الموجات الزلزالية: الموجات الأولية والثانوية والسطحية

بعد قراءة هذه المقالة سوف تتعلم عن الموجات الزلزالية الأولية والثانوية والسطحية.

حركة الموجة هي حركة مألوفة لاحظناها. عندما يتم إلقاء حجر في بركة ، فإن سطح الماء يكون مضطربًا حيث ينتقل الحجارة وتنتقل إلى الخارج من نقطة الاضطراب. يتم إنتاج هذا القطار من الأمواج عن طريق حركة جزيئات الماء في المنطقة المجاورة للأمواج.

لكن الماء لا يتدفق في الاتجاه الذي تسلكه الأمواج. على سبيل المثال فإن الفلين الموضوعة على السطح سوف تفسد صعودا وهبوطا ولكنها لن تبتعد عن موقعها الأصلي. يتم تمرير الاضطراب بشكل مستمر بواسطة الحركات القصيرة والخلفية لجزيئات الماء ، والتي تنقل الحركة إلى الجسيمات إلى الأمام.

وبهذه الطريقة ، تحمل موجات المياه الطاقة من السطح المكسور ، حيث تم إسقاط الحجر ، إلى حافة البركة حيث تتكسر بقوة. حركات الزلازل مماثلة تماما. الاهتزاز الذي نختبره هو اهتزاز الصخور المطاطية بواسطة الطاقة في الموجات الزلزالية.

عندما يتم ضرب جسم مرن ، مثل الصخور مع ضربة ، يتم إنتاج نوعين من موجات مرنة وتسافر هذه الموجات من المصدر. النوع الأول من الموجة هو نفسه بالضبط في خصائصه الفيزيائية كموجة صوتية.

تنتقل الموجات الصوتية عن طريق ضغطات (دفعات) بديلة ومرات (سحب) على الهواء. بما أن السوائل والصخور ، مثل الغازات يمكن ضغطها ، ينتقل نفس النوع من الموجات عبر أجسام الماء مثل المحيطات والبحيرات وعبر الأرض الصلبة.

في الزلازل ، تنتقل موجات من هذا النوع إلى الخارج بسرعة متساوية في جميع الاتجاهات من تمزق العطل ، مما يؤدي إلى ضغط وتوسيع الصخور بالتناوب من خلالها. تتحرك جزيئات الصخور إلى الأمام وإلى الخلف في اتجاه انتشار هذه الموجات - أي أن الجسيمات تتحرك عموديًا على جبهة الموجة.

إن الإزاحة إلى الأمام والخلف هي سعة الموجة. في علم الزلازل ، يسمى هذا النوع من الموجات موجة P أو موجة ضغط أو موجة أولية أو موجة طولية. إن الموجة P هي موجة جسم سريعة تنتقل عبر باطن الأرض وتصل أولاً إلى محطة التسجيل.

هذه الموجة يمكن أن تمر عبر السائل أو الغاز. في الصخور الصلبة لها سرعة أكبر في العمق الأعظم حيث تكون الصخور أكثر مرونة. ولهذا السبب ، يمكن أن تنتقل بسرعة أكبر من خلال أحواض المحيطات من خلال الجماهير القارية. وتبلغ سرعة الموجة P من 5.5 إلى 13.8 كيلومتر في الثانية.

وبخلاف الهواء الذي يمكن ضغطه ولكن غير قابل للكسر ، تسمح المواد المرنة بنوع ثانٍ من الموجة للنشر ، وهذا يقص المواد ويلفها. عندما تُنتج هذه الزلزال بواسطة زلزال ، تسمى الموجة S أو الموجة الثانوية أو موجة القص أو الموجة المستعرضة. يختلف سلوك الصخر أثناء مرور الموجة S بشكل كامل عن سلوكه أثناء مرور P-waves.

ويرجع ذلك إلى أن الموجات S تنطوي على القص بدلاً من الضغط وأن موجات S تحرك جسيمات الصخور العرضية باتجاه الاتساع. بسبب موجة S ، قد تكون حركات الصخور في مستوى عمودي أو أفقي وتشبه هذه الموجات الحركات العرضية في موجات الضوء.

تقاوم المواد الصلبة والسوائل والغازات التغير في الحجم عند ضغطها وستظهر مرة أخرى بشكل مروّع بمجرد إزالة القوة. لذلك ، يمكن أن تنتقل الموجات P التي هي موجات انضغاطية عبر جميع هذه المواد.

على العكس من ذلك، تزعج الموجات S الجسيمات بزوايا قائمة لاتجاهها في السفر. على عكس الموجات P ، التي تغير حجم المادة المتداخلة مؤقتًا عن طريق ضغطها وتوسيعها بالتناوب ، تغير موجات S بشكل مؤقت شكل المادة التي تنقلها.

وبما أن السوائل (الغازات والسوائل) لا تستجيب بشكل مرهف للتغيرات في الشكل ، فإنها لن تنقل موجات- S. ويمكن استخدام هذا التباين الحاد في خصائص الأمواج P و S للكشف عن وجود مناطق سائلة في أعماق الأرض.

إن الموجة S هي موجة أبطأ من الموجة P. السفر عبر باطن الأرض ، هو الثاني للوصول إلى محطة التسجيل. هذه الموجة بسرعة 3.2 إلى 7.3 كيلومتر في الثانية. (ينتج العمل المشترك لموجات P و S التي تحدث في الزلازل عن تأثيرات غير موجودة في السلوك المادي للصوت أو الضوء.

النوع الثالث من الموجة التي شكلها الزلزال هو الموجة L أو الموجة الطويلة أو الموجة السطحية. هذه الموجات هي موجات معقدة ، متعرجة ، موجية تسير على طول سطح الأرض. وبينما تنتقل الموجات السطحية على الأرض فإنها تتسبب في تحرك الأرض وأي شيء يستقر عليها ، مثلما يتضخم المحيط على إرفاق سفينة.

بالإضافة إلى حركتهم لأعلى ولأسفل. الموجات السطحية لديها أيضا حركة جنبا إلى جنب في المستوى الأفقي. هذه الحركة الأخيرة تضر بشكل خاص بأسس الهياكل. قد يكون لهذه الموجة طاقة كافية لتذهب أكثر من مرة حول الأرض. وتتراوح سرعة الموجة السطحية بين 4 و 4.4 كيلومتر في الثانية تتفاوت مع كثافة الصخور.

رسم بياني يوضح الفرق في أوقات وصول الموجات P و S و L عند التصوير الزلزالي B.

سرعات P و S Waves:

تعتمد سرعة الموجات P على كل من معامل الحجم ومعامل القص للصخرة. هذا لأن P-waves يتضمن كلاً من الضغط المتوسط ​​والقص.

يتم إعطاء سرعة الموجة P بواسطة ،

يمكن استخدام السرعات المختلفة لموجات P و S لتحديد موقع التركيز F لزلزال. وبما أن الموجة S تسير ببطء أبطأ من الموجة P ، فإن الفرق في أوقات الوصول بين موجتي P و S يتناسب مع المسافة من المحطة التي وقع فيها الزلزال. النقطة التي تنشأ عندها الاهتزازات هي التركيز والنقطة على السطح مباشرة أعلاه هي مركز الزلزال.