تكميم توتر القشرة في شبه جزيرة سيناء الناجم عن طاقة الجهد الجاذبي وتبعاته التكتونية

لماذا يهم ما تحت أرض سيناء

تقع شبه جزيرة سيناء عند تقاطع ثلاث صفائح تكتونية رئيسية وتضم مدناً هامة ومواقع سياحية وبُنى تحتية حيوية. ومع ذلك، فإن الصخور العميقة تحتها تتعرّض باستمرار للضغط والشد نتيجة حركات الصفائح وأيضاً بسبب وزن الجبال والبحار أعلاه. تطرح هذه الدراسة سؤالاً يبدو بسيطاً لكنه ذو آثار كبيرة على مخاطر الزلازل: كم من التوتر في قشرة سيناء ينبع من طبوغرافيا وكثافة الكتلة نفسها — أي من توزيع الكتلة — بدلاً من الدفع البطيء للصفائح البعيدة؟

كيف تصنع الارتفاعات والعمق قوى خفيّة

يركز المؤلفون على مفهوم طاقة الجهد الجاذبي، الذي يعكس ببساطة مدى ارتفاع وثقل أجزاء القشرة المختلفة. الكتلة الجبلية السميكة والعالية تخزن طاقة أكبر من منطقة رقيقة ومنخفضة مثل صدع أو خليج. عندما تكون لكلا الجانبين كميات مختلفة من هذه الطاقة المخزّنة، تتولد قوى أفقية يمكن أن تمط أو تضغَط الصخور. في سيناء توجد تباينات قوية بين الكتلة المرتفعة في الوسط والجنوب — حيث تتجاوز الارتفاعات كيلومترين — وبين أحواض خليج السويس وخليج العقبة المنخفضة. يستخدم الفريق خرائط مفصَّلة للطبوغرافيا السطحية وعمق الماحو، وهو الحد الفاصل بين القشرة والغطاء، لتحويل فروق الارتفاع والسماكة هذه إلى تقديرات كمية للقوى الأفقية.

تحويل ما تحت السطح إلى تجربة عددية

للقيام بذلك، يبني الباحثون نموذجاً مبسّطاً ذا طبقتين: قشرة بسماكات متغيرة ترتكز على طبقة غطاء ليثوسفيري. يخصّصون كثافات لكل طبقة استناداً إلى دراسات زلزالية، ثم يحسبون كيف تتغير طاقة الجهد الجاذبي من مكان لآخر. تُترجم هذه التباينات إلى قوة أفقية لكل وحدة طول — مقياس لشدة دفع أو سحب جزء من القشرة لجزء مجاور. كما يحسبون الإجهاد المنحرف المصاحب، وهو الجزء من الإجهاد الذي يسبب تشوهاً فعلياً للصخور. ومن المهم أن النموذج يستبعد عمداً التأثير المباشر لحركات الصفائح البعيدة، معزلاً بذلك مساهمة القوى المدفوعة بالجاذبية وحدها. تحليلات عدم اليقين عبر مونت كارلو تختبر حساسية النتائج لأخطاء في الكثافة والارتفاع وسماكة القشرة، مظهرة أن الأنماط الرئيسية متينة.

أين تُسحَب القشرة وأين تُضغط

تكشف الحسابات أن القوى المتعلقة بالجاذبية في سيناء جوهرية، حيث تصل القوى الأفقية إلى نحو 2×10¹² نيوتن لكل متر والإجهادات المنحرفة تتراوح من نحو −20 ميغاباسكال (انضغاط) إلى +20 ميغاباسكال (شد). تعاني المرتفعات الوسطى والجنوبية في سيناء في الغالب من إجهاد امتدادي، مما يشجع على امتداد القشرة وفتح الفوالق. بالمقابل، يظهر نموذج خليج السويس وخليج العقبة، رغم كونهما مناطق صدع وإنزلاق سطحي، إجهاداً انضغاطياً مدفوعاً بالجاذبية بسبب قشرة أرق وارتفاع أقل. تتماشى هذه الأنماط مع الاختلافات المعروفة في سمك القشرة: يقع الماحو أعمق تحت وسط سيناء ويقترب نحو سطح البحر الأحمر والبحر المتوسط، مكوّناً تباينات جانبية قوية في الطفو.

مقارنة دفع الجاذبية بالزلازل الفعلية

لمعرفة كيف ترتبط هذه الإجهادات النموذجية بما يحدث فعلاً، يقارن المؤلفون نتائجهم مع بيانات الزلازل وقياسات نظم تحديد المواقع العالمي (GPS). تُظهر آليات البؤر — التي تصف كيفية تحرك الفوالق أثناء الزلازل — أن خليج السويس يهيمن عليه الفوالق العادية، وهي علامة مميزة للامتداد، بينما يُظهر خليج العقبة حركة انزلاقية مع مكون امتدادي متواضع. كما تعرض وسط وجنوب سيناء فوالقاً عادية تتوافق مع الامتداد. تكشف هذه المقارنة تمييزاً رئيسياً: في خلجان حدود الصفائح، السلوك الامتدادي والانزلاقي المرصود تقوده بالأساس حركات الصفائح والقوى الإقليمية التي تطغى على الإشارة الانضغاطية من الجاذبية. أما داخل هضاب سيناء، فتتطابق الإجهادات الامتدادية المحسوبة مع أنماط الزلازل، مما يشير إلى أن القوى الجاذبية الناجمة عن قشرة مرتفعة وسميكة تلعب دوراً قيادياً هناك.

ماذا يعني هذا للمخاطر وتاريخ الأرض

لغير المتخصصين، الخلاصة هي أن شكل وسماكة القشرة تحت سيناء ليستا صفات سلبية؛ بل تساهمان بنشاط في توجيه مكان وكيفية تشوّه الإقليم. الإجهادات المتعلقة بالجاذبية قوية بما يكفي للمساهمة في إعادة تفعيل الفوالق والامتداد، خاصة في الداخل الوسطى والجنوب، رغم هيمنة قوى حدود الصفائح قرب الخلجان. بدمج نماذج طاقة الجهد الجاذبي مع ملاحظات زلزالية وجيوديسية واقعية، تقدّم الدراسة صورة أكمل لسبب كون بعض أجزاء سيناء أكثر عرضة للتمدد والزلازل من غيرها. هذه النظرة المتكاملة تحسّن فهمنا لتطور الجيوديناميكي للمنطقة وتقدّم مدخلاً ذا قيمة لتقييم الخطر الزلزالي في منطقة حيث حتى التحولات الطفيفة في الإجهاد قد يكون لها عواقب بعيدة المدى.

الاستشهاد: Jallouli, C., Abdelfattah, A.K. & Alzahrani, H. Quantifying crustal stress in the Sinai Peninsula caused by gravitational potential energy and its tectonic implications. Sci Rep 16, 12415 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42269-6

الكلمات المفتاحية: تكتونيات سيناء, توتر القشرة, طاقة الجهد الجاذبي, الزلازل, مخاطر زلزالية