بعض الزلازل التي تحدث اليوم قد تكون هزات ارتدادية من القرن التاسع عشر

تتبع الهزات الارتدادية زلازل كبيرة – أحيانًا لأسابيع، وفي أحيان أخرى لعقود. ولكن في الولايات المتحدة، ربما تشهد بعض المناطق صدمات ناجمة عن أحداث عمرها قرون.

في القرن التاسع عشر، ضربت بعض أقوى الزلازل في تاريخ الولايات المتحدة المسجل المناطق الداخلية القارية لأمريكا الشمالية. بعد مرور ما يقرب من قرنين من الزمن، ربما لا تزال مناطق وسط وشرق الولايات المتحدة تعاني من توابع تلك الأحداث، حسبما توصلت دراسة جديدة.

فهم الهزات الارتدادية

عندما يضرب الزلزال، يمكن أن تستمر الزلازل الأصغر المعروفة باسم الهزات الارتدادية في هز المنطقة لعدة أيام إلى سنوات بعد وقوع الزلزال الأصلي. تتناقص هذه الزلازل الصغيرة بمرور الوقت وهي جزء من عملية إعادة ضبط الصدع بعد الزلزال الأصلي. في حين أن الهزات الارتدادية أصغر حجمًا من الصدمة الرئيسية، إلا أنها لا تزال قادرة على إتلاف البنية التحتية وإعاقة التعافي من الزلزال الأصلي.

وجهات نظر جديدة حول النشاط الزلزالي

وقال يوكسوان تشن، عالم الجيولوجيا في جامعة ووهان والمؤلف الرئيسي للدراسة: “يفترض بعض العلماء أن الزلازل المعاصرة في أجزاء من أمريكا الشمالية المستقرة هي هزات ارتدادية، ويعتقد علماء آخرون أنها في الغالب زلزالية في الخلفية”. “أردنا أن ننظر إلى هذا من زاوية أخرى باستخدام طريقة إحصائية.”

في عام 1886، ضرب زلزال مدمر بقوة 6.7-7.3 درجة مدينة تشارلستون بولاية ساوث كارولينا. الزلازل التي حدثت منذ قرون مضت، بما في ذلك هذا الحدث، ربما لا تزال ترسل هزات ارتدادية عبر أجزاء من الولايات المتحدة، وفقًا لدراسة جديدة في مجلة AGU JGR الأرض الصلبة. الائتمان: هنري دي سوسير كوبلاند

تم نشر الدراسة في 7 نوفمبر في مجلة البحوث الجيوفيزيائية: الأرض الصلبة، مجلة AGU مخصصة للبحث في بنية وتطور وتشوه الجزء الداخلي من كوكبنا.

الزلازل التاريخية وإرثها

لا تزال المناطق القريبة من مراكز هذه الزلازل التاريخية نشطة زلزاليًا حتى يومنا هذا، لذلك من الممكن أن تكون بعض الزلازل الحديثة بمثابة هزات ارتدادية طويلة الأمد للزلازل الماضية. ومع ذلك، يمكن أن تكون أيضًا هزات نذيرة تسبق زلازل أكبر أو زلزالًا في الخلفية، وهو المقدار الطبيعي للنشاط الزلزالي في منطقة معينة.

بحسب هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية (USGS)، لا توجد طريقة للتمييز بين الهزات النذيرة والزلازل الخلفية حتى يضرب زلزال أكبر، ولكن لا يزال بإمكان العلماء تمييز الهزات الارتدادية. وبالتالي، فإن تحديد سبب الزلازل الحديثة أمر مهم لفهم مخاطر الكوارث المستقبلية في هذه المناطق، حتى لو كان النشاط الزلزالي الحالي لا يسبب سوى أضرار قليلة أو معدومة.

ركز الفريق على ثلاثة أحداث زلازل تاريخية تقدر قوتها بمقياس 6.5-8.0: زلزال بالقرب من جنوب شرق كيبيك، كندا، في عام 1663؛ وثلاثة زلازل بالقرب من حدود ميسوري وكنتاكي في الفترة من 1811 إلى 1812؛ وزلزال من تشارلستون، كارولينا الجنوبية، في عام 1886. وهذه الأحداث الثلاثة هي أكبر الزلازل في التاريخ الحديث لأمريكا الشمالية المستقرة – والزلازل الأكبر تؤدي إلى المزيد من الهزات الارتدادية.

تقع المناطق الداخلية القارية المستقرة لأمريكا الشمالية بعيدًا عن حدود الصفائح ولها نشاط تكتوني أقل من المناطق القريبة من حدود الصفائح، مثل الساحل الغربي لأمريكا الشمالية. ونتيجة لذلك، فإن مناطق الدراسة الثلاثة لا تواجه الزلازل في كثير من الأحيان، مما يثير المزيد من الأسئلة حول أصول الزلازل الحديثة.

منهجية الدراسة

لمعرفة ما إذا كانت بعض الزلازل التي تحدث اليوم هي هزات ارتدادية طويلة الأمد، احتاج الفريق أولاً إلى تحديد الزلازل الحديثة التي يجب تركيز جهودهم عليها. تتجمع الهزات الارتدادية حول مركز الزلزال الأصلي، لذا فقد شملت الزلازل ضمن دائرة نصف قطرها 250 كيلومترًا (155 ميلًا) من مراكز الزلزال التاريخية. لقد ركزوا على الزلازل التي كانت قوتها أكبر من أو تساوي 2.5 درجة لأنه من الصعب تسجيل أي شيء أصغر من ذلك بشكل موثوق.

طبق الفريق منهجًا إحصائيًا يسمى طريقة أقرب جار لبيانات الزلازل الصادرة عن هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية لتحديد ما إذا كانت الزلازل الأخيرة من المحتمل أن تكون هزات ارتدادية أو نشاطًا زلزاليًا غير ذي صلة في الخلفية. وتحدث الهزات الارتدادية بالقرب من مركز الزلزال الأصلي وقبل استئناف مستوى الزلزالية الخلفية، وفقا لهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية. وهكذا، يمكن للعلماء استخدام الخلفية الزلزالية للمنطقة وموقع الزلزال لربط الزلزال بالصدمة الرئيسية.

قال تشين: “أنت تستخدم الوقت والمسافة وحجم أزواج الأحداث، وتحاول العثور على الرابط بين حدثين – هذه هي الفكرة”. “إذا كانت المسافة بين زوج من الزلازل أقرب مما هو متوقع من الأحداث الخلفية، فمن المرجح أن يكون أحد الزلازل بمثابة هزة ارتدادية للآخر.”

تذكر سوزان هوغ، عالمة الجيوفيزياء في هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية والتي لم تشارك في الدراسة، أن المسافة بين مراكز الزلازل ليست سوى قطعة واحدة من اللغز.

وقال هوغ: “في بعض النواحي، تبدو الزلازل وكأنها هزات ارتدادية إذا نظرت إلى التوزيع المكاني، ولكن يمكن أن تكون الزلازل متجمعة بإحكام لعدة أسباب”. “أحدها هو أنها هزات ارتدادية، ولكن من الممكن أيضًا أن يكون لديك عملية زحف لا تشكل جزءًا من عملية الهزات الارتدادية. بالضبط ما تعنيه نتائجهم لا يزال موضع تساؤل.

النتائج والتداعيات

وبالنظر إلى التوزيع المكاني، وجدت الدراسة أن تسلسل الهزات الارتدادية لعام 1663 بالقرب من جنوب شرق كيبيك، كندا، قد انتهى وأن النشاط الزلزالي الحديث في المنطقة لا علاقة له بالزلزال القديم. ومع ذلك، فإن الحدثين التاريخيين الآخرين ربما لا يزالان يثيران هزات ارتدادية بعد قرون.

وبالقرب من الحدود بين ميسوري وكنتاكي، وجد الباحثون أن حوالي 30% من جميع الزلازل في الفترة من 1980 إلى 2016 كانت على الأرجح هزات ارتدادية من الزلازل الكبرى التي ضربت المنطقة بين 1811 و1812. وفي تشارلستون، ساوث كارولينا، وجد الفريق حوالي 16% من المحتمل أن تكون الزلازل الحديثة من الهزات الارتدادية من زلزال عام 1886. وبالتالي، من المحتمل أن تعزى الزلازل الحديثة في هذه المناطق إلى كل من الهزات الارتدادية والزلازل الخلفية.

قال تشين: “إنه نوع من الخليط”.

تقييم المخاطر الزلزالية

ولتقييم المخاطر الزلزالية الحديثة في المنطقة، يقوم العلماء بمراقبة الزحف والزلازل الخلفية بالإضافة إلى أي توابع. وجدت الدراسة أن النشاط الزلزالي الخلفي هو السبب الرئيسي للزلازل في جميع مناطق الدراسة الثلاث، وهو ما يمكن أن يكون علامة على استمرار تراكم الضغط. تضعف تسلسلات الهزات الارتدادية بمرور الوقت، لكن تراكم الضغط يمكن أن يؤدي إلى زلازل أكبر في المستقبل. ومع ذلك، يمكن أن تزحف بعض العيوب دون أن تؤدي إلى زيادة الضغط.

وقال هوغ: “للتوصل إلى تقييم للمخاطر في المستقبل، نحتاج حقًا إلى فهم ما حدث قبل 150 أو 200 عام”. “لذا فإن استخدام الأساليب الحديثة للتعامل مع المشكلة أمر مهم.”

المرجع: “التوابع طويلة الأمد في منطقة الزلازل في نيو مدريد وبقية أمريكا الشمالية المستقرة” بقلم يوكسوان تشين وميان ليو، 7 نوفمبر 2023، مجلة البحوث الجيوفيزيائية: الأرض الصلبة.
دوى: 10.1029/2023JB026482