أداة تصوير زلزالي تسير خلف سفينة أبحاث أثناء مسح منطقة الاندساس هيكورانجي في نيوزيلندا. واكتشف التحقيق، الذي أجراه معهد الجيوفيزياء بجامعة تكساس، وجود خزان مياه قديم ضخم مدفون على بعد أميال تحت قاع البحر. الائتمان: معهد الجيوفيزياء بجامعة تكساس / أدريان أرنولف
يمكن أن يوفر خزان مياه كبير تم اكتشافه تحت قاع المحيط بالقرب من نيوزيلندا نظرة ثاقبة لآليات الزلازل البطيئة الانزلاق والنشاط التكتوني.
اكتشف الباحثون بحرًا من الماء محصورًا في رواسب وصخور هضبة بركانية مفقودة تقع الآن في أعماق القشرة الأرضية. وكشفت صورة زلزالية ثلاثية الأبعاد، أن المياه تقع على بعد ثلاثة كيلومترات تحت قاع المحيط قبالة ساحل نيوزيلندا، حيث يمكن أن تحمي الصدع الزلزالي الكبير الذي يواجه الجزيرة الشمالية من البلاد.
الزلازل والمياه بطيئة الانزلاق
ومن المعروف أن الصدع ينتج زلازل بطيئة، تسمى أحداث الانزلاق البطيء. يمكن لهذه أن تطلق الضغط التكتوني المكبوت دون ضرر لأيام وأسابيع. يريد العلماء أن يعرفوا سبب حدوث هذه الظواهر في كثير من الأحيان في بعض العيوب أكثر من غيرها.
يُعتقد أن العديد من الزلازل البطيئة الانزلاق مرتبطة بالمياه الجوفية. ومع ذلك، حتى الآن لا يوجد دليل جيولوجي مباشر يشير إلى وجود مثل هذا الخزان المائي الكبير عند هذا الصدع النيوزيلندي بالتحديد.
هضبة هيكورانجي هي بقايا سلسلة من الانفجارات البركانية الملحمية التي بدأت قبل 125 مليون سنة في المحيط الهادئ. قام مسح زلزالي حديث (المستطيل الأحمر) أجراه معهد الجيوفيزياء بجامعة تكساس بتصوير الهضبة أثناء غرقها في منطقة اندساس هيكورانجي في نيوزيلندا (الخط الأحمر). ائتمان: أندرو غاز
وقال المؤلف الرئيسي للدراسة، أندرو جيز، الذي يعمل كمهندس: “لا يمكننا حتى الآن أن نرى عمقًا كافيًا لمعرفة التأثير على الصدع بالضبط، ولكن يمكننا أن نرى أن كمية المياه المتدفقة هنا أعلى بكثير من المعتاد”. زميل ما بعد الدكتوراه في معهد الجيوفيزياء بجامعة تكساس (UTIG).
وقد نشر البحث مؤخرا في المجلة تقدم العلماء ويستند إلى الحملات الزلزالية والحفر العلمي للمحيطات الذي قام به باحثو UTIG.
السعي إلى فهم أعمق
يدعو غاز، وهو الآن باحث ما بعد الدكتوراه في جامعة ويسترن واشنطن، إلى إجراء حفر أعمق لتحديد المكان الذي تنتهي فيه المياه، حتى يتمكن الباحثون من تحديد ما إذا كان يؤثر على الضغط حول الصدع، وهي معلومات مهمة يمكن أن تؤدي إلى فهم أكثر دقة. وقال الزلازل الكبيرة.
أصل خزان المياه
الموقع الذي وجد فيه الباحثون المياه هو جزء من مقاطعة بركانية كبيرة تشكلت عندما اخترقت سحابة من الحمم البركانية بحجم الولايات المتحدة سطح الأرض في المحيط الهادئ منذ 125 مليون سنة. إنها واحدة من أكبر الانفجارات البركانية المعروفة على وجه الأرض واستمرت لعدة ملايين من السنين.
استخدم غاز عمليات المسح الزلزالي لإنشاء صورة ثلاثية الأبعاد للهضبة البركانية القديمة، حيث رأى رواسب سميكة ذات طبقات تحيط بالبراكين المدفونة. أجرى معاونوه في UTIG تجارب معملية على عينات من الصخور البركانية ووجدوا أن الماء يشكل ما يقرب من نصف حجمه.
تكشف الصورة الزلزالية لهضبة هيكورانجي تفاصيل حول باطن الأرض ومما تتكون. تُظهر الطبقة الزرقاء والخضراء الموجودة أسفل الخط الأصفر المياه المدفونة في الصخور. يعتقد الباحثون في معهد الجيوفيزياء بجامعة تكساس أن الماء يمكن أن يخفف من الزلازل في منطقة الاندساس هيكورانجي القريبة. ائتمان: أندرو غاز
وقال: “القشرة المحيطية الطبيعية، عندما يبلغ عمرها حوالي 7 أو 10 ملايين سنة، يجب أن تحتوي على كمية أقل بكثير من الماء”. وكانت القشرة المحيطية التي لوحظت في التحليلات الزلزالية أقدم بعشر مرات، لكنها ظلت أكثر رطوبة.
ويتكهن غاز بأن البحار الضحلة التي حدثت فيها الانفجارات أدت إلى تآكل بعض البراكين وتحولها إلى صخور مسامية ومكسورة تخزن المياه كطبقة مياه جوفية عند دفنها. مع مرور الوقت، تحولت الصخور وشظايا الصخور إلى طين، مما أدى إلى احتجاز المزيد من المياه.
الآثار المترتبة على فهم الزلازل
يعد هذا الاكتشاف مهمًا لأن العلماء يعتقدون أن ضغط المياه الجوفية يمكن أن يكون عنصرًا رئيسيًا في خلق الظروف التي تطلق الضغوط التكتونية عبر الزلازل البطيئة الانزلاق. ويحدث هذا عادة عندما يتم دفن الرواسب الغنية بالمياه داخل الصدع، مما يؤدي إلى حبس المياه تحت الأرض. ومع ذلك، فإن صدع نيوزيلندا يحتوي على عدد قليل من هذه الرواسب المحيطية النموذجية. وبدلاً من ذلك، يعتقد الباحثون أن البراكين القديمة والصخور المتحولة – الطينية الآن – حملت كميات كبيرة من الماء عندما ابتلعها الصدع.
وقال مدير UTIG، دميان سافر، المؤلف المشارك للدراسة وكبير العلماء المشارك في مهمة الحفر العلمية، إن النتائج تشير إلى إمكانية العثور على أخطاء زلزالية أخرى حول العالم في مواقف مماثلة.
وقال: “هذا مثال واضح للغاية على العلاقة بين السوائل وأسلوب حركة الصدوع التكتونية، بما في ذلك السلوك الزلزالي”. “هذا شيء افترضناه من التجارب المعملية وتنبأت به بعض عمليات المحاكاة الحاسوبية، ولكن هناك عدد قليل جدًا من التجارب الميدانية الساطعة لاختبار ذلك على نطاق الصفائح التكتونية.”
المرجع: “يوفر الاندساس القشري العلوي الغني بالبراكين سوائل للدفع الضحل والانزلاق البطيء” بقلم Andrew C. Gase، Nathan L. Bangs، Demian M. Saffer، Shuoshuo Han، Peter K. Miller، Rebecca E. Bell، Ryuta Arai، ستيوارت أ. هنريز، شويتشي كودايرا، ريتشارد ديفي، لورا فرام ودانيال إتش إن باركر، 16 أغسطس 2023، تقدم العلماء.
دوى: 10.1126/sciadv.adh0150
تم تمويل البحث من قبل مؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية ووكالات العلوم والأبحاث في نيوزيلندا واليابان والمملكة المتحدة.
