"الطوابع الأرضية" "الطوابع" وعلاقتها" إلى المناطق الفرعية

Understanding Earthquake Epicenters and Plate Tectonics

"الزلزال" هو أحد أقوى وديناميات الطاقة الداخلية للأرض عندما يتراكم الإجهاد على طول الأخطاء يتجاوز القوة الإحتكاكية للصخور، يحدث زلزال مفاجئ، يطلق الطاقة ك موجات زلزالية "النقطة على سطح الأرض مباشرة فوق مصدر التمزق، أو "مُفترض أنها تُدعى "الزلزال

والعلاقة بين مركز الزلازل والمناطق الفرعية ليست متزامنة؛ بل هي أساسية، إذ أن الغالبية العظمى من الزلازل الكبيرة وكل الزلازل العميقة تقريبا تحدث في ظروف فرعية، ويستلزم فهم هذا الصلة نظرة مفصلة على ميكانيكيي الاختزال، وأنواع الزلازل التي تولدها، والأنماط التي تنشأ عن عقود من الرصد السيزمي.

The Mechanics of Subduction Zones

مناطق التخصيب هي حدود لوحات متماثلة حيث ينتقل طبق تكتوني تحت طبق آخر ويغرق في المعبد، وهذه العملية تحركها فروق الكثافة: فإشعاع الغلاف الجوي المحيطي الأكبر سناً والبارد هو الكثافة من الغلاف الجوي العلوي الذي يوفر سحباً جبراً يساعد على تنحدر السلال، كما أن مناطق التخصيب هي من بين أكثر الملامح نشاطاً في الأرض، ولكنها لا تنتج أيضاً

العناصر الهيكلية الرئيسية لمنطقة فرعية

Deep ocean trench:] The topographic expression of the plate boundary where the subducting plate bends and descends. Trenches can exceed 10,000 meters in depth.
Accretionary wedge:] A wedge of sediment scraped off the subducting plate and accumulated at the leading edge of the overriding plate.
Megathrust fault:] The interface between the subducting and overriding plates. This is the zone where the largestزلs on Earth occur, known as megathrust events.
volcanic arc:] A chain of volcanoes formed above the subducting slab due to partial melting of the mantle wedge, typically located 100-200 km from the trench.
Back-arc basin:] A region of extensional tectonics behind the volcanic arc, sometimes with its own spreading center.

أنواع المناطق الفرعية

ويمكن تصنيف مناطق الاختزال على أساس أنواع اللوحات المعنية، كما أن التخصيب المحيطي - المحيطي، مثل جزر ماريانا، ينتج قوسا جزريا بركانيا، كما أن التخصيب في القارات البحرية، مثل الساحل الغربي لأمريكا الجنوبية، يخلق قوسا بركانيا ويسمك القشرة القارية عن طريق المغنطيسي والرطوبة.

التوزيع العالمي لمناهج المياه الأرضية

عندما تُخطط الخريطة العالمية لركّزات الزلازل، تتواءم الأنماط بشكل مُذهول مع حدود اللوحات، وأغلبها يُدعى (]) رنين النار ]، ويدور المحيط الهادئ، في أعقاب مناطق التخصيب من شيلي وأمريكا الوسطى شمالا إلى ألاسكا، ثم غرباً عبر اليابان والفلبين وإندونيسيا، ويُشكل هذا الزلزال 81 في المائة من أكبر الأحداث العالمية.

ومن بين أحزمة الزلازل الهامة الأخرى ذات الصلة بالهبوط الأرضي الإندونيسي، ومنطقة البحر الكاريبي، ومنطقة البحر الأبيض المتوسط (حيث توجد قنوات فرعية للطبقات الأفريقية تحت أوروبا)، وفرقة تونغا - كيرماديس في جنوب غرب المحيط الهادئ، حيث توجد في كل من هذه المناطق أنماطا متميزة في عمق الزلازل وحجمها وتكرارها تعكس الخصائص المحددة لنظام التخفيضات المحلية.

Depth Distribution and the Wadati-Benioff Zone

ومن أهم الاكتشافات في علم الاهتزاز أن تركيزات الزلازل في مناطق فرعية لا توزع عشوائيا؛ فهي تحدد طائرة تقطع مسارها في منطقة خط التخصيب الفرعية، وهذه المنطقة المائلة من المنطقة الساحلية، المعروفة باسم المنطقة الساحلية المسجّلة، منطقة الواجهة، ، وهي منطقة تقع بالقرب من عمق الأرض 700 كيلومتر.

ويسمح فهم التوزيع الثلاثي الأبعاد لهذه المراكز للعلماء بما يلي:

خريطة شكل وغطاء من مشبكات الخصم

تحديد مناطق انفصال الرقبة أو التمزق

تقدير الهيكل الحراري للسلخ الذي يؤثر على ردود الفعل الميثاموروفية والإطلاق السوائل

مناطق تحديد مواقع التشوه داخل الشبكة منفصلة عن واجهة الميغاثروست

أنواع الزلازل في المناطق الفرعية

وتولد مناطق الاختزال طائفة متنوعة من الزلازل، لكل منها آليات مصدرية متميزة، ونطاقات أعمق، وآثار على المخاطر، والاعتراف بهذه الأنواع أمر أساسي لتقييم المخاطر السيزمية ولفهم فيزياء الاختزال.

Megathrust Interface Earthquakes

وهذه أكبر زلازل على الأرض، تحدث على أساس خطأ الدافع بين لوحات التخصيب واللوحات المغطاة، وهي عادة سطحية (عمق يتراوح بين صفر و50 كيلومترا) ويمكن أن تمزق مئات الكيلومترات على امتداد واجهة الصفيحات.

داخل السلب أو في الممرات الأرضية الخارجية

(أ) تُدعى الزلازل التي تحدث في الصفيحة الفرعية نفسها، بدلاً من الواجهة البينية، في التظاهرات داخل السلة أو داخلها، ويمكن أن تحدث في مجموعة من الأعماق، من الأحداث الخارجية الضحلة التي تنحني فيها اللوحة إلى الخندق، إلى أحداث عميقة تقع على مسافة 300-700 كيلومتر، وغالباً ما تكون للزلازل داخل السلب آلية تنسيق مختلفة عن الأحداث التي وقعت في الزلازل، والتي تظهر عادةً خطأً في المنطقة الخارجية.

أعماق الأرض

وتشكل الزلازل ذات التركيز العميق، التي تعرف بأنها تلك التي تقل فيها معدلات الناقصات عمق 300 كيلومتر، سمة فريدة من سمات مناطق التخفيضات الفرعية، ولا يفهم أصلها فهما كاملا لأن ظروف الضغط ودرجات الحرارة ينبغي أن تعوق كسر الرشوة.

Dehydration embrittlement:] Release of water from hydrous minerals in the slab increases pore pressure, reducing effective normal stress and enabling brittle failure.

Phase transformations:] Olivine transforms to denser poel structures, creating localized stress concentrations and shear instabilities.

Adiabatic shear heating:] Localized frictional heating may cause thermal runaway in a narrow zone.

وبغض النظر عن الآلية، لا تزال الزلازل العميقة التركيز كبيرة، حيث يتجاوز حجمها 80%، مثل زلزال فيجي (M 8.2) ) على عمق 600 كيلومتر، وهي عموماً تشكل خطراً أقل من أمواج تسونامي لأن عمقها يحول دون تشرد قاع البحر بدرجة كبيرة، ولكن يمكن أن يتسبب في هز شديد فوق مناطق واسعة.

أنماط الصلاحية والتواتر

وتظهر مناطق التخفيض علاقة تتوسع بين حجم الزلازل وتواترها، ويميل قانون غوتينبرغ - رايكتر، الذي يصف العلاقة اللوغاريتمية بين الحجم والتواتر التراكمي، إلى مناطق التخفيض، ولكن مع انحراف ملحوظ: فالقيمة (التطور في التوزيع المكثف للتواتر) إلى أن تكون أقل (نحو 0.8 إلى 0.9) في ظروف التخميد مقارنة بمناطق التراب.

وقد حدثت أكبر الزلازل المسجلة في مناطق فرعية، وتبين 1960 زلزال فالديفيا (M 9.4-9.6)) في شيلي أن هناك سجلاً للزلزال الأكثر قوة المسجلة، وأن توزيع تواتر الزلازل في منطقة فرعية يبين أن أحداث الحجم 8-5 وما فوقها قد تكرر فترات الزلازل حسب مفهوم العقود المحددة.

فترات متكررة وميزانية شفاه

وتكشف القياسات الجيوديسية التي تستخدم النظام العالمي لتحديد المواقع وشبكة إنسار أن اللوحات تتحرك بمعدلات عدة سنتيمترات في السنة عبر مناطق التخصيب، وإذا ما تم استيعاب هذا الاقتراح بالكامل من خلال ضغوط شديدة على الصدع، فإن العجز المتراكم على مدى قرون يمكن أن يُطلق في زلزال واحد، ويساعد نموذج الميزانية الزلق على تقدير حجم الأحداث المستقبلية المحتملة استنادا إلى الوقت الذي شهدته مناطق التمزق الأخيرة والتفاوت.

Subduction Zone Earthquakes and Tsunami Generation

ولعل أكثر الآثار تدميرا للزلازل في منطقة التخضّص هو توليد أمواج تسونامي، وعندما يمزق زلزال ميغاثرد قاع البحر، يُنثر حجما كبيرا من المياه رأسيا، وتُنشر الطاقة خارجا كسلسلة من موجات المحيطات التي يمكن أن تسافر آلاف الكيلومترات بسرعة تتجاوز 700 كيلومتر/ساعة في المياه العميقة، وتباطؤ موجات المياه وتتضخم، وتمتد إلى 30 مرتفعا.

The 2004 Indian Ocean tsunami] was generated by a M 9.1-9.3زلزال along the Sunda Trench, where the Indo-Australian plate subducts beneath the Burma plate. The rupture extended over 1,200 km and displaced the seafloor by up to 15 meters. The resulting waves killed an estimated 227,000 people across 14hoT.

والعلاقة بين مركزي الزلزال وتوليد أمواج تسونامي معقدة، وتشمل العوامل التي تؤثر على حجم أمواج تسونامي ما يلي:

Rupture location relative to the trench:] Slip near the trench axis produces larger seafloor displacement and larger tsunamis than slip deep on the interface.
Rupture geometry and directivity:] The orientation of the rupture influences the direction of maximum tsunami energy propagation.
Slip distribution and rise time:] Tsunami generation depends on how rapidly the seafloor is displaced, not just the total displacement.
Bathymetric focusing:] Underwater topography can amplify or attenuate tsunami waves in specific coastal areas.

وتعتمد نظم الإنذار بأمواج تسونامي الحديثة على بيانات سيزمية في الوقت الحقيقي لتقدير مركز الزلازل وعمقها وحجمها بسرعة، تليها أجهزة استشعار الضغط في قاع المحيط (DART buoys) لتأكيد وجود وحجم أمواج تسونامي.

الرصد والبحث في المناطق الفرعية

ونظرا للمخاطر المجتمعية، فإن مناطق الإقلاع هي من بين أكثر الملامح الجيولوجية رصدا على الأرض، كما أن شبكات السيزمومتر، ومحطات النظام العالمي لتحديد المواقع، ومستشعرات الضغط في قاع المحيط، والأدوات الجيوديسية في قاع البحار توفر بيانات مستمرة تكشف عن سلوك واجهة اللوحة بتفصيل ملحوظ.

شبكات الزلازل والتحليلات في الوقت الحقيقي

وتولد الشبكات الزلزالية الإقليمية، مثل برنامج أخطار الزلزال الذي يصيب الأرض () و] IRIS Consortium [(FLT:3])]، صفائف من أجهزة الإنذار بالزلازل التي تكشف عن الزلازل في مناطق التخفيض الفرعية وتضعها في غضون ثوانٍ.

الرصد الجيوديسي والتظاهرات البطيئة

وقد تؤدي الشبكات المستمرة للنظام العالمي لتحديد المواقع عبر المناطق الفرعية، مثل شبكة UNAVCO ]، إلى قياس التكديس البطيء والإطلاق للإجهاد، وقد كشفت هذه القياسات عن طائفة من السلوكيات الزلقة، بما في ذلك ] ظواهر زلة متأصلة تُطلق زلاً على مدى أيام دون أن تُحدث موجة من الزلازلية.

مرصد قاع البحار وكابلين غواصة

وتقدم التطورات الأخيرة في الجيوديسيا قاع البحار، بما في ذلك أجهزة استشعار الضغط، والتدرج الصوتي، والاستشعار عن طريق الألياف الضوئية، قياسات مباشرة للتشوهات على قاع البحار فوق المناطق الفرعية، ويمكن أن تستخدم DART (التقدير والإبلاغ عن المناطق العميقة المحيطية لنظام Tsunamis] أجهزة ضغط أرضية مفتوحة للكشف عن التسوناميات.

التحديات في مجال منع الزلزال

ورغم مرور عقود على الرصد، فإن التنبؤ بالوقت المحدد، والموقع، وحجم زلزال منطقة فرعية ما زال مستحيلا، والقشرة الأرضية نظام معقد وغير خطي، والظروف المادية التي تتحكم في الانتقال من الانزلاق المستقر إلى الانزلاق المفجع، غير مفهومة تماما، غير أن نماذج المخاطر السيزمية المحتملة توفر تقديرات مفيدة لإمكانية حدوث زلزال كبير على مدى عقود من الزمن.

وتشمل التحديات الرئيسية ما يلي:

تحديد أقصى حد ممكن لحجم الزلازل لكل منطقة فرعية
تحديد درجة التصادم أو التسلل على طول الميغاثور
التمييز بين التمزق الجزئي والكامل في قطاع سيزمي
فهم دور السوائل، الضغط، وردود الفعل الميثامروفية في التحكم في القوة

وتواصل البحوث التركيز على إدماج البيانات الجيوفيزيائية والجيوديسية والجيولوجية من أجل بناء نماذج أكمل لسلوك المناطق الفرعية.

منطقة فرعية بارزة

وتوثق السجلات التاريخية والأدلة الجيولوجية القوة الهائلة للزلازل في المناطق الفرعية، وتوضح الأمثلة التالية نطاق الآثار وأهمية فهم هذه الأحداث.

1960 Valdivia Earthquake, Chile (M 9.4-9.6)

وحدث أكبر زلزال سُجل في 22 أيار/مايو 1960 على طول خط بيرو - شيلي حيث كانت الخواص الفرعية لجزيرة نازاكا تحت قفص أمريكا الجنوبية، حيث امتدت هذه الخيوط إلى أكثر من 000 1 كيلومتر، وقتل الزلزال وأمواج تسونامي اللاحقة ما يقدر بـ 600 1 شخص وتسببت في أضرار في جميع أنحاء حوض المحيط الهادئ، حيث بلغت هاواي واليابان.

1964: Alaska Earthquake (M 9.2)

وفي 27 آذار/مارس 1964، على امتداد منطقة الخضوع لألاسكا - ألويتية، كان هذا الحدث ثاني أكبر عدد من الحالات المسجلة بصورة فعالة، وكان التمزق معقدا، حيث كان ينطوي على القارورة وسلسلة من أخطاء الدافع في الصفيحة الكبرى، وأدت أمواج التسونامي التي نجمت عن الزلزال إلى مقتل 119 في ألاسكا و 16 في أوريغون وكاليفورنيا.

زلزال سومطرا - أندامان (M 9.1-9.3)

وقد أدى هذا الحدث الذي وقع في 26 كانون الأول/ديسمبر 2004، على امتداد خط شاطئ السندا، إلى حدوث أمواج تسونامي مدمرة في المحيط الهندي أدت إلى مقتل ما يقدر بـ 000 227 شخص عبر بلدان متعددة، وزاد تمزقها شمالاً على مسافة 200 1 كيلومتر على مدى 8-10 دقائق، وأبرز الحدث الحاجة إلى نظام عالمي للإنذار بأمواج تسونامي.

2011 Tohoku Earthquake, Japan (M 9.0-9.1)

وفي 11 آذار/مارس 2011، أدى زلزال ميغاثور على امتداد شجرة اليابان إلى حدوث أمواج تسونامي بلغت مستويات تزيد على 39 مترا في محطة فوكوشيما دايتشي النووية، وقد تسببت هذه الكارثة في وفاة أكثر من 000 15 شخص، ودفعت إلى إعادة تقييم عالمي لمرونة تسونامي في البنية التحتية الحيوية.

خاتمة

إن العلاقة بين مركز الزلازل والمناطق الفرعية هي أحد أكثر الأنماط اتساقاً وترتباً في علوم الأرض، وتولد المناطق الفرعية أكبر وأعمق وأشد الزلازل شيوعاً على الكوكب، وقد عززت دراستها فهمنا لخط التكتون، والأخطاء، والأخطار السيزمية، وبينما يظل التنبؤ بالزلازل الفردية يتجاوز القدرات الحالية، فإن الرصد المستمر، والنماذج، والبحوث الزلزالية، تؤدي إلى تحسين قدرتنا على التنبؤ بالأخطار المحتملة.