النشاط الزلزالي الحديث في محافظة النماص – بقلم أ.د. عبدالله بن محمد العمري

 

تعتبر الزلازل من الكوارث الطبيعية التي عرفها الإنسان منذ القدم والتي تتسبب عادةً في وقوع أعداد كبيرة من الضحايا بالإضافة إلى الخسائر المادية والاقتصادية والاجتماعية الهائلة الناجمة عنها وذلك لأنها تحدث بشكل مفاجئ وسريع وبدون سابق إنذار. الزلازل عبارة عن اهتزازات في القشرة الأرضية تحدث بمشيئة الله ثم بسبب انطلاق وتحرر الطاقة الناتجة عن احتكاك الصخور وتحرك الطبقات الأرضية حول الصدوع الكبيرة، كما تحدث نتيجة لعدة أسباب أخرى منها: الثورات البركانية والاختراق المفاجئ للمواد المنصهرة في باطن الأرض للأجزاء الهشة من القشرة الأرضية، والتفجيرات النووية تحت السطحية وسقوط النيازك كبيرة الحجم على سطح الأرض وانهيارات الكهوف الكبيرة تحت سطح الأرض وإنشاء السدود والبحيرات الصناعية وضح المياه والمخلفات داخل الآبار .

على الرغم من قلة النشاط الزلزالي في معظم مناطق المملكة وخاصة الدرع العربي والمسطح العربي إلا أن قربها من المناطق النشطة زلزاليًا في إيران وتركيا من ناحية الشمال الشرقي والبحر الأحمر والدرع العربي من جهة الغرب والجنوب الغربي وصدع البحر الميت التحولي شمالاً يتطلب دراسة مواقع الزلازل بدقة عاليه للاستفادة منها في تحديد مناطق الخطر الزلزالي المحتمل.

عموما يتركز النشاط الزلزالي في شبه الجزيرة العربية على امتداد حدود الصفيحة العربية في ثلاث مناطق هي: منطقة خليج العقبة؛ منطقة جنوب غرب المملكة وجنوب البحر الأحمر واليمن ومنطقة مكة أما وسط شبه الجزيرة العربية وشرقها والدرع العربي فتعتبر اقل المناطق نشاطا. وبالرجوع إلى السجلات التاريخية القديمة في هذا القرن فإن المنطقة الجنوبية الغربية سبق وأن تعرضت إلى زلازل عنيفة في الأعوام 859 م، 1121م ، 1191م، 1269م، 1481م، 1630م، 1710م، ومن أعنف الزلازل التي وقعت في هذا القرن وسببت خسائر بشرية ومادية كانت في الأعوام 1941م، 1955م، وزلازل شمال اليمن الأخيرة في الأعوام 1982، 1991، 1993م، والتي نتج عنها خسائر بشرية ومادية جسيمة وخاصة زلزال ذمار عام 1982م، ومن الملاحظ أن معظم الخسائر نتجت عن سقوط المنازل الحجرية من أعالي رؤوس الجبال وكذلك تبعها انزلاقات صخرية وانهيارات.

وخلال الفترة من 1900م -2017م أمكن تسجيل أكثر من 300 زلزال في المنطقة الجنوبية الغربية تراوح مقدارها ما بين 3 – 6.6 درجة، ومعظم مراكز تلك الزلازل وقع داخل البحر والبقية على اليابسة. وقد تركزت معظم هذه الزلازل حول الصدوع المستعرضة ( التحولية ) للمنخفض المحوري العميق جنوب البحر الأحمر والتي نشأت متزامنة مع مرحلة انفصال الصفيحة العربية عن الأفريقية. لقد دلت الحلول المركبة لميكانيكية البؤرة الزلزالية التي سجلت حديثا على أن معظم زلازل جنوب البحر الأحمر تمثل حركة انزلاقية تأخذ اتجاه شمال شرق – جنوب غرب . أما الزلازل التي تركزت على اليابسة في الدرع العربي فقد نتجت عنها حركة رأسية باتجاه الشمال الغربي . وتعزى الحركة على اليابسة إلى الاجهادات الناتجة عن نشاطات الصهارة او اجهادات القص على الصخور النارية والمتحولة. أما في البحر الأحمر فإن النشاط الزلزالي يعزى إلى مراكز التمدد المشتركة مع الصدوع المستعرضة والتي تؤيد تمدد قاع البحر الأحمر بازدياد كلما اتجهنا جنوبا بمعدل 1.4 سم/السنة.

تقع محافظة النماص داخل البيئة التكتونية النشطة للبحر الأحمر، وبالتالي فهى تتأثر بالعمليات الجيوتكتونية المستمرة والمصاحبة لإتساع قاع البحر الأحمر. وقد نتج عن تلك الحركات العنيفة مجموعتين من الفوالق النشطة، إحداهما تأخد إتجاه شمال غرب موازية البحر الأحمر، وأخرى متقاطعة معها بإتجاه شمال شرق والتى تمتد لمسافة 150كم على اليابسة. من المسلم به أن الإحساس بالهزات في محافظة النماص وما جاورها قد يكون ناتجاً عن عدة أسباب منها:

1. أن العمق البؤري للهزات ضحل في حدود 10 كم .
2. أن موقع الهزات قد يكون حدث على أو بالقرب من صدع قديمة يعاد تنشيطها من فترة لأخرى نظراً لارتباطها الحركي بالبحر الأحمر.
3. الطبيعة النارية والمتحولة لصخور المنطقة التي ساعدت على الإحساس بالهزة وذلك لاختراق الموجات الزلزالية لهذا النوع من الصخور بسرعة عالية.

اتضح من التحليل الزلزالي أن هناك مصدران زلزاليان في المنطقة. المصدر الزلزالي الرئيسي يمثل صدع البحر الأحمر ويتميز بنشاط زلزالي عالي من حيث العدد والقوة والتكرارية. وقد يمتد هذا الصدع مئات الكيلومترات باتجاه الشمال الشرقي إلى اليابسة.أما المصدر الزلزالي الثاني في المنطقة فيعود مصدره في اليابسة إلى التراكيب البنائية التحت سطحية حيث أن معظم الزلازل في هذا المصدر وقعت على امتداد هذه الصدوع أو بالقرب منها  .

سجلت محطات الرصد الزلزالي التابعة للشبكة الوطنية بهيئة المساحة الجيولوجية السعودية هزة أرضية بقوة 4 درجات على مقياس ريختر في تمام الساعة 4:06:52 بالتوقيت المحلي  وذلك صباح يوم الجمعة 14/2/1439 هـ الموافق 3/11/2017 م، وقعت هذه الهزات شمال غرب مدينة النماص، وقد تلاها عدد 6 هزات ارتدادية تتراوح قوتها بين 1.1 إلى 1.7 درجة على مقياس ريختر، وبالرجوع إلى الخرائط الجوية المغناطيسية أتضح أن هذه الهزات الأرضية تقع عند التقاء ثلاثة صدوع متقاطعة. 

وقد أمتد الشعور بالهزة إلى مدينة النماص والقرى المجاورة ( حلباء وال جميل والغرة والمدانة وخشرم وال قحطان والفرعة وال عمر ). وتجدر الاشارة الى ان الدرع العربي صلب ومتماسك وتصل سماكة القشرة الارضية تحته الى 35 كم ومعظم الصدوع أسفله قديمة جدا وغير نشطة اللهم الا في المناطق القريبة من السدود او العقاب التي تعرضت لعمليات التفجيرات لشق الانفاق هذه ادت بدورها الى نشوء صدوع جديدة أعادت تنشيط الصدوع القديمة.

مع الأخذ في الاعتبار نتائج الدراسات الجيولوجية والمغناطيسية بالإضافة إلى مواقع الزلازل الحديثة في البحر الأحمر ومقارنتها مع مواقع الزلازل في تهامة والدرع العربي فإن هذه الدراسة تؤيد احتمالية امتداد بعض الصدوع المستعرضة في البحر الأحمر باتجاه الشمال الشرقي عبر الدرب إلى قرب مدينة أبها وحركة هذه الصدوع هي المسئولة عن الزلزال الذي وقع جنوب غرب أبها عام 1408هـ وبلغ مقداره 5.2
أو الصدوع الواقعة بين المجاردة والقنفذة والتي يصل تأثيرها الى محافظة النماص وما جاورها.

وعموماً يتضح من الدراسات الزلزالية الاحصائية الحديثة لمحافظة النماص وما جاورها مع الأخذ في الاعتبارالجزء المقابل لها في البحر الأحمر أن الزلازل ذات القدر 6 درجات يمكن أن يتكرر مرة واحدة كل 90 عام ، بينما الزلازل ذات القدر 5.5 تتكرر 3 مرات كل مائة عام وهكذا كلما صغر المقدار زاد معدل حدوثها والعكس صحيح . علاوة على ذلك دلت الدراسات الحديثة أن اكبر زلزال متوقع ممكن حدوثه في المنطقة اليابسة في سهول تهامة لن يزيد بعد اراده الله عن 5.5 درجات على مقياس ريختر و 6.5 درجات في البحر الأحمر والله اعلم.

ماذا يجب عمله ..

هناك ثلاثة شروط يجب توفرها لتحديد إمكانية حدوث الكارثة الزلزالية. الشرط الأول هو كمية القدر الزلزالي حيث أن الأحداث الزلزالية الصغيرة لا ينتج عنها هزات أرضية عنيفة بصورة كاملة وحادة لكي تتسبب في الدمار الشامل. الشرط الثاني هو قرب المصدر الزلزالي. الشرط الثالث هو أن الحدث الزلزالي يعتمد على درجة الاستعداد للكارثة. لا تعتمد خطورة الزلزال على مدى زلزالية المنطقة أو الإقليم فحسب ولكن أيضًا على الكثافة السكانية والنمو الاقتصادي. بالرغم من أن الزلزالية تظل ثابتة، فإن الكثافة السكانية والنمو الاقتصادي يزداد بشكل سريع. ومن أهم العناصر الضرورية للتهيؤ للكوارث هو قابلية التأثير Vulnerability أي تخفيف عواقب الزلازل المدمرة.

وقد أثبتت الدراسات التطبيقية أن الدمار المصاحب للزلازل يتغير من موقع لآخر حتى على المسافات الصغيرة، وأن هذا التغير يرجع لمجموعة من الظروف والعوامل الخاصة بكل موقع على حده. لذلك فإن تعيين تأثير استجابة الموقع للحركات الأرضية يعتبر من الدراسات الهامة جدا في مجال تقليل المخاطر الزلزالية بالمناطق الهامة أو الحد منها، وبالتالي فإن حساب تأثير الموقع بمحافظة النماص بشكل خاص أصبح أمرا ضروريا وحتميا في الوقت الحالي. ولما كان الدمار المصاحب للزلازل يحدث عند تردد رنينى محدد حيث يتم عنده اقصى مستوى لتكبير الحركات الأرضية، فإن حساب قيمة التردد الرنيني عند كل موقع ومستوى التكبير المصاحب له يمثل أساس عمل دراسات التمنطق الزلزالى.

الذي يجب عمله من الناحية الجيولوجية هو دراسة الانهيارات والانزلاق الصخري والتي تنتج عن شدة التضاريس والميول الحادة وهذه تصاحب فترة هطول الأمطار. ومن الملاحظ أن الزلازل يصاحبها انهيارات وهذه خطيرة بالنسبة للمباني الواقعة على رؤوس الجبال وكذلك قد يصاحب الهزات الأرضية تميع للتربة أي أن التربة تفقد قدرتها على التماسك ومقاومة الأحمال. وقد يسبب انهيارا للأساسات حتى المباني المقاومة للزلازل. أي أنه لابد من إعطاء مشاريع دراسة خواص التربة أهمية خاصة .

أن الزيادة في تكلفة المشروع السكنى عند اعتبار معامل الأمان الزلزالي في التصميم قليلة حيث تزيد مقدار التكلفة بنسبة مئوية مقدارها 0.5% فقط للمباني السكنية العادية المكونة من دورين بينما أثبتت دراسة الجمعية التقنية التطبيقية الأمريكية أن الزيادة في تكلفة المباني في حدود 0.7% من التكلفة الكلية للمباني السكنية التي تبلغ عدد طوابقها تقريباً خمسة أدوار. إن إضافة تكلفة أحمال الزلازل إلى تصميم المباني السكنية غير مكلف مادياً. وتتمثل هذه الزيادة في وضع وتفريد وتشبيك حديد التسليح بطريقة خاصة تضمن تلاحم أجزاء المبنى بصورة جيدة وزيادة بسيطة في أبعاد ومقاطع بعض العناصر الإنشائية والتلاحم الجيد بين العناصر الغير إنشائية ( الحوائط ) والعناصر الإنشائية للمبنى.

التصميم المقاوم للزلازل ..

إن تأثير الزلازل على أي منشأ خرساني يتلخص في أنها تؤثر على هذا المنشأ بقوى أفقية متغيرة القيمة تبعا لموقع المنشأ وقربه أو بعده من المناطق الساحلية أو من مراكز وبؤر مناطق الزلازل الرئيسية. وهذه القوى الأفقية تتعارض في مفهومها عن اتزان المنشأ عن نظيراتها من القوى الرأسية التي اعتاد المهندسين تصميم المنشأ على أساس مفعولها فقط وإهمال القوى الأفقية والتصميم على أساس هذه القوى. وقد تحدث الانهيارات المفاجئة نتيجة عدم الدراسة الوافية للتربة ونتيجة جهل المصمم لما تحت الأرض. فهناك وسائل مختصة بدراسة تربة الموقع قبل التنفيذ وتحديد مقاومة التربة. تتوقف مقاومة المنشآت على حساب القوى المؤثرة فيها، وبالتالي. يجب أن يكون المهندس واعياً لمشكلات المنطقة من جميع النواحي. نوع التربة والتضاريس والمناخ.. الزلازل ومتوسط تواجدها ومعدلاتها… الخ. وأن أفضل التصميمات للأبراج العالية هي التي تعطى للبرج وزن أقل ومتانة ومرونة في آن واحد لأن المرونة مطلوبة ربما أعلى البرج يهتز أو ربما لعدة أمتار مقارنة بالطابق الأول.

ومن هنا يجب أن يكون شكل المنشأ في المسقط الأفقي متماثل ويجب أن يتفادى الأشكال الزاوية وفي حالة وجود مبنى بشكل غير منتظم فيجب تقسيم المبنى بعمل فواصل زلزالية، فقد تم منع – بعد الزلازل المتكررة – استخدام قطع الاراضي المثلثة أو متوازية الاضلاع وذلك لما تشكله من فرصة لتمركز إجهادات الزلازل في الأجزاء الضعيفة منها وكذلك لتولد إجهادات عزوم التواء شديدة بها نتيجة الزلزال. وقد أكدت الدراسات أن المباني الهيكلية – هي أحد أنواع المباني الخرسانية – التي تتكون من أعمدة خرسانية تحمل فوقها كمرات خرسانية تتحمل أوزان الاسقف الخرسانية، تتمتع بمقاومة جيدة للزلزال إذا تم تصميمها وتنفيذها بدقة

وهناك مبادئ عديدة لتصميم الأبنية منها :

• أن يكون مخطط المنشأ بسيطاً لأن التصميم المعقد قد يسبب اجهادات وتشوهات غير منتظمة .
• يجب أن ترتب الأجهزة الإنشائية المقاومة للزلازل بحيث يكون الالتواء Torsion اقل ما يمكن مع تجنب الأشكال المعقدة والتوزيع الغير منتظم للأثقال .
• اختيار نظام إنشائي بسيط يمكن تحليله بسهولة.
• إعطاء متانة ومطيلية Ductility كافية للمنشأ.
• معرفة الخواص الزلزالية للموقع بحيث تكون بعيدة عن الفوالق ومناطق تميع التربة .

متطلبات تصميم عناصر المبنى المقاوم للزلازل – الأسـاسـات :

تعتبر الأساسات هي العنصر الأهم في أية منشاة، و هذا يتطلب إعطاؤها أهمية خاصة و تصميمها لمقاومة الزلازل. إن العديد من الانهيارات ناتجة عن مشاكل في الأساسات، فقلة عمق التأسيس تزيد من احتمال انقلاب المنشأة أو انزلاقها، كما أن قلة الروابط بين القواعد تزيد من خطر الهبوط الناتج عن هبوط التربة أو تميعها. وعلى ضوء ذلك لابد من التقيد بما يلي :

• يجب أن تعمل القواعد كوحدة واحدة وذلك بتزويدها بميدات رابطة .
• توضع الميدات في منسوب القواعد المسلحة ويمتد حديد تسليحها إلى نهاية الأعمدة .
• في حالة وجود تميع التربة Liquefaction فإنه يوصي بدمك التربة مع خفض منسوب المياه الجوفية وزيادة عمق التأسيس أو استخدام أساسات خازوقية .

العناصر الإنشائية :

• يجب أن يكون المسقط الأفقي للمبنى متماثلا قدر الإمكان .
• يجب أن يكون المبنى مزودا بعناصر إنشائية مقاومة للقوى العرضية مثل الإطارات Frames أو حوائط القص أو القلوب الخرسانية المستمرة من الأساسات وذلك في اتجاهين متعامدين .
• عزل الأساسات باستخدام مادة كالمخدات المطاطية لها القدرة على امتصاص الطاقة الناتجة عن الحركة الأفقية أو استخدام نوع من الأجهزة الميكانيكية لها خاصية تخميد الهزات Dampers

العناصر غير الإنشائية :

– وهي حوائط الطوب غير الحاملة والقواطع الداخلية. يجب أن تكون مربوطة بالأسقف والأرضيات وأن تكون عناصر الحوائط المقاومة للزلزال مسلحة.                                                                                                                 

أ.د. عبدالله بن محمـــد العمــــــــــــــري – المشرف على مركز الدراسات الزلزالية

رئيس الجمعية السعودية لعلوم الأرض – جامعة الملك سعود – الريـــــــــــــــاض                                                                     

شكرا جزيلاً لثقة سعادة البروفيسور/ عبدالله العمري، بصحيفة – النماص اليوم –

خارطة تكتونية لشبه الجزيرة العربية وحدود الصفيحة العربية

خارطة زلزالية وحركية حديثة لشبه الجزيرة العربية والمناطق المجاورة موضحة مراكز البراكين باللون الأصفر