تشير الأبحاث الحديثة إلى أن أجزاء من وسط وشرق الولايات المتحدة ربما لا تزال تعاني من آثار الزلازل الكبيرة في القرن التاسع عشر. قامت الدراسة بتحليل البيانات الزلزالية من ثلاثة زلازل تاريخية، مما يشير إلى أن بعض النشاط الزلزالي الحديث في هذه المناطق قد يكون عبارة عن هزات ارتدادية طويلة المدى، ممزوجة بالزلازل الخلفية.
تتبع الهزات الارتدادية زلازل كبيرة – أحيانًا لأسابيع، وفي أحيان أخرى لعقود. لكن في أمريكا، قد تتعرض بعض المناطق لصدمات ناجمة عن أحداث عمرها قرون.
في القرن التاسع عشر، ضربت بعض أقوى الزلازل في التاريخ الأمريكي المسجل المناطق الداخلية من قارة أمريكا الشمالية. بعد ما يقرب من قرنين من الزمان، ربما لا تزال مناطق وسط وشرق الولايات المتحدة تعاني من آثار تلك الأحداث، حسبما وجدت دراسة جديدة.
فهم النكسات
عندما يحدث زلزال، تستمر الزلازل الأصغر، التي تسمى الهزات الارتدادية، في هز المنطقة لعدة أيام إلى سنوات بعد الزلزال الأصلي. تتضاءل هذه الزلازل الصغيرة بمرور الوقت وهي جزء من عملية إعادة توجيه الصدع بعد الزلزال الأصلي. على الرغم من أن الهزات الارتدادية أصغر من الهزة الرئيسية، إلا أنها يمكن أن تلحق الضرر بالبنية التحتية وتمنع التعافي من الزلزال الأصلي.
رؤى جديدة في النشاط الزلزالي
وقال يوشيوان تشن، عالم الجيولوجيا في جامعة ووهان والمؤلف الرئيسي للدراسة: “افترض بعض العلماء أن الهزات الارتدادية المعاصرة في أجزاء من أمريكا الشمالية المستقرة هي نتيجة للزلزال. 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 تعود إلى قرون مضت، بما في ذلك هذا الزلزال، ربما لا تزال ترسل هزات عبر أجزاء من الولايات المتحدة، وفقا لدراسة جديدة نشرت في مجلة AGU. JGR أرض صلبة. الائتمان: هنري دي سوسير كوبلاند
ونشرت الدراسة في 7 نوفمبر مجلة البحوث الجيوفيزيائية: الأرض الصلبة، مجلة AGU مخصصة للبحث في بنية وتطور واضمحلال باطن كوكبنا.
الزلازل التاريخية وإرثها
ولا تزال المناطق القريبة من بؤر هذه الزلازل التاريخية نشطة زلزاليًا اليوم، لذلك قد تكون بعض الزلازل الحديثة عبارة عن توابع طويلة المدى للزلازل الماضية. ومع ذلك، يمكن أن تكون أيضًا هزات نذيرة تسبق الزلازل الكبيرة أو الزلازل الخلفية، وهو المستوى الطبيعي للنشاط الزلزالي لمنطقة معينة.
بحسب هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية (USGS).، لا توجد طريقة للتمييز بين الهزات الارتدادية والهزات الارتدادية حتى يحدث زلزال كبير، ولكن لا يزال بإمكان العلماء اكتشاف الهزات الارتدادية. ولذلك، حتى لو كان النشاط الزلزالي الحالي لا يسبب أي ضرر، فإن تحديد سبب الزلازل الحديثة أمر مهم لفهم مخاطر الكوارث المستقبلية لهذه المناطق.
ركز الفريق على ثلاثة أحداث زلزالية تاريخية تراوحت قوتها بين 6.5 و8.0 درجة: زلزال عام 1663 بالقرب من جنوب شرق كيبيك، كندا؛ وثلاثة زلازل بالقرب من حدود ميسوري وكنتاكي من عام 1811 إلى عام 1812؛ وزلزال 1886 من تشارلستون، كارولينا الجنوبية. تعتبر الأحداث الثلاثة أكبر الزلازل في التاريخ الحديث لأمريكا الشمالية المستقرة، وتميل الزلازل الأكبر إلى إحداث 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 تتعرض للزلازل في كثير من الأحيان، مما يثير المزيد من الأسئلة حول أصل النشاط الزلزالي الحديث.
طريقة الدراسة
لمعرفة ما إذا كانت بعض الزلازل التي تحدث اليوم هي هزات ارتدادية طويلة المدى، يجب على الفريق أولًا أن يقرر أي الزلازل الحديثة سيركز جهوده عليها. تتجمع الهزات الارتدادية حول مركز الزلزال الأصلي، لذا فهي تشمل الزلازل ضمن دائرة نصف قطرها 250 كيلومترًا (155 ميلًا) من مراكز الزلزال التاريخية. وركزوا على الزلازل التي تزيد قوتها عن أو تساوي 2.5 درجة، حيث يصعب تسجيل أي شيء أصغر من ذلك بشكل موثوق.
استخدم الفريق منهجًا إحصائيًا يسمى طريقة أقرب جار لبيانات الزلازل الصادرة عن هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية لتحديد ما إذا كانت الزلازل الأخيرة عبارة عن هزات ارتدادية أو نشاط زلزالي غير ذي صلة في الخلفية. وفقا لهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية، تحدث الهزات الارتدادية بالقرب من مركز الزلزال. لذلك، يمكن للعلماء استخدام الخلفية الزلزالية لمنطقة ما وموقع الزلزال لربط الزلزال بالصدمة الرئيسية.
وقال تشين: “أنت تستخدم الوقت والمسافة وحجم أزواج الأحداث، وتحاول إيجاد صلة بين حدثين – هذه هي الفكرة”. “إذا كانت المسافة بين زوج من الزلازل أقرب مما هو متوقع من الأحداث الخلفية، فقد يكون أحد الزلازل بمثابة هزة ارتدادية للآخر.”
تشير سوزان هوغ، عالمة الجيوفيزياء في هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية والتي لم تشارك في الدراسة، إلى أن المسافة بين مراكز الزلازل ليست سوى قطعة واحدة من اللغز.
وقال هوك: “في بعض النواحي، تبدو الزلازل وكأنها هزات ارتدادية إذا نظرت إلى توزيع الكتل الأرضية، ولكن يمكن أن تكون الزلازل متجمعة بإحكام لسببين”. “أحدها هو أنها عبارة عن تراجعات، ولكن يمكن أن يكون لديك عملية زحف ليست جزءًا من عملية الانحدار. وما تعنيه نتائجها لا يزال موضع تساؤل.
النتائج والتداعيات
وبالنظر إلى التوزيع المكاني، وجدت الدراسة أن تسلسل الصدع لعام 1663 بالقرب من جنوب شرق كيبيك بكندا قد انتهى، وأن النشاط الزلزالي الحديث في المنطقة لا علاقة له بالزلازل القديمة. ومع ذلك، هناك حدثان تاريخيان آخران لا يزال يتردد صداهما بعد قرون.
ووجد الباحثون بالقرب من حدود ميزوري وكنتاكي، أن حوالي 30% من الزلازل في الفترة من 1980 إلى 2016 يمكن أن تكون توابع للزلازل الكبيرة التي حدثت بين 1811 و1812. وفي تشارلستون بولاية ساوث كارولينا، وجد الفريق 16%. قد تكون الزلازل الحديثة هي آثار زلزال 1886. لذلك، قد تكون الزلازل الحديثة في هذه المناطق مسؤولة عن الهزات الارتدادية والزلازل الخلفية.
قال تشين: “إنه نوع من المزيج”.
تقييم المخاطر الزلزالية
ولتقييم المخاطر الزلزالية الحديثة في المنطقة، يقوم العلماء بمراقبة الزحف والزلازل الخلفية بالإضافة إلى أي تراجعات. ووجدت الدراسة أن النشاط الزلزالي الخلفي كان السبب الرئيسي للزلازل في جميع مناطق الدراسة الثلاثة، وهو ما يمكن أن يكون علامة على تراكم الضغط المستمر. تضعف تسلسلات الانحدار بمرور الوقت، لكن تراكم الضغط يمكن أن يؤدي إلى زلازل أكبر في المستقبل. ومع ذلك، يمكن أن تزحف بعض العيوب دون خلق إجهاد.
وقال هوك: “للتوصل إلى تقييم للمخاطر في المستقبل، نحتاج حقًا إلى فهم ما حدث قبل 150 أو 200 عام”. “لذا من المهم استخدام الأساليب الحديثة لتحمل المشكلة.”
المرجع: Yuxuan Chen وMian Liu، 7 نوفمبر 2023، “التوابع طويلة المدى في منطقة الزلازل في نيو مدريد وبقية أمريكا الشمالية المستقرة”. مجلة البحوث الجيوفيزيائية: الأرض الصلبة.
دوى: 10.1029/2023JB026482
