دمدمة غريبة

البروفيسور بيل ماكغواير Bill Mcguire

عندما يتعلق الأمر بالزلازل، توقعْ دائماً ما هو غير متوقع. هذه هي الرسالة التي يوجهها عالما الزلازل البروفيسور إيريك كاليه Éric Calais، من المدرسة العليا للأساتذة École Normale Supérieure (اختصاراً: المدرسة ENS) في باريس، وجان فرانسوا ريتز JeanFrançois Ritz، مدير مختبر علوم الأرض التابع للمركز الوطني للبحث العلمي CNRS Laboratoire Géosciences في مونبلييه في فرنسا.

وهما يستندان في توجيه هذه النصيحة إلى أن الأرض تهتز أحياناً في أماكن لا ينبغي لها ذلك. هذه الأحداث الغامضة التي تسمى الزلازل الداخلية Intraplate earthquakes، تحدث بعيداً عن الحدود النشطة للصفائح التكتونية Tectonic plates وفي أماكن هادئة جيولوجياً. لقد أخذ العالمان الفرنسيان على عاتقهما مهمة تكوين فَهم أفضل لها وتفسيرها.

مدمرة ولا يمكن التنبؤ بها
تتحرك الصفائح الصخرية التي تشكل الدرع الخارجية الهشة لعالمنا ببطء في مختلف أصقاع الكوكب، بالمعدل نفسه الذي تنمو به أظافرنا تقريباً. في حين أن جميع الأحداث الجيولوجية التي تستحق الحديث عنها تقريباً تحدث عند التقاء الصفائح التكتونية، فإن الزلازل الداخلية مختلفة لأنها تحدث في الأجزاء الداخلية من الصفائح بعيداً عن حوافها.

تقف أسباب وجيهة، من شأنها أن تنقذ الأرواح، وراء رغبة كاليه وريتز في تسليط مزيد من الضوء عليها. الزلازل الداخلية نادرة وعدد الهزات الكبيرة منها ضئيل مقارنة بما يحدث عند حواف الصفائح، فقد أشار كاليه إلى أنه سجل 20 زلزالاً منها فقط بقوة 6 درجات وما فوق منذ العام 1974. وهذا أقل من نصف واحد في المئة من عدد الزلازل ذات الحجم المماثل عند حواف الصفائح خلال الفترة نفسها.

تجعل ندرة هذه الزلازل وتباعدها عادة من الصعب التنبؤ بها، ومع ذلك فهي قادرة على إحداث دمار هائل في المناطق الحضرية غير المستعدة التي لم يسبق أن شكلت الزلازل مشكلة لها.

يمكن أن تحدث الزلازل الصفيحية الداخلية في أي مكان يوجد فيه صدع جيولوجي في القشرة الأرضية. وفي القرون القليلة الماضية، سُجلت في أماكن متباعدة مثل بازل في سويسرا، ونيويورك وبوسطن في الولايات المتحدة، ونهر سانت لورانس في كندا.

وفي الآونة الأخيرة، خلفت أضراراً جسيمة في مدينة نيوكاسل الأسترالية، وفي العام 2017، في دولة بوتسوانا الواقعة جنوب إفريقيا وفي بويبلا بالمكسيك حيث قُتل ما يقرب من 400 شخص.

حجم المشكلة
لفت كاليه وريتز الانتباه إلى زلزال بقوة 5 درجات على مقياس ريختر وقع بالقرب من قرية لو تيل في وادي الرون في جنوب فرنسا في العام 2019، وفي العام 2008 هز زلزال بقوة 5.2 درجة تحت بلدة ماركت راسين في لينكولنشير معظم أنحاء إنجلترا. وأدى ما أشارت إليه إحدى الصحف المحلية باسم ”زلزال راسين العظيم“ The Great Rasen Earthquake إلى إصابة شخص واحد وسبب أضراراً تُقدر بنحو 20 مليون جنيه إسترليني.

وفي حين أن الهزات الأرضية التي تضرب المملكة المتحدة وفرنسا تكون صغيرة في العادة، فإن الأمر ليس كذلك في أجزاء أخرى من العالم. ففي العام 2001 أدى الزلزال الأكثر تدميراً في العصر الحديث الذي بلغت قوته 7.6 درجة وضرب مدينة بهوج في ولاية غوجارات الهندية إلى تدمير نحو 300,000 مبنى وحصد أرواح ما يصل إلى 20,000 شخص.

وبالعودة بالزمن إلى الوراء، نذكر زلزالاً بقوة 7 درجات (أو ما يقرب من ذلك) ضرب مدينة تشارلستون على الساحل الشرقي للولايات المتحدة في العام 1886، مما أسفر عن مقتل 60 شخصاً وخلَّف أضراراً واسعة النطاق. وقبل ذلك بما يزيد قليلاً على 80 عاماً، وعلى بعد نحو 1,200 كيلومتر (نحو 765 ميلاً) إلى الغرب، ضربت ثلاثة زلازل قوية داخلية منطقة نيو مدريد بولاية ميزوري في الفترة من ديسمبر 1811 إلى فبراير 1812.

وصلت قوة هذه الهزات إلى 7.5 درجة، وأحدثت هزات عنيفة على امتداد منطقة تبلغ مساحتها ثلاثة أضعاف تلك التي ضربتها في المملكة المتحدة وأكبر بعشر مرات من تلك التي ضربتها الهزات المصاحبة لزلزال سان فرانسيسكو الكبير في العام 1906. ونظراً إلى أن المنطقة في ذلك الوقت كانت ذات كثافة سكانية منخفضة، لم يكن التأثير الإجمالي مدمراً بالقدر الذي قد يُتوقع، ولكن الدمار المحلي كان شديداً.

في أوروبا تواجه مدن بعيدة عن حدود الصفائح خطر الزلازل الكبيرة، وإن كانت نادرة، بما في ذلك بروكسل في بلجيكا، وجنيف وبازل في سويسرا. والأخيرة فريدة من نوعها؛ ففي 18 أكتوبر 1356، دمرت سلسلة من الزلازل العنيفة الداخلية – أكبرها بقوة 6.6 درجات – والحريق الذي أعقب ذلك، مناطق كبيرة من المدينة.

على الرغم من كونه أحد أكبر الزلازل المسجلة في وسط أوروبا، فإن الخسائر البشرية كانت أقل من المتوقع. لم يكن عدد سكان بازل يتخطى 6,000 نسمة، وكان كثيرون قد فروا منها عندما وقع الزلزال الكبير بعد هزة منذرة قوية في وقت سابق من ذلك اليوم.

ضغط إضافي
هناك شيء واحد مشترك بين الزلازل الداخلية وتلك التي تحدث على حواف الصفائح وهو آلية عملها. في الأساس يتراكم الضغط بمرور الوقت على الصدع الجيولوجي – وهو نقطة ضعف في القشرة الأرضية – حتى يصل إلى مستوى حرج يسبب انفلاق الصدع أو تمزقه. وهذا هو ما يسبب الزلزال: يحرر التمزق الطاقة على شكل موجات زلزالية لتقليل الضغط إلى الصفر. ثم تبدأ العملية برمتها من جديد.

يمكن أن يتراكم الضغط على طول الصدوع الجيولوجية الكبيرة التي تحدد نقاط الاتصال بين كل صفيحة والأخرى، مثل صدع سان أندرياس في كاليفورنيا. عند حدود الصفائح يُراقب هذا الضغط باستخدام نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، ومقاييس الضغط وغيرها من المنهجيات، واستناداً إلى متوسط فترة عودة الزلازل السابقة فوق الصدع، يمكن الحصول على تقديرات تقريبية حول الموعد المحتمل لحدوث الزلزال اللاحق.

يلاحظ كاليه أن تردد حدوث الزلازل في كاليفورنيا هو عادة بضع مئات من السنين. ولكن هناك مشكلة عندما يتعلق الأمر بالصدوع التي تقع فيها الزلازل الداخلية. غالباً ما تكون هذه الهيكليات قديمة ومدفونة عميقاً، وفي بعض الأحيان يظل وجودها مجهولاً إلى حين حدوث زلزال فيها.

ويجعل عدم توافر أي سجل للأحداث الماضية من المستحيل تقدير متى قد يحدث الزلزال اللاحق. في الواقع، وكما يشير كاليه، قد تكون بعض الزلازل الداخلية أحداثاً ”يتيمة“ Orphan وليست جزءاً من سلسلة وتحدث نتيجة استعادة صدع قديم نشاطَه بعد أن ظل خامداً ملايين السنين.

في حين أن آلية تراكم الضغط وتحريره هي نفسها بالنسبة إلى كل من الزلازل الداخلية وتلك التي تحدث عند حدود الصفائح، فإن المحفزات التي تسبب التمزق قد تكون مختلفة تماماً. يحدث التمزق الصدعي Fault rupture عند الحواف بسبب حركة الصفائح، لكن كاليه وريتز يقترحان شيئاً مختلفاً بالنسبة إلى الأجزاء الداخلية من الصفائح: محفزات منفصلة تحدث بسرعة، على الأقل على مقياس زمني جيولوجي.

”رُبط بين أنشطة التعدين وملء الخزانات الجديدة والزلازل الداخلية“

ويمكن أن تشمل هذه التفريغ بسبب ذوبان الصفائح الجليدية أو تآكل السطح؛ وتسرب الأمطار من السطح، أو السوائل التي تشق طريقها صعوداً من وشاح الأرض. وقد رُبط بين التعدين وملء الخزانات الجديدة وحدوث الزلازل الداخلية، وكذلك، على نحو استثنائي، بينها وبين انخفاض الضغط الجوي الذي ينشأ عن مرور إعصار مداري.

تعقيدات الصفائح الداخلية
في هذه المرحلة تجدر الإشارة إلى أنه يكفي تعريض الصدع الناضج والجاهز لأن ينفلق لضغط يعادل ضغط مصافحة اليد لحثه على ذلك. لذلك، في حين أن الأمر قد يستغرق ملايين السنين حتى يتراكم الضغط على صدع داخلي قديم، إلا أن تنشيطه يمكن أن يحدث خلال فترة زمنية قصيرة نسبياً.

ركز كاليه وريتز على زلزال لو تيل السابق ذكره والذي حدث في 2019 وتوصلا إلى استنتاج مُفاده أنه ربما نجم عن تخفيف الحمل عن القشرة الموجودة فوقه بعد ذوبان الأنهار الجليدية في المنطقة في نهاية العصر الجليدي وربما بمساعدة المحاجر القريبة وبتحفيز منها.

في الواقع، ساهم تخفيف الحمل عن القشرة الأرضية وتشوُّهُها نتيجة الذوبان السريع للصفائح الجليدية الهائلة قبل نحو 20,000 إلى 10,000 سنة مضت في إحداث عديد من الزلازل الداخلية، بما في ذلك تلك التي ضربت نيو مدريد وتشارلستون وبازل.

”في نهاية العصر الجليدي، شهدت النرويج والسويد ’عاصفة‘ زلزالية“

في نهاية العصر الجليدي، شهدت النرويج والسويد ”عاصفة“ زلزالية نتيجة الذوبان السريع للطبقة الجليدية الإسكندنافية التي بلغ سمكها 3 كيلومترات (1.9 ميل)، مما أدى إلى تخفيف الحمل عن الصدوع الداخلية الموجودة تحتها وسمح لها بتحرير الضغط الذي تراكم فيها على مدى عشرات الآلاف من السنين. وكانت النتيجة حدوث عدد من الزلازل الهائلة التي بلغت قوتها 8 درجات، وسبب أحدها – قبل نحو 8,200 عام – انهيار أرضي عملاق تحت الماء قبالة سواحل النرويج، وتشكل مد بحري، أو تسونامي، في شمال المحيط الأطلسي. وصل حينها ارتفاع الموج إلى 20 متراً (65 قدماً) في جزر شيتلاند، و6 أمتار (20 قدماً) على الساحل الشرقي لإسكتلندا.

صعوبات التنبؤ
إذن ماذا يعني كل هذا بالنسبة إلى المستقبل؟ يسلط كاليه الضوء على صعوبة التنبؤ بالزلازل الداخلية. ويقول: ”مع هذه الزلازل الفريدة، يكون حساب المخاطر المستقبلية أمراً معقداً جداً، خاصة أنها قد تحدث في بعض الأحيان مرةً واحدة فقط في موقع معين… نحن نفتقر إلى مؤشرات موضوعية لتقييم الزلازل المستقبلية داخل الصفائح“.

ومع ذلك، فقد أجريت دراسات تركز على التهديد الذي تشكله الزلازل الداخلية في المناطق التي تأثرت بها في الماضي. لكن نتائجها تبعث على القلق.

حالياً، انتقل أكثر من نصف سكان العالم للعيش في مناطق حضرية، وتزايد على نحو كبير حجم المدن الواقعة في المناطق المتضررة من الزلازل الداخلية. بازل، مثلاً، هي حالياً ثاني أكبر مركز حضري في سويسرا ويسكنها نحو نصف مليون نسمة. وتعد المدينة مركزاً رئيسياً للأعمال المصرفية والصناعات الكيماوية. إن عواقب حدوث زلزال مماثل لزلزال العام 1356 ستكون أكثر خطورة بكثير. ووفقاً لهيئة رصد الزلازل السويسرية، يمكن أن يؤدي ذلك إلى مقتل 3,000 شخص، وتعرض ما يصل إلى 80,000 مبنى لأضرار متوسطة إلى شديدة جداً.

في الولايات المتحدة، صارت تشارلستون حالياً مركزاً حضرياً لأكثر من ثلاثة أرباع مليون شخص، يعيش معظمهم في مبانٍ حجرية أو خرسانية، بدلاً من المباني الخشبية كما كانت الحال عند حدوث زلزال 1886. وهذا يعني أن أي حدث مماثل سيكون أكثر تدميراً وفتكاً.

والأسوأ من ذلك أن دراسةً أُجريت في العام 2009 بتمويل من الوكالة الفِدرالية الأمريكية لإدارة الطوارئ Federal Emergency Management Agency (اختصاراً: الوكالة FEMA) توقعت أنه في حال وقوع زلزال بقوة 7.7 درجة بالقرب من المكان الذي ضربته الزلازل أوائل القرن التاسع عشر في نيو مدريد، فإن التأثير سيمتد إلى ثماني ولايات، الأكثر تضرراً من بينها ميزوري وتينيسي. وستكون المراكز الحضرية الرئيسة في ممفيس وسانت لويس الأكثر تأثراً، مما سيؤدي، وفق تقديرات الدراسة، إلى تضرر أكثر من 700,000 مبنى وتسجيل 3,500 وفاة وتشريد أكثر من 7 ملايين شخص.

نيويورك نفسها، لن تكون في مأمن من حدوث زلزال في المستقبل. وعلى الرغم من احتمال تعرضها لزلزال بقوة 7 درجات، إلا أن فترة تكرار مثل هذا الزلزال فيها والمقدرة بـ 3,400 عام تعني أن حدوث زلزال داخلي أمرٌ نادر جداً. ومن ثمّ، ليست هناك مواصفات تجعل المباني قادرة على الصمود في وجه الاهتزازات الناجمة عن زلزال بهذا الحجم. والنتيجة المترتبة على ذلك، إذا حدث زلزال، هي انهيار أو تضرر مئات الآلاف من المباني ومقتل الآلاف.

لكن الأحداث الأصغر بكثير يمكن أن تؤثر أيضاً بقدر كبير في مدينة لم تستعد على نحو كافٍ. وحتى زلزال بقوة 5 درجات يمكن مقارنته بالزلزال الذي ضرب نيويورك في العام 1884 ويتوقع حدوثه كل مئة عام أو نحو ذلك، يمكن أن يكون مميتاً ويخلف أضراراً تصل إلى بلايين الدولارات.

عندما يتعلق الأمر بالزلازل الداخلية في المستقبل، هناك عامل رئيس آخر يجدر بنا أن نأخذه بعين الاعتبار وهو الاحترار العالمي. مع ذوبان الأنهار الجليدية والصفائح الجليدية، يؤدي انخفاض الحِمل على القشرة الأرضية تحتها إلى تحرير الضغط المتراكم منذ فترة طويلة في الصدوع. وقد لوحظ ذلك في أجزاء من ألاسكا، حيث فُقد كيلومتر عمودي من الجليد (0.6 ميل) في بعض المناطق.

لكن مصدر القلق الأكبر هو غرينلاند. في العام 2019، فقد غطاؤها الجليدي أكثرَ من نصف تريليون طن من الجليد، وهو ما يكفي، عند ذوبانه، لإغراق المملكة المتحدة بكاملها بعمق 2.5 متر (8 أقدام). نتيجة لذلك، ترتفع القشرة تحتَها مع توقع ارتفاع النشاط الزلزالي داخل الصفيحة.

وفي حين أن غرينلاند ذاتُ كثافة سكانية منخفضة، فإن احتمال أن تؤدي مثل هذه الزلازل إلى انهيارات أرضية تحت سطح البحر قادرة على توليد موجات تسونامي يعني أن كل من يعيش على أطراف شمال المحيط الأطلسي يجب أن ينتبه لذلك. فهل سيتعين علينا أن نواجه مستقبلاً أكثر اهتزازاً إلى جانب كونه أكثر سخونةً؟