زلازل ميغا ثراست كبيرة في زوايا الوتد الغَيبِي الباردة تحت طَيف اللاوسونايت بلوتشيست

لماذا تهم الزلازل العميقة

يتخيل معظم الناس الزلازل على أنها كسور تحدث في قشرة الأرض ضحلة تحت أقدامنا. لكن بعض أقوى هزات الكوكب تحدث بالفعل في صخور على عمق يزيد على 30 ميلاً، حيث تكون درجات الحرارة والضغوط قاسية. يستعرض هذا المقال سبب إمكانية حدوث زلازل غير اعتيادية وكبيرة على هذا العمق في بعض مناطق الغمر — حيث يغوص لوح تكتوني تحت آخر — ويبيّن أن نوعاً معيناً من الرواسب البحرية المتحولة قد يحمل مفتاح هذا السلوك.

أين تتوقف الزلازل الكبيرة عادةً

في العديد من مناطق الغمر المدروسة جيداً، مثل مناطق اليابان أو شمال غرب المحيط الهادئ، تميل الزلازل «الميغا ثراست» الكبيرة إلى الحدوث حتى عمق معين فقط. تحت نحو 350°م أو قرب الحدود بين قشرة الأرض والوشاح، عادةً ما تتشوه الصخور بسلاسة شديدة بحيث لا تولّد انكسارات كبرى. بدلاً من الكسور المفاجئة، تنزلق بشكل بطئ أو تستضيف أحداثاً رخوة تسمى الانزلاقات البطيئة والاهتزازات. لقد شكّل هذا الحد العُمقي كيفية تقدير العلماء لحجم الزلازل والتسونامي المحتمل في المستقبل.

لغز في مناطق الغمر الباردة

مع ذلك، تتحدى عدة زلازل حديثة هذه القاعدة. زلزال كييرماديك عام 2021 بقوة 8.1 وأحداث عميقة بقدر 7 تحت شمال تشيلي وخندق اليابان انكسرت بعيداً تحت نقطة التوقف المعتادة، داخل منطقة تُسمى زاوية وتد الوشاح. تقع هذه المناطق حيث ينحني اللوح النازل تحت الوشاح العلوي، في مناطق غمر باردة نسبياً تتحول فيها الصخور إلى أنواع «بلوتشيست» منخفضة الحرارة. وتشير تكرارية الزلازل العميقة هناك إلى أنه، في ظل ظروف مناسبة، يمكن لأجزاء من واجهة اللوح العميق أن تتصرف بطريقة هشة ومهيّئة للزلازل على نحو مفاجئ.

نظرة أدق إلى الرواسب البحرية المتحولة

لفحص هذا السلوك، اختبر المؤلفون صخراً يدعى ميتاغرايوواك — نوع شائع من الرواسب البحرية المغمرّة التي تُضغط وتُسخّن لتتحول إلى طيف اللاوسونايت بلوتشيست. أخذوا عينة من جزيرة سانتا كاتالينا في كاليفورنيا، حيث أعادت عمليات غمر قديمة مثل هذه الصخور إلى السطح. أظهر التحليل المجهري مزيجاً من الكوارتز والفلدسبار وشظايا غنية بمعادن مثل اللاوسونايت والكلوريت والأمفيبول، متوافقاً مع ظروف تقارب 330°م وأعماق حوالي 37 كيلومتراً في بيئة غمر باردة. وهذا يجعل العينة ممثلاً واقعياً للمادة التي تُحمل حالياً إلى الأسفل في صفائح باردة حديثة مثل كييرماديك وخندق اليابان.

كيف يفشل الصخر تحت الإجهاد

في المختبر، بحث الفريق الميتاغرايوواك إلى مسحوق ناعم، وضعوه بين كتل من صخر أقوى وجرّوه تحت ظروف مضبوطة من الحرارة والضغط والماء. عبر تغيير سرعة الانزلاق فجأة وتتبع كيف تطورت المقاومة، تمكنوا من تمييز الحالات التي تميل فيها المادة للانزلاق بسلاسة مقابل متى تصبح غير مستقرة — وهو عنصر أساسي لحدوث الزلازل. عند درجات حرارة منخفضة، عزّزت المادة معظم الوقت مقاومتها مع زيادة سرعة الانزلاق، وهو مؤشر على سلوك مستقر. مع ارتفاع درجات الحرارة إلى نطاق اللاوسونايت بلوتشيست تحت إجهاد طبيعي متواضع، تحولت إلى نظام «تضعف بالسرعة»، حيث يقلّ الاحتكاك مع زيادة السرعة ويعزز الانزلاق الخارج عن السيطرة. عند ضغوط ودرجات حرارة أعلى، بدأت المادة تتدفق بشكل أكثر لدونة، ما يقلل من ميلها للانكسار بشكل هش.

ربط النتائج المختبرية بالصدوع الحقيقية

باستخدام هذه القياسات، بنى المؤلفون نموذج احتكاك يصف كيف يستجيب هذا الصخر الرسوبي عبر مدى واسع من الأعماق والدرجات والسرعات الانزلاقية. ثم طبّقوا النموذج على مقاطع حقيقية لدرجة الحرارة والضغط لمنطقة غمر كييرماديك وخندق اليابان. تشير الحسابات إلى أنه، على طول واجهة اللوح حيث تتواجد مترصيدات حاملة للاوسونايت، يبقى نطاق عمق واسع في حالة عدم استقرار «تضعف بالسرعة» حتى أسفل حدود القشرة والوشاح. تنتج محاكاة دورات الزلازل العددية باستخدام هذا السلوك الصخري تمزقات عميقة متكررة بأحجام وأعماق تقارن بالأحداث المرصودة في اليابان وكييرماديك، مما يوحي بأن مثل هذه الصخور يمكنها فعلاً أن تستضيف زلازل ميغا ثراست كبيرة في زاوية وتد الوشاح.

ماذا يعني هذا لمخاطر الزلازل

بالنسبة لغير المتخصصين، الرسالة الأساسية أن حد العمق للزلازل الكبيرة في الغمر ليس ثابتاً فقط بفعل الحرارة أو بدخول الوشاح. بل يعتمد أيضاً بقوة على أنواع الصخور التي تبطن حافة اللوح وكيف تغيرت هذه الصخور أثناء الغمر. في المناطق الباردة حيث تشكل مترسبات غنية باللاوسونايت طبقة مستمرة على طول الواجهة، تسود ظروف تشجع الانزلاق الهش وغير المستقر على مدى عمقي أكبر بكثير مما كان يُفترض سابقاً. هذا يعني أن بعض الخنادق قد تكون قادرة على إنتاج زلازل عميقة وقوية بشكل غير متوقع، وأن فهم أنواع الصخور المدفونة على طول واجهات الألواح أمر أساسي لتقييمات أكثر دقة لمخاطر الزلازل.

الاستشهاد: Zhang, H., Barbot, S., Yang, Z. et al. Large megathrust earthquakes in cold mantle wedge corners under lawsonite blueschist facies. Nat Commun 17, 4007 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70315-4

الكلمات المفتاحية: ثغرة الغمر الميغا ثراست, زلازل عميقة, لاوسونايت بلوتشيست, وتد الغلاف الخارجي, احتكاك الصدع