علامات منحنية تتتبع اتجاهات الزلازل القديمة

بقلم:     بول فوسن

ترجمة: مي بورسلي

العديد من صدوع الزلازل الأكثر خطرا في العالم هي تهديد صامت: فهي لم تتمزق منذ أكثر من قرن. ولقياس الخطر الذي تهدد به المباني والناس، لا يستطيع الجيولوجيون الاعتماد على سجل الهزات الأخيرة، التي رُصدت بمقاييس الزلازل Seismometres. وبدلاً من ذلك، يتعين عليهم معرفة الكيفية التي تصرفت بها الصدوع في الماضي من خلال البحث عن أدلة في الصخور نفسها، بما في ذلك خدوش التصدع Slickenlines، أيْ العلامات على طول الوجه الصخري المكشوف لصدع التي قد  تشير إلى مدى انزلاق الصخور نتيجة هزات الزلازل في السابق.

    وحاليا، يقول باحثون في نيوزيلندا إن خدوش التصدع، عندما تكون منحنية، قد تكشف أيضًا عن أي طرف من الصدع انزلق أولاً. ويقول جان بول أمبيروPaul Ampuero  Jean، الاختصاصي بعلم الزلازل من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا California Institute of Technology الذي لم يشارك في العمل: “هذه معلومات مهمة يجب معرفتها”. إن معرفة الكيفية التي حدث بها الزلزال في الماضي قد يساعد علماء الزلازل على تحسين إجراءات تقييم المخاطر لمدن، مثل لوس أنجلوس وإسطنبول، التي تقع في نهاية الصدوع المعروفة. هذا، لأن الزلازل ترسل طاقتها في اتجاه التمزق، كما يقول أمبيرو. “إذا قدم زلزال نحوك، فهو قادم لركلك في وجهك”.

   الزلازل لا تحدث دفعة واحدة. بدلاً من ذلك، يبدأ الانزلاق بين الصخور عند نقطة على وجه الصدع، المركز السفلي Hypocentre، وينتقل عبر طوله، مثل سحَّاب يُفتح. ومع ازدياد التمزق تتراكم وتشتد موجات الزلزال التي يولدها، مثل صفارات الإنذار لسيارة إسعاف تقترب. ويشير أمبيرو إلى أن لوس أنجلوس تقع عند نهاية الحد الشمالي لصدع سان أندرياس الجنوبي. ويقول: “إذا اتجه التصدع شمالا باتجاه لوس أنجلوس، فسيكون ذلك سيئًا جدا”.

وفي عام 2016 عندما ضرب زلزال كايكورا Kaikoura، بقوة 7.8 درجة، الجزيرة الجنوبية في نيوزيلندا؛ لاحظ الباحثون لأول مرة خدوش التصدع المنحنية. فقد كان حدثًا فوضويًا: انتقل الزلزال من الجنوب الشرقي إلى الشمال الشرقي وقفزت طاقته من صدع إلى صدع، مما تسبب في انزلاق واهتزاز عشرات الصدوع. أحدهما، كيكيرينغو Kekerengu، قد عبر سلسلة من الأخاديد، فتسبب في انزلاق عشرات الطبقات التي كشفت عن آثار احتكاك الصخور ببعضها البعض. وبعد فترة وجيزة لاحظ الفريق نمطًا منحنيًا لكن ثابتا في هذه التصدعات على جانب واحد من الصدع، كما تقول جيسي كيرس Jesse Kearse، طالب الدكتوراه في جيولوجيا الزلازل من جامعة فيكتوريا بويلينغتون Victoria University of Wellington والمؤلف المشارك للعمل: “كانت أشبه بقوس قزح”.

ومنذ أكثر من عقدين من الزمن رصد بول سبوديتش Paul Spudich، الاختصاصي بعلم الزلازل الذي توفي في عام 2019، النمط نفسه في خدوش التصدع في زلزال ياباني. ولكن لم يُظهر أحد أن مثل هذه المنحنيات تشير إلى أي شيء عن اتجاه التمزق. وعرض كيرس النتائج التي توصل إليها على يوشيهيرو كانيكو Yoshihiro Kaneko، الاختصاصي بعلم ديناميكيات الزلازل من مركز أبحاث علوم الأرض الوطني GNS Science بنيوزيلندا. واعتقد كانيكو أن نمذجاته يمكن أن تعيد إنتاج الحركة التي تسببت في مثل هذا الانحناء. وعندما غذوا نمذجاته ببيانات الزلزال كيكيرينغو، ظهرت الأشكال نفسها. وهو مطابق لما حدث في العالم الحقيقي، حيث تشكلت على جانب الصدع الذي انزلق باتجاه الشمال الشرقي.

كما اقترحت النمذجة أيضًا الكيفية التي تتشكل بها الانحناءات. وكان انزلاق الصدع أفقيًا في الغالب، ولكن بمجرد وصول التمزق إلى السطح لم تتحرك الصخور العلوية صعودا طفيفا إلى أعلى. وسمح ذلك لجانب الصدع الذي ينتقل مع التمزق بالانحناء قليلاً إلى الأعلى قبل الاستقرار. ويقول كيرس: ” الموجات الزلزالية تجر التصدع مبتعدا عن مساره فتتشكل الانحناءات”.

وهذا العمل الذي نشره كيرس وكانيكو في عام 2019 في الدورية جيولوجي Geology، نظر في زلزال واحدًا فقط. بعد ذلك، انغمس كيرس بحثا في الأدبيات، حيث اكتشف 60 زلزالًا تاريخيًا كبيرًا وصل إلى السطح ووثقه عالم جيولوجي ما. وقد ظهرت على ثلثها خدوش تصدع منحنية. وثمانية فقط من 20 زلزالا أشارت إلى قيود أخرى يحتاج إليها كيرس وكانيكو لاختبار نمذجتهم، مثل المركز السفلي للزلزال. ولكن بالنسبة إلى الثمانية زلازل جميعها، فإن موقع خدوش التصدغ المنحنية يتوافق مع اتجاه التمزق الذي تنبأت بها نمذجتهم، بغض النظر عن حجم الزلزال أو نوع الصدع، حسبما أفادوا في ورقة نُشرت في أغسطس في مجلة الأبحاث الجيوفيزيائية Journal of Geophysical Research. وتقول كاثرين شارر Katherine Scharer، الاختصاصية بعلم الزلازل القديمة في هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية U.S. Geological Survey: “إنه أمر مقنع حقًا… أود أن أرى العلماء يخرجون بعد كل تمزق ليروا ما إذا كان بإمكانهم توثيق ذلك”.

وإذا اكتشفت خدوش تصدع مماثلة في الصدوع القديمة، فلن يقدم ذلك تقييمات أفضل للمخاطر على الفور، كما تحذر لورا والاس Laura Wallace، الاختصاصية بعلم الأرض الهندسي أيضًا من مركز GNS Science. فقط لأن الصدع إذا تمزق في اتجاه واحد في الماضي، فلا يعني بالضرورة أنه سينكسر في الاتجاه نفسه مرة أخرى. وعلى الرغم من أن هناك أسبابا مادية تشير إلى أن هذا قد يكون صحيحًا، إلا أن السجل الحديث قصير جدًا لدرجة لا يمكن معها الجزم بذلك. وتقول: “إنه سؤال ضخم”.

وتقول شارر إن خدوش التصدع قد تحمل الإجابة عن هذا السؤال أيضًا. فلا يحتوي كل صدع على أحجار طينية ناعمة مناسبة للحفاظ على هذه الخدوش، وحتى تلك التي تتألف من مثل هذه الأحجار فمن المحتمل أن تحتفظ فقط بعلامات من التمزق الأخير. ولكن في الظروف المناسبة تمامًا، فقد يلتقط الصدع العديد من التمزقات، كما تقول، مما يمنح الباحثين فرصة للبحث عن مجموعات من خدوش التصدع المنحنية التي تشير إلى اتجاهات الزلازل المتعددة. “إنها تسجل لحظات ثمينة من الوقت”.

© 2020, American Association for the Advancement of Science. All rights reserved