دانشمندان راز زلزلههایی را که مثل ساعت رخ میدهند، فاش کردند
بیش از سه دهه است که دانشمندان زمینلرزهشناسی تلاش میکنند توضیح دهند چرا نوع خاصی از گسلهای زیرآبی میتواند زلزلههایی بسیار منظم، قابلپیشبینی و با اندازه تقریباً ثابت تولید کند؛ پدیدهای که در تضاد با رفتار بیشتر گسلهای زمین است، زیرا اغلب زلزلهها در آنها نامنظم و با بزرگیهای متفاوت رخ میدهند.
این زلزلههای خاص که در «گسلهای ترادیسی اقیانوسی» رخ میدهند، گاهی چنان منظماند که تقریباً میتوان آنها را به «ساعت کار» تشبیه کرد: در بازههای زمانی نسبتاً ثابت تکرار میشوند و معمولاً بزرگی مشابهی دارند. اکنون، پژوهشی جدید توضیح احتمالی تازهای برای این رفتار ارائه میدهد.
براساس مطالعه جدید، این گسلهای اقیانوسی در احاطهی نواحی ویژهای قرار دارند که پژوهشگران از آنها با عنوان «مناطق حائل» یا «کمربندهای مانع» یاد میکنند. پژوهش که توسط گروهی از دانشمندان در ایالات متحده و کانادا انجام شده است، نشان میدهد این نواحی مانند «ترمزهای طبیعی» عمل و از گسترش زلزلههای بزرگ جلوگیری میکنند.
یکی از سازوکارهای پیشنهادی در پژوهش، فرآیندی به نام تقویت ناشی از انبساط است. در این فرآیند، زمانی که آب دریا بهتدریج به عمق سنگهای گسل نفوذ میکند، فضای ریزترکها و خللوفرج سنگ افزایش مییابد و این تغییرات باعث میشود فشار درون سنگها به شکل پیچیدهای تغییر کند. در نتیجه، این نواحی میتوانند در برابر لغزشهای بزرگتر مقاومتر شوند و انرژی زمینلرزه را تا حدی مهار کنند.
برخی گسلهای زیرآبی برخلاف انتظار، زلزلههایی منظم و تقریباً هماندازه تولید میکنند
به گفته پژوهشگران، شناخت این ساختارهای غیرمعمول میتواند به بهبود مدلهای پیشبینی زمینلرزه در مقیاس جهانی کمک کند، زیرا تاکنون رفتار مطمئن و چرخهای این نوع گسلها یکی از معماهای مهم علوم زمین بوده است.
ژیانهوا گونگ، زلزلهشناس دانشگاه ایندیانا بلومینگتون آمریکا میگوید: «مدتها میدانستیم این نواحی بازدارنده وجود دارند، اما همیشه این سؤال مطرح بوده که دقیقاً از چه چیز ساخته شدهاند و چرا در چرخههای پیدرپی، اینقدر مؤثر جلوی گسترش زلزله را میگیرند؟»
در پژوهش جدید، دانشمندان دو بخش از گسل ترادیسی گوفر را بررسی کردند. این گسل یک گودال یا شکستگی طولانی در کف اقیانوس آرام است که در غرب اکوادور قرار دارد و مرز میان دو صفحه تکتونیکی بزرگ، یعنی صفحه اقیانوس آرام و صفحه نازکا را تشکیل میدهد. این دو صفحه زمینساختی با سرعتی حدود ۱۴۰ میلیمتر در سال نسبت به یکدیگر در حال لغزش افقی هستند.
از زمانی که ثبت دقیق دادههای لرزهای در سال ۱۹۹۵ آغاز شد، گسل ترادیسی گوفر تقریباً هر ۵ تا ۶ سال یکبار زلزلهای با بزرگی حدود ۶ ایجاد کرده است؛ رفتاری که در مقایسه با بسیاری از گسلهای دیگر، بسیار منظم محسوب میشود.
- زلزلههای کوچک تاثیر زیادی بر حرکت گسلهای بزرگ دارند15 خرداد 04مطالعه '3
- عامل پنهان هزاران زمینلرزه پیاپی در جزیره سانتورینی یونان کشف شد02 آذر 04مطالعه '3
- از آلپ تا هیمالیا: زمینلرزههای گوشتهای در همه جای زمین رخ میدهند28 بهمن 04مطالعه '3
پژوهشگران برای بررسی دقیق رفتار گسل ترادیسی گوفر، در دو دوره پژوهشی جداگانه (در سال ۲۰۰۸ و بین سالهای ۲۰۱۹ تا ۲۰۲۲)، از لرزهنگارهای کف اقیانوس استفاده کردند. این دستگاهها مستقیماً روی بستر دریا نصب شدند تا کوچکترین لرزشها و حرکتهای زمین را ثبت کنند. دادههای این تجهیزات، دهها هزار زمینلرزه بسیار کوچک را در اطراف دو زمینلرزه بزرگ ثبت کرد.
بهگزارش ساینس آلرت، تحلیل دادهها نشان داد دو بخش اصلی گسل گوفر که هر دو دارای نواحی حائل هستند، رفتار بسیار مشابهی دارند. بررسیها نشان داد این نواحی در واقع شبکهای پیچیده از شکستگیهای کوچکتر هستند که پیش از وقوع زلزلههای بزرگ، بخش زیادی از لرزشهای ریز و پراکنده را جذب میکنند.
زمانی که زلزله اصلی رخ میدهد، سنگهای اطراف این نواحی که حاوی سیالات، بهویژه آب دریا هستند، دچار جابهجایی و انبساط میشوند. این تغییرات باعث میشود آب بیشتری به درون شکافها نفوذ و در نتیجه فشار سیال درون سنگها تغییر کند. این تغییر فشار در نهایت موجب میشود سنگها «قفل» شوند و حرکت لغزشی گسل متوقف شود؛ فرآیندی که از بزرگتر شدن زلزله جلوگیری میکند.
به گفته ژیانهوا گونگ: «این نواحی صرفاً عوارض غیرفعال در چشمانداز زمین نیستند؛ آنها بخشهایی فعال و پویا از سامانه گسل محسوب میشوند و درک نحوه عملکرد آنها، نگاه ما را نسبت به محدودیت اندازه زلزلهها در این گسلها تغییر میدهد.»
مناطق اطراف گسلهای ترادیسی اقیانوسی بهعنوان نواحی حائل عمل میکنند و مانند ترمز طبیعی مانع گسترش زلزلههای بزرگتر میشوند.
زمینلرزهشناسان پیشتر نیز در گسلهای ترادیسی اقیانوسی در نقاط مختلف جهان الگوهای مشابهی مشاهده کردهاند. در واقع، با توجه به میزان تنشهای زمینساختی و ساختار این گسلها، انتظار میرود زلزلههای بسیار بزرگتری رخ دهند، اما در عمل، اندازه آنها اغلب کوچکتر از پیشبینیهای نظری است.
پژوهش اخیر تنها یک گسل را بررسی کرده و هنوز مشخص نیست این الگو در سایر گسلها هم وجود دارد یا نه. بااینحال، نتایج میتواند به فهم بهتر گسلهای خطرناکتر در مناطق پرجمعیت کمک کند. پژوهشگران پیشنهاد میکنند مطالعات آینده با روشهایی مثل حفاری کف دریا و ابزارهای پیشرفتهتر ادامه یابد. آنها تأکید میکنند که زلزلهها همچنان پدیدههایی پیچیده و تا حد زیادی پیشبینیناپذیر هستند، اما هر کشف جدید ما را به مدلسازی دقیقتر آنها نزدیکتر میکند.
پژوهش در ژورنال Science منتشر شده است.