التركيب الدقيق لللوح وآلية الزلازل العميقة تحت وسط اليابان

زلازل في أماكن لا ينبغي أن تنكسر فيها الصخور

تحدث معظم الزلازل بالقرب من سطح الأرض، حيث يمكن للصخور الباردة والهشة أن تنفصل. ومع ذلك، تهزّ بعض أقوى الهزات أجزاء من الكوكب على عمق مئات الكيلومترات، في مناطق ساخنة ومُعصّرة يفترض أن تتصرف فيها الصخور على شكل تدفق بدلًا من أن تنكسر. تستعرض هذه الدراسة أعماقًا تحت وسط اليابان لرسم بنية اللوح المحيط الغارق، وتكشف كيف يمكن لتغيرات دقيقة في المعادن ووجود آثار من الماء أن تثير هذه الزلازل العميقة الغامضة.

حيّ مكتظ في أعماق اليابان

تقع وسط اليابان عند مفترق صفحات تكتونية تتصادم وتغوص تحت بعضها البعض. جزء قديم وبارد من قاع المحيط الهادئ يغوص تحت اليابان، مكوّنًا لوحًا صخريًا هائلًا ينحدر داخل غلاف الأرض. وبما أن اليابان مغطاة بشبكة حسّاسة من أجهزة رصد الزلازل ولها عقود من سجلات زلزالية عالية الجودة، فإن هذه المنطقة تُشكّل مختبرًا طبيعيًا مثاليًا لدراسة كيفية ومواقع حدوث الزلازل العميقة داخل اللوح الغارق.

رؤية داخل لوح غارق

حلل المؤلفون 572 زلزالًا أعمق من 300 كيلومتر سُجلت بواسطة أكثر من مئة محطة زلزالية. باستخدام تقنية تصوير متقدمة تسمى التصوير المقطعي ذو الفرق المزدوج، تتبعوا سرعة مرور أنواع مختلفة من الموجات الزلزالية عبر اللوح. تكشف اختلافات سرعة الموجات عن تغيّر خصائص الصخور، تمامًا كما تكشف الأشعة المقطعية الطبية عن تراكيب داخل الجسم البشري. تُظهر الصور الجديدة حزامًا ملحوظًا منخفض السرعة داخل لوح المحيط الهادئ على أعماق تقارب 330 إلى 380 كيلومترًا، محاطًا بمنطقتين أسرع أعلاه وأسفله. هذا النمط الثلاثي الطبقات أدق بكثير مما كانت النماذج السابقة قادرة على تمييزه.

لسان خفي من التحول المؤجل

لتفسير هذه الأنماط، تركز الدراسة على الأوليفين، المعدن الأخضر الشائع الذي يهيمن على طبقات الوشاح العليا للأرض. تحت ضغوط عالية، يجب أن يتحول الأوليفين إلى أشكال أكثر كثافة. لكن في الألواح الباردة جدًا قد يتأخر هذا التحول، تاركًا نواة من الأوليفين «خارج حالة التوازن» تُعرف بالوتد الشبه المستقر. تتوافق نتائج التصوير المقطعي مع هذه الفكرة: فمن المحتمل أن تشير الطبقة الوسطى منخفضة السرعة إلى منطقة على شكل لسان حيث يحدث تحول الأوليفين بنشاط، بينما تستضيف الطبقات أعلاه وأسفله أشكالًا معدنية أكثر استقرارًا. وتشير الاختلافات الطفيفة في سرعات الموجات إلى وجود كميات صغيرة من الماء أيضًا حول هذه المنطقة الشبه المستقرة، حتى على هذه الأعماق القصوى.

الماء والضغط والتمزق المُتسارع

فحص الفريق أيضًا كيف يُعصّر اللوح ويُشدّ عبر تحليل كثير من آليات البؤر الزلزالية، التي تسجل كيف انزلقت كل حادثة. عند الأعماق المتوسطة، يكون اللوح في حالة شدّ بالأساس، وهو ما يتسق مع دراسات سابقة تربط الزلازل هناك بانهيار معادن غنية بالماء. أما تحت حوالي 300 كيلومتر، فتنكسر حالة الإجهاد: يُعصّر اللوح على طول طوله. في هذا النطاق الأعمق، يجادل المؤلفون بأن جيوبًا صغيرة من الأوليفين عند حافة الوَتد الشبه المستقر تنهار فجأة إلى معادن أكثر كثافة تحت الضغط، مكوّنة «مماسات مضادة» يمكن أن تتحد لتكوّن صدوعًا. من المحتمل أن تبدأ الهزات الصغيرة حول حافة الوَتد، حيث تتجفف بعض المعادن الحاملة للماء وتسرّع هذا التحول. ومع نمو هذه التمزقات، يمكنها أن تنتشر إلى داخل الوَتد الأكثر جفافًا وحتى خارجها، مولدةً زلازل عميقة أكبر.

لماذا تهمّنا هذه الزلازل العميقة

تخلص الدراسة إلى أن الزلازل العميقة تحت وسط اليابان تُفسَّر أفضل عبر عملية مركبة: تحولات معدنية في وتدٍ بارد وشبه مستقر من الأوليفين، مدعومة بنزع الماء على أعماق كبيرة وموجهة بطريقة إجهاد اللوح. يوفر هذا العمل واحدة من أوضح الصور حتى الآن لذلك الوَتد الخفي وتراكماته الداخلية، رابطًا بين فيزياء المعادن، والماء داخل أعماق الأرض، وأنماط الزلازل الفعلية. وعلى الرغم من أن التفاصيل قد تختلف في مناطق اندساس أخرى، فإن النتائج تقرب العلماء من تفسير عام لكيفية تمكن الصخور من الانكسار في أماكن كان من المفترض حسب القواعد الاعتيادية أن تنحني فحسب.

الاستشهاد: Zhang, X., Jiang, G., Zhao, D. et al. Fine slab structure and mechanism of deep earthquakes beneath central Japan. Commun Earth Environ 7, 256 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03280-x

الكلمات المفتاحية: زلازل ذات بؤر عميقة, مناطق الاندساس, خندق اليابان, وتد الأوليفين غير المستقر شِبه المُستقر, التصوير الزلزالي المقطعي