A Depth-Dependent Break in the Magnitude–Frequency Distribution of the 2021–2023 Noto Earthquake Swarm
يكشف تحليل أسراب الزلازل في منطقة نوتو للفترة ٢٠٢١-٢٠٢٣ أنه بينما تتبع الأحداث الضحلة توزيع "غوتنبرغ-ريشتر" القياسي، تُظهر الأحداث الأكثر عمقاً انكساراً متميزاً في علاقة القدر والتردد مع فرع حاد للقدرات الصغيرة، مما يشير إلى وجود بنية سكانية تعتمد على العمق أو تحيز في الرصد بدلاً من كونها مجرد أثر ناتج عن مقياس القدر.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي للبحث أدناه. لم يكتبه المؤلفون ولم يصادقوا عليه. وللتحقق من الدقة التقنية، يرجى الرجوع إلى البحث الأصلي. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
نادراً ما تحدث الزلازل في عزلة؛ فهي تأتي في عائلات، تتراوح بين الأحداث الهائلة التي تهز الأرض وتتصدر العناوين الإخبارية، وبين الهزات الصغيرة التي لا تشعر بها البشرية. لعقود من الزمن، اعتمد علماء الزلازل على قاعدة بسيطة لوصف كيفية تحديد أحجام هذه العائلات: فمقابل كل خطوة صعوداً في القدر (المقدار)، ينخفض عدد الزلازل بمعامل يمكن التنبؤ به. إذا قمت برسم حجم كل زلزال مقابل عدد مرات حدوثه، فإن النتيجة تكون عادةً خطاً مستقيماً على الرسم البياني. هذا النمط، المعروف بقانون "غوتنبرغ-ريشتر"، يعمل كبصمة لكيفية تراكم الإجهاد وتحرره في قشرة الأرض. وعندما يظل الخط مستقيماً، فإن ذلك يشير إلى عملية موحدة العمل. ولكن عندما ينحني الخط أو ينكسر، فإنه يعطي إشارة إلى حدوث شيء غير عادي في أعماق الأرض، مما قد يوفر أدلة حول السوائل والصخور والإجهادات التي تحرك النشاط الزلزالي. إن فهم هذه الانحرافات أمر بالغ الأهمية لأنها يمكن أن تساعد العلماء على التمييز بين الأنواع المختلفة من المتواليات الزلزالية وتحسين فهمنا لكيفية سلوك الكوكب تحت الضغط.
في السنوات التي سبقت وقوع زلزال ضخم بقوة 7.5 درجة ضرب شبه جزيرة نوتو في اليابان في 1 يناير 2024، كانت هناك مجموعة طويلة ومعقدة من الهزات الأصغر حجماً تضرب المنطقة. هذه المجموعة، التي بدأت في أواخر عام 2020 واستمرت خلال عام 2023، تضمنت آلاف الأحداث وكانت مرتبطة بحركة السوائل العميقة والانزلاق البطيء والصامت لقشرة الأرض. قام باحث مؤخراً بفحص سجلات هذه الهزات بدقة، مستخدماً فهرساً عالي الدقة تمت إعادة تحليله لتحديد الموقع الدقيق لكل حدث. كان هدفه هو معرفة ما إذا كانت القاعدة القياسية لأحجام الزلازل تنطبق على هذه المجموعة تحديداً، أم أن النمط يتغير اعتماداً على العمق الذي وقعت فيه الزلازل. وما وجده كان كسراً واضحاً وذا دلالة إحصائية في النمط، يعتمد كلياً على العمق.
عندما فحص الباحث الزلازل الضحلة، تلك التي تحدث على عمق أقل من 10 كيلومترات تحت السطح، تبين أن البيانات اتبعت الخط المستقيم المتوقع. فقد تناقص عدد الزلازل الصغيرة باستمرار مع زيادة الحجم، مما طابق القاعدة القياسية تماماً. ومع ذلك، تغيرت القصة تماماً بالنسبة للأحداث الأكثر عمقاً، تلك التي تقع على عمق 13 كيلومتراً أو أكثر. في هذه المنطقة العميقة، لم يتبع توزيع أحجام الزلازل خطاً مستقيماً واحداً. بدلاً من ذلك، كان النمط حاداً بشكل غير معتاد بالنسبة لأصغر الهزات، مما يعني وجود عدد أكبر بكثير من الزلازل المتناهية الصغر مما قد يتنبأ به القانون القياسي. ولكن مع زيادة القدر لتتجاوز نقطة معينة، حوالي 1.9 تقريباً، استوى الخط. هذا الانحناء يعني أنه بينما كانت المنطقة العميقة تعج بالأحداث الضئيلة، إلا أنها احتوت أيضاً على عدد مفاجئ من الأحداث الأكبر نسبياً مقارنة ببدئها الحاد. في الواقع، أنتجت المنطقة العميقة 37 زلزالاً بقدر 3 أو أكثر، في حين أن القاعدة القياسية، بناءً على وفرة الهزات الضئيلة، كانت ستتنبأ بنحو سبعة زلازل فقط.
لقد كان الباحث حريصاً على التأكد من أن هذا النمط الغريب ليس نتاجاً لطريقة جمع البيانات أو معالجتها. فقد اختبر ما إذا كان الكسر قد ظهر لأن الأجهزة قد أغفلت بعض الزلازل الصغيرة، لكن البيانات أظهرت أن الفهرس كان مكتملاً حتى أصغر القدرات التي درسوها. كما تحقق مما إذا كان النمط ناتجاً عن تجميع الزلازل في عائلات، عبر إزالة الهزات الارتدادية التي تتبع الأحداث الأكبر، وظل النمط كما هو. علاوة على ذلك، تحقق من أن النتيجة لم تكن بسبب تغيير في كيفية حساب القدر لمختلف الأعماق، حيث استُخدمت نفس طريقة الحساب لجميع الأحداث. وحتى عندما نظر فقط إلى الزلازل التي قيست بنفس النوع المحدد من قراءات الأجهزة، ظل المجموعتان العميقة والضحلة تتصرفان بشكل مختلف. كانت الزلازل العميقة مكدسة باستمرار بالأحداث الضئيلة وكان لها انحناء متميز في توزيع أحجامها، بينما لم تكن الزلازل الضحلة كذلك.
يشير هذا الاكتشاف إلى أن مجتمع الزلازل في الأعماق تحت الأرض يختلف جوهرياً عن ذاك القريب من السطح. ويرى الباحث أن المنطقة العميقة قد تحتوي على نوعين متمايزين من النشاط الزلزالي يحدثان في آن واحد: مجموعة مهيمنة من الأحداث الضئيلة المدفوعة بضغط السوائل، ومجموعة أصغر من الأحداث الأكبر التي تحدث على رقع أكثر استمرارية من الصدع. وبينما تظل الأسباب الفيزيائية الدقيقة مسألة للدراسة المستقبلية، فإن البيانات تستبعد فكرة أن هذا مجرد خطأ في القياس أو خلل في طريقة الحساب. إن الكسر في النمط حقيقي، وهو يسلط الضوء على أن القواعد التي تحكم أحجام الزلازل يمكن أن تتغير اعتماداً على المكان الذي تنظر إليه في القشرة الأرضية. وبالنسبة للعلماء الذين يحللون المخاطر الزلزالية، فإن هذا يعني أن رقماً واحداً يصف توزيع الأحجام ليس كافياً؛ بل يجب عليهم أيضاً مراعاة العمق والنطاق المحدد للقدرات لفهم الطبيعة الحقيقية للنشاط الزلزالي.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.