Resonance, Directionality, and the Limits of Depth: Basin-Wide Ambient-Noise Characterization of the Mitidja Basin (Northern Algeria)

تحت الشوارع الصاخبة في العديد من المدن، تكمن طبقة خفية من التربة الناعمة، وهي وسادة جيولوجية يمكن أن تغير بشكل كبير كيفية اهتزاز الأرض أثناء الزلزال. فعندما تنتقل الموجات الزلزالية عبر الصخور الصلبة، فإنها تتحرك بإيقاع معين، ولكن عندما تصطدم بطبقات سميكة من التربة الرخوة أو الرمل أو الطين، يمكن للأرض أن تبدأ في التمايل بعنف وبسرعات مختلفة. هذه الظاهرة، المعروفة باسم "تأثير الموقع"، تعني أن منزلين يقفان جنباً إلى جنب قد يختبران مستويات متفاوتة تماماً من الاهتزاز اعتماداً على عمق ونوع التربة تحت أساساتهما. ولفهم هذه المخاطر، يستمع العلماء إلى همهمة الأرض المستمرة والمنخفضة، والمعروفة باسم "الضجيج المحيط". هذا الاهتزاز الخلفي، الناتج عن أمواج المحيط والرياح والنشاط البشري، ينتقل عبر الأرض ويرتد عن الحدود بين طبقات الصخور المختلفة. ومن خلال تحليل كيفية تغير هذه الموجات أثناء صعودها عبر التربة، يمكن للباحثين رسم خريطة لسمك الرواسب وتحديد التردد الذي تهتز عنده الأرض بشكل طبيعي، تماماً كما يهتز وجه الطبل بنغمة محددة اعتماداً على حجمه وتوتره.

وفي شمال الجزائر، يعد حوض متيجة مثالاً بارزاً على هذا التعقيد الجيولوجي. فهو عبارة عن شريط طويل وضيق من الأرض جنوب العاصمة الجزائر، مليء بالرواسب الرسوبية التي تراكمت عبر ملايين السنين ومأهول بسكان كثاف. لعقود من الزمن، عرف العلماء أن هذه المنطقة معرضة للزلازل وأن التربة الناعمة هناك قد تضاعف من شدة الاهتزاز، ومع ذلك ظلت الصورة الكاملة لما يكمن تحت الحوض بأكمله غير واضحة. ركزت الدراسات السابقة على مدن فردية مثل الجزائر العاصمة أو البليدة، مما ترك المساحات الواقعة بينهما لغزاً. وقد نجحت دراسة جديدة الآن في ملء هذه الفجوة من خلال رسم خريطة للحوض بأكمله دفعة واحدة، كاشفة عن باطن أرض أكثر عدم انتظاماً وتعقيداً مما كان متصوراً سابقاً.

لقد سعى الفريق البحثي لإنشاء خريطة كاملة للبنية الخفية للحوض. حيث أنشأوا شبكة من 132 نقطة قياس تمتد عبر طول الحوض البالغ 90 كيلومتراً وعرضه البالغ 20 كيلومتراً. وفي كل موقع، وضعوا أجهزة حساسة لتسجيل الضجيج المحيط للأرض لمدة ساعة تقريباً. وباستخدام تقنية تقارن اهتزاز الأرض أفقياً مقابل رأسياً، حددوا التردد المحدد الذي تفضل الأرض في كل نقطة الاهتزاز عنده. ويعمل هذا التردد الأساسي كمؤشر مباشر على مدى عمق التربة الناعمة؛ حيث تعني الترددات المنخفضة عموماً رواسب أكثر عمقاً، بينما تشير الترددات العالية إلى أن الصخر الأساسي أقرب إلى السطح. كما حللوا اتجاه الاهتزاز، بحثاً عما إذا كانت الأرض تتحرك بقوة أكبر في اتجاه واحد دون غيره، وهو ما يمكن أن يكشف عن صدوع خفية أو شكل حواف الحوض.

رسمت النتائج صورة مفصلة لحوض يتسم بعدم الانتظام. ففي معظم أنحاء المنطقة، ترن الأرض عند ترددات منخفضة جداً، أقل من هرتز واحد، مما يشير إلى وجود طبقات سميكة من الرواسب تغطي الصخر الأساسي. ومع ذلك، فإن الخريطة ليست موحدة؛ فهناك جيوب يقفز فيها التردد إلى مستويات أعلى، مما يكشف أن الصخر الأساسي يرتفع ليصبح أقرب إلى السطح في تلك المواقع المحددة. ووجدت الدراسة أيضاً أن الأرض لا تهتز بالتساوي في جميع الاتجاهات؛ فبالقرب من حواف الحوض، يميل الاهتزاز ليكون باتجاه شمال-جنوب، بينما في المركز، يتحول إلى اتجاه شرق-غرب. ويشير هذا السلوك الاتجاهي إلى أن الحوض ليس مجرد وعاء بسيط، بل هو هيكل معقد يحتوي على تلال داخلية وصدوع توجه كيفية انتقال الطاقة الزلزالية.

ولفهم عمق هذه الطبقات، استخدم الباحثون الضجيج المسجل لبناء نماذج أحادية الأبعاد لسرعة وكثافة التربة. وقد نجحوا في إنشاء هذه النماذج لـ 72 موقعاً من أصل 132 موقعاً. وكشفت النماذج عن نظام مكون من طبقتين: طبقة عليا من رواسب العصر الرباعي، تتكون من الرمل والطين والحصى، تعلو طبقة أعمق مدمجة من صخور العصر النيوجيني، والتي تشمل المارل (الصلصال) والشست. وكانت أقصى نقطة تمكنوا من رسم خرائط لها بدقة هي حوالي 950 متراً. ومع ذلك، أوضحت الدراسة فرقاً جوهرياً حول ما يمثله هذا العمق؛ فمن خلال مقارنة نتائجهم الزلزالية مع قياسات الجاذبية المستقلة، اكتشف الفريق أن أعمق طبقة حددوها لم تكن دائماً الصخر البلوري الصلب الذي يشكل القاع الحقيقي للحوض. ففي أماكن عديدة، توقفت الطريقة الزلزالية عند طبقة وسيطة صلبة، وهي أفق صلب يقع فوق الصخر الأساسي الفعلي. ولم يكن هذا القصور ناتجاً عن فشل في المعدات، بل كان حدوداً طبيعية للطريقة المستخدمة؛ إذ إن الطريقة المحددة التي سجلوا بها الضجيض لم تتمكن من تحديد المعالم بدقة إلا حتى عمق معين، مما ترك الأجزاء الأكثر عمقاً في الحوض في حالة من عدم اليقين.

هذا الاكتشاف مهم لأنه يوضح حدود ما يمكن معرفته باستخدام هذا النوع المحدد من المسح في هذه البيئة المحددة. فقد وجد الباحثون أنه بينما يمكن لطريقتهم رسم خرائط للـ 950 متراً العليا بثقة عالية، فإن العمق الحقيقي للصخر البلوري الأساسي، والذي تشير دراسات الجاذبية إلى أنه قد يصل إلى أعماق تصل إلى 3 كيلومترات في الغرب، يظل خارج نطاق هذه المجموعة من البيانات. وتؤكد الدراسة أن الحوض مملوء بتراكم معقد وغير منتظم من الرواسب، مع صخر أساسي يرتفع وينخفض في نمط متعرج يخلق رقعة من مخاطر الاهتزاز المختلفة عبر المنطقة.

وتتجاوز آثار هذا العمل مجرد الفضول الأكاديمي. فحوض متيجة هو أحد أكثر المناطق كثافة سكانية في الجزائر، ويتضمن تاريخه عدة زلازل مدمرة. وتوفر الخرائط الجديدة طبقة أساسية من المعلومات التي يمكن للمهندسين ومخططي المدن استخدامها لمحاكاة كيفية تحرك الأرض خلال الأحداث الزلزالية المستقبلية. فمن خلال معرفة الأماكن التي تكون فيها الرواسب أكثر سمكاً وكيف ستتذبذب الأرض على الأرجح، يمكن للسلطات تقييم المخاطر التي تهدد المباني والبنية التحتية بشكل أفضل. ولا تدعي الدراسة أنها حلت كل أسرار الجيولوجيا في الحوض، لكنها قدمت أول رؤية شاملة للحوض حول سلوكه الرنيني واهتزازه الاتجاهي، مما يوفر دليلاً واضحاً قائماً على الأدلة لحماية الناس الذين يعيشون في هذا المشهد المعقد والنشط.