتجاوز الجهود المتراكمة في الصخور حد المرونة، وهو الحد الذي تفقد فيه الصخور خاصية المرونة، فإنها تلتوي أو تتمدد، وتصبح في مرحلة التشوه اللدن. وعندما تتكسر الصخور أو تنزلق عبر السطوح تتحرر الطاقة المختزنة منتجة الزلزال. أنواع الأمواج الزلزالية Types of seismic waves تسمى الأمواج التي تنتشر في الأرض والناجمة عن الزلزال الأمواج الزلزالية Seismic waves. وينتج عن كل زلزال ثلاثة أنواع من الأمواج الزلزالية هي: الأولية والثانوية والسطحية. الأمواج الأولية Primary waves يطلق عليها أيضًا أمواج P. تعمل الأمواج الأولية Primary Waves على تضاغط الصخور وتخلخلها في نفس اتجاه حركتها، انظر الشكل 617. لاحظ من الشكل أن حجم الصخر المشار إليه بالمربعات الحمراء الصغيرة يتغير مع مرور الأمواج الأولية فيه. وتشبيه الحركة التضاغطية للأمواج الأولية الحركة التي تحدث على طول نابض رخو؛ إذ تنتقل الحركة الموجية على طوله في اتجاه مواز لاتجاه شده في البداية. درارة الكلية 196

الأمواج الثانوية Secondary waves يطلق عليها أيضا أمواج 5، وسميت الأمواج الثانوية Secondary Waves لأنها أبطاً من الأمواج الأولية، وهي ثاني الأمواج الزلزالية وصولاً إلى محطة الرصد، وتس الأمواج الثانوية في أثناء حركتها حركة جسيمات الصخر عموديا على اتجاه حركتها، كما في الشكل 17-6، وتشبه الحركة الموجية في الحبل؛ حيث تنتقل عموديا إلى أعلى وإلى أسفل من أحد طرفيه إلى الطرف الآخر. وتسمى كل من الأمواج الأولية والثانوية الأمواج الجسمية Body waves؛ لأنها تنتقل داخل الأرض. الأمواج السطحية Surface wives تنتقل الأمواج السطحية Surface waves على سطح الأرض فقط، وهي أبطأ الأمواج الزلزالية، لذلك فهي ثالث الأمر صولا إلى محطة الرصد و تتسبب تركة جسيمات سطح الأرض حركة جانبية إلى أعلى وإلى أ كحركة الأمواج البحرية، كما في الشكل 17-6 وتعد من أكثر الأمواج الزلزالية تدميرا؛ لأنها تسبب معظم أنواع الحركة، كما أنها تستغرق وقتا أطول لتعبر الصخور نشأة الأمواج الزلزالية Generations of seismic waves تنشأ أولى الأمواج الزلزالية الجسمية في نقطة الكسر في صخور القشرة الأرضية، وتنتشر منها في جميع الاتجاهات وتسمى هذه النقطة بؤرة الزلزال Focus، وتقع في معظم الأحيان على عمق يبلغ عدة كيلومترات أسفل سطح الأرض. أما النقطة التي تقع على سطح الأرض مباشرة فوق البؤرة قسمى المركز السطحي للزلزال Epicenter الشكل 18-6 وتنشأ الأمواج الزلزالية السطحية عن المركز السطحي للزلزال، وتنتشر منها على سطح الأرض. حركة الأمواج الأولية P التجاء الموجة حركة الأمواج الثانوية 5 حركة الأمواج السطحية التجاه الحركة الشكل 17 - تمتاز الأمواج الزلزالية بنوع الحركة التي تسببها للصخور التي تمر فيها؛ حيث تكون حركة جسيمات الصخر إلى الأمام وإلى الخلف وفي نفس اتجاه حركة أمواج - P بينما تكون حركة الأمواج - عمودية على خط انتشار الموجة، وإلى أعلى وإلى أسفل، ومن جانب إلى آخر في الأمواج السطحية. دراره 197

المركز العلمي له اراك الوية الشكل - بؤرة الزلزال هي النقطة التي ابتدأ عندها تشكل الكسر في الصدع وتسمى النقطة التي تقع على سطح الأرض مباشرة فوق البؤرة المركز السطحي للمزلزال استنج. حدد النقطة التي يكون عندها الدمار الذي تسببه الأمواج السطحية أكبر ما يمكن. 1970 سحلة الاول متوسلة . ل عملة أقواس بركانية り 시 1 4x TAXI وتنتقل الطاقة المنبعثة من بؤرة الزلزال في جميع الاتجاهات على هيئة موجات زلزالية. وتبلغ قوة الزلازل أكبر ما يمكن في بؤرة الزلزال، وكلما ابتعدنا عن البؤرة قلت قوة الموجات الزلزالية وخفتت بسبب المقاومة التي تواجهها في أثناء مرورها في صخور القشرة الأرضية. وتصنف الزلازل بحسب عمق البؤرة، كما في الشكل 19-6 إلى ثلاثة أنواع الزلازل الضحلة التي تنشأ على عمق أقل من km 70 ، والزلازل المتوسطة التي تنشأ على عمق km 70-300 والزلازل العميقة التي تنشأ على عمق km 300-700 ويوضح الشكل 19-6 العلاقة بين نطاق الطرح - الناتج عن غطس صفيحة أرضية أسفل صفيحة أخرى - وحدوث الزلازل ولا تحدث الزلازل العميقة الشكل 19-6 تصنف الزلازل بناء على عمق البؤرة إلى زلازل ضحلة ومتوسطة وعميقة. إلا في هذا النوع من الحدود والمسؤول عن حدوث الزلازل في هذا النطاق - وبخاصة العميقة منها - هو الصفيحة الغاطسة الصلبة؛ حيث يسبب غطس وتعد الزلازل الضحلة أكثرها تدميرا. الصفيحة إلى أسفل تراكم الجهود فيها، مما يؤدي إلى تكسرها وتحرير طاقة على شكل أمواج زلزالية ذات بؤر مختلفة الأعماق. مقياس الزلزال ومخططه Seismometer and Seismogram لا يمكن الإحساس بالاهتزازات الناجمة عن الأمواج الزلزالية على مسافات بعيدة جدا عن المركز السطحي، ولكن يمكن اكتشافها عن طريق جهاز حساس يسمى مقياس الزلزال (السيز مومتر ( Seismometer انظر الشكل 620 الشكل 20 أحد أجهزة مقياس الزلازل تتألف بعض أجهزة السيز مومتر من أسطوانة دوارة مغطاة بورقة وقلم أو أي أداة للتسجيل، وكتلة معلقة كالبندول. تختلف أجهزة السيز مومتر في تصميمها، ولكنها (السيز مومتر ) الحديثة درارك الكليم 198

جميعا تتضمن إطارًا مثبتا في الأرض، وكتلة معلقة على نابض أو سلك، كما في الشكل 621 أثناء عندما يحدث الزلزال تبقى الكتلة والقلم في أ حدوث الاهتزاز من دون حركة بسبب القصور الذاتي، فيتم تسجيل حركة الكتلة بالنسبة إلى الإطار على أداة للتسجيل كالورقة، أو تسجل مباشرة على أقراص حاسوبية. ويسمى السجل الذي يتم الحصول عليه من اليز مومتر مخطط الزلزال (السيز موجرام seismogram، ويوضح الشكل 22-6 جزءًا من السبز مو جرام. وتستخدم في الوقت الحاضر أجهزة حديثة لرصد حركة الأرض الحياة است سے بالو الزلازل وتحليلها؛ حيث تستخدم الأقمار الاصطناعية الشكل 21 في الإطار جهاز سيز مومتر قديم مثبت في الأرض. عندما يحدث الزلزال يتحرك الإطار بينما تبقى الكتلة المعلقة وملحقاتها دون في نقل البيانات من محطات الرصد الزلزالي إلى باقي المحطات في العالم. ويتم استخدام برمجيات حديثة في حركة، فيسجل الكتلة والقلم الحركة النسبية للإطار. قارن ذلك بأجهزة الاستقبال والإرسال الحديثة. تحليل البيانات وتحديد مواقع الزلازل وقوتها ويستخدم الحاسب الآلي في تخزينها. ماذا قرات لخص الفرق بين السيز مومتر والسيز موجرام . البعد عن المركز المسطحي للزلزال Distance from the epicenter لاحظ من الشكلين 22 و 23- أن أمواج P هي أول الأمواج الزلزالية وصولاً إلى محطات الرصد، ويليها الأمواج الثانوية، وأخيرًا الأمواج السطحية. يلاحظ أن الفرق الزمني بين منحني P و 5 في الشكل 623 يزداد كلما زاد البعد عن المركز السطحي للزلزال أي أن فرق زمني الوصول بين أمواج P و S في السيز موجرام يكون أكبر في المحطات البعيدة عن المركز السطحي للزلزال مقارنة بالمحطات القريبة. ويستعمل هذا الفرق الزمني في حساب بعد المركز 160 امواج سطحية أمواج S امواج ! -5 -10 125 130 135 140 145 150 155 السطحي للزلزال عن محطة الرصد التي سجلت الشكل 622 يوفر السيز موجرام سجلاً للأمواج الزلزالية التي عبرت نقطة الزلزال. العالمية دراره ای 199

ز من یک حدوث الزلزال (min) 16 15 14 13 12 10 9 8 7 6 5 4 3 2 J منحتى المسافة - زمن الوصول متحی امو متحي المراج ؟ 0 1000 2000 3000 10000 5000 البعد عن المركز السطحي للزلزال (km) الشكل 23-6 تظهر منحنيات المسافة - زمن الوصول للأمواج الزلزالية أن الفترات الزمنية التي تستغرقها أمواج P و S للوصول إلى محطات رصد الزلازل مختلفة لاختلاف بعد المحطات عن المركز السطحي المزلزال حدد الفترة الزمنية التي تستغرقها أمواج الزلزال يقع على بعد km 2000 لتصل محطة الرصد وما الفترة الزمنية التي تستغرقها أمواج 6 لقطع المسافة نفسها؟ أدلة على بنية الأرض الداخلية Clues to Earth's Interior لا تعمل الأمواج الزلزالية على اهتزاز سطح الأرض فقط وما تُحدثه من دمار، بل تنتقل أيضًا إلى داخلها، لذلك فهي توفر معلومات قيمة للعلماء تمكنهم من بناء نموذج عن بنية الأرض الداخلية. مكونات الأرض Earth's composition يوضح الشكل 24- أن الأمواج الزلزالية يتغير مسارها وسرعتها عندما تواجه حدودًا فاصلة بين طبقتين مختلفتين في مكوناتها، وبذلك استطاع العلماء أن يحددوا سمك طبقات الأرض ومكوناتها بمقارنة سرعة الأمواج الزلزالية مع القياسات التي حصلوا عليها في المختبرات لأنواع مختلفة من الصخور وتوصلوا نتيجة لذلك إلى أن الستار العلوي يتكون من صخر البيرودوتيت يتكون معظمه من معدن الأوليفين، وأن اللب الخارجي يتكون معظمه من مصهور الجديد والنيكل، أما اللب الداخلي فهو في حالة صلبة ويتكون معظمه من الحديد والنيكل. بنية الأرض الداخلية Earth's internal structure تتغير سرعة الأمواج الزلزالية واتجاهها عندما تواجه مواد مختلفة في باطن الأرض. لاحظ من الشكل 625 كيف تتبع أمواج P و S في البداية مساراتٍ مباشرة إلى حد ما في أثناء عبورها الستار، ولكنها تعاني من انكسار وانعكاس عندما تعبر الحدود الرئيسة بين طبقات الأرض. لذلك استطاع علماء الزلازل من خلال رصد زمن ومسافة الأمواج الزلزالية ومسار كل موجة وتمثيلها بيانياً في منحنيات المسافة - زمن الوصول، معرفة أن مكونات الأرض والكثافات تختلف من الداخل حرارة التصنيع 200

مطاق ظل امواج P 143 الأمواج الزلزالية Seismic Waves اللار الخارجي الطاف طا امواج P اختفاء أمواج P 103 بؤرة يؤدي انكسار أمواج P عند اللب الخارجي إلى تكوين نطاق ظل على سطح الأرض، بحيث لا تظهر أمواج P على المخطط الزلزالي (السيزموجرام) على بعد زاوي يتراوح بين 143 - 103 عن المركز السطحي للزلزال، بينما تظهر أمواج P على أجهزة الزلزال السير مومتر في الجانب المقابل للمركز السطحي لأن أمواج S لا تمر من خلال اللب الخارجي للأرض السائل، لذلك فإنها لا تظهر ضمن نطاق يسمى ظل أمواج 6 على بعد زاوي يتراوح بين 180- 180 - 103 عن المركز السطحي للزلزال امراج 5 نطاق ظل أمواج اختفاء أمواج للزلزال. القطب الشمالي الله الداخل الستار الخارجي 103 مورة الزلزال الشكل 24- بزودنا كل من زمن الوصول وسلوك الموجات الزلزالية بصورة تفصيلية لبنية الأرض الداخلية، كذلك ترضنا هذه الأمواج تأدية على مكونات أجزاء الأرض المختلفة. 201

202 الكثافة رأس بيرا 200 1000 120000 A 3000 110-12 4000 5000 12-13 6000 12 14 10 المواج المسجل 4 6 السرعة (km) ice) الشكل 25 - 6 تختلف طبقات الأرض الداخلية في مكوناتها؛ وقد استطاع العلماء تحديد مكوناتها من خلال معرفة سلوك الأمواج الزلزالية عبر أنواع مختلفة من الصخور. ماذا يحدث لأمواج 5 عندما تنشأ بفعل الزلازل ؟ للإجابة عن هذا السؤال: أولاء توصل علماء الزلازل إلى أن أمواج 5 لا تسير في الأوساط السائلة، ولاحظوا أنها لا تسير في مركز الأرض، مما جعلهم يكتشفون أن جزءا م باطن الأرض يوجد في الحالة السائلة القليلة اللزوجة. وقد أيدت البيانات التي جمعت حول مسار الأمواج الزلزالية وزمن وصولها في باطن الأرض إلى أن لب الأرض الخارجي سائل ولبها الداخلي صلب. تصور باطن الأرض Imaging Earth's interior تتأثر كل من سرعة الأمواج الزلزالية وكثافة الصخور بعوامل أخرى غير العمق منها درجة الحرارة، يمكن الحصول على صور لبنية الأرض الداخلية تتضمن بعض التراكيب، ومنها الصفيحة الغاطسة التي تتضح في الشكل .. ويمكن تشبيه هذه الصور بالصور الملتقطة بالأشعة السينية. الصفيحة الغاطيينة الأسرع سرعة الأمواج البولزالية الأبطا ستقلع رأسي من الستار الشكل 26 -6 تم التقاط هذه الصورة في اليابان من خلال تتبع مسارات الأمواج الرمز الية في باطن الأم فرها حيث تشير المناطق الحمراء إلى سرعات الأمواج الزلزالية الأبطاً من القيمة المتوسطة، وتشير المناطق الزرقاء إلى سرعات الأمواج الأسرع من القيمة المتوسطة. كذلك تمثل المنطقة الزرقاء في الصورة الصفيحة المقام السفي عليها

التقويم 3-6 الخلاصة الفهم الأفكار الرئيسة أنواع الأمواج الزلزالية ثلاثة أولية 1. وضح كيف تستعمل كل من أمواج P وأمواج S في تحديد خواص وثانوية وسطحية. لب الأرض؟ مقياس الزلازل (السيز مومتر) جهاز 2 ارسم مخططا لسيز مومتر يوضح كيف تقاس اهتزازات الأرض يستقبل الأمواج الزلزالية، ويسجلها على مخطط الزلزال (السيز موجرام). استطاع العلماء أن يحددوا المركز السطحي اللزلازل من الفرق الزمني بين زمي وصول كل من أمواج P وأمواج S وتسجل على السيز موجرام. 3 صف كيف يستعمل منحنى المسافة - زمن الوصول في دراسة الزلازل ؟ ميز بين سرعة الأمواج الزلزالية في أثناء مرورها في المواد الباردة والمواد الساخنة. التفكير الناقد تغير سرعة والجاه كل من أمواج P وأمواج 5 عندما تواجه حدودًا فاصلة 5. اربط بين حركة الأمواج الزلزالية مع ملاحظات شخص براقب بين مواد مختلفة. يمكن الحصول على صورة مفصلة عن مكونات الأرض الداخلية من خلال تحليل الأمواج الزلزالية التي تعبر باطن الأرض. كيفية انتقالها على سطح الأرض. استنتج باستعمال الشكل 22 6 الذي يمثل مخططا زلزاليا، فشر لماذا تعد الأمواج السطحية أكثر الأمواج الزلزالية تدميرا، على الرغم من أنها آخر الموجات وصولا إلى محطات الرصد؟ الكتابة 2 الجيولوجيا 7. اكتب مقالة حول الطرائق التي يعتمدها العلماء في معرفة مكونات الأرض الداخلية. حراره ای 203