الدليل الدولي للرصد الالكتروني للزلازل (2)

مراقبة النشاط الزلزالي الصلة والأساس المنطقي للرصد

على الرغم من حدوث الزلازل بشكل متكرر في أجزاء كثيرة من العالم ، فإن أي حدوث لحدث متوسط إلى كبير يكون مفاجئًا وغير متوقع. وبالتالي ، يمكن أن تكون عملية الزلزال مثيرة للاهتمام ومخيفة للناس. ترتبط معظم الزلازل بعمليات طبيعية وديناميكية تشكل المشهد الطبيعي للأرض. تحدث الغالبية العظمى من الزلازل بسبب الانزلاق المفاجئ على طول الصدوع ، مما يؤدي إلى موجات زلزالية تهز الأرض ، غالبًا بقوة كافية لإتلاف الهياكل أو إطلاق أحداث أخرى ، مثل الانهيارات الأرضية. عندما تحدث زلازل كبيرة في أي مكان في العالم ، مثل حدث تسونامي في ديسمبر 2004 الذي تسبب في مقتل أكثر من 200000 شخص ، أو زلزال أكتوبر 2005 في باكستان الذي أودى بحياة أكثر من 70000 شخص ، تأتي جهود الاستجابة لحالات الطوارئ والإغاثة من جميع أنحاء العالم. العالم ، وهناك اهتمام متجدد بفهم أسباب الزلازل والتخفيف من آثارها المدمرة.
يمكن أن تكون الزلازل مخاطر كبيرة ، كما يتضح من الأحداث المدمرة والمميتة في بعض الأحيان. يمكن للأفراد والحكومات والمنظمات الاستجابة للمخاطر من خلال فهم الاحتمالية والتأثيرات المحتملة للأحداث الهامة ؛ إعداد خطط الاستجابة للطوارئ ؛ تعزيز المعرفة العامة حول ما يجب القيام به في حالة وقوع زلزال ؛ واتخاذ خطوات محددة (مثل تعزيز الهياكل الحرجة أو الضعيفة) للحد من مخاطر الزلازل.

الزلازل والرصد الزلزالي

غالبًا ما يتم تعريف الزلازل على أنها اهتزازات أرضية مرتبطة بإطلاق طاقة مرنة ، أو على أنها انزلاق مفاجئ لجزء من مستوى الصدع ، مما يؤدي إلى إطلاق طاقة مرنة مخزنة ؛ هذا الأخير هو المصدر الأكثر شيوعًا للاهتزازات الأرضية المهمة. ينتج عن إطلاق الطاقة المرنة المرتبطة بالزلازل موجات زلزالية تنتشر عبر الأرض وعلى طول سطح الأرض عبر مسافات كبيرة. تحدث معظم الزلازل نتيجة عمليات الصفائح التكتونية. تتحرك صفائح الأرض بسرعة سنتيمترات في السنة ، مما ينتج عنه تشوه في حدود الصفائح. بسبب الاحتكاك على أسطح الصدع ، فإن الأعطال التي تشكل حدود الصفيحة عمومًا لا تنزلق باستمرار. مع تحرك الصفائح ، تتشوه الصخور تدريجياً (متوترة) على طول حدود الصفيحة (غالبًا على مدى سنوات أو عقود عديدة) ، وبالتالي تخزن الطاقة المرنة. عندما يزداد الضغط الناتج على جزء من مستوى الصدع إلى ما بعد العتبة الحرجة ، ينزلق جزء الصدع ، مما يؤدي إلى حدوث زلزال من إطلاق الطاقة المرنة المخزنة. تسمى هذه العملية الارتداد المرن واكتشفت بعد زلزال سان فرانسيسكو عام 1906 من قبل إتش إف ريد (1910) قبل نصف قرن من تطور نظرية الصفائح التكتونية.
تحدث الغالبية العظمى من الزلازل على طول حدود الصفائح (الشكل 1) كما هو موضح أعلاه ؛ وأفضل تفسير لهذه العملية هو نظرية الصفائح التكتونية (Kearey and Vine ، 1996). تحدث بعض الزلازل في حدود الصفيحة أو المناطق الداخلية المرتبطة بعمليات جيولوجية ديناميكية أخرى مثل النشاط البركاني والحراري المائي ، أو إعادة تنشيط الصدوع القديمة ، أو تحميل القشرة الأرضية (على سبيل المثال ، الأحمال الطبوغرافية على القشرة مثل سلاسل الجبال ، وتحميل المياه بسبب ملء خزان). تحدث بعض الزلازل بسبب نشاط بشري يتعلق بملء الخزانات أو تفجير الانفجارات أو حقن السوائل في الأرض. العمليات الجيولوجية الديناميكية التي تؤدي إلى الزلازل تخلق أيضًا تضاريس طبوغرافية ومناظر طبيعية جميلة ومثيرة للاهتمام. تقع العديد من المتنزهات الوطنية في مناطق مثيرة للاهتمام من الناحية الجيولوجية تشمل الزلازل أو النشاط التكتوني السابق للصفائح.
يهتم العديد من زوار متنزهاتنا الوطنية بكيفية ظهور الميزات داخل المتنزه. وبالتالي ، فإن عوامل الجذب الجيولوجية والزلزالية في المنتزه توفر فرصة للمشاركة العامة والتعليم والتواصل. يمكن استخدام العروض والكتيبات الجيولوجية والزلزالية وغيرها من المعلومات لتوصيل الحقائق والمفاهيم المهمة والمثيرة بشكل فعال لزوار الحديقة. تعمل شاشة الكمبيوتر التي تعرض نشاط الزلزال المحلي أو ذي الصلة وواحد أو أكثر من أجهزة قياس الزلازل التعليمية على زيادة الاهتمام وتعزيز فعالية جهود التعليم والتوعية. إذا كان هناك اهتمام أو حاجة كافية بسبب وجود خطر كبير ، فقد يكون هناك ما يبرر بذل جهود مراقبة زلزالية أكثر شمولاً تتضمن شبكة محلية من أجهزة قياس الزلازل عالية الجودة.
الشكل 1 (يلي الوصف)
الشكل 1. الزلازل في جميع أنحاء العالم (M5 + ، 1960-2007) وحدود الصفائح (أحمر)

حدود متباينة] ، زرقاء [حدود تحويل] ، وخطوط صفراء [حدود متقاربة] ؛ تم إنشاء الخريطة باستخدام برنامج Alan Jones’s Seismic / Eruption ، http://bingweb.binghampton.edu/~ajones/).
قد يتم استشعار الزلازل المتوسطة إلى الكبيرة القريبة نسبيًا من المراقب عن طريق اهتزاز الأرض الناجم عن الموجات الزلزالية الناتجة عن الزلزال. ومع ذلك ، يمكن مراقبة الأحداث الصغيرة أو البعيدة باستخدام أجهزة قياس الزلازل الحساسة (الأدوات التي تسجل حركة الموجات الزلزالية) التي تسجل حركة الأرض وتتم مزامنتها مع الوقت بحيث يمكن تحليل مخططات الزلازل الناتجة بشكل منهجي. باستخدام مخططات الزلازل من عدد قليل أو العديد من محطات المراقبة ، يمكن للمرء تحديد وقت المنشأ وموقع الحدث وتقدير حجمه (M) – وهو مقياس للطاقة المنبعثة من الزلزال.
الشكل 3 (يلي الوصف)
الشكل 3. محطة قياس الزلازل التابعة للأنظمة الوطنية الأمريكية لرصد الزلازل (ANSS). خريطة من هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية ، http://earthquake.usgs.gov/reserach/monitoring/anss/.
يتم تسجيل آلاف الزلازل وتحديد موقعها بواسطة محطات قياس الزلازل كل عام. تحدث عدة آلاف من الأحداث الإضافية كل عام ولكنها أصغر من أن يتم تسجيلها أو تسجيلها بواسطة عدد كافٍ من المحطات لتحديد موقعها. يتم سرد متوسط عدد الزلازل سنويًا في جميع أنحاء العالم حسب الحجم في الجدول 1. كما يظهر مخطط حجم التردد لهذه البيانات في الشكل 4. يمثل مخطط حجم التردد ، والذي يُطلق عليه أيضًا مخطط Gutenberg-Richter بعد اثنين من علماء الزلازل المشهورين ، علاقة أساسية في علم الزلازل حيث يوجد حوالي عشر مرات أقل من الزلازل في أي منطقة معينة وفي أي فترة زمنية محددة لكل زيادة بمقدار وحدة واحدة. تم العثور على هذه العلاقة لتكون صالحة لمناطق مصادر الزلازل الإقليمية والمحلية كذلك. يمكن استخدام مخطط حجم التردد لتقدير فترات التكرار. على سبيل المثال ، من مخطط حجم التردد الموضح في الشكل 4 ، يمكننا تقدير أنه يجب أن يكون هناك حوالي 150 زلازل بقوة 6 أو أكبر في العالم كل عام ، أو حوالي حدث M6 + كل يومين إلى ثلاثة أيام. نظرة سريعة على قائمة نشاط الزلزال الأخير ، مثل كتالوج USGS لآخر 30 يومًا ، والذي يمكن الوصول إليه على http://earthquake.usgs.gov ، يتحقق من هذا التقدير. يوفر الفاصل الزمني للتكرار طريقة مفيدة للغاية للتنبؤ بالزلازل يمكن استخدامها لأي منطقة مصدر زلزالي تتوفر لها بيانات كافية عن الزلازل للسماح بحساب مخطط موثوق لمقدار التردد.

أسباب الزلازل والاختلافات الزمنية في نشاط الزلازل
الشكل 4 (يلي الوصف)
الشكل 4. الرسم البياني العالمي لمقدار التردد (بيانات من الجدول 1 ، هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية).
كما ذكرنا سابقًا ، فإن الغالبية العظمى من الزلازل ناتجة عن حركات الصفائح ، وتحدث حوالي 95 ٪ من جميع الزلازل في مناطق حدود الصفائح. يحدث عدد قليل نسبيًا من الزلازل في مناطق الصفيحة الداخلية ، وفي الصدوع القديمة التي أعيد تنشيطها ، وفي مناطق تحميل القشرة الأرضية غير المرتبطة مباشرة بحدود الصفائح. على الرغم من أن معظم الزلازل مرتبطة بحدود الصفائح ، إلا أن بعض حدود الصفائح واسعة جدًا ومنتشرة. مثال على ذلك هو المنطقة الحدودية المعقدة للصفائح في غرب أمريكا الشمالية حيث توجد حدود الصفائح المتقاربة والمتباعدة والمتحولة في المنطقة الساحلية وقبالة الساحل مباشرة. تؤثر هذه العمليات التكتونية النشطة للصفائح حاليًا على غرب الولايات المتحدة بأكملها. يتضح هذا النشاط التكتوني من خلال انتشار الزلازل في غرب الولايات المتحدة (الشكل 5). توضح الخريطة الزلزالية في الشكل 5 أيضًا إحدى الأدوات عبر الإنترنت (بحث حدث IRIS) التي يمكنها إجراء بحث في الكتالوج وإنشاء خريطة لنشاط الزلزال لأي منطقة في العالم.
الجدول 1: التوزيع الزمني للزلازل عشوائي إلى حد كبير ، على الرغم من أن فترات التكرار توفر تقديرًا احتماليًا لمتوسط الوقت بين الأحداث ذات الحجم المحدد. نظرًا لأن حركات الألواح مستمرة ، فمن المتوقع أن يكون نشاط الزلزال بمرور الوقت مشابهًا للنشاط السابق.
في أي منطقة مصدر زلزالي معينة ، غالبًا ما يتكون نشاط الزلزال من “تسلسلات” محددة جيدًا نسبيًا ، مثل الصدمات الرئيسية / الهزات الارتدادية ؛ نذير / صدمة رئيسية / توابع؛ أزواج أو ثلاثة توائم من الأحداث الهامة ؛ أسراب. أو التوزيعات الزمنية العشوائية طويلة المدى التي يمكن أن تؤدي إلى حدثين مهمين أو أكثر متقاربين ، مع فترات طويلة بين هذه الأحداث. على الرغم من بعض النجاحات والاهتمام الكبير والجهود المبذولة في التنبؤ بالزلازل ، لا توجد حاليًا طريقة موثوقة باستمرار للتنبؤ بالزلازل ، لذلك تحدث الأحداث المهمة فجأة ودون سابق إنذار. ومع ذلك ، فإن مناطق النشاط الزلزالي المحتمل حدوثها معروفة جيدًا ، ويقدم التحليل الإحصائي للأحداث الماضية ، بما في ذلك العلاقة بين التردد والحجم ، تقديرات قيمة للنشاط المستقبلي ومخاطر الزلازل.
الشكل 5 (يلي الوصف)
الشكل 5. تم إنشاء الخريطة باستخدام أداة IRIS Event Search. تم الحصول على زلازل M4 + من 1990 إلى 2000 من كتالوج الزلازل للمنطقة الموضحة. كانت بؤر الزلزال

ثم يتم عرضها على الخريطة باستخدام أداة عبر الإنترنت.
العلامات والطرق الحيوية للرصد الزلزالي

تستخدم المراقبة الزلزالية أجهزة قياس الزلازل الحساسة لتسجيل حركة الأرض من الموجات الزلزالية الناتجة عن الزلازل أو المصادر الأخرى. يمكن استخدام مخططات الزلازل من محطات مراقبة الزلازل لتحديد موقع الزلازل ووقت المنشأ وحجمها (بالإضافة إلى الخصائص الأخرى). تعتمد قدرة جهاز قياس الزلازل أو شبكة أجهزة قياس الزلازل على نوع الأدوات ، وتوافر التوقيت الدقيق ، وعدد ومواقع المحطات بالنسبة إلى موقع الزلزال ، وحجم الزلزال ، ومستوى ضوضاء اهتزاز الأرض المحيطة.
يوجد وصف ممتاز للرصد الزلزالي في منشور المسح الجيولوجي الأمريكي رقم 1188 (1999) ، المتاح على http://pubs.usgs.gov/circ/1999/c1188/circular.pdf. يصف التعميم 1188 المفاهيم الأساسية للرصد الزلزالي (القسم 2) ، ويحدد الخطط لشبكة وطنية حديثة لرصد الزلازل ، والنظام الوطني المتقدم لرصد الزلازل (ANSS) ، ويصف الفوائد والاستخدامات الرئيسية للرصد الزلزالي. وتشمل هذه الفوائد والاستخدامات: إدارة طوارئ الزلازل ، والتحذيرات من الانفجارات البركانية ، والتحذيرات من موجات التسونامي الناتجة عن الزلازل ، وتقييم المخاطر الزلزالية ، وهندسة الزلازل ، وأبحاث الزلازل ، والمعلومات العامة ، والتعليم. تم وصف مراقبة الزلازل أيضًا في رصد الزلازل: آنذاك والآن ، متاح على http://earthquake.usgs.gov/learning/eqmonitoring/eq-mon-6.php ، وفي Ansell and Taber (1996) ، Stein and Wysession ( 2003) ، وبولت (2004). يمكن العثور على مزيد من المعلومات حول علم الزلازل والزلازل ومخاطر الزلازل في أبوت (2006) ، بولت (1993 ، 2004) ، بولت وآخرون. (1977) ، Bryant (1992) ، Hough (2002) ، Keller and Blodgett (2006) ، Kovach (1995) ، Shearer (1999) ، Stein and Wysession (2003) ، و Yeats et al. (1997).
علامتان حيويتان مرتبطتان برصد الزلازل هما نشاط الزلازل والتشوه والتكتونية النشطة. يمكن رصد نشاط الزلازل باستخدام أجهزة قياس الزلازل ؛ يمكن استخدام البيانات التاريخية لتحديد مناطق الصدع وغيرها من المصادر المحتملة للأحداث المستقبلية ، ولتقييم مخاطر الزلازل. يرتبط التشوه والتكتونية النشطة بالنشاط الزلزالي ويتضمن عمومًا رسم الخرائط ومسح شقوق الأعطال أو غيرها من الميزات الجيومورفولوجية ، وقياس تشوه الأرض على المدى الطويل باستخدام تقنيات مسح دقيقة للغاية ولكن تقليدية أو نظام GPS (نظام تحديد المواقع العالمي). يتم سرد الطرق المختارة للرصد الزلزالي لهذه العلامات الحيوية في الجدول 2. يصف هذا القسم بإيجاز كل طريقة من هذه الطرق ، ويظهر بعض الأمثلة على استخدامها ، ويقدم بعض المراجع لمزيد من المعلومات أو أمثلة لكل منها.

نشاط الزلزال

رصد نشاط الزلزال
يتم تسجيل الزلازل بواسطة أجهزة قياس الزلازل. نظرًا لأن العديد من محطات قياس الزلازل تعمل في جميع أنحاء العالم وترسل بياناتها تلقائيًا إلى مواقع مركزية للتحليل الروتيني ، فإن قدرًا كبيرًا من المعلومات حول نشاط الزلازل متاح بسرعة عبر الإنترنت. يعد مراقب الزلازل IRIS (http://www.iris.edu/seismon/) وموقع الزلازل التابع لهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية (http://earthquake.usgs.gov) مصادر ملائمة لقوائم الزلازل الحالية والخرائط الخاصة بالمناطق العالمية والإقليمية. ترتبط هذه المواقع أيضًا بالمواقع الأخرى باستخدام مخططات الزلازل في الوقت الفعلي تقريبًا. لمزيد من المناطق المحلية ، تتوفر أيضًا بيانات من الشبكات الإقليمية (يمكن الوصول إليها من http://earthquake.usgs.gov و http://earthquake.usgs.gov/regional/). يمكن تجميع معلومات الزلازل من هذه المواقع بسهولة في كتالوجات الزلازل المحلية أو الخرائط للتحليل الإحصائي والمكاني أو لأغراض أخرى. يمكن إنشاء الخرائط الإقليمية والمحلية عبر الإنترنت من كتالوج الزلازل USGS باستخدام أدوات IRIS Event Search و USGS Catalog Search. يمكن أيضًا عرض معلومات الزلازل للمناطق المحلية والعالمية وتحليلها باستخدام برنامج Seismic / Eruption (http://bingweb.binghamton.edu/~ajones/) الذي يتضمن كتالوجًا شاملًا للزلازل. يمكن أيضًا استيراد مجموعات بيانات الزلازل المتخصصة إلى برنامج Seismic / Eruption ، كما هو موضح في الشكل 6.
مقابل القليل من التكلفة والجهد نسبيًا ، يمكن للمرء الآن تثبيت جهاز قياس الزلازل وتشغيله في أي مكان لتسجيل الأحداث المحلية والإقليمية الصغيرة (أو الكبيرة) ، فضلاً عن الزلازل الكبيرة من أي مكان في العالم. يمكن ربط عرض جهاز قياس الزلازل في الوقت الفعلي بمعلومات إضافية عن الزلازل مثل قائمة الزلازل المهمة في المنطقة وتاريخ الزلازل وخرائط الزلازل وغيرها من المعلومات عبر الإنترنت. توفر شاشة قياس الزلازل أيضًا فرصة ممتازة لبرنامج تعليمي وتوعوي في الزلازل وعلم الزلازل والتكتونية وعلوم الأرض ذات الصلة. جهاز قياس الزلازل غير المكلف وسهل التشغيل لهذا الغرض هو AS-1 جهاز قياس الزلازل (http://web.ics.purdue.edu/~braile/indexlinks/as1.htm) ، والذي يوصف عادة بأنه جهاز قياس الزلازل التعليمي ، ولكن يمكن أن تسجل الزلازل بشكل فعال للغاية. خيار ممتاز آخر هو جهاز قياس الزلازل PEPP-V (http://www.indiana.edu/~pepp/). أخرى

يمكن أيضًا استخدام أجهزة قياس الزلازل التجارية لمحطة قياس الزلازل المحلية. يمكن العثور على دليل لتثبيت جهاز قياس الزلازل على http://pubs.usgs.gov/of/2002/ofr-02-0144/ofr-02-0144.pdf. قد تكون الكلية أو الجامعة المحلية أو مكتب المسح الجيولوجي متاحًا لتقديم المساعدة في تركيب جهاز قياس الزلازل أو توزيع البيانات.
إذا تم تركيب ثلاثة أو أكثر من أجهزة قياس الزلازل في منطقة محلية ، أو إذا تم إنشاء شبكة زلزالية أكثر اتساعًا ، فيمكن تحديد مواقع الزلازل للأحداث المحلية من هذه المحطات المحلية. من المحتمل أن تكون هذه التحديدات أكثر دقة (اعتمادًا على خصائص الشبكة المحلية والقرب من المحطات في الشبكات القائمة) وقد يكون من الممكن اكتشاف المزيد من الأحداث الأصغر التي يمكن استخدامها لتحديد مناطق المصدر الزلزالية بشكل أفضل. يمكن أيضًا استخدام مخططات الزلازل لتحديد اتجاهات الضغط الرئيسية واستنتاج نوع الصدع (عادي ، عكسي أو دفع ، انزلاق الضربة). للحصول على وصف لتقنيات تحديد آليات الزلازل (يشار إليها أحيانًا باسم حلول مستوى الصدع) ، انظر Stein and Wysession ، (2003 ، الفصل 4). كانت دراسات آلية الزلازل مهمة جدًا في التفسيرات التكتونية.
الشكل 6 (يلي الوصف)
الشكل 6. الزلازل المرتبطة بحدث دينالي M7.9 في 3 نوفمبر 2002 معروض ببرنامج رصد الزلازل / الثوران. تم الحصول على معلومات الزلازل (hypocenters ، أوقات المنشأ والقيم) لأحداث M2.5 + من 1 أكتوبر 2002 إلى 30 أكتوبر 2003 عن طريق البحث في الكتالوج من موقع زلزال المسح الجيولوجي الأمريكي. تم بعد ذلك استيراد البيانات إلى برنامج Seismic / Eruption وعرضها على خريطة الإغاثة السطحية للبرنامج لعرض زلزال دينالي.
تم تسليط الضوء على مركز الزلزال M7.9 (نقطة كبيرة) ومركز زلزال 23 أكتوبر 2002 M6.7 (نقطة أصغر إلى الغرب من مركز الزلزال الرئيسي) في هذا الرأي. معظم بؤر الزلزال الأخرى الظاهرة على الخريطة هي توابع.

الشكل 7 (يلي الوصف)
الشكل 7. محطات رصد الزلازل في ألاسكا (http://www.aeic.alaska.edu/Seis/maps/map_of_stations.htm.)
غالبًا ما تستخدم شبكات قياس الزلازل المحلية التي تتضمن عددًا كبيرًا من المحطات القياس عن بُعد لنقل البيانات بسرعة وكفاءة وجمع البيانات لتحليلها في موقع مركزي. بطبيعة الحال ، فإن تركيب وتشغيل مثل هذه الشبكة ينطوي على تكاليف كبيرة لشراء وتركيب الأدوات ، فضلاً عن الصيانة والتشغيل ، الأمر الذي يتطلب عددًا كبيرًا من الموظفين المدربين. من الأمثلة على الشبكات الإقليمية شبكة ألاسكا لقياس الزلازل (الشكل 7). باستخدام محطات من هذه الشبكة بالإضافة إلى المحطات العالمية والإقليمية الأخرى ، فإن النشاط الزلزالي المكثف وخرائط الزلازل لألاسكا (الشكل 8) متاحة للتحليل. يمكن مشاهدة ملصق يُظهر الأعطال الرئيسية والزلازل الكبيرة المرتبطة بها في ألاسكا على الموقع http://www.aeic.alaska.edu/html_docs/images/earthquakes_in_alaska.jpg.

تحليل وإحصاء نشاط الزلزال
يمكن تحليل بيانات الزلازل لمنطقة محلية من شبكة رصد الزلازل المحلية ، أو البيانات عبر الإنترنت من الشبكات الإقليمية أو العالمية بتكلفة وجهد منخفضين للغاية. يمكن للتحليل تحديد تواتر الحوادث ، بما في ذلك مخطط حجم التردد ، وكتالوج الزلازل ، وقائمة الزلازل البارزة.
إذا كان جهاز قياس الزلازل أو الشبكة المحلية متاحًا ، فيمكن أيضًا الاحتفاظ بفهرس للأحداث المسجلة وأرشيف لمخططات الزلازل. مع القليل من الجهد الإضافي ، يمكن إعداد خرائط الزلازل للمنطقة المحلية (انظر الطريقة 1 أعلاه) ومقارنتها بخرائط الأعطال والخرائط الجيولوجية والجيوفيزيائية الأخرى للتفسير التكتوني. تتوفر أداة عبر الإنترنت للوصول إلى خرائط الأعطال الرباعية للعديد من مناطق الولايات المتحدة على http://earthquake.usgs.gov/regional/qfaults/. يمكن مقارنة نشاط الزلزال والتفسيرات التكتونية للمناطق المحلية مع حركات الصفائح المتوقعة من نماذج حركة الألواح العالمية على http://sps.unavco.org/crustal_motion/dxdt/nnrcalc/.
الجدول 2
تحليل نشاط الزلزال التاريخي وما قبل التاريخ
يُعد النشاط الزلزالي التاريخي سمة مثيرة للاهتمام للعديد من المناطق التي يمكن استخدامها لتقييم احتمالات الزلازل المستقبلية ومخاطرها ، وللتعامل مع السمات الجيولوجية المحلية. في بعض الحالات ، يمكن الوصول إلى سجلات زلازل ما قبل التاريخ ، والتي يمكن أن توسع سجل نشاط الزلزال.
بالنسبة لمعظم المناطق ، من السهل نسبيًا تجميع سجل لنشاط الزلزال التاريخي عبر الإنترنت. يمكن استخدام عمليات البحث في كتالوج الزلازل (الموصوفة أعلاه) للحصول على معلومات مركز الهابط ، ووقت الأصل ، والحجم لأي منطقة محلية. هذه البيانات كاملة ودقيقة بشكل معقول تعود إلى عام 1973 ، وهي جيدة بشكل عام حتى تعود إلى عام 1960. هناك أيضًا ملفات بيانات عالمية لأحداث مهمة على مدار 2000 عام أو أكثر. تعتبر معلومات الزلازل القديمة أقل اكتمالًا ، وتعتمد على تقديرات غير مفيدة للحجم (باستخدام تقارير اللباد ، عند توفرها) ، وعادةً ما تتضمن الأحداث الأكبر فقط. العديد من المنشورات ذات الأهمية التاريخية

على الزلازل الأمريكية وتاريخ الزلازل لكل ولاية يمكن العثور عليها أيضًا في موقع الزلزال التابع لهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية. العديد من الأحداث الهامة القديمة (مثل زلازل نيو مدريد 1811-1812 ، وزلزال سان فرانسيسكو عام 1906 ، وزلزال بحيرة هيبجين عام 1959 ، وزلزال ألاسكا عام 1964) لها منشور واحد أو أكثر في المجلات التي تركز على الحدث المحدد والزلزال السابق تاريخ. يمكن إنتاج خرائط بيانات الزلازل التاريخية باستخدام الأدوات المتوفرة عبر الإنترنت في البحث في كتالوج هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية واستخدام برنامج Seismic / Eruption (أو برامج رسم الخرائط الأخرى المتاحة ، مثل برنامج نظام المعلومات الجغرافية [GIS] أو برنامج Google Earth) ؛ يتم استيراد البيانات إلى البرنامج مع المنطقة والنافذة الزمنية المطلوبة. تتوفر تعليمات استخدام برنامج Seismic / Eruption لهذه الأغراض في ملفات تعليمات البرنامج وعبر الإنترنت على http://web.ics.purdue.edu/~braile/edumod/svintro/svintro.htm.
الشكل 8 (يلي الوصف)
الشكل 8. الزلزالية في ألاسكا ، 1990-2001 ، من هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية (http://earthquake.usgs.gov/regional/states.php؟old=alaska/alaska_seismicity.htm).
في بعض المناطق ، قد تتوفر معلومات إضافية عن الزلازل من حسابات الأمريكيين الأصليين. ربما تم بالفعل تجميع مثل هذه الحسابات ونشرها ، لكن بعضها قد يتطلب جهودًا بحثية أصلية. بالطبع ، هذه الروايات غير مكتملة ، لأنها تشمل فقط الأحداث والأحداث المحسوسة القريبة من المكان الذي عاش فيه الناس في ذلك الوقت. على الرغم من أن البحث عن حسابات الأمريكيين الأصليين المحتملة لنشاط زلزال ما قبل التاريخ من المحتمل أن يكون مشروعًا مستهلكًا للوقت ، إلا أنه قد يكون محل اهتمام بعض الناس لأنه يجمع بين الدراسات الثقافية والتاريخية والعلمية.
غالبًا ما يمكن الحصول على معلومات زلزال ما قبل التاريخ من دراسات جيولوجية محددة لتأثيرات الزلازل. وتشمل هذه الدراسات حول صدوع الصدوع ، والتعرض لأعطال الخنادق للكشف عن تعويضات الأعطال القديمة التي يمكن أحيانًا تأريخها ، باستخدام التسوية أو تقنيات المسح الأخرى لتحديد الأسطح المشوهة أو الأشكال الأرضية التي قد تكون ناتجة عن حركات الزلزال ، واستخدام الدراسات الجيوفيزيائية لمنطقة الصدع لتحديد
تاريخ تمزقها. غالبًا ما تسمى هذه الدراسات بعلم الحفريات القديمة وتتطلب عادةً دراسات ميدانية مكثفة ومفصلة للغاية من قبل موظفين ذوي خبرة. ومع ذلك ، يوفر علم الحفريات القديمة القدرة على تحديد أهم الأحداث في الماضي القريب وبالتالي تحسين سجل الزلازل بشكل كبير ، لا سيما وتيرة حدوث أكبر الأحداث في منطقة محلية. مزيد من المعلومات حول علم الحفريات القديمة والطرق المذكورة هنا موجودة في Yeats et al. (1997) وكيلر وبينتر (2002).

تقدير مخاطر الزلازل
عادة ما يتم تقييم مخاطر الزلازل باستخدام سجل الزلازل التاريخي الذي يوفر معلومات عن احتمالية حدوث (مثل العلاقة بين التردد والحجم للمنطقة) من الزلازل بمقادير مختلفة ، وفي بعض الأحيان ، تقدير الحد الأقصى للزلازل التي من المحتمل أن يحدث. يمكن أن تستخدم تقديرات الحجم الأقصى أيضًا سجل ما قبل التاريخ وتقييم الأعطال في المنطقة ، وخاصة الطول ومدى العمق للأعطال المستمرة نسبيًا. عند توفر معلومات مفصلة حول جيولوجيا السطح القريب ، قد يتضمن تقدير المخاطر أيضًا تقديرات لحركة الأرض والتأثيرات المتوقعة على المباني والطرق والهياكل الأخرى.
تم إعداد خرائط مخاطر الزلازل المفصلة للولايات المتحدة ومعظم دول العالم. لدى هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية موقع مفيد للغاية (http://earthquake.usgs.gov/research/hazmaps/) يحتوي على روابط لهذه الخرائط ومعلومات أخرى حول مخاطر الزلازل. يحتوي هذا الموقع أيضًا على أداة لرسم خرائط مخاطر الزلازل. يمكن إدخال نطاق خطوط الطول والعرض (داخل الولايات المتحدة) ، وستقوم الأداة بإعداد خريطة مخاطر لتلك المنطقة. عادة ما يتم عرض خرائط المخاطر على شكل مخططات كفافية مع تسارع ذروة الأرض (PGA) واحتمال تجاوزها في فترة زمنية محددة (عادة 50 سنة). باستخدام هذه الأداة ، من السهل جدًا إنشاء خريطة مخاطر الزلازل في أي منطقة في الولايات المتحدة.
إذا كان من المطلوب إجراء تحليل أكثر تفصيلاً وكاملة لمخاطر الزلازل لمنطقة معينة ، فمن الممكن إجراء تقييم للمخاطر يتضمن تحليل الزلازل المحلية والإقليمية (مواقع مناطق المصدر الزلزالي ، واحتمالات حدوث أحداث مختلفة الحجم ، وتقدير الحد الأقصى المحتمل ، ورسم خرائط تفصيلية للمواد القريبة من السطح). ومع ذلك ، فإن التقييم التفصيلي للمخاطر ينطوي على جهد كبير ويجب أن يقوم به أشخاص ذوو خبرة. تمت بالفعل دراسة بعض المناطق المحلية في الولايات المتحدة على وجه التحديد لخطر الزلازل ؛ تتوفر خرائط تفصيلية لهذه المناطق على موقع الويب USGS المذكور أعلاه.

التشوه والتكتونية النشطة

المراقبة الجيوديسية وتشوه الأرض
غالبًا ما يتم إجراء المراقبة الجيوديسية لتحديد حركات الصفائح وتشوه الأرض الحالي (التكتوني النشط) لمنطقة معينة. هناك عدد من الطرق المتاحة

لهذا الغرض ، بما في ذلك التسوية والمسح الدقيق ، وتسجيل مقياس الإجهاد والإمالة ، ورسم الخرائط الجيولوجية التفصيلية للسمات التكتونية النشطة ، ومراقبة نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ، وتقنيات الأقمار الصناعية مثل تحديد المدى بالليزر عبر الأقمار الصناعية وقياس التداخل بالرادار الساتلي. في الآونة الأخيرة ، أصبحت تقنيات GPS والأقمار الصناعية شائعة جدًا بسبب التكنولوجيا المحسنة وقدرات معالجة الكمبيوتر. يتطلب التطبيق الفعال لهذه الأساليب عمومًا ملاحظات متعددة على مدى فترات زمنية طويلة إلى حد ما. يمكن العثور على ملخص مفيد لهذه التقنيات وأمثلة للتطبيقات في Keller and Pinter (2002).
تتوفر معلومات حول التشوه الأرضي المحتمل المتعلق بحركات الألواح على الإنترنت على http://sps.unavco.org/crustal_motion/dxdt/nnrcalc/. تتيح هذه الأداة تحديد تقدير حركة القشرة الأرضية (السرعة) لأي موقع ؛ يتم حساب السرعة من نماذج سرعة اللوحة العالمية أو الإقليمية المشتقة. يمكن أيضًا إنشاء خرائط لنتائج GPS العالمية والإقليمية في موقع Jules Verne Voyager على http://jules.unavco.org/Voyager/Earth.
يمكن استخدام الخرائط التفصيلية لتعويضات الأخطاء والتأثيرات الزلزالية الأخرى لتحديد متوسط معدلات التشوه إذا كان من الممكن تحديد التأريخ الدقيق للأحداث. ومع ذلك ، قد لا تكون هذه الميزات موجودة ، أو قد لا يكون من الممكن تحديد تاريخ الحركات. رسم الخرائط التفصيلية لتحديد تشوه الأرض ينطوي على جهد كبير وأشخاص ذوي خبرة. يمكن العثور على معلومات إضافية حول هذه التقنيات وأمثلة لتطبيقها في Yeats et al. (1997) وكيلر وبينتر (2002).
الشكل 9 (يلي الوصف)
الشكل 9. صورة InSAR لمنطقة يلوستون من صحيفة وقائع USGS 100-03 (2004) “تتبع التغييرات في النظام البركاني المضطرب في يلوستون” (متاح في http://pubs.usgs.gov/fs/fs100-03/).
يمكن إجراء المسح الجيوديسي باستخدام طريقة أو أكثر من الطرق المذكورة أعلاه لرصد مفصل لتشوه الأرض الذي يرتبط غالبًا بالتكتونية النشطة والزلازل والنشاط البركاني. نظرًا لأن الأساليب المستخدمة تتطلب العديد من القياسات الدقيقة والملاحظات المتكررة على مدار سنوات عديدة والأجهزة المتطورة ومعالجة الكمبيوتر ، فإن هذه الدراسات باهظة الثمن نسبيًا ويتم إجراؤها عادةً من قبل الخبراء كجزء من برنامج بحثي مكثف وطويل الأجل. يوضح الشكل 9 مثالاً لنتائج قياس التداخل بالرادار الساتلي لمنطقة يلوستون.

المؤشرات الجيومورفولوجية والجيولوجية للتكتونية النشطة
تتأثر العديد من العمليات الجيولوجية والتضاريس بالزلازل ونشاط الصدع. تظهر العيوب النشطة غالبًا على شكل صدوع ، وفواصل طبوغرافية ، ومحاذاة الينابيع ، والبحيرات أو البرك المتدلية ، والسمات الحرارية المائية. تتسبب العيوب أيضًا في التضاريس ، كما هو الحال في الوديان المحاطة بالصدوع ، وتنتج عن الارتفاع ، والهبوط ، والميل ، والتحكم في أنماط الصرف. يمكن تحديد معظم هذه الميزات وتفسيرها بشكل فعال من خلال رسم الخرائط الجيولوجية التفصيلية. إذا كانت الميزات بارزة ، فيمكن أن يكون رسم الخرائط والدراسات المرتبطة بها مباشرًا نسبيًا. تتطلب التأثيرات الأكثر دقة أو تعقيدًا دراسة مكثفة ونهجًا متعدد التخصصات ، وغالبًا ما يتضمن التفسير الجيولوجي ، والمسح الطبوغرافي الدقيق والتسوية ، وجمع وتفسير البيانات الجيوفيزيائية ، والتاريخ العمراني. تم توفير ملخص مفيد للطرق الجيومورفولوجية والجيولوجية لدراسة مناطق الصدع والتكتونية النشطة وميزات الزلازل ذات الصلة بواسطة Keller and Pinter (2002).

ملخص وتوصيات لرصد الزلازل

تُستخدم المراقبة الزلزالية في المتنزهات الوطنية وحولها لإجراء البحوث الزلزالية والتكتونية والجيولوجية وتقييم مخاطر الزلازل والتعليم العام. بجهد صغير فقط ، يمكن للمرء أن يبحث في تاريخ الزلازل ومخاطر الحديقة الوطنية والمناطق المحيطة بها. في كل من المناطق النشطة وغير النشطة ، يمكن استخدام جهاز قياس الزلازل التعليمي لمراقبة نشاط الزلازل المحلي والإقليمي والعالمي. يعد جهاز قياس الزلازل العامل دائمًا عامل جذب لزوار الحديقة. تتطلب المراقبة الزلزالية الشاملة وتحليل تأثيرات الزلازل والنشاط التكتوني ومخاطر الزلازل جهدًا كبيرًا وتكاليف وخبرات ، وقد تتطلب تركيب شبكة قياس الزلازل وأدوات أخرى.
يوجد في عدد قليل من المتنزهات الوطنية (يلوستون ، وجراند تيتون ، وجبل رينييه ، وجبل سانت هيلين ، وهاواي فولكانو) شبكات قياس الزلازل أو هي جزء من رصد الزلازل الإقليمية
الشبكات. تتم مراقبة المتنزهات في كاليفورنيا ونيفادا ويوتا وواشنطن وأوريجون وألاسكا وبورتوريكو بواسطة شبكات قياس الزلازل الإقليمية والإقليمية. تتوفر قائمة بمشغلي أجهزة قياس الزلازل والمتعاونين الإقليميين على الموقع http://earthquake.usgs.gov/research/topics.php؟areaID=12 ، مع معلومات إضافية
حول الرصد الزلزالي ونشاط الزلزال في هذه المناطق. يتم تثبيت أجهزة قياس الزلازل التي تعمل في المتنزهات الوطنية في المناطق منخفضة الزلازل بشكل عام للأغراض التعليمية ويمكن أن تولد اهتمامًا عامًا من تسجيل نشاط الزلزال الإقليمي أو العالمي. أخيرًا ، قائمة

طرق المراقبة الزلزالية التي لم تتم مناقشتها في هذا الفصل مبينة في الجدول 3.
الجدول 3 تصميم الدراسة

عند التفكير في خطة للرصد الزلزالي لحديقة وطنية (أو منطقة محلية أخرى) ، يجب تقييم السمات المحددة أو الفريدة للحديقة ، ومستوى الزلزال المحلي والنشاط التكتوني ، والأهداف. على سبيل المثال ، بعض المناطق نشطة للغاية زلزاليًا (أو متاخمة لمناطق نشطة زلزاليًا) ولها سمات بارزة (مثل التضاريس المرتبطة بالأخطاء أو النشاط البركاني أو الينابيع والنشاط الحراري المائي) المتعلقة بالزلازل والتكتونية النشطة. في هذه المناطق ، ينبغي للمرء أيضًا أن يأخذ في الاعتبار مخاطر الزلازل وأهداف استجابة إدارة الطوارئ لرصد الزلازل. قد يكون البحث العلمي المصمم لفهم نشاط الزلزال والتطور الجيولوجي للمنطقة بشكل أفضل مهمًا أيضًا. يمكن الحصول على المساعدة في تصميم وأهداف المراقبة الزلزالية من هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية والباحثين الأكاديميين بالفعل بالتعاون مع حديقة معينة. يمكن العثور على معلومات جيولوجية وتكتونية إضافية عن المتنزهات الوطنية في Harris et al. (2004) وليلي (2005).
قد لا تعرض بعض المناطق نشاطًا زلزاليًا محليًا كبيرًا ولكن قد لا يزال يتم اختيارها للمراقبة الزلزالية بسبب اهتمام الزائر والأهداف التعليمية. كما ذكرنا سابقًا ، يمكن أن تكون المراقبة الزلزالية وشاشة قياس الزلازل المرئية فعالة جدًا في إثارة اهتمام الزائر بميزات المتنزه وفي جيولوجيا المنطقة ، ويمكن استخدامها كعنصر أساسي في برنامج تعليمي. في كل من المناطق النشطة زلزاليًا وغير النشطة نسبيًا ، يعد جهاز قياس الزلازل التعليمي واحدًا على الأقل لرصد الزلازل وعرضه نهجًا فعال التكلفة للغاية لبدء (أو زيادة) برنامج مراقبة الزلازل.
يجب أن تتضمن خطط برنامج مراقبة الزلازل المحلية أيضًا النظر في تكلفة البرنامج والموارد والأفراد المتاحين لتخصيص هذا الجهد. تم سرد العديد من الطرق الفعالة من حيث التكلفة لدراسات المراقبة الزلزالية التي لا تتطلب موظفين أو خبراء كبيرين لإجراء الدراسات في الجدول 2 والموضحة أعلاه. بالطبع ، ستتطلب دراسات رصد الزلازل الأكثر شمولاً وتعقيدًا موارد أكبر وعادة ما يلزم إجراؤها من قبل أشخاص ذوي خبرة أو خبراء في الطريقة المحددة المختارة.
يقدم برنامج EarthScope فرصة فريدة للمتنزهات والموارد والمنظمات الأخرى للمشاركة في تعليم وبحوث علوم الأرض والزلازل. حاليًا ، نشر EarthScope مجموعة كبيرة من أجهزة قياس الزلازل فوق منطقة في غرب الولايات المتحدة. سيتم تحويل المصفوفة تدريجياً إلى الشرق لتوفير تغطية للولايات المتحدة المتجاورة بالكامل. يهدف الانتشار إلى التحقيق في هيكل وتطور القارة. يمكن الاطلاع على الحالة الحالية لنشر الأجهزة على: http://www.earthscope.org/current_status/. بالإضافة إلى ذلك ، يتم أيضًا نشر مجموعة واسعة من أدوات GPS ، بشكل أساسي في غرب الولايات المتحدة ، لدراسة التكتونية والتشوه المرتبط بحدود الصفائح في تلك المنطقة. كما يتم استخدام المصفوفات المؤقتة والمحمولة في المشاريع البحثية التي تركز على ميزات أو مناطق جيولوجية محددة. تتوفر البيانات والنتائج من هذه البرامج ويمكن استخدامها بالاقتران مع المراقبة الزلزالية المحلية وغيرها من الدراسات الجيولوجية والجيوفيزيائية لتعزيز معرفتنا بهذه المناطق وتثقيف الجمهور بشكل أفضل. في بعض الحالات ، كان من الممكن نشر أدوات EarthScope في المتنزهات الوطنية وتصميم تجارب محددة تتعلق بخصائص علوم الأرض في الحدائق. ستكون هناك فرص إضافية مع نشر أدوات إضافية وتطور مصفوفة قياس الزلازل في جميع أنحاء الولايات المتحدة. يمكن العثور على مزيد من المعلومات حول EarthScope على موقع ويب برنامج EarthScope (http://www.earthscope.org/) وفي Meltzer et al. (1999) و Meltzer (2003).
الشكل 10 (يلي الوصف)
الشكل 10. بؤر الزلازل في منطقة حديقة جوشوا تري الوطنية (حدود المنتزه موضحة بمخطط أسود رفيع بالقرب من مركز الخريطة). خطوط الضوء هي أخطاء مخططة. تم الحصول على معلومات الزلازل (مركز الهابط ، أوقات المنشأ والقيم) لعشرات M2.0 + من 1 يناير 1990 إلى 31 ديسمبر 2004 عن طريق البحث في الكتالوج من موقع الويب الخاص بالزلزال التابع لهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية.
تم بعد ذلك استيراد البيانات إلى برنامج Seismic / Eruption وعرضها على خريطة التضاريس الطبوغرافية للبرنامج (topo30) باستخدام أداة “إنشاء خريطتك الخاصة”.

الشكل 11 (يلي الوصف)
الشكل 11. خريطة مخاطر الزلازل لمنطقة حديقة جوشوا تري الوطنية (المنطقة الموضحة هي نفسها الموجودة في خريطة الزلازل في الشكل 10). تُظهر الأكفة تسارعًا مقدّرًا لذروة (٪ g) مع احتمال تجاوز 10٪ خلال 50 عامًا.
تم إنشاء الخريطة باستخدام أداة الخريطة المخصصة USGS على موقع خريطة مخاطر الزلازل http://earthquake.usgs.gov/hazmaps/interactive/.

دراسات حالة للرصد الزلزالي

كمثال على رصد الزلازل في حديقة وطنية ، وصف هذا القسم

برنامج دراسة ورصد يركز على منطقة حديقة جوشوا تري الوطنية ؛ تستخدم هذه الدراسة في الغالب البيانات المتاحة عبر الإنترنت. نظرًا لأن Joshua Tree National Park يقع بالقرب من منطقة نشطة للغاية من الناحية الزلزالية في جنوب كاليفورنيا ، فإن الزلازل داخل الحديقة أو بالقرب منها تمثل خطرًا زلزاليًا كبيرًا. قد يؤدي الاهتزاز القوي للأرض داخل المنتزه إلى إتلاف الهياكل أو التسبب في انهيارات أرضية أو سقوط الصخور. لعرض نشاط الزلزال في المتنزه وبالقرب منه ، استخدمنا بحثًا في الكتالوج وبرنامج Seismic / Eruption لإنتاج خريطة للزلازل من عام 1990 إلى عام 2004 (الشكل 10). تقع معظم بؤر الزلزال خارج المنتزه ، وترتبط بسان أندرياس والعيوب ذات الصلة إلى الغرب ؛ ومع ذلك ، يمكن أن تسبب الزلازل الكبيرة على هذه الصدوع اهتزازات كبيرة داخل الحديقة (الشكل 11).
الشكل 12 (يلي الوصف)
الشكل 12. مخطط مقدار التردد لبيانات الزلزال الموضحة في الشكل 10. للحصول على تقدير لعدد الأحداث في السنة لأي حجم محدد ، قسّم القيمة على المحور الصادي على 15 عامًا.
العديد من الزلازل الموضحة على خريطة الزلازل (الشكل 10) هي توابع ارتدادية مرتبطة بزلازل M7.4 Landers و M6.4 Big Bear التي وقعت في 28 يونيو 1992. المنطقة الشمالية من مراكز الزلازل إلى الغرب والشمال مباشرة من حدود حديقة جوشوا تري الوطنية هي منطقة توابع الزلزال لاندرز. مجموعة بؤر الزلزال بالقرب من الركن الشمالي الغربي للخرائط هي مراكز الزلزال Big Bear.
يمكن إكمال تحليل إحصائي بسيط ومفيد لنشاط الزلزال بالقرب من حديقة جوشوا تري الوطنية من خلال إعداد مخطط حجم التردد باستخدام بيانات الزلزال الموضحة في الشكل 10. للحصول على بيانات مخطط حجم التردد ، يمكن للمرء فرز كتالوج الزلازل حسب الحجم للمنطقة الجغرافية والفترة الزمنية المحددة ، ثم عد الأحداث في نطاق كل نطاق. يمكن إجراء الفرز والعد بسهولة في برنامج جداول بيانات مثل Excel. بدلاً من ذلك ، إذا تم استيراد البيانات إلى برنامج Seismic / Eruption ، فيمكن استخدام العداد الموجود داخل البرنامج لحساب عدد الأحداث بالتسلسل فوق حد معين.
نتائج تحليل حجم التردد لمحمية جوشوا تري الوطنية والمنطقة المحيطة بها موضحة في الشكل 12. تم تركيب خط مستقيم على نقاط البيانات المركزية يوضح أن علاقة التردد – الحجم لهذه المنطقة خطية تقريبًا ، مماثلة لـ التي تظهر للزلازل في جميع أنحاء العالم في الشكل 4. العدد المرصود للزلازل بمقادير 2 وما فوق منخفض لأنه ليس كل الزلازل الصغيرة
تم تسجيلها جيدًا (أو تحديد مقاديرها) بواسطة أجهزة قياس الزلازل المتوفرة في المنطقة. أيضًا ، لا تقع نقطة البيانات الخاصة بـ M + = 7 على الخط ، ربما لأن الفترة الزمنية المحددة (15 عامًا) لم تكن طويلة بما يكفي لتحديد معدل نشاط الزلزال بدقة للأحداث الكبيرة النادرة نسبيًا. على سبيل المثال ، حدث حدث M7 + خلال الفترة الزمنية المحددة ، ولكن إذا اخترنا فترة زمنية مدتها 30 عامًا ، فمن المحتمل أن تكون جميع نقاط البيانات الأخرى (عدد الأحداث) أكبر مرتين تقريبًا (و M7 + قد تظل نقطة البيانات مساوية لـ 1).
يمكن استخدام العلاقة بين التردد والحجم لتقدير فترة التكرار لزلزال بقوة معينة. على سبيل المثال ، بالنسبة لحدث بحجم 6 أو أعلى ، يكون الرقم في 15 عامًا 3 ، وتقع نقطة البيانات هذه على الجزء الخطي من العلاقة بين التردد والمقدار. هذا يشير إلى أن فترة التكرار الناتجة يجب أن تكون موثوقة بشكل معقول. نظرًا لوجود ثلاثة زلازل M6 + في 15 عامًا (في المنطقة الموضحة في الشكل 10) ، فإن معدل حدوث الزلازل M6 + للمنطقة المختارة يبلغ متوسط حدث واحد كل خمس سنوات.
يمكن بسهولة تطوير التحليل الإحصائي الإضافي ، وتجميع كتالوج كامل إلى حد ما وقائمة بالأحداث البارزة ، وتحليل سجلات الزلازل التاريخية وما قبل التاريخ ، وتاريخ الزلازل لمنتزه جوشوا تري الوطني والمنطقة المحيطة به. علاوة على ذلك ، تسجيل الزلازل (والدراسات الإضافية المختارة المدرجة في الجدول 2) داخل المتنزه باستخدام بيانات جهاز قياس الزلازل المتاحة من شبكة ANSS أو شبكة ولاية كاليفورنيا (تعمل العديد من محطات قياس الزلازل في المنتزه أو بالقرب منه ؛ راجع http: //www.data.scec .org / stationinfo.html لخريطة المحطة) ، أو من محطة قياس الزلازل التعليمية المثبتة في حديقة جوشوا تري الوطنية ، لتعزيز المراقبة الزلزالية في المنطقة.
الشكل 13 (يلي الوصف)
الشكل 13. محطة رصد الزلازل في منطقة منتزه يلوستون الوطني (2006). من http://www.seis.utah.edu/helicorder/yell_webi.htm.
تمت دراسة المراقبة الزلزالية ونشاط الزلازل والنشاط التكتوني والبركاني ذي الصلة في منطقة منتزه يلوستون الوطني على نطاق واسع من قبل جامعة يوتا وعلماء هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية وغيرهم ، ويقدم مثالًا آخر. يوضح الشكل 13. خريطة محطة قياس الزلازل لمنطقة منتزه يلوستون الوطني. وقد تم تسجيل الزلازل في المنطقة بواسطة دولة يلوستون.

شبكة قياس الزلازل في آل بارك منذ السبعينيات. اليوم ، يتم تسجيل العديد من المحطات رقميًا وتنقل بياناتها في الوقت الفعلي تقريبًا إلى موقع تسجيل مركزي. يمكن الاطلاع على بيانات الوقت الفعلي تقريبًا (عرض مخطط الزلازل / الهليكوبتر) للعديد من هذه المحطات على http://www.seis.utah.edu/helicorder/index.html.
الشكل 14 (يلي الوصف)
الشكل 14. بؤر الزلازل (النقاط ؛ حجم النقطة يتناسب مع الحجم) ، الفتحات البركانية ، الصدوع الطبيعية ، حدود كالديرا والصخور البركانية في منطقة منتزه يلوستون الوطني ؛ الخط الخفيف هو حدود كالديرا (من http://pubs.usgs.gov/fs/2005/3024/).
تظهر بؤر الزلازل في الفترة من 1973 إلى 1996 لمنطقة منتزه يلوستون الوطني في الشكل 14. وتتجمع مراكز الزلازل بشكل عام داخل وبالقرب من كالديرا يلوستون (منخفض كبير على شكل وعاء أو فوهة بركان تشكلت نتيجة الانهيار في خزان صهارة فارغ أثناء ثوران بركاني ). إلى الشمال والغرب من كالديرا ، تظهر بؤر الزلزال اتجاهًا غربيًا – شرقيًا تقريبًا بالقرب من مركز الزلزال عام 1959 M7.3 بحيرة هيبجين. داخل منطقة كالديرا ، يتم محاذاة بؤر الزلزال بشكل عام في اتجاه الشمال والشمال الغربي بالتوازي مع الاتجاه العام لمعظم الأخطاء الرباعية المعينة (الشكل 14). كانت المراقبة الزلزالية المستمرة تقريبًا بواسطة شبكة رصد الزلازل المحلية التي تديرها جامعة يوتا ، بالتعاون مع حديقة يلوستون الوطنية ووكالة المسح الجيولوجي الأمريكية ، مهمة بشكل خاص في الحصول على مواقع دقيقة لمراكز الزلازل (وعمق التركيز) للزلازل الدقيقة المتكررة التي تحدث في المنطقة. توفر قدرة الشبكة المحلية على الكشف ، مقارنةً بتلك الموجودة في المحطات العالمية والإقليمية ، القدرة على اكتشاف الزلازل الدقيقة وتحديد مواقع hypocenters بدقة. ترتبط أنماط مركزية القلب بالصدوع المعينة (الشكل 15) وضحلة من أعماق الزلزال تحت كالديرا يلوستون الذي ربما يكون ناتجًا عن ارتفاع درجات الحرارة في القشرة أسفل كالديرا (الشكل 16). كما سمحت مراقبة الزلازل المفصلة للشبكة المحلية بتحليل أسراب الزلازل التي تميز الأنظمة البركانية ؛ علاوة على ذلك ، ساعدت المراقبة في تحديد آليات الزلازل التي تقدم معلومات مهمة عن اتجاهات الضغوط الرئيسية ونوع الصدع النشط في المنطقة (Waite and Smith ، 2002).
الشكل 15 (يلي الوصف)
الشكل 15. بؤر الزلازل والفتحات البركانية والأعطال العادية في منطقة متنزه يلوستون الوطني. تم التعديل من http://www.uusatrg.utah.edu/RBSMITH/public_html/IMAGES/vents.jpg.
يوضح الشكل 17. مخططًا لمقدار التردد للزلازل M2 + من 1975 إلى 2004 لمنطقة يلوستون. تم الحصول على البيانات المستخدمة في إعداد هذا الشكل من خلال بحث في الكتالوج على موقع ويب الزلازل التابع لهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية. النتائج مماثلة لتلك الموجودة في منطقة حديقة جوشوا تري الوطنية التي تمت مناقشتها سابقًا. تعرض علاقة التردد والحجم لمنطقة منتزه يلوستون الوطني (الشكل 17) اتجاهًا خطيًا تقريبًا لمقادير تبلغ حوالي 3 أو أكبر ، مما يشير إلى أن كتالوج الزلازل المستخدم لم يكن مكتملًا للأحجام الأصغر. يمكن استنتاج فترات التكرار من مخطط حجم التردد. على سبيل المثال ، كان هناك ستة أحداث M5 + في 30 عامًا من نشاط الزلزال الذي تم النظر فيه هنا ، مما يشير إلى أنه يجب أن يكون هناك متوسط زلزال M5 + واحد في منطقة متنزه يلوستون الوطني كل خمس سنوات تقريبًا.
الشكل 16 (يلي الوصف)
الشكل 16. منظر المقطع العرضي من الشمال الغربي إلى الجنوب الشرقي (الرسم البياني العلوي) لأعماق الزلزال عبر كالديرا يلوستون. يمثل الرسم التخطيطي للمقطع العرضي السفلي رسمًا توضيحيًا تخطيطيًا لانخفاض مفسر في سماكة الطبقة القشرية الهشة بسبب درجات الحرارة المرتفعة تحت كالديرا.
من: http://www.uusatrg.utah.edu/RBSMITH/public_html/IMAGES/19-36ysxs.jpg.

تم إجراء العديد من دراسات التشوه الجيوديسي والقشري في منطقة منتزه يلوستون الوطني ، بما في ذلك دراسة GPS التي أجراها Meertens and Smith (1991) ومسوحات المسح والتسوية. تُظهر دراسة قياس التداخل بالرادار الساتلي المذكورة سابقًا (الشكل 9) أيضًا أن منطقة يلوستون هي منطقة نشطة للغاية وترتبط بحركات رأسية كبيرة.
للحصول على معلومات إضافية عن الزلازل والنشاط البركاني والتكتوني لمنطقة يلوستون ، انظر Smith and Arabasz (1991) ، Smith and Braile (1994) ، Smith and Siegel (2000) ، و USGS Fact Sheet 2005-3024 (2005) ” الانفجارات البخارية والزلازل والانفجارات البركانية: ماذا يوجد في مستقبل يلوستون؟ ” متاح على http://pubs.usgs.gov/fs/2005/3024/.
الشكل 17 (يلي الوصف)
الشكل 17. مخطط حجم التردد لمنطقة منتزه يلوستون الوطني (خط عرض 44 درجة شمالاً إلى 45.1 درجة شمالاً ، وخط الطول -111.3 درجة إلى -109.8 درجة). للحصول على تقدير لعدد الأحداث في السنة لأي حجم محدد ، قسّم القيمة على المحور الصادي على 30 عامًا.
الاستنتاجات

يمكن أن توفر المراقبة الزلزالية بيانات مفيدة للغاية ومثيرة للاهتمام حول الأرض الديناميكية. يمكن تحليل نشاط الزلزال المحلي والإقليمي

البيانات المتاحة على الإنترنت من الشبكات الإقليمية والوطنية والعالمية. يمكن أيضًا زيادة المراقبة الزلزالية المحلية عن طريق تركيب أجهزة قياس الزلازل المحلية. يمكن استخدام هذه البيانات لأغراض عديدة ، بما في ذلك تحديد تواتر حدوث نشاط الزلزال ، وتقييم مخاطر الزلازل ، وتفسير النشاط الجيولوجي والتكتوني للمنطقة ، وتوفير وسيلة فعالة للمعلومات العامة والتعليم.
ويرد مقارنة بين طرق المراقبة الزلزالية التي تمت مناقشتها هنا في الجدول 4. في هذا الجدول ، يتم سرد الخبرة النسبية والتكنولوجيا والأجهزة والتكلفة ومتطلبات الموظفين لتنفيذ أساليب المراقبة المختلفة.