زلازل ناجمة عن سوائل حاملة للميثان ذات ضغط زائد في شمال غرب حوض سيتشوان، الصين

قوى خفية تحت أقدامنا

يميل معظم الناس إلى اعتبار الزلازل نتيجة احتكاك الصفائح التكتونية. لكن في أعماق الأرض، يمكن للسوائل المحبوسة أن تتراكم بهدوء حتى تبني ضغطاً كبيراً يفجأً الصخور ويهز الأرض. تركز هذه الدراسة على سوائل غنية بالميثان موجودة على عمق يزيد عن أربعة كيلومترات تحت شمال غرب حوض سيتشوان في الصين. من خلال قراءة الأدلة الكيميائية والبنيوية المحفوظة داخل عروق معدنية دقيقة، يظهر الباحثون أن ضغط الغاز تحت الأرض وحده، عندما يكون شديداً، قادر على تكسير الصخور وإحداث زلازل محلية—مما يقدّم نظرة نادرة ومباشرة على سبب خفي للأحداث الزلزالية.

حوض تشكّل بالضغط والرفع

يقع حوض سيتشوان على الحافة الشرقية لهضبة التبت، في نطاق تعرضت فيه القشرة للضغط لعدة عشرات من ملايين السنين. مع ارتفاع أحزمة الجبال المجاورة مثل جبال لونغمن، دفعت قاع الحوض للأسفل وإلى الجوانب، مكونة بيئة نموذجية لـ”حوض أمامي“. في هذا السياق، تدفقت طبقات سميكة من الحجر الرملي والطين والفحم من تكوين شوجياخه الثلاثي فتُدفن وتُطوى وتُقطع بعدد كبير من الفوالق والشقوق. هذه الصخور لا تستضيف فقط خزانات غاز مهمة، بل تحفظ أيضاً علامات وفيرة لزلازل سابقة، بما في ذلك فوالق دقيقة، وقطع ممزقة، وعروق رمل سائلة، ومناطق متحطمة تعرف بالسيسمايتات.

عروق دقيقة كعدادات ضغط تحت الأرض

لفهم كيفية تفاعل السوائل مع الزلازل هنا، فحص الباحثون عينات من نوى الحفر من بئرين عميقين. داخل هذه النوى ركزوا على شقوق أفقية خاصة مملوءة بأجيال متعددة من عروق الكالسيت. نمت العروق المبكرة كطبقات ليفية موازية لاتجاه تتابع الصخور، وهو نمط معروف بالتكوّن عندما يكون ضغط السائل مرتفعاً بالفعل. لاحقاً نمت عروق كالسيت مدببة على شكل مخروط تقريباً داخل هذه الطبقات الأقدم. تحت المجاهر وتصوير التألق الإلكتروني، استطاع الفريق إعادة بناء التسلسل: فتحت الشقوق تحت ضغط سائل عالٍ، نمت العروق وأغلقتها جزئياً، ثم أعادت نبضات لاحقة من السائل فتح وتوسيع نفس الشقوق.

احتجاز الميثان في جيوب ميكروسكوبية

أتت أقوى الأدلة من الشمولات السائلة—جيوب ميكروسكوبية من السوائل المحبوسة داخل أحدث عروق الكالسيت. باستخدام مطيافية رامان بالليزر، أظهر المؤلفون أن العديد من الشمولات احتوت على غاز الميثان النقي تقريباً، أحياناً مع كميات ضئيلة من البيتومن الصلب. تُعد هذه الشمولات التي تحتوي على ميثان فقط كبُلدان ضغط مختومة فعلياً. بقياس كيف يتحوّل إشارة رامان للميثان، وبالاستناد إلى درجة الحرارة المسجلة عند الاحتجاز بواسطة الشمولات المائية النادرة المصاحبة، حسب الفريق كثافة الغاز والضغط الأصلي حين تشكلت الشمولات. كشفت النتائج عن ضغوط قصوى تتراوح تقريباً بين 115 و157 ميغاباسكال—أي أعلى بنحو الضعف أو أكثر من الضغط الطبيعي المتوقع عند ذلك العمق في أواخر الجوراسي.

تراكم حتى نقطة الانهيار

تجمع الدراسة كيف تطوّر هذا الضغط الزائد وماذا حدث عند إفراجه أخيراً. مع مرور الزمن، دفع الانضغاط الإقليمي الناجم عن الحوض الأمامي سوائل غنية بالميثان إلى شقوق أفقية محكمة الإغلاق في تكوين شوجياخه. وبما أن الصخور المحيطة كانت مضغوطة ومُرصّنة بقوة، فقد استطاعت تحمل ضغط داخلي غير عادي دون الانفجار الفوري. ومع استمرار تدفق الميثان، توسعت الشقوق بما يكفي لتسمح لنمو عروق الكالسيت على شكل المخروط، بينما أصبحت السوائل المحبوسة أكثر ضغطاً بشكل متزايد. في النهاية، فاق الضغط ما يمكن للصخر تحمله. عند نقاط ضعف، انفتحت الشقوق فجأة، مجبرة العروق المخروطية على اختراق العروق الليفية السابقة على الجدار المقابل—سجل متجمّد لانخفاض مفاجئ في الضغط وإغلاق الشق.

من غاز صامت إلى أرض مهتزة

يجادل المؤلفون بأن مثل هذه الإفراجات المفاجئة للميثان ذي الضغط الزائد كانت قد أشوشت المجال الإجهادي المحلي وأنتجت زلازل محلية. يدعم هذه الفكرة بوفرة الأدلة على التشوه اللين والسيسمايتات في نفس طبقات الصخور، والتي تُظهر أن الزلازل أثرت مراراً على الصخور التي كانت قد تَصلّبت بعد تكوّنها. ببساطة، تسجل صخور تكوين شوجياخه كل من تراكم ضغط غازي شديد وندوب الزلازل التي تبعت إفراجه. للقراء غير المتخصصين، الرسالة الأساسية أن بعض الزلازل قد لا تكون مدفوعة فقط بالحركة البطيئة للصفائح، بل أيضاً بإفلات سريع لسوائل محبوسة في أعماق الأرض وبذات ضغط عالٍ مثل الميثان—قوة غير مرئية يمكن أن تحول الصخور الهادئة فجأة إلى مصدر للاهتزازات الزلزالية.

الاستشهاد: Song, Y., Chen, Y., Zhao, Z. et al. Earthquakes induced by overpressure methane-bearing fluid in northwest Sichuan Basin, China. Sci Rep 16, 13572 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-43747-7

الكلمات المفتاحية: زلازل, ضغط زائد للميثان, حوض سيتشوان, الزلازل الناتجة عن السوائل, حوض أمامي