آليات بؤرية لزلازل بركانيّة-تكتونيّة تكشف تغيُّرات إجهاد ناجمة عن السوائل تدفع تطوّر النظام الحراري المائي في جبل أونتاك

لماذا الماء الخفي داخل البراكين مهم

يبدو جبل أونتاك في وسط اليابان هادئًا معظم الوقت، لكن في عام 2014 تسبب انفجار بخاري مفاجئ في مقتل عشرات المتنزهين تقريبًا دون سابق إنذار. أكدت تلك المأساة مدى صعوبة التمييز بين البركان القابل للانفجار فعلاً وبين من سيهدأ مجددًا. تُظهر هذه الدراسة أن الزلازل الصغيرة تحت أونتاك تحمل سجلًا مفصلاً لكيفية تحرك السوائل الساخنة وتراكم الضغط داخل الجبل. من خلال فك شفرات تلك الإشارات، يمكن للعلماء الحكم بشكل أفضل متى يتغير نظام الأنابيب الداخلي للبركان بهدوء — ومتى قد يقترب من اندلاع آخر خطير.

الزلازل الصغيرة كرسل تحت الأرض

عندما تنكسر الصخور تحت الإجهاد، تولد زلازل نمط اهتزاز يكشف كيف انزلق الصدع. في البراكين، تحدث العديد من هذه الزلازل «البركانية-التكتونية» على بعد بضعة كيلومترات تحت السطح بينما تتفاعل المياه والغازات الجوفية مع الصخر المحيط. ركز المؤلفون على حلقة من الاضطراب في جبل أونتاك من أواخر 2024 إلى أوائل 2025. وبفضل شبكة زلزالية مكثفة حديثًا على القمة الوعرة، سجّلوا آلاف الزلازل الصغيرة جدًا وحددوا مواقع دقيقة لـ 2672 منها، معظمها على عمق يقل عن كيلومتر أو اثنين تحت القمة. من خلال تحليل أنماط المصدر التفصيلية لـ 316 من هذه الحوادث، استطاعوا استنتاج كيف تغيّر حقل الإجهاد المحلي — القوى الضاغطة والمشدودة المؤثرة على الصخر — مع مرور الوقت بينما تحركت السوائل عبر القشرة.

تتبُّع شكل نظام السوائل النامي

أظهرت مواقع الزلازل أن النشاط بدأ قرب الحدّ بين البنية البركانية الأقدم والصخور القاعدية الأعمق، ثم تصاعد دون انتشار كبير جانبًا. على مدى أسابيع، امتدّت كتلة الزلازل على طول طائرات شبه رأسية تطابقت مع اتجاه أسهل المسارات الإقليمية لتدفق السوائل. هذه الطائرات «الأقل مقاومة» هي أسطح يكون فيها الضغط من القشرة المحيطة أضعف، لذا يمكن للمياه والغاز الساخن أن تغزوها وتضغطها بسهولة أكبر. أشارت البيانات إلى أنه مع تراكم السوائل على طول هذه المسارات الرأسية، تغير نمط الإجهاد في الصخر القريب: بعض المناطق أصبحت أكثر عُرضة لصدوع تنزلق إلى الأسفل (الصدع الطبيعي)، وأخرى لحركات تهيمن عليها الانضغاط (الصدع العكسي)، وكل ذلك دون ضرورة وصول أي ماجما إلى السطح.

كيف تُلوِّح السوائل المضغوطة بحقل الإجهاد

لتفسير المزيج المعقَّد لأنواع الزلازل، بنى المؤلفون نموذجًا مفاهيميًا لكيفية قيام السوائل بتغيير الإجهادات. أولًا، تغزو السوائل الطائرات الضعيفة الرأسية، وتدفع إلى الخارج وتزيد الضغط في الاتجاه الذي كان في السابق الأقل انضغاطًا. هذا يجعل من الأسهل للصدوع القريبة أن تنزلق بطريقة نموذجية للصدوع الطبيعية. ومع ذلك، قرب أطراف وحواف المناطق المملوءة بالسوائل، يتراكم الضغط بشكل مختلف، مما يدير اتجاه أعظم وأضعف انضغاط بما يصل إلى 90 درجة. مع استمرار ارتفاع الضغط، تنقلب الطائرات التي يمكن للسوائل الانتشار عبرها بسهولة من رأسية إلى أفقية، مما يسمح للمياه الساخنة والبخار بغزو الشقوق الأفقية في الأعلى. طوال هذه العملية، تحدث الزلازل على كل من الصدوع التي تتماشى مع الإجهاد الإقليمي الأوسع وعلى صدوع أخرى لا يمكن تفسيرها إلا بهذه التشويهات المحلية المدفوعة بالسوائل.

إشارات لشبكة حرارية مائية متغيرة

قُبيل اندفاع من الهزّات البركانية — اهتزاز مستمر مرتبط بتحرك السوائل — أطلقت الزلازل التي لم تتوافق مع نمط الإجهاد الإقليمي طاقة أكثر من تلك التي كانت تتوافق. يشير هذا التوقيت إلى أن تضاغط السوائل وتوغّلها كانا في ذروتهما، مما دفع تغيّرات إجهاد محلية قوية. بعد الهزّة المستمرة، عادت معظم الزلازل لتتوافق مجددًا مع الإجهاد الإقليمي الأوسع، وانخفض النشاط الزلزالي بشكل حاد، كما لو أن النظام قد خفف جزءًا من ضغطه. ومع ذلك، حدثت حصة غير معتادة من الزلازل على الشقوق ذات التوجيه الغريب. يفسر المؤلفون ذلك على أن إلغاء الضغط فتح مجموعة واسعة من الشقوق والضعف القديم، مما سمح للسوائل بالدوران عبر شبكة أكثر تعقيدًا بدلًا من الاعتماد على عدد قليل من الصدوع المنسق جيدًا.

ما يعنيه هذا لتنبؤ الانفجارات

تخلص الدراسة إلى أن أنماط آليات الزلازل الصغيرة يمكن أن تكشف متى وأين تُعيد السوائل الحرارية المضغوطة تشكيل شبكة الكسور الداخلية للبركان. في جبل أونتاك، ساعدت هذه التغيرات في تفسير كل من انفجار 2014 القاتل والاضطراب اللاحق الذي لم يتطور إلى انفجار. من خلال ربط سلوك الزلازل بتراكم أنواع مختلفة من الطاقة المرنة المخزونة في القشرة، يقدم هذا النهج وسيلة مؤسسة فيزيائيًا لتمييز التعديلات الضاغطة البسيطة عن الظروف الأكثر خطورة. على المدى الطويل، قد يُحسّن التتبع الدقيق لكيفية دوران السوائل وإعادة توجيه الإجهاد تحت البراكين النشطة من توقعات الانفجارات ويُعين السلطات على الحكم بشكل أفضل متى تغلق الجبال أو تعيد فتحها بأمان أمام الملايين الذين يعيشون بالقرب منها ويزورونها.

الاستشهاد: Terakawa, T., Maeda, Y. & Horikawa, S. Volcano-tectonic earthquake focal mechanisms reveal fluid-induced stress changes driving hydrothermal system development at Mount Ontake. Commun Earth Environ 7, 370 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03463-6

الكلمات المفتاحية: اضطراب بركاني, سوائل حرارية مائية, جبل أونتاك, زلازل بركانية, تنبؤ الانفجارات