هدير الأرض الصامت.. كيف تُعيد الزلازل الصغيرة رسم خريطة الضغط تحت السطح؟
ليست مجرد ارتجاجات.. الزلازل الصغيرة تُغيّر سلوك الصفائح التكتونية.. تأثيرات عميقة
عندما نفكر في الزلازل، نتخيل هزاتٍ مفاجئة وعنيفة، لكن في أعماق الأرض، تتحرك بعض الصدوع بصمتٍ شبه تام.
هذه الانزلاقات البطيئة والمتقطعة، وما يصاحبها من همهمة – تُسمى الهزات – لا تهز المباني ولا تتصدر عناوين الصحف، ومع ذلك، يعتقد العلماء أنها يمكن أن تُمثل نماذج مفيدة لكيفية بدء الزلازل الكبرى وسلوكها.
تشرح دراسة جديدة أجراها علماء الجيوفيزياء في جامعة كاليفورنيا سانتا كروز كيف يمكن لبعض أحداث الهزات الأرضية أن تقدم رؤى حول كيفية تراكم الضغط على الصدوع الخطيرة فوق المناطق التي تحدث فيها الزلازل الكبرى.
وقد أُجريت الدراسة، التي نُشرت في مجلة Science Advances، بقيادة جاسبارد فارج، باحث ما بعد الدكتوراه في مختبر الزلازل بالجامعة، وإميلي برودسكي، أستاذة علوم الأرض والكواكب، والباحثة الرئيسية في المختبر.
عندما تنزلق الصدوع التي تلتقي فيها الصفائح التكتونية بسرعة فوق بعضها البعض، تحدث الزلازل.
أكبر الزلازل في العالم
أما الهزات فتحدث عندما يحدث هذا الانزلاق ببطء، عادةً على عمق عشرات الأميال تحت الأرض – غالبًا في مناطق الاندساس، حيث تغوص إحدى الصفائح تحت الأخرى.
لا تُشكل الهزات خطرًا مباشرًا، لكن لا ينبغي تجاهلها لأنها غالبًا ما تحدث بالقرب من المناطق التي تقع فيها أكبر الزلازل في العالم، وفقًا لمؤلفي الدراسة.
قال فارج، الباحث في العمليات التي تُشكل النشاط الزلزالي الدقيق: “وجدنا أن الصدوع المُسببة للهزات أكثر حساسية وارتباطًا بمحيطها مما كان يُعتقد سابقًا، حتى الزلازل الصغيرة والمتكررة يمكن أن تؤثر في سلوك الصدع الكبير”.
التأثير الفوضوي للزلازل الصغيرة
اكتشف فارج وبرودسكي أن الزلازل الصغيرة، حتى تلك التي تبعد عشرات الكيلومترات عن الصدع الرئيسي، يمكن أن تُخلّ بالإيقاع الطبيعي للهزة. فعندما تبدأ رقعة من الصدع بالانزلاق، فإنها عادةً ما تدفع جيرانها إلى الانزلاق أيضًا، مما يؤدي إلى هزات أرضية كبيرة ومتزامنة.
ولكن عندما تُرسل الزلازل الصغيرة موجات زلزالية تموج عبر المنطقة، فإنها قد تُخلّ بهذا التناسق.
يمكن لهذه الاضطرابات الخارجية أن تُسرّع أو تُؤخر نشاط الهزات، حسب التوقيت والموقع.
ولأن الزلازل الصغيرة تحدث بوتيرة أكبر بكثير من الكبيرة، فإنها قد تُسبب اهتزازًا مستمرًا للنظام الزلزالي واختلالًا في تزامنه.
بمرور الوقت، قد يُفسر هذا سبب ظهور أنماط هزات منتظمة للغاية في بعض أجزاء الصدع – انزلاقات في حلقات مُنسَّقة – بينما تظل أجزاء أخرى فوضوية.
لا تتشكل هذه الأجزاء بفعل الصخور الموجودة تحت الأرض فقط، مثل الرخام هنا والجرانيت هناك، بل تتكيف أيضًا مع الاضطرابات المستمرة الناجمة عن النشاط الزلزالي القريب.
الشمال الغربي الديناميكي
يتجلى هذا النمط بوضوح في منطقة كاسكاديا الاندساسية، الممتدة من شمال كاليفورنيا، مرورًا بأوريغون وواشنطن، وصولًا إلى كولومبيا البريطانية، تُنتج هذه المنطقة نشاطًا زلزاليًا واسع النطاق وزلازل ضخمة كل نحو 400 عام.
في جميع أنحاء ولاية أوريجون، يكون الاندساس صامتًا تقريبًا – وبدون أي اضطراب من الزلازل – تنزلق الصفيحة مثل الساعة، كل عام ونصف في قطاع يبلغ طوله مئات الكيلومترات، مما يؤدي إلى حدوث أحداث هزة أرضية.
أما في شمال كاليفورنيا، فإن نشاط الزلازل الصغيرة بالقرب من رأس ميندوسينو يُخل بانتظام بالصدع، وتحدث الزلازل هناك في حلقات صغيرة غير منظمة.
يعلم العلماء أن شكل وتركيب منطقة الصدع – مثل أنواع الصخور، ودرجة حرارتها، ومحتواها المائي، وحتى ميل الصفيحة الغائرة – كلها عوامل تُحدد كيفية حدوث الهزة ومكانها.
وتُسمى هذه العوامل “العوامل الهيكلية”، وهي تؤثر على مدى التصاق الصدع وسهولة انزلاقه.
مفاجأة.. مفاتيح لفهم الزلازل الكبرى
لكن هذه الدراسة الجديدة تقدم مفاجأة: فالعوامل الديناميكية، مثل موجات الضغط الناجمة عن الزلازل الصغيرة القريبة، قد تؤثر أيضًا على توقيت ومكان حدوث الهزة الأرضية – وما إذا كانت ستحدث بطريقة سلسة ويمكن التنبؤ بها أو بطريقة متفرقة وفوضوية.
قالت برودسكي، وهي عالمة فيزياء زلازل رائدة “تتجاوز هذه النتائج مجرد الهزات الأرضية، فمن خلال إظهار كيفية تأثير الزلازل الصغيرة في توقيت وسلوك حركات الصدع البطيئة، يفتح هذا الاكتشاف آفاقًا جديدة لفهم عملية نشوء الزلازل الكبيرة والمدمرة”.
وأضافت: “إذا تمكنا من تتبع كيفية استجابة الهزة الأرضية لهذه الدفعات الصغيرة من الضغط، فقد يكون من الممكن قراءة المشهد الضغطي للصدع – مما يوفر أدلة حول المكان والزمان اللذين قد ينفجر فيهما بشكل كبير”.
قوة الزلزال ليست كل شيء
تُغيّر هذه الدراسة فهمنا للاعتقاد الشائع، وهو أن القوى الكبيرة فقط هي التي تُشكّل سلوك الصدوع الزلزالية الكبرى.
في الواقع، قد تلعب الزلازل الصغيرة القريبة – والتي تُعتبر عادةً صغيرة جدًا بحيث لا تُؤثّر – دورًا بالغ الأهمية في تحديد مكان وكيفية انزلاق صفائح الأرض فوق بعضها البعض.
وهذا يعني أنه من خلال الاستماع إلى أهدأ هدير للأرض، قد نتمكن من تعلم كيفية توقع أعلى هدير لها بشكل أفضل.
وقال فارج في ختام الدراسة: “إن حقيقة أننا قادرون على قياس وفهم آثار اضطرابات الزلازل على تمزقات الصدع البطيئة تمنحنا الأمل في أن نتمكن من استخدام نفس المنطق لفهم الأماكن التي ينبغي أن نتوقع فيها أن تكون الزلازل منتظمة، وأين لا”.
