خطر زلزالي

الخطر الزلزالي هو احتمال وقوع زلزال في منطقة جغرافية محددة، خلال فترة زمنية محددة، وبشدة حركة أرضية تتجاوز عتبة معينة. ^{[ 1 ] [ 2 ]} وبتقدير هذا الخطر، يمكن تقييم المخاطر الزلزالية وإدراجها في مجالات مثل قوانين البناء للمباني القياسية، وتصميم المباني الكبيرة ومشاريع البنية التحتية، وتخطيط استخدام الأراضي ، وتحديد أسعار التأمين.

قد تُنتج دراسات المخاطر الزلزالية مقياسين معياريين لحركة الأرض المتوقعة، وكلاهما يُختصر بشكل مُربك إلى MCE؛ الأول هو الزلزال الأقصى المُحتمل (أو الحدث ^{[ 3 ]} )، وهو أبسط، ويُستخدم في قوانين البناء القياسية، والثاني هو الزلزال الأقصى المُحتمل، وهو أكثر تفصيلاً وتحديداً، ويُستخدم في تصميم المباني الكبيرة والبنية التحتية المدنية مثل السدود والجسور. من المهم توضيح أيّ من هذين المقياسين يتم مناقشته. ^{[ 4 ]}

صاغ سي. ألين كورنيل حسابات تحديد المخاطر الزلزالية لأول مرة عام 1968 ^{[ 5 ]} ، وقد تكون هذه الحسابات معقدة للغاية تبعًا لأهميتها واستخدامها ^{[ 6 ]} . في البداية، تُفحص الجيولوجيا الإقليمية والبيئة الزلزالية لتحديد مصادر وأنماط حدوث الزلازل، سواء في العمق أو على السطح، وذلك من خلال سجلات أجهزة قياس الزلازل . ثانيًا، تُقيّم آثار هذه المصادر نسبةً إلى أنواع الصخور والتربة الجيولوجية المحلية، وزاوية الانحدار، وظروف المياه الجوفية. وبذلك، تُحدد المناطق ذات احتمالية الاهتزاز الزلزالي المتشابهة وتُرسم على الخرائط. يُصوَّر صدع سان أندرياس الشهير كمنطقة بيضاوية طويلة وضيقة ذات حركة محتملة أكبر، كما هو الحال في العديد من المناطق على طول الهوامش القارية المرتبطة بحلقة النار في المحيط الهادئ . قد تكون المناطق ذات النشاط الزلزالي الأعلى في باطن القارات مواقع للزلازل داخل الصفائح ، وعادةً ما تُرسم كمناطق واسعة، استنادًا إلى السجلات التاريخية، مثل زلزال نيو مدريد عام 1812 ، نظرًا لعدم تحديد الصدوع المسببة المحددة كمصادر للزلازل بشكل عام.

تُمنح كل منطقة خصائص مرتبطة بإمكانية حدوث الزلازل: عدد الزلازل في السنة، وأقصى حجم للزلازل ( أقصى قوة )، وما إلى ذلك. وأخيرًا، تتطلب الحسابات معادلات تُعطي مؤشرات المخاطر المطلوبة لحجم زلزال معين ومسافة محددة. على سبيل المثال، تُفضل بعض المناطق استخدام ذروة التسارع ، بينما تستخدم مناطق أخرى ذروة السرعة، وتتطلب الاستخدامات الأكثر تعقيدًا إحداثيات الطيف الاستجابي.

يقوم البرنامج الحاسوبي بعد ذلك بدمج البيانات على جميع المناطق، وينتج منحنيات احتمالية لمعامل حركة الأرض الرئيسي. تعطي النتيجة النهائية "احتمالية" تجاوز قيمة معينة خلال فترة زمنية محددة. قد تهتم قوانين البناء القياسية لأصحاب المنازل باحتمالية حدوث ذلك مرة واحدة كل 500 عام، بينما تنظر محطات الطاقة النووية إلى الإطار الزمني الذي يمتد إلى 10000 عام. يمكن الحصول على تاريخ زلزالي طويل الأمد من خلال علم الزلازل القديمة . قد تكون النتائج على شكل طيف استجابة أرضية يُستخدم في التحليل الزلزالي .

تتناول دراسات أخرى أكثر تفصيلاً خصائص التربة. ^{[ 7 ]} من المرجح أن تشهد الأراضي الرطبة ذات التربة الرخوة حركات أرضية أعلى مقارنةً بالمواقع الصخرية الصلبة. وتُعدّل حسابات المخاطر الزلزالية القياسية بالزيادة عند افتراض حدوث زلازل مميزة . كما أن المناطق ذات الحركة الأرضية العالية نتيجةً لخصائص التربة غالبًا ما تكون عرضةً لانهيار التربة بسبب التميع . ويمكن أن يحدث انهيار التربة أيضًا نتيجةً للانهيارات الأرضية الناجمة عن الزلازل في التضاريس شديدة الانحدار. وقد تحدث انهيارات أرضية واسعة النطاق على المنحدرات اللطيفة نسبيًا، كما حدث في زلزال الجمعة العظيمة في أنكوريج، ألاسكا ، في 28 مارس 1964.

في تحليلات المخاطر الزلزالية العامة، يُعرَّف "الزلزال الأقصى المُحتمل" أو "الحدث الأقصى المُحتمل" (MCE) لمنطقة معينة، بأنه زلزال يُتوقع حدوثه مرة واحدة كل 2500 عام تقريبًا؛ أي أن احتمالية تجاوزه خلال 50 عامًا تبلغ 2%. يُستخدم هذا المصطلح تحديدًا في قوانين البناء العامة، التي تشمل المباني التي يسكنها الناس عادةً؛ إذ تشترط قوانين البناء في العديد من المناطق تصميم المباني غير الأساسية بحيث تُصمَّم لمنع الانهيار في حالة وقوع حدث أقصى مُحتمل، لضمان بقاء المبنى قائمًا - مما يسمح بسلامة شاغليه وإخلائهم - بدلًا من ضمان بقاء هيكله بالكامل.

يُشير مصطلح MCE، وهو مصطلح أكثر تفصيلاً وصرامة، إلى "الزلزال المحتمل الأقصى" ^{[ 8 ] [ 9 ]} ، ويُستخدم في تصميم ناطحات السحاب والبنية التحتية المدنية الكبيرة، مثل السدود، حيث قد يؤدي الانهيار الهيكلي إلى عواقب كارثية أخرى. وقد تتطلب هذه المعايير تحديد أكثر من حدث زلزالي محدد، وذلك بحسب تنوع المنشآت المشمولة. ^{[ 10 ]}

تُظهر بعض الخرائط الصادرة عن هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية (USGS) ذروة تسارع الأرض باحتمالية تجاوز 10% خلال 50 عامًا، مُقاسةً بالمتر في الثانية المربعة . أما بالنسبة لأجزاء من الولايات المتحدة، فقد أسفر مشروع رسم خرائط المخاطر الزلزالية الوطني لعام 2008 عن خرائط تُظهر ذروة التسارع (كنسبة مئوية من الجاذبية ) باحتمالية تجاوز 2% خلال 50 عامًا. تُقدم شركة Temblor ، التي تأسست عام 2014، تصنيفًا للمخاطر الزلزالية لجميع الولايات المتحدة المتجاورة. هذه الخدمة مجانية وخالية من الإعلانات للجمهور. يُحدد تصنيف المخاطر بناءً على احتمالية التعرض لهزات أرضية قوية (ذروة تسارع أرضي 0.4g) خلال 30 عامًا، استنادًا إلى نموذج المخاطر الصادر عن مشروع رسم خرائط المخاطر الزلزالية الوطني لهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية لعام 2014. ^{[ 11 ]}

وبالمثل، تُظهر خرائط المخاطر الزلزالية العالمية مستوى حركات أرضية معينة لديها احتمال بنسبة 10% للتجاوز (أو احتمال بنسبة 90% لعدم التجاوز) خلال فترة زمنية مدتها 50 عامًا (والتي تتوافق مع فترة عودة تبلغ 475 عامًا). ^{[ 12 ]}

• هندسة الزلازل
• تخفيف الحركة الزلزالية
• التكتونيات الحديثة
• التحميل الزلزالي
• التحكم في الاهتزازات الزلزالية