الزلازل الدقيقة طويلة المدى تكشف نشاط سوائل مجهريّ يسهّل ثوران الكالديرا بعد الزلزال

لماذا تهم الزلازل البعيدة البراكين

البراكين ليست معزولة كما تبدو. في أنحاء العالم، لوحظ أن زلازل متوسطة إلى كبيرة تسبق ثورات بركانية أحيانًا بفترة قصيرة تقدر بساعات قليلة. ومع ذلك، كافح العلماء لرصد ما يحدث داخل البركان في النافذة الزمنية القصيرة بين الزلزة الكبيرة والثوران. تستخدم هذه الدراسة ثورانًا نادرًا ومسجّلًا جيدًا في بركان سييرا نيغرا في جزر غالاباغوس لكشف سلسلة خفية من الأحداث: زلازل دقيقة ومنخفضة الهمهمة تكشف عن سوائل مضغوطة تُضعف البركان من الداخل قبل أن تلفظ الماجما أخيرًا.

بركان جزيري مضطرب

سييرا نيغرا بركان واسع الشكل على هيئة حوض، يُعرف بالكالديرا، وقد ظل يتضخم ببطء لعقود مع تراكم الماجما في خزان سطحي شبيه بالصفيحة على بعد نحو كيلومترين تحت السطح. يعبر أرض الكالديرا نظام صدعي داخلي رئيسي يسمى صدع الباب المتحرك (Trapdoor Fault). بدأت الثورات السابقة في 1979 و2005 بعد أقل من ثلاث ساعات من زلازل متوسطة على هذا الصدع، مما يوحي أن انزلاق الصدع يمكن أن "يفكّ" الصخور فوق الماجما فورًا ويفتح مسارًا لخروج الحمم. لكن في يونيو 2018، بعد 13 عامًا من الارتفاع المستمر بإجمالي أكثر من 6.5 أمتار، ضرب زلزال بقوة 5.4 الجزء الجنوبي من صدع الباب المتحرك—وأخذ البركان زمناً محيّراً قدره ثماني ساعات ليردّ.

الاستماع إلى أصغر الهزات

على خلاف الأحداث السابقة، التقطت حلقة 2018 شبكة كثيفة من مقاييس الزلازل ومستقبلات GPS. جمع المؤلفون أدوات تعلّم آلي، وآليات اختيار المراحل الأوتوماتيكية، وتقنيات مطابقة القوالب لبناء فهرس زلازل أكثر اكتمالاً لذلك يوم الثوران. أتاح ذلك اكتشاف آلاف الزلازل الدقيقة، كثير منها صغير جدًا بحيث لا تلتقطه الطرق التقليدية. كما استخدموا قياسات GPS شبيهة بالأقمار الصناعية لتتبع حركة الأرض بدقة تصل إلى بضعة مليمترات. معًا كشفت هذه البيانات عن أربع مراحل: تضخّم ثابت قبل الزلزال الرئيسي؛ فترة هدوء من الهزات الارتدادية دون تغيير قابل للكشف في التشوّه السطحي؛ فشل مفاجئ لحافة الكالديرا الشمالية والشمالية الغربية مرتبط بتسلل الماجما؛ وأخيرًا الثوران، الذي بدأ بعد نحو عشر ساعات من الزلزال الأولي.

الحياة الخفية للزلازل طويلة المدى

يكمن الاكتشاف الرئيسي في ما حدث خلال الساعات الثماني "الهادئة" بين الزلزال الرئيسي وحركة الماجما. بعد نحو ساعتين من حدث بقوة 5.4، ظهر نوع جديد من الإشارات الزلزالية في الكالديرا الشمالية الغربية، قرب منطقة هيدروثرمالية معروفة تُدعى Minas del Azufre. كانت هذه زلازل دقيقة طويلة المدى—حوادث صغيرة تحمل معظم طاقتها عند ترددات منخفضة، أشبه بدقّ مكتوم أكثر من كونها طرقة حادة. تكررت هذه الإشارات في عائلات متطابقة تقريبًا في شكل الموجات، ومجمّعة في المكان والزمان. أظهر التحليل الدقيق أن هذه الإشارات افتقرت إلى الأنماط المتوقعة من انزلاق صدعي هش بسيط. بعض الأزواج كانت حتى "مضادة التكرار" مع قطبية موجية مقلوبة، ما يوحي بانقلابات سريعة في اتجاه الإجهاد المحلي. إلى جانب موقعها على طول الصدوع المحاطة بالخزان، تشير هذه الخصائص بشدة إلى تحرّك سوائل أو غازات مضغوطة عبر الشقوق بدلاً من تكسر الصخور العادي.

من سوائل خفية إلى ثوران كامل

استمرت هذه التكتلات الطويلة المدى لحوالي ست ساعات ثم توقفت فجأة عندما سيطرت زلازل أكثر نشاطًا وبتردد أعلى وبدأ الجُرف في الفشل. حوالي الساعة 17:00 بالتوقيت العالمي، قفزت معدلات الزلازل وأحجامها، مشيرة إلى أن الصخور فوق خزان الماجما في الكالديرا الشمالية الغربية أخيرًا انكسرت وبدأت الماجما تتسلّل جانبياً. سجلت بيانات GPS عالية التردد حركة أرضية سريعة مع هبوط الصفيحة السطحية وامتداد الماجما نحو السطح. بعد نحو ساعتين ونصف، انفتحت صدوع قرب فولكان شيكو وبدأت الحمم تتدفق، مصحوبة بنشاط زلزالي مستمر وغرق سريع في أرضية الكالديرا. طوال فترة التأخر التي دامت ثماني ساعات، لم يظهر أي دليل على زيادة الضغط داخل خزان الماجما نفسه—لا ارتفاع إضافي ولا تغيير في نمط الزلازل يمكن أن يدل على ضخ ماجما من مستويات أعمق.

ما الذي يعنيه هذا لمخاطر البراكين

بالنسبة للعديد من البراكين، كان من المغري افتراض أن الزلزال الكبير القريب الذي لا يؤدّي إلى ثوران يفشل بذلك ببساطة لأن نظام الماجما لم يكن جاهزًا، أو أنه عندما يسبب ثورانًا فالعلاقة تكون مباشرة. تقدم هذه الدراسة صورة أكثر تفصيلاً. في سييرا نيغرا، أعطى الزلزال الرئيسي دفعة إجهاد قوية لخزانٍ كان مُهيّأً ومنتفخًا بالفعل، لكن الثوران تطلّب مرحلة وسيطة إلى حد كبير غير مرئية اختّفت خلالها سوائل ساخنة على طول الصدوع، رفعت ضغط المسامات وأضعفت الصخور المحيطة بهدوء. فقط بعد هذا النشاط السائل "المجهري" انهار البناء وسمح بخروج الماجما. تقترح النتائج أن مراقبة الزلازل الدقيقة منخفضة التردد قد يكون أمرًا حاسمًا للتعرّف على متى دخل بركان يبدو هادئًا المراحل النهائية غير المستقرة التي تدفع نظامًا متأثرًا بالزلزال نحو الثوران.

الاستشهاد: Song, Z., Bell, A.F., LaFemina, P.C. et al. Long-period microseismicity reveals cryptic earthquake-triggered fluid activity can facilitate caldera eruptions. Nat Commun 17, 2040 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-68645-4

الكلمات المفتاحية: بركان, تحفيز بالزلازل, سييرا نيغرا, الماجما والسوائل, الزلازل الدقيقة