كيف تبدأ الزلازل؟ إنه سؤال قديم - وبينما استبعد العلماء الآلهة الانتقامية اللوم على مدى آلاف السنين الماضية ، واتفقوا على أن الهزات هي مسألة تكتونية الصفائح أكثر من غضب بوسيدون ، فإن العديد من جوانب هذا اللغز الزلزالي تظل غامضة.
أحد الألغاز المستمرة هو ظاهرة الهزات الارتجالية ، الصغيرة والهزات غير المحسوسة أحيانًا التي يمكن أن تسبق الزلازل الأكبر في نفس المنطقة بعدة أيام أو أسابيع. وقد وجدت الدراسات أنه في أي مكان من 10٪ إلى 50٪ من الزلازل الكبيرة تتبع هذه minishocks. وقد دفع هذا العديد من الباحثين إلى التساؤل عما إذا كانت الهزات الارتدادية عبارة عن حظ جيوفيزيائي أو ميزة قياسية للزلازل الكبيرة التي لا تكون الأدوات الحديثة حساسة بما يكفي لاكتشافها على وجه اليقين.
تقدم دراسة نشرت في 30 يوليو في مجلة Geophysical Research Letters أدلة جديدة مقنعة للفرضية الثانية. باستخدام الكتالوج الأكثر شمولاً لنشاط الزلازل في جنوب كاليفورنيا الذي تم تجميعه على الإطلاق ، وجد فريق من الباحثين أن ما يقرب من 72٪ من الزلازل الكبيرة (بقوة 4.0 أو أكبر) في المنطقة بين عامي 2008 و 2017 اتبعت توابع متقطعة وصلت إلى شهر قبل حدث.
وقال دانيال تروجمان ، مؤلف الدراسة الرئيسي ، عالم الزلازل في مختبر لوس ألاموس الوطني في نيو مكسيكو ، لـ Live Science: "نأمل أن تساعد هذه الملاحظات في إعلام النماذج المادية المحسنة بكيفية بدء الزلازل". "مع هذا الفهم المادي المحسن ، سنتمكن في النهاية من تحسين التنبؤ بالزلازل أيضًا."
بدأ تروجمان وزملاؤه بحثهم عن الهزات الارتدادية من خلال تجميع كتالوج يضم حوالي 284000 زلزال اكتشفتها محطات رصد مختلفة حول جنوب كاليفورنيا بين عامي 2008 و 2017. باستخدام تقنية تسمى مطابقة نموذج الزلزال ، قام الباحثون بتدريب جهاز كمبيوتر للتعرف على الموجة التي خلقتها هذه الزلازل ، ثم جابت السجلات للحصول على تلميحات عن الزلازل الصغيرة التي تظهر نفس الأنماط الاهتزازية ، تلميحات تكمن مخفية في ضوضاء الخلفية الثابتة والمتعرجة للأرض.
كشف الفريق عن أكثر من مليون زلزال إضافي ، كثير منها بقوة 0.0 أو أقل (يقيس علماء الزلازل حجم الزلزال على مقياس لوغاريتمي ، لذا فإن زلزال بقوة 0.0 سيكون أضعف بنحو 10000 مرة من زلزال بقوة 4.0). وقال تروجمان إن الباحثين قاموا ، إجمالاً ، بتوسيع كتالوجهم ليشمل 1.81 مليون زلزال ، أو متوسط زلزال واحد كل 3 ثوانٍ على مدى السنوات العشر الماضية.
من هذه القائمة الموسعة ، اختار الباحثون 46 زلزالًا بقوة 4.0 أو أعلى لدراسة نشاط الصدمة. ولكن أولاً ، كان على الفريق حساب متوسط عدد الزلازل بالقرب من كل خط صدع في جنوب كاليفورنيا.
وقال تروجمان "إذا اخترت أي نقطة في قشرة الأرض ، خاصة بالقرب من منطقة صدع نشطة ، فسيكون هناك معدل خلفي للزلازل". "لتثبت أن هناك هزات أرضية ، عليك أن تثبت أن هناك زلازل أكثر مما تتوقع أن تؤدي إلى الحدث الأكبر."
مسلحين بهذه المتوسطات الزلزالية ، أظهر الباحثون زيادة ذات دلالة إحصائية في نشاط الصدمة قبل وقت قصير من 33 من أصل 46 زلزالًا كبيرًا. ارتفع نشاط Foreshocks في أي مكان من ثلاثة إلى 35 يومًا قبل وقوع الصدمة الرئيسية ، مع حدوث متوسط الزيادة في قرقرة ما يقرب من 16 يومًا قبل الحدث الكبير.
وخلص الباحثون في دراستهم إلى أن "النتائج تشير إلى أن حدوث الهزات الارتدادية في الطبيعة أكثر انتشارًا مما كان يعتقد سابقًا".
وماذا عن 28٪ من الزلازل التي تفتقر إلى زيادة في نشاط الهزات الارتدادية؟ وقال تروجمان إنه من المحتمل أن العديد من تلك الزلازل قد شاهدت هزات أرضية أيضًا ، لكن الباحثين لم يتمكنوا من تحديدها بـ "99٪ من اليقين".
وقال تروجمان "هناك عدد من الحالات التي حدثت فيها زيادة في النشاط الزلزالي ، لكننا لسنا متأكدين من أنها ذات دلالة إحصائية". وقال إنه مع تحسن معدات مراقبة الزلازل ، يجب أيضًا الكشف عن الصدمات.
وأضاف تروجمان أن بعض الزلازل الضخمة أخطأت بشكل واضح مثل هذه الزيادة الكبيرة في الهزات قبل أن يبدأ القصف الشديد. وعلى الجانب الآخر ، فإن الغالبية العظمى من الزلازل الصغيرة التي اكتشفها وفريقه لم تسبق الزلازل الكبيرة على الإطلاق ، مما يعني أن مجرد رؤية زيادة في النشاط الزلزالي على طول خط الصدع ليس مؤشرًا موثوقًا به لزلزال أكبر ل تأتي.
وقال تروجمان "إن ما نظهره في هذه الورقة هو أن معظم الصدمات الرئيسية إن لم يكن كلها مسبوقة بنشاط زلزالي مرتفع لا يمكن تفسيره على أنه مجرد زلازل في الخلفية". "لكن هذا بيان مختلف تمامًا عن القول بأن" معظم الارتفاعات في الزلازل هي هزات تشير إلى أن صدمة رئيسية وشيكة ".
وقال تروجمان إن كل هذا يظهر أن العمليات التي تبدأ الزلازل "متغيرة تمامًا" ، مذكّرًا بأن علماء الزلازل لا يزالون على بعد طرق جيدة من القدرة على التنبؤ بالزلازل بأي يقين. ربما لا يجب أن ندع بوسيدون يبتعد عن الخطاف بعد.
