البحوث تكشف عن آليات غير مرئية وراء الزلازل
تُعتبر الزلازل من الكوارث الأكثر تدميراً التي يمكن أن يطلقها كوكبنا، ومع ذلك، لا يزال الكثيرون منا يتفاجأون عندما تحدث واحدة منها. كشفت أبحاث جديدة عن تفاصيل ما يحدث قبل حدوث الهزة: فترة بطيئة وثابتة من التحركات في نقطة ضغط محددة جيداً في قشرة الأرض هي المحفز الضروري للأحداث الزلزالية العملاقة.
يقول الفيزيائي جاي فاينبرغ من الجامعة العبرية في القدس: “تحدي نتائجنا ونقح نماذج الديناميات التقليدية للتمزق”. ويضيف: “نظهر أن العمليات البطيئة وغير الزلزالية هي شرط مسبق لحدوث التمزق الزلزالي، مدفوعة بالضغط المحلي والقيود الهندسية. وهذا له آثار عميقة على فهم متى وكيف تبدأ الزلازل”.
لكي تحدث هزة أرضية، يجب أن تتجمع نقاط الضعف في القشرة لتتحول إلى شق يمكن أن ينكسر فجأة. وقد أظهرت العديد من الدراسات السابقة أن توليد هذا الشق يسبقه سلسلة من الحركات البطيئة التي لا تهتز الصخور المحيطة بها. ومع ذلك، اعتمدت تفاصيل هذه العمليات على تعميمات غالباً ما تكون في فضاء ثنائي الأبعاد، مما قد لا يكشف عن الانتقالات في العالم ثلاثي الأبعاد.
سعى فريق بقيادة الفيزيائيين جاي فاينبرغ وشاهر غفيرتزمان من الجامعة العبرية إلى فهم دور هذا الضغط البطيء وغير الزلزالي في الإفراج النهائي عن النشاط الزلزالي، باستخدام التجارب والنمذجة النظرية لاستكشاف كيفية تطور العملية.
واحدة من الميزات الضرورية لحدوث زلزال هي التمزق الذي يوفر نقطة تركيز للطاقة المرنة الناتجة عن الحمل الخارجي. بدون الشقوق، لا يوجد وسيلة لتضخيم الضغط، مما يعني أنه لن تحدث إفراجات مفاجئة للطاقة.
درس الباحثون الشقوق في بعد واحد واثنين وثلاثة أبعاد بالإضافة إلى ميكانيكا الحركات الصغيرة المعروفة باسم الانزلاق البطيء. وأظهرت نتائجهم أن بقع الحركة الاحتكاكية الصغيرة والبطيئة ثنائية الأبعاد هي الخطوات الأولى نحو حدوث كسر. بعد فترة من الانزلاق الثابت والبطيء عند نقاط الضغط، تتوسع هذه البقع تدريجياً وتتصاعد حتى تصل إلى نقطة التمزق الزلزالي.
هذه التفاصيل الإضافية التي أضيفت لفهم تطور زلزال لها آثار مهمة. فهي تساعدنا على فهم أفضل للضغط والاحتكاك بشكل عام؛ لكنها أيضاً توفر معلومات رئيسية قد تساعدنا على توقع النشاط والأحداث الزلزالية المستقبلية.
كتب الباحثون: “بعيداً عن أهميتها بالنسبة للتمزقات وقوة المواد، فإن هذه الصورة الجديدة لديناميات نشوء التمزقات ذات صلة مباشرة بديناميات نشوء الزلازل؛ يجب دائماً أن تسبق التمزقات غير السريعة تمزقات زلزالية سريعة”.
“قد توفر النظرية إطار عمل جديد لفهم كيف ومتى تنشأ الزلازل”.
تم نشر البحث في مجلة Nature.
