كيف فاق زلزال تشيلي 2024 التوقعات بفضل الحرارة الداخلية للأرض
الحرارة الداخلية للأرض تزيد قوة زلزال كالامَا في تشيلي.. عندما تتحول الحرارة إلى قوة مدمرة تحت الأرض
كيف فاق زلزال تشيلي 2024 التوقعات بفضل الحرارة الداخلية للأرض
زلزلال عمق غالبًا ما يتبع حدودًا فيزيائية صارمة. فالحرارة والضغط ومرونة الصخور عادةً ما تمنع انتشار الفواصل الأرضية لمسافات كبير، إلا أن زلزالًا قويًا وقع في شمال تشيلي في يوليو 2024 تحدى هذه المفاهيم.
آلية خفية مدفوعة بالحرارة سمحت للفاصل الأرضي بالانتشار أعمق وأسرع من المتوقع، مطلقةً طاقة أكبر بكثير مما تسمح به النماذج القياسية.
في 19 يوليو 2024، ضرب زلزال بلغت قوته 7.4 بالقرب من مدينة كالاما في شمال تشيلي. أدى الهزة إلى أضرار في المباني وانقطاع الكهرباء. ورغم أن تشيلي تشهد زلازل متكررة، فإن معظم الأحداث المدمرة تحدث قرب سطح الأرض.
اختلاف كالاما كان في أن الفاصل بدأ عميقًا داخل صفيحة تكتونية غارقة.
تشيلي وزلازلها المتكررة
توجد تشيلي على منطقة اندساس حيث تنزلق صفيحة نازكا تحت أمريكا الجنوبية. الحركة على حدود الصفائح تسبب زلازل متكررة. في عام 1960، شهدت تشيلي زلزالًا قوته 9.5، الأقوى المسجل على الإطلاق.
معظم الزلازل المدمرة تحدث قرب حدود الصفائح على أعماق ضحلة. لكن كالاما وقع داخل الصفيحة المحيطية على عمق نحو 125 كيلومترًا (78 ميلًا).
عادةً ما تسبب الزلازل العميقة اهتزازات أضعف على سطح الأرض، إلا أن كالاما خالف هذا النمط.
لماذا تحدث الزلازل العميقة
الزلازل بين 70 و300 كيلومترًا تُصنف كمتوسطة العمق، في هذه الأعماق، تمنع الحرارة والضغط عادةً تكسر الصخور المفاجئ. لعقود، ربط العلماء معظم الزلازل المتوسطة بالتحلل المائي للصخور.
حين تغوص صفيحة محيطية باردة، تحتفظ المعادن مثل السيربنتين بالماء داخل تركيباتها. مع ارتفاع الحرارة والضغط، يُحرر الماء، مما يزيد الضغط داخل الصخور ويضعف الروابط المعدنية، ممهّدًا لتكسر مفاجئ.
أظهرت الدراسات المختبرية أن هذا التحلل فعال تحت نحو 650 درجة مئوية. فوق هذه الحرارة، تتصرف الصخور كمواد لينة وتقاوم الكسر المفاجئ، لذلك توقع العلماء توقف الفواصل عند هذا الحد الحراري.
تم نشر بحث حديد في Nature Communications.
الانزلاق الأسرع يولد حرارة أكبر
زلزال كالاما تحدى هذه الحدود، إذ أظهرت التحليلات أن الفاصل انتشر نحو 50 كيلومترًا أعمق من المتوقع، ليصل إلى مناطق تتجاوز حرارة 650 درجة مئوية.
وحدد الباحثون آلية ثانية تُسمى الانهيار الحراري بالقص. أثناء الفاصل، يولد الاحتكاك حرارة شديدة على سطح الفاصل، تضعف الصخور المحيطة، محدثة حلقة تغذية راجعة: انزلاق أسرع → حرارة أكبر → مزيد من الانزلاق.
قال زهي جيا، أستاذ مساعد في جامعة تكساس:”هذه الزلازل في تشيلي تسبب اهتزازات أقوى مما هو متوقع عادةً من الزلازل المتوسطة العمق، وقد تكون مدمرة.”
وأضاف:”لأول مرة نرى زلزالًا متوسط العمق يخترق من منطقة باردة إلى منطقة شديدة الحرارة بسرعة غير معتادة.”
انتشار الفاصل في سلسلة من الأحداث
أظهرت البيانات أن الفاصل لم يحدث مرة واحدة بسلاسة، بل في عدة مراحل متتابعة.
بدأت الفجوة عند عمق 125 كيلومترًا داخل نواة الصفيحة الباردة، ثم انتشرت إلى أعماق نحو 170 كيلومترًا في مناطق أكثر حرارة. أطلقت المراحل المبكرة جزءًا صغيرًا من الطاقة وتسببت بالعديد من الهزات الارتدادية، بينما أطلقت المراحل اللاحقة معظم الطاقة مع هزات أقل.
تحرك الفاصل غالبًا للأسفل على مستوى شديد الانحدار، وبلغ متوسط سرعة الفاصل نحو 4.2 كيلومتر في الثانية، قريبًا من سرعة موجات القص، وهي سرعة نادرة لزلازل متوسطة العمق.
تأثير الحرارة على الزلزال
استخدم الباحثون نماذج حرارية لتقدير درجة الحرارة عند أعماق الفاصل، ووجدوا أن نوى الصفيحة الباردة رقيقة نسبيًا، ما أجبر الفاصل على الانتقال لمناطق أكثر حرارة.
معادن أخرى مثل الكلورايت والتالك تطلق الماء أيضًا، لكنها أقل بكثير وتظهر عند درجات حرارة أدنى. لذا، كان التحلل المائي وحده غير كافٍ لاستمرار الفاصل في المناطق الساخنة، بينما شرح الانهيار الحراري استمرار الانزلاق.
تغيّر تقديرات المخاطر
قال الأستاذ تورستن بيكر:
“الزلزال في كالاما يظهر أن الزلازل العميقة يمكن أن تنشط مناطق كانت تعتبر حارة جدًا للتمزق. نماذج المخاطر يجب أن تأخذ في الاعتبار التأثير المشترك للتحلل المائي والانهيار الحراري.”
فهم العمليات الخفية المدفوعة بالحرارة يحسن التنبؤ بالزلازل وتصميم البنية التحتية وخطط الطوارئ. كالاما يمنح نافذة نادرة لفهم أعماق الأرض وأثر الظروف القصوى على الزلازل.
