يجب أن يكون أعمق زلزال تم اكتشافه على الإطلاق مستحيلاً

بالعربي/ وقع الزلزال في الوشاح السفلي ، وهو أعمق بكثير من الزلازل السابقة.

اكتشف العلماء أعمق زلزال على الإطلاق ، حيث وصل إلى عمق 467 ميلاً (751 كيلومترًا) تحت سطح الأرض.

هذا العمق يضع الزلزال في الوشاح السفلي ، حيث توقع علماء الزلازل أن تكون الزلازل مستحيلة. هذا لأنه في ظل الضغوط الشديدة ، من المرجح أن تنحني الصخور وتشوهها أكثر من الانكسار مع إطلاق مفاجئ للطاقة. قالت باميلا بيرنلي ، أستاذة المواد الأرضية في جامعة نيفادا ، لاس فيجاس ، والتي لم تشارك في البحث ، إن المعادن لا تتصرف دائمًا بدقة كما هو متوقع. حتى في ظل الضغوط التي يجب أن تتحول فيها إلى حالات مختلفة وأقل عرضة للزلازل ، فإنها قد تظل باقية في التكوينات القديمة.

قال بيرنلي لـ Live Science: “فقط لأنهم يجب أن يتغيروا لا يعني أنهم سيفعلون ذلك”. ما قد يكشفه الزلزال ، إذن ، هو أن الحدود داخل الأرض أكثر ضبابية مما يُنسب إليه الفضل في كثير من الأحيان.

عبور الحدود  

كان الزلزال ، الذي تم الإبلاغ عنه لأول مرة في يونيو في مجلة جيوفيزيكال ريسيرش ليترز ، تابعًا بسيطًا لزلزال بقوة 7.9 درجة هز جزر بونين قبالة البر الرئيسي لليابان في عام 2015. اكتشف الباحثون بقيادة عالم الزلازل بجامعة أريزونا إريك كيسر الزلزال باستخدام هاي اليابانية. – شبكة من المحطات الزلزالية. قال جون فيديل ، عالم الزلازل في جامعة جنوب كاليفورنيا الذي لم يشارك في الدراسة ، إن المصفوفة هي أقوى نظام للكشف عن الزلازل في الاستخدام الحالي. كان الزلزال صغيرًا ولا يمكن الشعور به على السطح ، لذلك كانت هناك حاجة إلى أدوات حساسة للعثور عليه. 

قال Vidale لـ Live Science ، إن عمق الزلزال لا يزال بحاجة إلى تأكيد من قبل الباحثين الآخرين ، لكن النتيجة تبدو موثوقة. قال فيدال: “لقد قاموا بعمل جيد ، لذلك أعتقد أنه من المحتمل أن يكون على حق”.

وهذا يجعل الزلزال بمثابة خدش للرأس. الغالبية العظمى من الزلازل ضحلة ، تنشأ داخل القشرة الأرضية والوشاح العلوي ضمن أول 62 ميلاً (100 كم) تحت السطح. في القشرة الأرضية ، التي تمتد لمسافة حوالي 12 ميلاً (20 كم) في المتوسط ​​، تكون الصخور باردة وهشة. قال بيرنلي إنه عندما تتعرض هذه الصخور للإجهاد ، فإنها يمكن أن تنحني قليلاً فقط قبل أن تنكسر ، وتطلق الطاقة مثل الزنبرك الملفوف. في عمق القشرة والغطاء السفلي ، تكون الصخور أكثر سخونة وتحت ضغوط أعلى ، مما يجعلها أقل عرضة للكسر. ولكن عند هذا العمق ، يمكن أن تحدث الزلازل عندما تضغط الضغوط العالية على المسام المليئة بالسوائل في الصخور ، مما يؤدي إلى خروج السوائل. قال بيرنلي إنه في ظل هذه الظروف ، تكون الصخور أيضًا عرضة للكسر الهش.

يمكن لهذه الأنواع من الديناميكيات أن تفسر الزلازل التي تصل إلى 249 ميلاً (400 كم) ، والتي لا تزال في الوشاح العلوي. ولكن حتى قبل توابع زلزال بونين عام 2015 ، لوحظت الزلازل في الوشاح السفلي ، وانخفضت إلى حوالي 420 ميلاً (670 كم). قال بيرنلي إن تلك الزلازل كانت غامضة منذ فترة طويلة. تم ضغط المسام الموجودة في الصخور التي تحتوي على الماء ، لذا لم تعد السوائل سببًا.

وقالت: “عند هذا العمق ، نعتقد أنه يجب دفع كل المياه بعيدًا ، ونحن بالتأكيد بعيدين للغاية عن المكان الذي سنشهد فيه سلوكًا هشًا كلاسيكيًا”. لطالما كانت هذه معضلة ».

تغيير المعادن 

مشكلة الزلازل التي أعمق من حوالي 249 ميلا لها علاقة بالطرق التي تتصرف بها المعادن تحت الضغط. يتكون جزء كبير من غطاء الكوكب من معدن يسمى الزبرجد الزيتوني ، وهو لامع وأخضر. حوالي 249 ميلا أسفل ، تسببت الضغوط في ذرات الزبرجد الزيتونيلإعادة ترتيبها في بنية مختلفة ، معدن أزرق العش يسمى wadsleyite. أعمق 62 ميلاً (100 كم) ، يعيد wadsleyite ترتيبه مرة أخرى في ringwoodite. أخيرًا ، حوالي 423 ميلاً (680 كم) في عمق الوشاح ، ينقسم الرينغووديت إلى معدنين ، بريدجمانيت وبريكلاز. لا يمكن لعلماء الجيولوجيا استكشاف ذلك بعيدًا في الأرض مباشرةً ، بالطبع ، لكن يمكنهم استخدام معدات المختبر لإعادة إنشاء ضغوط شديدة وإنشاء هذه التغييرات على السطح. ولأن الموجات الزلزالية تتحرك بشكل مختلف خلال المراحل المعدنية المختلفة ، يمكن للجيوفيزيائيين رؤية علامات هذه التغيرات من خلال النظر إلى الاهتزازات التي تسببها الزلازل الكبيرة. 

يشير هذا الانتقال الأخير إلى نهاية الوشاح العلوي وبداية الوشاح السفلي. المهم في هذه الأطوار المعدنية ليس أسمائها ، بل أن كل منها يتصرف بشكل مختلف. قال بيرنلي إنه يشبه الجرافيت والماس. كلاهما مصنوع من الكربون ، ولكن بترتيبات مختلفة. الجرافيت هو الشكل المستقر على سطح الأرض ، بينما الماس هو الشكل المستقر في عمق الوشاح. وكلاهما يتصرفان بشكل مختلف تمامًا: الجرافيت ناعم ورمادي وزلق ، بينما الماس شديد الصلابة والشفافية. عندما يتحول الزبرجد الزيتوني إلى عبارات الضغط العالي الخاصة به ، فإنه يصبح أكثر عرضة للانحناء ويقل احتمال كسره بطريقة تؤدي إلى حدوث الزلازل. 

كان علماء الجيولوجيا في حيرة من أمرهم من الزلازل في الوشاح العلوي حتى الثمانينيات ، وما زالوا لا يتفقون جميعًا على سبب حدوثها هناك. كانت بيرنلي ومستشارها في الدكتوراه ، عالم المعادن هاري جرين ، هم من توصلوا إلى تفسير محتمل. في التجارب التي أجريت في الثمانينيات ، وجد الزوجان أن الأطوار المعدنية للزبرجد الزيتوني لم تكن نظيفة ومرتبة. في بعض الحالات ، على سبيل المثال ، يمكن للزبرجد الزيتوني تخطي مرحلة وادسلايت والتوجه مباشرة إلى الرينغوودايت. وعند الانتقال من الزبرجد الزيتوني إلى الرينغووديت ، تحت ضغط كافٍ ، يمكن أن ينكسر المعدن فعليًا بدلاً من الانحناء.

قال بيرنلي: “إذا لم يكن هناك تحول يحدث في عيّنتي ، فلن ينكسر”. “ولكن في اللحظة التي يحدث فيها التحول وكنت أسحقه في نفس الوقت ، فإنه سينكسر.”

أعلن بيرنلي وجرين عن اكتشافهما في عام 1989 في مجلة نيتشر ، مما يشير إلى أن هذا الضغط في المنطقة الانتقالية يمكن أن يفسر الزلازل التي تقل عن 249 ميلاً. 

الذهاب أعمق 

ومع ذلك ، فإن زلزال بونين الجديد أعمق من هذه المنطقة الانتقالية. على عمق 467 ميلاً ، نشأت في بقعة يجب أن تكون مباشرة في الوشاح السفلي.

أحد الاحتمالات هو أن الحد الفاصل بين الوشاح العلوي والسفلي ليس بالضبط حيث يتوقع علماء الزلازل وجوده في منطقة بونين ، كما قالت هايدي هيوستن ، عالمة الجيوفيزياء بجامعة جنوب كاليفورنيا والتي لم تشارك في العمل. المنطقة الواقعة قبالة جزيرة بونين هي منطقة اندساس حيث تغوص لوح من القشرة المحيطية تحت لوح من القشرة القارية. هذا النوع من الأشياء يميل إلى أن يكون له تأثير تزييف.

قال هيوستن لـ Live Science: “إنه مكان معقد ، لا نعرف بالضبط أين تقع هذه الحدود بين الوشاح العلوي والسفلي”.

يجادل مؤلفو الورقة بأن اللوح النازل من القشرة ربما يكون قد استقر أساسًا على الوشاح السفلي بقوة كافية لوضع الصخور هناك تحت قدر هائل من الإجهاد ، مما يولد حرارة وضغطًا كافيين لإحداث كسر غير عادي للغاية. ومع ذلك ، يشتبه بيرنلي في أن التفسير الأكثر ترجيحًا يتعلق بالمعادن التي تتصرف بشكل سيء – أو على الأقل بشكل غريب. قالت إن القشرة القارية التي تغرق نحو مركز الأرض أكثر برودة بكثير من المواد المحيطة ، وهذا يعني أن المعادن في المنطقة قد لا تكون دافئة بما يكفي لإكمال التغييرات الطورية التي من المفترض أن تحدث عند ضغط معين.

قال بيرنلي مرة أخرى ، يعد الماس والجرافيت مثالًا جيدًا. الماس ليس مستقرًا على سطح الأرض ، مما يعني أنه لن يتشكل تلقائيًا ، لكنه لا يتحلل إلى الجرافيت عند إلصاقه بحلقات خطوبة. هذا بسبب وجود كمية معينة من الطاقة التي تحتاجها ذرات الكربون لإعادة ترتيبها ، وفي درجات حرارة سطح الأرض ، هذه الطاقة غير متوفرة. (إلا إذا قام شخص ما بضرب الماس بأشعة الليزر .)  

قال بيرنلي إن شيئًا مشابهًا قد يحدث في العمق مع الزبرجد الزيتوني. قد يكون المعدن تحت ضغط كافٍ ليتحول إلى مرحلة غير هشة ، ولكن إذا كان الجو شديد البرودة – على سبيل المثال ، بسبب لوح عملاق من القشرة القارية الباردة حوله – فقد يظل زيتونيًا. قد يفسر هذا سبب نشوء الزلزال في القشرة السفلية: إنها ليست بنفس درجة الحرارة التي يتوقعها العلماء.الإعلانات

قال بيرنلي: “تفكيري العام هو أنه إذا كانت المادة باردة بدرجة كافية لتكوين إجهاد كافٍ لإطلاقها فجأة في زلزال ، فهي أيضًا باردة بدرجة كافية لدرجة أن الزبرجد الزيتوني عالق في هيكله الأوليفين”.

وقال هيوستن إنه مهما كان سبب الزلزال ، فمن غير المرجح أن يتكرر كثيرًا. فقط حوالي نصف مناطق الانغماس في جميع أنحاء العالم تشهد زلازل عميقة ، ونوع الزلزال الكبير الذي سبق هذا الزلزال شديد العمق يحدث فقط كل سنتين إلى خمس سنوات ، في المتوسط.

المصدر/ livescience.comالمترجم/barabic.com