مركز رصد الزلازل لـ«عمان»:إنشاء نظام متكامل لإدارة ومراقبة المخاطر والتخفيف من آثارها وضمان سلامة البنية الأساسية

كتب: محمد بن حمد الصبحي –

قام مركز رصد الزلازل بجامعة السلطان قابوس بتقييم المخاطر الزلزالية عند صخور القاعدة لكافة مدن السلطنة وتقديم نتائج هذه الدراسات إلى مجلس الوزراء، ولقد كانت هذه الدراسات أساساً لإعداد كود بناء مبدئي لمقاومة قوى الزلازل، يمكن الاعتماد عليه وتطويره باستمرار لعمليات دراسة وتصميم المباني في السلطنة، حيث بحث فريق بحثي مكون من الدكتور عيسى الحسين، والدكتور أحمد ضيف، والدكتور عادل محمد الشحات، والدكتور خليفة الجابري، والدكتور غازي علي الرواس تقييم المخاطر الزلزالية عند صخور القاعدة.
وحول عمل المركز توجهت «عمان» بعدد من الأسئلة للوقوف على آلية العمل والجهود المبذولة بالمركز، وأول ما جاء في بيان الرد أنه وأثناء حدوث الزلزال يمكن للتربة الهشة أن تضخم شدة اهتزاز المنشآت وجعلها تستمر لفترة أطول، وبذلك تتفاقم الأضرار للمنشآت المشيدة عليها، ومثال على ذلك زلزال مدينة مكسيكو سيتي عام 1985م والذي حدث على مسافة 400 كم من مركز المدينة حيث تسببت التربة الهشة تحت المدينة في تضخيم حركة الأرض وجعلها تهتز بما يكفي للتسبب في انهيار الكثير من المباني متوسطة الارتفاع على الرغم من بعدها الكبير عن مركز الزلزال، بينما كان الضرر محدودا عند المواقع الأقرب لمركز الزلزال والمشيدة على أنواع أكثر جودة من التربة. ويشير هذا الدمار إلى إمكانية حدوث ضرر كبير في المواقع ذات التربة الضعيفة حتى عند مسافات بعيدة من مكمن الزلزال.
وأوضح المركز أن الأمر لا يقتصر على التقييم الصحيح للخطورة الزلزالية عند صخور القاعدة وحسب، بل يستلزم الأمر كذلك تقييم تأثير التربة وإضافة تضخيمها للموجات الزلزالية عند صخور القاعدة. ونظرا لاختلاف طبيعة التربة من مكان لآخر خلال مسافة قصيرة فلابد من تقييم تأثيرها على الحركة الأرضية في مواقع متقاربة حتى يمكن رسم خرائط التغير الجغرافي لقيم التضخيم ولقيم الحركات الأرضية وتحديد المواقع التي يتوقع أن يحدث بها تدمير أشد من سواها وهو ما يعرف بالتمنطق الدقيق.

محافظة مسقط

وأكد المركز في بيان رده على «عمان» أن هذه الدراسات لمحافظة مسقط على أن تستكمل لكافة محافظات السلطنة وخاصة الشمالية، حيث إنها أكثر عرضة لخطر الزلازل لقربها من مكمني «مكران» و«زاجروس» الزلزاليين.
وأكد المركز أن هذه الدراسات تأتي كجزء مهم في إطار جهود السلطنة والهادفة إلى إنشاء نظام متكامل لإدارة ومراقبة مخاطر الزلازل بما يضمن التخفيف من آثارها وضمان سلامة البنية الأساسية للسلطنة، وعلى الرغم من محدودية النشاط الزلزالي بالسلطنة، إلا أن المشروعات الطموحة وزيادة الرقعة السكانية على نحو متنامٍ وسريع تستوجب التركيز على التأثيرات الزلزالية، حيث تبرز الخطورة الفائقة لتعرض تلك المنشآت لنشاط اهتزازي عنيف من مكامن زلزالية قريبة أو بعيدة. لذلك يحرص مركز رصد الزلازل بجامعة السلطان قابوس على أن يتم استكمال نظام الرصد الزلزالي القائم، وذلك بإنشاء شبكة مراقبة الحركة القوية بواقع 62 محطة، و6 محطات واسعة المدى لدعم الشبكة الحالية لرصد الزلازل. وباستمرار عمليات الرصد سيتم التعيين الدقيق لكافة المكامن الزلزالية والتطوير المستمر لخرائط الخطورة الزلزالية وتقديم خريطة آنية دقيقة للشدة الزلزالية عند حدوث أي زلزال تعتمد على القياسات لا الحسابات (كما هو الحال الآن) وتوفيرها للجهات المختصة لدعم اتخاذ القرار عند الحالات الطارئة. تسهم تلك الخرائط الآنية في تحديد المواقع الأكثر تضررا والأولى بالعناية في وقت قصير للغاية. إن بناء هذا النظام المتكامل للرصد الزلزالي سوف يساعد متخذي القرار على الاستخدام الأمثل للأراضي من خلال تطوير أكواد البناء ووضع التشريعات والمعايير الضرورية لتفادي المخاطر الزلزالية المحتملة عند تطوير المناطق وإصدار تراخيص البناء.

صخور القاعدة

وقال المركز إنه في هذه الدراسة تم استخدام الطريقتين الاحتمالية والقطعية وبأحدث الأساليب المتبعة لتقييم الخطورة الزلزالية عند صخور القاعدة بالسلطنة. ويتطلب تقييم المخاطر الزلزالية بأي طريقة كانت معرفة كبيرة بالطبيعة الجيولوجية للمنطقة وصدوعها النشطة ومعدلات حركاتها، أما تاريخ المنطقة الزلزالي الطويل فهو حجر الزاوية في ذلك التقييم. تعتبر الزلازل المسجلة بواسطة أجهزة الرصد الأكثر دقة من ناحية تحديد مواقعها وزمن حدوثها من أهم عناصر التقييم، ونظرا لعدم توافر أجهزة الرصد الزلزالي في العالم بصفة عامة إلا منذ ما يربو قليلا على المائة عام وعدم توافرها في السلطنة إلا منذ ما يقرب من خمسة عشر عامًا، فإن التاريخ الزلزالي المسجل بواسطة أجهزة الرصد الزلزالي قصير للغاية وغير كاف لدراسة النشاط الزلزالي في السلطنة مما دفعنا إلى مد هذا التاريخ الزلزالي بدراسة الزلازل التاريخية والموثقة في آثار وكتب السابقين والوثائق التاريخية لمراسلات السفارات الأجنبية والصحف القديمة وغيرها.

سجل زلزالي

وتم بناء وتجميع سجل زلزالي مكتمل ومتجانس قدر الإمكان للسلطنة، حيث اطلع الفريق البحثي على كافة المراجع المتاحة وجمع كل الزلازل ذات القدر أكبر من أو يساوي 4.0 درجات منذ عام 734م، وذلك لكل المكامن الزلزالية التي يمكن أن تؤثر على السلطنة. ولقد أضيفت الزلازل التاريخية إلى تلك التي تم تسجيلها بواسطة أجهزة الرصد، وتم التجميع اعتمادا على البيانات المنشورة بواسطة مراكز الزلازل الدولية والمحلية وكذلك العديد من الدراسات المنشورة في دوريات دولية موثوقة.
وقال المركز «للحصول على سجل زلزالي متجانس للسلطنة وما حولها، فقد تم إرجاع المقاييس المختلفة لأقدار الزلازل إلى القدر العزمي الزلزالي والذي يعتبر أفضل مقاييس أقدار الزلازل على الإطلاق حيث إنه الوحيد الذي يمكنه التعبير عن أحجام الزلازل الكبيرة للغاية دون أن يعاني أي تشبع. ولما كانت النماذج الإحصائية المستخدمة في دراسات تقييم الخطورة الزلزالية بالطريقة الاحتمالية تتعامل مع الأحداث المستقلة فقط، فقد اتبعت الطرق الحديثة لإزالة السوابق والتوابع من السجل الزلزالي ليشمل الأحداث المستقلة فقط».

نماذج إحصائية

وجاء في الرد بأن المركز يتعامل مع نماذج إحصائية تكون فيها أعداد الزلازل عاملا أساسيا، وتوجب تحديد تاريخ بدء اكتمال كل قدر زلزالي حتى يتسنى تدقيق عدد الزلازل ذات هذا القدر خلال التحليل الإحصائي بما يتناسب مع فترة اكتماله. وبإجراء التحليلات اللازمة فقد وجد المركز أن زلازل ذات أقدار أكبر من أو تساوي 4.0 مكتملة منذ عام 1973 في حين أن الزلازل ذات الأقدار أكبر من أو تساوي 5.2 فهي مكتملة منذ عام 1928.
وقد تلا تجميع وإعداد السجل الزلزالي تعريف حدود وخصائص مكامن المخاطر الزلزالية التي يمكن أن تؤثر على السلطنة أو ما يعرف بالنموذج السيزموتكتوني. وقد تطلب ذلك دراسة تمركز البؤر الزلزالية، وأقصى قدر زلزالي متوقع، ومعدل الإزاحة على الصدوع النشطة، وميكانيكية التصدع لهذه الزلازل، بالإضافة الى مضاهاة توزيع هذه البؤر الزلزالية مع تكتونية المنطقة. وبهذا تم ترسيم 26 مكمناً زلزالياً ما بين صدوع ومساحات نشطة زلزاليا، في السلطنة وما حولها (جبال عُمان وبحر عُمان وجبال زاجروس وخليج عدن واليمن). ونظرا لوجود نسبة من عدم التيقن لحدود المكامن الزلزالية ونظرا لوجود نظريات مختلفة حول ميكانيكية النشاط الزلزالي في منطقة اندساس مكران ومنطقة تصادم زاجروس فقد تم استخدام نموذج سيزموتكتونى آخرErdik et. al. 2008 وقد تم إجراء الحسابات باستخدام كل منهما من خلال نظرية التشعب المنطقي (logic tree).

الحركة الأرضية

ونظرا لأن الحركة الأرضية الناتجة من الزلازل تضمحل مع المسافة وتبعا لطبيعة الوسط الذي تنتشر فيه الموجات الزلزالية ونظرا لوجود جميع المكامن الزلزالية على مسافات مختلفة من منطقة الدراسة فقد قام الفريق البحثي باستخدام أفضل النماذج التي تبين كيفية اضمحلال الحركة الزلزالية الأرضية المتولدة في كل مكمن وحتى وصولها إلى منطقة الدراسة وذلك للحصول على أدق النتائج الممكنة. ولقد تم انتقاء ثلاثة نماذج على الأقل لتمثيل اضمحلال الحركات الأرضية المتولدة من كل مكمن زلزالي. ونظرا لأن تعريف المركبة الأفقية للحركة الأرضية مختلف في بعض النماذج السابقة، فقد أجريت بعض التصحيحات الضرورية لكي تكون الحركة الأرضية الزلزالية هي المتوسط الهندسي للحركة الأرضية في المركبتين الأفقيتين لأجهزة رصد الزلازل. أجري تقييم الخطورة الزلزالية الاحتمالية في إطار ما يسمى التشعب المنطقي وذلك لحل مشاكل عدم التيقن في بعض مدخلات الدراسة.

النتائج

وأكد المركز أنه باستخدام ما سبق، فقد حسبت الخطورة الزلزالية عند صخور القاعدة باحتمالية 2% و10% و50% خلال خمسين عاما، وهي تقابل أزمان عودة قدرها 2475 و475 و72 عاما على الترتيب وذلك للعديد من الفترات الطيفية الهامة من وجهة النظر الهندسية (0.0 و0.1 و0.2 و0.3 و1.0 و2.0 ثانية على التوالي). قسمت السلطنة إلى ما يشبه الشبكة بحيث كان البعد بين كل خطين رأسيين أو أفقيين حوالي 20 كم، وتمت حسابات قيم الخطورة الزلزالية عند كل نقاط الالتقاء (2296 نقطة) في تلك الشبكة. وباستخدام التشعب المنطقي تم حساب متوسط الخطورة الزلزالية عند كل نقطة وكذلك الانحراف المعياري. وباستخدام تلك المتوسطات مرة وإضافة قيمة الانحراف المعياري إليها مرة أخرى، فقد أنشئت خرائط كنتورية للمتوسطات و84 بيرسينتيل توضح تغير قيم الخطورة الزلزالية وترشد إلى المستويات المتوقعة للحركة الأرضية. تشير الخرائط إلى أن أعلى قيم للعجلة الأرضية تظهر في المناطق الشمالية، حيث تقع مدينة خصب بالقرب من الزلازل الكبرى بمنطقتي جبال زاجروس ومكران واللتان تتكرر فيهما الزلازل الكبيرة بصورة أكبر من سواهما من المكامن الزلزالية الأخرى حول عُمان. أما المناطق الغربية والجنوبية فإنها تتميز بخطورة زلزالية قليلة نسبيا. وتعزى قيم الخطورة المتوسطة نسبيا بمنطقة مسقط لقربها من مكمني جبال السلطنة ومكران. تم حساب الخطورة الزلزالية ولولايات خصب ودبا وصحار ومسقط ونزوى وصور وصلالة وأبوظبي ودبي بالإمارات العربية المتحدة، وتمثيل نتائج الخطورة الزلزالية بمنحنيات الخطورة وأطياف الخطورة الموحدة لكل مدينة على حدا.
وأظهرت تحليلات التفريق (deaggregation) أن الزلازل التي تحدث على بعد 90 كم من ولاية خصب وبقدر 6.75 هي التي لها الإسهام الأكبر في الخطورة الزلزالية على هذه المدينة لفترات العودة 475 و2475 سنة ولكل الفترات الطيفية المأخوذة في الاعتبار. أما الزلازل التي يمكن أن تحدث في جبال السلطنة فهي في المرتبة الثانية من حيث الإسهام في الخطورة الزلزالية وخاصة للأزمان الدورية القصيرة (0.0 و0.2 ثانية). وبالنسبة لمدينة صور والتي تتميز بانخفاض الخطورة الزلزالية عندها، فإن الزلازل التي تحدث في مكمن غرب مكران الزلزالي على مسافة 300 كم هي أكبر المساهمين في منحنى الخطورة الزلزالية لفترات العودة 475 و2475 سنة. أما بالنسبة للمدن الباقية ولفترة العودة 475 سنة، فتهيمن الزلازل البعيدة وكبيرة القدر على الخطورة الزلزالية ولجميع الفترات الطيفية، بينما لفترة العودة 2475 سنة فتهيمن الزلازل القريبة الصغيرة والمتوسطة القدر على الخطورة الزلزالية للفترات الطيفية القصيرة، في حين تهيمن الزلازل النادرة الحدوث البعيدة ذات القدر (7.0) أو أكبر على الخطورة الزلزالية للفترات الطيفية الطويلة. ولذا فإن المكامن الزلزالية بمكران وزاجروس لها مساهمة كبيرة في المخاطر الزلزالية على المنشآت العالية الارتفاع في تلك المدن.

الخطورة الزلزالية

قيمت الخطورة الزلزالية كذلك باستخدام الطرق القطعية وقدمت خرائط تمثل أقصى عجلة أرضية يمكن أن تحدث في أي موقع داخل السلطنة. ويعيب هذه الطريقة استخدام أكبر زلزال يمكن أن يحدث بكل مكمن زلزالي دون النظر إلى بقية النشاط في هذا المكمن واحتمالية تكراره والتي قد تستلزم في المناطق المنخفضة النشاط الزلزالي كسلطنة عُمان آلاف أو حتى عشرات الآلاف من السنوات مما يؤدي إلى نتائج متحفظة.
وأشار المركز إلى أن الخرائط التي قدمت في هذه الدراسة قد استخدمت في وضع دراسة للكود الزلزالي بالسلطنة ويمكن استخدامها في تخطيط استخدام الأراضي، واحتياطات الطوارئ وكذلك في دراسات التأمين. ولذلك فإن هذه الخرائط تمهد الطريق لدراسات أكثر تكاملا لحماية الإنسان والممتلكات ضد هذا الخطر الذي لا يمكن منعه ولكن يمكن تدارك آثاره وتخفيف وطأته.
يذكر أن الزلازل تعد إحدى أبرز الكوارث الطبيعية الناتجة عن النشاط الدائم للأرض، حيث يعكس حدوثها حركة صخور القشرة الأرضية الصلبة فوقها. وتنتج أغلب الزلازل عن تصدع هذه الصخور الصلبة وإزاحتها بفعل الحركة النسبية بينها وبين بعضها، مسببة انطلاق فجائي لموجات زلزالية ذات طاقة هائلة تؤدي إلى اهتزاز عنيف لسطح الأرض وتخريب المنشآت والبنى الأساسية ووقوع خسائر بشرية ومادية فادحة. وقد تتسبب الزلازل الكبيرة في حدوث عدد من الكوارث المتسلسلة من انهيارات أرضية وإزاحات أفقية ورأسية للصدوع النشطة وحرائق وتسييل التربة وتوليد موجات التسونامي وخسارة بلايين الدولارات بالإضافة لخسائر عديدة غير مباشرة من فقد للوظائف وتعطل للاستثمارات ونقص مؤقت لعوائد السياحة وخلافه. وقد تتسبب تلك الكوارث المتسلسلة في خسائر لا تقل في جسامتها عن خسائر الزلازل المسببة لها. وعلى سبيل المثال فإن خسائر الاهتزازات الناجمة عن زلزالي إندونيسيا سنة 2004 واليابان عام 2011 لا تقارن بالضرر الذي سببته موجات التسونامي المتولدة عن هذين الزلزالين حيث راح ضحيتها ما يقارب الثلاثمائة والخمسين ألفا من البشر بالإضافة إلى تكبد خسائر فادحة في المنشآت الحيوية والممتلكات. ولأن موجات التسونامي أبطأ كثيرا من الموجات الزلزالية فقد يتاح بعض الوقت للبلاد البعيدة عن مركز الزلزال لاتخاذ الإجراءات الضرورية لتفادي الدمار الشامل الذي تسببه موجات التسونامي الهائلة. ومن بين كل هذه المخاطر الناجمة عن الزلازل فإن اهتزاز الأرض هو أخطرها حيث يتسبب في سقوط الأشياء وانهيار المنشآت جزئيا أو كليا.
وعلى الرغم من أن الزلازل لا يمكن إيقافها أو التنبؤ بوقوعها على وجه الدقة حتى الآن، فإنه يمكن التخفيف من آثارها وذلك بالقيام بإجراءات وقائية مسبقة تتضافر فيها جهود السلطات والعلماء والمواطنين. ونتاجا للدراسات المعمقة والمراقبة المستمرة لحدوث الزلازل ودراسة آثارها خلال الخمسين عاما الماضية فقد اتفق غالبية العلماء على أن الطريقة المثلى للحد من الآثار الناجمة عن الزلازل تكمن في التقييم الصحيح للمخاطر الزلزالية وتقديم نتائجه لمتخذي القرار والهيئات التنظيمية وجهات الإنقاذ والإغاثة حتى يتسنى تصميم وبناء منشآت مقاومة لقوى الزلازل وتيسير وضع خطط الطوارئ والإنقاذ.