Structural Segmentation and Basement Depth Mapping of the Lower Benue Trough Using Aeromagnetic Data

تحت سطح الأرض بعمق، مخفية عن الأنظى بأميال من التربة والصخور والغطاء النباتي، تكمن تضاريس معقدة من الجبال القديمة، والوديان العميقة، والكتل الصخرية المتصدعة. هذا العالم الخفي، المعروف باسم "القاعدة" (the basement)، هو الأساس الذي ترسبت فوقه جميع طبقات الصخور الرسوبية. بالنسبة للجيولوجيين، فإن فهم شكل وعمق هذه القاعدة يشبه قراءة المخطط الهندسي لمبنى؛ فهو يكشف كيف تشكلت الأرض، وأين قد تتجمع المعادن الثمينة، وأين يمكن أن يختبئ النفط أو الغاز. وتعد إحدى أكثر الطرق فعالية لرؤية هذا المشهد الطبيعي الخفي دون حفر حفرة واحدة هي قياس المجال المغناطيسي للأرض. فلكل صخرة بصمة مغناطيسية فريدة، تماماً مثل بصمة الإصبع، اعتماداً على المعادن التي تحتوي عليها. فبعض الصخور، الغنية بالحديد، تكون مغناطيسية بقوة، بينما لا تكون أخرى كذلك. ومن خلال تحليق أجهزة حساسة فوق الأرض لرسم خرائط لهذه التباينات المغناطيسية، يستطيع العلماء استنتاج شكل الصخور في الأسفل، والتمييز بين الأحواض العميقة والهادئة والمرتفعات الوعرة والضحلة.

في جنوب شرق نيجيريا، يمتد معلم جيولوجي شاسع يُعرف باسم "أخدود بنوي السفلي" (Lower Benue Trough) عبر المشهد الطبيعي. هذا الأخدود عبارة عن منخفض طولي واسع مليء بطبقات من الصخور التي ترسبت قبل ملايين السناوات، وهو محاط بصخور بلورية أقدم وأكثر صلابة. لعقود من الزمن، عرف العلماء أن هذه المنطقة تمتلك إمكانات كبيرة للموارد الطبيعية، بما في ذلك الرصاص والزنك والهيدروكربونات. ومع ذلك، ظل الشكل الحقيقي لصخر القاعدة تحت هذه الطبقات لغزاً، محجوباً بالرواسب السميكة والتضاريس الصعبة. وقد شرع فريق من الباحثين في حل هذا اللغز من خلال إنشاء خريطة ثلاثية الأبعاد مفصلة للقاعدة باستخدام البيانات المغناطيسية الجوية. لم يكن هدفهم مجرد رؤية أين توجد الصخور، بل فهم كيف أدت القوى التكتونية التي شكلت المنطقة قبل ملايين السنين إلى خلق بنية معقدة من الارتفاعات والانخفاضات التي لا تزال تؤثر على المشهد الطبيعي اليوم.

بدأ الباحثون عملهم بجمع خرائط مغناطيسية تغطي منطقة واسعة تشمل مدناً مثل نسوكا، وأباكاليكي، وأوجوجا. هذه الخرائط، التي أعدتها في الأصل الوكالة النيجيرية للمسح الجيولوجي، احتوت على قياسات للمجال المغناطيسي للأرض تم أخذها من الجو. استخدم الفريق برمجيات حاسوبية متطورة لمعالجة هذه البيانات، وفصل الإشارات الواسعة والعميقة عن الإشارات المحلية والضحلة. سمحت هذه العملية بعزل البصمة المغناطيسية لصخور القاعدة العميقة عن "الضجيج" الناتج عن المعالم الأكثر ضحالة. وللحصول على صورة أوضح، رسموا سبعة خطوط طويلة عبر الخريطة المغناطيسية، تقطع أهم الاتجاهات الجيولوجية. وعلى طول كل من هذه الخطوط، قاموا ببناء نموذج ثنائي الأبعاد، وهو في الأساس مقطع عرضي للأرض، لتقدير مدى عمق صخر القاعدة وما نوع الصخر الذي قد يكون.

كشفت النتائج عن مشهد طبيعي أكثر دراماتيكية وتنوعاً مما كان متصوراً في السابق. حيث يتباين عمق قمة صخر القاعدة بشكل كبير عبر المنطقة؛ ففي بعض الأماقة، تكون القاعدة عند السطح مباشرة، وتظهر كبروزات صخرية. وفي أعمق أجزاء الأخدود، تغوص القاعدة إلى عمق 15 كيلومتراً، مدفونة تحت كومة هائلة من الرواسب. وأظهرت الدراسة أن القاعدة ليست صفيحة ناعمة ومسطحة، بل هي نظام شديد التجزئة من الكتل المرتفعة، المعروفة باسم "هورست" (horsts)، والوديان المنخفضة، المعروفة باسم "غرابن" (grabens). تشكلت هذه المعالم عندما تعرضت القشرة الأرضية للتمدد والشد خلال حقبة الكريتاسي (العصر الطباشيري)، مما أدى إلى خلق سلسلة من الصدوع والكسور. ووجد الباحثون أنه تحت عمق 5 كيلومترات، تصبح القاعدة أكثر استمرارية، حيث تمتد لمئات الكتلو مترات، لكن الطبقات العليا متقطعة إلى كتل متميزة تتحرك بشكل مستقل.

كانت إحدى النتائج الأكثر أهمية هي الاختلاف في نوع الصخور التي تتكون منها كتل القاعدة. ففي المنطقة المحيطة بأباكاليكي، تتكون القاعدة من صخور ضعيفة المغناطيسية، مما يشير إلى أنها مكونة من مواد "فلسية" (felsic) أو مواد متحولة. هذه المنطقة متصدعة ومجزأة بكثافة، مما يخلق شبكة معقدة من الشقوق التي يعتقد الباحثون أنها تعمل كممرات للسوائل الغنية بالمعادن. وهذا يتوافق مع وجود رواسب الرصاص والزنك المعروفة في هذه المنطقة، والتي غالباً ما تتشكل على طول خطوط الصدع هذه. في المقابل، فإن كتلة الصخور الممتدة من أفيكبو إلى أوكيغوي وأوزواكالي مكونة من صخور "مافية" (mafic) غنية بالحديد وشديدة المغناطيسية. هذه الكتلة ضحلة، وترتفع بالقرب من السطح، وتعمل كقاعدة صلبة وضخمة تتناقض بشدة مع التضاريس المتصدعة المجاورة. كما حددت الدراسة حوضاً عميقاً في الشمال الشرقي، بالقرب من أوجوجا، حيث تنخفض القاعدة إلى أدنى نقطة لها، مملوءاً بطبقات سميكة من الرواسب غير المغناطيسية التي قد تحتوي على النفط والغاز.

قام الباحثون أيضاً برسم خرائط لحواف هذه الكتل المغناطيسية، والتي غالباً ما تتوافق مع خطوط الصدع الرئيسية. هذه الصدوع حاسمة لأنها تتحكم في حركة السوائل تحت الأرض. وتشير الدراسة إلى أن الحدود الحادة بين الأنواع المختلفة من صخور القاعدة، جنباً إلى جنب مع الصدوع العميقة، تخلق ظروفاً مثالية لتركيز المعادن الثمينة. وتبرز المنطقة المحيطة بـ "أنتيكلينوريوم أباكاليكي" (Abakaliki Anticlinorium)، وهو طي كبير في طبقات الصخور، كموقع رئيسي للعثور على الرصاص والزنك، حيث قامت الصدوع هناك على الأرجح بتوجيه السوائل المعدنية على مدى ملايين السنين. وبالمثل، تم تحديد الأحواض العميقة في منطقتي أنامبرا وأوجوجا كأهداف واعدة لاستكشاف الهيدروكربونات، حيث توفر الطبقات السميكة من الرواسب البيئة اللازمة لتكون النفط والغاز وحبسهما.

من خلال الجمع بين البيانات المغناطيسية وهذه المقاطع العرضية المفصلة، أنشأ الفريق رؤية ثلاثية الأبعاد لما تحت السطح تربط بين الجيولوجيا السطحية والهياكل العميقة. تظهر هذه الخريطة الجديدة أن أخدود بنوي السفلي هو منطقة ديناميكية حيث أدى التصدع القديم والضغط اللاحق إلى خلق فسيفساء معقدة من أنواع الصخور والأعماق. وتؤكد الدراسة أن القاعدة ليست موحدة، بل هي مجموعة من الكتل المتميزة ذات الخصائص المغناطيسية والأعماق المختلفة. يوفر هذا الفهم أساساً متيناً للاستكشاف المستقبلي، مما يوجه العلماء والمعدنين إلى المواقع الأكثر واعدة للموارد. ويُظهر هذا العمل أنه حتى بدون الحفر، يمكن للنمذجة المغناطيسية المتقدمة أن تكشف عن البنية الخفية للأرض، محولةً الإشارات المغناطيسية غير المرئية إلى صورة واضحة للتاريخ الجيولوجي والإمكانات الاقتصادية للمنطقة.