إحياء صدوع القشرة الأساسية بواسطة سوائل عميقة خلال سرب الزلازل في تشانغداو 2017، شرق الصين

شقوق مخفية تحت ساحل هادئ

على طول سواحل خليج بوهاي الهادئة في شرق الصين، كشفت موجة من الزلازل الصغيرة عام 2017 قصة درامية تتكشف عميقًا تحت الأرض. بدلاً من صدمة كبيرة مدمرة واحدة، هزت آلاف الهزّات الصغيرة الصخور القديمة، مما أشار إلى أن سوائل ذات ضغط مرتفع — لا الاحتكاك البطيء للصفائح التكتونية — كانت تعيد إيقاظ صدوع طالما سادها الهدوء. فهم هذه العملية الخفية أمر مهم في أي مكان يعيش الناس فوق أنظمة صدوع قديمة أو يستغلون خزانات جوفية عميقة للنفط أو الغاز أو الطاقة الحرارية الأرضية.

سرب بدلاً من زلزال كبير واحد

تتمتع منطقة تشانغداو بسجل طويل من الهزّات، بما في ذلك زلزال كبير في القرن السادس عشر وعدة سربات حديثة من أحداث أصغر. في أوائل 2017، بدأ سرب آخر تحت الجزر القريبة وقاع البحر، على أعماق تقارب 7 إلى 13 كيلومترًا. بدلاً من أن يظهر تسلسل بصدع رئيسي متبوع بهزّات ارتدادية، بدا هذا النمط كخلية نحل تطنّ: العديد من الزلازل المتشابهة الحجم متجمعة في الزمان والمكان. لرصد السرب بوضوح، تجاوز الباحثون السجل القياسي وأعادوا فحص التسجيلات الزلزالية المستمرة، مستخدمين تقنيات مطابقة الأنماط لاستخراج أكثر من 11,000 حدث — أي نحو ستة أضعاف ما أظهرته السجلات الرسمية — ثم أعادوا تحديد مواقع أكثر من 2,000 منها بدقة مقيّاسية بالمتر.

شبكة صدعية على شكل X تحت السطح

بهذا العرض المحسّن، لم يعد السرب يبدو كسحابة من النقاط الضبابية. بل رسمت الزلازل شبكة مفصّلة على شكل X من صدوع متقاطعة. ينحني أحد الصدوع الرئيسية من زوايا حادة إلى زوايا أفل عمقًا، بينما يقطع صدع آخر عبره في الاتجاه المعاكس، مكوّنين معًا منطقة تقاطع ثلاثية الأبعاد معقدة. حدثت معظم الزلازل داخل حجم مدمج لا يتجاوز بضعة كيلومترات. على مدى نحو ثلاثة أشهر ونصف، بدأت النشاطات قرب الجزء الشمالي الشرقي من التقاطع ثم هاجرت نحو الجنوب الغربي، مما يوحي بأن عاملًا ما — على الأرجح سائل مضغوط — كان يتحرّك عبر هذه الشبكة بدلاً من أن تكون الأرض ببساطة تطلق إجهادًا تكتونيًا مخزونًا دفعة واحدة.

سوائل عميقة تدفع الصخور للانفصال

جمع الفريق عدة خطوط مستقلة من الأدلة لاستكشاف ما الذي دفع السرب. بدراسة كيفية إشعاع الموجات الزلزالية من كل حدث، وجدوا أن العديد من الهزّات شملت ليس فقط انزلاقًا جانبياً لأسطح الصدع بل أيضًا حركة فتح خفيفة، كما لو أن الصخور تُفصَل. يمكن تفسير هذا النوع المختلط من الحركة بسهولة أكبر إذا كانت السوائل عالية الضغط ترفع مؤقتًا الوزن الضاغط الذي يُبقي الصدوع مغلقة. أظهرت النماذج الإحصائية لكيفية تحفيز زلزال واحد لآخر أن ما يقرب من ثلثي الأحداث من المحتمل أنها فُرضت بواسطة تأثير خارجي بدلاً من أن تكون تسلسلات ارتدادية عادية. كما أن طريقة توسع جبهة السرب مع الزمن تتوافق مع نماذج كلاسيكية لانتشار الضغط عبر الشقوق والمسامات، مع معدلات انتشار محسوبة تشبه تلك المرصودة في سربات مدفوعة بالسوائل في مناطق أخرى حول العالم.

صمام صدعي يفتح ويغلق

تُظهر الصور الزلزالية للقشرة في هذه المنطقة ممرًا حيث تبطئ الموجات الزلزالية وتغير خصائصها، وهو علامة على صخور مشقّقة وسوائل غير عادية. وتشير الدراسات الكيميائية للغازات على جزيرة تشانغداو إلى غازات غنية بثاني أكسيد الكربون مصدرها أعماق بعيدة، مرتبطة على الأرجح بصفيحة المحيط الهادئ المتوقفة تحت شرق آسيا. عند جمع هذه الدلائل معًا، يقترح المؤلفون سيناريو "صمام الصدع". في هذه الصورة، يعمل صدع قاعدي منحني بلطف كصخرة غطاء، يحبس السوائل العميقة فوق مستوى بدء تشوه الصخور بحرارة بشكل أكثر لدونة. مع مرور الوقت يتراكم الضغط حتى يفتح التقاطع مع الصدع الأكثر حدة فجأة، مثل صمام، مما يسمح بتدفق السوائل صعودًا إلى شبكة الشقوق العلوية. ومع اندفاع السوائل، تُثير سربات من الزلازل الصغيرة على الصدوع المتفرّعة. ثم، مع انسداد الشقوق أو هبوط الضغوط، يهدأ النظام إلى أن يتكرر تراكم الضغط لاحقًا.

ماذا يعني هذا بالنسبة للزلازل المستقبلية

تُظهر هذه الدراسة أنه حتى في وسط صفيحة تكتونية، بعيدًا عن حدود الصفائح، يمكن للسوائل العميقة أن تعيد إيقاظ صدوع قديمة وتنتج اهتزازات شديدة لكنها في الغالب متوسطة الشدة. من خلال ربط أنماط الزلازل وبنية الصخور والإشارات الجيوكيميائية، يبيّن المؤلفون أن فرط ضغط السوائل كان المحرّك الرئيسي لسرب تشانغداو 2017، أكثر من الزلازل البعيدة أو التحميل التكتوني المستمر بمفرده. للمناطق التي تضم صدوعًا مدفونة وأنظمة سوائل نشطة — خاصة حيث يستخرج الناس أو يخزّنون السوائل تحت الأرض — يقدم هذا العمل إطارًا للتعرّف على بصمات الزلازل المدفوعة بالسوائل ولتقييم مخاطر الزلازل الخفية تحت مناظر طبيعية تبدو مستقرة.

الاستشهاد: Wang, P., Wang, B., Peng, Z. et al. Reactivation of basement faults by deep fluids during the 2017 Changdao earthquake swarm, Eastern China. Commun Earth Environ 7, 207 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03228-1

الكلمات المفتاحية: سربات الزلازل, سوائل القشرة العميقة, إعادة تنشيط الصدوع, الزلازل داخل الصفيحة, خزانات غنية بثاني أكسيد الكربون