اكتشاف خزان ضخم تحت سطح البحر – يمكن أن يفسر الزلازل الغامضة في نيوزيلندا

يمكن لخزان رائع تحت سطح البحر تم اكتشافه بالقرب من نيوزيلندا أن يوفر نظرة ثاقبة لديناميات الزلازل البطيئة الانزلاق والنشاط التكتوني.

اكتشف الباحثون كمية مياه محيطية داخل الرواسب والصخور في هضبة بركانية مفقودة موجودة الآن في أعماق القشرة الأرضية. كشفت صورة زلزالية ثلاثية الأبعاد أن المياه تقع على بعد ميلين تحت قاع البحر قبالة ساحل نيوزيلندا، حيث يمكن أن تؤدي إلى تقويض خطأ زلزالي كبير يواجه الجزيرة الشمالية في البلاد.

الزلازل البطيئة الانزلاق والماء

ومن المعروف أن هذا الصدع ينتج زلازل بطيئة الحركة تعرف باسم أحداث الانزلاق البطيء. يمكن أن تؤدي هذه إلى إطلاق ضغط تكتوني غير ضار على مدار أيام وأسابيع. يريد العلماء أن يعرفوا سبب حدوثها في كثير من الأحيان في بعض العيوب أكثر من غيرها.

يُعتقد أن العديد من الزلازل البطيئة الانزلاق مرتبطة بالمياه المدفونة. ومع ذلك، حتى الآن لا يوجد دليل جيولوجي مباشر يشير إلى أن هذا الصدع النيوزيلندي بالتحديد يحتوي على مثل هذا الخزان الكبير.

هضبة هيكورانجي هي بقايا سلسلة من الانفجارات البركانية الملحمية في المحيط الهادئ والتي بدأت قبل 125 مليون سنة. مسح زلزالي حديث (المستطيل الأحمر) بقيادة معهد الجيوفيزياء بجامعة تكساس، التقط اندساس الهضبة في منطقة اندساس هيكورانجي في نيوزيلندا (الخط الأحمر). ائتمان: أندرو كيس

وقال أندرو كيس، المؤلف الرئيسي للدراسة: “ما زلنا غير قادرين على رؤية العمق الكافي لمعرفة التأثير الدقيق للخطأ، ولكن يمكننا أن نرى أن كمية المياه التي تتدفق هنا أعلى من المعتاد”. يعمل كزميل ما بعد الدكتوراه في معهد الجيوفيزياء بجامعة تكساس (UTIG).

وقد نشرت الدراسة مؤخرا في المجلة التقدم العلمي وعلى أساس السفن الزلزالية والحفر البحري العلمي بقيادة باحثين من UTIG.

البحث عن فهم أعمق

ويدعو كيس، وهو الآن زميل ما بعد الدكتوراه في جامعة ويسترن واشنطن، إلى إجراء حفر أعمق لمعرفة أين تتجه المياه حتى يتمكن الباحثون من تحديد ما إذا كان يؤثر على الضغط حول الصدع – وهي معلومة 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 شاسعة تشكلت عندما اخترقت حمم بحجم الولايات المتحدة سطح الأرض قبل 125 مليون سنة في المحيط الهادئ. كان هذا الحدث أحد أكبر الانفجارات البركانية المعروفة على الأرض وتردد صداها لملايين السنين.

استخدم غاوس عمليات المسح الزلزالي لإنشاء صورة ثلاثية الأبعاد لهضبة بركانية قديمة شهدت رواسب سميكة ذات طبقات تحيط بالبراكين المدفونة. أجرى المتعاونون معه في UTIG اختبارات معملية على عينات من الصخور البركانية ووجدوا أنها تحتوي على حوالي نصف حجمها من الماء.

صورة زلزالية لهضبة هيكورانجي تكشف تفاصيل عن باطن الأرض ومم تتكون. تُظهر الطبقة الزرقاء والخضراء الموجودة أسفل الخط الأصفر المياه المدفونة داخل الصخور. ويفترض الباحثون في معهد الجيوفيزياء بجامعة تكساس أن الماء يخفف الزلازل في منطقة هيكورانجي الفرعية القريبة. ائتمان: أندرو كيس

وقال: “قشرة المحيط الطبيعية، التي يبلغ عمرها حوالي 7 أو 10 ملايين سنة، يجب أن تحتوي على القليل جدا من الماء”. تظهر عمليات المسح الزلزالي أن القشرة المحيطية أقدم بعشر مرات، لكنها أكثر رطوبة.

ويتكهن كيس بأن البحار الضحلة التي حدثت فيها الانفجارات أدت إلى تآكل بعض البراكين وتحولها إلى صخور مسامية ومكسورة تخزن المياه مثل طبقة المياه الجوفية أثناء دفنها. مع مرور الوقت، تحولت الصخور وشظايا الصخور إلى طين، مما أدى إلى احتجاز المزيد من المياه.

الآثار المترتبة على فهم الزلزال

يعد هذا الاكتشاف مهمًا لأن العلماء يعتقدون أن ضغط المياه الجوفية قد يكون عنصرًا رئيسيًا في خلق الظروف التي تطلق الضغط التكتوني من خلال الزلازل البطيئة الانزلاق. ويحدث هذا عادة عندما يتم دفن الرواسب الغنية بالمياه بشكل غير صحيح، مما يؤدي إلى احتجاز المياه الجوفية. ومع ذلك، فإن هذا الترسيب البحري النموذجي أقل شيوعًا في صدع نيوزيلندا. وبدلاً من ذلك، يرى الباحثون براكين قديمة وصخورًا متحولة – الآن طينية – تحمل كميات كبيرة من الماء إلى الأسفل أثناء ابتلاعها عبر الصدع.

وقال مدير UTIG، دميان سافر، المؤلف المشارك للدراسة والعالم المشارك في مهمة الحفر العلمية، إن النتائج تشير إلى أن أخطاء الزلازل الأخرى حول العالم قد تكون في مواقف مماثلة.

وقال: “هذا مثال واضح للغاية على التفاعل بين السوائل وأسلوب حركة الصدع التكتوني – بما في ذلك سلوك الزلازل”. “هذا شيء افترضناه من التجارب المعملية، وتنبأت به بعض عمليات المحاكاة الحاسوبية، ولكن هناك عدد قليل جدًا من التجارب الميدانية الواضحة لاختبار ذلك على نطاق الصفائح التكتونية.”

ملاحظة: أندرو ج. كيس، ناثان ل. الانفجارات، داميان م. سافر، شوشو هان، بيتر ك. ميلر، ريبيكا إي. بيل، ريوتا أراي، “إخضاع السوائل للدفع الهائل الضحل والانزلاق البطيء في القشرة البركانية العليا” ستيوارت أ. هنريز، شويتشي كودايرا، ريتشارد ديفي، لورا فروم، ودانيال إتش إن باركر، 16 أغسطس 2023، التقدم العلمي.
دوى: 10.1126/sciadv.adh0150

تم تمويل البحث من قبل مؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية ومؤسسات العلوم والبحث في نيوزيلندا واليابان والمملكة المتحدة.